装 等 、 電 解 に よ る表 面 処 理 用 電 源 に つ い て 、 主 と して 第2次
25
0
0
全文
(2) と し て 開 発 さ れ て 、 普 及 し て 来 た 。 し か し 、 ア ニ オ ン電 着 の 場 合 に は 必 然 的 に 、 電 着 時 に 被 塗 装 物 体 の 溶 解(イ. オ ン化)が. お こ る 。 即 ち リ ン 酸 塩 皮 膜 処 理 を 行 っ た 鋼 板 に お い て も、 リ ン酸 塩 被 膜 の. 溶 失 す る 欠 点 が あ っ た 。 これ 等 の 溶 失 を 防 止 し て 耐 蝕 性 の 向 上 を 図 る 目的 で 、1980年. 頃 カチ オ. ン 型 の 電 着 塗 料 を 陰 極 へ 析 出 させ る 、 カ チ オ ン電 着 が 考 案 さ れ て 実 用 化 さ れ た 。 電 着 され た 塗 膜 は 高 抵 抗 で あ る た め に 、 電 源 に は ア ル ミニ ウ ム 陽 極 酸 化 の 場 合 と 同 様 に 、 ソ フ トス タ ー ト機 能 が 付 与 さ れ て い る 。 直 流 電 源 電 圧 は 、 ア ニ オ ン電 着 の 終 止 電 圧 は 約200〜250Vで 電 着 で は 約250〜500Vと. あ るが、 カチ オ ン. 高い。. 以 上 の 表 面 処 理 の 目的 は 、 美 観 、強 度 、 防 錆 性 を増 す こ と で あ る 。 こ れ 等 に 必 要 な 電 気 的 条 件 は 、 処 理 す べ き金 属 の 種 類 と電 解 浴 に よ っ て そ れ ぞ れ 異 り、 一 概 に 規 定 す る こ と は で き な い が 、 要 す る に ソ フ ト ウ エ ア を加 え た 高 度 な 技 術 が 要 求 され る 。 又 、電 源 の 設 置 環 境 が 他 の 電 気 機 器 に 比 較 して 悪 く 、特 に め っ き 用 電 源 は 独 特 な 耐 環 境 構 造 と 冷 却 方 式 が 採 用 さ れ て き た 。 し か し 、 戦 後 の め っ き ア ル ミニ ウ ム 陽 極 酸 化 の 電 源 設 備 を 概 観 す る に 、 使 用 す る 目 的 な り、 そ の 環 境 は 変 らな い に して も、 整 流 器 の 相 次 ぐ技 術 革 新 と共 に 、 過 去38年. 間 の 発 展 は 誠 に 目 覚 し く、 隔 世 の 感 を 覚 え る 。. こ の 技 術 進 歩 を うな が し た 要 因 は 、 表 面 処 理 用 電 源 だ け に と ど ま らず 、 全 電 気 機 器 産 業 の 発 展 に 寄 与 し た パ ワー エ レ ク トロ ニ ク ス と 、 そ れ を 支 え る 電 気 材 料 の 進 歩 に お う もの で あ る 。. 3.パ. ワ ー エ レ ク トロ ニ ク ス の 背 景. パ ワ ー エ レ ク ト ロ ニ ク ス は 、エ レ ク ト ロ ニ ク ス 、制 御 、パ ワ ー半 導 体 素 子 の 三 分 野 に ま た が る 工 学 技 術 で あ る。 現 在 パ ワ ー 半 導 体 素 子 に は サ イ リ ス タ と パ ワ ー トラ ン ジ ス タ が 主 体 と な っ て い る 。 サ イ リ ス タ が 開 発 され て26年. を経 た が 、 今 日で は 素 子 の 種 類 も多 く 、 容 量 も広 い 範 囲 に わ た って 作 られ て い る 。. 又 、 最 近 数 年 間 に パ ワ ー トラ ン ジ ス タの 製 作 技 術 が 顕 著 な 進 歩 を 遂 げ 、300A.1000V級. の. 素 子 が 開 発 され て 、 現 在 で は ス イ ッ チ ン グ性 能 に優 るパ ワ ー トラ ン ジ ス タ と大 容 量 に 適 し た サ イ リ ス タが 用 途 別 に 選 択 で き る の で 、 電 力 の 変 換 と 制 御 の 面 で 、 パ ワ ー エ レ ク ト ロ ニ ク ス と称 す に ふ さ わ しい新 しい分 野 が生 れ た。 他 方 ゲ ル マ ニ ウ ム 、 シ リ コ ン を母 材 と し たP‑n接 とす る 固 体 素 子 、IC→LSIな ト ラ ン ジ ス タ か ら約10年. 合 ダ イ オ ー ド、 小 信 号 トラ ン ジ ス タ を は じめ. どが 実 用 化 さ れ て エ レ ク トロ ニ ク ス 時 代 も本 格 化 し た が 、 小 信 号 遅 れ て パ ワ ー 素 子 と し て サ イ リ ス タ が 開 発 され 、 更 に10年. 遅 れ てパ ワ. ー トラ ン ジ ス タ が 開 発 さ れ る に至 っ た 。 第1図. は パ ワ ー エ レ ク ト ロ ニ ク スの 背 景 を 、 中 心 とな る 機 器 や 素 子 の 面 か ら眺 め た もの で あ る 。. 図 か らわ か る よ うに 、 エ レ ク ト ロニ ク ス も パ ワ ー エ レ ク ト ロ ニ ク ス も 、 す で に 真 空 あ る い は ガ ス エ. 一47一.
(3) ク ・ 図. 一. D吻. 一 エ レク トロ ニ ク ス1 }ノ19ワ ー防. ↑ 一. 1サ4'1ス. 曜. ぐ 一. 隣鱗. 1(鞭8磁). ぜイ御oシ(命1≡ 彦) 耐イり'ナ 朴 ロシω 、 〃お) 裕 写縄 餐 禿 溢1 (乙〃幽 航)!デ 既. 一. 1. 宝. ζ54. 伺従 魏. 一. (伽 四 ノ 蹴. /鰭 終 迎 ↑. 隣 覧 徴 φレりトbづ ワ烈. /の3.. 申溌. 膿 雛 継"9!∠. /ル 〃 一 ぐκヨ3). ↑. 団 ゼ レン整 疵 益 [〈P榔 εθ. 一. ごγの. 〃貿 励 」. ド饒 藝 謬伽. 昌. "4"↑. 瑠弛肺 刎. 全. ≡. 一. '97!.. ツ矧 円53. タ((年 麓) ぐエα71螂. 一. 〃血 ̀ε 均. 一. :'. [肛. ↑. 合u 口. 一. 背 孝. △︺ 口. ≧ 〃oo. 岡 一チレフト膨 フ勉. 倉 巴囹. 介u D. 昇. 、. フ!%2・. 擁二鰐(伽 瑠(繭ゾ). 一. 題臨 覇 薯癖 繍 漁'(5櫨)/卿 ̀砺 泌 痢)〃87・. 死. h. ‑. ζ 以 ノ 一. 一. /8面. }. 嶋雛 躍 総属 翻 聯 1. 「 ゆ. 叶. 畷 謙1職 ← 建 麺 ・逐 明̀レ. 毛 塒)1鍔1: 麟4)/8〃. ・,. ;. レ ク トロ ニ ク ス の 基 盤 が あ った こ とは 見 逃 せ な い 。 し か し 、 ダ イ オ ー ド、 トラ ン ジ ス タ やICが. 小. 形 で 電 力 消 費 が 少 な く、 機 能 の 集 積 度 が 極 め て 高 い こ と か ら一 方 で 装 置 の 小 形 化 が 進 み 、 他 方 で は 大 量 の 情 報 や 演 算 処 理 が 可 能 に な る と い う技 術 的 な 飛 躍 を 見 た の で あ っ て 、 ダ イ オ ー ドや トラ ン ジ ス タ が セ レ ン整 流 器 や 真 空 管 に と っ て 替 っ た だ け な らば 、 新 し く エ レク ト ロ ニ ク ス と い うの に は 値 しな か っ た で あ ろ う 。. 一48一.
(4) 同 様 の こ と が サ イ リ ス タ に つ い て もい え る 。 サ イ リ ス タ の 基 本 的 な 機 能 は 、 ス イ ッ チ 作 用 に よ る 電 力 の 変 換 と 制 御 で あ る が 、 同 じ機 能 を 持 って い た 磁 気 増 幅 器 、 格 子 付 水 銀 整 流 器 や サ イ ラ ト ロ ン に 比 べ て 、 開 閉 速 度 が 速 く、 順 方 向 電 圧 降 下 が 小 さ い た め 、 これ 等 の 代 替 だ け に 留 ま らず 、 サ イ リ ス タ が 小 形 な 固 体 素 子 で あ る た め に 、産 業 用 だ け で な く 、 民 生 用 そ の 他 新 し い パ ワ ー エ レ ク トロ ニ ク ス と して の 応 用 分 野 が ひ らか れ た 。 図 に は 、 パ ワ ー エ レ ク トロ ニ ク ス に 関 係 の 深 い 電 磁 機 器 の 経 過 を 記 入 し て あ る が 、1831年 Faradayが. に. 電 磁 誘 導 の 法 則 を 見 出 し て か ら、 実 用 的 な 発 電 機 や 電 動 機 が 世 に 出 る ま で に約 半 世 紀 を. 要 し た の に 対 し、 ト ラ ン ジ ス タ や サ イ リ ス タ は 、 発 明 直 後 か ら実 用 化 が に じ ま り、 数 年 の う ち に 新 し い 応 用 分 野 が 開 拓 さ れ た の は対 照 的 で あ る 。 以 上 述 べ た パ ワ ー エ レ ク ト ロ ニ ク ス の 歴 史 的 背 景 は 、 電 気 産 業 全 般 に 及 ぶ 技 術 革 新 の 経 過 を意 味 し て お り、 そ の 波 及 効 果 は 全 産 業 の 電 気 設 備 の 進 歩 に 貢 献 して い る 。. 4AC‑DC変. 換 器(整. 流 機 器)の. 分類. 電動 直流発電機 回 転 変 流 機. ㈱ 灘 工 難 鶏̲,. :一 …E算1響 鰐 セ レ ン整 流器 堰 層 形整 流 器. ゲルマニウム整 流 器. (半 導 体整 流器) 3端 子 逆 阻 止 サイリスタ(SCR). 3端 子 双 方 向 サイリスタ(㎜). ゲ ー トター ンオ フ サ イ リス タ(㎝)). 第2図. 電 気 め っ き 用AC‑DC変. 一49一. 換 機 器 の分類.
