JP4784180B2 - メロディーｉｃを利用するスパーク点火方法とその装置 - Google Patents

Description

この発明は放電電極によって点火する電池電源を用いる燃焼器の点火装置において、火花放電の発振回路としてメロディーＩＣを使用するためのスパーク点火方法に関する。

従来、芯上下式石油燃焼器の燃焼筒の下部間隙に燃焼芯を上昇させ、この燃焼芯の側面にニクロム線や白金線を赤熱部とする点火ヒータを接近させ、乾電池電源によってこの点火ヒータに通電し、赤熱するニクロム線や白金線の熱量で燃焼芯に着火し、燃焼筒内で石油燃料を燃焼させる芯上下式石油燃焼器が知られている。
そして、この種の点火装置では非常に細いニクロム線や白金線を赤熱させて燃焼芯に着火するから、高温で柔らかくなったニクロム線や白金線は着火時に燃焼芯を構成する繊維に触れるなどして変形しやすく、長期間に亘って安定した点火性能を得ることは難しく、しばしば点火ヒータの交換をしなければならなかった。このため、石油燃焼器に点火装置が備え付けてあっても、点火しにくくなると実際はマッチを使って燃焼芯に着火することが行われ、点火装置はあまり有効に利用されるものではなかった。

このような欠点を無くすために、出願人は乾電池の電源でも放電火花によって燃焼芯に着火できる石油燃焼器の点火装置をはじめて実用化した。
即ち、この種の放電火花によって燃焼芯に着火しようとする試みは古くから行われており、実験室レベルでは既に着火することができるという確認が得られていたが、実際に商品化するに当たり電源に乾電池を使うから短時間に消耗し、一暖房シーズンに数回乾電池の交換を必要とするから実用化が見送られていたものである。出願人は放電着火できる限界の残存電気容量を、従来の点火ヒータを使う点火装置なみに低くできるような放電着火方式を提案することによって、初めて放電点火による芯上下式石油燃焼器の市販品を作り出すことができ、最近では当業者においても、この種の点火装置を取り付けた石油燃焼器が販売されるようになってきた。（特許文献１参照）

そして、電池電源の電気容量さえあれば特別なメンテナンスを行うことなく長期にわたって良好な点火性能が維持できるようになったが、この放電点火方式では無音の点火ヒータによる点火方式と違って大きなスパーク音がするから非常に耳障りであり、このような欠点を無くす方法として、一般的な連続するジー音ではなく、簡単なメロディーを作り出すピロピロ音に換えることによって、耳にやさしい放電音を作り出すことを提案した。（特許文献２参照）

特開平６−２２９５５０号公報 特開平９−１４６５８号公報

しかしながら、特許文献２のような構成を放電点火装置の発振回路に組み込むと、簡単な単一周波数を発生する発振回路に比べて構成が大掛かりになり、消費電流の増加は避けることができず、折角スパーク発生時の消費電流を少なくして長期間に亘って着火性能が維持できるようになった放電点火装置ではあるが、発振回路が必要とする電流が多くなってしまう。
このため、スパーク音をメロディー化すると芯上下式石油燃焼器は一暖房シーズン途中に電池交換が必要となり、特許文献１で示す少ない消費電流でも着火できる構成と組み合わせても、市販の芯上下式点火装置への組み込みは困難であった。

一方、簡単なメロディーを作り出すピロピロ音を作り出すＩＣではなく、複雑なメロディー音源を数曲組みこんで目覚まし時計などに適用するメロディーＩＣが市販されており、このメロディーＩＣはＣ−ＭＯＳのＩＣで低消費電流とのカタログデータであるから、放電式点火装置の発振回路に置き換えて昇圧トランスをドライブすることも実験されたが、期待したような低消費電流は得ることができず、この音源を使っても一暖房シーズン途中に電池交換をしなければならず、実用化は困難であった。

