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技術 ガス燃焼機器

出願人 株式会社ノーリツ
発明者 田邉憲司中野智也
出願日 2016年7月26日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-146101
公開日 2018年2月1日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-017420
状態 特許登録済
技術分野 燃料の供給及び制御 燃焼システム
主要キーワード ジュール熱損失 接続ノード間 非加熱水 燃焼機構 ガス燃焼機器 抵抗素子間 発生熱量 入水管
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

ガス燃焼機器において、比例弁駆動電流を調整する駆動回路信頼性を向上させる。

解決手段

ガス比例弁70は、駆動電流Idに応じて開度が調整される。駆動回路200は、マイクロコンピュータ100からの制御指令電圧Vsvに応じて駆動電流Idを制御する。駆動回路200は、電源配線210および接地配線212の間にガス比例弁70と直列に接続される駆動トランジスタTrと、駆動トランジスタTrおよび接地配線212の間に接続される第1の抵抗R1と、電源配線210および駆動トランジスタTrの間に、ガス比例弁70と直列に接続される第2の抵抗R2とを含む。駆動トランジスタTrは、駆動トランジスタおよび第1の抵抗の接続ノードの電圧が制御指令電圧Vsvと等しくなるように駆動電流Idを制御する。マイクロコンピュータ100は、電源電圧Vcの一部を用いて制御指令電圧Vsvを生成する。

概要

背景

燃料ガス燃焼によって熱量を発生させるガス燃焼機器では、燃料ガスの供給量指令通りに制御することが、燃焼状態を良好に維持する上で重要である。代表的には、燃料ガスの供給量は、駆動電流に応じて開度が調整される調整弁比例弁)によって制御される。

特開2002−276937号公報(特許文献1)には、ガス比例弁を駆動するガス比例弁駆動回路と、ガス比例弁駆動回路と直列に接続され、ガス比例弁駆動回路への通電を制御するトランジスタと、トランジスタを制御するマイクロコンピュータとを備えるガス比例弁駆動制御回路が記載されている。特許文献1では、マイクロコンピュータは、トランジスタに制御電圧を出力するとともに、ガス比例弁駆動回路に流れる駆動電流をフィードバックしたフィードバック値を受ける。マイクロコンピュータは、このフィードバック値に基づいてガス比例弁駆動回路の故障診断するように構成される。

概要

ガス燃焼機器において、比例弁の駆動電流を調整する駆動回路の信頼性を向上させる。ガス比例弁70は、駆動電流Idに応じて開度が調整される。駆動回路200は、マイクロコンピュータ100からの制御指令電圧Vsvに応じて駆動電流Idを制御する。駆動回路200は、電源配線210および接地配線212の間にガス比例弁70と直列に接続される駆動トランジスタTrと、駆動トランジスタTrおよび接地配線212の間に接続される第1の抵抗R1と、電源配線210および駆動トランジスタTrの間に、ガス比例弁70と直列に接続される第2の抵抗R2とを含む。駆動トランジスタTrは、駆動トランジスタおよび第1の抵抗の接続ノードの電圧が制御指令電圧Vsvと等しくなるように駆動電流Idを制御する。マイクロコンピュータ100は、電源電圧Vcの一部を用いて制御指令電圧Vsvを生成する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

燃料ガス燃焼によって熱量を発生するように構成された燃焼機構と、駆動電流に応じて開度を変化させることにより、前記燃焼機構への前記燃料ガスの供給量を制御するように構成された比例弁と、前記駆動電流を制御するための駆動回路と、前記駆動回路に前記駆動電流を生じさせるための制御指令電圧を生成するマイクロコンピュータとを備え、前記駆動回路は、電源配線および接地配線の間に前記比例弁と直列に接続されるトランジスタと、前記トランジスタおよび前記接地配線の間に接続される第1の抵抗と、前記電源配線および前記トランジスタの間に、前記比例弁と直列に接続される第2の抵抗とを含み、前記トランジスタは、前記トランジスタおよび前記第1の抵抗の接続ノードの電圧が前記制御指令電圧と等しくなるように、前記比例弁に供給する前記駆動電流を制御するように構成され、前記制御指令電圧の最大値は、前記マイクロコンピュータの電源電圧よりも低い電圧となるように構成される、ガス燃焼機器