(5) わ が 国 に お い て 表 面 処 理 に 主 と し て 用 い られ た 、AC‑DC変. 換 機 器 を 分 類 す る と 、 第2図. の如. く な り、 大 き く は電 動 直 流 発 電 機 、 回 転 変 流 機 と整 流 機 器 に 分 類 さ れ る 。 大 正 時 代 の 電 源 は 電 動 発 電 機 で あ っ た が 、 大 正9年 12年. 頃 ま で が 全 盛 期 で あ っ た 。 昭 和12年. に 回 転 変 流 機 が 開 発 さ れ 、 昭 和 初 期 か ら昭 和. に 格 子 付 水 銀 整 流 器 が 実 用 化 され た が 、 丁 度 同 じ頃 に. 純 国 産 技 術 に な る変 圧 整 流 器 が 開 発 さ れ て 、 回 転 変 流 器 に と っ て 代 る こ と に な った 。 昭 和26年. に. は 接 触 変 流 機 が 国 産 化 さ れ て 、 初 め て 実 用 さ れ た 。 しか し 、 水 銀 整 流 器 は 比 較 的 高 圧 、 大 電 流 に 適 す る が 、 接 触 変 流 器 と変 圧 整 流 器 は 、 回 路 中 の 電 圧 降 下 が 極 め て 少 く低 圧 で も効 率 が 良 く 、 電 気 め っ き に も最 適 で あ って 、 昭 和26年. 〜 昭 和32年. を最 盛 期 として普 及 を見 た 。. 一 方 金 属 整 流 器 と し て レ ビ ユ ー した セ レ ン整 流 器 は し て の 実 用 化 は 昭 和13年. か ら で あ る 。 昭 和29年. 、 昭 和8年. に国 産化 に成 功 したが 、電 力 用 と. には セ レン真空 蒸 着法 の 技 術 が導 入 され 、高 品. 質 な 素 子 の 供 給 が 可 能 と な りや が て 、 これ が 水 銀 整 流 器 や 変 圧 整 流 器 に 代 って 本 格 的 な セ レ ン整 流 器 時代 を迎 え た ので あ る。 1948年(昭. 和23年)WSchockley等. に よ っ て 、 ゲ ル マ ニ ウ ム 、 け い 素 単 結 晶 に よ るP‑. n接 合 形 の ダ イ オ ー ドと トラ ン ジ ス タ が 開 発 され る や 、 ま ず 精 製 温 度 が 低 く製 作 容 易 な 電 力 用 ゲ ル マ ニ ウ ム ダ イ オ ー ドが1955年(昭. 和30)〜1957年(同32)の. 問 に 製 作 さ れ 、 極 く短 期. 間 で はあ るが、 整 流 装置 へ の応 用 を見 たが 、 その 後 に開 発 され 、温 度特 性 に優 れ てい る シ リコ ンダ イ オ ー ドに 置 換 さ れ る と こ ろ と な っ た 。 サ イ リ ス タ は 前 記 の 接 合 形 ダ イ オ ー ド 、 ト ラ ン ジ ス タ の 開 発 か ら10年 33)に. 発 明 され た 。 昭 和35年. 応 用 は 昭 和38年. に は 早 く も10A級. 流 器)へ. 和. の 国 産 化 に 成 功 し た が 、 め っ き用 整 流 器 へ の. で あ り、 本 格 的 な 適 用 は 昭 和40年. サ イ リ ス タ は 単 に 順 変 換 装 置(整. を 経 て1957年(昭. 代 初 期 か らで あ って 、 今 日 に至 っ て い る 。. の 応 用 に と ど ま らず 、逆 変 換 装 置(イ. ン バ ー タ)は. も. ち ろ ん 、 直 流 チ ョ ッ パ の 発 展 を うな が し 、 表 面 処 理 電 源 に も これ 等 、 変 換 装 置 の 組 合 せ に な る 、 い わ ゆ る 複 変 換 装 置 と し て 、 小 形 軽 量 化 な り、 よ り機 能 的 な 電 源 の 製 作 を 可 能 な ら し め て い る 。. 5.電. 源 の 変 遷 と 進 歩. 昭 和20年. 以 降 の 表 面 処 理 用 電 源 の 主 流 は 、 第2図. 半 導 体 整 流 器 で あ っ た 。 こ こで は 、 機 械 的 整 流. に おい て 、機械 的 整 流 機 と弁形 整 流 器 の 内 、. の 歴 史 と 半 導 体 素 子 及 び 半 導 体 整 流 器 の 変 遷 と進. 歩 に つい て概 説 す る。 5‑1.機 (1)接. 械 的 整 流 機 触 変 流 機 。1940年. 独 乙 の ジ ー メ ン ス社 で 開 発 さ れ 、 変 流 回路 中 の 電 圧 降 下 が 極 め. て少 い の で 、 低 電 圧 で も効 率 が 高 い の で 、 ソ ー ダ工 業 、 め っ き工 業 等 の 低 電 圧 大 電 流 の 直 流 電. 一50一.
(6) 源 に 最 も適 し て い る 。 わ が 国 で は 昭 和26年. に250V‑500A機. が 製 作 され 、 実 用 に 供 さ. れ た。 第3図. は 接触 変 流機 の接続 図 を示 す。 同期 電. 動 機 で 回 転 され る 偏 心 輪 に よ って 、 交 流 電 源 に 同 期 して 接 触 子 を 順 次 開 閉 し、 負 荷 に 一 定 方 向 の 電 流 を 通 じ る もの で 、一 般 に 図 の 如 く、3相 全 波 整 流 グ レ ッ ツ 接 続 が 用 い られ て い る 。 本 機 の 特 徴 は 、 入 力 側 にBH特. 性 の急 峻 な開. 路 用 の 可 飽 和 リ ア ク トル を 使 用 し 、 電 流 が 零 を. 接触電流機接続図. 通 過 す る と きに 飽 和 を 解 除 して 、 リ ア ク タ ン ス を大 くして い る。. 千馴. 罐. 山. 難. 第 4図 接触子電圧電流波形. 重. 第3図. 第4図. の 接 触 子 電 流 波 形 に 示 す よ うに 、 電 流. 変 化 が 極 少 の 期 間 を 作 り、 こ の 期 間 に 接 触 子 を 開 放 す る よ うに し て い る 。 こ れ に よ っ て 、 接 点 の 開 離 時 の 火 花 の 発 生 ・接 触 子 の 損 傷 を 防 止 し. 取. て 数1000Aの. 大 電 流 の 変 流 を 可 能 と して い. る。 (2)変. 圧 整 流 器(Vertoro)。. 本 機 の 構 成 と接 続 関 係 は 第5図. 変 圧 器 、(2)整 流 子 お よ び 回 転 刷 子 、(3)刷 子 回 転 用 同 期 電 動 機 の3つ 交. 流. に 示 す 。 主 構 成 要 素 は 、(1)主 か らな っ て い る 。. 3相 変 圧 器 を数 個 組 合 せ た 主 変 圧 器 に よ っ て 得 られ る2次. 側 は 、 星 形 の12相. 、24相. 、36. 相 な どの多 相 交流電 圧 を静 止 した整流 子 へ 、第 6図(図. の 例 は12相)に. に 加 え る と 、 主 変 圧 器2次. 示す 如 く、相 の順 序 巻線 の 中性 点 に対 す. る 各 整 流 子 片 の 電 位 は 、 時 間 的 に 第7図(A)の ご と く変 化 す る 。. 蟄流子片番号 … 川567…1・1川2燈 崩 昏 号̲t23弓Sり73910U:2. 噸 第6図. 第5図. 変 圧 整 流器 の 構 成. 一51一. 嚇 勢 翔1朔. 流子. ・・…. 変圧 器二次巻線と整 流子 片の接続関係.
(7) t顧0一. 番 号. t‑o・. eー. 1+)霜位. '°"'Z!234567'σ. 尽1子. ・. } 巳 、. 一 於 ケ ル モノ. 位置. 一 誓. ＼ 一. 一於 ケ ルモ. 一チ 、 '、. 曇. 、. ▼. 1. 撚. ミ. o 旨. 、 5、 ・ 一. 難. 8. 9. 窪L繭. 層. 0. 1＼.一 μ. 郷. ＼＼冒. 〃t捌;}. ・!'. N、'シ'! 1. 鴨6. 老̲ (B) 第7図. ⑧. 刷子 及 刷子 及 回 回 転 電 位 ノ回 転 方向 ＼＼ 、 笛 一6幽. 樽期騨 雛勲. (A). 第7図. 於 ケ ル モ ノ. 於 ケ ルt議. は同 図 ④. 整 流 子 片 上 の回 転 電 位 の分 布. の時 刻t‑・(実. 線)お よ びt一 七 と鍔(点. 線)に お け る整 流 子 上の. 電 位 分布 を示 す 。す な わ ち 、多相 交 流電 圧 を整流 子 に 供給 す れ ば 、整 流子 上 に は正 弦 波状 の 電 位 を 分 布 し、 か つ 同 期 速 度 に て 回転 す る 回 転 電 位 が 得 られ る 。 第7図(B)に. お い て 回転 電位 の. 略 極 大 、 極 小 の 位 置 に 刷 子 が 常 に あ る よ うに 刷 子 を 同 期 電 動 機 で 回 転 せ し め 、 回 転 す る 刷 子 に よ っ て 変 流 し 、 直 流 を 得 る もの で あ る 。 上 記 の 説 明 で は 一(+)お よ び(一)の 両 刷 子 を 用 い た が 、 こ れ は 高 電 圧 の 機 種 に 限 定 さ れ る もの で 、 一 般 に は 第5図. の 如 く 刷 子 を(一)、 変 圧 器 中 性 線 を(+)と. し、刷子 の 接触 電 圧 降下 を低 減. し て い る 。 交 流 電 圧 値 と 直 流 電 圧 値 との 関 係 は 回 転 変 流 器 と 同 じ く一 定 で あ る 。 した が っ て指 定 の 交 流 電 源 電 圧 よ り、指 定 の 直 流 電 圧 を 得 る に は 、主 変 圧 器 の1次. 、2次. 巻数 比 を適 当 に選定. す る 。 次 に 直 流 電 圧 を 調 整 す る に は 、 交 流 側 に 電 圧 調 整 器 を置 い て 行 うが 、 この 調 整 器 と し て は 位 相 の 変 ら な い 、 負 荷 時 タ ッ プ 切 替 式 の3相. 変 圧 調 整 器 が 使 用 され た 。 本 機 の 特 徴 に は 整 流. 子 が静 止 して い るの で、 そ の絶 縁 が高 くとれ る こ と。電 機 子反 作 用 が な いの で 、整 流子 片 間 の 電 圧 も250V位. ま で 上 げ られ る こ と。 ま た 、 同 期 電 動 機 の 回 転 子 回 路 の 直 流 励 磁 極 性 を 切 替. え る こ とに よ って、 同期 電動 機 の 回転 方 向 を反 転 し直流電 圧 の極 性 の転 極 が 可能 で あ る。 5.‑2.半 (1)セ. 導 体 整流 素 子 レ ン整 流 素 子. セ レ ン整 流 素 子 は 、 表 面 の 粗 い 厚 さ1吻 η程 度 の 鉄 ま た は ア ル ミニ ウ ム 板. に ニ ッ ケ ル め っ き を行 い 、 セ レ ン層 を 数10μ. 吻 程 度 蒸 着 し、 更 にCd‑Snな. どの 易 融 合 金 を. 吹 付 け 、 熱 処 理 と 電 気 化 成 を行 う と基 板 を 陽 極 、 易 融 合 金 を 陰 極 と す る 整 流 素 子 が 得 られ る 。. 一52一.
