特許 6069326 改良型点火管制御回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6069326

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】改良型点火管制御回路

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/687 20060101AFI20170123BHJP

   F42B 3/12 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/687 A

   F42B3/12

【請求項の数】14

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-530679(P2014-530679)

(86)(22)【出願日】2012年8月27日

(65)【公表番号】特表2014-533447(P2014-533447A)

(43)【公表日】2014年12月11日

(86)【国際出願番号】US2012052432

(87)【国際公開番号】WO2013043312

(87)【国際公開日】20130328

【審査請求日】2015年7月31日

(31)【優先権主張番号】13/235,538

(32)【優先日】2011年9月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501010395

【氏名又は名称】ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100091568

【弁理士】

【氏名又は名称】市位 嘉宏

(72)【発明者】

【氏名】クック、ブルース、エム

【審査官】 緒方 寿彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５０−０７８２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２８８４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２０８７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０８３２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１２５２５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４５８６４３７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６５７１９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４９８４５１９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３６３７６５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｋ １７／６８７

Ｆ４２Ｂ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

別のデバイス（６）を付勢するように構成された回路（４）であって、
少なくとも一時的に電荷を蓄積するコンデンサ（４６）と、
点火スイッチ（３０）と、
第１の固体スイッチ（５６）を含み、電荷の第１の部分を第１の速度で放電するように構成された前記回路の部分と、
第２の固体スイッチ（７４）を含み、電荷の第１の部分の放電後に、電荷の第２の部分を第１の速度より大きい第２の速度で放電するように構成された前記回路の別の部分とより成り、
コンデンサには、電荷の第２の部分の放電が開始されるまで、前記別のデバイスを付勢するのに十分である電荷の付勢部分が蓄積されており、
点火スイッチは、電荷の第２の部分の放電が開始されるまでに、電荷の付勢部分を放電することにより前記別のデバイスを付勢するように作動可能である回路。

【請求項2】

第１の固体スイッチは第１のトランジスタであり、第２の固体スイッチは第２のトランジスタである請求項１の回路。

【請求項3】

回路の前記部分は、コンデンサの端子（５２Ａ）と第１のトランジスタのゲート（５８）との間に接続されたツェナーダイオード（６８）を含む請求項２の回路。

【請求項4】

回路の前記部分は、第１のトランジスタの電極（６０）に接続され、さらにコンデンサの端子と接続されるように構成された少なくとも第１の抵抗（６４）を含み、少なくとも第１の抵抗の抵抗値とツェナーダイオードの降伏電圧のうち少なくとも一方が、電荷の第１の部分の放電時に少なくとも所定の期間の間、コンデンサに別のデバイスを付勢するのに十分な電荷の前記部分を保持させるように、少なくとも部分的に選択される請求項３の回路。

【請求項5】

回路の前記別の部分の少なくとも一部は、電荷の第１の部分の放電開始後の別の所定の期間内に、コンデンサの端子（５２Ａ、５２Ｂ）間の電圧が所定の値に達するように、少なくとも部分的に選択される請求項４に記載の回路

【請求項6】

回路のさらなる部分は、電荷の第２の部分の放電後に、電荷の残余部分を第１の速度よりも小さい第３の速度（９４）で放電するように構成されている請求項１の回路。

【請求項7】

回路の前記部分は、コンデンサの端子と第１のトランジスタの電極（６０）との間に接続された少なくとも第１の抵抗（６４）を含み、第１のトランジスタの前記電極は第２のトランジスタのゲート（７６）にさらに接続されている請求項３の回路。

