JP2000251560A

JP2000251560A - 誘導性負荷の駆動回路

Info

Publication number: JP2000251560A
Application number: JP11047756A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Yasufuku; 洋伸安福; Yasuo Tauchi; 康夫田内; Hirokazu Kuwabara; 宏和桑原; Yoshihide Nakajima; 良秀中嶋; Chie Oka; 智恵岡
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】機械式リレーの駆動回路において、リレー作
動中における消費電力の低減化を図り得る誘導性負荷の
駆動回路を提供する。【解決手段】リレー４とその駆動電圧源Ｖｃｃとの間
にツェナーダイオード３を挿入するとともに、このツェ
ナーダイオード３をバイパスして駆動電圧を印加できる
ようにトランジスタ２を接続する。そして、リレー４の
作動開始時には上記トランジスタ２をオンして駆動電圧
源Ｖｃｃから上記リレー４に定格電圧を印加する一方、
リレー４の作動後は上記トランジスタ２をオフしてツェ
ナーダイオード３を介して定格電圧より低い電圧をリレ
ー４に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、誘導性負荷の駆
動回路に関し、より詳細には機械式リレーなど内部に誘
導性負荷を含んだ器機の駆動回路技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、給湯器等の各種装置におい
て、信号側と負荷側とが電気的に絶縁されたスイッチと
して、機械式（有接点形）のリレーが広く用いられてい
る。かかる機械式リレーは、周知のように、電磁石（誘
導性負荷）と機械接点とを主要部として構成され、上記
電磁石に電流を流すことによって機械接点をオンさせる
構造が採用されている。

【０００３】そして、このような機械式リレーにおいて
は、当該リレーを駆動するのに必要な定格電圧がリレー
の製造メーカ等によって定められており、当該リレーの
駆動回路においては、リレーの作動開始時から作動開始
後の接点保持中は、常に上記定格電圧が上記リレーの電
磁石に与えられるように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成による機械式リレーの駆動回路では、リ
レー作動中常に電磁石（誘導性負荷）に定格電圧が印加
されていることから以下のような問題があり、その改善
が望まれていた。

【０００５】すなわち、このようなリレー駆動回路を含
んだ電気回路においては、上記リレーの作動中における
誘導性負荷での消費電力は少なくなく、特にこの種のリ
レーを多く含んで構成されることがある器機の制御基板
等においては、その電源回路として低圧電源が多用され
ていることからも、リレー作動中の消費電力の低減化が
強く要請されていた。

【０００６】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、機械式リ
レーの駆動回路において、リレー作動中における消費電
力の低減化を図り得る誘導性負荷の駆動回路を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の誘導性負荷の駆動回路
は、誘導性負荷の作動開始時には当該誘導性負荷に対し
て該誘導性負荷の定格電圧を印加するとともに、上記誘
導性負荷の作動開始後は当該誘導性負荷に対して上記定
格電圧以下の電圧を印加するように構成されたことを特
徴とする。

【０００８】すなわち、機械式リレーに代表される誘導
性負荷においては上述したように、製造メーカ等によっ
て定格電圧が定められているが、かかる定格電圧は、誘
導性負荷が安定して動作できる値として設定されてい
る。その反面、かかるリレーの特徴として、リレーの作
動開始当初はともかく一旦機械接点が作動すると（つま
り、接点が保持状態になると）、その後は定格電圧を下
回る電圧でも接点保持状態を維持することが確認されて
いる。

【０００９】そのため、請求項１に係る発明では、かか
る誘導性負荷の特徴を生かして該誘導性負荷での消費電
力の低減化を図るものであり、誘導性負荷の作動開始時
にのみ負荷に定格電圧を与え、誘導性負荷が作動をした
後（つまり、機械式リレーであれば接点が保持状態に移
行した後）は、上記定格電圧を下回る電圧であって当該
誘導性負荷が作動できる程度（つまり、上記機械接点が
保持状態を保ち得る程度）の電圧を印加するものであ
る。

【００１０】たとえば、リレーの接点保持に必要な電圧
が定格電圧の７５％程度ある場合、リレー作動後に印加
する電圧を定格電圧の７５％程度にまで減じることによ
り、保持状態時の消費電力を２５％程度抑制することが
可能となる。したがって、本発明では、誘導性負荷が作
動中の印加電圧を従来のものより低く抑えることがで
き、誘導性負荷の駆動回路における消費電力を従来の駆
動回路に比べて低く抑えることができるようになる。