請求項2

前記第1の抵抗は、単一の抵抗素子で構成され、前記マイクロコンピュータは、前記接続ノードの電圧を監視し、前記接続ノードの電圧が接地電圧になったときに前記第1の抵抗の短絡故障を検出する、請求項1に記載のガス燃焼機器。

請求項3

前記制御指令電圧の最大値に応じた前記駆動電流が前記比例弁に供給されたときに前記第1の抵抗に発生する熱損失は、前記単一の抵抗素子の許容熱損失よりも小さい、請求項2に記載のガス燃焼機器。

技術分野

0001

この発明は、ガス燃焼機器に関する。

背景技術

0002

燃料ガス燃焼によって熱量を発生させるガス燃焼機器では、燃料ガスの供給量指令通りに制御することが、燃焼状態を良好に維持する上で重要である。代表的には、燃料ガスの供給量は、駆動電流に応じて開度が調整される調整弁比例弁)によって制御される。

0003

特開2002−276937号公報(特許文献1)には、ガス比例弁を駆動するガス比例弁駆動回路と、ガス比例弁駆動回路と直列に接続され、ガス比例弁駆動回路への通電を制御するトランジスタと、トランジスタを制御するマイクロコンピュータとを備えるガス比例弁駆動制御回路が記載されている。特許文献1では、マイクロコンピュータは、トランジスタに制御電圧を出力するとともに、ガス比例弁駆動回路に流れる駆動電流をフィードバックしたフィードバック値を受ける。マイクロコンピュータは、このフィードバック値に基づいてガス比例弁駆動回路の故障診断するように構成される。

先行技術

0004

特開2002−276937号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1では、トランジスタのエミッタ端子抵抗を介して接地されている。そして、トランジスタのエミッタ端子および抵抗の接続ノード電圧がフィードバック値としてマイクロコンピュータに入力される。

0006

このような構成において、ガス比例弁駆動回路に駆動電流が流れると、トランジスタを経由して抵抗に駆動電流が流れるため、抵抗には熱損失ジュール熱損失)が発生する。抵抗の許容熱損失を超える熱損失が発生すると、抵抗を損傷させる虞がある。そのため、一般的には、抵抗を、複数の抵抗素子直列接続した構成とすることにより、抵抗全体印加される電圧を複数の抵抗素子間分担させるようにしている。

0007

その一方で、上記のように、抵抗を複数の抵抗素子で構成した場合には、当該複数の抵抗素子のうちの1つが短絡故障すると、抵抗全体の抵抗値が低くなるため、駆動電流が増加する。このときの駆動電流の増加分は、抵抗全体の抵抗値の変化分に応じた大きさとなるため、フィードバック値からは短絡故障を検出することが困難となる場合があった。

0008

したがって、ガス燃焼機器の信頼性の向上には、比例弁の駆動電流を調整する駆動回路に発生する熱損失の低減とともに、部品の短絡故障を正確に検出できることが求められる。

0009

この発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、ガス燃焼機器において、比例弁の駆動電流を調整する駆動回路の信頼性を向上させることである。

