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公開番号2025114036
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008434
出願日2024-01-24
発明の名称フラッシュランプ用コンデンサの充電装置
出願人株式会社ミトリカ
代理人個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250729BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】いかなる主放電コンデンサの静電容量・充電電圧にも対応でき、急速に充電可能で消費電力を大きく低減できるフラッシュランプ用コンデンサの充電装置を提供する。
【解決手段】金属製の外囲器300に収納されているフラッシュランプ用コンデンサの充電装置100は、スイッチング素子106と、信号ゲート166と、主放電コンデンサ157と、スイッチング素子106のオン・オフ制御により主放電コンデンサ157を充電する充電回路と、スイッチング素子106のオフ期間設定回路103と、補償用コンデンサ171と、主放電コンデンサ157の充電電圧信号が所定の値に一致すると補償用コンデンサ171を放電する第1の比較器152と、スイッチング素子106を通過する電流に基づく電圧信号が補償用コンデンサ171の充電電圧に基づく電圧値に一致すると信号を出力する第2の比較器167と、順序設定回路165と、限時回路141と、を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチング素子と、
前記スイッチング素子を駆動する信号ゲートと、
フラッシュランプ用コンデンサと、
前記スイッチング素子のオン・オフ制御により前記フラッシュランプ用コンデンサを充電する充電回路と、
前記スイッチング素子のオフ期間設定回路と、
一定の電流で充電される補償用コンデンサと、
前記フラッシュランプ用コンデンサの充電電圧信号が所定の充電電圧目標値に一致すると前記補償用コンデンサを放電する第１の比較器と、
前記スイッチング素子を通過する電流に基づく電圧信号が前記補償用コンデンサの充電電圧に基づく電圧値に一致すると信号を出力する第２の比較器と、
順序設定回路と、
起動信号の入力により動作を開始する限時回路と、を備え、
前記順序設定回路は、前記オフ期間設定回路から出力される信号出力により前記信号ゲートにオン信号を出力すると共に前記オフ期間設定回路の動作を停止し、前記第２の比較器から出力される信号により前記信号ゲートにオフ信号を出力すると共に前記オフ期間設定回路の動作を開始し、
前記限時回路は、フラッシュランプがアーク放電するのに先立って予備放電を開始するトリガ信号を出力すると共に、前記信号ゲートを閉じ、前記限時回路が所定時間経過後に動作を終了すると前記信号ゲートを開くことを特徴とするフラッシュランプ用コンデンサの充電装置。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記充電回路は、第１のフィルタ手段を設け、前記フラッシュランプ用コンデンサの充電電圧信号は前記第１のフィルタ手段を介して前記第１の比較器に入力され、前記第１の比較器による前記補償用コンデンサを放電する回路に第２のフィルタ手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ用コンデンサの充電装置。
【請求項３】
スイッチング素子と、
前記スイッチング素子を駆動する信号ゲートと、
フラッシュランプ用コンデンサと、
前記スイッチング素子のオン・オフ制御により前記フラッシュランプ用コンデンサを充電する充電回路と、
前記充電回路に動作電圧を供給する動作電源供給回路と、
該充電回路を囲む金属外囲器と、を備え、
前記充電回路の外部に導出する端子と前記金属外囲器の間に高周波ノイズ吸収用コンデンサを設け、前記動作電源供給回路のスリープ端子と外部に導出する端子の間に内来ノイズを減衰させるパルスノイズ低減フィルタ回路を設けたことを特徴とするフラッシュランプ用コンデンサの充電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュランプ用コンデンサの充電装置に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、封入する不活性ガスとして特にキセノンガスを用いたフラッシュランプは、紫外線から赤外線の広帯域にわたる強い発光スペクトルが得られることから、分光分析用の光源として活用されている。その使用用途は、水質検査装置、自動車排ガスモニター、窒素酸化物モニターなどである。発光が充電コンデンサの放電によるアーク放電により得られるため、重水素ランプなどによる光源と比較して高光出力・低発熱・長寿命となり、省エネ・メンテナンスフリーな点が光源として重用される要因である。
【０００３】
しかしながら、フラッシュランプの発光では、１回のアーク放電毎に主放電コンデンサは完全に放電されるので、次の発光には主放電コンデンサをほぼ０Ｖから所定電圧まで再度充電する必要がある。実際の分光分析では、フラッシュランプを複数回発光させ、発光の都度受光素子から得られる光起電圧を積分し、累積の光起電圧とした電圧をアナログ-ディジタル変換などして分析する方法を行う場合がある。この方法では、分析時間の短縮のために単位時間当たりの発光回数を増やすのに主放電コンデンサの充電時間を短縮する必要があり、様々な方法で改良が試みられてきた。
【０００４】
改良の一例として、コンデンサの急速充電用として充電時間を短縮することに特化した集積型制御素子が製品に適用されている。この種の集積型制御素子は、汎用のスイッチング電源制御用としては利用されないので生産数量が少なく高価なものであり、フラッシュランプ用コンデンサの急速充電装置に組み込むのには経済的に不向きであり根本的な解決には至っていない。
【０００５】