【００１１】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
上記誘導性負荷の駆動回路が、上記誘導性負荷に印加さ
れる電圧の瞬断を検知する瞬断検知手段を備え、この瞬
断検知手段が、上記誘導性負荷の作動中に上記誘導性負
荷に供給される電圧の瞬断を検知した場合に、上記誘導
性負荷に印加する電圧を一時的に上記定格電圧に復帰さ
せることを特徴とする。

【００１２】すなわち、上述した請求項１に記載の発明
では、誘導性負荷の作動中は当該負荷に印加される電圧
が定格電圧以下に抑えられているため、この状態で駆動
電源の瞬断が生じて誘導性負荷の駆動が中断（上記機械
式リレーの場合には保持状態が解除）されると、その後
電源が正常に復帰しても、誘導性負荷には定格電圧を下
回る電圧しか印加されないので、誘導性負荷が正常に動
作（つまり、リレーの接点が保持状態に復帰）しない場
合が起こり得る。

【００１３】そのため、この請求項２の発明では、かか
る駆動電源の瞬断を検出する手段を備えて、該検出手段
で瞬断が検出された場合は、誘導性負荷が正常に動作し
得るようるように、印加する電圧を一時的に定格電圧に
復帰させ、その後再び定格電圧以下に抑えるように構成
したものである。

【００１４】なお、ここで駆動電圧の瞬断には、一時的
な駆動電圧の中断の他、電圧変動による一時的な電圧低
下を含むものとし、要は、誘導性負荷の駆動を妨げる電
圧変動の意味に使用される（以下においても同じ）。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る誘導性負荷の
駆動回路を機械式リレーの駆動回路に適用した場合を図
１ないし図３に基づいて説明する。

【００１６】実施形態１図１は、本発明に係るリレー駆動回路を給湯器の燃焼制
御装置に適用した場合の一実施形態を示しており、特に
図示例では、複数（図示例では３個）のリレー４（４ａ
〜４ｃ）の駆動制御を行なうリレー駆動回路を示してい
る。

【００１７】具体的には、このリレー駆動回路は、該駆
動回路各部の動作を制御する制御手段としてのマイコン
１と、駆動電圧源Ｖｃｃから供給されるリレー４の駆動
電圧の供給経路を切替える電圧切替え手段２と、駆動電
圧源Ｖｃｃから印加される電圧を所定電圧に減じてリレ
ー４に供給する定電圧手段３と、誘導性負荷を含んでな
る機械式のリレー４と、該リレー４のオン／オフ動作を
制御するリレー駆動手段５とを主要部として備えてい
る。なお、図において駆動電圧源Ｖｃｃは、図示しない
電源回路と接続されており、後述するように、上記リレ
ー４に対して定格電圧を印加可能に構成されている。

【００１８】より具体的には、上記マイコン１は、上述
したようにリレー駆動回路各部の動作を制御する制御手
段として機能するものであって、このマイコン１は、少
なくとも、上記電圧切替え手段２に対して駆動電圧供給
経路の切替えを指令する信号を出力する電圧切替え信号
出力ポートａと、上記リレー駆動手段５に対してリレー
制御信号を出力する制御信号出力ポートｂとを備えてい
る。なお、図示例では、この回路で制御対象となるリレ
ー４が３個あるので、この制御信号出力ポートｂはこれ
ら各リレー４ａ〜４ｃのそれぞれに対応して出力ポート
が３つ設けられている。

【００１９】一方、電圧切替え手段２は、駆動電圧源Ｖ
ｃｃから供給されるリレー４の駆動電圧の供給経路を切
替えるものであって、この切替えによって上記リレー４
に対して、リレー４の定格電圧と該定格電圧より一定電
圧を減じた所定電圧（保持電圧）とを供給できるように
構成されている。

【００２０】具体的には、この電圧切替え手段２とし
て、本実施形態ではＰＮＰ形トランジスタが採用されて
いる。そして、このトランジスタのエミッタ端子が駆動
電圧源Ｖｃｃに接続されるとともに、コレクタ端子が並
列に配された上記各リレー４ａ〜４ｃの一端側に接続さ
れている。また、このトランジスタのベース端子は上記
マイコン１の電圧切替え信号出力ポートａと接続されて
いる。そして、このトランジスタのエミッタ−コレクタ
端子間には、上記定電圧手段３が介装されている。

