JP3710583B2

JP3710583B2 - 点火装置

Info

Publication number: JP3710583B2
Application number: JP02263097A
Authority: JP
Inventors: 厚史安藤
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: JPH10220757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点火装置に関し、詳しくは、燃焼装置においてガスバーナ等への点火を行う点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスバーナ等を備える燃焼装置においては、バーナへの点火を行うための点火装置が設けられていることが知られている。この種の点火装置には、充放電用のコンデンサと、昇圧トランスと、スイッチング素子とを備える点火回路が設けられており、昇圧トランスの一次コイルを介して前記コンデンサの充電電荷を放電することにより昇圧トランスの二次コイルに接続された放電用電極による火花放電を生成する。このとき、コンデンサの昇圧トランスへの放電は、スイッチング素子の間欠動作によって所定の放電周波数にて行われる。即ち、コンデンサの放電周波数が高い場合には放電用電極による火花放電の間隔が小となり、放電周波数が低い場合には放電用電極による火花放電の間隔が大となる。放電用電極の放電間隔が過剰に大きい場合には、バーナからの生ガスが過剰に流出して、該バーナの着火時に大きな着火音が生じるおそれがある。そこで、一般には、着火音を小とするために比較的高い放電周波数に設定されている。
【０００３】
また、前記コンデンサは、その充電電圧が低い場合には放電用電極における放電エネルギーが小となるため火花放電が不十分となり、バーナへの確実な着火が望めないおそれがある。そこで、一般には、放電用電極において強い火花放電を発生させてバーナへの着火を確実とするために、前記コンデンサの充電電圧は比較的高い値に設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のものでは、前記放電周波数や前記コンデンサの充電電圧は、電源電圧が正常であることを前提として設定されている。そのため、電源電圧が低下した場合には、前記放電周波数が低下してバーナの着火時に大きな着火音が生じる不都合があり、また、前記コンデンサの充電電圧が低下して放電用電極における十分な火花放電が得られない不都合がある。
【０００５】
そこで、前記放電周波数及び前記コンデンサの充電電圧を、電源電圧が正常であるときに必要な値よりも高い値に設定しておくことが考えられる。
【０００６】
これにより、電源電圧が低下した場合であっても、十分な放電周波数を得て着火音を小とすることができると共に十分な火花放電を得て確実に着火することができる。しかしその反面、電源電圧が正常であるときには、放電周波数とコンデンサの充電電圧が必要以上に高いために消費電力が大となり、また、放電用電極における火花放電時の放電音が大きくなり、不快感を与える不都合がある。
【０００７】
かかる不都合を解消して、本発明は、電源電圧が正常時に消費電力の増加や放電音を大とすることなく、電源電圧の低下時に着火音を小として確実に着火することができる点火装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、充放電用のコンデンサと、該コンデンサの充電電荷が一次コイルを介して放電され二次コイルに放電用電極が接続された昇圧トランスと、前記コンデンサの充電電荷を該昇圧トランスの一次コイルへ間欠的に放電させるスイッチング素子とを備え、該スイッチング素子の間欠作動に応じた放電周波数により前記放電用電極の火花放電を行う点火回路を設けた点火装置において、前記点火回路に供給される電源電圧を監視する電圧監視回路と、該電圧監視回路により電源電圧の低下が検出されたとき、前記コンデンサの充電電圧を増加させる充電電圧増加回路とを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、電源電圧が低下したときにのみ、前記コンデンサの充電電圧を増加させるようにしたものである。