【請求項8】

第２のトランジスタの電極（８０）はコンデンサの端子に接続されている請求項７の回路。

【請求項9】

別のデバイス（６）を付勢するように構成された回路（４）であって、
少なくとも一時的に電荷を蓄積するコンデンサ（４６）と、
第１の固体スイッチ（５６）を含み、電荷の第１の部分を第１の速度で放電するように構成された前記回路の部分と、
第２の固体スイッチ（７４）を含み、電荷の第１の部分の放電後に、電荷の第２の部分を第１の速度より大きい第２の速度で放電するように構成された前記回路の別の部分とより成り、
コンデンサには、電荷の第２の部分の放電が開始されるまで、前記別のデバイスを付勢するのに十分な電荷の一部が蓄積されており、
第１の固体スイッチは第１のトランジスタであり、第２の固体スイッチは第２のトランジスタであり、
回路の前記部分は、コンデンサの端子（５２Ａ）と第１のトランジスタのゲート（５８）との間に接続されたツェナーダイオード（６８）を含み、
回路の前記部分は、コンデンサの端子と第１のトランジスタの電極（６０）との間に接続された少なくとも第１の抵抗（６４）を含み、第１のトランジスタの前記電極は第２のトランジスタのゲート（７６）にさらに接続されており、
第２のトランジスタの電極（８０）はコンデンサの端子に接続されており、
回路の前記部分はさらに、第２のトランジスタの電極と第２のトランジスタの別の電極（８２）とに接続された第２の抵抗（８４）を含み、第２のトランジスタはそのゲートの電圧が閾値電圧にあるかそれを上回るときに、前記電極と前記別の電極との間に導電性チャネルを形成するように構成されている回路。

【請求項10】

少なくとも第１の抵抗及び第２の抵抗の抵抗値が実質的に等しい請求項９の回路。

【請求項11】

回路の前記部分はさらに、第２のトランジスタの前記別の電極と回路のアース（４０）との間に接続された第３の抵抗（８８）を含む請求項９に記載の回路。

【請求項12】

回路の前記部分と回路の前記別の部分の少なくとも一方は、第１の数の抵抗器（６４，８４，８８）を介して電荷の第１の部分を流すように構成されており、
回路の前記部分と回路の前記別の部分の少なくとも一方は、第２の数の抵抗器（８８）を介して電荷の第２の部分を流すように構成されており、
第１の数の抵抗の第１の抵抗値は、第２の数の抵抗の第２の抵抗値より、少なくとも約一桁大きい請求項３の回路。

【請求項13】

回路の前記さらなる部分は、電荷の第２の部分の放電後に、電荷の残余部分を第１の速度よりも小さい第３の速度で放電するように構成されている請求項１の回路。

【請求項14】

点火準備スイッチ（１８）をさらに含み、点火スイッチと点火準備スイッチは独立して開放状態と閉鎖状態の間を移動可能であり、点火スイッチと点火準備スイッチが開放状態にあるとき、前記回路はその外部にある電源から実質的に切断される請求項１の回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は制御回路に関し、より具体的には点火管のような別の装置を付勢するための改良型制御回路に関する。
関連技術

【0002】

一般に知られているように、点火管は様々な用途で使用される小型の爆発装置である。例えば、点火管は、映画製作における特殊効果の創出に、軍事用として、また緊急事態において安全ボルトや他の構造物の爆破が必要な他の用途に使用される。これらの他にも点火管の用途は広く知られている。

【0003】

点火管の緊急関連用途の具体例として、原子炉内における爆発作動弁や他の構成要素への使用を挙げることができる。かかる使用例では、他の使用例と同様に、必要なときに確実に動作させることと、それ以外のときに意図しない動作を防止することとの間に、常にトレードオフの関係が存在する。一般的に、点火管の付勢を制御する既知の回路ではコンデンサが使用され、コンデンサを充電した後に放電させることによって点火管を付勢する。

【0004】

上述の緊急関連の使用例及び他の例では、点火準備（ＡＲＭ）コマンドを発送してコンデンサを充電した後、点火（ＦＩＲＥ）コマンドを適宜発送して、コンデンサを放電させ、蓄積された電荷により点火管を付勢するのが一般的である。かかる用途において、点火コマンドが発送されないならば、コンデンサに蓄積された電荷を所定期間内に散逸させるのが望ましい。この所定期間の例としては５分未満とする場合がある。しかしながら、点火管を付勢させるに十分な電荷が存在する、例えば少なくとも３０秒間のような所定期間経過後に電荷の散逸が開始されるようにするのも望ましい。