(8) セ レ ン整 流 素 子 は 、 一 般 に 順 方 向 電 流0.2A加 逆 耐 電 圧20〜30Vの. 気 順 電 圧 降 下1.OV、. 逆 方 向 電 流1〃 眠 加2. 性 能 を 有 し、 特 徴 と し て 、 瞬 時 過 負 荷 耐 量 に 優 れ 、 整 流 層 の 僅 か な 絶. 縁 破 壊 に 対 して 自 己 回 復 特 性 を 持 っ て い る 。 した が って 、 サ ー ジ電 圧 に 強 く、 特 に 保 護 装 置 を 必 要 と し な い 。 欠 点 と し て は 、 順 方 向 電 流 密 度 が 少 な い こ と。 特 に 湿 気 、 ガ ス に よ り劣 化 が 促 進 され る等 が あ る が 、 め っ き用 セ レ ン整 流 器 と し て は 、 専 ら油 入 整 流 器 と し て 、 ゲ ル マ ニ ウ ム シ リ コ ン等 の 単 結 晶 整 流 素 子 の 出 現 以 前 に は 、 広 く使 用 され セ レ ン整 流 器 の 一 時 代 を 画 し た 。 第8図 (2)ゲ. は 完 成 され た セ レ ン 整 流 素 子 の 断 面 図 を 示 す 。 ル マ ニ ウム ・シ リ コ ン整 流 素 子. ゲ ル マ ニ ウ ム と シ リ コ ン は 同 じ 四 価 の 元 素 で あ り、. ㌔. 類似な半導体鞭. 示す備. 製の容易さからゲル. マ ニ ウ ム 整 流 素 子 が 数 年 早 く開 発 され た 。 ゲ ルマ ニ ウム整 流素 子 は 、順方 向電 圧 降下 が シ リ コ ン整 流 素 子 に 比 較 して 約1/2と. 優 れ て い るが 、逆. 耐 電 圧 が 低 く 、 許 容 温 度 が 約50℃. と低 い た め に 、. 電 力 用 素 子 と して は 、 開 発 後 数 年 に して シ リ コ ン整 流 素 子 と交 代 す る こ とに な っ た 。 シ リ コ ン 整 流 素 子(シ. リコ ン ダ イ オ ー ド)は 、 現. 在 電 力 用 ダ イ オ ー ドの 主 役 を な す もの で あ る 。 そ の 基 本 構 造 は 、 高 純 度 の シ リ コ ン単 結 晶 の 厚 さ0.2〜. 第8図. 2.臓. セ レン整 流素 子 の. P‑n接. η の ペ レ ッ トの 中 に 主 と し て 拡 散 法 に よ っ て 合 を 作 り、 整 流 ペ レ ッ トの 両 面 を シ リ コ ン. 断面 図 と熱 膨 張 係 数 の ほ ぼ 等 し い タ ン グ ス テ ン(W)ま モ リ ブ デ ン(Mo)の. 支 持 板 で 補 強 し 、そ の 上 に 銅 電. 極 を ろ う付 け ま た は 加 圧 接 触 し て 、P側 側 が 陰 極 と な っ て お り、P‑n接. 合 で はP側. たは. を 陽 極 、n. か らn側 へ 電 流 を 流 す が 、 そ の 逆 は 電 流 を 阻 止 す. る特 性 を 持 っ て い る 。 め っ き電 源 に は 、 主 と して 中 、 大 容 量 の 素 子 が 用 い られ るが 、 数A以. 上300A級. 以下 の素. 子 は ス タ ッ ド形 で あ り、 ケ ー ス に は セ ラ ミ ッ ク ス ま た は 鉄 キ ャ ップ 等 が 用 い られ て い る 。 第9 図 に ス タ ッ ド形 の(a)は. 加 圧 接 触 形 を 、(b)は. ろ う付 形 の 構 造 例 を 示 す 。300Aを. 素 子 は 、 一 般 に 平 形 構 造 で あ って 、 支 持 板 で 補 強 し た 整 流 ペ レ ッ トを 第10図. 超える. の よ うに両側 か. うセ ラ ミッ ク ケ ー ス に 加 圧 接 触 す る か 、 ま た は 片 側 を ろ う付 け に し 、 他 の 側 を 加 圧 接 触 に す る. 一53一.
(9) 構 造 で あ る。上 記 ス タ ッ ド形 及 び 平 形 の 各 ケ ース内 は真 空 ま た は乾 燥 窒 素 が封 入 され 、 ペ レ ッ ト接 合 部 表 面 は 、 シ リコ ン シ リコン 幣流 ゴ ム あ るい は ガ ラ ス 等 の表 面 安定 剤 で 覆 {a)加∫ 正接触 形(b)ろ 第9図. う付π多. わ れ てい る. ス タ ッ ド形 整 流 ダ イ オ ー ドの 構 造 ㈲1) 鮒P瓶. よM。)板. 魑. 電 流 特 性 は 第11図. シー ル部 Si整. 。 シ リコ ン整 流 素 子 の 電 圧 一. に 実 測 値 と理 論 値 と. 流. ペ レット. を 比 較 して 示 し た 。 シ リ コ ン整 流 素 子 は 、. W(ま たはMo)板 一 般 に 順方 向電 流 第10図. 加圧接 楓. 平形整 流 ダィォー ドの構 造(例) 100A加2、. 順電. 圧 降 下1.0〜1.5V、. 逆 方 向 電 流1吻A.伽2、. 逆 耐電. 圧500〜4000Vと. 、 性能 に お い て優 れ 、周 囲 許容. 6. 電 一 一 一 一一 理 論 佐. 実測依. 流. 温 度 は 約70℃. ＼ ↓江. コ1. 一. ノ. 電. と 高 く、 素 子 の 整 流 効 率 は99%以. 上に. 達 し て い る 。 定 格 値 以 上 の 過 電 圧 や 電 流 を加 え な い 限 り. lf. 極 め て信頼 性 は高 い 。. 1 第11図. シ リコン漿子の電圧. シ リ コ ン整 流 器 は シ リ コ ン整 流 素 子 に 冷 却 ブ イ ン を 装 電 流特性. 着 され る が. 、 素 子 の ベ ー ス温 度 が 規 格 値 を満 足 す る よ う. に 冷 却 設 計 が な され て い る 。 ま た 素 子 の 弱 点 を保 護 す る た め に 、 過 負 荷 保 護 協 調 回 路 と サ ー ジ 保 護 回 路 が 装 備 され て い る 。 シ リ コ ン 整 流 器 は 同 容 量 の セ レ ン 整 流 器 と対 比 し て 、 整 流 素 子 の 占 積 率 だ け 小 形 、 軽 量 化 が 達 成 で き、 そ の 他 効 率 、 寿 命 に お い て 顕 著 な 進 歩 を遂 げ た 。 (3)サ. イ リスタ. サ イ リス タ は1958年. 米 国GE社. で 開 発 さ れ 、 そ の 後 目 覚 し い 発 展 を遂 げ 、. 今 日の パ ワ ー エ レ ク トロ ニ ク ス 時 代 の 相 手 とな っ て い る 。 そ の 基 本 構 造 は 第12図 高 純 度 の シ リ コ ン単 結 晶 の 中 に 微 量 の 不 純 物 を 拡 散 し て 、P‑n‑P‑n4層 る 。 両 端 のP‑n層 ト(G)端. を そ れ ぞ れ 陽 極(A)、. 陰 極(K)と. 子 を設 け た もの で あ る 。 サ イ リ ス タ は 、. 一54一. し、 陰 極 に 近 いP層. に示 す 如 く. の 接 合部 を設 け に 第3電. 極のゲー. シ リ コ ンダ ィ オ ー ドに 比 較 し て4層. のP‑n.
(10) 接 合 と ゲ ー ト電 極 を 有 す る こ とが 異 り、 そ の 組 立 構 造 は ダ イ オ ー ド と略 々等 し い 。. 薗 唾 ;〒‑4‑ 一. ケ ー トL. .1π. じ'鞭L尋 陽慧(A}{a}ろ. 第12図 第13図. 第13図. 凄触 ・ 吊遺. スタ'ド 形サ イ・ 以 タの断lni図. は 、 ス タ ッ ト形 サ イ リ ス タ の 構 造 例 を 示 す 。 ス タ ッ ト形 は300A以. い られ 、 内 部 に 発 生 し た 熱 量 の90〜95%が. …. し.. う付 蝿 造lb}刀0圧. サイ リス タの 基本絹造. 勘. 下 の素 子 に用. 下 部 銅 ベ ー ス側 に放 熱 さ れ る。 こ れ に 比 べ 、 接. 合 体 の 両 側 か ら熱 を放 散 さ せ る 構 造 に し て 、 熱 抵 抗 の 減 少 を は か っ た の が 平 形 で あ る 。 平 形 構 造 で は 、 接 合 体 の 両 側 あ る い は 片 側 を 加 圧 接 触 に し て い る 。 第14図. 気密 封 し. に そ の一例 を 小 す。. 雲 同円 坂 ̀陽極). 第14図. 平 形 サ イ リス タ の 断 面 図. サ イ リ ス タ の 陰 極 を基 準 と し て 、 そ の 陽 極 特 性 を 第15図. に 示 す 。 ゲ ー トに 電 流 を 流 さ な け. れ ば 、 サ イ リ ス タ は 順 方 向 に 電 圧 を 加 え て も電 流 は 極 く わ ず か しか 流 れ ず 、 オ フ状 態 とな る 。 しか し、 更 に 電 圧 を 上 げ る と電 流 が 急 に 増 大 す る。 電 圧 が ブ レ ー ク オ ー バ電 圧 に 達 す る と 、 た だ ち に 負 性 抵 抗 を 示 し て 、 オ ン状 態 に 移 行 す る 。 ゲ ー ト電 流 を 流 す と第16図. の よ うに 、 ブ レ. ー ク オ ーバ 電 圧 値 は 次 第 に 減 少 し. 、 ゲ ー ト電 流 が 十 分 大 き く な る と 、 遂 に は 普 通 の 整 流 ダ ィ オ. ー ドの 順 方 向 と ほ と ん ど変 らな い 特 性 を 示 す 。 従 っ て サ イ リ ス タ は 、 十 分 な ゲ ー ト電 流 を流 す こ と に よ っ て タ ー ン オ ンで き る 。 し か し一 度 オ ン状 態 に な る と、 ゲ ー ト制 御 の 能 力 を 失 っ て 電 流 は外 部 回 路 だ けで 制限 され る。 サ イ リス タを タ ー ンオ フす る には 、電 流 を保 持電 流 以下 に下. 一55一.
