JPH0435722Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、ガスまたはガス化した石油を燃料と
するフアン・ヒータとか、いわゆるFF暖房器等
における点火装置に関し、特に放電エネルギ蓄積
用コンデンサに蓄積されている充電電荷を放出さ
せて放電エネルギを得る装置の改良に関する。

〈従来の技術〉 従来のこの種の放電点火装置も、その具体的な
回路構成にかんがみればそれこそ種々のものがあ
るが、動作原理からすると、大体においてどの機
種も似たようなものであつて、商用交流電源を用
いた場合、当該交流電源の正の半サイクルでコン
デンサを充電し、負の半サイクルに移り変わつた
ときの電源極性の反転でそのコンデンサ蓄積電荷
を瞬時に点火トランス一次巻線に放電し、当該ト
ランスの二次巻線側に接続されている放電間隙に
放電火花を飛ばすようにしてあり、また、いつた
ん放電が生起すると、その半サイクル中において
は、コンデンサと点火トランス一次巻線の共振現
象により、放電火花が繰返して複数個生ずる、い
わゆる複数火花放電となるようにされている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかるに昨今、パイロツト・バーナを用いず、
メイン・バーナに直接に着火する燃焼機器や、あ
るいはまた燃焼部を室内に設置する機器の需要が
増えてくるに伴い、これまで余り問題とされてい
なかつた事象が指摘されるようになつてきた。

その一つに、点火動作開始から実際に燃料に着
火するまでの僅かな時間内であつても、室内に放
出されるガスがあることによる臭いの問題があ
る。

確かにこれは、安全性の面において仮に問題の
ない範囲内にあつたとしても、商品としてこの種
の燃焼機器を見た場合、その価値を大きく低減さ
せることになり、実際、使用者にしても極めて不
愉快である。

ところが、既述した動作原理から明らかなよう
に、従来のこの種の点火装置においては、電源位
相の反転がなければ当初の放電動作が生起しない
ので、何等かの特殊な改善策を施さない限り、点
火動作開始から実際に放電火花が発生するまでの
間にある程度の時間遅れは避けられず、逆にこの
遅延は、交流電源周波数が50Hzの場合、理論的に
は最大25msに達する。

本考案はこうした点にかんがみて成されたもの
で、従来のこの種の点火装置に見られたように、
放電エネルギを蓄積しているコンデンサの放電を
電源極性の反転に頼つてなすとう原理から脱却
し、コンデンサ充電サイクルにおいて電源電圧が
ピーク電圧を越えた後、所定の電圧にまで低下し
たならば、従来のように逆位相の半サイクルに入
るのを待つまでもなく、その時点で強制的にコン
デンサ蓄積電荷を放電し得るような点火装置を提
供せんとするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は、上記目的を達成するため、 放電エネルギ蓄積用のコンデンサと点火トラン
ス一次巻線との直列回路に第一の半導体スイツチ
ング素子を並列に接続し、該第一半導体スイツチ
ング素子に備えられている制御入力に制御信号を
印加したとき、この第一半導体スイツチング素子
を導通させて上記コンデンサに蓄積されている充
電電荷を上記点火トランス一次巻線に放電し、該
点火トランスの二次巻線に接続された放電間隙に
放電火花を得る放電点火装置に対し、さらに次の
ような構成要件を付加することを提案する。

(a) 零から所定極性のピーク値にまで、その出力
電圧値を一方向に増加させて行く過程におい
て、上記のエネルギ蓄積用コンデンサを充電す
る交流電源か、または交流電源を両波整流した
脈流電源。

(b) 上記の交流電源または脈流電源と上記のエネ
ルギ蓄積用コンデンサとの間の充電線路中に直
列に挿入され、当該電源電圧が上記のように一
方向に増加する過程においてのコンデンサ充電
電流に対して順方向となるダイオード。

(c) 上記のように、電源電圧が所定極性のピーク
値を過ぎた後、同じ所定の極性中ではあるが電
圧低下過程に入ることにより、上記ダイオード
のカソード側に接続された上記エネルギ蓄積用
コンデンサの両端電位の方がアノード側の電位
よりも高くなることで当該ダイオードに逆方向
電圧が印加されるに伴い、この逆方向電圧の大
きさが所定の値になつたときにこれを検出し、
この検出動作により、上記コンデンサに充電さ
れている電荷の一部を上記の制御信号として第
一半導体スイツチング素子の上記制御入力に与
え、これを強制的に導通させる第二の半導体ス
イツチング素子。