【0005】

すなわち、このような用途では、点火準備コマンド発送後第１の所定期間点火コマンドを利用できるようにするが、点火コマンドが発送されなければ点火準備コマンド発送後第２の所定期間内にコンデンサを放電させて安全な充電状態にするのが望ましい。これは、意図しない点火管の付勢を回避するためである。このように、少なくとも第１の所定期間、コンデンサを点火管の付勢に十分な付勢状態に保ち、その所定期間経過後、コンデンサを点火準備後の別の所定期間内に速やかに脱勢して安全な状態にするのが望ましい。

【0006】

既知の回路はそれら意図する目的にとって一般に有効であったが、問題がないということではなかった。より具体的には、電荷を所定の期間維持することと、それに続く所定の期間内に電荷を放電することとの間にトレードオフの関係を確実に達成することは困難であった。したがって、電荷を所定期間の間維持し、別の所定の期間内に電荷の放電を可能にする改良型回路を提供することが望まれている。

【発明の概要】

【0007】

上記および他の利点は、点火管等の別のデバイスを付勢するように構成されている改良型制御回路によって提供される。回路の第１の部分は、第１のトランジスタを含み、コンデンサに蓄積された電荷の第１の部分を第１の速度で放電するように構成されている。回路の別の部分は、第２のトランジスタを含み、電荷の第１の部分の放電後に、電荷の第２部分を第１の速度より大きい第２の速度で放電ように構成されている。

【0008】

したがって、本発明の一態様は、点火準備コマンドに応答してコンデンサを充電して点火管を適宜付勢可能にする一方、所定期間内に点火コマンドが発送されない場合にはコンデンサに蓄積された電荷を速やかに散逸させるようにも構成されている改良型制御回路を提供することである。

【0009】

本発明の別の態様は、点火準備コマンドが発送されると、発送から第１の所定期間の間は、点火コマンドの発送に応じて点火管を付勢するのに十分な電荷を維持する一方、点火コマンドが発送されない場合には電荷を速やかに散逸させて安全な状態にする改良型回路を提供することである。

【0010】

本発明の別の態様は、点火管を付勢可能な状態にする改良型回路であって、２つのトランジスタ及び他のコンポーネントを用いて、２つの異なる時点に２つの異なる速度でコンデンサの電荷の放電を可能にする改良型回路を提供することである。

【0011】

上記および他の態様は、別のデバイスを付勢するように構成された回路によって提供される。この回路は、一般的に、少なくとも一時的に電荷を蓄積するコンデンサを含むと述べることができる。一般的に、この回路の一部は第１の固体スイッチを含み、電荷の第１の部分を第１の速度で放電するように構成されていると述べることができる。一般的に、この回路の別の部分は第２の固体スイッチを含み、電荷の第１の部分の放電後に、電荷の第２の部分を第１の速度より大きい第２の速度で放電するように構成されていると述べることができる。コンデンサには、電荷の第２の部分の放電が開始されるまで、別のデバイスを付勢するのに十分な電荷の一部が蓄積されている。

【図面の簡単な説明】

【0012】

添付の図面と併せて以下の実施態様の説明を読めば、本発明のさらなる理解を得ることができよう。

【0013】

【図1】本発明による改良型回路の回路図である。

【0014】

【図2】図１の回路を用いた場合のコンデンサ電圧を時間の関数として示す例示的な図である。

【0015】

【図3】図１の回路の充電サイクル時におけるコンデンサ電圧を時間の関数として示す例示的な図である。

【0016】

本明細書全体を通して、同様の数字は同様の部分を指す。
説明

【0017】

図１は、本発明による改良型点火管制御回路４を略示する。図示のように、点火管制御回路４が爆発性点火管６に接続され、適当なコマンドに応じて点火管を付勢するように構成されている。

