JP4114738B2 - 電磁波発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を発生させる装置に係わり、特に、電磁波発振素子であるマグネトロンを高電圧パルスで駆動してＧＨｚオーダーの周波数で高出力の電磁波を発生させ、各種の分野での応用が可能な電磁波発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２１は、従来の電磁波発生装置２００の構成図であり、この電磁波発生装置２００は、高い直流電圧を発生するための直流電圧発生部１０と、直流電圧発生部１０から供給される電流を増幅するＭＣ爆薬発電機（エネルギー増幅・蓄積部）２０と、常時は閉状態でＭＣ型爆薬発電機２０による電気エネルギーの通過を可能とし、制御信号が与えられると閉状態となって高電圧パルスを発生させるプラズマスイッチ（スイッチング部）４０と、アノード６１、バッテリ６４の両端にスイッチ６５を介して接続されたカソード６２を有し、高電圧パルスが印可されると電磁波を発振する高周波出力部６３を備えるマグネトロン６０と、マグネトロン６０に接続されたアンテナ７０と、直流電圧発生部１０に設けられたスイッチ１１と、ＭＣ型爆薬発電機２０に設けられた電気雷管２１およびスイッチ６５に起動信号や制御信号を所定のタイミングで供給する制御部８０と、制御部８０を起動するためのスイッチ９０とを含んで構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、プラズマスイッチ４０は、ＭＣ型爆薬発電機２０が接続される２つの電極と、２つの電極間に供給される電流が所定以上になったときに溶融してプラズマとなる図示しない金属薄膜と、図示しない爆薬と、前記制御信号が与えられるとこれを起動信号として前記爆薬を爆発させる電気雷管４１とを有している。
この従来の電磁波発生装置２００の動作は次のようになる。
【０００４】
先ず、スイッチ９０を操作すると、制御部８０は、制御信号をスイッチ６５に与えてスイッチ６５を閉状態にして、バッテリ６４を加熱電源としてカソード６２に電圧供給を行ってマグネトロン６０の加熱を開始する。そして、制御部８０は、マグネトロン６０の加熱開始から所定時間経過後、スイッチ１１に起動信号を供給する。これにより直流電圧が電流としてＭＣ型爆薬発電機２０に供給され始めた後、制御部８０は電気雷管２１に起動信号を供給する。これにより、「直流電圧発生部１０→ＭＣ型爆薬発電機２０→プラズマスイッチ４０」の経路中を増幅されながら電流が流れる。
【０００５】
さらに、制御部８０は、電気雷管２１を起爆してから所定時間経過後、電気雷管４１に起動信号を供給する。これにより、プラズマスイッチ４０は閉状態から高抵抗状態（開状態）となり、プラズマスイッチ４０に電流が流れなくなる。これにより、立ち上がりの速い高電圧パルスがマグネトロン６０のアノード６１、カソード６２間に印可され、マグネトロン６０の高周波出力部６３では電磁波が発振され、発振された電磁波はアンテナ７０を介して放射される。
【０００６】
なお、電磁波発生装置２００においては、高い直流電圧を発生する直流電圧発生部１０から供給される電流を増幅しつつ、その増幅した電流を電気エネルギーとして蓄積するＭＣ型爆薬発電機２０は、常時は閉状態で当該ＭＣ型爆薬発電機２０による電気エネルギーの通過が可能とされて、制御部８０からの制御信号が与えられると開状態となって高圧パルスを発生させるプラズマスイッチ４０と接続するように構成されている。
【特許文献１】
特開２０００−０４９５３７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の電磁波発生装置２００は、以下のような課題を有していた。
ＭＣ型爆薬発電機２０の作動後、プラズマスイッチ４０を開にする時点で、回路のインダクタンスはほとんど零になっており、そのためＭＣ型爆薬発電機２０からプラズマスイッチ４０へのエネルギーの伝達がうまく行えず、これにより、プラズマスイッチ４０で発生した高電圧パルスは３０ｋＶ程度を越えることができず、その結果、マグネトロン６０から出力される電磁波の電力値を大きくすることが困難となっていた。
【０００８】
さらに、高電圧パルスの立ち上がりは、プラズマスイッチ４０の抵抗値の上昇時間により決まり、通常数μｓかかる。しかし、マグネトロン６０を正常に発振させるために数１０ｎｓの立ち上がり時間をもつパルス波形をなすような高電圧パルスが望まれていた。
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電気エネルギーの蓄積およびその伝達がうまくでき、スイッチング部を開にしたとき、より高い高電圧パルスを発生することを可能にすることで高出力の電磁波を出力することができる電磁波発生装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、前記直流電圧発生部から供給される電流を増幅するエネルギー増幅部と、前記エネルギー増幅部と直列に接続され、増幅した電流を電気エネルギーとして蓄積するエネルギー蓄積部と、前記エネルギー蓄積部と接続され、常時は閉状態で前記エネルギー蓄積部による電気エネルギーの通過を可能とし、制御信号が与えられると開状態となって高電圧パルスを発生させるスイッチング部と、常時は開状態で前記高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動して、高速な立ち上がりパルス電圧波形を供給するスイッチと、前記高電圧パルスが印可されると電磁波を発生するマグネトロンと、前記マグネトロンに接続されたアンテナと、前記制御信号を所定のタイミングで供給する制御部とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、エネルギー増幅部は、インダクタンスを小さくしながら直流電圧発生部から発生する電流を増幅しながら、エネルギー蓄積部およびスイッチング部へ通電し、増幅を終えた時点ではインダクタンスは零となり、電気エネルギーはエネルギー蓄積部へ蓄積される。
さらに、スイッチング部は、常時は閉状態でエネルギー蓄積部による電気エネルギーの通過を可能とし、制御部から制御信号が与えられると開状態となって、高電圧パルスを発生させるが、エネルギー蓄積部でのインダクタンスの存在により、エネルギー蓄積部からスイッチング部へのエネルギーの移行が正常に行われ、スイッチングで発生する高電圧パルスは大きな値となる。
【００１１】
そして、高電圧パルスの電圧値が所定の値になるとスイッチが作動し、マグネトロンに高速な立ち上がり電圧波形をもつ高電圧パルスを印可することが可能となり、アンテナから高周波、高出力の電磁波が出力される。
【００１２】
また、請求項１に係る発明では、前記制御部が、起動信号を所定のタイミングで供給するようにも構成されており、前記エネルギー増幅部が、爆薬及び前記起動信号が与えられると起爆して前記爆薬を起爆させる電気雷管とを内蔵するライナと、このライナの外周に設けたコイルと、を含んで成るＭＣ型爆薬発電機で構成されていることを特徴としている。
【００１３】
これによれば、起動信号が与えられた電気雷管が起爆して爆薬を爆発しライナを順次拡張してコイルを短絡していくので、大きな電流増幅が行われる。
また、請求項１に係る発明では、前記スイッチング部が、前記エネルギー蓄積部が接続される２つの電極と、前記２つの電極間に供給される電流が所定以上になったときに溶融してプラズマとなる金属薄膜と、爆薬と、前記制御信号が与えられると前記爆薬を爆発させる電気雷管と、を含んで成ることを特徴としている。
【００１４】
これによれば、制御信号が与えられた電気雷管が爆発して爆薬を爆発し、導電性を有するプラズマが高速に圧縮するので、急激に抵抗値が大きくなって蓄積されていたエネルギーを急速にスイッチングして高電圧パルスを得ることができる。
また、請求項１に係る発明では、前記スイッチが、電極が対向されて配置されており、所定の電圧に達したときに前記電極間がオン状態とされるギャップスイッチであることを特徴としている。すなわち、ギャップスイッチにより高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動するスイッチを構成することができる。
また、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記エネルギー蓄積部が、直列リアクトルで構成され、そのインダクタンス値が、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていることを特徴としている。
【００１５】
これによれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の直列リアクトルのインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨに選定しておくことにより、エネルギー蓄積部の電気エネルギーの蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明では、請求項１又は２に係る発明において、前記エネルギー蓄積部が、空芯トランスで構成され、前記空芯トランスの一次側コイルの漏れインダクタンス値が、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨ、前記空芯トランスの二次側コイルの漏れインダクタンス値が、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていることを特徴としている。
【００１７】
これによれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の空芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておくことにより、エネルギー増幅部の電流増幅作用を阻害することなく、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、前記エネルギー蓄積部が、三巻線をもつ鉄芯トランスで構成され、前記鉄芯トランスの一次巻線の漏れインダクタンス値が、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨ、前記鉄芯トランスの二次側コイルの漏れインダクタンスが、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていて、前記鉄芯が、高飽和磁束密度および高透磁率をもち、前記鉄芯トランスの三次巻き線が、リセット電流の通電を可能とし、前記スイッチング部が動作する前にリセット電流を通電しておくことにより、パルス電流２００ｋＡを通電しても前記鉄芯は磁気飽和を起こさないことを特徴としている。
【００１９】
これによれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の鉄芯は高飽和磁束密度および高透磁率をもち、鉄芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておき、三次巻き線はリセット電流の通電を可能とし、スイッチング部の作動前にリセット電流を通電しておくことにより、エネルギー増幅部の電流増幅作用を阻害することなく、二次巻き線に流れる電流の磁気飽和による限流をなくし、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる電磁波発生装置１００のブロック構成図を示している。