(11) ↑ 翼 口 擾. /オ. ン状慧. 無性 抵 抗 領域. …∠ ・・状・ 保袴 電 流 、 ・ 、メ 諏. 一 一 迎 電圧o 「. 順電圧一/. 逆 賊 止状 懇. プ レー ク オ・一パ電 流. 駕. ＼ 鵬伏. oプ. 葛. レー. ク オ ー・ 一'ぐ 電 圧. 一. 4. げ る か 、 ま た は サ イ リ ス タ の タ ー ンオ フ時 間 以 上 の 間 逆 電 圧 を加 え な け れ ば な ら な い 。 逆 方 向 に つ い て は 、 図 に 示 す よ うに 普 通 の 整 流 ダ イ オ ー ドと ほ と ん ど変 らな い 。 ま た 保 護 措 置 も シ リ コ ン整 流 素 子 と 同 様 に な さ れ て い る 。 最 近 サ イ リ ス タの 種 類 が 増 加 し て い る が 、 表 面 処 理 用 電 源 に は 主 に 上 記 構 造 を 持 っ た 逆 阻 止 3端 子 サ イ リ ス タ が 採 用 さ れ て い る 。 こ の サ イ リ ス タ は 前 述 の 如 く、 ゲ ー ト、 陰 極 間 に ゲ ー ト プ ラ スの 微 少 パ ル ス信 号 を加 え た と き、 陽 極 か ら陰 極 方 向 に 電 流 を 流 す が 、 そ の 逆 は 流 さな い 。 し か も、 ゲ ー ト信 号 の 時 間 位 相 を 調 整 す る こ と に よ っ て 、 電 流 の 通 電 量 が 制 御 で き る 。 そ の 応 答 速 度 は10〜20μsecと. 速 く、理 想的 な制 御 素子 と云 え る。. サ イ リ ス タ整 流 器 は 、 サ イ リ ス タ素 子 自身 が 整 流 作 用 と電 圧 及 び 電 流 の 制 御 機 能 を 果 す の で 、 セ レン整 流器 や シ リ コン整流 器 に おい て必 要 で あ った、転 換 器 や 可飽 和 リア ク トルの制 御 器 は 不 要 と な っ た 。 こ こ に サ イ リ ス タの 画 期 的 な 意 義 が あ る 。 5.‑3.半 (1)整. 導 体 整 流 器 流器 の構 成. セ レ ン整 流 器 、 ゲ ル マ ニ ユ ウ ム 整 流 器 、 お よ び シ リ コ ン 整 流 器 は 単 に 整 流. 機 能 を果 す だ け で あ っ て 、 そ れ 自 身 に は 電 力 を 制 御 す る能 力 を 持 た な い 単 純 な 整 流 器 で あ る 。 し か し 、 シ リ コ ン制 御 整 流 器(サ. イ リ ス タ)は. 、 整 流 と制 御 の 両 機 能 を 備 え て い る 。 し た が っ. て 、 単 純 な 整 流 器 は 後 述 す る 出 力 調 整 器 と 併 用 す る こ と ほ よ っ て 、 機 能 的 に は 制 御 整 流 器 と等 価 な もの とな る 。 表 面 処 理 用 半 導 体 整 流 器 の 主 た る構 成 要 素 は 、(a)整 (c)出. 力 電 圧 調 整 器(サ. イ リ ス タ は 不 要)で. 出 力 容 量 に よ っ て 、 単 相 半 波 、 単 相 全 波 、3相. 流 器 用 変 圧 器 、(b)半. 導 体 整流 器 、. あ る。 一 般 に整 流 接続 の方 法 に は、使 用 目的 、 半 波 、3相. 全 波 、 相 間 リ ア ク トル 付6相. 半波、. 6相 半 波 等 の 接 続 が 用 い られ て い る 。 単 純 な 整 流 接 続 の 場 合 に は 、 出 力 電 圧 調 整 器 が 必 要 で あ る が 、 整 流 器 用 変 圧 器 の1次. 側 ま た は2次. 側 に 附 設 され る 。. 一56一.
(12) (2)整. 流器 の 出 力調 整 方法. と 、 第1表. 整 流 器 の 出 力 調 整 に 用 い られ て き た 制 御(調. の 如 くな る 。 す な わ ち、 機 械 的 制 御(調. 整)器. 整)要. 素 を大 別 す る. (セ レ ン 整 流 器 、 ゲ ル マ ニ ウ ム整 流 器 、 シ リ コ ン整 流 器)の. と磁 気 的 制 御 器 は 、 単 純 な 整 流 器 制 御 を 主 た る 対 象 と して い る が 、. 固 体 電 子 制 御 器 の 主 役 は サ イ リ ス タ で は あ る が 、 そ の ゲ ー ト付 勢 回 路 は トラ ン ジ ス タ 、IC等 の 能 動 素 子 で 構 成 され て い る 位 相 制 御 回 路 で 調 整 さ れ る よ うに な って い る 。 次 に 各 制 御 要 素 に っい て概 説 す る。. 第1表. 分. 表 面処 理 用 制 御 要 素 の分 類. 類. 制 1.ノ. 御. 要. 素. 適. 用. 整. 流. 器. ッチ 切替 器. 機械的 2摺. 動変圧器. 3.誘. 導 電圧 調整 器. 1.磁. 気増幅器. 2.可. 飽 和 り アク トル. 1.ト. ラ ン ジ ス タIC. 制 御(調 整)器. 磁 気 的 制 御 器. 固体 電 子 制 御 器. 1.セ. レ ン整 流 器. 2.ゲ. ル マ ニ ウム整 流 器. 3.シ. リ コ ン整 流 器. 工.サ. イ. 2.パ. ワ ー. リ ス タ. 2.IC. (a)転. 換 器(ノ. ッ チ)調. 整 方式. 整 流 器 用 変 圧 器 の1次. あ る い は2次. ト ラ ン ジ ス タ. タ ッ プを転 換 器 に よ. り切 換 え て 、 電 圧 調 整 を行 う方 法 で あ る 。 精 密 な 調 整 を 必 要 と す る 場 合 は 、 変 圧 器1次. 側 に 粗 調 整 タ ッ プ 、2次. 側 に密調 整 タ ップ を設. け 、 お の お の に 転 換 器 を配 し て 調 整 す る もの で 、 半 導 体 整 流 器 の 電 圧 調 整 方 式 の 中 で 、 最 も古 く安 価 な もの で あ る 。 た だ し転 換 器 の 強 度 、 寿 命 の 観 点 か ら4000A容. 量 ま でが 限度 で あ る。. ま た 転 換 器 調 整 で あ る た め に 、 電 圧 調 整 は 段 階 とな り、 遠 隔 調 整 が で き な い 。 転 換 器 の 寿 命 は 使 用 ひ ん 度 に よ り異 な るが 、 平 均 寿 命 は3〜5年 第17図. は 変 圧 器2次. 側 で 、 粗 密2組. で 、 交換 に相 当の工 数 を要 す る欠 点 が あ る。. の ノ ッチ を設 け、 切 換 時の 火 花防 止 及 び電 源 の遮 断 防止. の た め の 補 助 ブ ラ シ と抵 抗 を 有 す る例 を 示 す 。 (b)摺. 動 変 圧 器 調整 方 式. 小 容 量 の 整 流 器 で は 、 第18図. 一57一. の 如 き摺 動 変 圧 器 を整 流 器 の 交.
(13) 流 入 力側 に使 用 し、 出力 を0ボ ル トか ら定 格 電 圧 ま で連 続無 段 調 整 が で き る。 これ は 出力 数 血 まで の 試験 用 電 源 に最適 で あ る 。 (c)誘. 導 電 圧 調 整(IVR)方. 式. 第19図. に示 す如 く整流 器 の交 流 入 力側 に誘 導電 圧 調 整 器. を 設置 して、 整 流器 用 変圧 器 の1次 側 に所 要 の電 圧 を与 え、連 続 無段 調 整 す る方 法 で あ る。 遠 隔 操 作 も可 能 で あ るが 、 制御 応 答 が遅 く、高 価 で あ り、据付 面 積 が大 きくな る等 の 欠点 が あ り、 現 在 は電圧 調 整 範 囲 が広 く、 かつ リップ ルの少 い 直 流電 源 に使 用 され る以外 あ ま り使用 され な い 。. A・c3. T. 変. S. 整 沸. 器. 素 子. VGl. 切換 器(粗 調 整 用). VG2. 切 換器(密 調 整 用) VG1連. Rl. .VG2連. R2. 第17図. 圧. 続 用抵 抗 続 用抵 抗. 変 圧 器 タ ップ切 換法 に よ る単 相 全 波 整 流 回路. T. β. T. 司. 整 流 素 子. C. A.C. C. ●. 第18図. F. 摺動 変圧 器 法 に よ る単 相全 波 整 流 回路. 一 匂. 第19図. 摺動接触子. ". IVR. A・C・. 単巻変圧器. S. C. 誘 導電圧 調 整 器 法 に よ る三 相全 波 整 流 回路. 一58一. 誘導電圧調整器. T. 変. 圧. 器. S. 整. 流 素. 子.