【0018】

点火管制御回路４は、一般的に以下に記載された態様で協働する点火準備部８及び点火部１２を含むものであると述べることができる。図示のように、点火準備部８は第１の電気エネルギー源１４に接続されており、点火部１２は第２の電気エネルギー源１６に接続されている。本明細書に示した実施形態では、第１及び第２の電気エネルギー源１４、１６は、２４ボルトの直流（ＤＣ）電力を提供する電池である。しかしながら、本発明から逸脱することなく、ＡＣ／ＤＣコンバータ（すなわち、電源装置）や燃料電池等の他のエネルギー源を用いてもよく、電圧の値も本明細書に明示的に記載したものと異なっていてよいことが理解されよう。

【0019】

点火準備部８は点火準備スイッチ１８を備え、さらに点火準備部８を点火部１２と協働させるインターロック２２を含む。より具体的には、インターロック２２は点火準備部８上のインターロックリレー２６を含み、さらに点火部１２上の一対のインターロックスイッチ２８を含む。点火部１２は点火スイッチ３０と点火リレー３２を含み、点火リレー３２は点火準備部８上の一対の付勢スイッチ３６に作動的に接続されている。

【0020】

点火準備及び点火動作時、点火準備部８はまず点火準備コマンドをコンピュータ化されたコントローラ等から受け取るが、点火準備コマンドを手動で入力してもよい。点火準備コマンドは点火準備スイッチ１８を閉じるが、このコマンドはさらにインターロックリレー２６を一対のインターロックスイッチ２８を開放状態のままにする第１の状態にするコマンドを含む。点火準備部８が十分に充電されると、別のコマンドによって点火準備スイッチ１８が開き、点火準備部８のさらなる充電が停止されるとともに、インターロックリレー２６が一対のインターロックスイッチ２８を開放状態から閉鎖状態に移動させる第２の状態に切り替わる。これもまた手動で行うことができる。

【0021】

この時点で点火コマンドが発送されると、点火スイッチ３０がその閉鎖位置に移動し、点火リレー３２の状態が変化して、一対の付勢スイッチ３６が開放状態から閉鎖状態に切り替わり、その結果、点火管６が付勢されて爆発する。しかしながら、以下でより詳細に示すように、点火コマンドが第１の所定時間内に発送されない場合、意図しない点火管６の付勢を回避するために、点火準備部８が第２の所定時間内に速やかに放電させられる。

【0022】

引き続き図１を参照してより詳細に述べると、点火準備部８は正電圧回路３８及びアース回路４０を含み、これらの回路は第１の電気エネルギー源１４に接続されると共に点火管６にも接続されている。正電圧回路３８には直列に充電抵抗４４が接続されている。点火準備部８はさらに、正電圧回路３８とアース回路４０の間で点火管６に並列に接続されたコンデンサ４６を含む。もっともコンデンサ４６は一対の付勢スイッチ３６によって点火管から分離されている。図１はケーブル抵抗４８をも示す。点火管６自体が点火準備部８から有意な距離だけ離隔しているため抵抗値が公称レベルを超えることから、点火管制御回路４を構成する際にはこのケーブル抵抗４８を考慮する必要がある。

【0023】

図１から分かるように、点火準備コマンドが発送されて点火準備スイッチ１８が閉じられると、第１の電気エネルギー源１４から充電抵抗４４を介してコンデンサ４６に電流が供給されるため、コンデンサ４６が充電される。ここで、コンデンサ４６が例えば固体タンタル製である場合、コンデンサ供給業者は充電抵抗４４として抵抗値が１ボルト当り３オームを下回らないものの使用を通常推奨することに注意されたい。本明細書に示した例示的な実施形態では、充電抵抗４４の抵抗値は７５Ωであるが、使用例のニーズと制御回路の他の構成要素の仕様に応じて異なる抵抗値のものを用いてもよい。

【0024】

コンデンサ４６は一対の端子５２Ａ、５２Ｂを有し、端子５２Ａは正電圧回路３８に接続される一方、端子５２Ｂはアース回路４０に接続されている。本明細書に示した例示的な実施形態では、コンデンサ４６は６８００μＦの容量を有するが、使用例のニーズと制御回路の他の構成要素の仕様に応じて異なる容量値を用いてもよい。

