JPH045894Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は白灯油燃焼装置等に使用する小型の
点火装置に関する。

「従来の技術」 従来のこの種の100V用の点火装置は商用電力
の半波のみを、サイリスタを用いたインバータで
高周波（例えば10KHz）の高電圧に変換するもの
が一般的である。いまその代表的な回路を第４図
に示し、以下図面を参照して説明しよう。

入力端子１ａ，１ｂに印加された商用電源１は
限流用コイル２を介して転流用コンデンサ３を充
電し、その転流用コンデンサ３の充電電圧は共振
用コイル４、サイリスタ５、共振用コンデンサ６
より成る直列共振回路に与えられる。共振用コン
デンサ６と並列に昇圧変圧器７の一次巻線７ab
が接続され、その二次巻線７cdに高電圧が発生
され、その三次巻線７beには出力の一部が帰還
される。三次巻線の一端７ｅとサイリスタ５のゲ
ートとの間に抵抗器８、トリガ用コンデンサ９の
直列回路が接続され、サイリスタ５のゲートとカ
ソードの間に抵抗器１０とコンデンサ１１が接続
され、抵抗器８とトリガ用コンデンサ９との接続
点と昇圧変圧器７の端子７ｂとの間にダイオード
１２が接続される。限流用コイル２の出力端とサ
イリスタ５のカソードとの間には起動用抵抗器１
３と起動用コンデンサ１４との直列回路が接続さ
れ、起動用抵抗器１３と起動用コンデンサ１４と
の接続点とサイリスタ５のゲートとの間にダイオ
ード１５と起動用定電圧しきい値素子１６との直
列回路が接続され、また上記接続点とサイリスタ
５のアノードとの間にダイオード１７と抵抗器１
８との直列回路が接続される。昇圧変圧器７の二
次巻線７cdには点火プラグ２０が接続される。

次にこの回路の動作を説明しよう。

(a) 転流用コンデンサ３の両端電圧が零より増加
するに従い、起動用抵抗器１３を通して起動用
コンデンサ１４は充電される。

(b) 起動用コンデンサ１４はその端子電圧が起動
用電圧しきい値素子１６のしきい値を越える
と、ダイオード１５、起動用定電圧しきい値素
子１６を通して放電し、サイリスタ５へゲート
電流を与える。

(c) 転流用コンデンサ３の電圧により、サイリス
タ５がターンオンするのに必要な大きさのアノ
ード〜カソード順方向電圧がサイリスタ５に印
加されるとサイリスタ５はターンオンと、転流
用コンデンサ３は放電し、共振用コイル４、サ
イリスタ５を通して共振用コンデンサ６と一次
巻線７abとの並列回路に過渡電流i₁が流れる。
この電流i₁は、昇圧変圧器７の一次換算インダ
クタンスが共振用コイル４のインダクタンスよ
りはるかに大きいので、共振用コイル４と共振
用コンデンサ６で決まる共振用周波数（例えば
50KHz）で減衰振動する過渡電流であり、最初
はほとんど共振用コンデンサ６を流れる。この
過渡電流i₁が正の半サイクル（例えば10μs）を
経過して後負の半サイクルへ移行すると、サイ
リスタ５のアノード〜カソード間に逆方向の電
圧が印加され、サイリスタ５は転流エネルギー
を得て直ちにターンオフする。

(d) 過渡電流i₁によつて共振用コンデンサ６に蓄
積された電荷は昇圧変圧器７の一次コイル７
abを通して放電し、電流i₂が流れる。この電流
i₂は、共振用コンデンサ６と昇圧変圧器７の一
次換算インダクタンスとで決まる共振周波数
（例えば10KHz）で減衰振動する。

(e) 昇圧変圧器７の二次巻線に電流i₂と同じ周波
数の昇圧された高電圧が誘導され、点火プラグ
２０は火花放電を行う。

(f) 昇圧変圧器７の三次巻線７beに誘導された
電圧により三次巻線には電流i₃が流れる。この
電流i₃は電流i₂と同じ周波数で減衰振動するが、
その正の半サイクル間（例えば50μs）抵抗器８
を通してダイオード１２を流れた後負の半サイ
クルに移行すると、ダイオード１２はオフし、
トリガ用コンデンサ９、抵抗器１０を流れ、ト
リガ用コンデンサ９を図示の極性に充電する。

(g) 三次巻線７beに誘導される電圧がトリガ用
コンデンサ９の充電電圧より減少するようにな
ると、トリガ用コンデンサ９は放電してサイリ
スタ５にゲート電流を与える。

