(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主トランジスタをスイッチングしてトランス１次側へ電流を流し、トランス２次側に高電圧による火花放電を発生させ、トランス３次側の出力をもとに前記主トランジスタのスイッチングを継続させ、前記発生させた火花放電により着火を行う着火装置において、
火花放電の発生を可能にする電圧を越えない前記トランス２次側における発振出力を抑制する損失抑制回路を備えていることを特徴とする着火装置。
【請求項２】
損失抑制回路は、
火花放電の発生を可能にするトランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを抑制することを特徴とする請求項１記載の着火装置。
【請求項３】
損失抑制回路は、
トランス２次側において火花放電を発生する際のトランス１次側へ供給される直流電圧を検出する直流電圧検出回路を有し、
前記直流電圧検出回路により検出した直流電圧をもとに、火花放電の発生を可能にする前記トランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを抑制することを特徴とする請求項２記載の着火装置。
【請求項４】
損失抑制回路は、
火花放電の発生を可能にするトランス２次側の電圧に対応したトランス３次側の出力を遮断するトランス３次側出力遮断回路を有し、
火花放電の発生を可能にする前記トランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを、前記トランス３次側出力遮断回路によりトランス３次側の出力を遮断することで抑制することを特徴とする請求項２記載の着火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トランスの２次側に高電圧による火花放電を発生させ、発生させた火花放電により着火を行う着火装置に関し、特に火花放電を発生させる際のエネルギー損失を抑制し、効率よく火花放電を発生させる着火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、特開平８−２００６７４号公報に開示された従来の着火装置の構成を示す回路図である。図７において、ＶＡＣは商用電源、Ｄ１はダイオード、Ｃ１およびＣ２はコンデンサ、Ｑ１は主トランジスタ、Ｒ１は主トランジスタＱ１の起動用の抵抗、Ｔはトランス、Ｌ１はトランスＴの１次巻線、Ｌ２はトランスＴの２次巻線、Ｌ３はトランスＴの３次巻線である。
【０００３】
１はスイッチング電流制御部であり、副トランジスタＱ２と抵抗Ｒ２とダイオードＤ２〜Ｄ４とコンデンサＣ３，Ｃ４とによって構成されている。このスィッチング電流制御部１において、ダイオードＤ２とコンデンサＣ４は並列に接続され、抵抗Ｒ１とトランスＴの３次巻線Ｌ３との間に接続されている。また、副トランジスタＱ２のコレクタは、ダイオードＤ２とコンデンサＣ４との並列接続回路と抵抗Ｒ１との接続点（主トランジスタＱ１のベース端子）に接続されている。
【０００４】
抵抗Ｒ２は、主トランジスタＱ１のエミッタと副トランジスタＱ２のエミッタとの間に接続され、抵抗Ｒ２と主トランジスタＱ１のエミッタとの接続点と副トランジスタＱ２のベースとの間に、ダイオードＤ３が副トランジスタＱ２のベースに対し順方向に接続されている。また、抵抗Ｒ２に並列にコンデンサＣ３とダイオードＤ４が接続されている。なお、主トランジスタＱ１はｈＦＥが１０〜５０、副トランジスタＱ２はｈＦＥが２００以上のものを使用している。また、トランジスタＱ１，Ｑ２は、一般的な特性として、周囲温度が下がるとそのｈＦＥが低下する。また、ダイオードＤ３，Ｄ４も一般的な特性として、周囲温度が下がるとその電圧降下が大きくなる。
【０００５】
次に動作について説明する。
商用電源ＶＡＣがダイオードＤ１，コンデンサＣ２により整流・平滑され、電源電圧（直流電圧）ＶＤＣとして後段の回路へ供拾される。これにより、抵抗Ｒ１を介して主トランジスタＱ１のベースに電流が流れ、主トランジスタＱ１が起動され、主トランジスタＱ１を介してトランスＴの１次巻線Ｌ１（１次側）に電流が流れ、トランスＴの２次巻線Ｌ２（２次側）に高電圧が発生する。これによりトランスＴの３次巻線Ｌ３（３次側）に電圧が生じ、この３次側の出力を制御出力として主トランジスタＱ１は発振してオン／オフ駆動を継続し、コンデンサＣ１とトランスＴの１次巻線Ｌ１のコイルとがＬＣ共振し、トランスＴの２次側に高電圧が繰り返し発生する。この高電圧によって、着火ロッドＧ１，Ｇ２間のギャップに火花放電（スパーク）が生じ、このスパークによって被着火物への着火が行われる。