(14) (d)可. 飽 和 リ ア ク トル 調 整 方 式. し 、3脚. 可 飽 和 り ア ク トル は 、 一 般 に 第20図. に 示 す構 造 を有. 鉄 心 の 中 央 脚 に 勘 く と も 直 流 の 制 御 巻 線 と 極 性 の 異 る バ イ ア ス巻 線(図. て い る 。)を. には省 略 され. 施 し、 両 外 脚 に 交 流 巻 線 を 設 け て 、 こ れ を 直 列 に 接 続 し た もの で あ る 。 こ の よ う. な リ ァ ク ト ル の 交 流 巻 線 の 電 圧 と電 流 の 関 係 は 、 直 流 制 御 巻 線 の 電 流 を1.2.3.4と す れ ば 第21図. 変 え て図 示. の 如 く な り、 交 流 巻 線 の イ ン ピ ー ダ ン ス は 直 流 制 御 電 流 の 小 さ い 程 大 で 、 制 御. 電 流 が 増 加 す る に し た が っ て 低 くな る 特 性 を 示 す 。 し た が っ て 、 制 御 電 流 を変 化 さ せ る こ と に よ り、 交 流 巻 線 の イ ン ピ ー ダ ン ス を任 意 に 制 御 す る こ と が で き る 。 こ の よ うな 可 飽 和 リ ア ク ト ル を 整 流 器 の 入 力 側 に 設 け 、 直 流 制 御 電 流 に よ り整 流 器 の 入 力 電 圧 を 変 え 、 そ の 出 力 電 圧 を調 整 す る こ とが で き る。 第22図. は 、 単 相 整 流 回 路 に お け る 、 こ の 実 施 例 を示 す 。 この 方 法 に は 、 可 飽 和 リア ク トル. の 技 術 的 な 製 作 容 量 に 制 約 が あ り、 製 作 容 量 は30〜50KVA程. 度 ま で で あ る 。 しか し 、 整. 流 器 の 自動 制 御 方 式 と し て 最 適 で あ り、 回 路 の 信 頼 性 も高 く 、 セ レ ン整 流 器 、 ゲ ル マ ニ ウ ム ・ シ リ コ ン整 流 器 の 自 動 調 整 方 法 と して 広 く使 用 さ れ た が 、 現 在 は 制 御 応 答 と効 率 に 優 る サ イ リ スタに代 った。. 窒 窃 翠 1 第20図. 可 飽 和 リ7ク. トル. ・ 噸一 文涙 遂徐電 流. 第21図. 可飽 陶. ムぐ. アク トル$韓1蹴. LM!T o. o. ℃. s. 喝●. 一 了. 一. ζ. 十. し. 題1 o. 1「. 「. T. く羅 (:. ξ e. 毛M:可 五:リ. 飽 和 リラ ク. リァク ア ク トル(軽 トル( 負荷 補 償 用). T:変. L .y. S:整. 流. T S e. 第22図. 器. 圧 素. 子. 単 巻摺 動 変 圧 器 セ レ ン整流 素 子. 一59一.
(15) 魂 覇 El. (ア. イ ツ 手. 槻1【. ス イ. 、チ 開11 G. 第23図. (e)サ. 一 一. 一. 開. ̲!＼‑A・,. 一一iF. サ イ リ ス タ直 流 ス イ ッチ. イ リス タ位 相 調 整 方 式. 聞1G. 第24図. 一. し. 陶引. 瓶. F. ̲」. 塾艶. e1. 目1. サ イ リス タの位 相制 原 理 図. α)サ イ リ ス タ の 位 相 制 御 法 、 サ イ リ ス タ に よ る電 力 の 制 御. は 位 相 制 御 に よ っ て 行 わ れ る 。位 相 制 御 の 原 理 は 、 サ イ リス タ の ス イ ッ チ ン グ 動 作 の 応 用 で あ る が 、 電 源 に 交 流 を 用 い 、 か つ 各 サ イ ク ル 毎 に ス ィ ッチ ン グ さ せ る こ と に 特 徴 が あ る 。即 ち 、 第23図. 、 第24図. に お い て ス イ ッ チSを. 閉 じ る と、 サ イ リ ス タ の ゲ ー トに 電 流IGが. サ イ リス タ は タ ー ンオ ン し 、 電 源 が 直 流 の 場 合 、 順 電 流IFが スイ ッ チSを. 開 い て も順 電 流IFが. 流れ、. サ イ リスタ を通 して負荷 に流 れ. そ の 素 子 の 保 持 電 流 以 上 で あ れ ば 、 オ ン状 態 は 持 続 され 、. 負 荷 に 電 流 が 流 れ つ づ け る 。 と こ ろ が 第24図. で は 電 源 に 交 流 を 使 用 し て い る の で 、 ス イ ッチ. Sを 開 く と 、 交 流 の た め電 源 電 圧 は 毎 サ イ ク ル 必 ず 零 に な る の で 、 サ イ リ ス タ に 流 れ る電 流 は 保 持 電 流 以 下 と な り、 サ イ リ ス タ は オ フ状 態 に な る 。 そ こ で 、 ス イ ッ チSの に 同 期 さ せ 、 か つ 第24図. 開 閉 を各 サ イ ク ル. のA1点 、A2点 … … … か ら そ れ ぞ れ に 対 し 、 時 間 的 に お く れ た 璃 点 、. B2点 に て ス イ ッチ を 閉 じれ ば 、 スイ ッ チ を閉 じ た 位 置Bl点 、B2点 か ら負 荷 に 電 流 が 流 れ る。 即 ち 位 相 制 御 とは 、 交 流 回 路 に お い て 正 弦 半 波 ご と に ゲ ー トの 点 孤 角(位. 相 制 御 角)α. を変 え て 、. 負 荷 に 流 れ る 電 流 を 制 御 す る こ と を い う。 又 、 サ イ リ ス タ に 電 流 が 流 れ る期 間 を 導 通 角 と い い、 θで 表 わ す 。実 際 に は ス イ ッ チSの 代 りに 、 単 接 合 トラ ン ジ ス タ の 如 き、 半 導 体 素 子 に よ って 点 孤 させ て い る。 第2表. は 、 主 な サ イ リ ス タ 整 流 回路 に つ い て 、 そ の 出 力 波 形 と位 相 制 御 特 性 を 示 す 。 こ こ で. ブ リ ッ ジ整 流 回 路 、 サ イ リ ス タ と ダ イ オ ー ドの 混 合 ブ リ ッ ジ接 続 が 可 能 な こ とが わ か る 。 又 、 第2表. に お い て 、 整 流 回 路 の サ イ リ ス タ を 総 べ て シ リ コ ン ダ イ オ ー ドに 置 換 す れ ば 、 そ の ま ま. 一60一.
(16) 主 な 整 流 回路 と そ の 特 性. 第2表. 名. 弥. 単相半波. 二相 半汲. 三粗 デ リ ツ ゾ. 単 相 ブ リツ ヅ 三相 半汲 純 ブソッジ 沢 合ブリッジ. 純 ブ リッジ. 欄謙. ツ民合 ゴリッジ. ユ・ 一・ 葬'. 醤. 続. 方 式. 無.嫡 直或艶(輔 ω くo(8 )ε'9. 欄 勃仰 時直斑 く乎均 値} (u零o) ε'6/̀,の. 荷. ま印PF付. 0,45γ. 遡. ?. 翻1. η. 0,90γ. 0,タ0γ. 腿. 腿. 2. 2. 斡 颯 0,90レ. 雌. 2. 隊りしρ 緬融 購 t雌. 0. CO∫ 〆. 一. 0.3'91」X. 0.639L×. 4曾. 4曾. 121. 鰍 素牝ニ フ頓,歪電圧. ノ互γ. 郷 骸㈱) 一;ズIg (隙,槻 り二次12. 14. 一. 一. 0,5工. CO∫oご. ♂. 1ノ. 1イ. 0.ワ ρ71♂. 14. 一. ','〃. ニ. 一. ノ57乃. 桑瀞 農路 力率 (〃). 1十̀050{. π/「霧. 051♂. ゾ7レ. 2!7レ. 一;ズ. ジ ズ. 1,∫7レ. う. 0.り0κ0∫ 促. ',〃Pノ 1.〃Pゴ. 0.可Ol̀0∫ α. 0.63『1,X. 0,5工'. 傭1・ 隔14. %≦. α≦2当:. 円 03331げ. 〃%∫1'κ 4.2. 〆7レ. α2箸嬬. 05ワ71'. 〃.雪'614. 婿 ♂3%:月. ∫.47ア. 1.05PJ. ン. 0.冒26̀o∫{X. 0.仔55ωSα. ag551ゴX 4.2 0.'6714. 0.1671♂. π ゾ. 貿̀殆:03'61ヨ. 0.曾'614. ',"P4. a2391♂x. α333工'. 疹 レ. CO∫oζ. 4.2. α47'14. 1.0∫Pイ. 1+ω ∫r噸. ̀0∫ 醍. 2. 4.2. '.21P4. %̀4≦% 吾). 1十 ω タ醒. α9∫51/y. ノ,〃P4. 塑) π 厩. %≦4≦2弓6 r+ω5̀碓. 0.3331♂. π レ. '.35̀ノ. o≦4㌔%: ⊂0∫oご. 06配5%: ω ∫oご. ,+̀ρ5̀α ・号). ω ∫0ご. 0,4791♂X. 万 レ. '.'7〆. 幽2. CO5α. CO∫oζ. 4曾. 麟1. 罠. '、3∫1!. 0≦ 蛋 ≦%:. 努 ≦戻≦咳;. 2. 轟1. 榊. '.3∫1!. 0̀9《̀靴: ̀0∫oζ. 1十 ωSOζ. 六 相 半汲. 嬬̀. 桝 宰1尺. ・田ll・ ・鰯. 齢導負荷. 讐価 内瓠 抵 抗 ①̀り しρ露合) 直筑驚 脈 肋 季(%》 ̀反冒μ冒ω 隻蓋瀞 ヲ 置電試̀乎均伍} ̀PFな の. 顛 器磨世 (")沖o. 蓋. 懲'艇. 粕間リアワ棚 寸 二重 星 彫 L睡 凸. ・ 工'. 0.40『. 2ノヲ レ 05771〃 ム、 047π ノ(Y). 工♂. 0.2写91げ. 0.4091ノ ,.29匂̀4、 ∬.05P"̀Y). '.05P4. ∫.o∫1ヤ. ノ.05乃. ∬.49P旨. '.9'P'. 0.955ω9α. 0,9∫5̀05α. 砺%二3"噛 %5婿 曜:. 房・ 糊. ・ 忌P♂ ■ε601'. シ リ コ ン整 流 回 路 とな る 。 こ の 場 合 の 出 力 波 形 と そ の 特 性 は 、 第2表. に お い て 位 相 制 御 角 α=0. と置 い た 値 に等 し くな り、 電 圧 制 御 機 能 は 失 わ れ る 。 (ロ)サ. イ リ ス タ に よ る 交 流 電 力 の 位 相 制 御 回路 は 、 第25図a)、(b)、(c)が. リ ス タ の 逆 並 列 回 路 と 称 し、 最 も よ く使 わ れ て い る 。2個 した 回 路 で あ る。 図(b)は. 、4個. あ る 。 図(a)は. サイ. のサ イ リス タを互 い に逆 向 きに接 続. の ダ イ オ ー ドに よ る 単 相 ブ リ ッ ジ 回 路 の 出 力 に1個. のサイ リ. ス タ を接 続 し 、 交 流 入 力 に 直 列 に 負 荷 を接 続 す る 回 路 で 、 使 用 素 子 が 増 え コ ン パ ク トに は な ら な い が 、 使 用 電 流 や 素 子 の 選 び方 に よ り経 済 的 な 場 合 が あ る 。 図(c)は. 、 サ イ リ スタの逆 方 向. に 電 圧 が 印 加 さ れ な い よ う に な っ て い る が 、 サ イ リ ス タ と同 一 定 格 の ダ イ オ ー ド2個 が 必 要 と な り、 図(a)に. 比 べ る と 不 経 済 で あ り、 外 形 寸 法 も大 き く な る 。 第3表. 出力 電 圧 波形 を示 す 。. 一61一. に各 部 の電 圧 、電 流 と.