電磁波発生装置１００は、直流電圧を発生させる直流電圧発生部１０と、直流電圧発生部１０から供給される電流を増幅するエネルギー増幅部としてのＭＣ型爆薬発電機２０と、ＭＣ型爆薬発電機２０と直列に接続され、増幅した電流を電気エネルギーとして蓄積するエネルギー蓄積部３０と、エネルギー蓄積部３０と接続され、常時は閉状態でエネルギー蓄積部３０による電気エネルギーの通過を可能とし、制御信号が与えられると開状態となって高電圧パルスを発生させるスイッチング部としてのプラズマスイッチ４０と、常時は開状態でプラズマスイッチ４０の高電圧パルスが所定の電圧値になると作動し、高速な立ち上りパルスを発生させるスイッチとされるギャップスイッチ５０と、アノード６１、バッテリ６４の両端にスイッチ６５を介して接続されたカソード６２を有し、高電圧パルスが印加されると電磁波を発振する高周波出力部６３を備えるマグネトロン６０と、発振された電磁波を放射するためのアンテナ７０と、直流電圧発生部１０に設けられたスイッチ１１と、ＭＣ型爆薬発電機２０に設けられた電気雷管２１およびスイッチ６５に起動信号や制御信号を所定のタイミングで供給する制御部８０と、制御部８０を起動するためのスイッチ９０とを有している。
【００２１】
先ず、各構成要素の構成や動作について説明し、その後、装置全体について説明する。
図２は、本発明による直流電圧発生部１０の一例であるＭＨＤ型爆薬発電機１２０の構成例を示す図である。
ＭＨＤ型爆薬発電機１２０は、図２に示すように、プラズマを発生させるプラズマ発生部１３０（図３に詳細を示す。）と、プラズマの進行に起因した起電力を得るための起電力発生部１４０（図４に詳細を示す。）とを有している。
【００２２】
プラズマ発生部１３０は、図３中（ａ）および（ｂ）に示すように、収納容器１３１に爆薬１３２とアルゴンガスを封入したものに電気雷管１３３を設けた構成になっていて、制御部８０が電気雷管１３３に起動信号を与えると、電気雷管１３３が起爆して爆薬１３２が爆発することによってアルゴンガスがプラズマ状態になってプラズマが所定方向に進行する。
【００２３】
また、図４中（ａ）および（ｂ）は、各々起電力発生部１４０の正面図、平面図であり、図４中（ｂ）の平面図は、図４中（ａ）の正面図を図４中（ａ）中の符号Ａ方向から見たものである。図４中（ｂ）に示すように、プラズマの進行方向は、図中、左から右に向かう方向に設定するため、図４中（ａ）でのプラズマの進行方向は、紙面に垂直に、紙面手前側から向かう側の方向（矢印で「プラズマの進行方向」を図示）となる。
【００２４】
この起電力発生部１４０は、長手方向が、プラズマの進行方向となるように、所定の間隔を設けて延在する１対の電極固定部材１４４ａ，１４４ｂと、同じく長手方向がプラズマの進行方向となるように、所定の間隔を設けて延在する１対の磁石固定部材１４２ａ，１４２ｂとを有し、１対の電極固定部材１４４ａ，１４４ｂと１対の磁石固定部材１４２ａ，１４２ｂとで、起電力発生部外観が、プラズマ進行方向に長い直方体形状となっていて、１対の磁石固定部材１４２ａ，１４２ｂには夫々、プラズマ進行方向が長手方向となる、Ｎ極永久磁石１４１ａ、Ｓ極永久磁石１４１ｂ（磁界発生手段）が装着されているとともに、１対の電極固定部材１４４ａ，１４４ｂには夫々、プラズマ進行方向が長手方向となる、電極１４３ａ、電極１４３ｂが装着されていて、さらに、電極１４３ａ、電極１４３ｂの夫々には得られた直流起電力を後に説明するＭＣ型爆薬発電機２０に供給するための電線１４５ａ、電線１４５ｂが接続されている。したがって、図４中（ａ）において、磁界の方向は、紙面に平行で、紙面上側から下側に向かう方向になり、プラズマ進行方向と磁界の方向とが直交する。
【００２５】
さて、プラズマが進行すると、以下に示すような起電力が発生し、この起電力が電線１４５ａ、電線１４５ｂを介して電流としてＭＣ型爆薬発電機２０に供給される。この起電力はフレミング右手の法則によって求まり、起電力をＥ、プラズマの速度をＶ、電極間の間隔をｄ、Ｎ極永久磁石１４１ａ、Ｓ極永久磁石１４１ｂで発生される磁界をＢとすると、「Ｅ＝ｖ・Ｂ・ｄ」なる式で求まる。
【００２６】
したがって、充電操作等を不要として、爆薬１３２の爆発によって生成され高速で進行するプラズマによって充分高い直流電圧を得ることが可能となる。
もちろん、電流電圧発生部１０にＭＨＤ型爆薬発電機の替わりに、充電されたコンデンサ等を用いてもよく、これによって小型、軽量な装置を実現できる。
図５は、直流電圧発生部１０をコンデンサ群で構成した例を示す。この図５に示す直流電圧発生部１０は、コンデンサバンク１１０として構成されたものであり、コンデンサ１１１を直・並列して構成されている。このような構成により、所望の電圧を得るためにコンデンサ１１１を必要数直列接続し、所望の電流を得るために、コンデンサ１１１を並列接続することができる。
【００２７】
図６は、直流電圧発発生部１０をバッテリ群１５０として構成した例を示す。この図６に示すバッテリ群１５０は、所望の電圧を得るためにバッテリ１５１を直列接続し、所望の電流を得るためにバッテリ１５１を並列接続して構成されている。
次に、図７の模式図を参照して、ＭＣ型爆薬発電機２０の構成や動作の概要について説明する。
【００２８】
ＭＣ型爆薬発電機２０は、内部に爆薬２４を充填したライナ２３とこのライナ２３の外周に沿って構成されるコイル２２とを有し、通常、コイル２２とライナ２３の間隔に絶縁ガスが封入された構成となっていて、さらに、爆薬２４中には起動信号が与えられると起爆する電気雷管２１が設けられている。
なお、コイル２２の一方の端子は、直流電圧発生部１０の電線１４５ａに接続されるとともに、コイル２２の他方の端子は、マグネトロン６０のアノード６１に接続されている。
【００２９】
そして、爆薬２４中に設けた電気雷管２１を起爆させて爆薬２４を爆発させると、ライナ２３が順次拡張してコイル２２を短絡していくので、コイルのインダクタンスが小さくなる。一方、コイル中の磁束φは一定に保たれているため（φ（磁束）＝Ｌ（インダクタンス）×ｉ（電流）＝一定）、電流が急激に増幅される。
【００３０】
このように、起爆信号が与えられた電気雷管が起爆して爆薬２４を爆発し、ライナ２３を順次拡張してコイル２２を短絡していくので、大きな電流増幅が行われる。
次に、図８から図１３を参照して、エネルギー蓄積部３０の構成や動作の概要について説明する。
【００３１】
先ず、図８および図９を参照して、エネルギー蓄積部３０の構成や動作の概要について説明する。図８は、第１のコイル３２ａおよび第２のコイル３２ｂから構成されるエネルギー蓄積部３０の一例である直列リアクトル３１ａを示す。また、図９は、その直列リアクトル３１ａからなるエネルギー蓄積部３０の電磁波発生装置１００における具体的な接続状態を示す。
【００３２】
第１のコイル３２ａおよび第２のコイル３２ｂは、ＭＣ型爆薬発電機２０と直列に接続されており、ＭＣ型爆薬発電機２０の電流を通電し、電気エネルギーとして蓄積する。
直列リアクトル３１ａのインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていて、例えばインダクタンス値が６μＨとすると、ＭＣ型爆薬発電機２０のインダクタンス値が作動して、その初期値が例えば１００μＨが作動終了後０μＨに変化しても、前記直列リアクトル３１ａ電流値は概ねインダクタンス値の比（１００÷６）として、概ね１６倍に増幅され、それが直列リアクトル３１ａに電気エネルギーとして蓄積される。
【００３３】
電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、前述したようにエネルギー蓄積部３０を直列リアクトル３１ａとして構成し、その直列リアクトル３１ａのインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨに選定しておくことにより、エネルギー蓄積部３０としての電気エネルギーの蓄積を可能にしている。
【００３４】
なお、直列リアクトル３１ａのインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは周波数１ｋＨｚにおいて５μＨ〜１０μＨであってもよい。
次に、図１０および図１１を参照して、他の構成のエネルギー蓄積部３０の構成や動作の概要について説明する。図１０は、一次コイル３３ａおよび二次コイル３４ａから構成されるエネルギー蓄積部３０の一例である空芯トランス３１ｂを示す。また、図１１は、その空芯トランス３１ｂからなるエネルギー蓄積部３０の電磁波発生装置１００における接続状態を示す。
【００３５】
一次コイル３３ａおよび二次コイル３４ａは、ＭＣ型爆薬発電機２０と直列に接続されており、ＭＣ型爆薬発電機２０の電流を通電し、電気エネルギーとして蓄積する。ここで、空芯トランス３１ｂの一次コイル３３ａの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨに設定されており、二次コイル３４ａの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されている。
【００３６】
例えば一次コイル３３ａの漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．５μＨと設定したときでは、ＭＣ型爆薬発電機２０が作動して、その初期のインダクタンス値、例えば１００μＨが作動終了後０μＨに変化しても、電流値は概ねインダクタンス値の比（１００÷０．５）として、概ね２００倍に増幅されるが、空芯トランスの一次コイル３３ａと二次コイル３４ａとの結合係数が概ね０．１であるため、空芯トランス３１ｂの二次コイル３４ａにはＭＣ型爆薬発電機２０の初期電流の２０倍の電流が通電され、それが空芯トランス３１ｂに電気エネルギーとして蓄積される。
【００３７】
電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、前述したようにエネルギー蓄積部３０を空芯トランス３１ｂとして構成し、その空芯トランス３１ｂの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておくことにより、エネルギー増幅部（ＭＣ爆薬発電機２０）の電流増幅作用を阻害することなく、エネルギー蓄積部３０としてエネルギー蓄積を可能にしている。
【００３８】
なお、空芯トランス３１ｂの一次コイル３３ａの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは周波数１ｋＨｚにおいて０．５μＨ〜０．６μＨであってもよい。また、空芯トランス３１ｂの二次コイル３４ａの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは周波数１ｋＨｚにおいて５μＨ〜１０μＨであってもよい。
【００３９】
次に、図１２ないし図１４を参照して、さらに他のエネルギー蓄積部３０の構成や動作の概要について説明する。図１２は、一次コイル３３ｂおよび二次コイル３４ｂから構成されるエネルギー蓄積部３０の一例である鉄芯トランス３１ｃを示す。また、図１３は、その鉄芯トランス３１ｃからなるエネルギー蓄積部３０の電磁波発生装置１００における接続状態を示す。
【００４０】
一次コイル３３ｂおよび二次コイル３４ｂはＭＣ型爆薬発電機２０と直列に接続されており、ＭＣ型爆薬発電機２０の電流を通電し、電気エネルギーとして蓄積する。
ここで先ず、鉄芯３６の磁気飽和現象について説明する。図１４は、鉄芯３６のヒステリシス特性を示すＢ（磁束密度）−Ｈ（起滋力）曲線である。
【００４１】
ここでは、鉄芯３６の磁気特性にかかわる飽和磁束密度および透磁率の大きいものを用いることにより、Ｂ（磁束密度）およびＨ（起磁力）を大きくしている。さらに、作動前に、図１２および図１３に示すスイッチ３８をオンし、バッテリ３７からリセットコイル３５に通電することにより、鉄芯３６の磁気特性の初期状態を図１４に示すヒステリシス曲線のａ点からｃ点に移動させておく。こうすることにより、鉄芯３６の磁気特性はｃ点からｂ点上を移動するため、鉄芯３６の磁気飽和が起こりにくくなる。
