JP2007290072A

JP2007290072A - 釘打ち装置用イグナイタ

Info

Publication number: JP2007290072A
Application number: JP2006120941A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Otsuki; 敦大槻; Shosaku Kadowaki; 昌作門脇
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】一度のトリガスイッチオンに対して、一度のみ放電させ、併せて、連続して釘を打つ場合でも、トリガスイッチオンから、釘が打ち込まれるまでの時間を安定させて利用者における操作がし易くなる釘打ち装置を提供する。
【解決手段】直流電源で駆動し、当該直流電源が接続される１次昇圧回路と、当該１次昇圧回路に接続される２次昇圧回路とを備え、当該２次昇圧回路から得られるエネルギによって点火ギャップに高電圧を発生させることでガスに点火を行い、当該点火によって釘を押し出すエネルギを得る釘打ち装置において、前記２次昇圧回路と電源との間に保持回路を有し、第２のスイッチング素子の動作を保持可能な構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明はガス式の釘打ち装置に関し、特に直流電源を用い放電着火する釘打ち装置の点火制御イグナイタの構成に関する。

自動釘打ち装置については、従来より空気圧縮を使用するものや火薬を使用するもの、或いはガス燃焼式や電磁石式等幾つかの方式が提案されているが、本発明ではイグナイタを使用したガス燃焼の方式を使用する。

一般的なガス燃焼式イグナイタにおいては、従来より例えば給湯器や暖房機器への着火を行うイグナイタを流用することになる。すなわちこの構成は例えば図４に示す構成のイグナイタによって実現する。図４において、直流電源Ｅ１の一端（＋側）にはスイッチＳＷが接続され、当該スイッチＳＷには直列接続される抵抗Ｒ１を介してトランスＴＲ１の１次コイルの中点に接続され、当該１次コイルの一端はスイッチング素子のトランジスタＱ１のコレクタに、当該１次コイルの他端は抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のベースとダイオードＤ２のカソードにそれぞれ接続され、当該トランジスタＱ１のエミッタとダイオードＤ２のアノードは前記直流電源Ｅ１の−側（アースライン）に接続されている。前記トランスＴＲ１の２次コイル一端にはダイオードＤ１とコンデンサＣ１とを介してトランスＴＲ２の１次コイルの一端が接続されており、当該トランスＴＲ１の２次コイル他端と当該トランスＴＲ２の１次コイル他端とはアースラインに接続されている。また、前記ダイオードＤ１はアノードをトランスＴＲ１の２次側に配置し、このカソードとコンデンサＣ１の間にはアースラインとの間に並列配置される定電圧ダイオードＺ１とスイッチング素子を構成するサイリスタＱ２、ダイオードＤ３が配置され、当該定電圧ダイオードＺ１のアノードには抵抗Ｒ３が直列接続されると共にサイリスタＱ２のトリガ部分も接続されている。なお、当該サイリスタＱ２はアースラインにカソードを、ダイオードＤ３はアノードをアースラインにそれぞれ接続する如く配置されている。なお上記スイッチＳＷは、釘を打ち込むときのスイッチすなわちトリガを引くという動作に連動するものとなっている。

従来では、例えばガスコンロ等のバーナー着火用のイグナイタをそのまま流用していたため、通電すると数Ｈｚ〜数十Ｈｚで放電を行っている。この動作を図４に基づき説明する。まず、１次昇圧動作について、スイッチＳＷをオンすると抵抗Ｒ１、トランスＴＲ１の１次コイルの中点、当該１次コイルの他端、抵抗Ｒ２を経由してトランジスタＱ１のベースからエミッタへ電流が流れ、Ｑ１がオンする。Ｑ１がオンすると、スイッチＳＷ、抵抗Ｒ１、トランスＴＲ１の１次コイルの中点、当該１次コイルの一端、トランジスタＱ１のコレクタへと電流が流れる。これにより、トランスＴＲ１の１次コイルの中点と他端の間に起電力が発生し、これによりＱ１のベース電流は増大する。その結果、トランジスタＱ１のコレクタ電流は増大し、完全に短絡状態となる。しかし、トランスＴＲ１はインダクタンスのため、トランスＴＲ１の１次コイルの中点と一端間に流れる電流の増加率は時間と伴に減少する。すると、トランスＴＲ１の１次コイルの中点と他端間の起電力は、減少し、トランスＱ１のベース電流が減少する。そして、コレクタ電流に影響するまで減少したとき、トランスＴＲ１の１次コイルの中点と一端間に流れる電流は、減少し始める。すると、トランスＴＲ１の１次コイルの中点と他端間の起電力は、逆向きとなり、トランジスタＱ１のエミッタ、ベース間に逆電流が流れ、トランジスタＱ１は急激にオフする。