即ち、前記電圧監視回路を設けることによって、電源電圧の低下を検出し、電源電圧が低下したときには、充電電圧増加回路により前記コンデンサの充電電圧を増加させる。これにより、電源電圧が正常であるときには、電源電圧が正常であることを前提として予め設定された必要最小限の充電電圧のコンデンサの放電により前記放電用電極における火花放電を生成し、消費電力を抑えることができると共に、放電音を小とすることができる。そして、電源電圧が低下したときにも、充電電圧増加回路により電源電圧が正常である時と同等のレベルまでコンデンサの充電電圧が上げられるため、放電用電極において十分な火花放電を得ることができ、例えばガスバーナに確実に着火させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の点火装置の回路接続図、図２は他の実施形態の回路接続図、図３は周波数上昇回路の他の例を示す回路接続図である。
【００１３】
図中１は交流商用電源であって、正常時に１００Ｖの交流電圧を端子２と端子３との間に供給する。また、端子２と端子３との間には、電源１の電圧低下（本実施形態においては例えば５０Ｖ以下）を監視する電圧監視回路４が接続され、該電圧監視回路４には、該電圧監視回路４の信号に基づいて、後述するリレー接点５，６，７を駆動するリレー駆動回路８が接続されている。
【００１４】
端子２には、接続点ａを介してコンデンサ９が接続され、更に接続点ｂを介して抵抗１０、ダイオード１１及びコンデンサ１２が直列接続され、更に該コンデンサ１２からダイオード１３を介して端子３に至る。該コンデンサ１２には抵抗１４が並列接続されている。前記ダイオード１１は、電源１の半サイクル（端子２に＋電圧が印加されたとき）においてのみ前記コンデンサ１２に充電されるようにするための電流制限素子である。また、前記ダイオード１１のカソード側には接続点ｃを介して昇圧トランス１５の一次コイル１６が接続され、該昇圧トランス１５の二次コイル１７には図示しない放電用電極が接続される。該昇圧トランス１５の一次コイル１６は、スイッチング素子であるＳＣＲ１８のアノードに接続されている。該ＳＣＲ１８は、その保護回路としてダイオード１９が並列に逆方向に接続されている。該ＳＣＲ１８のゲートは抵抗２０と抵抗２１との間の接続点ｄを介して接続され、抵抗２１は、トリガ素子であるＤＩＡＣ２２に接続されている。また、前記抵抗２０は接続点ｅにより前記コンデンサ１２とダイオード１３との間に接続されている。前記ＤＩＡＣ２２は、前記接続点ｆを介してコンデンサ２３に接続され、また、該接続点ｆと前記ＳＣＲ１８のアノード側の接続点ｇとの間には抵抗２４及びダイオード２５からなる直列回路が接続されている。
【００１５】
前記コンデンサ２３は、更に抵抗２６及びダイオード２７からなる直列回路を介して端子２側の前記接続点ａに接続されており、電源１の半サイクル（端子３に＋電圧が印加されたとき）に充電される。前記ＤＩＡＣ２２は、該コンデンサ２３の充電電圧が例えば２９Ｖ〜３７Ｖとなったときに導通し、これによってＳＣＲ１８のゲートに電圧が印加されるので、ＳＣＲ１８のアノード・カソード間が導通する。また、抵抗２４及びダイオード２５は、ＤＩＡＣ２２の導通に伴うＳＣＲ１８のアノード・カソード間の導通時に、コンデンサ２３を完全に放電させるためのものである。
【００１６】
端子３とダイオード１３との間には、接続点ｈを介して接続された抵抗２８及び前記リレー接点７と、接続点ｉを介して接続された抵抗２９とが並列に設けられて前記接続点ｆを介してコンデンサ２３に接続されている。一方の抵抗２８は電源１の電圧が低下したときに放電周波数を上げるための周波数上昇回路を構成するものであり、リレー接点７は、この周波数上昇回路の接続と切り離しとを選択的に行えるようにするものである。
【００１７】
また、端子３とダイオード１３との間の接続点ｊと、端子２側の前記接続点ｂとの間には抵抗３０及びダイオード３１からなる直列回路が前記リレー接点６を介して接続されている。該リレー接点６がオン（接続状態）のとき、ダイオード３１によって電源１の半サイクル（端子３に＋電圧が印加されたとき）にコンデンサ９が充電される。なお、前記コンデンサ９の両接続点ａ，ｂ間には、コンデンサ９をバイパスする経路が設けられており、該経路に前記リレー接点５が設けられている。該リレー接点５がオン（接続状態）のとき両接続点ａ，ｂ間が短絡され、コンデンサ９が無効となる。該コンデンサ９は、本発明の充電電圧増加回路を構成するものであり、リレー接点５，６は、この充電電圧増加回路の接続と切り離しとを選択的に行えるようにするものである。
