株式会社パルスパワー技術研究所
パルスパワーの発生と制御・技術支援・実験品試作・共同研究
株式会社パルスパワー技術研究所
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30年の経験と実績に基ずく
確かな技術でお客様の満足を実現します。
☑文部科学大臣表彰科学技術賞（2006年）受賞
☑日本電気工業技術功労者表彰進歩賞受賞
☑海外国際会議での豊富な発表経験
☑国内外の研究者・協力者との豊富な人脈
※より詳しい情報や製品カタログ等は弊社Webサイトをご覧ください。
2016/4/8 日経産業新聞に掲載されました
下記でも情報発信中です。
パルスパワー技術
パルスパワーの発生と制御に必要な技術には下記のものがあります。
パルスパワーとは?
電気エネルギーを極めて短い時間の間に放出すると、瞬間的に極めて高いパルス電力を発生することができます。
例えば、家庭用の１キロワットの電気ストーブは１秒間に１キロジュールの電気エネルギーを消費していますが、同じ１キロジュールの電気エネルギーを１億分の１秒の間に放出すると、そのパルス電力は１千億ワットと極めて大きな値となり、世界の総発電力に匹敵する電力を瞬間的に発生することができます。
この瞬間的に発生する超高電力のことをパルスパワーと呼んでいます。
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パルスパワーは何の役に立つのか？
身近な例では、カメラのストロボの閃光は目を開けていられないくらいまばゆい強度があります。
あの光を連続的に発光するには、巨大な装置と電力設備が必要になりますが、撮影に必要な短時間の間だけ発光すればよいので、手の平サイズに収まり、乾電池で動作しています。
このように、短時間ではあるが、極めて高い電力を供給することにより、瞬間的に「強い光」「強い電磁波」「高温」「高密度」「強電界」「強磁界」等の通常では得られない特殊な環境を実現できます。
これらの産業応用はこれから急速に広がっていくと見られていますが、代表的なものには下記があります。
- 次世代リソグラフィー用極端紫外（EUV）光源
- マイクロ波、Ｘ線等の大強度電磁波の発生
- ディーゼル排ガスなどの有害ガスの浄化
- 食品、医療機器、水などの滅菌、殺菌
- がん治療、レーザー治療などの医療応用
- 細胞単位での膜穿孔や死滅
- 有機高分子の分解、バクテリアの殺菌、アオコ殺藻
- 岩石破砕
- 半導体へのイオン注入
- 材料の表面改質、薄膜生成
- 超強磁場発生と応用
- 核融合開発
- 超微粒子ナノパウダーの生成
- 高エネルギー加速器応用、素粒子の研究
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電力変換技術
通常、家庭でも工場でも電力は交流で供給されます。
パルスパワーを発生するためには交流で供給される電力を高精度に制御された直流に変換する必要があります。
近年は高周波インバータ回路を使用した小型・高効率・高精度の電力変換方式が主流になっています。
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エネルギー蓄積技術
パルスパワーを発生するためには、まず、必要な電気エネルギーを貯めておく入れ物が必要になります。この電気の入れ物には大きく分けて２種類あります。
Ａ．コンデンサを使用した電圧エネルギー蓄積方法（容量性エネルギー）
Ｂ．インダクタを使用した電流エネルギー蓄積方法（誘導性エネルギー）
どちらの方式でも、下記の性能が重要なポイントになります。
１．必要な電気エネルギーができるだけ小さい入れ物に入ること。（小型）
２．電気エネルギーの出し入れの時に、エネルギーのロスが小さいこと。（高効率）
３．電気エネルギーを急峻に取り出せること。（高速）
それぞれの方式により、一長一短があり、用途に合わせた最適な方式の選定が重要になります。
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パルス発生技術
強力なパルスパワーを発生するためには、上記の入れ物に貯えていた電気エネルギーをいかに急峻に取り出せるかがもっとも重要なポイントです。
電気エネルギーを取り出すには高速に動作するスイッチを使用しますが、エネルギー蓄積方法により、必要なスイッチの種類が異なります。
Ａ．コンデンサを使用した電圧エネルギー蓄積方法（容量性エネルギー）には短絡型スイッチ（クロージングスイッチ）を使用します。コンデンサに貯められた電圧エネルギーを急峻にスイッチを閉じることにより負荷に急峻に電圧を印加します。
通常、高電圧、大電流であるため、従来は四極管やサイラトロンなどの放電管が多用されていました。付帯設備が複雑で、定期的な調整が必要で、寿命が短いといった短所がありました。
最近では半導体スイッチが高電圧、大電流のものが生産される様になってきたことに加えて直列、並列に接続する技術レベルの向上により、半導体スイッチに置き換わりつつあります。
半導体スイッチを使用することにより、高繰り返しでパルスパワーを安定に発生することができるようになってきました。
Ｂ．インダクタを使用した電流エネルギー蓄積方法（誘導性エネルギー）には開放型スイッチ（オープニングスイッチ）を使用します。
インダクタに貯められた電流エネルギーを急峻に電流を遮断することにより負荷に急峻に電流を転流させます。 大規模のものでは、真空中に注入されたプラズマのキャリアの消滅を利用したプラズマオープニングスイッチが使用されます。
小規模のものでは、ダイオードの逆電流抑止特性を流用した、半導体オープニングスイッチ（ＳＯＳ）が使われてきています。
