(57)【要約】【課題】放電灯の過冷却といった不具合がなく、安定的に放電灯を点灯させられることを目的とする。【解決手段】漏洩変圧器３の鉄心に一次巻線３４と二次巻線３５を設け、二次巻線の外側に三次巻線３６を巻回する。二次巻線３５には調光回路９が放電灯４に直列に接続されており、この調光回路９はチョークコイル９１にスイッチ９２が並列に接続されている。放電灯４にはこれを空冷するための冷却ファン１０が設けられており、その冷却ファン１０はインバータ装置１１によって可変速駆動され、インバータ装置１１の制御入力端子には三次巻線３６が整流回路１００を介して接続され、直流に変換された三次電圧がインバータ装置１１に入力される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線が交流電源に接続されると共に二次巻線が放電灯に接続される漏洩変圧器と、前記放電灯を冷却する冷却ファンとを備えた放電灯点灯装置において、前記二次巻線には前記放電灯の出力を調整可能にする調光手段を接続すると共に前記冷却ファンは可変駆動手段によって回転速度調節可能に駆動すると共に、前記漏洩変圧器には前記二次巻線よりも巻数が少ない三次巻線を巻回し、その三次巻線に発生する電圧が低いときには前記可変駆動手段によって前記冷却ファンを低速で駆動するようにしたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記調光手段はリアクトルにより構成されると共に、そのリアクトルには電磁的に結合する補助巻線が設けられ、その補助巻線は前記三次巻線と逆相に直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の点灯装置は、図１０に示すように、漏洩変圧器ＬＴの一次側に交流電源ＡＣからの電力を供給し、二次側に発生した高電圧を放電灯Ｌに印加するようになっており、例えば下記特許文献１に示すように印刷機のインク乾燥装置に利用されることがある。このような用途では、放電灯Ｌから発する紫外線が外部に漏れないようにされているから、装置外部から放電灯Ｌの点灯状態を監視するために、一般には、放電灯Ｌに印加される電圧値を表示する電圧計を取り付けている。
【０００３】
この場合、放電灯Ｌの印加電圧は高くて電圧計Ｖを直接に接続することができないから、漏洩変圧器ＬＴの二次側に降圧変圧器ＤＴを接続し、その二次側に電圧計Ｖを接続して電圧を監視するようにしていた。
【特許文献１】特開平６−１９８８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記構成では、放電灯の電圧監視のために降圧変圧器が必要となるから高価になるという問題があった。また、放電灯の過冷却といった不具合がなく、安定的に放電灯を点灯させたいという要請がある。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、放電灯の過冷却といった不具合がなく、安定的に放電灯を点灯させられることが可能な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、一次巻線が交流電源に接続されると共に二次巻線が放電灯に接続される漏洩変圧器と、前記放電灯を冷却する冷却ファンとを備えた放電灯点灯装置において、前記二次巻線には前記放電灯の出力を調整可能にする調光手段を接続すると共に前記冷却ファンは可変駆動手段によって回転速度調節可能に駆動すると共に、前記漏洩変圧器には前記二次巻線よりも巻数が少ない三次巻線を巻回し、その三次巻線に発生する電圧が低いときには前記可変駆動手段によって前記冷却ファンを低速で駆動するようにしたところに特徴を有する。
【０００７】
また、請求項１の発明においては前記調光手段をリアクトルにより構成し、そのリアクトルに補助巻線を電磁的に結合させ、この補助巻線を三次巻線と逆相に直列接続した構成とすることが好ましい（請求項２の発明）。
【発明の効果】
【０００８】
＜請求項１の発明＞
調光手段を動作させて放電灯の出力を低下させると、二次巻線の電圧が低下すると共に、三次巻線の電圧も低下する。可変動作手段は三次巻線の電圧が低下すると冷却ファンを低速で動作させる。これは、放電灯の出力に応じて冷却ファンを動作させているから、放電灯の過冷却といった不具合がなく、安定的に放電灯を点灯させられる。
【０００９】
＜請求項２の発明＞