【００４２】
このような構成において、ＭＣ型爆薬発電機２０を動作させたとき鉄芯トランス３１ｃの動作は次のようになる。
ここで、鉄芯トランス３１ｃの一次コイル３３ｂの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨに設定されており、二次コイル３４ｂの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されている。
【００４３】
例えば一次コイル３３ｂの漏れインダクタンスを周波数１ｋＨｚにおいて０．５μＨと設定したときでは、ＭＣ型爆薬発電機２０のインダクタンス値が作動して、その初期値概ね１００μＨが作動終了後０μＨに変化しても、電流値は概ねインダクタンス値の比（１００÷０．５）として、概ね２００倍に増幅されるが、鉄芯トランス３１ｃの一次コイル３３ｂと二次コイル３４ｂとの結合係数が概ね０．３であるため、鉄芯トランス３１ｃの二次コイル３４ｂにはＭＣ型爆薬発電機２０の初期電流の６０倍の電流が通電され、鉄芯トランス３１ｃに電気エネルギーとして蓄積される。
【００４４】
電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、前述したようにエネルギー蓄積部３０を高飽和磁束密度および高透磁率をもつ鉄芯トランス３１ｃとして構成し、その鉄芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておき、三次巻き線をリセット電流の通電を可能とし、プラズマスイッチ４０の作動前にリセット電流を通電しておくことにより、エネルギー増幅部（ＭＣ爆薬発電機２０）の電流増幅作用を阻害することなく、二次巻き線に流れる電流の磁気飽和による限流をなくし、エネルギー蓄積部３０としてエネルギー蓄積を可能にしている。
【００４５】
なお、鉄芯トランス３１ｃの一次コイル３３ｂの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは１ｋＨｚにおいて０．５μＨ〜０．６μＨであってもよい。また、鉄芯トランス３１ｃの二次コイル３４ｂの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは周波数１ｋＨｚにおいて５μＨ〜１０μＨであってもよい。
【００４６】
このように、種々の構成としてエネルギー蓄積部３０が構成されており、その構成に応じた動作特性を有している。
次に、図１５を参照して、プラズマスイッチ４０の構成や動作の概要について説明する。図１５中（ａ）および（ｂ）は、プラズマスイッチ４０の一例の構成を模式的に示したもので、図１５中（ｂ）は、図１５中（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００４７】
このプラズマスイッチ４０は、円盤状で銅等の導電性材料で形成された電極４４ａと、この電極４４ａの外形より大きな円形状の中空部を有し、銅等の導電性材料で形成された円盤状の電極４４ｂと、その中空部を塞ぐように設けられた、アルミ箔等の金属薄膜４５とを有していて、これらの上下両側に爆薬４３が備えられた状態で収納筺体４２に収納されている。さらに、爆薬４３中には、起動信号が与えられると起爆する電気雷管４１が設けられているとともに、電極４４ａ，４４ｂの夫々には電線４６ａ，４６ｂが接続されていて、この電線４４ａ，４４ｂは、エネルギー蓄積部３０の両端子と、ギャップスイッチ５０の両端子に接続されている。
【００４８】
さて、エネルギー蓄積部３０によって蓄積された電流は、電線４６ａおよび電線４６ｂを介して電極４４ａおよび電極４４ｂ間を流れるが、所定値以上の電流が流れるとアルミ箔が溶融し、導電性を有するプラズマとなった状態で、電流が電極４４ａ、電極４４ｂ間を流れるようになる。
そして、この後、電気雷管４１を起爆し、爆薬４３を爆発させると、アルミ箔の溶融によって生成されたプラズマが上下両側から急激に圧縮されるため、導電部の体積が急激に小さくなって急激に抵抗値が大きくなり、プラズマスイッチ４０が電流を流さないような状態になる。
【００４９】
このように、爆薬を用いて高速にスイッチング動作を行うことが可能となり、これにより蓄積されたエネルギーを高速にスイッチングして高電圧パルスを得ることが可能になる。
なお、プラズマスイッチ４０の代わりに、オフスイッチとして機能するヒューズを用いてもよく、これによっても装置構成を簡素化できる。
【００５０】
次に、図１６を参照して、ギャップスイッチ５０の構成や動作の概要について説明する。図１６は、ギャップスイッチ５０の一例の構成を模式的に示したものである。
このギャップスイッチ５０は、球状で銅等の導電性材料で形成された電極５１ａと電極５１ｂとを気中で狭いギャップを隔てて対向させており、所定の電圧に達したときに電極５１ａ，５１ｂ間がオン状態とされるスイッチである。このギャップスイッチ５０の電極５１ａ，５１ｂがそれぞれ電線５２ａ，５２ｂに接続され、電線５２ｃとともに、プラズマスイッチ４０およびマグネトロン６０へ接続されている。
【００５１】
図１７中（ａ）および（ｂ）を用いてギャップスイッチ５０の動作を説明する。図１７中（ａ）では、縦軸はプラズマスイッチ４０が作動を開始後のプラズマスイッチ４０の出力電圧を示し、横軸は時間を示す。図１７中（ｂ）では、縦軸はギャップスイッチ５０の出力電圧を示し、横軸は時間を示す。
プラズマスイッチ４０が作動後、ギャップスイッチ５０の電極５１ａ，５１ｂの間隔によって決まる所定の電圧値に達したとき（図１７中（ａ）の電圧値Ｖ１）、ギャップスイッチ５０が作動し、図１７中（ｂ）に示すような立ち上がり速度の速いパルス電圧をマグネトロン６０へ供給する。
【００５２】
マグネトロン６０は、アノード６１に発振下限電圧Ｖ１以上かつ電圧の立ち上がり波形がＶ２／秒傾きを有する電圧が印可されると、高周波出力部６３で発振された電磁波を出力するもので、このために、制御信号を与えてスイッチ６５を閉状態にしてバッテリ６４の電圧をカソード６２に印可して、マグネトロン６０を加熱状態にしておく。
【００５３】
アンテナ７０は、マグネトロン６０の高周波出力部６３から出力される電磁波を放射するためのものであり、例えば、パラボラ型、角錐ホーン型、円錐ホーン型、レンズ付円錐ホーン型等のアンテナで実現可能である。高周波出力部６３とアンテナ７０との接続のために、導波管やコーナベント等の高周波デバイスを必要に応じて用いるようにすればよい。
【００５４】
制御部８０は、後に説明する制御動作を行うものであって、例えば、動作プログラムを内蔵したＲＯＭと、動作プログラムにしたがって所望の信号を出力するＣＰＵを有して実現可能である。
以上のように電磁波発生装置１００が構成されている。なお、以上のような構成において、具体的には、電気雷管２１、４１、１３３としては、鉱工業用６号電気雷管、時間精度が高い地震探索用電気雷管、ガス導管起爆システム、ノネルシステム（両システムは、非電式起爆システムで周囲の電流による誤動作が防止され、高信頼性を有する）等を用いればよく、また、爆薬としては、ダイナマイト、含水爆薬、硝安爆薬、硝安油剤爆薬等の爆薬や、ＰＥＴＮ、ＲＤＸ、ＨＭＴ、ＴＮＴ等の単一品または２種以上の混合品、または、これらに、油脂系・シリコン系のバインダ、硝酸塩・塩素酸等の酸化剤を加えたものを用いればよい。
【００５５】
次に、制御部８０による制御信号や起動信号の供給タイミングに基づく電磁波発生装置１００全体としての動作について説明する。図１８は、制御部８０による制御信号や起動信号の供給タイミングを示す。
図１８に示すように、まず、スイッチ９０を操作すると制御部８０は、制御信号をスイッチ６５に与えてスイッチ６５を閉状態にして、バッテリ６４を加熱電源としてカソード６２に電圧供給を行ってマグネトロン６０の加熱を開始する。
【００５６】
３００（秒）経過してマグネトロン６０の加熱が充分行われた後、制御部８０は、スイッチ１１に起動信号を供給する。これにより直流電圧が電流としてＭＣ型爆薬発電機２０に供給され始めた後、制御部８０は電気雷管２１に起動信号を供給する。
これにより、電流が「直流電圧発生部１０→ＭＣ型爆薬発電機２０→エネルギー蓄積部３０→プラズマスイッチ４０」の経路中を増幅されながら流れ、「（１／２）・Ｌ・ｉ2（Ｌはエネルギー蓄積部二次側から見たインダクタンス、ｉは電流）」なる電気エネルギーがエネルギー蓄積部３０のコイルに蓄積される。
【００５７】
このとき、前記経路に流れる電流は、図１９中（ａ）（電流ｉ）の符号Ａで示すようになる。さらに、電気雷管２１を起爆してから５０（μｓ）を経過して、制御部８０は、電気雷管４１に起動信号を供給する。これにより、プラズマスイッチ４０は閉状態から高抵抗状態（開状態）となり、プラズマスイッチ４０に電流が流れなくなり、前述経路に流れる電流は、図１９の符号Ｂで示すようになる。
【００５８】
このときのスイッチング時間（閉状態から開状態にする時間をｄｔとすると、「−Ｌ・（ｄｉ／ｄｔ）」なる高電圧がギャップスイッチ５０に印可される。この高電圧の発生の様子を図１９中（ｂ）のＶｐとして併記する。
ギャップスイッチ５０に印可された電圧がギャップ間隔で決まる所定の電圧値に到達したとき、ギャップ間で放電が発生し、ギャップスイッチ５０の二次側に立ち上がり時間の速い高電圧パルスが発生する。この高電圧の発生の様子を図１９中（ｃ）のＶｇとして併記する。
【００５９】
このようにして、立ち上がりの速い高電圧パルスがマグネトロン６０のアノード６１、カソード６２間に印可され、マグネトロン６０の高周波出力部６３では電磁波が発振され、発振された電磁波はアンテナ７０を介して放射される。
このようにして、パルス電圧の立ち上がり要求が速く（３０〜５０ｋＶ／μｓ）、発振条件下限電圧が高いマグネトロンであっても、電磁波の発振が可能となり、高出力、高周波数（ＧＨｚオーダー）の電磁波が放射される。
【００６０】
ここで具体的な実験例について説明する。
直流電圧発生部１０として４５μＦのコンデンサを６個並列に接続し、電圧７．５ｋＶで充電したものを用いた。ＭＣ型爆薬発電機２０として、全長１０００ｍｍ、直径２００ｍｍ、コイル径１６０ｍｍ、コイルピッチ８ｍｍ、コイル巻数６３、コイル初期インダクタンス１００μＨのものを用いた。プラズマスイッチ４０として、直径２４０ｍｍ、厚さ３４ｍｍ、電極間隔６０ｍｍ、金属箔として銅箔、厚さ５０μｍ、ギャップスイッチ５０として、空気中に径１０ｍｍの球ギャップを対向させ、ギャップ間隔を３．２ｍｍとしたもの、マグネトロン６０として周波数９．４ＧＨｚ、出力５００ｋＷ、パルス電圧５０ｋＶ、パルス立ち上がり１５０ｋＶ／μｓ、アンテナとして角錐ホーンアンテナ、ゲイン２０ｄＢのものを用いた。
【００６１】
図２０中（ａ）は、従来技術によるもので、エネルギー蓄積部３０のないものであって、プラズマスイッチ４０の電流は５００ｋＡと大きいにもかかわらず、プラズマスイッチ４０の発生するパルス電圧は３０ｋＶにとどまって、マグネトロン６０を発振するに至らなかった。
図２０中（ｂ）は、エネルギー蓄積部３０として、図８および図９に示す第１の直列リアクトル３１ａを用いた場合の結果を示す。結果では、そのインダクタンス値を１ｋＨｚにおいて４．５μＨとしたところ、プラズマスイッチ４０の電流は１００ｋＡであったが、プラズマスイッチ４０の発生するパルス電圧は６０ｋＶであり、これにより、マグネトロン６０を発振することができた。
【００６２】
図２０中（ｃ）は、エネルギー蓄積部３０として、図１０および図１１に示す空芯トランス３１ｂを用いた場合の結果を示す。結果では、その一次漏れインダクタンス値を０．５μＨとし、二次漏れインダクタンス値を５μＨとしたところ、プラズマスイッチ４０の電流は１５０ｋＡであったが、プラズマスイッチ４０の発生するパルス電圧は８０ｋＶであり、これにより、マグネトロン６０を発振することができた。
【００６３】