〈作用〉 電源に商用交流電源を用い、この電源電圧が例
えば正の半サイクルの開始に伴い、そのピーク値
にまで上昇して行く過程を考え、かつ、この正の
半サイクルにおける電源電位の上昇に伴う充電電
流で放電エネルギ蓄積用のコンデンサを充電する
ものとすると、本考案に従つて当該コンデンサの
充電線路中に挿入されるダイオードは、まず、上
記要旨構成からして、当該正の半サイクルからピ
ーク値に至るまでの過渡期（すなわち、当該正の
半サイクル中においてさらに最初の半分である、
交流電源の各四半サイクル）においては順方向と
なるようにされている。

そのため、当該電源電圧がピーク値に達するま
では、実質的にこのダイオードは何の作用もせ
ず、単なる線路の一部となつて、コンデンサは電
源電圧の正の半サイクルの開始後、ピーク値に至
るまでの期間中、充電され続け、最終的には最も
電荷供給能力の大きい正の半サイクルのピーク値
にほぼ相当する値までの電荷量が蓄積される。

しかるに、正の半サイクル中においても、ピー
クを越えると当該電源電圧は低下傾向に入る。と
言うことは、上記のように正の半サイクルの開始
からピーク値に至るまでの過渡期において順方向
となるようにコンデンサ充電線路中に直列に挿入
されているダイオードは、以降、逆バイアスとな
つて、充電線路を開放する。

一方、本考案によると、第二の半導体スイツチ
ング素子が設けられていて、上記ダイオードの逆
方向電圧が所定の値になるとこれを検出する。

そして、当該検出に伴い、この第二の半導体ス
イツチング素子は、放電エネルギを充電電荷とい
う形で蓄積しているコンデンサの当該充電電荷の
一部を第一の半導体スイツチング素子の制御入力
にこれを導通させる制御信号として強制的に供給
する。

そのため、第一の半導体スイツチング素子は、
従来のように電源位相の反転を待つことなく、こ
の時点で強制的に導通させられ、もつてこの第一
の半導体スイツチング素子を介してのコンデンサ
充電電荷が点火トランス一次巻線に急激に放出さ
れ、点火トランス二次巻線に接続された放電間隙
に放電火花を飛ばす。

その後は、例えば点火トランス一次巻線に第一
の半導体スイツチング素子の導通方向とは逆方向
のダイオード等を並列に接続して置けば、当該点
火トランス一次巻線とコンデンサとの共振現象を
利用し、放電火花を継続的に複数個発生する複数
火花放電とすることもできる。

いずれにしても本考案によると、従来のように
電源極性の反転を利用するのではなく、ダイオー
ドの逆方向電圧の監視に基づき、それが所定の値
になつたときに強制的に第一の半導体スイツチン
グ素子を導通させることができる。

なお、交流電源にダイオード・ブリツジを接続
し、両波整流型として置けば、交流電源の各半サ
イクルにおいて共に、上記の本考案点火動作を生
起させることが可能となる。

〈実施例〉 添付の図面は本考案に従つて構成された放電点
火装置の望ましい一実施例の要部回路構成を示し
ている。

一般的に50Hzないし60Hzの商用交流電源であつ
て良い交流電源１は、電流制限抵抗２を直列に介
して両波整流型のダイオード・ブリツジ３の一対
の交流入力端子間に接続され、当該ダイオード・
ブリツジ３の正端子と負端子の間には、放電エネ
ルギ蓄積用のコンデンサ５と点火トランス６の一
次巻線６１、そして本考案により設けられるダイ
オード４が直列に接続されている。

このダイオード４の向きは、この実施例の場
合、ダイオード・ブリツジ３の正端子から負端子
側に見て順方向となるべく、そのアノードをダイ
オード・ブリツジ３の正端子側に接続するように
されている。

コンデンサ５とトランス６の一次巻線６１の直
列回路に並列には、第一の半導体スイツチング素
子として選ばれたサイリスタ８が挿入され、制御
入力としてのいわゆるゲート端子は、抵抗１３，
１４の接続点に接続されている。したがつてこの
実施例の場合、要旨構成中に言う当該第一半導体
スイツチング素子の制御入力への制御信号は、サ
イリスタ８へのゲート電流という形を採る。