【００２１】上記定電圧手段３としては定電圧素子が用
いられ、好適には図示されるようなツェナーダイオード
が使用され、このツェナーダイオードのカソード端子が
上記トランジスタのエミッタ端子と、またアノード端子
がコレクタ端子に接続されている。

【００２２】この定電圧手段３は、上述したように、駆
動電圧源Ｖｃｃから印加される電圧を所定電圧に減じて
リレー４に供給するためのものであって、具体的には、
駆動電圧源Ｖｃｃから印加される電圧を、リレー４が接
点を保持可能な電圧範囲内の所定電圧値にまで減じてい
る。これは、上述したように、リレー４は一旦作動する
と定格電圧より低い電圧で接点の保持が可能であること
から、この接点保持が可能な電圧の範囲内で上記所定電
圧を設定することにより、定格電圧と所定電圧との差に
応じた消費電力の抑制を図るためである。したがって、
この定電圧手段３の具体的な選択は、かかるリレーの接
点保持が可能な電圧に応じて決定される。

【００２３】また、上記リレー４は、上述したように電
磁石（誘導性負荷）と機械接点とを主要部として構成さ
れる機械式のリレーであって、図示例では３個のリレー
４ａ〜４ｃが並列に配設されている。そして、各リレー
４ａ〜４ｃの他端側には、それぞれ上記マイコン１の制
御信号出力ポートｂと接続されたリレー駆動手段５ａ〜
５ｃが接続されている。なお、図において符号６（６ａ
〜６ｃ）に示すダイオードは、リレーオフ時に生じる逆
起電力を還流するための還流ダイオードである。

【００２４】また、上記リレー駆動手段５は、上記マイ
コン１の制御信号出力ポートｂから出力される制御信号
に基づいて上記各リレー４ａ〜４ｃを作動させるもので
あって、具体的には、集積化された素子が好適に使用さ
れる。

【００２５】しかして、以上のように構成されてなる本
実施形態に示すリレー駆動回路においては、マイコン１
の制御によって回路各部が以下のように制御される。

【００２６】リレー作動開始時：まず、上記リレー４の
作動開始時、つまり、リレー４を新たに作動させる場
合、上記マイコン１の制御信号出力ポートｂから作動さ
せるリレー４に対応するリレー駆動手段５にリレー制御
信号が出力される。

【００２７】そして、この状態で、上記マイコン１の電
圧切替え信号出力ポートａから上記電圧切替え手段２に
対してトランジスタをオンさせる旨の信号が出力され、
当該電圧切替え手段２を構成するトランジスタがオン状
態とされる。

【００２８】これにより、上記駆動電圧源Ｖｃｃから、
上記トランジスタを介して各リレー４ａ〜４ｃに対して
駆動電圧（具体的には定格電圧）が印加され、上記リレ
ー駆動手段５によって制御されたリレー４が作動され
る。

【００２９】なお、本実施形態のようにリレー４が複数
接続されている場合は、これらのリレー４ａ〜４ｃのう
ちのいずれか一つのリレーを動作させる場合において
も、上記電圧切替え手段２がオンされ、リレー４に対し
て定格電圧が印加されるように制御されことは勿論であ
る。

【００３０】リレー作動開始後：そして、リレー作動開
始後、つまり、上記手順によってリレーが正常に作動し
た後は、上記マイコン１の電圧切替え信号出力ポートａ
から上記電圧切替え手段２に対してトランジスタをオフ
させる旨の信号が出力され、これに伴って上記トランジ
スタがオフ状態とされる。

【００３１】これにより、上記駆動電圧源Ｖｃｃから印
加される駆動電圧は、上記トランジスタを経由せずに定
電圧手段（ツェナーダイオード）３を介してリレー４に
印加される。そのため、この際、上記リレー４に印加さ
れる電圧は上記ツェナーダイオードによって、上記トラ
ンジスタがオンの場合より低く抑えられる。そのため、
本実施形態によれば、リレー作動後の接点保持状態にお
けるリレー４での消費電力が従来のリレー駆動回路より
も低く抑えられる。なお、この点に関して、給湯器の燃
焼制御装置においては、その駆動電源として電池が使用
されることがあるので、かかる場合にはこの消費電力の
低減化による効果は極めて重要なものとなる。