図２０中（ｄ）は、エネルギー蓄積部３０として、図１２および図１３に示す鉄芯トランス３１ｃを用いた場合の結果を示す。結果では、その一次漏れインダクタンス値を０．５μＨとし、二次漏れインダクタンス値を５μＨとしたところ、プラズマスイッチ４０の電流は２００ｋＡであったが、プラズマスイッチ４０の発生するパルス電圧は１００ｋＶであり、これにより、マグネトロン６０を発振することができた。このように、ＧＨｚオーダーの高い周波数で、かつ、電界強度の大きな電磁波が得られることが確認できた。
【００６４】
なお、この電磁波発生装置１００の応用例としては、まずこれらの装置を各種電子機器の耐電磁波ノイズ性の評価用に用いることが考えられる。具体的には、評価対象機器に対して、アンテナ７０から放射される電磁波を照射して、その破損状態を評価することによって、各種の電子機器の耐ノイズ性の評価が可能になる。
【００６５】
また、この電磁波発生装置１００から放射される電磁波を、受信基地側のアンテナで検出して、電磁波を放射した装置の存在位置を把握可能とするシステムに用いることも可能である。このような使用様態によれば、海洋上、山間地等の遠隔地における、自身の存在位置を通知することが可能となる。
このように、この電磁波発生装置の応用には様々なものが考えられ、ここに記載した応用例はその数例に過ぎないことは言うまでもない。
【００６６】
以上説明した本発明の実施形態によれば、スイッチ６５を閉状態にしてマグネトロン６０のカソード６２へのヒート電圧印可を開始し、このヒート電圧印可開始から３００（ｓ）後に、スイッチ１１を閉にし、直流電圧発生部１０から直流電圧を発生し、その後１００（μｓ）後に、電気雷管２１を起爆してＭＣ型爆薬発電機２０の爆発制御を行い、直流電圧発生部１０で生成された直流電流によって供給される電流を増幅し、さらに、この増幅電流を通常は電気エネルギーとしてエネルギー蓄積部３０に蓄積されるようにしておき、電気エネルギーを用いて高電圧パルスを発生するように、ＭＣ型爆薬発電機２０の爆発制御から３０（μｓ）後に電気雷管４１を起爆してプラズマスイッチ４０を爆発制御するため、プラズマスイッチ２０の作動時は回路に所定のインダクタンス値が存在するため、高電圧パルスが発生し、さらに、発生した直流電圧が所定の電圧値に到達すると放電して閉状態になるようギャップ間隔を調整したギャップスイッチ５０により、直流パルス電圧は鋭い立ち上がり波形をもつ電圧パルスに変換され、発生した高電圧パルスをマグネトロン６０に印可するので、高出力、高周波の電磁波を出力可能な装置を実現できる。
【００６７】
さらにエネルギー増幅部として、ＭＣ型爆薬発電機２０を用いた場合には、爆薬２４を爆発しライナを順次拡張してコイルを短絡していくので、爆薬を用いることによって、大きな電流増幅を行わせることができる。
さらに、エネルギー蓄積部３０を設けることにより、ＭＣ型爆薬発電機２０が作動した後も、回路にインダクタンスが存在し、エネルギーの蓄積が可能になる。
さらにまた、スイッチング部として、プラズマスイッチ４０を用いた場合には、爆薬４３を爆発し、導電性を有するプラズマが高速で圧縮され急激に抵抗値が大きくなるので、爆薬を用いることによって、蓄積されていたエネルギーを高速にスイッチングして高電圧パルスを得ることができる。
【００６８】
さらにまた、ギャップスイッチ５０を用いることにより、プラズマスイッチ４０により発生した高電圧パルスが所定の電圧に到達したときにギャップスイッチ５０が作動し、立ち上がりの速い高電圧パルスを得ることができる。
このように爆薬を用いた構成にすれば、小型な装置構成であっても高出力の電磁波を出力可能な装置を実現することが可能となる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、エネルギー増幅部はインダクタンスを小さくしながら直流電圧発生部から発生する電流を増幅しながら、エネルギー蓄積部およびスイッチング部へ通電し、増幅を終えた時点ではインダクタンスは零となり、電気エネルギーはエネルギー蓄積部へ蓄積される。
【００７０】
さらに、スイッチング部は、常時は閉状態で前記エネルギー蓄積部による電気エネルギーの通過を可能とし、制御部から制御信号が与えられると開状態となって、高電圧パルスを発生させるが、エネルギー蓄積部でのインダクタンスの存在により、エネルギー蓄積部からスイッチング部へのエネルギーの移行が正常に行われ、スイッチングで発生する高電圧パルスは大きな値となる。
【００７１】
さらに、高電圧パルスの電圧値が所定の値になるとギャップスイッチが作動し、マグネトロンに高速な立ち上がり電圧波形をもつ高電圧パルスを印可することが可能となり、アンテナから高周波、高出力の電磁波が出力される。
また、起動信号が与えられた電気雷管が起爆して爆薬を爆発しライナを順次拡張してコイルを短絡していくので、大きな電流増幅を実現することができる。
【００７２】
また、制御信号が与えられた電気雷管が爆発して爆薬を爆発し、導電性を有するプラズマが高速に圧縮するので、急激に抵抗値が大きくなって蓄積されていたエネルギーを急速にスイッチングして高電圧パルスを得ることができる。
また、ギャップスイッチにより高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動するスイッチを構成することができ、よって、高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動するスイッチを簡単な構成として実現することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の直列リアクトルのインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨに選定しておくことにより、エネルギー蓄積部の電気エネルギーの蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００７３】
また、請求項３に係る発明によれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の空芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておくことにより、エネルギー増幅部の電流増幅作用を阻害することなく、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００７４】
また、請求項４の発明によれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の鉄芯は高飽和磁束密度および高透磁率をもち、鉄芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておき、三次巻き線はリセット電流の通電を可能とし、スイッチング部の作動前にリセット電流を通電しておくことにより、エネルギー増幅部の電流増幅作用を阻害することなく、二次巻き線に流れる電流の磁気飽和による限流をなくし、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電磁波発生装置のブロック構成図である。
【図２】ＭＨＤ型爆薬発電機の構成図である。
【図３】ＭＨＤ型爆薬発電機のプラズマ発生部の構成図である。
【図４】ＭＨＤ型爆薬発電機の起電力発生部の構成図である。
【図５】他の直流電圧発生部の構成図である。
【図６】他の直流電圧発生部の構成図である。
【図７】ＭＣ型爆薬発電機の構成図である。
【図８】エネルギー蓄積部の構成例を示す図である。
【図９】前記図８に示す構成例のエネルギー蓄積部の電磁波発生装置における具体的な接続状態を示す図である。
【図１０】他のエネルギー蓄積部の構成例を示す図である。
【図１１】前記図１０に示す他の構成例のエネルギー蓄積部の電磁波発生装置における具体的な接続状態を示す図である。
【図１２】他のエネルギー蓄積部の構成例を示す図である。
【図１３】前記図１２に示す他の構成例のエネルギー蓄積部の電磁波発生装置における具体的な接続状態を示す図である。
【図１４】鉄芯のヒステリシス特性図である。
【図１５】プラズマスイッチの構成図である。
【図１６】ギャップスイッチの構成図である。
【図１７】ギャップスイッチの特性を説明するために用いた特性図である。
【図１８】制御部が供給する制御信号（起動信号）の説明図である。
【図１９】高電圧パルスを生成する説明図である。
【図２０】高電圧パルスを生成する実験結果を示す図である。
【図２１】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１０ 直流電圧発生部
１１ スイッチ
２０ ＭＣ型爆薬発電機
２１ 電気雷管
２２ コイル
２３ ライナ
２４ 爆薬
３０ エネルギー蓄積部
３１ａ 直列リアクトル
３２ａ コイル
３２ｂ コイル
３１ｂ 空芯トランス
３１ｃ 鉄芯トランス
３３ａ 一次コイル
３３ｂ 二次コイル
３４ａ 一次コイル
３４ｂ 二次コイル
３５ リセットコイル
３６ 鉄芯
３７ バッテリ
３８ スイッチ
３９ 抵抗
４０ プラズマスイッチ
４１ 電気雷管
４２ 収納筐体
４３ 爆薬
４４ａ 電極
４４ｂ 電極
４５ 金属薄箔
４６ａ 電線
４６ｂ 電線
５０ ギャップスイッチ
５１ａ 電極
５１ｂ 電極
５２ａ 電線
５２ｂ 電線
５３ 収納筐体
６０ マグネトロン
６１ アノード
６２ カソード
６３ 高周波出力部
６４ バッテリ
６５ スイッチ
８０ 制御部
９０ スイッチ
１００，２００ 電磁波発生装置
１１０ コンデンサバンク
１１１ コンデンサ
１２０ ＭＨＤ型爆薬発電機
１３０ プラズマ発生部
１３１ 収納容器
１３２ 爆薬
１３３ 電気雷管
１３４ アルゴンガス
１４０ 起電力発生部
１４１ａ Ｎ極磁石
１４１ｂ Ｓ極磁石
１４２ａ 電極固定部材
１４２ｂ 磁石固定部材
１４３ａ 電極
１４３ｂ 電極
１４４ａ 電極固定部材
１４４ｂ 電極固定部材
１５０ バッテリ群
１５１ バッテリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を発生させる装置に係わり、特に、電磁波発振素子であるマグネトロンを高電圧パルスで駆動してＧＨｚオーダーの周波数で高出力の電磁波を発生させ、各種の分野での応用が可能な電磁波発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２１は、従来の電磁波発生装置２００の構成図であり、この電磁波発生装置２００は、高い直流電圧を発生するための直流電圧発生部１０と、直流電圧発生部１０から供給される電流を増幅するＭＣ爆薬発電機（エネルギー増幅・蓄積部）２０と、常時は閉状態でＭＣ型爆薬発電機２０による電気エネルギーの通過を可能とし、制御信号が与えられると閉状態となって高電圧パルスを発生させるプラズマスイッチ（スイッチング部）４０と、アノード６１、バッテリ６４の両端にスイッチ６５を介して接続されたカソード６２を有し、高電圧パルスが印可されると電磁波を発振する高周波出力部６３を備えるマグネトロン６０と、マグネトロン６０に接続されたアンテナ７０と、直流電圧発生部１０に設けられたスイッチ１１と、ＭＣ型爆薬発電機２０に設けられた電気雷管２１およびスイッチ６５に起動信号や制御信号を所定のタイミングで供給する制御部８０と、制御部８０を起動するためのスイッチ９０とを含んで構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、プラズマスイッチ４０は、ＭＣ型爆薬発電機２０が接続される２つの電極と、２つの電極間に供給される電流が所定以上になったときに溶融してプラズマとなる図示しない金属薄膜と、図示しない爆薬と、前記制御信号が与えられるとこれを起動信号として前記爆薬を爆発させる電気雷管４１とを有している。