【０００６】
図８は、トランスＴの２次側に繰り返し誘起される高電圧の電圧波形であり、符号ＴＡで示される期間では前記電圧波形の電圧振幅値ＶＰ−Ｐは２Ｖｓ（Ｖｓ：スパーク可能電圧）を越えており、また符号ＴＢで示される期間では前記電圧波形の電圧振幅値ＶＰ−Ｐは２Ｖｓを越えることがなく、期間ＴＡにおいて火花放電が発生し、電圧振幅値ＶＰ−Ｐが２Ｖｓを越えていることが火花放電の発生に必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の着火装置は以上のように構成されているので、主トランジスタＱ１がスイッチングを連続して行うには充分なベース電流が必要となるが、主トランジスタＱ１が発振を開始する際の図８の電圧波形の符号Ｔｃで示す期間は、トランスＴの２次側で火花放電が発生していない期間であるにもかかわらず、電源電圧の低い状態から徐々にＬＣ共振が大きくなることから主トランジスタＱ１での発熱による損失や他の部品での損失が生じ、これにより装置全体としてのエネルギー損失が増加する課題があった。
【０００８】
また、主トランジスタＱ１が発振を終了する際の図８の電圧波形の符号Ｔｄで示す期間も、トランスＴの２次側で火花放電が発生していない期間であるにもかかわらず、ＬＣ共振により主トランジスタＱ１には低い電圧になるまでベース電流が供給されることで主トランジスタＱ１や他の部品での損失が生じており、これにより装置全体としてのエネルギー損失が増加する課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、発振開始時および発振終了時における火花放電が発生していない期間のトランジスタや他の部品での損失を軽減してエネルギー効率を向上させ、また発熱などによるトランジスタや他の部品の劣化の抑制、さらには装置全体の小型化を実現できる着火装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る着火装置は、火花放電の発生を可能にする電圧を越えないトランス２次側における発振出力を抑制する損失抑制回路を備えるようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る着火装置は、火花放電の発生を可能にするトランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを抑制するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る着火装置は、トランス２次側において火花放電を発生する際のトランス１次側へ供給される直流電圧を検出する直流電圧検出回路を有し、前記直流電圧検出回路により検出した直流電圧をもとに、火花放電の発生を可能にする前記トランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを損失抑制回路が抑制するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る着火装置は、火花放電の発生を可能にするトランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを、トランス３次側出力遮断回路によりトランス３次側の出力を遮断することで抑制するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、この実施の形態１の着火装置の構成を示す回路図である。図１において、ＶＡＣは商用電源、Ｄ１はダイオード、Ｃ１およびＣ２はコンデンサ、Ｑ１は主トランジスタ、Ｒ１は主トランジスタＱ１の起動用の抵抗、Ｔはトランス、Ｌ１はトランスＴの１次巻線、Ｌ２はトランスＴの２次巻線、Ｌ３はトランスＴの３次巻線である。
１はスイッチング電流制御部であり、副トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ２と、ダイオードＤ２〜Ｄ４と、コンデンサＣ３，Ｃ４とによって構成されている。このスィッチング電流制御部１において、ダイオードＤ２とコンデンサＣ４は並列に接続され、抵抗Ｒ１とトランスＴの３次巻線Ｌ３との間に接続されている。また、副トランジスタＱ２のコレクタは、ダイオードＤ２とコンデンサＣ４との並列接続回路と抵抗Ｒ１との接続点（主トランジスタＱ１のベース端子）に接続されている。
【００１５】