【００３２】しかも、上記ツェナーダイオードを介して
印加される電圧は、上述したように、リレー４が接点を
保持できる範囲に設定されているので、印加電圧が減少
されてもリレー４は接点保持の状態を維持することがで
き、リレー４を安定して動作させることができる。

【００３３】なお、上述した実施形態では、上記電圧切
替え手段２としてＰＮＰ形トランジスタを使用した場合
を示したが、たとえば図示しないが電圧切替え手段２と
してＮＰＮ形トランジスタやＦＥＴ等を用いることが可
能である他、図３(a) に示すようなフォトカプラ２′を
使用することも可能である。つまり、上記電圧切替え手
段２としては、電圧供給経路を切替え可能なスイッチン
グ素子であれば他の素子を使用することが可能である。

【００３４】また、同様に上記実施形態で示した定電圧
手段３としては、たとえばツェナーダイオードとダイオ
ードの直列の組み合わせ（図３(b) の３′参照）や、複
数のダイオードの直列の組み合わせ（図３(c) の３′′
参照）等が可能である。なお、この場合、リレー４に印
加する電圧を減じる方法として抵抗を介装するこも考え
られるが、その場合、複数のリレーを接続すると駆動さ
れるリレーの数によって電圧が変動するので、本発明で
はかかる電圧変動の発生しない定電圧手段３が用いられ
ている。

【００３５】実施形態２次に、本発明の第２の実施形態を説明する。この第２の
実施形態は、上記実施形態１のリレー駆動回路に、駆動
電圧源Ｖｃｃの瞬断を検出する瞬断検知回路７と、上記
マイコン１に上記瞬断検知回路７からの瞬断検知信号を
入力する瞬断検知信号入力ポートｃが付加されてなるも
のであって、その他の構成は上記実施形態１と同様であ
る。よって、以下の説明においては、上記実施形態１と
構成が共通する部分は同一符号を付してその説明を省略
する。

【００３６】すなわち、この第２の実施形態に示すリレ
ー駆動回路は、上記実施形態１に示すリレー駆動回路で
は、駆動電圧源Ｖｃｃの電圧が瞬断（ないしは一時的に
リレー４の接点を保持できない電圧まで低下）してリレ
ー４の接点保持状態が解除されると、その後に駆動電圧
源Ｖｃｃの電圧が正常に復帰しても、リレー４には定格
電圧以下の電圧しか印加されないので、リレー４が復帰
しない（つまり、接点が保持状態に復帰しない）とう問
題が生じる。

【００３７】そのため、この実施形態２のリレー駆動回
路においては、リレー４の接点保持が維持できないよう
な駆動電圧の瞬断を検出する瞬断検知回路７が上記駆動
電源Ｖｃｃに接続されるとともに、この瞬断検知回路７
からの出力を取り込む手段検知信号入力ポートｃがマイ
コン１に設けられている。なお、上記瞬断検知回路７
は、上記駆動電圧源Ｖｃｃの電圧降下を検出することに
より上記瞬断を検知するように構成される。

【００３８】しかして、このように構成されてなるリレ
ー駆動回路においては、以下のようにしてリレー４の駆
動制御が行なわれる。

【００３９】リレー作動開始時およびリレー作動開始
後：すなわち、本実施形態においては、リレー４の作動
開始時ならびにリレー４の作動開始後の基本的な制御、
つまり、リレー４の作動開始時にはリレー４に対して定
格電圧が印加され、作動後接点保持中は上記定格電圧よ
りも低い電圧（上記所定電圧）が印加される点は上記実
施形態１と同様である。

【００４０】駆動電圧源の瞬断時：そして、リレー４が
作動中、つまり、接点保持中に上述した駆動電圧源Ｖｃ
ｃの瞬断が生じた場合、上記瞬断検知回路７においてこ
の瞬断が検出されるとともに、瞬断検知信号が上記マイ
コン１の瞬断検知信号入力ポートｃに対して出力され
る。

【００４１】そして、マイコン１ではかかる瞬断検知信
号が入力されると、上記電圧切替え信号出力ポートａか
ら再び電圧切替え手段２を構成するトランジスタをオン
させる信号が出力される。これにより当該トランジスタ
は再びリレー作動開始時と同様にオンされ、これに伴っ
てリレー４には定格電圧が印加され、リレー４が再び接
点保持状態に復帰させられる。