【0025】

点火準備部８はさらに、固体スイッチを構成すると述べることができる第１のトランジスタ５６を含む。本明細書で提示した例では、第１のトランジスタ５６はｎチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタである。限定的ではない例として、第１のトランジスタ５６はＩＲＬＺ１４Ｓ ｎチャネルＭＯＳＦＥＴとすることができるが、本発明から逸脱することなく、一般的に他のトランジスタや他のスイッチを用いてもよい。

【0026】

第１のトランジスタ５６は、ゲート５８、ソース電極６０及びドレイン電極６２を含む。第１の抵抗６４はソース電極６０と正電圧回路３８との間に接続されている。本明細書に示した例示的な実施形態では、第１の抵抗６４は５００ＫΩの抵抗値を有するが、使用例のニーズと制御回路の他の構成要素の仕様に応じて異なる容量値を用いてもよい。図示した典型的な実施形態では、ドレイン電極６２はアース回路４０に直接接続されている。

【0027】

点火準備部８はさらに、正電圧回路３８と第１のトランジスタ５６のゲート５８との間に図示した態様で接続されたツェナーダイオード６８を含む。本明細書に示した例示的な実施形態では、ツェナーダイオード６８の降伏電圧は２０ボルトであるが、使用例のニーズと制御回路の他の構成要素の仕様に応じて降伏電圧が異なる他のツェナーダイオードを用いてもよい。ツェナーダイオード６８と正電圧回路３８との接続部の反対側において、点火準備部８はさらにツェナーダイオード６８とアース回路４０との間に接続された散逸抵抗７０を含む。本明細書に示した例示的な実施形態では、散逸抵抗７０の抵抗値は１００ＫΩであるが、使用例のニーズと制御回路の他の構成要素の仕様に応じて異なる抵抗値を用いてもよい。散逸抵抗７０の抵抗値が大きければ、ツェナーダイオード６８による電力の散逸は低減するが、抵抗値があまりにも大きいと、ツェナーダイオード６８を介する漏れのために、第１のトランジスタをオフにすることができない。以下でより詳細に述べるが、第１のトランジスタ５６によって、点火準備部８がコンデンサ４６に蓄積された電荷の第１の部分を第１の速度で放電することが可能になる。

【0028】

点火準備部８はさらに、第２のトランジスタ７４を含む。本明細書に示した実施形態では、第２のトランジスタの仕様は第１のトランジスタ５６と同様であるけれども、使用例のニーズと制御回路の他の構成要素の仕様によってはそうである必然性はない。第２のトランジスタ７４は、ゲート７６、ソース電極８０及びドレイン電極８２を含む。図１に示したように、第２のトランジスタ７４のゲート７６は、第１のトランジスタ５６のソース電極６０及び第１の抵抗６４に接続されている。第２のトランジスタ７４のソース電極８０は、正電圧回路３８に直接接続されている。

【0029】

図１から分かるように、点火準備部８はさらに、正電圧回路３８と第２のトランジスタ７４のドレイン電極８２との間に接続された第２の抵抗８４を含む。本明細書に示した例示的な実施形態では、第２の抵抗８４の抵抗値は５００ＫΩであるが、使用例のニーズと制御回路の他の構成要素の仕様に応じて異なる抵抗値を用いてもよい。ドレイン電極８２と第２の抵抗８４はさらに点火準備部８の第３の抵抗８８に接続されているが、それはさらにアース回路４０に接続されている。本明細書に示した例示的な実施形態では、第３の抵抗８４の抵抗値は２ＫΩであるが、使用例のニーズと制御回路の他の構成要素の仕様に応じて異なる抵抗値を用いてもよい。以下でより詳細に述べるが、第２のトランジスタ７４によって、コンデンサ４６に蓄積された電荷の第２の部分を第２の速度で放電することが可能になる。