(17) 第3表 回路方 式. 各種 交流 位 相 制 御 回路 と特 性. 逆 並 列 回 路. 変 形 ブ リッ ジ 回 路 一1. )k. 回. 路. 一. 〜響. 図. 一. 冨=. E. /7/牙. 考. 脳. 〇「. 一. ゜「. ぜ π一 ・+‑sin2・ π ・R. ヂ 糾. E:入. 力電 圧(実 効 値). Vし:出. 力 電 圧(実 効 値). IL:出. 力 電 流(実 効 値). 1。,,1。2:素 子 電 流 (平 均 値). 蒲 ゾ θ一+Sln2θ 「 一. 1し=. 傭. 厨,K. φE盤 極 Vし. 変 形 ブ リッ ジ回 路 一2. θ:導 通 角(rad.) o:位. 相 角(rad.). 1‑cosθ1+cosα. 躯= 1し. 42・(θ 一 ナ 、i。2θ)°. 『42。(。. 聖= IL. 孤1‑… θ)。 隔!π(θ一 唖一sin2θ)Vπ(π. 『. SCRの 緬方向に 印加 される電圧 SCRの 逆方向に 印加 される電圧 SRの 逆方向1二 印加される電圧. πE. 一 。+去,i。2。). 運rE. πE. ・ 餅. 鳳1+… α) 一 α十 十sin2α). ノ7E. 0. 一. α. ゜. 0. πE. 湧rE. 、. ㈲. サ イ リスタ位 相調 整 方式 とその特 徴 。. スタ を 整 流 器 用 変 圧 器 の1次 ス タ 方 式 の2種. 側 あ る い は2次. サ イ リスタ整 流器 の 出力 調整 方法 に は、 サ イ リ 側 に 配 置 す る 、1次. サ イ リス タ 方 式 と2次. サイ リ. が あ る。. 1次 サ イ リ ス タ方 式 は 第25図(a)の. 如 く逆 阻 止 形 サ イ リ ス タ2個. 又 は 双 方 向 サ イ リス タ に よ り交 流 電 力 を位 相 制 御 し て変 圧 器1次. を逆 並 列 に 接 続 す る か 、. 電 圧 を 調 整 し 、2次. オ ー ド整 流 回 路 を 通 し て 所 望 の 直 流 電 圧 を 得 る 方 法 で あ る 。 サ イ リ ス タ に は2次. 側 の ダ ィ・. サ イ リ スタ 方. 式 よ り、 小 電 流 、高 耐 圧 の 素 子 が 要 求 され る0 2次 サ イ リ ス タ 方 式 は 、 変 圧 器2次. 側 に サ イ リ ス タ整 流 回 路 を 設 け て 、5‑3(2)(e)(イ)の. 位 相 制 御 に よ っ て 整 流 と電 力 の 制 御 を か ね て 行 う方 法 で あ り、 サ イ リ ス タ に は 大 電 流 、 低 電 圧 の 素 子 が 要 求 さ れ る。 これ ら両 方 式 は 、設 計 上 、 半 導 体 素 子 の 経 済 比 較 に よ って 決 定 さ れ る も の で あ り、 大 電 流 整 流 装 置 は1次. サ イ リ ス タ 方 式 が 有 利 で あ る が 、 使 用 す る サ イ リス タ 定 格 容. 量 に よ り、 経 済 的 分 岐 点 は 異 な る 。 ま た 調 整 の 難 易 お よ び 性 能 は 同 等 で あ る 。 次 に サ イ リ ス タ調 整 方 式 の 特 長 を 要 約 す る と 、 次 の 通 りで あ る 。 (a)整. 流 と制 御 の機能 をか ね備 えて い る 。. (b)固. 体 素 子 で あ り、 許 容 電 流 密 度 が 大 き く、 小 形 、 軽 量 で あ る 。. (c)ゲ. ー ト制 御 入 力 対 出 力 の 比 、 す な わ ち 制 御 増 幅 率 が 大 きい 。. (d)応. 答 速 度 が速 い 。. 以 上 の4点. は 、 従 来 の 如 何 な る制 御 器 の 追 随 を も許 さ な い 特 長 で あ っ て 、 今 日 こ の 方 式 が 採. 用 され る ゆ え ん で あ る 。 一62一.
(18) 5.‑4整. 流 器 の 自動 制御 方式. 1950年. 代 は フ ィ ー ドバ ッ ク 自 動 制 御 工 学 が 著 し い 進 歩 を 遂 げ 、 同 じ く 、 そ の 制 御 要 素 と して. 磁 気 増 幅 器 や 可 飽 和 リ ア ク トル が 実 用 化 され た 時 代 で あ る 。1955〜1965年. 代 が 可 飽和 リア. ク トル(磁. 気 増 幅 器)の. 全 盛 期 で あ っ て 、 セ レ ン整 流 器 か ら シ リ コ ン整 流 器 時 代 の 主 役 を果 た し た 。. 1965年. 以 後 サ イ リ ス タ整 流 器 の 実 用 化 が 進 展 し て 、 徐 々 に サイ リ ス タ 制 御 方 式 に 置 換 さ れ 、1970. 年 以 降 は サ イ リス タ 時 代 と な っ て い る 。 表 面 処 理 用 電 源 に要 求 され る 自 動 制 御 機 能 を 要 約 す る と定 電 圧 、 定 電 流 、 定 電 流 密 度 、 ソフ トスタ ー ト機 能 と そ れ 等 の 組 合 せ 方 式 と な る 。 こ れ 等 の 各 制 御 方 式 に は 、 電 源 を処 理 槽 か ら離 し て 設 置 す る こ とか ら遠 隔 制 御 機 能 が 必 要 で あ り、 光 沢 銅 め っ き を 行 う場 合 に は 、 自動 転 極(P,R)機. 能 を設. け て い る 。 又 整 流 器 の 容 量 ア ッ プ を 目的 と し て 複 数 台 の 整 流 器 を 並 列 運 転 し て 、 か つ 上 記 の 自 動 制 御 機 能 を 附 与 す る こ と も必 要 な 条件 で あ る 。 (1)自. 動 定 電 圧 方式 。. 入 力電 圧 や 負荷 の 変動 に対 して 、出力 電 圧 を自動 的 に一 定 にす る方法. で 出 力 電 圧 の 設 定 変 更 が で き る よ うに な って い る 。 被 め っ き物 の 量 に 対 応 し た 定 電 圧 値 に 設 定 し、 ほ ぼ 定 電 流 密 度 が 得 られ る もの で 、500A以 (2)自. 動 定 電 流方 式 。. 下 の 小 容 量 の め っ き槽 等 に 用 い られ て い る 。. 入 力 電 圧 や 負 荷 の 変 動 に対 し て 、 出 力 電 流 を 一 定 に す る 方 法 で あ り、. 被 処 理 物 の 表 面 積 が 常 に 一 定 で 、 連 続 し て 長 時 間 処 理 す る場 合 や 硬 質 ク ロ ー ム め っ きや 自動 ラ イ ン の ア ル ミニ ウ ム 陽 極 酸 化 、 及 び電 着 塗 装 に 有 効 で あ る 。 (3)自. 動 定 電 流密 度 方式 。. 当 りの 電 流 値)を. 例 え ば 被 め っ き物 の 増 減 に か か わ らず 、 そ の 電 流 密 度(単. 位 面積. 一 定 に す る制 御 方 法 で あ る 。 こ の 方 式 は 総 べ て の 自 動 め っ さ 装 置 の 電 源 に 要. 求 され る理 想 的 な 方 式 で あ る。 自動 定 電 流 密 度 制 御 で は 、 定 電 圧 、 定 電 流 方 式 と異 な り、 負 荷 条 件 が 大 き く影 響 す る の で 、 極 板 と 被 め っ き物 の 配 置 に 十 分 な 考 慮 が 必 要 で あ る 。 一 般 的 な め っ き槽 に お い て 、 電 流 密 度 を 一 定 に す る た め に は 、 負 荷 電 流 の 増 加 と共 に 出 力 電 圧 を 上 昇 さ せ な くて は な ら ず 、 こ の 電 圧 上 昇 特 性 を 自動 的 に 行 う もの が 自 動 定 電 流 密 度 方 式 で あ る 。 VR2"一. 第26図. 線 は電 圧 特 性 一卿線は 密 度 特1性. ̲̲̲̲』. ・恥 子. 嬉. 逗. 1↑ 一 一一 η・∬ 圃. 一一一 一 η・1. 定 電 流 密 度 に お け る 電 圧L}↓ 特 性. 臨. 定 電圧 の場 合の電 流 密 度. ε:出 力 竜 圧0:電 流 密 度1:出 力電 流 月:被 の っ き 物 の 数1ラ VRL:密 度 設 定 器VR2:ス ロ ー プ 設 定 器 ・VR3:L昇 電 圧 設定 器 一63一. ク数,.