この従来の電磁波発生装置２００の動作は次のようになる。
【０００４】
先ず、スイッチ９０を操作すると、制御部８０は、制御信号をスイッチ６５に与えてスイッチ６５を閉状態にして、バッテリ６４を加熱電源としてカソード６２に電圧供給を行ってマグネトロン６０の加熱を開始する。そして、制御部８０は、マグネトロン６０の加熱開始から所定時間経過後、スイッチ１１に起動信号を供給する。これにより直流電圧が電流としてＭＣ型爆薬発電機２０に供給され始めた後、制御部８０は電気雷管２１に起動信号を供給する。これにより、「直流電圧発生部１０→ＭＣ型爆薬発電機２０→プラズマスイッチ４０」の経路中を増幅されながら電流が流れる。
【０００５】
さらに、制御部８０は、電気雷管２１を起爆してから所定時間経過後、電気雷管４１に起動信号を供給する。これにより、プラズマスイッチ４０は閉状態から高抵抗状態（開状態）となり、プラズマスイッチ４０に電流が流れなくなる。これにより、立ち上がりの速い高電圧パルスがマグネトロン６０のアノード６１、カソード６２間に印可され、マグネトロン６０の高周波出力部６３では電磁波が発振され、発振された電磁波はアンテナ７０を介して放射される。
【０００６】
なお、電磁波発生装置２００においては、高い直流電圧を発生する直流電圧発生部１０から供給される電流を増幅しつつ、その増幅した電流を電気エネルギーとして蓄積するＭＣ型爆薬発電機２０は、常時は閉状態で当該ＭＣ型爆薬発電機２０による電気エネルギーの通過が可能とされて、制御部８０からの制御信号が与えられると開状態となって高圧パルスを発生させるプラズマスイッチ４０と接続するように構成されている。
【特許文献１】
特開２０００−０４９５３７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の電磁波発生装置２００は、以下のような課題を有していた。
ＭＣ型爆薬発電機２０の作動後、プラズマスイッチ４０を開にする時点で、回路のインダクタンスはほとんど零になっており、そのためＭＣ型爆薬発電機２０からプラズマスイッチ４０へのエネルギーの伝達がうまく行えず、これにより、プラズマスイッチ４０で発生した高電圧パルスは３０ｋＶ程度を越えることができず、その結果、マグネトロン６０から出力される電磁波の電力値を大きくすることが困難となっていた。
【０００８】
さらに、高電圧パルスの立ち上がりは、プラズマスイッチ４０の抵抗値の上昇時間により決まり、通常数μｓかかる。しかし、マグネトロン６０を正常に発振させるために数１０ｎｓの立ち上がり時間をもつパルス波形をなすような高電圧パルスが望まれていた。
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電気エネルギーの蓄積およびその伝達がうまくでき、スイッチング部を開にしたとき、より高い高電圧パルスを発生することを可能にすることで高出力の電磁波を出力することができる電磁波発生装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、前記直流電圧発生部から供給される電流を増幅するエネルギー増幅部と、前記エネルギー増幅部と直列に接続され、増幅した電流を電気エネルギーとして蓄積するエネルギー蓄積部と、前記エネルギー蓄積部と接続され、常時は閉状態で前記エネルギー蓄積部による電気エネルギーの通過を可能とし、制御信号が与えられると開状態となって高電圧パルスを発生させるスイッチング部と、常時は開状態で前記高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動して、高速な立ち上がりパルス電圧波形を供給するスイッチと、前記高電圧パルスが印可されると電磁波を発生するマグネトロンと、前記マグネトロンに接続されたアンテナと、前記制御信号を所定のタイミングで供給する制御部とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、エネルギー増幅部は、インダクタンスを小さくしながら直流電圧発生部から発生する電流を増幅しながら、エネルギー蓄積部およびスイッチング部へ通電し、増幅を終えた時点ではインダクタンスは零となり、電気エネルギーはエネルギー蓄積部へ蓄積される。
さらに、スイッチング部は、常時は閉状態でエネルギー蓄積部による電気エネルギーの通過を可能とし、制御部から制御信号が与えられると開状態となって、高電圧パルスを発生させるが、エネルギー蓄積部でのインダクタンスの存在により、エネルギー蓄積部からスイッチング部へのエネルギーの移行が正常に行われ、スイッチングで発生する高電圧パルスは大きな値となる。
【００１１】
そして、高電圧パルスの電圧値が所定の値になるとスイッチが作動し、マグネトロンに高速な立ち上がり電圧波形をもつ高電圧パルスを印可することが可能となり、アンテナから高周波、高出力の電磁波が出力される。
【００１２】
また、請求項１に係る発明では、前記制御部が、起動信号を所定のタイミングで供給するようにも構成されており、前記エネルギー増幅部が、爆薬及び前記起動信号が与えられると起爆して前記爆薬を起爆させる電気雷管とを内蔵するライナと、このライナの外周に設けたコイルと、を含んで成るＭＣ型爆薬発電機で構成されていることを特徴としている。
【００１３】
これによれば、起動信号が与えられた電気雷管が起爆して爆薬を爆発しライナを順次拡張してコイルを短絡していくので、大きな電流増幅が行われる。
また、請求項１に係る発明では、前記スイッチング部が、前記エネルギー蓄積部が接続される２つの電極と、前記２つの電極間に供給される電流が所定以上になったときに溶融してプラズマとなる金属薄膜と、爆薬と、前記制御信号が与えられると前記爆薬を爆発させる電気雷管と、を含んで成ることを特徴としている。
【００１４】
これによれば、制御信号が与えられた電気雷管が爆発して爆薬を爆発し、導電性を有するプラズマが高速に圧縮するので、急激に抵抗値が大きくなって蓄積されていたエネルギーを急速にスイッチングして高電圧パルスを得ることができる。
また、請求項１に係る発明では、前記スイッチが、電極が対向されて配置されており、所定の電圧に達したときに前記電極間がオン状態とされるギャップスイッチであることを特徴としている。すなわち、ギャップスイッチにより高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動するスイッチを構成することができる。
また、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記エネルギー蓄積部が、直列リアクトルで構成され、そのインダクタンス値が、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていることを特徴としている。
【００１５】
これによれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の直列リアクトルのインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨに選定しておくことにより、エネルギー蓄積部の電気エネルギーの蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明では、請求項１又は２に係る発明において、前記エネルギー蓄積部が、空芯トランスで構成され、前記空芯トランスの一次側コイルの漏れインダクタンス値が、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨ、前記空芯トランスの二次側コイルの漏れインダクタンス値が、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていることを特徴としている。
【００１７】
これによれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の空芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておくことにより、エネルギー増幅部の電流増幅作用を阻害することなく、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、前記エネルギー蓄積部が、三巻線をもつ鉄芯トランスで構成され、前記鉄芯トランスの一次巻線の漏れインダクタンス値が、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨ、前記鉄芯トランスの二次側コイルの漏れインダクタンスが、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていて、前記鉄芯が、高飽和磁束密度および高透磁率をもち、前記鉄芯トランスの三次巻き線が、リセット電流の通電を可能とし、前記スイッチング部が動作する前にリセット電流を通電しておくことにより、パルス電流２００ｋＡを通電しても前記鉄芯は磁気飽和を起こさないことを特徴としている。
【００１９】
これによれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の鉄芯は高飽和磁束密度および高透磁率をもち、鉄芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておき、三次巻き線はリセット電流の通電を可能とし、スイッチング部の作動前にリセット電流を通電しておくことにより、エネルギー増幅部の電流増幅作用を阻害することなく、二次巻き線に流れる電流の磁気飽和による限流をなくし、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる電磁波発生装置１００のブロック構成図を示している。
電磁波発生装置１００は、直流電圧を発生させる直流電圧発生部１０と、直流電圧発生部１０から供給される電流を増幅するエネルギー増幅部としてのＭＣ型爆薬発電機２０と、ＭＣ型爆薬発電機２０と直列に接続され、増幅した電流を電気エネルギーとして蓄積するエネルギー蓄積部３０と、エネルギー蓄積部３０と接続され、常時は閉状態でエネルギー蓄積部３０による電気エネルギーの通過を可能とし、制御信号が与えられると開状態となって高電圧パルスを発生させるスイッチング部としてのプラズマスイッチ４０と、常時は開状態でプラズマスイッチ４０の高電圧パルスが所定の電圧値になると作動し、高速な立ち上りパルスを発生させるスイッチとされるギャップスイッチ５０と、アノード６１、バッテリ６４の両端にスイッチ６５を介して接続されたカソード６２を有し、高電圧パルスが印加されると電磁波を発振する高周波出力部６３を備えるマグネトロン６０と、発振された電磁波を放射するためのアンテナ７０と、直流電圧発生部１０に設けられたスイッチ１１と、ＭＣ型爆薬発電機２０に設けられた電気雷管２１およびスイッチ６５に起動信号や制御信号を所定のタイミングで供給する制御部８０と、制御部８０を起動するためのスイッチ９０とを有している。
【００２１】
先ず、各構成要素の構成や動作について説明し、その後、装置全体について説明する。
図２は、本発明による直流電圧発生部１０の一例であるＭＨＤ型爆薬発電機１２０の構成例を示す図である。
ＭＨＤ型爆薬発電機１２０は、図２に示すように、プラズマを発生させるプラズマ発生部１３０（図３に詳細を示す。）と、プラズマの進行に起因した起電力を得るための起電力発生部１４０（図４に詳細を示す。）とを有している。
【００２２】
プラズマ発生部１３０は、図３中（ａ）および（ｂ）に示すように、収納容器１３１に爆薬１３２とアルゴンガスを封入したものに電気雷管１３３を設けた構成になっていて、制御部８０が電気雷管１３３に起動信号を与えると、電気雷管１３３が起爆して爆薬１３２が爆発することによってアルゴンガスがプラズマ状態になってプラズマが所定方向に進行する。
【００２３】
