JP2013247010A - 負荷駆動装置および燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械式リレーと半導体素子とを併用した負荷駆動回路において、機械式リレーの長寿命化を図り得る負荷駆動回路を提供する。
【解決手段】気化ヒータ１と直列に機械式リレー３のリレー接点３ａを配設するとともに、このリレー接点３ａと並列にスイッチング動作を行う半導体素子４を配設してなる負荷駆動装置において、マイコン５は、機械式リレー３の開閉動作時には当該動作時を含む所定期間、半導体素子４をオン動作させる。そして、マイコン５は、機械式リレー３の開閉切り換えを指示する動作指令の出力するときには、交流電源２のゼロクロスと同等の周期のゼロクロス監視信号を基準として、動作指令の出力タイミングが交流電源２の交流波形におけるプラス側の期間とマイナス側の期間とに分散されるように制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は負荷駆動装置および燃焼装置に関し、より詳細には、オイル気化式の燃焼装置においてオイルの気化に用いる気化器の駆動装置と当該気化器を備えた燃焼装置に関する。

気化させてガス状としたオイルを燃料とするオイル気化式の燃焼装置においては、燃料であるオイルを気化させるための気化器が備えられている（たとえば、特許文献１参照）。そして、この気化器には電気ヒータ（たとえば、定格容量７００Ｗの抵抗負荷）が備えられており、従来の燃焼装置ではこの気化器（電気ヒータ）の駆動回路に機械式のリレーを用いていた。

ところで、このようなオイル気化式の燃焼装置は、長いものでは十年以上使用されることから、その気化器の駆動回路に使用する機械式リレーに要求される耐用回数は数百万回を超え、汎用品の機械式リレーの保証値を超えている。

そのため、従来の燃焼装置では、長期間にわたって（少なくとも燃焼装置の耐用年数が経過するまで）機械式リレーが安定的に動作し得るように、たとえば、リレー接点の溶着（リレー接点に流れる電流によって、リレー接点が変形し、接点同士が引っかかって閉成状態に固定される状態）を防止すべく、リレー接点を強化するカスタマイズを行ったり、あるいは、電気ヒータを駆動する交流電源のゼロクロスを監視するゼロクロス監視回路を設けて、このゼロクロス監視回路で検出されるゼロクロスポイント（つまり、プラスマイナスが中立のところで）でリレー接点が開閉動作するように制御するなどの対策を採って対応していた。

しかし、気化器の駆動回路の機械式リレーの長寿命化について更なる改善の余地があった。

このような問題を改善する方法として、上記機械式リレーのリレー接点と並列にスイッチング動作を行う半導体素子を接続する方法がある（たとえば、特許文献２参照）。この方法は、制御部が機械式リレーを動作させる際に、当該機械式リレーの開閉動作時を含む一定期間、半導体素子をオン動作させるものであり、これによりリレー接点の開閉に伴うアーク放電の発生が軽減され、機械式リレーの耐久性が向上し機械式リレーの長寿命化が図られるという利点がある。

ここで、電気ヒータの駆動にスイッチング動作を行う半導体素子を用いるにあたり、当該半導体素子を機械式リレーと並列に接続し使用するのは、燃焼装置の気化器（電気ヒータ）は、オイルを気化可能な温度まで昇温させるのに数分（たとえば、１分乃至２分）程度かかるところ、この種の半導体素子（たとえば、トライアック）を大きな電流が流れる電気ヒータと接続して使用すると、図４に示すように、通電開始から数十秒（図示例では４０秒程度）で半導体素子の温度（接合部温度）が素子の定格温度に到達してしまうためである。つまり、半導体素子単独で電気ヒータを駆動する構成を採用すると、気化器がオイルを気化可能な温度まで上昇する前に電気ヒータを駆動する半導体素子が定格温度を超えてしまうためである。

特開２０００−１８５１７号公報 特許第３７３９１６５号公報

しかしながら、このように機械式リレーと半導体素子を併用する構成には以下のような問題があった。

すなわち、機械式リレーと半導体素子とを併用して電気ヒータを駆動する場合、機械式リレーを閉成させるときにはリレー接点が閉成動作する前に半導体素子がオン状態となり、また、機械式リレーを開放させるときにはリレー接点が開放動作した後に半導体素子がオフ状態となるので、気化器（電気ヒータ）の状態を監視する気化ヒータ監視回路では、機械式リレーが閉成しているのか半導体素子がオン状態にあるのかを判別することができない。そのため、このように機械式リレーに半導体素子を並列に接続する構成では、機械式リレーの動作遅れ時間を制御部で確定することができず、上述したような制御、つまり、交流電源のゼロクロスポイントで機械式リレーが動作するように制御（ゼロクロス制御）することができない。