抵抗Ｒ２は、主トランジスタＱ１のエミッタ端子と副トランジスタＱ２のエミッタ端子との間に接続され、抵抗Ｒ２と主トランジスタＱ１のエミッタ端子との接続点と副トランジスタＱ２のベースとの間には、ダイオードＤ３が副トランジスタＱ２のベースに対し順方向に接続されている。また、抵抗Ｒ２に並列にコンデンサＣ３とダイオードＤ４が接続されている。なお、主トランジスタＱ１はｈＦＥが１０〜５０、副トランジスタＱ２はｈＦＥが２００以上のものを使用している。また、トランジスタＱ１，Ｑ２は、一般的な特性として、周囲温度が下がるとそのｈＦＥが低下する。また、ダイオードＤ３，Ｄ４も一般的な特性として、周囲温度が下がるとその電圧降下が大きくなる。
【００１６】
１１は損失抑制回路であり、主トランジスタＱ１のスイッチングを制御し、主トランジスタＱ１の発振開始時および発振終了時における主トランジスタＱ１や他の回路部品での損失を抑制してエネルギー効率を向上させ、また発熱などによる主トランジスタＱ１や他の回路部品の劣化を抑制し、装置全体の小型化を可能にするものである。
【００１７】
この損失抑制回路１１は、ダイオードＤ１により商用電源ＶＡＣから変換された直流電圧ＶＤＣを分圧する分圧回路（直流電圧検出回路）１２、スイッチング電流制御部１のグランドラインに挿入された抵抗Ｒ３、トランジスタＱ３、およびトランジスタＱ３のベース回路に挿入された抵抗Ｒ４などを備えている。
【００１８】
分圧回路１２は、図２に示すように抵抗Ｒ１２１と可変抵抗Ｒ１２２の直列回路と、可変抵抗Ｒ１２２に並列接続されたコンデンサＣ１２３から構成されている。そして、ダイオードＤ１により生成された直流電圧ＶＤＣを分圧し、直流電圧ＶＤＣが所定の電圧レベル（スパーク可能電圧Ｖｓに対応する電圧レベル）に達するまでの間トランジスタＱ３をオン制御し、また直流電圧ＶＤＣが前記所定の電圧レベルに達するとトランジスタＱ３をオフ制御するトランジスタＱ３制御信号を、抵抗Ｒ１２１と可変抵抗Ｒ１２２との接続点から出力する。
【００１９】
トランジスタＱ３のエミッタ端子は主トランジスタＱ１のベース端子へ接続されている。また、トランジスタＱ３のコレクタ端子は、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２との接続点へ接続されている。また、トランジスタＱ３のベース端子は、抵抗Ｒ４を介して分圧回路１２の抵抗Ｒ１２１と可変抵抗Ｒ１２２との接続点へ接続されており、前記トランジスタＱ３制御信号が供給される。
【００２０】
次に動作について説明する。
図３は、この実施の形態１の着火装置におけるトランスＴの２次側に繰り返し誘起される高電圧の電圧波形である。
図４は、トランスＴの１次側の発振電圧波形である。図４において上側の発振電圧波形は、従来の着火装置におけるトランスＴの２次側に図７に示すような高電圧の電圧波形が発生しているときのトランスＴの１次側の発振電圧波形を示す。
【００２１】
また、下側の発振電圧波形は、この実施の形態１の図１に示す着火装置におけるトランスＴの２次側に図３に示すような高電圧の電圧波形が発生しているときのトランスＴの１次側の発振電圧波形である。
【００２２】
なお、これらの発振電圧波形において、破線はトランスＴの１次側へ供給される直流電圧ＶＤＣの半波整流波形を示し、実線が発振電圧波形を示している。この実線で示す発振電圧波形は、ＬＣ共振による所定角周波数の搬送波が前記直流電圧ＶＤＣの半波整流波形により変調された形態をなすものである。
【００２３】
また、これらの発振電圧波形においてＶＤＣＳは、トランスＴの２次側の着火ロッドＧ１，Ｇ２間のギャップに火花放電を発生させることの可能なスパーク可能電圧Ｖｓに対応する直流電圧ＶＤＣの基準レベルである。そして、直流電圧ＶＤＣのレベルが基準レベルＶＤＣＳを越えた状態になるとトランジスタＱ３がオフ、直流電圧ＶＤＣのレベルが基準レベルＶＤＣＳを越えていない状態ではトランジスタＱ３がオンとなるように、直流電圧ＶＤＣのレベルが分圧回路１２の可変抵抗１２２により調整され、トランジスタＱ３のベース端子へ供給される。
【００２４】
商用電源ＶＡＣはダイオードＤ１により半波整流され直流電圧ＶＤＣとしてトランスＴの１次側へ供給される。この半波整流された直流電圧ＶＤＣはコンデンサＣ２の容量が小さい場合には充分に平滑されず、リップルの大きな半波整流波形となる。トランスＴの１次側へ供給される直流電圧ＶＤＣは分圧回路１２により分圧され、図２に示す抵抗１２１と可変抵抗１２２の接続点からトランジスタＱ３制御信号として抵抗Ｒ４を経てトランジスタＱ３のベースへ供給される。
【００２５】