このとき、トランジスタＱ１のエミッタ、ベース間の耐圧が通常約５Ｖと低いため、ダイオードＤ２は上記逆電圧によってトランジスタＱ１が破壊されるのを防ぐために設けられている。上記逆起電力は短時間でなくなり最初の状態にもどる。このようにして、発振が行われる。この発振の周波数は、通常２０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚとなっている。以上のような原理により、トランジスタＱ１オフ時に急激にトランスＴＲ１の１次コイルの中点−当該１次コイルの一端間に流れる電流が、変化することにより、トランスＴＲ１の２次コイルに直流電源Ｅ１の約３０倍程度の電圧が発生する。

次に２次昇圧動作について説明する。上記のようにして発生した電流は、トランスＴＲ１の２次コイル一端からダイオードＤ１、コンデンサＣ１、トランスＴＲ２の１次コイルを通って、トランスＴＲ１の２次コイル他端に戻る経路で流れ、コンデンサＣ１は徐々に充電される。そして、コンデンサＣ１の充電電圧が、定電圧ダイオードＺ１のツェナー電圧を越えたとき、トランスＴＲ１の２次コイルで発生した電流が、ダイオードＤ１、定電圧ダイオードＺ１、サイリスタＱ２のゲート、カソードを経由し、トランスＴＲ１の２次コイルにもどる如く流れる。これが、サイリスタＱ２のトリガ電流となり、サイリスタＱ２がオンする。当該サイリスタＱ２がオンするとコンデンサＣ１に貯えられた電荷が、コンデンサＣ１の一端からサイリスタＱ２のアノード−カソード、トランスＴＲ２の１次コイルを経由して、コンデンサＣ１の他端へ戻る経路で急激に流れる。この電流により、トランスＴＲ２の２次コイルの両端に高電圧（１０ｋＶ〜２０ｋＶ）が発生し、燃焼室内のプラグで放電し、ガスに着火する。この後、コンデンサＣ１が放電しきってしまうと、トランスＴＲ１からの電流ではサイリスタＱ２のオンを持続させるには不十分なため、サイリスタＱ２はオフする。当該サイリスタＱ２がオフすると、コンデンサＣ１は再度充電されはじめ、放電を繰り返す。この放電周波数は、数Ｈｚ〜数十Ｈｚである。

ところで上記イグナイタを釘打ち装置に使用する場合にあっては次のような問題が生じる。すなわち、釘打ち装置としては、装置の運転スイッチとなるトリガを引くと、すぐに放電を行い釘を打ち込むことが望ましいが、この実現にあっては、図３のコンデンサＣ１への充電を早くする必要がある。上記図４のイグナイタにおいては、放電周期が短くなりスイッチＳＷをオンしている間放電を何度も行ってしまい、二度打ちや、空打ちをするといった不具合が生じることがある。また、連続して釘を打つ場合であっても、コンデンサＣ１の放電後もさらに繰り返して充電が行われ、次回スイッチSWをオン時にコンデンサＣ１に電荷が残っているため、スイッチSWオンから放電までの時間が一定せず、操作しずらいものになる。

例えば、上記放電周波数が、２５Ｈzとすると、その周期は、４０ｍＳとなる。ここでスイッチＳＷが、１１０ｍＳ間オンされたとすると図５の波形のように、２回放電し、コンデンサＣ１が充電途中で、スイッチＳＷがオフされ、コンデンサＣ１には電荷が残った状態となる。この状態で再度スイッチＳＷをオンするとオンから１０ｍＳで放電し、オン時間が６０ｍＳでも２回放電する。すなわち、１回のスイッチＳＷオンで２回以上放電する可能性が高く、また、スイッチＳＷオンから放電までの時間も一定しない。よって、２度打ちや空打ちをし易く、操作もしずらい。