抵抗１３，１４には、さらに直列に、この実施
例で第二の半導体スイツチング素子として選んだ
pnpトランジスタ１０のエミツタ−コレクタ線路
が接続され、これらの直列回路がサイリスタ８の
主電流線路、すなわちサイリスタ８のアノード−
カソード間に並列に接続されている。

また、同じサイリスタ８のアノード−カソード
間には、当該サイリスタ８とは逆向きのダイオー
ド９が並列に接続され、これはこの実施例の場
合、後に説明するように、一回の単位放電動作あ
たり、複数火花を生成するために使われる。

一方、pnpトランジスタ１０のベースとエミツ
タ間には抵抗１１が設けられ、pnpトランジスタ
１０のベースは抵抗１２を介してダイオード４の
アノードに接続されると共に、抵抗１５を介して
接地（ダイオード・ブリツジ３の負端子）にも接
続されている。

点火トランス６の一次巻線６１側の構成はこの
ようになつており、対して二次巻線６２の側に
は、原理的な形態として、一対の対向電極から成
る放電間隙７が備えられる。

ダイオード・ブリツジ３の出力は両波整流の結
果、商用交流電源１の周波数の二倍の周波数の脈
流となるが、今、ある脈流の一波の立ち上がりか
ら考えて見ると、ダイオード・ブリツジ３の正端
子側が正方向にその電位を上昇して行くに連れ、
このときには順方向となつているダイオード４を
介し、放電エネルギ蓄積用のコンデンサ５、点火
トランス一次巻線６１、ダイオード・ブリツジ３
の負端子に向かう経路でコンデンサ５に充電電流
が流れる。

この状態は、当該脈流の一波（交流電源半波）
のピーク値に至るまで継続するが、同時にまたこ
のときには、pnpトランジスタ１０にしてみれ
ば、そのベース電位とエミツタ電位とがほぼ等し
い状態となるので非導通状態を維持し、等価的に
は回路から外されているのと同様となつて、何
等、有意の作用は営まない。したがつてもちろ
ん、抵抗１３，１４間にゲート端子を接続してい
る第一半導体スイツチング素子としてのサイリス
タ８も非導通状態を維持する。

しかし、当該ダイオード・ブリツジ３の出力電
位がピーク値を越え、正の範囲内であつても低下
傾向に入ると、コンデンサ５に充電されている電
荷によるコンデンサ両端電位の方がダイオード・
ブリツジ３の正端子電位よりも高くなる状態が生
起し、もつてダイオード４は逆バイアス状態とな
る。

そして、このダイオード４に関しての逆方向電
位は、ここで問題にしている脈流一波がそのピー
ク値を越え、時間が経過して行く程、大きなもの
となり、したがつてその過渡期においてダイオー
ド４の逆方向電圧が所定の値以上となると、これ
は結局、pnpトランジスタ１０にベース・バイア
スを与えたことと等価となつて、このトランジス
タ１０がターン・オンする。

すると、コンデンサ５に蓄積されている電荷
は、まずもつてこのターン・オンしたトランジス
タ１０を介して流れ始め、当該トランジスタのエ
ミツタ−コレクタ線路から抵抗１３を介した後、
相対的に抵抗１４側よりも低インピーダンス経路
となるサイリスタ８のゲート端子に流入し、これ
を強制的にターン・オンさせる。

サイリスタ８がターン・オンすれば、コンデン
サ５内の蓄積電荷はこのサイリスタの主電流線路
を経由して点火トランス６の一次巻線６１に急激
に放電し、二次巻線６２側に接続された放電間隙
７に放電火花を飛ばすと共に、当該コンデンサ５
と点火トランス一次巻線６１との共振現象によつ
て、サイリスタ８に対し逆方向となる振動電流は
ダイオード９を介して流れ得ることから、以降、
点火トランス二次巻線には各脈流一波あたり、複
数の放電火花が生成する。