この発明はメロディーＩＣを放電式点火装置の発振回路に置き換えて、火花放電によって着火する点火装置の消費電流が低下できない原因を解明し、はじめてメロディーＩＣを放電式点火装置の発振回路に置き換えて、長期にわたって電池交換せずに使用できる点火方法を提案するもので、放電電極１から飛ばす火花によって着火する電池電源３を用いる燃焼器の点火装置であって、前記放電電極１は昇圧トランス４の二次側に接続され、その昇圧トランス４の一次側に接続される昇圧トランス４のドライブ回路５の発振入力部５ａは、発振回路の出力部６ａに接続すると共に、発振回路を構成するメロディーＩＣ６ｂの出力と、前記ドライブ回路５の発振入力部５ａとの間に、駆動パルス幅変換手段７を介在させ、この駆動パルス幅変換手段７がメロディーＩＣ６ｂのパルス出力の立上りもしくは立下りを起点とする所定幅の駆動パルスを作り出して、前記ドライブ回路５の発振入力部５ａに供給している発振回路にメロディーＩＣを利用するスパーク点火方法を提案している。

この発明は燃焼器の放電点火装置において、火花放電から発生する火花の周波数を決める発振回路をメロディーＩＣ６ｂに置き換えるだけでなく、このメロディーＩＣ６ｂと発振コイルのドライブ回路との間に、従来では直接接続される関係にあったものを、メロディーＩＣ６ｂのパルス出力の立上りもしくは立下りを起点とする所定幅の駆動パルスを作り出す駆動パルス幅変換手段７を介在させたものである。
このため、この駆動パルス幅変換手段７の追加による消費電流が増大する恐れが考えられても、結果として放電点火装置は全体の消費電流を減少することができ、長期にわたって乾電池の交換をしないでも点火性能を維持することができ、しかも、簡単なメロディーを作り出すピロピロ音ではなく、放電着火時のスパーク音は複雑なメロディーを奏でることができるようになったものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はこの発明となる放電点火装置を備える芯上下式石油燃焼器の要部断面図、図２は点火装置の着火部分の要部断面図である。
１０は芯上下式石油燃焼器のバーナを構成する燃焼筒、１１は燃焼筒１０で燃焼する液体燃料を溜めておく油タンク、１２は油タンク１１の底面から立ち上げた芯内筒、１３は油タンク１１の上面から立ち上げた芯外筒、２はこの芯内筒１２と芯外筒１３との間隙に装着した燃焼芯であり、前記燃焼筒１０はこの芯内・外筒１２・１３の上部に載架してある。

１４は図示せざる芯上下つまみによって回転する芯上下軸、１５は先端部で前記燃焼芯２を保持する芯上下レバーであり、この芯上下軸１４を回転すると、芯上下レバー１５は保持した燃焼芯２を上下することができ、石油燃焼器の燃焼中は燃焼芯２の先端を燃焼筒１０の中に突出させ、また、石油燃焼器を消火するときは燃焼芯２を芯内・外筒１２・１３の中に収納して消火することができる。

１は上昇した燃焼芯２の側方の芯外筒１３に取り付けた外側が絶縁碍子で覆われた放電電極、１ａは先端を燃焼芯２の側方に接近させた第一電極、１ｂは第一電極１ａの上方で燃焼芯２の先端よりも高い位置に設置したアース電極であり、放電電極１はこの第一電極１ａとアース電極１ｂとの間で放電火花を発生させて上昇した燃焼芯２に着火することができる。

図３に示す実施例はこの放電電極１から火花放電を行う為の電気回路を示しており、４は二次側のコイルに前記放電電極１を取り付けた昇圧トランス、５はこの昇圧トランス４の一次側のコイルを駆動するためのドライブ回路、６はスパークを連続して行う為にドライブ回路５に起動信号を送り出すための発振回路、３は芯上下式石油燃焼器の火花放電を行うために上記の各回路に電源を供給するための電池電源、８は芯上下軸１４を回転して燃焼芯２を引き上げたあとで、放電電極１から火花放電を開始させるための点火スイッチである。この点火スイッチ８を閉路としている間は放電電極１から火花が連続して発生しており、点火に適する放電火花の発生周波数は８００Ｈｚから１５００Ｈｚが選択され、この周波数は発振回路６の発振周波数によって決っている。そして、燃焼芯２への着火が確認できてから点火スイッチ８を開路とすれば、放電電極１からの放電が止まり、燃焼芯２によって吸い上げられた液体燃料は燃焼筒１０内で燃焼を行うことができる。

