外部コンデンサを用いた繰返し高電圧パルスの発生
2018年12月9日
2019年7月30日
関西大学システム理工学部 電気電子情報工学科
佐伯 拓
Taku SAIKI,
Faculty of Engineering Science, Kansai Univ., Japan
研究テーマ
新規である装置的に簡便で軽量な立ち上がり時間の早い高電圧パルスの発生
図. 高電圧パルスのオシロスコープ波形 繰返し周波数 100Hz
ピーク電圧 25kV
内容
kVを超える直流高電圧電源に、エアギャップ負荷(電極と電極が空気で絶縁されている、コンデンサとみなせる負荷)、と外部にコンデンサ(ブースティングコンデンサ)が付いていおり、継続的に充電が行われる。コンデンサには静電エネルギーが蓄積される。充電後、この蓄積されたエネルギーをブースティングコンデンサの横についてある放電ギャップで瞬間的(nsオーダ)にエアギャップ負荷に移行させ、これを繰返し行う。繰り替えし周波数は数100Hz程度である。立ち上がり時間の早い高電圧パルスがエアギャップ負荷に発生する。
また、ブースティングコンデンサの充電時間を早めるため、負極にジェット炎を近づけて発生電圧を高電圧化(電圧増幅)したところ、繰返し周波数が1桁増加することを実験で確認した。
このパルス高電圧発生装置は、ナノ粒子生成、もしくは、レーザー装置の励起電源、EHD推進器など多方面に利用可能である。
参考文献
1) Taku Saiki, “High-voltage Pulse Generation Using Electrostatic Induction
in External Capacitors”, Int. J. of Electrical Components and Energy Conversion,
5(2) (2019) pp.20-29. [arXiv:1806.08905] 2018 June 23, 18page.
Abstract
Simple method of producing high voltage pulses with short rising times based on electrostatic induction in external capacitor is proposed. The circuit has simple structure and contains minimum number of parts. Sawtoothed high voltage pulses with short rising times and low repetitive rates of a few 100 Hz was generated in experiments. Moreover, it was confirmed that amplification of output voltage by EHD electricity generation using jet flame resulted in low electricity consumption and high repetition rates.
2) 佐伯 拓,
“外部コンデンサを用いた鋸歯状高電圧パルスの発生"
Generation of Sawtooth High Voltage Pulses Using External Capacitor”,
第79回応用物理学会秋期学術講演会、2018年9月, 名古屋, 名古屋国際会議場
コメント
この論文内容の評価は国内(某電気関係)より外国の方が高い。新規性が認められ論文掲載が決定。論文執筆から1年9ヶ月。
よく勘違いされるが現在まで類似の回路は過去に提案されていない。 理解できる者もいるが、同じと指摘する者は理解力の不足と考える。
動作原理は非常に単純であり、静電気分野の電気盆と似通っている。電荷移動を行うのが放電ギャップであるという点が異なる。
大学の教科書レベルの内容で、本当に単純な電荷保存則の話である。 スイッチを入れる(放電の)前と後での電荷分布の変化を利用しているのみなのだが、これがなかなか理解できないようだ。