【００４２】つまり、この実施形態では、上記瞬断が発
生した場合に、上記マイコン１が再びリレー４を作動さ
せる際と同じ動作を行ない、電源瞬断により一時的に接
点の保持状態が解除されても、自動的にリレー４が再駆
動されるように構成されている。

【００４３】そして、このようにしてリレー４が再駆動
されると、上記実施形態１の場合と同様に、電源切替え
手段２がオフされてリレー４には定格電圧より低い電圧
が印加され、リレー４での消費電力の低減化が図れてい
るのは上記実施形態１と同様である。

【００４４】なお、上述した第１および第２の実施形態
は、本発明の好適な実施形態を示すものであり、本発明
はこれらに限定されることなくその発明の範囲内で種々
設計変更可能である。

【００４５】たとえば、上記実施形態においては、本発
明を機械式リレーの駆動回路に適用した場合を示した
が、本発明に係る誘導性負荷の駆動回路は、誘導性負荷
を含む器機の駆動回路であれば他のものにも適用可能で
あり、たとえば電磁弁などの駆動回路としても利用可能
である。

【００４６】また、上記実施形態では、リレー作動後も
しくは電源瞬断後のリレー再駆動後に印加電圧が下げら
れているが、この印加電圧を下げるタイミングは適宜自
由に設定できる。つまり、本発明ではリレー作動時に定
格電圧を印加し、その後接点保持中に定格電圧より低い
電圧が印加される構成であればよい。

【００４７】また、上記実施形態では、駆動されるリレ
ーが複数の場合を示したが、もちろん単独のリレーの駆
動回路としても適用可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
に係る発明においては、誘導性負荷の駆動回路が、該誘
導性負荷の作動開始時には当該誘導性負荷に対して定格
電圧を印加する一方で、その作動開始後においては上記
定格電圧以下の電圧を印加するように構成されているの
で、誘導性負荷の作動開始後における消費電力を従来の
ものより少なく抑えることができる。その結果、駆動電
圧源の容量に余裕が得られ、誘導性負荷の駆動回路の装
置構成を小さくすることができる他、誘導性負荷の電力
消費に伴う発熱を少なく抑えることができるといった効
果も奏する。

【００４９】また、本発明の請求項２に係る発明におい
ては、かかる誘導性負荷の駆動回路が、誘導性負荷に印
加される駆動電圧の瞬断を検知する手段を備え、かつ、
該誘導性負荷の作動中に駆動電圧の瞬断が検知された場
合に、誘導性負荷に印加する電圧を一時的に定格電圧に
復帰させるように構成されていることから、駆動電源の
瞬断や一時的な電圧低下があっても誘導性負荷を正常に
駆動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る誘導性負荷の駆動回路を機械式リ
レーの駆動回路に適用した場合の実施形態を示す回路図
である。

【図２】同誘導性負荷の駆動回路の他の実施形態を示す
回路図である。

【図３】同誘導性負荷の駆動回路における各要素の変形
例を示す部分回路図である。

【符号の説明】

１マイコン２電圧切替え手段３定電圧手段４リレー（誘導性負荷）５リレー駆動手段６還流ダイオード７瞬断検知回路ａ電圧切替え信号出力ポートｂリレー制御信号出力ポートｃ瞬断検知信号入力ポートＶｃｃ駆動電圧源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桑原宏和兵庫県神戸市中央区江戸町93番地株式会社ノーリツ内 (72)発明者中嶋良秀兵庫県神戸市中央区江戸町93番地株式会社ノーリツ内 (72)発明者岡智恵兵庫県神戸市中央区江戸町93番地株式会社ノーリツ内Ｆターム(参考） 5G034 AA03 AE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘導性負荷の作動開始時には当該誘導性
負荷に対して該誘導性負荷の定格電圧を印加するととも
に、前記誘導性負荷の作動開始後は当該誘導性負荷に対
して前記定格電圧以下の電圧を印加するように構成され
たことを特徴とする誘導性負荷の駆動回路。
【請求項２】請求項１に記載された誘導性負荷の駆動
回路が、前記誘導性負荷に印加される電圧の瞬断を検知
する瞬断検知手段を備え、この瞬断検知手段が、前記誘導性負荷の作動中に前記誘
導性負荷に供給される電圧の瞬断を検知した場合に、前
記誘導性負荷に印加する電圧を一時的に前記定格電圧に
復帰させることを特徴とする誘導性負荷の駆動回路。