【0030】

前述したように、一例として、コンデンサ４６がフル充電された直後に点火コマンドが発送されると（点火準備スイッチ１８が開放状態であり、インターロックリレー２６が第２の状態に変更させられて、一対のインターロックスイッチ２８が開放状態に移行していると仮定して）、コンデンサ４６に蓄積された電荷が点火管６に伝わり、点火管６が付勢されて爆発する。しかしながら、コンデンサ４６のフル充電が完了しており、点火準備スイッチ１８が開放され、インターロックリレー２６が第２の状態に切り替わっているにもかかわらず、点火コマンドが発送されない場合、コンデンサ４６は少なくとも最初のうちはフル充電の状態にあるため、この例では端子５２Ａ、５２Ｂの間に２４ボルトの電圧がかかる。図示した例示的な実施形態では、第１の抵抗６４の閾値電圧、すなわち、ゲート５８に印加されてソース電極６０とドレイン電極６２との間に導電性チャネルを形成する電圧は、約１乃至２ボルトである。図示した例示的な実施例では、ツェナーダイオード６８の降伏電圧が２０ボルトであるので、フル充電されたコンデンサ４６が有する２４ボルトからツェナーダイオード６８の降伏電圧２０ボルトを差し引いた少なくとも最初のうちはほぼ４ボルトの電圧がゲート５８に印加される。その結果、第１のトランジスタ５６はオン状態になる。第１のトランジスタ５６がオン状態であるとき、第２のトランジスタ７４のゲート７６の電圧はローのままであり、第２のトランジスタ７４はオフ状態に保たれることに留意されたい。

【0031】

かかる状況において、コンデンサ４６に蓄積された電荷の第１の部分は、２つの並列の電気チャネル、すなわち、第１の抵抗６４及びソース６０電極とドレイン電極６２との間のチャネルを含む第１のチャネルと、第２の抵抗８４とそれに直列である第３の抵抗８８を通る第２のチャネルとを介して、第１の速度で放電される。コンデンサ４６に蓄積された電荷の第１の放電速度は、図２の第１のセグメント９０で示されている。本実施形態においては、第１及び第２の抵抗６４、８４は共に抵抗値が約５００ＫΩであり、第３の抵抗８８は抵抗値がほぼ２ＫΩであるので、コンデンサ４６の電荷の第１の部分の第１の速度での放電はほぼ１５０秒、すなわち、２分半続く。しかしながら、この全期間に亘ってコンデンサ４６の電荷は点火管６を付勢するのに十分なレベルにあるので、図示した例示的な実施形態では、点火準備コマンドの完了後１５０秒間、すなわち２分半の間、コンデンサ４６は点火コマンドを実行可能な充電状態にある。

【0032】

コンデンサ４６に蓄積された電荷の第１の部分が第１の速度で放電されるにつれて、コンデンサ４６の端子５２Ａ、５２Ｂ間の電圧は、図２の第１のセグメント９０に示されるように低下するが、やがて端子５２Ａ、５２Ｂ間の電圧は最早第１のトランジスタ５６をオン状態に維持するには不十分な値となる点に到達する。前述したように、これは点火準備コマンドの完了後約１５０秒で起こる。コンデンサ４６の電荷が、端子５２Ａ、５２Ｂ間の電圧が最早第１のトランジスタ５６の閾値電圧に届かなくなる程度に減少すると、第１のトランジスタ５６はオフ状態に切り替わる。

【0033】

かかる状況では、最早第２のトランジスタ７４のゲート７６の電圧をローに保たれず、第２のトランジスタ７４をオン状態に切り替えるのに十分なレベルになる。

【0034】

より詳細に述べると、第２のトランジスタ７４をオン状態に切り替えるゲート７６の電圧レベルを確定する際、ソース電極６０とドレイン電極６２との間の第１のトランジスタ５６のオフ抵抗を考慮に入れる必要があることに留意されたい。このオフ抵抗は２０００ＫΩのオーダーであるが、前述したように抵抗値が５００ＫΩのオーダーである第１の抵抗６４と直列に接続されている。コンデンサ４６の端子５２Ａ、５２Ｂ間の電圧が十分に低下した結果、最早ツェナーダイオード６８の降伏電圧に打ち勝つことができず、第１のトランジスタ５６のゲート５８で閾値電圧に届かなくなると、コンデンサ４６の端子５２Ａ、５２Ｂ間にかかる電圧は一例ではあるが約２１ボルトになる。かかる電圧が第１の抵抗６４及びソース電極６０とドレイン電極６２との間のオフ抵抗（２０００ＫΩ）に印加されると、ゲート７６での電圧はほぼ１６．８ボルトになるので、第２のトランジスタ７４はオン状態に切り替わる。