また、図４中（ａ）および（ｂ）は、各々起電力発生部１４０の正面図、平面図であり、図４中（ｂ）の平面図は、図４中（ａ）の正面図を図４中（ａ）中の符号Ａ方向から見たものである。図４中（ｂ）に示すように、プラズマの進行方向は、図中、左から右に向かう方向に設定するため、図４中（ａ）でのプラズマの進行方向は、紙面に垂直に、紙面手前側から向かう側の方向（矢印で「プラズマの進行方向」を図示）となる。
【００２４】
この起電力発生部１４０は、長手方向が、プラズマの進行方向となるように、所定の間隔を設けて延在する１対の電極固定部材１４４ａ，１４４ｂと、同じく長手方向がプラズマの進行方向となるように、所定の間隔を設けて延在する１対の磁石固定部材１４２ａ，１４２ｂとを有し、１対の電極固定部材１４４ａ，１４４ｂと１対の磁石固定部材１４２ａ，１４２ｂとで、起電力発生部外観が、プラズマ進行方向に長い直方体形状となっていて、１対の磁石固定部材１４２ａ，１４２ｂには夫々、プラズマ進行方向が長手方向となる、Ｎ極永久磁石１４１ａ、Ｓ極永久磁石１４１ｂ（磁界発生手段）が装着されているとともに、１対の電極固定部材１４４ａ，１４４ｂには夫々、プラズマ進行方向が長手方向となる、電極１４３ａ、電極１４３ｂが装着されていて、さらに、電極１４３ａ、電極１４３ｂの夫々には得られた直流起電力を後に説明するＭＣ型爆薬発電機２０に供給するための電線１４５ａ、電線１４５ｂが接続されている。したがって、図４中（ａ）において、磁界の方向は、紙面に平行で、紙面上側から下側に向かう方向になり、プラズマ進行方向と磁界の方向とが直交する。
【００２５】
さて、プラズマが進行すると、以下に示すような起電力が発生し、この起電力が電線１４５ａ、電線１４５ｂを介して電流としてＭＣ型爆薬発電機２０に供給される。この起電力はフレミング右手の法則によって求まり、起電力をＥ、プラズマの速度をＶ、電極間の間隔をｄ、Ｎ極永久磁石１４１ａ、Ｓ極永久磁石１４１ｂで発生される磁界をＢとすると、「Ｅ＝ｖ・Ｂ・ｄ」なる式で求まる。
【００２６】
したがって、充電操作等を不要として、爆薬１３２の爆発によって生成され高速で進行するプラズマによって充分高い直流電圧を得ることが可能となる。
もちろん、電流電圧発生部１０にＭＨＤ型爆薬発電機の替わりに、充電されたコンデンサ等を用いてもよく、これによって小型、軽量な装置を実現できる。
図５は、直流電圧発生部１０をコンデンサ群で構成した例を示す。この図５に示す直流電圧発生部１０は、コンデンサバンク１１０として構成されたものであり、コンデンサ１１１を直・並列して構成されている。このような構成により、所望の電圧を得るためにコンデンサ１１１を必要数直列接続し、所望の電流を得るために、コンデンサ１１１を並列接続することができる。
【００２７】
図６は、直流電圧発発生部１０をバッテリ群１５０として構成した例を示す。この図６に示すバッテリ群１５０は、所望の電圧を得るためにバッテリ１５１を直列接続し、所望の電流を得るためにバッテリ１５１を並列接続して構成されている。
次に、図７の模式図を参照して、ＭＣ型爆薬発電機２０の構成や動作の概要について説明する。
【００２８】
ＭＣ型爆薬発電機２０は、内部に爆薬２４を充填したライナ２３とこのライナ２３の外周に沿って構成されるコイル２２とを有し、通常、コイル２２とライナ２３の間隔に絶縁ガスが封入された構成となっていて、さらに、爆薬２４中には起動信号が与えられると起爆する電気雷管２１が設けられている。
なお、コイル２２の一方の端子は、直流電圧発生部１０の電線１４５ａに接続されるとともに、コイル２２の他方の端子は、マグネトロン６０のアノード６１に接続されている。
【００２９】
そして、爆薬２４中に設けた電気雷管２１を起爆させて爆薬２４を爆発させると、ライナ２３が順次拡張してコイル２２を短絡していくので、コイルのインダクタンスが小さくなる。一方、コイル中の磁束φは一定に保たれているため（φ（磁束）＝Ｌ（インダクタンス）×ｉ（電流）＝一定）、電流が急激に増幅される。
【００３０】
このように、起爆信号が与えられた電気雷管が起爆して爆薬２４を爆発し、ライナ２３を順次拡張してコイル２２を短絡していくので、大きな電流増幅が行われる。
次に、図８から図１３を参照して、エネルギー蓄積部３０の構成や動作の概要について説明する。
【００３１】
先ず、図８および図９を参照して、エネルギー蓄積部３０の構成や動作の概要について説明する。図８は、第１のコイル３２ａおよび第２のコイル３２ｂから構成されるエネルギー蓄積部３０の一例である直列リアクトル３１ａを示す。また、図９は、その直列リアクトル３１ａからなるエネルギー蓄積部３０の電磁波発生装置１００における具体的な接続状態を示す。
【００３２】
第１のコイル３２ａおよび第２のコイル３２ｂは、ＭＣ型爆薬発電機２０と直列に接続されており、ＭＣ型爆薬発電機２０の電流を通電し、電気エネルギーとして蓄積する。
直列リアクトル３１ａのインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていて、例えばインダクタンス値が６μＨとすると、ＭＣ型爆薬発電機２０のインダクタンス値が作動して、その初期値が例えば１００μＨが作動終了後０μＨに変化しても、前記直列リアクトル３１ａ電流値は概ねインダクタンス値の比（１００÷６）として、概ね１６倍に増幅され、それが直列リアクトル３１ａに電気エネルギーとして蓄積される。
【００３３】
電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、前述したようにエネルギー蓄積部３０を直列リアクトル３１ａとして構成し、その直列リアクトル３１ａのインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨに選定しておくことにより、エネルギー蓄積部３０としての電気エネルギーの蓄積を可能にしている。
【００３４】
なお、直列リアクトル３１ａのインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは周波数１ｋＨｚにおいて５μＨ〜１０μＨであってもよい。
次に、図１０および図１１を参照して、他の構成のエネルギー蓄積部３０の構成や動作の概要について説明する。図１０は、一次コイル３３ａおよび二次コイル３４ａから構成されるエネルギー蓄積部３０の一例である空芯トランス３１ｂを示す。また、図１１は、その空芯トランス３１ｂからなるエネルギー蓄積部３０の電磁波発生装置１００における接続状態を示す。
【００３５】
一次コイル３３ａおよび二次コイル３４ａは、ＭＣ型爆薬発電機２０と直列に接続されており、ＭＣ型爆薬発電機２０の電流を通電し、電気エネルギーとして蓄積する。ここで、空芯トランス３１ｂの一次コイル３３ａの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨに設定されており、二次コイル３４ａの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されている。
【００３６】
例えば一次コイル３３ａの漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．５μＨと設定したときでは、ＭＣ型爆薬発電機２０が作動して、その初期のインダクタンス値、例えば１００μＨが作動終了後０μＨに変化しても、電流値は概ねインダクタンス値の比（１００÷０．５）として、概ね２００倍に増幅されるが、空芯トランスの一次コイル３３ａと二次コイル３４ａとの結合係数が概ね０．１であるため、空芯トランス３１ｂの二次コイル３４ａにはＭＣ型爆薬発電機２０の初期電流の２０倍の電流が通電され、それが空芯トランス３１ｂに電気エネルギーとして蓄積される。
【００３７】
電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、前述したようにエネルギー蓄積部３０を空芯トランス３１ｂとして構成し、その空芯トランス３１ｂの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておくことにより、エネルギー増幅部（ＭＣ爆薬発電機２０）の電流増幅作用を阻害することなく、エネルギー蓄積部３０としてエネルギー蓄積を可能にしている。
【００３８】
なお、空芯トランス３１ｂの一次コイル３３ａの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは周波数１ｋＨｚにおいて０．５μＨ〜０．６μＨであってもよい。また、空芯トランス３１ｂの二次コイル３４ａの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは周波数１ｋＨｚにおいて５μＨ〜１０μＨであってもよい。
【００３９】
次に、図１２ないし図１４を参照して、さらに他のエネルギー蓄積部３０の構成や動作の概要について説明する。図１２は、一次コイル３３ｂおよび二次コイル３４ｂから構成されるエネルギー蓄積部３０の一例である鉄芯トランス３１ｃを示す。また、図１３は、その鉄芯トランス３１ｃからなるエネルギー蓄積部３０の電磁波発生装置１００における接続状態を示す。
【００４０】
一次コイル３３ｂおよび二次コイル３４ｂはＭＣ型爆薬発電機２０と直列に接続されており、ＭＣ型爆薬発電機２０の電流を通電し、電気エネルギーとして蓄積する。
ここで先ず、鉄芯３６の磁気飽和現象について説明する。図１４は、鉄芯３６のヒステリシス特性を示すＢ（磁束密度）−Ｈ（起滋力）曲線である。
【００４１】
ここでは、鉄芯３６の磁気特性にかかわる飽和磁束密度および透磁率の大きいものを用いることにより、Ｂ（磁束密度）およびＨ（起磁力）を大きくしている。さらに、作動前に、図１２および図１３に示すスイッチ３８をオンし、バッテリ３７からリセットコイル３５に通電することにより、鉄芯３６の磁気特性の初期状態を図１４に示すヒステリシス曲線のａ点からｃ点に移動させておく。こうすることにより、鉄芯３６の磁気特性はｃ点からｂ点上を移動するため、鉄芯３６の磁気飽和が起こりにくくなる。
【００４２】
このような構成において、ＭＣ型爆薬発電機２０を動作させたとき鉄芯トランス３１ｃの動作は次のようになる。
ここで、鉄芯トランス３１ｃの一次コイル３３ｂの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨに設定されており、二次コイル３４ｂの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されている。
【００４３】
例えば一次コイル３３ｂの漏れインダクタンスを周波数１ｋＨｚにおいて０．５μＨと設定したときでは、ＭＣ型爆薬発電機２０のインダクタンス値が作動して、その初期値概ね１００μＨが作動終了後０μＨに変化しても、電流値は概ねインダクタンス値の比（１００÷０．５）として、概ね２００倍に増幅されるが、鉄芯トランス３１ｃの一次コイル３３ｂと二次コイル３４ｂとの結合係数が概ね０．３であるため、鉄芯トランス３１ｃの二次コイル３４ｂにはＭＣ型爆薬発電機２０の初期電流の６０倍の電流が通電され、鉄芯トランス３１ｃに電気エネルギーとして蓄積される。
【００４４】
電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、前述したようにエネルギー蓄積部３０を高飽和磁束密度および高透磁率をもつ鉄芯トランス３１ｃとして構成し、その鉄芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておき、三次巻き線をリセット電流の通電を可能とし、プラズマスイッチ４０の作動前にリセット電流を通電しておくことにより、エネルギー増幅部（ＭＣ爆薬発電機２０）の電流増幅作用を阻害することなく、二次巻き線に流れる電流の磁気飽和による限流をなくし、エネルギー蓄積部３０としてエネルギー蓄積を可能にしている。
【００４５】