この場合、直流電圧ＶＤＣの変化に応じてトランジスタＱ３のベースの電位も変化し、直流電圧ＶＤＣのレベルが基準レベルＶＤＣＳを越えていない状態ではトランジスタＱ３は導通状態にあり、この結果、主トランジスタＱ１のベース電位が低下して主トランジスタＱ１のベース電流が減少し、主トランジスタＱ１は非導通の状態になり、従ってトランスＴの１次巻線Ｌ１には電流が供給されず、図４の下側の発振電圧波形の符号Ｔｃ，Ｔｄで示す期間の発振電圧波形は上側の発振電圧波形に比べて抑制された状態になる。従って、トランスＴの２次巻線Ｌ２に発生する高電圧の発振出力も、図３に示すようにスパーク可能電圧Ｖｓ以下では抑制される結果となる。
【００２６】
一方、直流電圧ＶＤＣが上昇するとトランジスタＱ３のベースの電位も上昇し、直流電圧ＶＤＣのレベルが基準レベルＶＤＣＳを越えると、トランジスタＱ３は非導通状態になり、この結果、主トランジスタＱ１のベース電位が上昇して主トランジスタＱ１へベース電流が流れて、主トランジスタＱ１は導通状態になる。従ってトランスＴの１次巻線Ｌ１に電流が供給され、図４の下側の発振電圧波形の符号ＴＡで示す期間、発振電圧波形が発生し、トランスＴの２次巻線Ｌ２には、図３に示すようにスパーク可能電圧Ｖｓを越える高電圧の発振出力が発生する。
【００２７】
以上、説明したように、この実施の形態１によれば、スパーク可能電圧Ｖｓ以下の火花放電を発生させない高電圧がトランスＴの２次巻線Ｌ２に発生する従来の着火装置と比べて、スパーク可能電圧Ｖｓ以下の高電圧は抑制され、トランスＴの２次巻線Ｌ２には発生しないため、このスパーク可能電圧Ｖｓ以下の高電圧の発生が抑制される分、主トランジスタＱ１や他の回路部品で発生する損失が抑制でき、エネルギー効率を向上でき、また発熱などによるトランジスタや他の回路部品の劣化を抑制でき、さらに装置全体の小型化も可能になる着火装置が得られる効果がある。
【００２８】
実施の形態２．
図５は、この実施の形態２の着火装置の構成を示す回路図である。図５において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図５において、２１はトランスＴの３次巻線Ｌ３と、コンデンサＣ４およびダイオードＤ２の並列回路との間に挿入された損失抑制回路であり、主トランジスタＱ１のスイッチングを制御し、主トランジスタＱ１の発振開始時および発振終了時における主トランジスタＱ１や他の回路部品での損失を抑制してエネルギー効率を向上させ、また発熱などによる主トランジスタＱ１や他の回路部品の劣化を抑制し、装置全体の小型化を可能にするものである。
【００２９】
図６は、損失抑制回路２１の構成を示す回路図であり、定電圧ダイオード（トランス３次側出力遮断回路）２１１とコンデンサ２１２の並列回路により構成されている。この損失抑制回路２１は、定電圧ダイオード２１１のアノード側が主トランジスタＱ１のベース側になるようにトランスＴの３次巻線Ｌ３と、コンデンサＣ４およびダイオードＤ２の並列回路との間に挿入されている。
【００３０】
また、定電圧ダイオード２１１のツェナー電圧Ｖｚは、図４に示すトランスＴの１次側の発振電圧波形における基準レベルＶＤＣＳに対応した値であり、基準レベルＶＤＣＳを越えたトランスＴの３次巻線Ｌ３からの制御出力を、コンデンサＣ４とダイオードＤ２の並列回路を介して主トランジスタＱ１のベース側へ供給する。
【００３１】
次に動作について説明する。
この実施の形態２では、前記基準レベルＶＤＣＳに対応したツェナー電圧Ｖｚを越える範囲のトランスＴの３次巻線Ｌ３の制御出力をコンデンサＣ４とダイオードＤ２の並列回路を介して主トランジスタＱ１のベース側へ供給する。また、ツェナー電圧Ｖｚを越えない範囲のトランスＴの３次巻線Ｌ３の制御出力に対しては主トランジスタＱ１のベース側への供給を遮断し、前記実施の形態１と同様に図４の下側の発振電圧波形を得て、図３に示すようにスパーク可能電圧Ｖｓ以下の高電圧の電圧波形が抑制された高電圧の発振出力を生成する。
【００３２】
以上、説明したように、この実施の形態２によれば、スパーク可能電圧Ｖｓ以下の火花放電を発生させない高電圧の発振出力がトランスＴの２次巻線Ｌ２に発生する従来の着火装置に比べ、簡単な回路構成でスパーク可能電圧Ｖｓ以下の高電圧の発振出力を抑制しトランスＴの２次巻線Ｌ２に発生させないようにすることが可能になるため、このスパーク可能電圧Ｖｓ以下の高電圧の発振出力の発生が抑制される分、主トランジスタＱ１や他の回路部品で発生する損失が抑制でき、エネルギー効率を向上でき、また発熱などによるトランジスタや他の回路部品の劣化を抑制でき、さらに装置全体のより小型化が実現できる着火装置が得られる効果がある。
【００３３】
実施の形態３．