【0035】

その結果、コンデンサ４６の残留電荷の放電が、単一チャネル、すなわちソース電極８０とドレイン電極８２との間の、第３の抵抗を含むチャネルを介して始まる。かかる状況では、コンデンサ４６の電荷は主として、前述したように抵抗値が２ＫΩである第３の抵抗８８を介して放電されるので、コンデンサに蓄えられた電荷の第２の部分の放電は、図２の第１のセグメント９０で示される第１の速度より大きい第２のセグメント９２で示される第２の速度で起こる。

【0036】

図２から分かるように、第２のセグメント９２は、コンデンサ４６の第２の放電速度が第１のセグメント９０に示される第１の放電速度よりもはるかに大きいことを示す。すなわち、第２のセグメント９２の勾配、つまりコンデンサ電圧の減少速度は、第１のセグメント９０よりもはるかに大きい。特に、図１から分かるように、電荷の第１の部分は、第１の抵抗６４（抵抗値の一例は５００ＫΩ）及びそれに並列の第２及び第３の抵抗８４、８８（これらの抵抗は直列であり合成抵抗値が５０３ＫΩ）を介して放電される。このように接続された第１、第２、第３の抵抗６４，８４、８８全体の抵抗値は約２５１ＫΩである。図示した例示的な実施形態では、第１、第２、第３の抵抗６４、８４、８８によって与えられる抵抗値２５１ＫΩは、第３の抵抗８８によって与えられる抵抗値２ＫΩと比べて大きく、実に二桁に近い差である。抵抗値がこのように相違すると、コンデンサ４６の電荷の第１及び第２の部分は有意に異なる速度で放電される。ここで、本発明から逸脱することなしに抵抗の値及びそれらの間の関係を変更可能であることを再言する。本明細書に示した例示的な実施形態では、コンデンサの電荷の第２の部分の放電にはほぼ３０秒を要する。したがって、コンデンサ４６は、点火準備コマンドが完了してから、約１８０秒、つまり３分を超えない時間以内に安全なレベルにまで放電していることになる。

【0037】

第１のトランジスタ５６のオフ抵抗は、ゲート７６の電圧が第３の抵抗８８の両端間の電圧降下に十分近いため、第２のトランジスタ７４がコンデンサ４６を安全なレベルまで放電させるに十分な時間の間オン状態に留まるように選択される。第２のトランジスタ７４が飽和状態を脱することができるが、コンデンサ４６が十分に放電して安全な状態になるまではオフ状態に切り替わらないことが望ましい。

【0038】

コンデンサ４６の端子５２Ａ、５２Ｂ間の電圧が第２のトランジスタ７４をオフ状態にするに十分なほど低下すると、コンデンサに残っている電荷が如何程であれ、その電荷が直列の第２及び第３の抵抗８４、８８を含む別個のチャネルを介して放電される。かかる放電は図２の第３のセグメント９４に示されるが、その速度は第１及び第２のセグメント９０、９２によって示される第１及び第２の放電速度よりも小さい。コンデンサ４６がこのように放電すると、点火管制御回路４は点火管６の意図しない付勢を回避することができるが、これは望ましい利点である。

【0039】

図２の第３のセグメント９４にさらに関して、第１のトランジスタ５６をオン状態に切り替えることができるゲート５８の閾値電圧は第２のトランジスタ７４の閾値電圧と同様に１．０乃至２．０ボルトの範囲内にあることに留意されたい。この電圧は、点火管６の「安全な」状態レベル以下でなければならない。例示的なケーブル抵抗４８は、導体サイズ、ケーブル長及び周囲温度によるが、１．０乃至３．０Ωの範囲内にある。ケーブル抵抗４８が１．０Ωで、点火管６の「安全・無点火」電流が１．０アンペアに指定されている場合、ゲート５８における第１のトランジスタ５６の最大許容閾値電圧は２．０ボルトである。