なお、鉄芯トランス３１ｃの一次コイル３３ｂの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは１ｋＨｚにおいて０．５μＨ〜０．６μＨであってもよい。また、鉄芯トランス３１ｃの二次コイル３４ｂの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されることに限定されるものではなく、望ましくは周波数１ｋＨｚにおいて５μＨ〜１０μＨであってもよい。
【００４６】
このように、種々の構成としてエネルギー蓄積部３０が構成されており、その構成に応じた動作特性を有している。
次に、図１５を参照して、プラズマスイッチ４０の構成や動作の概要について説明する。図１５中（ａ）および（ｂ）は、プラズマスイッチ４０の一例の構成を模式的に示したもので、図１５中（ｂ）は、図１５中（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００４７】
このプラズマスイッチ４０は、円盤状で銅等の導電性材料で形成された電極４４ａと、この電極４４ａの外形より大きな円形状の中空部を有し、銅等の導電性材料で形成された円盤状の電極４４ｂと、その中空部を塞ぐように設けられた、アルミ箔等の金属薄膜４５とを有していて、これらの上下両側に爆薬４３が備えられた状態で収納筺体４２に収納されている。さらに、爆薬４３中には、起動信号が与えられると起爆する電気雷管４１が設けられているとともに、電極４４ａ，４４ｂの夫々には電線４６ａ，４６ｂが接続されていて、この電線４４ａ，４４ｂは、エネルギー蓄積部３０の両端子と、ギャップスイッチ５０の両端子に接続されている。
【００４８】
さて、エネルギー蓄積部３０によって蓄積された電流は、電線４６ａおよび電線４６ｂを介して電極４４ａおよび電極４４ｂ間を流れるが、所定値以上の電流が流れるとアルミ箔が溶融し、導電性を有するプラズマとなった状態で、電流が電極４４ａ、電極４４ｂ間を流れるようになる。
そして、この後、電気雷管４１を起爆し、爆薬４３を爆発させると、アルミ箔の溶融によって生成されたプラズマが上下両側から急激に圧縮されるため、導電部の体積が急激に小さくなって急激に抵抗値が大きくなり、プラズマスイッチ４０が電流を流さないような状態になる。
【００４９】
このように、爆薬を用いて高速にスイッチング動作を行うことが可能となり、これにより蓄積されたエネルギーを高速にスイッチングして高電圧パルスを得ることが可能になる。
なお、プラズマスイッチ４０の代わりに、オフスイッチとして機能するヒューズを用いてもよく、これによっても装置構成を簡素化できる。
【００５０】
次に、図１６を参照して、ギャップスイッチ５０の構成や動作の概要について説明する。図１６は、ギャップスイッチ５０の一例の構成を模式的に示したものである。
このギャップスイッチ５０は、球状で銅等の導電性材料で形成された電極５１ａと電極５１ｂとを気中で狭いギャップを隔てて対向させており、所定の電圧に達したときに電極５１ａ，５１ｂ間がオン状態とされるスイッチである。このギャップスイッチ５０の電極５１ａ，５１ｂがそれぞれ電線５２ａ，５２ｂに接続され、電線５２ｃとともに、プラズマスイッチ４０およびマグネトロン６０へ接続されている。
【００５１】
図１７中（ａ）および（ｂ）を用いてギャップスイッチ５０の動作を説明する。図１７中（ａ）では、縦軸はプラズマスイッチ４０が作動を開始後のプラズマスイッチ４０の出力電圧を示し、横軸は時間を示す。図１７中（ｂ）では、縦軸はギャップスイッチ５０の出力電圧を示し、横軸は時間を示す。
プラズマスイッチ４０が作動後、ギャップスイッチ５０の電極５１ａ，５１ｂの間隔によって決まる所定の電圧値に達したとき（図１７中（ａ）の電圧値Ｖ１）、ギャップスイッチ５０が作動し、図１７中（ｂ）に示すような立ち上がり速度の速いパルス電圧をマグネトロン６０へ供給する。
【００５２】
マグネトロン６０は、アノード６１に発振下限電圧Ｖ１以上かつ電圧の立ち上がり波形がＶ２／秒傾きを有する電圧が印可されると、高周波出力部６３で発振された電磁波を出力するもので、このために、制御信号を与えてスイッチ６５を閉状態にしてバッテリ６４の電圧をカソード６２に印可して、マグネトロン６０を加熱状態にしておく。
【００５３】
アンテナ７０は、マグネトロン６０の高周波出力部６３から出力される電磁波を放射するためのものであり、例えば、パラボラ型、角錐ホーン型、円錐ホーン型、レンズ付円錐ホーン型等のアンテナで実現可能である。高周波出力部６３とアンテナ７０との接続のために、導波管やコーナベント等の高周波デバイスを必要に応じて用いるようにすればよい。
【００５４】
制御部８０は、後に説明する制御動作を行うものであって、例えば、動作プログラムを内蔵したＲＯＭと、動作プログラムにしたがって所望の信号を出力するＣＰＵを有して実現可能である。
以上のように電磁波発生装置１００が構成されている。なお、以上のような構成において、具体的には、電気雷管２１、４１、１３３としては、鉱工業用６号電気雷管、時間精度が高い地震探索用電気雷管、ガス導管起爆システム、ノネルシステム（両システムは、非電式起爆システムで周囲の電流による誤動作が防止され、高信頼性を有する）等を用いればよく、また、爆薬としては、ダイナマイト、含水爆薬、硝安爆薬、硝安油剤爆薬等の爆薬や、ＰＥＴＮ、ＲＤＸ、ＨＭＴ、ＴＮＴ等の単一品または２種以上の混合品、または、これらに、油脂系・シリコン系のバインダ、硝酸塩・塩素酸等の酸化剤を加えたものを用いればよい。
【００５５】
次に、制御部８０による制御信号や起動信号の供給タイミングに基づく電磁波発生装置１００全体としての動作について説明する。図１８は、制御部８０による制御信号や起動信号の供給タイミングを示す。
図１８に示すように、まず、スイッチ９０を操作すると制御部８０は、制御信号をスイッチ６５に与えてスイッチ６５を閉状態にして、バッテリ６４を加熱電源としてカソード６２に電圧供給を行ってマグネトロン６０の加熱を開始する。
【００５６】
３００（秒）経過してマグネトロン６０の加熱が充分行われた後、制御部８０は、スイッチ１１に起動信号を供給する。これにより直流電圧が電流としてＭＣ型爆薬発電機２０に供給され始めた後、制御部８０は電気雷管２１に起動信号を供給する。
これにより、電流が「直流電圧発生部１０→ＭＣ型爆薬発電機２０→エネルギー蓄積部３０→プラズマスイッチ４０」の経路中を増幅されながら流れ、「（１／２）・Ｌ・ｉ2（Ｌはエネルギー蓄積部二次側から見たインダクタンス、ｉは電流）」なる電気エネルギーがエネルギー蓄積部３０のコイルに蓄積される。
【００５７】
このとき、前記経路に流れる電流は、図１９中（ａ）（電流ｉ）の符号Ａで示すようになる。さらに、電気雷管２１を起爆してから５０（μｓ）を経過して、制御部８０は、電気雷管４１に起動信号を供給する。これにより、プラズマスイッチ４０は閉状態から高抵抗状態（開状態）となり、プラズマスイッチ４０に電流が流れなくなり、前述経路に流れる電流は、図１９の符号Ｂで示すようになる。
【００５８】
このときのスイッチング時間（閉状態から開状態にする時間をｄｔとすると、「−Ｌ・（ｄｉ／ｄｔ）」なる高電圧がギャップスイッチ５０に印可される。この高電圧の発生の様子を図１９中（ｂ）のＶｐとして併記する。
ギャップスイッチ５０に印可された電圧がギャップ間隔で決まる所定の電圧値に到達したとき、ギャップ間で放電が発生し、ギャップスイッチ５０の二次側に立ち上がり時間の速い高電圧パルスが発生する。この高電圧の発生の様子を図１９中（ｃ）のＶｇとして併記する。
【００５９】
このようにして、立ち上がりの速い高電圧パルスがマグネトロン６０のアノード６１、カソード６２間に印可され、マグネトロン６０の高周波出力部６３では電磁波が発振され、発振された電磁波はアンテナ７０を介して放射される。
このようにして、パルス電圧の立ち上がり要求が速く（３０〜５０ｋＶ／μｓ）、発振条件下限電圧が高いマグネトロンであっても、電磁波の発振が可能となり、高出力、高周波数（ＧＨｚオーダー）の電磁波が放射される。
【００６０】
ここで具体的な実験例について説明する。
直流電圧発生部１０として４５μＦのコンデンサを６個並列に接続し、電圧７．５ｋＶで充電したものを用いた。ＭＣ型爆薬発電機２０として、全長１０００ｍｍ、直径２００ｍｍ、コイル径１６０ｍｍ、コイルピッチ８ｍｍ、コイル巻数６３、コイル初期インダクタンス１００μＨのものを用いた。プラズマスイッチ４０として、直径２４０ｍｍ、厚さ３４ｍｍ、電極間隔６０ｍｍ、金属箔として銅箔、厚さ５０μｍ、ギャップスイッチ５０として、空気中に径１０ｍｍの球ギャップを対向させ、ギャップ間隔を３．２ｍｍとしたもの、マグネトロン６０として周波数９．４ＧＨｚ、出力５００ｋＷ、パルス電圧５０ｋＶ、パルス立ち上がり１５０ｋＶ／μｓ、アンテナとして角錐ホーンアンテナ、ゲイン２０ｄＢのものを用いた。
【００６１】
図２０中（ａ）は、従来技術によるもので、エネルギー蓄積部３０のないものであって、プラズマスイッチ４０の電流は５００ｋＡと大きいにもかかわらず、プラズマスイッチ４０の発生するパルス電圧は３０ｋＶにとどまって、マグネトロン６０を発振するに至らなかった。
図２０中（ｂ）は、エネルギー蓄積部３０として、図８および図９に示す第１の直列リアクトル３１ａを用いた場合の結果を示す。結果では、そのインダクタンス値を１ｋＨｚにおいて４．５μＨとしたところ、プラズマスイッチ４０の電流は１００ｋＡであったが、プラズマスイッチ４０の発生するパルス電圧は６０ｋＶであり、これにより、マグネトロン６０を発振することができた。
【００６２】
図２０中（ｃ）は、エネルギー蓄積部３０として、図１０および図１１に示す空芯トランス３１ｂを用いた場合の結果を示す。結果では、その一次漏れインダクタンス値を０．５μＨとし、二次漏れインダクタンス値を５μＨとしたところ、プラズマスイッチ４０の電流は１５０ｋＡであったが、プラズマスイッチ４０の発生するパルス電圧は８０ｋＶであり、これにより、マグネトロン６０を発振することができた。
【００６３】
図２０中（ｄ）は、エネルギー蓄積部３０として、図１２および図１３に示す鉄芯トランス３１ｃを用いた場合の結果を示す。結果では、その一次漏れインダクタンス値を０．５μＨとし、二次漏れインダクタンス値を５μＨとしたところ、プラズマスイッチ４０の電流は２００ｋＡであったが、プラズマスイッチ４０の発生するパルス電圧は１００ｋＶであり、これにより、マグネトロン６０を発振することができた。このように、ＧＨｚオーダーの高い周波数で、かつ、電界強度の大きな電磁波が得られることが確認できた。
【００６４】
なお、この電磁波発生装置１００の応用例としては、まずこれらの装置を各種電子機器の耐電磁波ノイズ性の評価用に用いることが考えられる。具体的には、評価対象機器に対して、アンテナ７０から放射される電磁波を照射して、その破損状態を評価することによって、各種の電子機器の耐ノイズ性の評価が可能になる。
【００６５】
また、この電磁波発生装置１００から放射される電磁波を、受信基地側のアンテナで検出して、電磁波を放射した装置の存在位置を把握可能とするシステムに用いることも可能である。このような使用様態によれば、海洋上、山間地等の遠隔地における、自身の存在位置を通知することが可能となる。
このように、この電磁波発生装置の応用には様々なものが考えられ、ここに記載した応用例はその数例に過ぎないことは言うまでもない。
【００６６】