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パルス圧縮技術
上記のパルス発生技術だけでは必要な強さのパルス電力が得られない場合には、さらにパルスを短く圧縮することにより、パルス電力を高めることができます。
代表的な方法には磁気スイッチを使用したパルス圧縮回路があります。
アモルファスコア等、強磁性体の磁気飽和特性をスイッチに利用したもので、通常、圧縮回路一段当たりでパルス幅が１／３から１／４に圧縮されます。パルス幅が圧縮された分、パルス電力は上昇します。２段圧縮することにより、パルス電力を１０倍に上げることもできます。
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パルス変換技術
パルス電力を最終的に負荷で必要となる電圧、電流に変換するためには、パルストランスや、電圧重畳回路などを使用します。
また、負荷と直接接続されるケースが多いので、負荷との隔壁の力学的な強度の他、絶縁耐圧、真空のリーク・放出ガス等の点についても合わせて複合的な検討が必要となります。
できるだけ急峻なパルス電力を効率よく負荷に伝達するためには、この出力部分の構造物の浮遊インダクタンス、浮遊容量等を極力減らし、かつ、負荷インピーダンスとマッチングさせることが必要です。
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制御技術
パルスパワーを精度よく、安定にかつ安全に発生させるためには、上述の各機能を連携させ、全体として最適効率で動作するように、全体の動作を監視・制御する機能が必要です。
最近は、シーケンサとタッチパネルを使用した全体制御盤を使用することが一般的です。特に、高速な制御やインターロック動作の為に、ＦＰＧAやＤＳＰ、ＲＩＳＣといったデジタル制御との併用することが増えてきました。又、外部制御との通信にはイーサネットを使用することができます。
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ノイズ対策技術
パルスパワー発生装置は負荷に極めて急峻なパルス電力を発生しますが、正常なノイズ対策を施さないと、一歩間違えるとノイズ発生装置となってしまい、周辺に設置された外部機器にノイズを撒き散らし、測定ノイズのもとになったり、誤動作を引き起きしたり、最悪、故障させる恐れがあります。
安全に使用するためには、ノイズ（伝導性、放射性）を外部に放出しないために適切な対策が欠かせません。
これには、設置する場所の状況に合わせた最適設計が重要になるため、負荷との構造的な整合性含めて、設計段階からユーザーと一体となった対策検討が必要です。
又、合わせて、外部から侵入してくるノイズに対しても、構造的に回路的に十分な誤動作対策をすることにより、不要動作や故障を未然に防ぐことも重要です。
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技術支援のご案内
弊社では、パルスパワーの発生と制御に関するあらゆる技術支援を行っております。
研究計画の各段階に応じた下記の技術サービスを提供しております。
- 電源システムの概念設計
- 高電圧電源の基本設計
- 高電圧電源の詳細設計
- 高電圧電源の実験品試作、評価試験
- 負荷との構造的な組み合わせに最適な小型化設計
- 不具合調査、対策（誤動作、ノイズ、故障等）
- 性能改善
- 実験、データ測定
- 解析、シミュレーション（回路計算、強度計算、電磁界計算、熱伝導計算等）
- その他
※より詳しい情報や製品カタログ等は弊社Webサイトをご覧ください。
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共同研究のご案内
弊社では、パルスパワーの発生と制御に関する共同研究に対応いたします。
研究計画の各段階に応じた下記の共同研究に対応いたします。
- 電源システムの開発
- 負荷に適合した最適構造設計
- 性能改善
- 学生の指導（電気回路、電子回路、電磁気、ＣＡＤ、回路シミュレーション、電気・電子・高圧に関する実験等）
- 非常勤講師（修論、卒論・卒研の指導）
- その他
※より詳しい情報や製品カタログ等は弊社Webサイトをご覧ください。
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会社案内
社是（基本理念）
株式会社パルスパワー技術研究所は、パルスパワーという極限状態を安全に発生し、制御する技術を提供することにより、科学技術の発展を支援し、地球環境と全ての人々の暮らしを豊かにすることに貢献します。
経営理念
- 大学、国立研究所などの研究機関と連携し、我が国のパルスパワー技術の維持・発展・継承を組織的に行います。
- 常に技術の発展・向上に研鑽し、新しい社会ニーズの創出に努めます。
- 海外の技術情報の収集に努め、常に世界のトップの技術レベルを目指します。
会社概要
会社名 |
株式会社パルスパワー技術研究所 Pulsed Power Japan laboratory ltd.（略称：ＰＰＪ） |
設立 |
平成２１年５月８日（金） |
代表者 |
代表取締役 徳地 明 |
事業内容 |
パルスパワーの発生と制御に関する技術支援・実験品試作・共同研究
|
所在地 |
〒525-0058 滋賀県草津市野路東七丁目３番４６号 滋賀県立テクノファクトリー２号棟 |
電話番号 |
077-598-1470 |
ＦＡＸ番号 |
077-598-1490 |
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