【００１８】
次に上記構成による本実施形態の作動を説明する。本実施形態の点火装置は、前記リレー駆動回路８によって前記リレー接点５がオンとされたきコンデンサ９の接続点ａ，ｂ間が短絡される。該リレー接点５がオンのときには、同時に前記リレー駆動回路８はリレー接点６をオフとし、接続点ｂ，ｊ間の導通を遮断する。これにより、該コンデンサ９への充放電は行われない。即ち、リレー接点５，６によりコンデンサ９からなる充電電圧増加回路の接続と切り離しが行われる。リレー駆動回路８は前記電圧監視回路４により検出された電源電圧が高い場合に、リレー接点５をオン、リレー接点６をオフとして充電電圧増加回路を切り離し、電源電圧が低い場合にリレー接点５をオフ、リレー接点６をオンとして充電電圧増加回路を接続状態とする。
【００１９】
一方、前記リレー駆動回路８によって前記リレー接点７がオンとされたき、抵抗２８が抵抗２９に並列に接続される。また、前記リレー接点７がオフのときには、抵抗２８が切り離され、抵抗２９のみが有効となる。即ち、リレー接点７により抵抗２８からなる周波数上昇回路の接続と切り離しが行われる。リレー駆動回路８は前記電圧監視回路４により検出された電源電圧が高い場合に、リレー接点７をオフとして周波数上昇回路を切り離し、電源電圧が低い場合にリレー接点７をオンとして周波数上昇回路を接続状態とする。
【００２０】
次に、リレー接点５がオン、リレー接点６がオフ、リレー接点７がオフのときの作動を説明する。この状態は、周波数上昇回路と充電電圧増加回路とが共に切り離された状態である。端子２に＋（正）電圧が印加されたとき、端子２から、リレー接点５、抵抗１０、ダイオード１１、コンデンサ１２、ダイオード１３、端子３のループでコンデンサ１２に充電される。なお、前記抵抗１４は、コンデンサ１２が充電途中で放置された場合にコンデンサ１２を放電させるためのものである。次いで、端子３に＋（正）電圧が印加されたとき、端子３から、抵抗２９、コンデンサ２３、抵抗２６、ダイオード２７、端子２のループでコンデンサ２３に充電される。これを繰り返すうちに、コンデンサ２３の充電電圧がＤＩＡＣ２２のブレークオーバー電圧である２９Ｖ〜３７ＶとなったときにＤＩＡＣ２２が導通し、ＳＣＲ１８のゲートへ電圧が印加される。これによりＳＣＲ１８のアノード・カソードが導通し、コンデンサ１２の電荷が、該コンデンサ１２、昇圧トランス１５の一次コイル１６、ＳＣＲ１８のループで放電される。このとき、昇圧トランス１５の二次コイル１７に高電圧が発生し、放電用電極による火花放電が行われて図示しないガスバーナ等への点火が行われる。
【００２１】
昇圧トランス１５の二次コイル１７の出力電圧は、コンデンサ１２の充電電圧に昇圧トランス１５の巻数比（二次コイル１７の巻数／一次コイル１６の巻数）を乗じた値となる。即ち、放電用電極による火花放電の放電エネルギーは、コンデンサ１２の充電電圧に比例する。一方、放電用電極による火花放電の放電周波数は、コンデンサ２３への充電速度に比例する。コンデンサ２３への充電速度は、抵抗２９の抵抗値で決定される。
【００２２】
また、リレー接点５がオフ、リレー接点６がオン、リレー接点７がオンのときの作動を説明する。この状態は、周波数上昇回路と充電電圧増加回路とが共に接続された状態である。端子３に＋（正）電圧が印加されたとき、端子３から、抵抗３０、ダイオード３１、リレー接点６、コンデンサ９、端子２のループでコンデンサ９に充電される。ここで、コンデンサ９には端子２に＋（正）電圧が印加されたときと極性が逆となり新たに十分に充電される。同時に、端子３から、並列の抵抗２８と抵抗２９、コンデンサ２３、抵抗２６、ダイオード２７、端子２のループでコンデンサ２３に充電される。コンデンサ２３の充電は、抵抗２８と抵抗２９の合成抵抗で時定数決定されるため、リレー接点７がオフのときに比べて早い充電となる。これにより、ＤＩＡＣ２２及びＳＣＲ１８の導通タイミングも速くなり放電周波数が高くなる。次いで、端子２に＋（正）電圧が印加されたとき、端子２から、コンデンサ９、抵抗１０、ダイオード１１、コンデンサ１２、ダイオード１３、端子３のループでコンデンサ１２に充電される。このとき、コンデンサ１２の充電電圧は、電源電圧にコンデンサ９の充電電圧を加えた電圧となるため、コンデンサ１２の放電により発生する昇圧トランス１５の二次コイル１７の出力電圧は、リレー接点５がオン、リレー接点６がオフに時より高くなる。