これが本装置の基本動作であるが、なお、ダイ
オード４に並列挿入された上記の抵抗１２は、サ
イリスタ８の感度調整の役目も有し（したがつて
これを可変抵抗で構成しても良い）、抵抗１５は
単位点火動作終了時におけるコンデンサ５内の残
存電荷のリーク抵抗としても機能し得る。

ただしもちろん、交流電源の各半波ないしダイ
オード・ブリツジ出力の各周期ごとにそのピーク
値を越えた後、サイリスタ８をターン・オンさせ
るタイミングは、上記抵抗１２の値のみならず、
用いた各半導体素子の素子パラメータも関与する
ので、逆にそれらを設計的に設定、選択すること
により、所望のタイミングとすることができる。

また、上記本考案の動作が得られる限り、各半
導体スイツチング素子８，１０としては、図示さ
れたもの以外は使用も差支えない。

さらに、ダイオード・ブリツジ３があると、交
流電源１の正負両半波を共に放電動作に利用で
き、電源利用効率が高まるので望ましいが、場合
によりこれがなく、交流電源１の正の半サイクル
のみで動作させるような点火装置でも、本考案は
同様に適用することができる 〈考案の効果〉 本考案においては、電源電圧のピーク値からの
下降を検出してそれが所定値になつたとき、強制
的に第一半導体スイツチング素子をターン・オン
させるべくしているので、従来に比し、より早い
タイミングで放電を開始させることが可能であ
り、原理的には電源投入当初から最初の放電開始
までの最大遅れ時間を従来の半分にすることもで
きる。

そのため、不愉快な生燃料の漏出を最小に抑え
ることができ、また、放電エネルギ蓄積用コンデ
ンサには、与えられる電源エネルギのほぼ最大量
に対応した電荷量を蓄積できるので、放電エネル
ギが増し、着火性が良好になる外、結果として着
火音等も減少させることができる。

また別な見方をすると、本考案によれば、従来
は電源周波数によつて一義的に定まつてしまつて
いた点火タイミングを、各種パラメータの選択、
調整により、所望のタイミングに設定可能な設計
自由度が生まれるとも言える。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本考案の放電点火装置の望ましい
一実施例における概略構成図である。 図中、１は交流電源、２は電流制限抵抗、３は
ダイオード・ブリツジ、４はダイオード、５は放
電エネルギ蓄積用のコンデンサ、６は点火トラン
ス、６１は点火トランス一次巻線、６２は点火ト
ランス二次巻線、７は放電間隙、８は第一半導体
スイツチング素子として例示されたサイリスタ、
９はダイオード、１０は第二半導体スイツチング
素子として例示されたpnpトランジスタ、１１，
１２，１３，１４，１５は抵抗、である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 放電エネルギ蓄積用のコンデンサと点火トラン
   ス一次巻線との直列回路に第一の半導体スイツチ
   ング素子を並列に接続し、該第一半導体スイツチ
   ング素子に備えられている制御入力に制御信号を
   印加したとき、この第一半導体スイツチング素子
   を導通させて上記コンデンサに蓄積されている充
   電電荷を上記点火トランス一次巻線に放電し、該
   点火トランスの二次巻線に接続された放電間隙に
   放電火花を得る放電点火装置であつて； 零から所定極性のピーク値にまで、その出力電
   圧値を一方向に増加させて行く過程において上記
   エネルギ蓄積用コンデンサを充電する交流電源ま
   たは該交流電源を両波整流した脈流電源と； 該電源と該コンデンサの間の充電線路中に直列
   に挿入され、該電源電圧が上記一方向に増加する
   過程においての上記コンデンサ充電電流に対して
   順方向となるダイオードと； 上記電源電圧が上記所定極性のピーク値を過ぎ
   た後、同じ所定の極性中ではあるが電圧低下過程
   に入ることにより、上記ダイオードのカソード側
   に接続された上記エネルギ蓄積用コンデンサの両
   端電位の方が該ダイオードのアノード側の電位よ
   りも高くなることで該ダイオードに逆方向電圧が
   印加されるに伴い、該逆方向電圧の大きさが所定
   の値になつたときにこれを検出し、該検出動作に
   より、上記コンデンサに充電されている電荷の一
   部を上記制御信号として上記第一半導体スイツチ
   ング素子の上記制御入力に与え、これを強制的に
   導通させる第二の半導体スイツチング素子と； を有して成ることを特徴とする放電点火装置。