なお、以上説明した各実施の形態では、商用電源ＶＡＣをダイオードＤ１により半波整流し直流電圧ＶＤＣとしてトランスＴの１次側へ供給する回路構成として説明したが、商用電源ＶＡＣを全波整流する回路構成であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、火花放電の発生を可能にする電圧を越えないトランス２次側における発振出力を抑制するように構成したので、発振開始時および発振終了時における火花放電が発生していない期間のトランジスタや他の部品で発生する損失を軽減することが出来、エネルギー効率を向上させ、また
前記損失を軽減した分、発熱などによるトランジスタや他の部品の劣化を抑制でき、さらには装置全体の小型化が実現できる効果がある。
【００３５】
この発明によれば、火花放電の発生を可能にするトランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを抑制するように構成したので、発振開始時および発振終了時における火花放電が発生していない期間のトランジスタや他の部品で発生する損失の軽減、エネルギー効率の向上、また前記損失を軽減した分、発熱などによるトランジスタや他の部品の劣化の抑制が実現でき、さらにトランスの低圧側の主トランジスタのスイッチングを抑制する構成であるため、装置全体の小型化やこれに付随した安全性の向上、コスト増加の抑制が実現できる効果がある。
【００３６】
この発明によれば、トランス２次側において火花放電を発生する際のトランス１次側へ供給される直流電圧をもとに、火花放電の発生を可能にする前記トランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを抑制するように構成したので、発振開始時および発振終了時における火花放電が発生していない期間のトランジスタや他の部品で発生する損失の軽減、エネルギー効率の向上、また前記損失を軽減した分、発熱などによるトランジスタや他の部品の劣化の抑制が実現でき、さらにトランス１次側へ供給される直流電圧をもとに、トランスの低圧側の主トランジスタのスイッチングを抑制する構成であるため、装置全体の小型化やこれに付随した安全性の向上、コスト増加の抑制が実現できる効果がある。
【００３７】
この発明によれば、火花放電の発生を可能にするトランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを、トランス３次側の出力を遮断することで抑制するように構成したので、発振開始時および発振終了時における火花放電が発生していない期間のトランジスタや他の部品で発生する損失の軽減、エネルギー効率の向上、また前記損失を軽減した分、発熱などによるトランジスタや他の部品の劣化の抑制が実現でき、さらにトランス３次側の出力を遮断することで火花放電の発生を可能にするトランス２次側の電圧を越えない範囲の主トランジスタのスイッチングを抑制するため、装置全体のより小型化が実現可能であり、これに付随した安全性の向上、コスト増加の抑制も実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の着火装置の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１の着火装置の分圧回路の構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１の着火装置におけるトランスの２次側に繰り返し誘起される高電圧の電圧波形図である。
【図４】この発明の実施の形態１の着火装置におけるトランスの１次側の発振電圧波形図である。
【図５】この発明の実施の形態２の着火装置の構成を示す回路図である。
【図６】この発明の実施の形態２の着火装置の損失抑制回路の構成を示す回路図である。
【図７】従来の着火装置の構成を示す回路図である。
【図８】従来の着火装置のトランスの２次側に繰り返し誘起される高電圧の電圧波形図である。
【符号の説明】
１１，２１  損失抑制回路
１２  分圧回路（直流電圧検出回路）
２１１  定電圧ダイオード（トランス３次側出力遮断回路）
Ｑ１  主トランジスタ
Ｔ  トランス。
【図１】
0003571230.tif 000002
【図２】
0003571230.tif 000003
【図３】
0003571230.tif 000004
【図４】
0003571230.tif 000005
【図５】
0003571230.tif 000006
【図６】
0003571230.tif 000007
【図７】
0003571230.tif 000008
【図８】
0003571230.tif 000009