課題を解決するための手段

0010

この発明のある局面では、ガス燃焼機器は、燃焼機構と、比例弁と、マイクロコンピュータと、駆動回路とを備える。燃焼機構は、燃料ガスの燃焼によって熱量を発生するように構成される。比例弁は、駆動電流に応じて開度を変化させることにより、燃焼機構への燃料ガスの供給量を制御するように構成される。駆動回路は駆動電流を制御する。マイクロコンピュータは、駆動回路に駆動電流を生じさせるための制御指令電圧を生成するように構成される。駆動回路は、電源配線および接地配線の間に比例弁と直列に接続されるトランジスタと、トランジスタおよび接地配線の間に接続される第1の抵抗と、電源配線およびトランジスタの間に、比例弁と直列に接続される第2の抵抗とを含む。トランジスタは、トランジスタおよび第1の抵抗の接続ノードの電圧が制御指令電圧と等しくなるように、比例弁に供給する駆動電流を制御するように構成される。制御指令電圧の最大値は、マイクロコンピュータの電源電圧よりも低い電圧となるように構成される。なお、本願明細書において、制御指令電圧は、マイクロコンピュータから出力されたパルス信号からなるデジタルデータを駆動回路内で時間積分した電圧、もしくは、マイクロコンピュータから出力されたアナログ電圧である。

0011

上記ガス燃焼機器によれば、マイクロコンピュータが電源電圧の一部を用いて制御指令電圧を生成することで、制御指令電圧の最大値は電源電圧よりも低い電圧とされる。これに応じて、トランジスタおよび第1の抵抗の接続ノードの電圧も、電源電圧よりも低い電圧に制御される。このように接続ノードの電圧を低下させることによって、比例弁の開度指令値に対応した駆動電流を確保する上で、第1の抵抗の抵抗値を下げることができる。これにより、第1の抵抗に発生する熱損失を低減することができる。したがって、第1の抵抗を、単一の抵抗素子で構成することが可能となる。

0012

また、接続ノードの電圧を低下させることで、電源配線および接続ノード間に印加される電圧が高くなるため、電源配線および接続ノードの間に接続されるトランジスタに印加される電圧が高くなり、結果的にトランジスタにて発生する熱損失が増加することになる。上記ガス燃焼機器によれば、電源配線およびトランジスタの間に第2の抵抗を接続したことで、電源配線および接続ノード間に印加される電圧をトランジスタおよび第2の抵抗間で分担させることができる。これにより、接続ノードの電圧の低下によってトランジスタに発生する熱損失が増加することを防ぐことができる。

0013

以上のように、上記ガス燃焼機器によれば、第1の抵抗およびトランジスタにて発生する熱損失を低減できるため、駆動回路の信頼性を向上させることができる。

0014

好ましくは、第1の抵抗は、単一の抵抗素子で構成される。マイクロコンピュータは、接続ノードの電圧を監視し、接続ノードの電圧が接地電圧になったときに第1の抵抗の短絡故障を検出する。

0015

このようにすると、第1の抵抗が短絡故障すると、接続ノードの電圧が接地電圧になるため、マイクロコンピュータは、接続ノードの電圧に基づいて第1の抵抗の短絡故障を正確に検出することができる。これにより駆動回路の信頼性が向上する。

0016

好ましくは、制御指令電圧の最大値に応じた駆動電流が比例弁に供給されたときに第1の抵抗に発生する熱損失は、単一の抵抗素子の許容熱損失よりも小さい。

0017

このようにすると、第1の抵抗を単一の抵抗素子で構成しても、熱損失によって抵抗素子が損傷することを抑制することができる。これにより駆動回路の信頼性が向上する。

発明の効果

0018

この発明によれば、ガス燃焼機器において、比例弁の駆動電流を調整する駆動回路の信頼性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の実施の形態に従うガス燃焼機器が適用された給湯装置概略構成図である。
本実施の形態に従うガス燃焼機器におけるガス比例弁の開度を制御するための構成を説明するための回路図である。
比較例による駆動回路の構成を示す回路図である。
マイクロコンピュータにおける制御指令電圧の生成方法を説明するための図である。

実施例

0020

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰り返さないものとする。

0021

図1は、本発明の実施の形態に従うガス燃焼機器が適用された給湯装置の概略構成図である。図1を参照して、給湯装置10は、入水管20と、出湯管30と、熱交換器40と、燃焼バーナ50と、マイクロコンピュータ100とを備える。給湯装置10は、さらに、燃焼バーナ50に対して燃料ガスを供給するための、ガス供給管55、ガス電磁弁60およびガス比例弁70を備える。