(19) 一 般 的 な 電 圧 上 昇 特 性 は 第26図. に示 した が. 、実 際 に は 、 め っ き槽 の 形 状 、 容 積 、 め っ きの. 種 類 、溶 組 成 、 配線抵 抗 、 接触 抵 抗 な どに よ って、 電圧 の 上昇 特 性 が決 定 され る ため 、厳 密 に は め っ き槽 固 有 の 上 昇 特 性 が あ るべ き で あ る 。 この 電 圧 上 昇 特 性 は 自 動 制 御 器 の 電 圧 、 電 流 の 検 出 回 路 に 設 け られ た 、 密 度 設 定 器 、 上 昇 電 圧 設 定 器 、 ス ロ ー プ 設 定 器 な ど が あ り、 予 め め っ き槽 固 有 特 性 を 調 査 、 設 定 し 、 こ れ に 準 じ た 設 定 が 可 能 と な って い る 。 (4)ソ. フ トス タ ー ト方 式 。. ア ル ミニ ウ ム陽 極 酸 化 や 電 着 途 装 に お い て は 、 最 初 か ら処 理 の 定. 格 電 圧 を加 え る と 過 大 な 電 流 が 流 れ る 。 し か し こ の 初 期 突 流 を 見 込 ん だ 、 整 流 器 を設 計 す る こ と は 極 め て 不 経 済 な もの と な る 。 昭 和40年. 代 の 前 半 に は 突 流 を防 止 す る た め に 限 流 リ ア ク ト. ル が 主 回 路 に 挿 入 され た が 、 こ れ も装 置 の 容 積 な り、 コ ス トの 増 大 を 招 き 、 好 ま し い 方 法 で は な か っ た 。 そ こで 電 子 的 な ソ フ ト ス タ ー ト回 路 を サ イ リス タの 位 相 制 御 回 路 に 内 蔵 せ し め 、 第 27図. に 示 す 如 く整 流 器 出 力 電 圧 を 、 経 時 的 に 昇 圧 せ し め る 方 法 が 開 発 され た 。 こ の ソ フ トス. タ ー ト時 間 は 例 え ば20〜60秒. の 間 、 調整 可 能 で あ る 。特 に こ の 方 法 は タ ク ト方 式 の 陽 極 酸 化. や電 着塗 装 の 工 程 に有効 で あ る。 動PR制. 御方式。. 光 沢 銅 め っ き を 行 う場 合 、. 直 流 電 流 を周 期 的 に 反 転 さ せ る こ と に よ り厚 さの 均 一. ψ ゐ. 一. な 、 し か も緻 密 で 光 沢 の あ る め っ き層 が 得 られ る こ と. /! 「. ノ 「 'ク. 2. ニク. 自動 定 電 設定範 甚. ノ. 15 沁. 出腰R丑臨駕翻 ー. (5)自. は 、PRめ. っ き法 と し て 良 く知 られ て い る 。 ま た こ の. 方 法 は 電 解 脱 脂 に も利 用 さ れ て い る 。 第28図. はサイ. '. 5. リ ス タ 整 流 器 に よ るPRめ. ゾ時 図. 0. 一ソフトヌタート,. 示 し 、 正 直 流 と逆 直 流 の 電 流 比 が1対1の. 一 一(師n). 27 第. 間 整 流 器 出 力電 圧 の ソ フ トス タ ー ト特 性. 第28図. っ き電 源 の 主 回 路 の 構 成 を 対 応 とな っ. て い る 。 こ の 比 率 は 任 意 に 変 更 す る こ と が で き る 。第 29図. はPR出. サ イ リス タ整 流器 のPR主. 一64一. 力 波 形 を示す 。. 回路 例.
(20) 切榊 襯,霜 ＼. 鴇 マイ淋 番 艶 なる(6)サ. イ リスタ整 流 器 の並列. ＼寸. 運転 ・. 既 設 の整 流 器 の. 容 量 ア ッ プ とか 、 大 容 量 出 力 の 整 流 器 が 要 求 され る と 岨 痴 プラス極となる. 十. 第29図. 整 流器 のPR出. き、設 備 の経 済 的利 用 、 製. 力 電流 波 形. 作 上の容 易 さ・運 転 上 の触 通性 等 の利 点 か ら整 流器 の. 並列 運転 が、 必要 な場 合 が あ る。 自動定 電 圧 整流 器 を並列 運転 とす る と、 出力 の設定 電 圧 の相 違 に よ って負 荷分 担 に不平 衡 を生 ず るが 、 自動 制御 部 の検 出 部 に各 整流 器 の負 荷電 流 を帰還 信 号 として加 え る こ とに よ って、容 易 に負 荷 分担 電 流 を均 一 にす る こ とが で きる。 第30図. は整 流器 の並 列 運転 回路 の系 統 を示 す 原理 的 ブ ロ ック線 図 であ る、整流 器(A)及. (B)は それ ぞれ検 出 器(A)及 び(B)に 対 応 して い る 。回路 の動 作 は 、検 出 器(A)、(B)の モ. び. 中に. タ. CTI⑭. 第30図. サ イ リス タ整 流 器 の 並 列 運 転方 式. は各 調 整可 能 な基 準 電 源 を内 蔵 し、 この基 準電 圧 と各 整流 器 の出 力電 圧 の 帰還 信 号 との 誤 差検 出 に よ って制 御 し、両 整流 器 の 出力 は定 格 電圧 値 に 設定 され 、等 しい負 荷 分担 で並 列 運 転 され てい る。 今 整 流器(A)の 方 が 何 らか の原 因 で整 流 器(B)よ CT1とCT2の2次. り出力電 流 が 多 く流 れ た と き、 直流 変成 器. 端 子 に 変 換 さ れ る電 圧 はCTエ の 方 がC乃. と な る 。 こ の 時 等 価 的 に 検 出 器(A)及 対 し て 下 げ 、 整 流 器(B)の. び(B)の. よ り大 き く な り、VCT1>VCT2. 出 力 電 圧 は 変 化 し て 、 整 流 器(A)の. 出力 電 圧 に. 出 力 に 対 して 上 げ の 信 号 を 各 制 御 器 へ 与 え る の で 、 各 整 流 器 の 負 荷. 電 流 が 同 一 に な り、 定 常 動 作 に 戻 る。 逆 の 場 合 も同 様 で あ る 。 こ こ でCT1及. びCT2の. 特 性 の 相 違 に よ るVCTの. 違 いは、 内部 基 準電 源電 圧 を調 整 す る こ. とに よ り、 容 易 に 補 正 で き る。 ま た 本 方 式 に よれ ば 整 流 器 容 量 の 異 る整 流 器 間 の 並 列 運 転 も VCT1及. びVCT2が. 同 一 に な る よ う基 準 電 圧 を 調 整 し て行 う こ と が で き る 。 な お 整 流 器3台. 一65一.
(21) 以 上 の並 列運 転 も同 じ原 理 に よ って可 能 で あ る 。 整 流 器 の並 列 運転 は上述 の如 く比較 的容 易 で あ るが 、運転 上 注意 すべ き事 項 は、(1)整流 器容 量 に応 じた 負荷 分担 の 設定 を行 う こ と。(2)運転 中 は負 荷 分担 が 適 正 に行 な わ れ 、 その精 度 が現 格値 内に あ る こ と。(3)並列運 転 中 の整 流 器 の1台 が故 障 した場 合 に は 、保 護 協 調 機能 に よ って 全 整流 器 を停 止 す るか、 また は、 事故 整 流器 の み 解列 して健 全 な 整流 器 の 出力 電 圧 を下 げ、過 電 流 を防 止 して、警 報 を発 す る措 置 が と られ てい る ことで あ る 。 上記3項 の事 故 整流 器 を解 列 す る場 合 、整 流 器 出力 容 量 の低 減 分 に対 して は、 め っ き時 間 の 延長 で補 償 す るか 、 ま たは被 め っ き物 の 入槽 量 を減 ら して ライ ンス ピー ドの維 持 を図 る等 の対 策 が必 要 で あ る 。. 6.最. 近 の 電 源 動 向 過 去5年. 間 に パ ワ ー ト ラ ン ジ ス タ の 製 作 技 術 が 著 し く進 歩 を遂 げ 、 これ を用 い た 所 謂 る ス イ ッ. チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ 式 電 源 の 開 発 が 活 発 とな っ て い る 。 表 面 処 理 用 電 源 に も応 用 され つ つ あ る の で 次 の 事例 につ い て紹 介 す る 。 (1>高. 周 波 ス イ ッ チ ン グ レギ ュ レ ー タ式 直 流 電 源. 金 、 銀 、 ロ ジ ュ ー ム 等 の 貴 金 属 め っ き用 と し. て 、 最 近 高 周 波 ス イ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ式 直 流 電 源 が 開 発 さ れ た 。 この 種 の 電 源 は も と も と コ ン ピ ュ ー タ や 電 子 制 御 器 の 駆 動 電 源 と し て 開 発 され 発 展 し て き た が 、 比 較 的 小 容 易 量 の 貴 金 属 め っ き電 源 に 応 用 され た こ と に 意 義 が あ る。 こ の 背 景 に は 、 半 導 体 の 製 造 技 術 の 進 歩 に よ っ て 漸 くパ ワ ー トラ ン ジ ス タ が 実 用 化 さ れ 、 前 述 の サ イ リ ス タ に 優 れ る ス イ ッ チ ン グ特 性 が 認 め られ た こ と に 外 な ら な い 。. ㌔. 皿. 二. 』 冊. 皿. ◎約. タト8昼ONOFF. 騨 礪. コ・ 胤. セ …. ・ウ・… リモ コノ掻作 端 子. 第31図. め っき 用 高 周 波 ス イ ッ チ ン グ 式 直 流 電 源 回路 一66一.
(22) 第31図. は 、 め っ き用 高 周 波 ス ィ ッ チ ン グ 直 流 電 源 の 回 路 例 を示 す 。 原 理 は 商 用 の 交 流 電 力. を整 流 し て フ ィ ル タ に て 平 滑 な 直 流 と し 、 パ ワ ー トラ ン ジ ス タ の ス イ ッ チ ン グ動 作 に よ って20 〜30KHzの. 高 周 波 電 力 に 変 換 し 、 整 流 器 用 変 圧 器 を介 して 、 そ の2次. 電 圧 を 再 び整 流 、 平. 滑 す る こ と に よ り、 脈 動 率 の 極 め て 少 い 直 流 電 力 を 得 る 方 式 で あ る 。 この 場 合 、 変 圧 器 鉄 心 や 平 滑 コ ンデ ンサの材 質 改善 を行 い 、高 周波 化 にお って、変 圧 器容 積 と フ ィル タの責務 の低 減 を 図 り、 電 源 は 格 段 の 小 形 、 軽 量 化 が 達 成 され る 。 写 真1, 写 真1.め. っ き用 高 周 波 ス イ ッチ ング式 直流 電 源. (入 力:三. 相50/60且. 200/220玩. み. 定 格 出 力:. DC15Vし100A). 写 真1.は 、 直 流 出 力15V100Aの. ス イ ッ チ ン グ式 直 流 電 源 の 外 観 を示 し、. 510(W)×225(H)×550(P)〃 (2)め. ㎜. っ き前 処 理 用 超 音 波 洗 浄 器. 振 動 子 に磁 歪 式 と 電 歪 式 の2種. 重 量35Kgで. あ る。. 超 音 波 洗 浄 器 は 超 音 波 発 振 器 と振 動 子 か ら成 立 して い る 。 類 が あ るが 、発 振 器 の負 荷 と しては、 前 者 は誘 導 性、 後 者 は容. 量 性 と して の 性 質 を も って い る 。 発 振 器 の 回 路 は 第31図 の 主 回 路 と 同 様 で 変 圧 器2次. 外 形 寸法 は. に 示 し た 、 ス ィ ッ チ ン グ式 直 流 電 源. 側 の 整 流 回 路 と平 滑 フ ィ ル タ が な く 、 そ れ に 代 っ て 振 動 子 回 路 と. 共 振 を 取 る た め に 、 磁 歪 振 動 子 に は 共 振 コ ン デ ン サ 又 電 歪 振 動 子 に は 、 共 振 リ ア ク トル が 挿 入 さ れ て い る 。 写 真2は. (a)発 写 真2.超. 振. 超 音 波 発 振 器 と600W振. 動 子 の 外観 を示 す 。. 器(b)振. 音 波 洗 浄 器(600W)の. 動 子(600W) 外観 一67一.