ところで、上記のような放電式点火装置では、フィラメントを赤熱させる点火装置と比べて、着火の確実性は向上することができたが、この「ジー」という大きなスパーク音を発生させるから非常に耳障りであり、また、このスパーク音の発生はなくすことができないから少しでも優しい音になるようにいろいろ検討されている。そのひとつが「ジー」というスパーク音のメロディー化であるが、メロディーを作り出す発振回路は複雑となり、消費電流が増加して短期間に電池電源３の取替えが必要になる。

図３に示す実施例において、６ａは発振回路６で発振した所定の周波数のパルスを次段に出力するための出力部、６ｂは一定の発振周波数を発生させる発振回路６に置き換えて使用するメロディーＩＣであり、このメロディーＩＣ６ｂの出力が前記出力部６ａから取り出される構成となっている。また、５ａは前段の発振回路６などから出力される所定の周波数のパルスをドライブ回路５に入力するための発振入力部である。７は前記メロディーＩＣ６ｂからの出力部６ａとドライブ回路５の発振入力部５ａとの間に設けた駆動パルス幅変換手段であり、この駆動パルス幅変換手段７はメロディーＩＣ６ｂのパルス出力の立上りもしくは立下りを起点とする所定幅の駆動パルスを作り出して、前記ドライブ回路５の発振入力部５ａに供給している。

次に本願発明の動作について説明する。
従来の発振回路６に置き換えて使用する本願発明で使用するメロディーＩＣ６ｂは、可聴周波数帯の発生周波数を可変してメロディーを作り出し、その出力信号は所定電圧によるＯＮ・ＯＦＦ信号になって出力されており、このＯＮ・ＯＦＦによるパルスの波高値である電圧が変化するものではない。
この種のメロディーＩＣの一般的な使い方はその出力に圧電スピーカが直結して使用されるものであり、このスピーカからメロディーＩＣによる指定されたメロディーを鳴らすことができる。このため、芯上下式石油燃焼器のスパーク点火装置の発振回路６に置き換えて、このメロディーＩＣ６ｂを使い、このメロディーＩＣ６ｂの出力を直接ドライブ回路５の発振入力部５ａに入力することで、メロディーＩＣ６ｂによる指定されたメロディーを断続するスパークによって奏でることができるようになる。

しかしながら、このようなメロディーＩＣ６ｂを使う放電点火装置は、実験によると消費電流が増加して短期間で電池電源３が消耗するものであり、実際の商品化は極めて困難であることがわかった。この発明はメロディーＩＣ６ｂとドライブ回路５との間に駆動パルス幅変換手段７を配置することを提案しており、このような構成は消費電流の低減に極めて有効であり、この構成を付加することによって従来の単一周波数による放電点火装置並みの消費電流が実現でき、メロディーＩＣ６ｂによる指定されたメロディーを、断続するスパークによって奏でる放電点火装置が実現できるようになった。

即ち、図４に示す実施例は駆動パルス幅変換手段７の一例を示しており、この回路は単安定マルチバイブレータによってメロディーＩＣ６ｂのパルス出力の立下りを起点とする所定幅の駆動パルスを作り出して、前記ドライブ回路５の発振入力部５ａに供給する構成となっている。