0022

入水管20には、水道水等の非加熱水が給水される。熱交換器40は、燃焼バーナ50による燃料ガスの燃焼熱により入水管20からの非加熱水を熱交換によって加熱する。熱交換器40による加熱水は、出湯管30から出湯される。

0023

燃焼バーナ50へのガス供給管55には、ガス電磁弁60およびガス比例弁70が介挿される。燃焼バーナ50から出力された燃料ガスは、図示しない燃焼ファンによって導入された燃焼用空気と混合されて、図示しない点火装置によって着火される。混合気が着火されることにより、燃料ガスが燃焼された火炎が生じる。燃焼バーナ50からの火炎によって生じる燃料熱は、熱交換器40に与えられる。

0024

ガス電磁弁60は、マイクロコンピュータ100からの制御指令に応じて開閉される。ガス電磁弁60は、燃焼バーナ50への燃料ガスの供給をオンオフする機能を有する。ガス比例弁70の開度は、マイクロコンピュータ100からの制御指令に従って制御される。

0025

ガス供給管55から燃焼バーナ50への燃料ガスの供給圧力(以下、単に「ガス圧」とも称する)は、ガス比例弁70の開度に応じて制御される。したがって、燃焼バーナ50からの燃料ガス供給量(厳密には、単位時間当たりの供給量、すなわち、流量)は、ガス比例弁70によって制御される。

0026

図1に示した構成において、燃焼バーナ50、ガス供給管55、ガス電磁弁60およびガス比例弁70、ならびにマイクロコンピュータ100によって、本実施の形態に従うガス燃料機器が構成される。すなわち、燃焼バーナ50は「燃焼機構」の一実施例に対応し、ガス比例弁70は「比例弁」の一実施例に対応し、ガス比例弁70の開度は「比例弁」の「開度」に対応する。ガス比例弁70の開度を制御するための構成については後程詳細に説明する。

0027

図2は、本実施の形態に従うガス燃焼機器におけるガス比例弁の開度を制御するための構成を説明するための回路図である。図2を参照して、給湯装置10は、ガス比例弁70の開度を制御するための構成として、マイクロコンピュータ100および駆動回路200を有する。

0028

マイクロコンピュータ100は、電源配線110および接地配線112の間に接続される。以下では、電源配線110および接地配線112の間の直流電圧Vcを「電源電圧Vc」とも称する。マイクロコンピュータ100は、電源電圧Vcの供給を受けて動作する。電源電圧Vcは、たとえば5V程度に制御される。

0029

マイクロコンピュータ100は、燃焼バーナ50での必要発生熱量に応じてガス比例弁70の開度指令値を算出するとともに、当該開度指令値に対応した駆動電流Idを生じさせるための制御指令電圧Vsvを生成する。たとえば、ガス比例弁70の開度(指令値)と、駆動電流Idとの対応関係を、マップまたは演算式によって予め定めておけば、当該マップまたは演算式を都度参照することによって、燃焼制御のための制御指令電圧Vsvを算出することができる。

0030

マイクロコンピュータ100は、電源電圧Vcの一部を用いて制御指令電圧Vsvを生成する。したがって、制御指令電圧Vsvの最大値は、電源電圧Vcよりも低い電圧とされる。制御指令電圧Vsvはアナログ電圧である。マイクロコンピュータ100は、算出した制御指令電圧VsvをデジタルデータDVsvに変換する。デジタルデータDVsvは、ノード101から駆動回路200へ入力される。マイクロコンピュータ100は、後述するように、アナログ電圧である制御指令電圧Vsvを駆動回路200へ入力するようにしてもよい。

0031

駆動回路200は、マイクロコンピュータ100からの制御指令電圧Vsvに応じて、ガス比例弁70の駆動電流Idを制御する。ガス比例弁70の開度は、駆動電流Idに応じて変化する。