(23) 本 装 置 は ノ ー シ ア ンの ア ル カ リ性 、酸 性又 は 有機 溶 剤 浴 を用 い超 音 波帯域 の 周 波数(20〜 30KHz)の. 出力50〜1200W級. の発 振 器 出力 を溶中 に設置 した振 動 子 に加 え、振 動 板. か ら被 洗浄 物 に超音 波 を照 射 して 、溶 中 に生 ず るキ ャ ビテ ー シ ョン効果 に よ って洗 浄 作用 を促 進 す る。洗 浄 の 補助 手 段 とし ては 、従 来 の陽 極 又 は陰 極電 解 あ るい はPR電. 解 洗浄 を併用 す る. が 、素 材 の 出槽 時 に は陽極 電 解 で終 る 。 超 音 波洗 浄 の特 徴は、洗 浄 浴 に シ ア ン化 物 溶 を用 い る こと な く、脱脂 剤 と電解 作用 に よ る電 気 化 学 的 な洗 浄 作用 と超音 波 の キ ャ ビテ ーシ ョンに よ る物 理 的 な力 との 相乗 作 用 に よ り洗 浄 効 果 を高 め て い る。従 って電 解 脱脂 工程 の 時間 短縮 が な され、 自動 め っ き ライ ンの 工程 短縮 、設 備 の合理 化 を も可能 として い る。. 7半. 導 体 整 流器 の 冷却 方 式. 表 面処 理 用 整 流器 の冷却 法 に は油 入 自冷 、油入 水 冷 、水 冷 、循 環 水 冷 、風 冷 、循 環 風 冷等 の 方式 が あ るが これ を大 別 す る と油 冷 、水 冷 、空 冷 式 とな る 。 (1)油. 冷方 式. セ レン整 流 器 の時代 か ら最 も多 く使用 され て来 た冷 却方 式 で あ る 。電 源 の主要. 部 品 を油 入 ケ ース内 に浸 漬 し、油 の対 流 を利 用 して 冷却 す る と共 に、完 全 に湿 気 、 ガ ス、 ち り な ど を遮 断 し、 部品 、材 料 を保 護 す る方 式 で 、環 境 条 件 の悪 い場 所 で も十 分 に稼 動 で きる特 徴 を もってい る。 しか し油 入 ケ ース を必 要 とす るた めに 、据 付 面積 と重量 が 大 き くな り、 か つ保 守 に離点 が あ る。. 一68一.
(24) 写 真3は. 油 入 自 冷 式 サ イ リ ス タ 整 流 器(D,C.12V‑5000A)及. 冷 式 サ イ リ ス タ 整 流 器(D.C20V‑3000A)の. び 写 真4に. は 油入 水. 外 観 を示 す 。 自冷式 に は油 タ ンクに ラジ. エ ー ターが付 いて い るが、循 環 水 冷式 には ラジ エ ー ターは不 要 で あ る 。 (2)水. 冷 方式. 電 源 の 主 要 発 熱 部 分 、 例 え ば 半 導 体 素 子 の 冷 却 ブ イ ン、 変 圧 器 コ イ ル お よ び 油. 入 ケ ー ス の 内 壁 な ど に 、 直 接 水 を通 し冷 却 す る 方 式 で 冷 却 効 果 は 大 きい 。 し た が っ て 、 装 置 全 体 を小 形 、軽 量 化 で きる長所 が あ るが、 断 水時 の 過熱 、水 あか に よ る流量 不足等 が あ るの で 、 特 に 水 質 に 注 意 す る と 同 時 に 、 流 量 計 と 断 水 警 報 器 が 設 置 され て い る 。 な お 水 冷 式 に は 、 冷 却 水 を 使 用 後 に 放 流 す る 場 合 と循 環 す る 方 式 が あ る が 、 こ れ は 冷 却 水 の 供 給 事 情 に よ り決 定 され る 。 最 近 熱 交 換 器 に よ り循 環 水 を冷 却 す る 、 熱 交 換 式 循 環 水 冷 式 が 開 発 され た 。 現 在 、 大 客 量 の 表 面 処 理 用 整 流 器 は 水 冷 式 又 は 次 項 の 風 冷 式 が 主 流 と な って い る 。 写 真5は. 水 冷 式 の ア ル ミニ ウ ム 陽 極 酸 化 用 サ イ リ ス タ 整 流 器(DC:20V‑10000A×3)の. 外. 観 を示 す 。. 写 真5.水. 冷 式 ア ル ミニ ウ ム 陽 極 酸 化 用 サ イ リ ス タ 整 流 器 (DC20V.10.000A×3). (3)空. 冷方 式. 表 面 処 理 用 電 源 は 低 電 圧 一 大 電 流 で あ り、 電 源 か ら め っ き槽 ま で の 二 次 配 線 が. 高 価 に な る た め 、 処 理 槽 の 近 くに 設 置 す る場 合 が 多 い 。 こ の 場 合 、 電 源 の 部 品 、 材 料 が 湿 気 、 ガ ス な ど に 侵 食 さ れ 、 絶 縁 劣 化 や 故 障 の 原 因 に な り易 い の で 、 従 来 空 冷 方 式 は ほ とん ど 使 用 さ れ な か っ た 。 し か し 、 最 近 整 流 器 が サ イ リ ス タ 化 され る と、 そ の 主 要 回 路 に は 、 わ ず か に 整 流 器 用 変 圧 器 相 間 リ ア ク トル及 び 平 滑 フ ィ ル タ の み が 、 コ イ ル 部 品 と し て 残 る 。 従 って 変 圧 器 コ. 一69一.
(25) イ ル を モ ー ル ド化 す る こ と に よ り 、外 気 か ら コ イ ル を 保 護 す る こ とが で き る 。 ま た 、 ゲ ー ト付 勢 回 路 や 他 の 補 助 回 路 も容 易 に 外 気 か ら遮 断 、 隔 離 す る こ とが で き る の で 、 サ イ リ ス タ 整 流 器 に 至 っ て 自 冷 式 ま た は 、 風 冷 式 の 整 流 器 が 開 発 され 普 及 す る に 至 っ た。 空 冷 式 は 油 冷 式 の 場 合 よ り装 置 が 小 形 、 軽 量 とな り、 保 守 、 点 検 が 容 易 に な る こ と の 利 点 が あ る 。 反 面 冷 却 扇 の 騒 音 が や や 大 き い 欠 点 が あ る 。 又 大 型 整 流 器 の 場 合 は 、 整 流 器 用 変 圧 器 を分 離 して 、 整 流 器 部 を 強 制 風 冷 又 は 循 環 風 冷 と し 、 変 圧 器 を油 入 冷 却 と す る場 合 が あ る 。 写 真6は. 強 制 風 冷 式 め っ き用 サ イ リ ス タ 整 流 器(nC12V‑3000A)及. 冷 式 ア ル マ イ トの 交 流 着 色 用 電 源(AC20V‑15.000A×3)の. び写 真7は. 循環風. 外 観 を示 す 。. 聯. 繋鍵. 婦蜘 、 鰯 顯 獅 鎌. 難懸. 耀 働舞 簿 麟 鱗 彫. 懲 獲 雛1鰍 ,灘 雛,̲. ,. 難. 舞 臓撚 難. 麟. 灘. 馨 鍵 写 真6.風. 冷 式 め っ き用 サ イ リ ス タ整 流 器. 写 真7.循. 環 風 冷 式 ア ル マ イ ト交 流 着 色 用 電 源 (AC20V.15.000A×3). (DC12V膚3000A) 8.今. 後. の 期 待. 以 上 、 金 属 表 面 処 理 の う ち 、 主 と し て 電 解 処 理 用 電 源 に つ い て 戦 後38年. 間 の変 遷 と現状 につ い. て 述 べ た が 、 そ の 間 に パ ワ ー エ レ ク ト ロ ニ ク ス は 急 速 な 発 展 を 遂 げ た 。 今 後 も さ らに 半 導 体 素 子 と 新 し い 応 用 技 術 が 開 拓 され る で あ ろ う。 夢. こ の よ うな 見 通 しの も とで 、 表 面 処 理 用 電 源 を 展 望 す る と今 後 は パ ワ ー トラ ン ジ ス タ の 進 歩 に伴 って 前 記 の 高 周 波 ス イ ッチ ン グ電 源 が 中 容 量 域 ま で 伸 展 す る 可 能 性 が あ る 。 他 方 、 斯 業 界 は 経 済 の 良 し悪 し に か か わ らず 、 今 後 共 省 エ ネ ル ギ ー 、 省 力 化 が 要 求 さ れ る と思 ら。 省 エ ネ ル ギ ー化 に つ い て は 、 電 解 液 の 溶 電 位 の 低 減 、 或 い は 更 に 効 率 的 な 処 理 方 法 の 開 発 が 期 待 され る 。 省 力 化 に は コ ン ピ ュ ー タ の 導 入 に よ り工 場 のF.A化. が 浸 透 す る で あ ろ うが 、 問 題 は総 べ て の 業 種 に 共 通 す る こ と. で あ る が 、 処 理 工 程 、 前 後 に お け る 手 作 業 段 取 い の 自動 化 で あ ろ う 。 こ の こ と は 電 源 と 直 接 に は 関 係 は な い が 、 表 面 処 理 技 術 と これ に 関 与 す る 機 械 技 術 及 び 電 気 、 電 子 技 術 の 共 通 の 問 題 と し て 集 約 さ れ て き た よ う に 思 わ れ る 。 そ し て メ カ トロ ニ ク ス の 粋 を 集 め た ロ ボ ッ トの 開 発 が 期 待 さ れ る 。 以 一70一. 上.
(26)
関連したドキュメント
分類 質問 回答 全般..
2000 年、キリバスにおいて Regional Energy Meeting (REM2000)が開催され、水素燃 料電池、太陽電池、風力発電、OTEC（海洋温度差発電）等の可能性について議論がなさ れた 2
電子式の検知機を用い て、配管等から漏れるフ ロンを検知する方法。検 知機の精度によるが、他
■鉛等の含有率基準値について は、JIS C 0950（電気・電子機器 の特定の化学物質の含有表示方
最近の電装工事における作業環境は、電気機器及び電線布設量の増加により複雑化して
なお、関連して、電源電池の待機時間については、開発品に使用した電源 電池（4.4.3 に記載）で
（注）ゲートウェイ接続（ SMTP 双方向または SMTP/POP3 処理方式）の配下で NACCS
1 つの Cin に接続できるタイルの数は、 Cin − Cdrv 間 静電量の,計~によって決9されます。1つのCin に許される Cdrv への静電量は最で 8 pF