そして、このようにゼロクロス制御ができない状態で、ゼロクロス制御に代わる何らかの制御を行わなければ、機械式リレーに対する動作指令が上記交流電源の交流波形のプラス側またはマイナス側の一方に偏ってしまうおそれがあり、リレー接点に偏った電流（実質的に直流電流）が印加されるおそれがある。

本発明は、このような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、機械式リレーと半導体素子とを併用した負荷駆動回路において、機械式リレーの長寿命化を図り得る負荷駆動回路を提供することにある。そして、これにより、長期間にわたる使用に耐えうる気化器を備えた燃焼装置を提供する。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の負荷駆動装置は、交流電源と、上記交流電源に接続された負荷と、上記負荷に流れる電流の経路を開閉するリレー接点を備えた機械式リレーと、この機械式リレーのリレー接点と並列に接続されたスイッチング動作を行う半導体素子と、上記機械式リレーの開閉動作の指令および上記半導体素子のスイッチング動作の指令を行う制御部とを有し上記制御部は、上記機械式リレーの開閉動作時には当該動作時を含む所定期間、上記半導体素子をオン動作させる動作指令を出力するように構成された負荷駆動装置において、上記交流電源がゼロクロスする周期と同等の周期で出力信号が変化するゼロクロス監視回路を備えてなり、上記制御部は、上記ゼロクロス監視回路からの出力信号を基準として、上記機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングが、上記交流電源の交流波形におけるプラス側の期間とマイナス側の期間とに分散されるように制御することを特徴とする。

すなわち、本発明の請求項１に係る負荷駆動装置では、負荷に流れる電流の経路を開閉するリレー接点を備えた機械式リレーに対する動作指令の出力にあたり、制御部が、交流電源のゼロクロスと同等の周期の信号を基準に用いて、当該動作指令が交流波形のプラス側の期間とマイナス側の期間とに分散されるように出力するので、機械式リレーに対する動作指令の出力タイミングが交流波形のプラス側またはマイナス側のいずれか一方に偏ることが防止される。なお、ここでいう交流電源の交流波形とは、たとえば交流電源の電圧波形、すなわち交流電圧の波形を意味している。

本発明の請求項２に記載の負荷駆動装置は、請求項１に記載の負荷駆動装置において、上記機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングの制御は、上記制御部が、上記機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングを上記ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において記憶し、次に機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令を出力する際には、上記ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において記憶している前回の出力タイミングから一定期間遅らせて動作指令を出力するように構成されていることを特徴とする。

すなわち、この請求項２に記載の負荷駆動装置では、機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令の出力する際は、ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において、前回の動作指令を出力タイミングから一定期間遅らせて動作指令を出力するので、機械式リレーに対する動作指令の出力タイミングは交流波形との関係では徐々に後ろにずれてゆくことになるので、機械式リレーに対する動作指令を出力するタイミングが交流波形のプラス側またはマイナス側のいずれか一方に偏ることが防止される。

そして、本発明の請求項３に記載の負荷駆動装置は、請求項２に記載の負荷駆動装置において、上記一定期間は、上記交流電源の交流波形の１／２周期より短く設定されていることを特徴とする。また、本発明の請求項４に記載の負荷駆動装置は、請求項３に記載の負荷駆動装置において、上記制御部は、上記機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令を出力するたびに一定期間ずつ遅らせて記憶しているタイミングが、上記ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において上記交流電源の１周期分に相当するタイミングまで遅れると、上記制御部は、上記ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において記憶しているタイミングを初期化することを特徴とする。

すなわち、この請求項３に係る負荷駆動装置では、機械式リレーに対する動作指令を遅らせる期間（上記一定期間）が、交流電源２の交流波形の１／２周期より短かく設定されるため、機械式リレーに対する動作指令は交流波形のプラス側またはマイナス側にまんべんなく分散される。そして、出力タイミングの遅れが上記交流電源の１周期分に相当するところまでくると、これまで遅らせていたタイミングを一旦初期化するので、動作指令を出力するタイミングを遅らせることによる機械式リレーの動作遅延を抑制することができる。

そして、本発明の請求項５に記載の燃焼装置は、燃料気化用の気化器に電気ヒータを備えた燃焼装置において、上記電気ヒータの駆動制御回路として請求項１から４のいずれかに記載の負荷駆動装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングは、ゼロクロス監視回路からの出力信号を基準として、交流電源の交流波形におけるプラス側の期間とマイナス側の期間とに分散されるので、機械式リレーのリレー接点にプラス側またはマイナス側に偏った電流が流れるのが防止され、これにより、リレー接点が溶着するおそれが軽減されて機械式リレーの寿命を延ばすことができる。