本発明は上記課題に鑑み、一度のトリガスイッチオンに対して、一度のみ放電させ、併せて、連続して釘を打つ場合でも、トリガスイッチオンから、釘が打ち込まれるまでの時間を安定させて利用者における操作がし易くなる釘打ち装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては次のような構成とする。すなわち請求項１においては、直流電源で駆動し、当該直流電源が接続される１次昇圧回路と、当該１次昇圧回路に接続される２次昇圧回路とを備え、当該２次昇圧回路から得られるエネルギによって点火ギャップに高電圧を発生させることでガスに点火を行い、当該点火によって釘を押し出すエネルギを得る釘打ち装置において、前記２次昇圧回路と電源との間に保持回路を有し、第２のスイッチング素子の動作を保持可能な構成としたことを特徴とする釘打ち装置用イグナイタとする。前記第２のスイッチング素子は、サイリスタ若しくはＰＮＰＮスイッチから構成してもよい。

上記説明したイグナイタによって、一度のトリガスイッチオンに対して、一度のみの放電となるので、二度打ちや空打ちを防止できる釘打ち装置が提供できる。また、連続して釘を打つ場合でも、トリガスイッチオンから、釘が打ち込まれるまでの時間が安定し、操作し易い釘打ち装置が提供できるものである。

本発明の第１の実施例とする釘打ち装置のイグナイタ回路構成を図１に示す。図１において、直流電源Ｅ１の一端（＋側）にはスイッチＳＷが接続され、当該スイッチＳＷには直列接続される抵抗Ｒ１を介してトランスＴＲ１の１次コイルの中点に接続され、当該１次コイルの一端はスイッチング素子のトランジスタＱ１のコレクタに、当該１次コイルの他端は抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のベースとダイオードＤ２のカソードにそれぞれ接続され、当該トランジスタＱ１のエミッタとダイオードＤ２のアノードは前記直流電源Ｅ１の−側（アースライン）に接続されている。前記トランスＴＲ１の２次コイル一端にはダイオードＤ１とコンデンサＣ１とを介してトランスＴＲ２の１次コイルの一端が接続されており、当該トランスＴＲ１の２次コイル他端と当該トランスＴＲ２の１次コイルの他端とはアースラインに接続されている。また、前記ダイオードＤ１はアノードをトランスＴＲ１の２次側に配置し、このカソードとコンデンサＣ１の間にはアースラインとの間に並列配置される定電圧ダイオードＺ１と第２のスイッチング素子を構成するサイリスタＱ２、ダイオードＤ３が配置され、当該定電圧ダイオードＺ１のアノードには抵抗Ｒ３が直列接続されると共にサイリスタＱ２のトリガ部分も接続されている。なお、当該サイリスタＱ２はアースラインにカソードを、ダイオードＤ３はアノードをアースラインにそれぞれ接続する如く配置されている。また、前記トランスＴＲ２の２次コイルは高圧出力部となり、ギャップへのエネルギ供給を行い着火を行うものとなっている。

そして、本第１の実施例においては前記スイッチＳＷの後段とサイリスタＱ２のアノードとの間に直列接続の抵抗Ｒ４とダイオードＤ４とを挿入している。当該ダイオードＤ４はカソードをサイリスタＱ２に接続する如く配置されている。また上記構成においてスイッチＳＷは、釘を打ち込むときのスイッチすなわちトリガを引くという動作に連動するものとなっている。なお上記構成において、抵抗Ｒ４とダイオードＤ４は保持回路を形成し、トランスＴＲ１を中心とする回路は１次昇圧回路を、トランスＴＲ２を中心とする回路は２次昇圧回路をそれぞれ形成している。