三次巻線には、リアクトルと放電灯とに印加される電圧に対応する電圧が発生し、一方、補助巻線にはリアクトルに印加される電圧に対応する電圧が発生する。これによって、三次巻線に発生する電圧と補助巻線に発生する電圧は逆相となり、電圧監視手段には双方の電圧の差分が印加される。従って、リアクトルの分担電圧に対応する電圧が打ち消されることになり、可変駆動手段には放電灯の分担電圧に対応する電圧が印加される。このことは、リアクトルの分担電圧に対応する電圧が可変駆動手段に印加されることにより冷却ファンの回転速度を超過させて放電灯を過冷却するといった不具合がなく、より安定的に放電灯を点灯させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜関連技術１＞
本発明に関連する関連技術１に係る放電灯点灯装置を図１ないし図３を参照して説明する。関連技術１の放電灯点灯装置は紫外線硬化形のインクを使用した印刷機において印刷面の硬化乾燥に用いられる放電灯を点灯させるためのものである。
【００１１】
図１に示すように交流電源１からの電力は力率改善用コンデンサ２を介して漏洩変圧器３の端子Ａから一次巻線３４に供給される。一次巻線３４に電流が流れると電磁誘導作用によって二次巻線３５に起電力が発生し、この電圧が二次巻線３５両端の端子Ｂに接続された放電灯４に印加される。二次巻線３５と同一鉄心に設けられた三次巻線３６の両端の端子Ｃには電圧監視手段に相当する交流電圧計５が接続され、三次巻線３６に発生した電圧の電圧値を表示するようになっている。
【００１２】
ここで、漏洩変圧器３は例えば図２に示すような周知の構造であり、鉄心に一次側巻線３４及び二次側巻線３５が巻回され、三次巻線３６は二次巻線３５の外側に重ね巻きされている。尚、一次巻線３４の巻数よりも二次巻線３５の巻数のほうを多くして入力された電圧を昇圧して出力するようになっており、三次巻線３６の巻数は二次巻線３５よりも少なく、例えば１巻きである。
【００１３】
以下、上記構成に係る放電灯点灯装置の電圧監視動作について説明する。交流電源１からの電力は力率改善用コンデンサ２を介して漏洩変圧器３の一次巻線３４に供給される。二次巻線３５には入力電圧よりも昇圧された二次電圧Ｖ2 が発生する。この二次巻線３５の二次電圧Ｖ2 が端子Ｂを介して放電灯４に印加されて点灯する。高圧放電灯は電圧を印加すると、印加直後（放電開始直後）は短絡状態にあるが、時間と共に徐々にインピーダンスが高くなり、図３（Ａ）に示すように放電灯４への印加電圧が上昇する。
【００１４】
ところで、二次巻線３５に二次電圧Ｖ2 が発生すると、三次巻線３６にも三次電圧Ｖ3 が生ずる。二次電圧Ｖ2と三次電圧Ｖ3 との比と、二次巻線３５の巻数と三次巻線３６との巻数の比とは等しくなることから、三次電圧V3 は二次電圧Ｖ2 と比例関係を有する。
【００１５】
図３（Ｂ）は実験的に求めた放電灯４の印加電圧と三次巻線３６の三次電圧V3 との関係を示したグラフである。放電灯４が点灯している領域でも、消灯して無負荷となった領域でも、正しく比例関係が成立していることが確認できる。
【００１６】
従って、電圧計５の表示値を見て、これが放電灯４の定格電圧（７５０Ｖ）に近ければ、安定的な点灯が行われ、そこから低い電圧に移行しているなら、点灯が不安定になっており、無負荷電圧（１１２５Ｖ）まで上昇しているなら、放電灯４が消灯していることを装置外部から確認することができる。
【００１７】
このように本関連技術１によれば、三次巻線３６に発生する三次電圧Ｖ3 を電圧計で測定することによって放電灯４の印加電圧が把握される。従って、従来のように、放電灯４の印加電圧を降下させるための降圧変圧器を設ける必要がないから、安価に点灯装置を製造することができる。
【００１８】
＜関連技術２＞
次に、本発明に関連する関連技術２について図４を参照して説明する。これは、関連技術１における交流電圧計５に代えて、直流電圧計６２を使用したものである。このために、三次巻線３６に発生する三次電圧Ｖ3 を整流する整流回路６１を設けてある。その他の構成は関連技術１と同様であり、同一部分に同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
＜関連技術３＞
次に、本発明に関連する関連技術３について図５を参照して説明する。本関連技術３は、電圧監視手段のみが関連技術１と相違し、それ以外は同一の構成であるから、同一部分には同一符号を付してある。
【００２０】
本関連技術３において三次巻線３６の両端端子Ｃは全波整流回路７１に接続され、その直流出力に比較回路７２が接続されている。比較回路７２は、入力電圧を所定の基準値と比較し、それが所定の電圧範囲内にあるときには第１の発光ダイオード７３を点灯させ、その範囲外になったときには第２の発光ダイオード７４を点灯させる構成である。ここで、上記電圧範囲は、放電灯４の点灯状態が正常である二次電圧に対応する三次巻線３６の電圧範囲に相当する。