特許文献１には、回路中の素子等の破壊を防止することができる放電ランプ点灯装置が開示されている。より詳しくは、フラッシュ放電を終えたコンデンサは電荷がほぼ空になっているため、フラッシュ放電を終えてコンデンサに電荷を蓄え始める際に大きな電流が流れて急速充電装置が種々の故障を引き起こす恐れがあり、コンデンサの充電電圧が目標電圧値よりも低い所定の基準電圧値に達するまでの抑制期中は、スイッチング素子のオン・オフのデューティ比を抑制して、スイッチング素子に流れる電流が基準電流値を超えない範囲となるように増加させる制御回路が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、高速繰り返し発光においても安定した充電を行うことができるキセノンフラッシュランプ用電源回路が開示されている。より詳しくは、キセノンフラッシュランプ用電源回路では、充電速度を高速化すると、主放電コンデンサへの充電を目標電圧値で停止させることが困難となり、コンデンサに目標電圧値を超えて充電されると、ランプの陽極と陰極との間に印加されることにより、トリガ電源からのトリガがなくてもアーク発光が生じてしまう。そのため、コンデンサを充電する充電手段と、充電手段を制御する充電制御回路とを備え、充電制御回路は、コンデンサの電圧値が所定の電圧値に達するまで、所定の充電速度でコンデンサを充電し、コンデンサの電圧値が所定の電圧値から目標電圧値に達するまで、所定の充電速度より遅い速度で主放電コンデンサを充電する電源回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第５９１５９４６号公報
特開２００１－３７０９５号公報
【発明の概要】
【０００８】
特許文献１、２には、主放電コンデンサの急速充電に伴い発生する様々な弊害を克服した充電技術が開示されているが、ユーザの使い方により、１回のアーク放電時のエネルギーが異なるため、主放電コンデンサの容量は機種によって異なり、また同じ機種であっても主放電コンデンサの充電電圧も低圧から高圧まで様々である。これらの異なる主放電コンデンサの容量・充電電圧に対応でき、かつ急速に充電でき、消費電力を大きく低減できるフラッシュランプ用充電回路が望まれる。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑み、いかなる主放電コンデンサの静電容量・充電電圧にも対応でき、急速に充電可能で消費電力を大きく低減できるフラッシュランプ用コンデンサの充電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】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子を駆動する信号ゲートと、フラッシュランプ用コンデンサと、前記スイッチング素子のオン・オフ制御により前記フラッシュランプ用コンデンサを充電する充電回路と、前記スイッチング素子のオフ期間設定回路と、一定の電流で充電される補償用コンデンサと、前記フラッシュランプ用コンデンサの充電電圧信号が所定の充電電圧目標値に一致すると前記補償用コンデンサを放電する第１の比較器と、前記スイッチング素子を通過する電流に基づく電圧信号が前記補償用コンデンサの充電電圧に基づく電圧値に一致すると信号を出力する第２の比較器と、順序設定回路と、起動信号の入力により動作を開始する限時回路と、を備え、前記順序設定回路は、前記オフ期間設定回路から出力される信号出力により前記信号ゲートにオン信号を出力すると共に前記オフ期間設定回路の動作を停止し、前記第２の比較器から出力される信号により前記信号ゲートにオフ信号を出力すると共に前記オフ期間設定回路の動作を開始し、前記限時回路は、フラッシュランプがアーク放電するのに先立って予備放電を開始するトリガ信号を出力すると共に、前記信号ゲートを閉じ、前記限時回路が所定時間経過後に動作を終了すると前記信号ゲートを開くことを特徴とするフラッシュランプ用コンデンサの充電装置である。
請求項１に記載の発明によれば、いかなる主放電コンデンサの容量・充電電圧にも対応可能で安価なフラッシュランプ用コンデンサの急速充電装置を提供可能である。
請求項２に記載の発明は、前記充電回路は、第１のフィルタ手段を設け、前記フラッシュランプ用コンデンサの充電電圧信号は前記第１のフィルタ手段を介して前記第１の比較器に入力され、前記第１の比較器による前記補償用コンデンサを放電する回路に第２のフィルタ手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ用コンデンサの充電装置である。
請求項２に記載の発明によれば、いかなる主放電コンデンサの容量・充電電圧であっても素早くしかも目標の充電電圧をオーバーシュートすることのないフラッシュランプ用コンデンサの急速充電装置を提供可能である。
請求項３に記載の発明は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子を駆動する信号ゲートと、フラッシュランプ用コンデンサと、前記スイッチング素子のオン・オフ制御により前記フラッシュランプ用コンデンサを充電する充電回路と、前記充電回路に動作電圧を供給する動作電源供給回路と、該充電回路を囲む金属外囲器と、を備え、前記充電回路の外部に導出する端子と前記金属外囲器の間に高周波ノイズ吸収用コンデンサを設け、前記動作電源供給回路のスリープ端子と外部に導出する端子の間に内来ノイズを減衰させるパルスノイズ低減フィルタ回路を設けたことを特徴とするフラッシュランプ用コンデンサの充電装置である。
請求項３に記載の発明によれば、内来ノイズによるスリープ機能の故障を排除することが可能で、フラッシュランプ用コンデンサを充電する充電回路が待機状態にあるときの消費電力を大幅に低減することができるフラッシュランプ用コンデンサの急速充電装置を提供可能である。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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