本発明に係る負荷駆動装置をオイル気化式の燃焼装置における気化器（気化ヒータ）の駆動回路に適用した一例を示す回路構成図である。 気化ヒータを駆動する際の機械式リレーおよび半導体素子に対する動作指令の出力状況を示すタイムチャートである。 同負荷駆動装置における機械式リレーに対する動作指令の出力タイミングを示すタイムチャートである。 半導体素子単独で気化ヒータを駆動させたときの半導体素子の温度変化を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る負荷駆動装置をオイル気化式の燃焼装置におけるオイルの気化器の駆動回路に適用した回路構成を示している。

ここで、オイル気化式の燃焼装置としては、たとえば、給湯機能やふろの追い焚き機能、温水暖房機能などを備えた給湯装置がある。この種の給湯装置の構造は周知であるので具体的な構成は特に図示しないが、たとえば、給湯機能を例に説明すると、水道から供給される水を所定の給湯設定温度まで加熱・出湯させるにあたり、水の加熱に用いる熱交換器の燃焼装置としてオイル気化器式の燃焼装置が備えられている。

そして、この燃焼装置には燃料であるオイルを気化させる気化器が備えられており、気化器には気化ヒータ（電気ヒータ）１が備えられている。本発明の負荷駆動装置はこの気化ヒータ１の駆動回路として用いられている。なお、オイル気化式の燃焼装置における気化器の構造は周知であるのでここではその詳しい説明は省略するが、気化ヒータ１は、図示しない有底筒状に構成された気化器の内壁内に装備されて当該内壁を加熱することによって、気化器内に噴射・供給され、図示しない拡散羽根によって気化器の内壁に向けて拡散されるオイルを加熱・気化させてガス状にするのに用いられており、ガス状とされたオイルが図示しない燃焼部に供給されるようになっている。そのため、この気化ヒータ１は、たとえば給湯装置のリモコン（図示せず）において運転スイッチがオンされると、燃焼装置の燃焼運転の有無にかかわらず、通電されて予備加熱されるとともに、燃焼運転中は、気化器内に供給されるオイルを気化させるのに必要な所定温度となるように制御される。

図１はこのような燃焼装置に使用される気化ヒータ１の駆動回路の一例を示しており、この駆動回路は、気化ヒータ１と、気化ヒータ１を駆動するための交流電源２と、気化ヒータ１を駆動するための機械式リレー３と、機械式リレー３とともに気化ヒータ１の駆動に用いられる半導体素子４と、この駆動回路の制御部を構成するマイコン５と、交流電源２の交流波形を監視するゼロクロス監視回路６と、気化ヒータ１の動作を監視する気化ヒータ監視回路７とを主要部として備えている。なお、８は交流電源２によって駆動される気化ヒータ１以外の負荷を示している。

具体的には、気化ヒータ１は、交流電源２を駆動電源として発熱する電気ヒータで構成されており、この気化ヒータ１が図１に示す駆動回路で駆動される負荷を構成している。交流電源２は、たとえばＡＣ１００Ｖ（５０／６０Ｈｚ）の商用電源で構成される。

機械式リレー３は、マイコン５から与えられる動作指令に基づいてリレー接点３ａを閉成／開放する電磁リレーで構成されており、リレー接点３ａは上記気化ヒータ１と直列に接続されて気化ヒータ１に流れる電流の経路を開閉できるように配設されている。

また、半導体素子４は、マイコン５から与えられる動作指令に基づいてスイッチング動作（オン／オフスイッチとしての動作）が可能な半導体素子、たとえばトライアックで構成されている。そして、この半導体素子４は、上記機械式リレー３のリレー接点３ａに並列に接続され、半導体素子４がオン状態になったときにも気化ヒータ１に電流が流れるように配設されている。

マイコン５は、負荷駆動回路の各部を制御する制御部を構成しており、このマイコン５は図示しないＲＯＭなどの記憶手段に記憶された制御プログラムに従って、上記機械式リレー３のリレー接点３ａの開閉動作の制御ならびに半導体素子４のオン／オフ動作の制御を行うように構成されている（詳細は後述する）。

なお、本実施形態では、このマイコン５は、給湯装置の制御部としても機能するように構成されており、たとえば給湯装置のリモコン（図示せず）において運転スイッチがオンされると、後述する手順で気化ヒータ１を通電させて気化ヒータ１を予備加熱するとともに、燃焼運転が開始されたとき（燃焼運転中）は、気化ヒータ１が上記所定温度となるように気化ヒータ１への通電を制御するように構成されている。