【００２１】
従って、放電灯４の点灯状態が正常であれば三次巻線３６に発生する三次電圧Ｖ3 の電圧範囲は正常であるから、第１の発光ダイオード７３が点灯し、放電灯４の点灯状態が異常であるような二次電圧Ｖ2 になると第２の発光ダイオード７４が点灯する。すなわち、放電灯４の点灯状態を発光ダイオード７３，７４の点灯状態で一目で確認することができ、管理者の負担を軽減することができる。
【００２２】
＜関連技術４＞
本発明に関連する関連技術４について、図６を参照して説明する。本関連技術４については関連技術１の放電灯点灯装置を参照して説明し、同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
漏洩変圧器３の二次側にはリアクトル８が放電灯４に直列に接続されている。リアクトル８の鉄心には予め巻回されている主巻線８１の巻数よりも少ない巻数の補助巻線８２が巻回されており、この補助巻線８２は三次巻線３６に直列となって電圧計５に接続されている。
【００２４】
ここで、補助巻線８２と三次巻線３６とは逆相となるように、すなわち両巻線３６、８２に発生する起電力が互いに打ち消し合う方向に直列接続されている。また、二次巻線３５と三次巻線３６との巻数比k1及び主巻線８１と補助巻線８２との巻数比k2は同一（ｋ1 ＝ｋ2 ＝ｋ）とされている。
【００２５】
以下、上記構成に係る動作について説明する。
一次巻線３４に電圧を印加すると二次巻線３５に二次電圧Ｖ2 が発生する。ここで、二次電圧Ｖ2 は放電灯４の分担電圧ＶD とリアクトル８の分担電圧ＶL の合計電圧となる。
Ｖ2 ＝ＶD ＋ＶL     ……（１）
また、三次巻線３６には、二次電圧Ｖ2 から巻数比kを除した三次電圧Ｖ3 が発生する。
Ｖ3 ＝Ｖ2 /ｋ    ……（２）
従って、上記式（１）及び式（２）より、三次巻線３６に発生する三次電圧Ｖ3 は、リアクトル８の分担電圧ＶL と放電灯４の分担電圧ＶD との合計電圧から巻数比ｋを除した電圧であることが明らかになる。
Ｖ3 ＝（ＶL ＋ＶD ）/ｋ    ……（３）
一方、補助巻線８２にはリアクトル８の分担電圧ＶL から巻数比kを除した電圧ＶA が発生する。
ＶA ＝ＶL /ｋ    ……（４）
ここで、三次巻線３６に発生する三次電圧Ｖ3 と補助巻線８２に発生する電圧ＶA とは逆相となって互いに打ち消し合うことになり、結局、次式（５）に示すように電圧計５に入力される電圧Ｖは放電灯４の分担電圧ＶD に比例する。
Ｖ＝Ｖ3 −ＶA
Ｖ＝（ＶL ＋ＶD ）/ｋ−ＶL /ｋ
Ｖ＝ＶD /ｋ    ……（５）
【００２６】
図７は実験的に求めた放電灯４の分担電圧ＶD と電圧計５の表示値との関係を示したグラフである。直線(i)は、上記式（５）より放電灯４の消灯時の分担電圧ＶD に対応する電圧計５の表示値の関係を示した点Ａを求め、点Ａと原点とを結んで求めた理論直線である。本関連技術に係る放電灯点灯装置で実測された関係をプロットしたものは理論直線上にのっており、これは、放電灯４の分担電圧ＶD が正しく電圧計５の表示に反映されることを示している。一方、本関連技術に係る放電灯点灯装置から補助巻線８２を除いた放電灯点灯装置で実測された関係をプロットしたものは理論直線上にのっておらず、これらのプロットより求めた近似直線(ii)は理論直線とは一致しない。従って、電圧計５の表示は分担電圧ＶD を正確に反映しないことを示している。
【００２７】
このように、本関連技術４によれば、三次巻線３６に発生する三次電圧Ｖ3 と補助巻線８２に発生する電圧ＶA は互いに逆相となっているから、三次電圧Ｖ3 に含まれているリアクトル８の分担電圧ＶL から巻数比ｋを除した電圧と電圧ＶA とが互いに打ち消し合い、電圧計５には放電灯４の分担電圧ＶD に比例した電圧が入力される。従って、放電灯４の点灯状態をより正確に把握することが可能となり、特に、放電灯の印加電圧が低いときの電圧計５の表示値の精度を飛躍的に向上させることができる。
尚、関連技術２及び関連技術３に適用することも可能であり、適用した場合には上記効果と同様の効果を奏する。
【００２８】
＜実施形態１＞
図８は請求項１の発明に係る実施形態１を示し、関連技術１と同一の部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
漏洩変圧器３の二次側には調光手段に相当する調光回路９が放電灯４に直列に接続されており、この調光回路９はチョークコイル９１にスイッチ９２が並列に接続された構成とされている。一方、放電灯４にはこれを空冷するための冷却ファン１０が設けられており、その冷却ファン１０は可変駆動手段に相当するインバータ装置１１によって可変速駆動されるようになっている。