0032

駆動回路200は、接続端子201,202と、電源配線210と、接地配線212と、駆動トランジスタTrと、コンデンサC1〜C5と、抵抗素子R1〜R9と、オペアンプ220とを含む。

0033

ガス比例弁70は、接続端子201および接続端子202の間に接続される。ガス比例弁70は、接続端子201,202を介して、電源配線210および接地配線212の間に電気的に接続される。ガス比例弁70の両端には、コンデンサC1が接続されている。コンデンサC1は、電源電圧安定用のコンデンサであり、たとえば電解コンデンサが用いられる。

0034

以下では、電源配線210および接地配線212間の直流電圧Vsを「電源電圧Vs」とも称する。駆動回路200は、電源電圧Vsの供給を受けて動作する。電源電圧Vsは、たとえば15V程度に制御される。接地配線212,112の電圧を接地電圧GND(0V)と表記する。

0035

駆動トランジスタTrは、電源配線210および接地配線212の間に、ガス比例弁70と直列に接続される。図2の例では、駆動トランジスタTrはnpnトランジスタによって構成されている。

0036

抵抗素子R1は、駆動トランジスタTrおよび接地配線212の間に電気的に接続される。ノードNd1は、駆動トランジスタTrおよび抵抗素子R1の接続ノードに相当する。抵抗素子R1は、制御指令電圧Vsvの最大値に応じた駆動電流Idがガス比例弁70に供給されたときに発生する熱損失(ジュール熱損失)が、抵抗素子の許容熱損失よりも小さくなるように、その抵抗値が設定されている。

0037

抵抗素子R2は、電源配線210および駆動トランジスタTrの間に、ガス比例弁70と直列に接続される。図2の例では、ガス比例弁70および駆動トランジスタTrの間に抵抗素子R2が接続されているが、電源配線210およびガス比例弁70の間に抵抗素子R2が接続されていてもよい。抵抗素子R2は、抵抗素子R1と同様に、制御指令電圧Vsvの最大値に応じた駆動電流Idがガス比例弁70に供給されたときに発生する熱損失が、抵抗素子の許容熱損失よりも小さくなるように、その抵抗値が設定されている。

0038

抵抗素子R1は「第1の抵抗」を構成し、抵抗素子R2は「第2の抵抗」を構成する。第1の抵抗は単一の抵抗素子R1で構成されている。第2の抵抗は単一の抵抗素子R2で構成されている。以下では、抵抗素子R1,R2の抵抗値についてR1,R2と表記することとする。

0039

オペアンプ220は、電源配線210および接地配線212と接続され、電源電圧Vsの供給を受けて動作する。オペアンプ220の非反転入力端子(+端子)は、抵抗素子R5と接続される。ノードNd2は、非反転入力端子および抵抗素子R5の接続ノードであって、オペアンプ220の入力ノードに相当する。オペアンプ220の反転入力端子(−端子)は、駆動トランジスタTrのエミッタと接続される。コンデンサC2は、オペアンプ220の非反転入力端子(+端子)および反転入力端子(−端子)の間に接続される。オペアンプ220の出力端子は、抵抗素子R3を経由して、駆動トランジスタTrの制御電極ベース)と電気的に接続される。抵抗素子R4は、抵抗素子R3および制御電極の接続ノードと駆動トランジスタTrのエミッタとの間に接続される。

0040

抵抗素子R5,R6,R7は、ノードNd2およびマイクロコンピュータ100のノード101との間に直列に接続される。コンデンサC4は、抵抗素子R5の抵抗素子R6側の端子と接地電圧GNDとの間に接続される。コンデンサC3は、抵抗素子R5のノードNd2側の端子と接地電圧GNDとの間に接続される。

0041

抵抗素子R5,R6,R7およびコンデンサC3,C4は積分回路を構成する。ノード101から出力された制御指令電圧Vsvは、積分回路を経由してノードNd2に入力される。したがって、ノードNd2に入力される電圧は、マイクロコンピュータ100から出力されたデジタルデータDVsvの波形を時間積分した波形となり、その大きさはアナログ電圧である、制御指令電圧Vsvと等しくなる。