【0040】

点火準備コマンド発送後におけるコンデンサ４６の初期充電について留意すべきことは、充電抵抗４４と第１の抵抗６４によって分圧された最小入力電圧を、ツェナーダイオード６８の降伏電圧とゲート５８における第１のトランジスタ５６の閾値電圧との和よりも必ず高くすることにより、充電サイクル時に確実に、第１のトランジスタ５６がオン状態に、また、第２のトランジスタ７４がオフ状態に切り替えられるようにして、コンデンサ４６が確実にフル充電されるようにすることである。また、ツェナーダイオード６８の降伏電圧と、第１のトランジスタ５６の閾値電圧と、第１、第２、第３の抵抗６４，８４，８８を含むチャネルを介して放電されるコンデンサ４６の時定数ＲＣとの組み合わせによって、コンデンサ４６の急速放電が開始する時点が決まる。これは、コンデンサ４６がフル充電状態に達した時点より所定の期間経過した時点より十分先の時点でなければならない。その所定の期間の一例は５分だが、図示した例示的な実施形態では、急速放電は僅か２分半後に起こることが注目される。ツェナーダイオード６８の降伏電圧を低くすることによって、充電サイクル中に第１のトランジスタ５６がオン状態に、また、第２のトランジスタ７４がオフ状態に保持されやすくし、コンデンサ４６のフル充電を可能にする。

【0041】

充電サイクル中のコンデンサ電圧を時間の関数として示す図３に関し、第２のトランジスタ７４は充電サイクルの少なくとも一部ではオン状態にあるため、利用可能な充電電流の一部が第３の抵抗８８を介して分流されることに留意されたい。充電抵抗４４と第３の抵抗８８による分圧が、第１のトランジスタ５６のゲート５８の電圧、すなわち、端子５２Ａ、５２Ｂ間の電圧からツェナーダイオード６８の降伏電圧を減算した値が、第１のトランジスタ５６の閾値電圧に達する時点までのコンデンサ充電曲線の漸近電圧を決定する。第１のトランジスタ５６の閾値電圧に達すると、第１のトランジスタ５６はオン状態に切り替わる一方、第２のトランジスタ７４はオフ状態に切り替わるので、コンデンサ４６がフル充電可能となり、その結果端子５２Ａ、５２Ｂ間の電圧が第１の電気エネルギー源１４の電圧に等しくなる。第１のトランジスタ５６の閾値電圧は、図３中に符号９６と共に破線で示されている。

【0042】

このように、有利なことに、点火準備コマンドが発送されコンデンサ４６がフル充電された後、コンデンサ４６の電荷が点火管６を付勢するのに十分なレベルにある時間が延長される。従来は３０秒が最低限受け入れ可能な値であると見なされていたのに対し、開示された例示的な実施形態では、１５０秒に亘って点火コマンドを発送することができる。この期間内であれば、点火コマンドを発送し、また、発送を手動で容易に行うことができる。

【0043】

さらに有利なことには、コンデンサ４６は第２の所定期間内に十分に放電して「安全な」状態になるが、従来この期間は最低でも５分とされていた。然るに、本明細書に示した例示的な実施形態では、放電は図２の第１、第２のセグメント９０、９２に沿って、１８０秒、つまり３分以内に起こる。

【0044】

従来型の非固体コンポーネントによって生じる放電の速度の典型例が、図２に破線で示されている。したがって、改良型点火管制御回路４により提供される放電曲線は、点火管を付勢できる十分な期間コンデンサ４６の電荷を維持する点で望ましいものであり、さらに点火コマンドが発送されない場合には速やかにコンデンサ４６を放電させる。このように点火管制御回路４は信頼性が高くしかも安全な動作を提供するという利点がある。

【0045】

本発明は、その思想又は本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形態で具現化することができる。記載した実施態様は、全ての点において限定的でなく例示的なものとしてのみ見なされるものとする。したがって、開示の範囲は、以上の記載ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲の内にある全ての変更は、それらの範囲内に包含されるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】