次に図１における動作を説明する。図１において、抵抗Ｒ１とトランスＴＲ１、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ２からなる１次昇圧回路の動作は、前記図４の回路における動作の説明と同様であるので省略する。２次昇圧回路の動作については、一次昇圧によって発生した電流は、トランスＴＲ１の２次コイル一端からダイオードＤ１、コンデンサＣ１、トランスＴＲ２の１次コイルを通って、トランスＴＲ１の２次コイル他端に戻る経路で流れ、これによりコンデンサＣ１は徐々に充電されていく。そして、コンデンサＣ１の充電電圧が、定電圧ダイオードＺ１のツェナー電圧を越えたとき、トランスＴＲ１の２次コイル発生した電流が、ダイオードＤ１、定電圧ダイオードＺ１、サイリスタＱ２のゲートからカソードを経由し、トランスＴＲ１の２次コイルに戻るように流れる。これが、トリガ電流となり、サイリスタＱ２がオンする。当該サイリスタＱ２がオンするとコンデンサＣ１に貯えられた電荷が、この一端からサイリスタＱ２のアノード−カソード、トランスＴＲ２の１次コイルを経由して、コンデンサＣ１の他端へ戻る経路で急激に流れる。この電流により、トランスＴＲ２の２次コイルの両端に高電圧（１０ｋＶ〜２０ｋＶ）が発生し、燃焼室内のプラグで放電し、ガスに着火する。この後、コンデンサＣ１が放電しきってしまうと、トランスＴＲ１からの電流だけではサイリスタＱ２のオンを持続させるには不十分である。

しかし、ここで、直流電源Ｅ１の一端（＋側）から、スイッチＳＷから保持回路となる抵抗Ｒ４とダイオードＤ４を介して、サイリスタＱ２−直流電源Ｅ１の−側（アースライン）といった経路で電流が流れる。この電流により、サイリスタＱ２はオンしたままとなる。次にスイッチＳＷがオフするとこの電流が遮断されることによりサイリスタＱ２がオフする。そして、スイッチＳＷ再オン時には、コンデンサＣ１は０Ｖより、再度充電されはじめる。すなわち、図３に示すように、スイッチＳＷの一度のオンに対しては、一度の放電しか行われず、放電後は、スイッチＳＷがオフ、オンされるまでコンデンサＣ１は充電されない。そして、スイッチＳＷオンから、放電までの時間も一定となる。

次に本発明の第２の実施例について述べる。図２に示す第２実施例は、第１の実施例である第２のスイッチング素子としているサイリスタＱ２と定電圧ダイオードＺ１と抵抗Ｒ３をＰＮＰＮスイッチ（サイダックとも呼ばれる）に置き換えたものである。ＰＮＰＮスイッチ（サイダックとも呼ばれる）は、サイリスタと定電圧ダイオードの機能を合わせ持った素子である。すなわち、端子間の電圧が一定電圧を越えるとオンし、保持電流を上回る電流が、流れ続ける限りオンする素子である。オン後の電圧もサイリスタとほぼ同等である。ＰＮＰＮスイッチには、単一方向のものと、双方向のものがあるが、本発明はどちらでも使用可能である。また、ダイオードＤ３の機能をも内蔵したＰＮＰＮスイッチもあり、この場合は、ダイオードＤ３は省略可能である。

本発明の第１の実施例とするイグナイタの回路図を示す本発明の第２の実施例とするイグナイタの回路図を示す本発明のイグナイタの動作波形図を示す従来のイグナイタの回路図を示す従来のイグナイタの動作波形図を示す

符号の説明

Ｅ１電源
ＴＲ１、ＴＲ２トランス
Ｑ１トランジスタ
ＳＷスイッチ
Ｄ１、Ｄ２ダイオード
Ｚ１定電圧ダイオード
Ｑ２サイリスタ

Claims

直流電源で駆動し、当該直流電源が接続される１次昇圧回路と、当該１次昇圧回路に接続される２次昇圧回路とを備え、当該２次昇圧回路から得られるエネルギによって点火ギャップに高電圧を発生させることでガスに点火を行い、当該点火によって釘を押し出すエネルギを得る釘打ち装置において、前記２次昇圧回路と電源との間に保持回路を有し、第２のスイッチング素子の動作を保持可能な構成としたことを特徴とする釘打ち装置用イグナイタ。
第２のスイッチング素子は、サイリスタ若しくはＰＮＰＮスイッチの何れかにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の釘打ち装置用イグナイタ。