【００２９】
インバータ装置１１の制御入力端子には三次巻線３６が整流回路１００を介して接続されており、直流に変換された三次電圧がインバータ装置１１に入力される。インバータ装置１１は、制御入力端子に印加される直流電圧に応じて冷却ファン１０の駆動速度を変化させ、三次巻線３６に発生する電圧が低いときには冷却ファン１０を低速で駆動するようになっている。
【００３０】
上記構成によれば、放電灯４の点灯中に調光回路９のスイッチ９２を開くと放電灯４にチョークコイル９１が直列に介在する形になるから、放電灯４への入力電力が低下し、放電灯４における発生熱は減少する。一方、これと共に三次巻線３６の三次電圧Ｖ3 も低下するから、インバータ装置１１によって冷却ファン１０が低速で駆動されるようになる。この結果、放電灯４が過冷却状態に陥ることを防止できるので、放電灯４を安定的に点灯することができる。
【００３１】
＜実施形態２＞
図９は請求項２の発明に係る一実施形態を示し、関連技術４及び実施形態１と同一の部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
漏洩変圧器３に接続されているチョークコイル９１の代わりにリアクトル８を接続し、その補助巻線８２を三次巻線３６と逆相に直列接続した構成としたものである。
【００３２】
すなわち、三次巻線３６の三次電圧Ｖ3 と補助巻線８２に発生する電圧Ｖ4 とは逆相となるから、インバータ装置１１には、放電灯４の分担電圧ＶDに巻数比ｋを除した電圧が入力されることになる。
【００３３】
従って、リアクトル８の分担電圧ＶL に比例した電圧が余分に入力されることにより、インバータ装置１１が実際に要求されるべき回転速度よりも速い回転速度で冷却ファン１０を駆動させることがなくなる。これは、特に、放電灯４の印加電圧が低い場合に過冷却状態に至らせるという不具合を招くことなく、より安定的に放電灯４を点灯させることができる。
【００３４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記関連技術及び実施形態では、調光回路８にチョークコイル８１を一個用いたが、例えば複数のチョークコイル８１を直列接続してそれぞれに接続されたスイッチ８２を選択的に動作させるようなものであってもよく、また、チョークコイル８１の代わりに過飽和リアクトルを放電灯４に直列接続して連続的に調光できるものであってもよい。
【００３５】
（２）上記関連技術及び実施形態では、二次巻線３５と放電灯４との間にリアクトル８を設けて、放電灯４と直列接続した放電灯点灯装置について示したが、これに限らず、リアクトル８と並列に開閉器を接続し、この開閉器を開閉することにより、リアクトル８を二次巻線３５から断続して、放電灯４の分担電圧ＶD を変えるようにしてもよい。また、複数台のリアクトルを直列接続して、これらにそれぞれ並列に開閉器を設け、これら開閉器の内の１台又は複数台を選択的に開閉させ、多段階に放電灯４の分担電圧ＶD を変化させることにより調光するようにしてもよい。
【００３６】
（３）漏洩変圧器３の三次巻線３６は必ずしも二次巻線３５に重ね巻きするに限られず、一次巻線３４側に重ねても、一次巻線３４及び二次巻線３５とは別に巻回してもよい。また、補助巻線８２はリアクトル８の鉄心に巻回することに限らず、リアクトル８の主巻線８１に重ね巻してもよい。要するに双方とも電磁的に結合するように巻回されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に関連する関連技術１に係る放電灯点灯装置の回路図
【図２】漏洩変圧器の斜視図
【図３】放電灯印加電圧と三次電圧の関係を示すグラフ
【図４】本発明に関連する関連技術２に係る放電灯点灯装置の回路図
【図５】本発明に関連する関連技術３に係る放電灯点灯装置の回路図
【図６】本発明に関連する関連技術４に係る放電灯点灯装置の回路図
【図７】放電灯印加電圧と電圧計の表示値との関係を示すグラフ
【図８】本発明の実施形態１に係る放電灯点灯装置の回路図
【図９】本発明の実施形態２に係る放電灯点灯装置の回路図
【図１０】従来の放電灯点灯装置の回路図
【符号の説明】
【００３８】
１…交流電源
３…漏洩変圧器
４…放電灯
９…調光回路
１０…冷却ファン
１１…インバータ装置
３４…一次巻線
３５…二次巻線
３６…三次巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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