駆動パルス幅変換手段７は、起動側のトランジスタＴｒ１のコレクタが出力側のトランジスタＴｒ２のベースに接続されており、トランジスタＴｒ１のベースは抵抗Ｒ１を介して電源に接続されると共に、コンデンサＣ１を介してトランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。このため、この抵抗Ｒ１からベース電流を流してトランジスタＴｒ１が導通状態となり、一方、トランジスタＴｒ２はベースの電位がトランジスタＴｒ１のコレクタによってＬ電位となって否導通状態を作り出しており、出力であるドライブ回路５の発振入力部５ａはＨ電位となって、ドライブ回路５も否作動状態となっている。
また、トランジスタＴｒ１のベースは、電源とアースとの間に直列接続された二個の抵抗Ｒ２・Ｒ３で分圧された電位に向かって電流を流すダイオードＤ１が接続されており、この二個の抵抗Ｒ２・Ｒ３とダイオードＤ１が接続される接続点は、コンデンサＣ２を介して発振回路６の出力部６ａに接続されている。

前記メロディーＩＣ６ｂの所定電圧のＯＮ・ＯＦＦパルス出力が前記発振回路６の出力部６ａに出力されると、この出力の立上りの時には、コンデンサＣ２を介して二個の抵抗Ｒ２・Ｒ３で分圧された電位が高くなるが、この電位の変化はダイオードＤ１によってトランジスタＴｒ１には影響しない。一方、この出力の立下りの時には、コンデンサＣ２を介して二個の抵抗Ｒ２・Ｒ３で分圧された電位が強制的に下がり、この電位の変化はダイオードＤ１によってトランジスタＴｒ１のベース電流がバイパスされて、トランジスタＴｒ１は否導通状態となって代りにトランジスタＴｒ２が導通状態となる。このため、トランジスタＴｒ２のコレクタに接続されたコンデンサＣ１の働きでトランジスタＴｒ１のベース電位が強制的に下げられて、トランジスタＴｒ１の否導通状態・トランジスタＴｒ２の導通状態が維持される。そして、導通したトランジスタＴｒ２のコレクタ電位が低下するから、ドライブ回路５の発振入力部５ａはＬ電位となって、ドライブ回路５は作動状態となる。

やがて、コンデンサＣ１は抵抗Ｒ１によって充電されてトランジスタＴｒ１のベース電位が上昇すると、再びトランジスタＴｒ１は導通状態、トランジスタＴｒ２は否導通状態となって（実質的にタイマー回路が構成されて、トランジスタＴｒ２のコレクタ電位で所定幅の駆動パルスが作り出され）、ドライブ回路５の発振入力部５ａはＨ電位となるからドライブ回路５は否作動状態となる。このトランジスタＴｒ２の導通時間はコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の値によって設定することができる。

このドライブ回路５は昇圧トランス４の一次側のコイルに通電しており、通電されると昇圧トランス４の一次側に発生する磁界が増加し、この磁界の変化で二次側のコイルに高電圧が誘起される。この昇圧トランス４の一次側のコイルに通電続ければやがて磁界は飽和してしまうが、この昇圧トランス４の一次側に発生する磁界が飽和する寸前にドライブ回路５の作動を停止するようなパルス出力が、前記駆動パルス幅変換手段７によって作り出されるようにすれば、たとえ前記駆動パルス幅変換手段７を設けたことによる消費電流の増加が見込まれても、昇圧トランス４に無駄な電流が流れなくなり、放電点火装置の全体の消費電流はメロディーＩＣ６ｂの消費電流が少ない利点を受けて少なくすることができたものである。

なお、上記の実施例の駆動パルス幅変換手段７は単安定マルチバイブレータによって構成しているが、この本質は所定幅の駆動パルスを作り出すことにあるから、コンデンサの放電を速やかに行って、メロディーＩＣ出力パルスに追従できる回路構成であれば、抵抗とコンデンサの組み合わせによるタイマー回路で構成することも可能であり、このときは部品数の減少が期待でき、コストダウンの可能性がある。

一般に市販されてパーツとして市場に出回っているメロディーＩＣ６ｂは、その出力で直接圧電スピーカを駆動する目的であるから、所定のピーク電圧でＯＮ・ＯＦＦするパルス出力は、このＯＮ時間とＯＦＦ時間がともに長くなるような設定となっており、放電点火装置のドライブ回路５がＯＮ・ＯＦＦ何れの時に導通する構成であっても、昇圧トランス４は一次側のコイルに発生する磁力が飽和しても更に通電を続けており、このことが市販のメロディーＩＣ６ｂを発振回路６として用いるときに消費電流の増加の問題を引き起こしていることがわかったものである。