0042

本願明細書において「制御指令電圧Vsv」とは、マイクロコンピュータ100から出力され、最終的にノードNd2に入力される電圧を意味する。本実施の形態では、制御指令電圧Vsvは、マイクロコンピュータ100からのデジタルデータDVsvを積分回路で時間積分した電圧となる。マイクロコンピュータ100が、アナログ電圧である制御指令電圧Vsvを直接的にノードNd2に与えるようにしてもよい。

0043

オペアンプ220によるフィードバックによって、駆動トランジスタTrによる供給電流、すなわち、ガス比例弁70の駆動電流Idは、ノードNd1の電圧がノードNd2の電圧、すなわち制御指令電圧Vsvと等しくなるように制御される。この結果、駆動回路200による駆動電流Idは、下記(1)式に従って制御される。

0044

Id=(Vsv−GND)/R1 …(1)
このように、駆動回路200は、制御指令電圧Vsvに応じて駆動電流Idを制御するように構成される。この構成において、マイクロコンピュータ100は、ノードNd1の電圧を監視する。図2に示されるように、ノードNd1およびノード102の間には、抵抗素子R8,R9が直列に接続される。抵抗素子R8および抵抗素子R9の接続ノードと接地電圧GNDとの間にコンデンサC5が接続される。抵抗素子R8,R9およびコンデンサC5は積分回路を構成する。ノードNd1の電圧は、積分回路を経由してマイクロコンピュータ100のノード102に入力される。

0045

駆動回路200が正常である場合、上述したように、ノードNd1の電圧は制御指令電圧Vsvと等しくなる。すなわち、ノード102に入力される電圧Vinは制御指令電圧Vsvと等しくなる。マイクロコンピュータ100は、制御指令電圧Vsvとノード102に入力される電圧Vin(=ノードNd1の電圧)とを比較することにより、駆動回路200の故障を検出することができる。

0046

具体的には、第1の抵抗である、抵抗素子R1が短絡故障した場合、ノードNd1の電圧は接地電圧GND(0V)に等しい電圧となる。この場合、マイクロコンピュータ100は、ノード102に入力される電圧Vinが接地電圧GNDに等しいことに基づいて、第1の抵抗の短絡故障を検出することができる。

0047

このように本実施の形態に従う駆動回路200では、第1の抵抗を単一の抵抗素子R1で構成したことで、第1の抵抗を複数の抵抗素子で構成する場合(図3参照)に比べて、第1の抵抗の短絡故障を正確に検出することが可能となる。この点について、図3に示す比較例を参照しながら詳細に説明する。

0048

図3は、比較例による駆動回路200Aの構成を示す回路図である。図3を参照して、比較例による駆動回路200Aでは、第1の抵抗は、ノードNd1および接地配線212の間に直列に接続された3個の抵抗素子R10,R11,R12によって構成されている。また、比較例による駆動回路200Aは、電源配線210および駆動トランジスタTrの間に、第2の抵抗を有していない。以下では、抵抗素子R10,R11,R12の抵抗値をR10,R11,R12で表記することとする。第1の抵抗の抵抗値は、3個の抵抗素子R10,R11,R12の抵抗値の合計値(R10+R11+R12)に等しくなる。

0049

駆動回路200Aにおいても、オペアンプ220によるフィードバックによって、駆動トランジスタTrによる供給電流、すなわち、ガス比例弁70の駆動電流Idは、ノードNd1の電圧が制御指令電圧Vsvと等しくなるように制御される。したがって、駆動回路200Aによる駆動電流Idは、下記(2)式に従って制御される。

0050

Id=(Vsv−GND)/(R10+R11+R12) …(2)
ここで、第1の抵抗を構成する複数の抵抗素子R10,R11,R12のうちの1つ(たとえば、抵抗素子R12とする)が短絡故障した場合を想定する。この場合、第1の抵抗の抵抗値は(R10+R11+R12)から(R10+R11)に減少する。その結果、式(2)に従って駆動電流Idが増加する。具体的には、抵抗素子R12の短絡故障によって、駆動電流Idは(R10+R11+R12)/(R10+R11)倍される。これにより、抵抗素子R10,R11の各々にて発生する熱損失(ジュール熱損失)が増加する。