(h) サイリスタ５がオフの間、転流用コンデンサ
３は電源電圧に限流用コイルの両端電圧が重畳
した電圧で充電され、その端子電圧は直線的に
上昇し、ゲート電流が与えられる時点には、例
えば電源電圧がほゞ最大値140Vであるとき、
190Vにも達する。第５図は転流用コンデンサ
３の端子電圧を示したものである。転流用コン
デンサ３は限流用コイル２と直列共振するの
で、その端子電圧は電源電圧より大きな値にま
で充電される。(c)と同様に、転流用コンデンサ
３よりサイリスタ５がターンオンするに必要な
大きさのアノード〜カソード順方向電圧が印加
されて、サイリスタ５はターンオンし、電流i₁
が流れ共振用コンデンサ６を充電し、減衰した
エネルギーを補充するが、電流i₁の方向が反転
するとサイリスタには逆方向の電圧が印加さ
れ、サイリスタ５は転流用エネルギーを得て直
ちにターンオンする。

以後上記の(d)〜(h)が繰返され、昇圧変圧器の
二次巻線７cdには高圧の高周波電圧が継続し
て誘導される。サイリスタがオフの期間（例え
ば90μs）、起動用コンデンサ１４は充電される
が、起動用抵抗器１３と作る時定数は極めて長
く例えば数ms程度であるため、その充電電圧
は極僅かである。一方サイリスタ５がオンの期
間（例えば10μs）、起動用コンデンサ１４は、
ダイオード１７、抵抗器１８、アノード〜カソ
ードを通して放電し、主に抵抗器１８と作る時
定数は極めて小さい（例えば数μs）ので、起動
用コンデンサ１４の充電電圧はサイリスタ５が
ターンオンする度に放電し、起動用定電圧しき
い値素子１６のしきい値を越えることはない。

(i) 電源電圧が小さくなつて零交差に近ずくと、
上記(g)で述べたトリガ用コンデンサ９の放電電
流が小さくなり、サイリスタ５に与えられるゲ
ート電流は極僅かになり同時にまた印加される
サイリスタの順方向電圧はターンオンするに必
要な電圧以下となり、サイリスタ５はターンオ
ンしたままとなる。電源電圧が負の半サイリス
タの間はサイリスタに逆方向の電圧が印加さ
れ、サイリスタ５はオフ状態を継続する。

電源電圧が増加し正の半サイクルになると、再
たび上記(a)〜(i)を繰返す。

なおトリガ用コンデンサ９と並列に接続した抵
抗器１９は、トリガコンデンサ９の放電時のゲー
ト電流を調整することにより、サイリスタのター
ンオンする時点を多少変化させ、従つて共振用コ
ンデンサ６へエネルギーを補給するタイミングを
調整し、二次巻線７cdに誘導される交流電圧の
振幅を微調整するために設けたものであり、無く
とも良い。

第４図において、起動用抵抗器１３、起動用コ
ンデンサ１４、ダイオード１５、起動用定電圧し
きい値素子１６、ダイオード１７、抵抗器１８は
サイリスタ５の発振を開始させるために、電源電
圧の正の半波毎に、最初にゲートをトリガするた
めの起動回路２１を構成するものである。また抵
抗器８、トリガ用コンデンサ９、抵抗器１０、コ
ンデンサ１１、ダイオード１２、抵抗器１９はサ
イリスタ５が起動された後、高周波の発振が生ず
るようにゲートをトリガするためのゲートトリガ
回路２２を構成するものである。上記の起動回路
２１及びゲートトリガ回路２２は一例を示すもの
で、他に種々の回路が用いられる。

限流用コイル２はサイリスタ５がオンの期間、
電源より転流用コンデンサ３及び直列共振回路
（共振用コイル４、サイリスタ５、共振用コンデ
ンサ６より成る）に流れる電流を制限し、電源を
短絡させない機能を持つている。

サイリスタ５のカソードに対するアノードの電
圧V_AKは、サイリスタ５がオンである極く短時間
（例えば10μs）はほゞ零である。一方サイリスタ
５がオフである間（例えば90μs）には、アノード
には転流用コンデンサ３の直線的に増加しつつあ
る充電電圧に共振用コイル４の端子電圧が重畳し
た電圧が印加され、またカソードには、過度振動
電流i₂が流れて［−］端子電圧が振動状態にある
昇圧変圧器７の端子７ｂの電圧が印加され、カソ
ードに対するアノードの電圧V_AKを観測すると例
えば第６図に示すように、電源電圧が100Vrms
であるとき、−400〜＋600Vの間で振動する電圧
となる。