【００２３】
そして、前述したように、本実施形態においては、前記電圧監視回路４により検出された電源電圧が高い場合（正常である１００Ｖの場合）に、周波数上昇回路と充電電圧増加回路とを共に切り離すことができ、電源電圧が低い場合（例えば５０Ｖ以下となった場合）に周波数上昇回路と充電電圧増加回路とを共に接続状態とすることができる。こうすることによって、電源電圧が低くても放電エネルギーと放電周波数とを同時に高くすることができ、ガスバーナ等に、小さな着火音で確実に着火させることができる。
【００２４】
また、本実施形態においては、前記周波数上昇回路及び充電電圧増加回路の接続と切り離しのためにリレー接点５，６，７を採用したが、これに限られるものではなく、例えば、図２に示すように、半導体素子３２，３３，３４（夫々リレー接点５，６，７の作動に対応する）を採用してもよい。即ち、図２に示すように、端子２，３間に整流回路３５を介してマイクロコンピュータ３６の電圧監視のためのアナログ入力ポート３７へ接続する。該マイクロコンピュータ３６は前記電圧監視回路４（図１）として働き、電源電圧が低い場合（例えば５０Ｖ以下の場合）に半導体素子３２を絶縁状態、半導体素子３３を導通状態、半導体素子３４を導通状態として、周波数上昇回路及び充電電圧増加回路を接続状態とする。なお、図２において既に説明したものは図１と同様の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
また、上記実施形態においては、電源電圧が５０Ｖ以下の場合を電圧監視回路による電圧低下の判定値の例としたが、この値は製品仕様や燃焼仕様により適宜定められることは言うまでもない。
【００２６】
また、図１において、前記周波数上昇回路はリレー接点７により抵抗２８と抵抗２９とを並列状態とすことによってコンデンサ２３の充電速度を早くすることができるようにしたが、図１示の抵抗２８，２９に替えて、例えば図３に示すように、抵抗３８と抵抗３９とで直列回路を構成し、そのうちの一方をリレー接点７の接続により抵抗３９を無効としてコンデンサ２３の充電速度を早くすることもできる。この場合には、前記リレー駆動回路８（図１示）は、前記電圧監視回路４により検出された電源電圧が高い場合にリレー接点７をオフとし、電源電圧が低い場合にリレー接点７をオンとする。
【００２７】
なお、上記実施形態においては、電源電圧の低下時に周波数上昇回路と充電電圧増加回路の両方を接続状態とするものを示したが、充電電圧増加回路のみを接続するようにしてもよい。また、電源電圧の低下度合いが小さい場合には、充電電圧増加回路のみを接続させ、電源電圧の低下度合いが大きい場合には、両方共に接続させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の点火装置の回路接続図。
【図２】本発明の他の実施形態の回路接続図。
【図３】周波数上昇回路の他の接続例を示す回路接続図。
【符号の説明】
９…コンデンサ（充電電圧増加回路）、１２…コンデンサ、１５…昇圧トランス、１６…一次コイル、１７…二次コイル、１８…スイッチング素子、４，３６…電圧監視回路。

Claims

充放電用のコンデンサと、該コンデンサの充電電荷が一次コイルを介して放電され二次コイルに放電用電極が接続された昇圧トランスと、前記コンデンサの充電電荷を該昇圧トランスの一次コイルへ間欠的に放電させるスイッチング素子とを備え、該スイッチング素子の間欠作動に応じた放電周波数により前記イグナイタの火花放電を行う点火回路を設けた点火装置において、前記点火回路に供給される電源電圧を監視する電圧監視回路と、該電圧監視回路により電源電圧の低下が検出されたとき、前記コンデンサの充電電圧を増加させる充電電圧増加回路とを設けたことを特徴とする点火装置。