この発明は、メロディーＩＣ６ｂによるドライブ回路５の作動時間を短くする駆動パルス幅変換手段７の構成を付加するという、新しいメロディーＩＣ６ｂの使い方を提案するものであり、この方法によれば、どのような構成のメロディーＩＣ６ｂであっても、ドライブ回路５と昇圧トランス４で消費される電流量を最小に設定できるようになったから、従来では実験室レベルでは提案されていたものの実用化が躊躇されていたスパーク音のメロディー化を、市販品の機能として放電点火装置に搭載して実用化しており、始めて放電点火時のスパーク音によってメロディーを奏でる実用商品が完成したものである。

なお、図に示す実施例は液体燃料を燃焼する芯上下式の石油燃焼器であるが、この発明は点火装置にかかるものであるから、燃焼器の形式は特に問題ではなく、気体燃料を燃焼する燃焼器にも適用できるものであり、燃焼器の使用形態としては不使用期間のある暖房機用の燃焼器に適しており、使用開始時に電池交換すれば一暖房シーズン中に電池交換する必要はなくなった。

この発明となる放電点火装置を備える芯上下式石油燃焼器の要部断面図である。 図１に示す芯上下式石油燃焼器の点火装置の着火部分の要部断面図である。 この発明の実施例を示す放電式点火装置の電気回路図である。 図３に示す電気回路の要部の構成の実施例を示す電気回路である。

符号の説明

１ 放電電極
２ 燃焼芯
３ 電池電源
４ 昇圧トランス
５ ドライブ回路
５ａ 発振入力部
６ 発振回路
６ａ 出力部
６ｂ メロディーＩＣ
７ 駆動パルス幅変換手段
８ 点火スイッチ

Claims (2)

1. 放電電極１から飛ばす火花によって着火する電池電源３を用いる燃焼器の点火装置であって、
   前記放電電極１は昇圧トランス４の二次側に接続され、その昇圧トランス４の一次側に接続される昇圧トランス４のドライブ回路５の発振入力部５ａは、発振回路６の出力部６ａに接続すると共に、
   発振回路６を構成するメロディーＩＣ６ｂの出力と、前記ドライブ回路５の発振入力部５ａとの間に、駆動パルス幅変換手段７を介在させ、
   この駆動パルス幅変換手段７がメロディーＩＣ６ｂのパルス出力の立上りもしくは立下りを起点とする所定幅の駆動パルスを作り出して、前記ドライブ回路５の発振入力部５ａに供給している発振回路にメロディーＩＣを利用するスパーク点火方法。
2. 芯上下式石油燃焼器には燃焼芯２にのぞませた放電電極１と、点火スイッチ８とを設け、
   この点火スイッチ８の閉路時に電池電源３を接続する発振回路の出力部６ａは、昇圧トランス４の一次側のコイルをドライブするドライブ回路５の発振入力部５ａに接続され、前記放電電極１は前記昇圧トランス４の二次側のコイルに接続されると共に、
   前記燃焼芯２を上昇させ、点火スイッチ８を閉路として放電電極１から放電火花を発生させて燃焼芯２に着火する点火装置において、
   前記発振回路６はメロディーＩＣ６ｂによって構成し、このメロディーＩＣ６ｂの出力と、前記ドライブ回路５の発振入力部５ａとの間に、駆動パルス幅変換手段７を配置し、
   この駆動パルス幅変換手段７はメロディーＩＣ６ｂのパルス出力の立上りもしくは立下りを起点とする所定幅の駆動パルスを作り出しており、
   前記放電電極１はメロディーＩＣ６ｂから発生するメロディーを奏でることを特徴とするメロディーＩＣを利用するスパーク点火装置。
   

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