「従来技術の問題点」 白灯油燃焼装置に使用する点火装置としては商
用電源電圧100Vrms用が普及しているが、時に
は200Vrms用が要求される場合もある。そのよ
うな場合に、従来の技術で点火装置を構成する
と、電源電圧の大きさに対応して、発振中の転流
用コンデンサ３の充電電圧が例えば380Vにも達
する。サイリスタ５がオンになると、この大きな
電圧により大きな過渡振動電流i₁が流れ、大きな
エネルギーが共振用コンデンサ６に供給され、ま
たサイリスタ５のオフ期間に大きな過渡振動電流
i₂が流れ、サイリスタ５に印加されるアノード〜
カソード間の電圧V_AKは例えば−600〜＋1000V
の間で振動するような極めて大きな値となる。こ
のためサイリスタ５として順方向及び逆方向のア
ノード〜カソード間電圧及び順電流の最大定格値
の大きなものを使用しなければならず、外形が大
きくなると共に高価となり、従つて点火装置がそ
れだけ大型で高価となる欠点があつた。

この考案の目的は上記の欠点を除去して、小形
で安価な200V用の点火装置を提供することにあ
る。

「問題点を解決するための手段」 この考案は従来の回路で使用される限流用コイ
ルの代わりに限流用抵抗器を用いたものである。

「実施例」 この考案の実施例を第４図と対応する部分には
同一の符号を付して第１図に示し、重複説明は省
略する。図より明らかなように、従来の限流用コ
イル２の代わりに限流用抵抗器２３を用いてい
る。なお、サイリスタ５として、200V用の従来
回路における場合より、アノード〜カソード間電
圧及び順電流共最大定格値の小さなものを用いて
いる。転流用コンデンサ３の電圧は、第２図に示
すようにサイリスタ５がオンとなる短時間急激に
下降し、サイリスタ５がオフの期間限流用抵抗器
２３を介して電源１により充電され、指数函数状
に上昇する。しかしその際限流用抵抗器２３で電
圧降下するから、電源電圧の大きさを超えること
はない。第２図の点線で示した波形はサイリスタ
５を強制的にオフとさせた場合の電圧である。こ
の例では、転流用コンデンサ３の電圧は最大で
280V程度に抑えられ、従来の回路を用いた200V
用の点火装置における380Vより可成り低下して
おり（必要に応じ限流用抵抗器３の定数を大きく
して転流用コンデンサ３の電圧を更に低下させる
こともできる。）、それだけ過渡電流i₁も小さくな
る。従つて共振用コンデンサ６に供給される静電
エネルギー及び過渡振動電流i₂とも小さくなり、
このため高周波の出力も低下するが、しかし従来
回路を用いた100Vrms用点火装置と同程度の出
力であればよいので、高周波出力の低下が問題に
なることはない。

サイリスタ５のカソードに対するアノードの電
圧V_AKは例えば第３図に示すように−200〜＋
600Vに抑えることができる。この値は、従来の
回路を用いた200V用の点火装置における−600〜
＋1000Vに比較して大幅に低下している。カソー
ド〜アノード間電圧V_AKは必要に応じて限流用抵
抗器２３を大きくすれば更に低下させることもで
きる。

「考案の効果」 以上述べたように、この考案によれば、サイリ
スタのアノード〜カソード間の電圧及び順電流の
最大定格値を従来より大幅に低下させることがで
きるので、サイリスタがそれだけ小形で安価とな
り、結果として小形で安価な200V用の点火装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す回路図、第２
図は第１図の回路の転流用コンデンサ３の電圧波
形の一例を示す図、第３図は第１図の回路のサイ
リスタ５のカソードに対するアノードの電圧V_AK
の一例を示す波形図、第４図は従来の点火装置の
回路図、第５図は第４図の回路の転流用コンデン
サ３の電圧波形の一例を示す図、第６図は第４図
の回路のサイリスタ５のカソードに対するアノー
ドの電圧V_AKの一例を示す波形図である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 交流電源の一端に直列に接続された限流用抵抗
   器と、 その限流用抵抗器の出力側と上記交流電源の他
   端との間に接続された転流用コンデンサと、 上記転流用コンデンサと並列に接続された、共
   振用コイル、サイリスタ及び共振用コンデンサよ
   り成る直列共振回路と、 上記共振用コンデンサと並列共振する一次巻
   線、高電圧を出力する二次巻線及び帰還用三次巻
   線を有する昇圧変圧器と、 上記昇圧変圧器の三次巻線の一端と上記サイリ
   スタのゲートとの間に接続され上記サイリスタの
   ゲートをトリガするゲートトリガ回路と、 上記限流用抵抗器の出力側と上記サイリスタの
   ゲートとの間に接続され上記サイリスタを起動さ
   せる起動回路と、 上記昇圧変圧器の二次巻線に接続される点火プ
   ラグと、 を具備する点火装置。