0051

このように、第1の抵抗を複数の抵抗素子で構成した場合において、少なくとも1つの抵抗素子が短絡故障すると、駆動電流Idは、ガス比例弁70の開度指令値に対応して算出された駆動電流Idに比べて増加する。そのため、健全な抵抗素子にて発生する熱損失が増加する。しかしながら、一方で、短絡故障発生の前後においてノードNd1の電圧がほとんど変化しないため、マイクロコンピュータ100は駆動回路200Aにて発生した短絡故障を検出することが困難となる。その結果、第1の抵抗が短絡故障した状態でガス比例弁70の開度制御を実行し続けることになる。マイクロコンピュータ100からの指令に対して駆動電流に誤差が生じることによって、燃料ガスの供給量が変動し、結果的に燃焼状態を維持できなくなる可能性がある。

0052

これに対して、図2に示したように、本実施の形態による駆動回路200では、第1の抵抗が単一の抵抗素子R1で構成されている。そのため、抵抗素子R1が短絡故障すると、ノードNd1の電圧が接地電圧GNDに等しい電圧となる。したがって、マイクロコンピュータ100は、ノードNd1の電圧に基づいて第1の抵抗の短絡故障を正確に検出して、ガス比例弁70の開度制御を停止することができる。これにより、燃焼状態の悪化を回避することができる。

0053

その一方で、第1の抵抗を単一の抵抗素子で構成した場合には、第1の抵抗を複数の抵抗素子で構成した場合に比べて、必然的に1個の抵抗素子の抵抗値が高くなるため、抵抗素子にて発生する熱損失が大きくなる。抵抗素子の許容熱損失を超える熱損失が発生すると、抵抗素子が損傷しやすくなる。なお、抵抗素子の損傷を防ぐためには、許容熱損失がより大きい、大型の抵抗素子を用いることが考えられるが、抵抗素子の大型化に伴って駆動回路の大型化を招いてしまう。

0054

そこで、本実施の形態では、マイクロコンピュータ100は、電源電圧Vcの一部を用いて制御指令電圧Vsvを生成する。制御指令電圧Vsvの最大値を電源電圧Vcよりも低い電圧とすることにより、ノードNd1の電圧の最大値も電源電圧Vcよりも低い電圧となる。これにより、同一の駆動電流Idを確保する場合、ノードNd1の電圧を下げることで、第1の抵抗の抵抗値も低くすることができる。これにより、第1の抵抗にて発生する熱損失も低減されるため、結果的に第1の抵抗の損傷を抑制することができる。また、第1の抵抗の熱損失が小さくなることで、上述したように、第1の抵抗を単一の抵抗素子で構成することが可能となる。この結果、第1の抵抗の短絡故障を正確に検出することができる。

0055

なお、マイクロコンピュータ100において電源電圧Vcの一部を用いて制御指令電圧Vsvを生成する方法としては、たとえば、図4に示されるように、制御指令電圧Vsvの生成に用いるパルス信号のデューティ比によって、制御指令電圧Vsvの最大値を調整することができる。

0056

具体的には、図4(1)に示すように、マイクロコンピュータ100は、デジタルデータDVsvとして、波高値が電源電圧Vcに等しいパルス信号を出力する。デジタルデータDVsvは、パルス信号の周期TにおけるH(論理ハイ)レベルの期間Tonの割合(以下、デューティ比Ton/Tとも称する)を調整可能に構成されている。マイクロコンピュータ100から出力されるデジタルデータDVsvは、駆動回路200内の積分回路で時間積分されることによって、制御指令電圧Vsvに変換される。制御指令電圧Vsvは、電源電圧Vcにデューティ比Ton/Tを乗じた値となる(Vsv=Vc×Ton/T)。マイクロコンピュータ100は、駆動電流Idに応じてデューティ比Ton/Tを調整することにより、駆動電流Idに対応した制御指令電圧Vsvを生成することができる。