以上説明した本発明の実施形態によれば、スイッチ６５を閉状態にしてマグネトロン６０のカソード６２へのヒート電圧印可を開始し、このヒート電圧印可開始から３００（ｓ）後に、スイッチ１１を閉にし、直流電圧発生部１０から直流電圧を発生し、その後１００（μｓ）後に、電気雷管２１を起爆してＭＣ型爆薬発電機２０の爆発制御を行い、直流電圧発生部１０で生成された直流電流によって供給される電流を増幅し、さらに、この増幅電流を通常は電気エネルギーとしてエネルギー蓄積部３０に蓄積されるようにしておき、電気エネルギーを用いて高電圧パルスを発生するように、ＭＣ型爆薬発電機２０の爆発制御から３０（μｓ）後に電気雷管４１を起爆してプラズマスイッチ４０を爆発制御するため、プラズマスイッチ２０の作動時は回路に所定のインダクタンス値が存在するため、高電圧パルスが発生し、さらに、発生した直流電圧が所定の電圧値に到達すると放電して閉状態になるようギャップ間隔を調整したギャップスイッチ５０により、直流パルス電圧は鋭い立ち上がり波形をもつ電圧パルスに変換され、発生した高電圧パルスをマグネトロン６０に印可するので、高出力、高周波の電磁波を出力可能な装置を実現できる。
【００６７】
さらにエネルギー増幅部として、ＭＣ型爆薬発電機２０を用いた場合には、爆薬２４を爆発しライナを順次拡張してコイルを短絡していくので、爆薬を用いることによって、大きな電流増幅を行わせることができる。
さらに、エネルギー蓄積部３０を設けることにより、ＭＣ型爆薬発電機２０が作動した後も、回路にインダクタンスが存在し、エネルギーの蓄積が可能になる。
さらにまた、スイッチング部として、プラズマスイッチ４０を用いた場合には、爆薬４３を爆発し、導電性を有するプラズマが高速で圧縮され急激に抵抗値が大きくなるので、爆薬を用いることによって、蓄積されていたエネルギーを高速にスイッチングして高電圧パルスを得ることができる。
【００６８】
さらにまた、ギャップスイッチ５０を用いることにより、プラズマスイッチ４０により発生した高電圧パルスが所定の電圧に到達したときにギャップスイッチ５０が作動し、立ち上がりの速い高電圧パルスを得ることができる。
このように爆薬を用いた構成にすれば、小型な装置構成であっても高出力の電磁波を出力可能な装置を実現することが可能となる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、エネルギー増幅部はインダクタンスを小さくしながら直流電圧発生部から発生する電流を増幅しながら、エネルギー蓄積部およびスイッチング部へ通電し、増幅を終えた時点ではインダクタンスは零となり、電気エネルギーはエネルギー蓄積部へ蓄積される。
【００７０】
さらに、スイッチング部は、常時は閉状態で前記エネルギー蓄積部による電気エネルギーの通過を可能とし、制御部から制御信号が与えられると開状態となって、高電圧パルスを発生させるが、エネルギー蓄積部でのインダクタンスの存在により、エネルギー蓄積部からスイッチング部へのエネルギーの移行が正常に行われ、スイッチングで発生する高電圧パルスは大きな値となる。
【００７１】
さらに、高電圧パルスの電圧値が所定の値になるとギャップスイッチが作動し、マグネトロンに高速な立ち上がり電圧波形をもつ高電圧パルスを印可することが可能となり、アンテナから高周波、高出力の電磁波が出力される。
また、起動信号が与えられた電気雷管が起爆して爆薬を爆発しライナを順次拡張してコイルを短絡していくので、大きな電流増幅を実現することができる。
【００７２】
また、制御信号が与えられた電気雷管が爆発して爆薬を爆発し、導電性を有するプラズマが高速に圧縮するので、急激に抵抗値が大きくなって蓄積されていたエネルギーを急速にスイッチングして高電圧パルスを得ることができる。
また、ギャップスイッチにより高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動するスイッチを構成することができ、よって、高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動するスイッチを簡単な構成として実現することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の直列リアクトルのインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨに選定しておくことにより、エネルギー蓄積部の電気エネルギーの蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００７３】
また、請求項３に係る発明によれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の空芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておくことにより、エネルギー増幅部の電流増幅作用を阻害することなく、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【００７４】
また、請求項４の発明によれば、電圧パルスの値はスイッチングするときの回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積に比例するが、エネルギー蓄積部の鉄芯は高飽和磁束密度および高透磁率をもち、鉄芯トランスの一次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨから０．６μＨに、二次漏れインダクタンス値を周波数１ｋＨｚにおいて４μＨから１０μＨにしておき、三次巻き線はリセット電流の通電を可能とし、スイッチング部の作動前にリセット電流を通電しておくことにより、エネルギー増幅部の電流増幅作用を阻害することなく、二次巻き線に流れる電流の磁気飽和による限流をなくし、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積を可能とし、スイッチング作動時、回路のインダクタンス値および電流の時間変化率の積が大きくなり、スイッチング部の発生パルス電圧の値を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電磁波発生装置のブロック構成図である。
【図２】ＭＨＤ型爆薬発電機の構成図である。
【図３】ＭＨＤ型爆薬発電機のプラズマ発生部の構成図である。
【図４】ＭＨＤ型爆薬発電機の起電力発生部の構成図である。
【図５】他の直流電圧発生部の構成図である。
【図６】他の直流電圧発生部の構成図である。
【図７】ＭＣ型爆薬発電機の構成図である。
【図８】エネルギー蓄積部の構成例を示す図である。
【図９】前記図８に示す構成例のエネルギー蓄積部の電磁波発生装置における具体的な接続状態を示す図である。
【図１０】他のエネルギー蓄積部の構成例を示す図である。
【図１１】前記図１０に示す他の構成例のエネルギー蓄積部の電磁波発生装置における具体的な接続状態を示す図である。
【図１２】他のエネルギー蓄積部の構成例を示す図である。
【図１３】前記図１２に示す他の構成例のエネルギー蓄積部の電磁波発生装置における具体的な接続状態を示す図である。
【図１４】鉄芯のヒステリシス特性図である。
【図１５】プラズマスイッチの構成図である。
【図１６】ギャップスイッチの構成図である。
【図１７】ギャップスイッチの特性を説明するために用いた特性図である。
【図１８】制御部が供給する制御信号（起動信号）の説明図である。
【図１９】高電圧パルスを生成する説明図である。
【図２０】高電圧パルスを生成する実験結果を示す図である。
【図２１】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１０ 直流電圧発生部
１１ スイッチ
２０ ＭＣ型爆薬発電機
２１ 電気雷管
２２ コイル
２３ ライナ
２４ 爆薬
３０ エネルギー蓄積部
３１ａ 直列リアクトル
３２ａ コイル
３２ｂ コイル
３１ｂ 空芯トランス
３１ｃ 鉄芯トランス
３３ａ 一次コイル
３３ｂ 二次コイル
３４ａ 一次コイル
３４ｂ 二次コイル
３５ リセットコイル
３６ 鉄芯
３７ バッテリ
３８ スイッチ
３９ 抵抗
４０ プラズマスイッチ
４１ 電気雷管
４２ 収納筐体
４３ 爆薬
４４ａ 電極
４４ｂ 電極
４５ 金属薄箔
４６ａ 電線
４６ｂ 電線
５０ ギャップスイッチ
５１ａ 電極
５１ｂ 電極
５２ａ 電線
５２ｂ 電線
５３ 収納筐体
６０ マグネトロン
６１ アノード
６２ カソード
６３ 高周波出力部
６４ バッテリ
６５ スイッチ
８０ 制御部
９０ スイッチ
１００，２００ 電磁波発生装置
１１０ コンデンサバンク
１１１ コンデンサ
１２０ ＭＨＤ型爆薬発電機
１３０ プラズマ発生部
１３１ 収納容器
１３２ 爆薬
１３３ 電気雷管
１３４ アルゴンガス
１４０ 起電力発生部
１４１ａ Ｎ極磁石
１４１ｂ Ｓ極磁石
１４２ａ 電極固定部材
１４２ｂ 磁石固定部材
１４３ａ 電極
１４３ｂ 電極
１４４ａ 電極固定部材
１４４ｂ 電極固定部材
１５０ バッテリ群
１５１ バッテリ
Claims (4)
- 直流電圧を発生する直流電圧発生部と、
前記直流電圧発生部から供給される電流を増幅するエネルギー増幅部と、
前記エネルギー増幅部と直列に接続され、増幅した電流を電気エネルギーとして蓄積するエネルギー蓄積部と、
前記エネルギー蓄積部と接続され、常時は閉状態で前記エネルギー蓄積部による電気エネルギーの通過を可能とし、制御信号が与えられると開状態となって高電圧パルスを発生させるスイッチング部と、
常時は開状態で前記高電圧パルスの電圧値が所定の値になると作動して、高速な立ち上がりパルス電圧波形を供給するスイッチと、
前記高電圧パルスが印可されると電磁波を発生するマグネトロンと、
前記マグネトロンに接続されたアンテナと、
前記制御信号を所定のタイミングで供給する制御部と、を備え、
前記制御部は、起動信号を所定のタイミングで供給するようにも構成され、
前記エネルギー増幅部は、爆薬及び前記起動信号が与えられると起爆して前記爆薬を起爆させる電気雷管とを内蔵するライナと、このライナの外周に設けたコイルと、を含んで成るＭＣ型爆薬発電機で構成され、
前記スイッチング部は、前記エネルギー蓄積部が接続される２つの電極と、前記２つの電極間に供給される電流が所定以上になったときに溶融してプラズマとなる金属薄膜と、爆薬と、前記制御信号が与えられると前記爆薬を爆発させる電気雷管と、を含んで構成され、
前記スイッチは、電極が対向されて配置されており、所定の電圧に達したときに前記電極間がオン状態とされるギャップスイッチで構成されることを特徴とする電磁波発生装置。 - 請求項１記載の電磁波発生装置において、前記エネルギー蓄積部は、直列リアクトルで構成され、そのインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていることを特徴とする電磁波発生装置。
- 請求項１又は２に記載の電磁波発生装置において、前記エネルギー蓄積部は、空芯トランスで構成され、前記空芯トランスの一次側コイルの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨ、前記空芯トランスの二次側コイルの漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていることを特徴とする電磁波発生装置。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁波発生装置において、前記エネルギー蓄積部は、三巻線をもつ鉄芯トランスで構成され、前記鉄芯トランスの一次巻線の漏れインダクタンス値は、周波数１ｋＨｚにおいて０．４μＨ〜０．６μＨ、前記鉄芯トランスの二次側コイルの漏れインダクタンスは、周波数１ｋＨｚにおいて４μＨ〜１０μＨに設定されていて、前記鉄芯は、高飽和磁束密度および高透磁率をもち、前記鉄芯トランスの三次巻き線は、リセット電流の通電を可能とし、前記スイッチング部が動作する前にリセット電流を通電しておくことにより、パルス電流２００ｋＡを通電しても前記鉄芯は磁気飽和を起こさないことを特徴とする電磁波発生装置。
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