0057

図4(1)の場合、デューティ比Ton/T=1のとき、制御指令電圧Vsvは最大となり、その最大値が電源電圧Vcに等しくなる。よって、ノードNd1の電圧の最大値も電源電圧Vcに等しくなる。これに対して、図4(2)では、同じ駆動電流Idに対応するデューティ比Ton/Tを、図4(1)よりも小さくする。たとえば、デューティ比Ton/Tを、図4(1)の半分の大きさとする。これにより、制御指令電圧Vsvは、電源電圧Vcにデューティ比Ton/2Tを乗じた値となる(Vsv=Vc×Ton/2T)。制御指令電圧Vsvは、実質的に、電源電圧Vc/2にデューティ比Ton/Tを乗じた値と等価となる(Vsv=Vc/2×Ton/T)。これによれば、デューティ比Ton/T=1のときに制御指令電圧Vsvは最大となり、その最大値は電源電圧Vcの1/2に等しくなる。

0058

図4(2)では、図4(1)に比べて制御指令電圧Vsvの最大値が1/2に低減されたことによって、ノードNd1の電圧の最大値も1/2に低減されることになる。したがって、同一の駆動電流Idを確保するにあたって、第1の抵抗の抵抗値を1/2に低減することができる。この結果、第1の抵抗に発生する熱損失が低減されるため、第1の抵抗を単一の抵抗素子で構成することができる。

0059

ただし、上述したように、ノードNd1の電圧の最大値を低減させた場合、駆動トランジスタTrのコレクターエミッタ間に印加される電圧が高くなる。その結果、駆動トランジスタTrに生じる損失が増大し、駆動トランジスタTrが損傷しやすくなってしまう。

0060

そこで、本実施の形態では、電源配線210および駆動トランジスタTrの間に、ガス比例弁70と直列に第2の抵抗(抵抗素子R2)を接続する。このような構成とすることにより、駆動トランジスタTrに印加される電圧を、第2の抵抗および駆動トランジスタTrの間で分担させることができる。これにより、駆動トランジスタTrにて発生する熱損失を低減することができる。

0061

このように本実施の形態に従うガス燃焼機器によれば、マイクロコンピュータ100が電源電圧Vcの一部を用いて制御指令電圧Vsvを生成することで、制御指令電圧Vsvに応じて、駆動トランジスタTrおよび第1の抵抗の接続ノードNd1の電圧も低下させることができる。これにより、第1の抵抗にて発生する熱損失を低減することができる。また、第1の抵抗を単一の抵抗素子で構成することが可能となるため、第1の抵抗の短絡故障を正確に検出することができる。さらに、第2の抵抗によって駆動トランジスタTrの電圧負担が軽減されるため、駆動トランジスタTrにて発生する熱損失を低減することができる。この結果、駆動回路200に発生する熱損失を低減するとともに、駆動回路200の短絡故障を正確に検出することができるため、駆動回路200の信頼性を向上させることが可能となる。

0062

なお、本実施の形態では、燃焼機構での燃料としてガスを例示したが、駆動電流に応じて作動量が変換する機器によって燃料供給量が制御されるものであれば、任意の燃料を用いる燃焼機器に対して、本発明の適用が可能である。

0063

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

0064

10給湯装置、20入水管、30出湯管、40熱交換器、50燃焼バーナ、55ガス供給管、60ガス電磁弁、70ガス比例弁、100マイクロコンピュータ、200,200A駆動回路、101,102,201,202ノード、110,210電源配線、112,212接地配線、220オペアンプ、Tr駆動トランジスタ、C1〜C5コンデンサ、R1〜R12抵抗素子、Id駆動電流、Vc,Vs電源電圧、GND接地電圧、Vsv制御指令電圧。

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