ゼロクロス監視回路６は、交流電源２の交流波形を監視し、交流電源２の交流波形がゼロクロスする周期と同等の周期で出力が変化する信号（ゼロクロス監視信号）を出力する回路であって、このゼロクロス監視回路６からの出力されるゼロクロス監視信号は上記マイコン５に入力されるように構成されている。なお、このゼロクロス監視回路６は、交流電源２の周波数を検出する手段を備えており、交流電源２の周波数が変更された場合は、その周波数変更に追随してゼロクロス間信号の周期も変更されるようになっている。また、気化ヒータ監視回路７は、気化ヒータ１の両端電圧を監視することにより気化ヒータ１がオン／オフいずれの状態にあるかを監視する回路であって、この気化ヒータ監視回路７で検出される気化ヒータ１の状態もマイコン５に入力されるように構成されている。

次に、このように構成された負荷駆動回路の動作について、図２および図３に基づいて説明する。

図２は、図１に示す負荷駆動回路で気化ヒータ１を駆動する際の機械式リレー３および半導体素子４に対する動作指令の出力状況を示すタイムチャートである。

この図２に示すように、本実施形態に示す負荷駆動回路では、マイコン５は、気化ヒータ１を動作させる（駆動する）場合、機械式リレー３に対してリレー接点３ａを閉成させる旨の動作指令（制御信号）を出力する前に、半導体素子４をオン動作させる動作指令を出力する。これにより、半導体素子４がオン動作して、気化ヒータ１への通電が開始される。つまり、気化ヒータ１がオン動作を開始する。

そして、マイコン５は、半導体素子４をオン動作させる動作指令を出力してから一定期間Ｔ１（たとえば、１００ミリ秒）が経過した後に、機械式リレー３のリレー接点３ａを閉成させる旨の動作指令を出力する。すなわち、機械式リレー３のリレー接点３ａを閉成させる動作指令は、気化ヒータ１が半導体素子４によってオン動作している状態で出力されるように構成されている。そのため、この動作指令によって機械式リレー３のリレー接点３ａが閉成するときには既に半導体素子４がオン動作しており、リレー接点３ａの閉成によるアーク放電はほとんど発生しない。すなわち、この場合、金属接点に比して比較的インピーダンスが高い半導体接点の半導体素子４がオン動作している状態で金属接点であるリレー接点３ａが閉成されるため、リレー接点３ａの閉成に伴ってリレー接点３ａに電流が流れてアーク放電が発生するが、その放電は半導体素子４をオフの状態でリレー接点３ａを閉成する場合に比べて少量になる。

そして、マイコン５は、機械式リレー３のリレー接点３ａを閉成させる動作指令を出力してから一定期間Ｔ２（たとえば、１００ミリ秒）が経過した後に、半導体素子４をオフ動作させる動作指令を出力する。すなわち、本実施形態では、半導体素子４は、オン動作を開始してからＴ１＋Ｔ２の期間（ここでは、２００ミリ秒）が経過するとオフするように構成されている。

ここで、上記一定期間Ｔ１，Ｔ２は、少なくとも、Ｔ１＋Ｔ２の期間が、半導体素子４がオン動作してから定格温度に到達するまでに要する時間よりも短くなる範囲で設定される。つまり、マイコン５は、半導体素子４がオン動作してから定格温度に到達する前に半導体素子４をオフ動作させる動作指令を出力するように構成される。

また、上記一定期間Ｔ１は、機械式リレー３のリレー接点３ａを閉成させる際には半導体素子４がオン動作していることを確保するために設けられる期間であるので、この期間Ｔ１は、少なくとも半導体素子４が動作指令を受けてからオン動作するまでに要する動作遅れ時間よりも長く設定される。また、上記一定期間Ｔ２は、機械式リレー３のリレー接点３ａが閉成した後に半導体素子４がオフ動作することを確保するために設けられる期間であるので、この期間Ｔ２は、少なくとも機械式リレー３が動作指令を受けてからリレー接点３ａが閉成動作を完了するまでに要する動作遅れ時間よりも長く設定される。

なお、上述した実施形態では、上記一定期間Ｔ１，Ｔ２はいずれも１００ミリ秒と同じ期間とした場合を示したが、上述した条件を満たすのであれば、上記一定期間Ｔ１，Ｔ２は異なる期間が設定されていてもよい。

これに対して、気化ヒータ１の動作を停止させる（駆動を停止する）場合、マイコン５は、機械式リレー３に対してリレー接点３ａを開放させる旨の動作指令を出力する前に、半導体素子４をオン動作させる動作指令を出力する。これにより、半導体素子４がオン動作する。なお、このときリレー接点３ａは閉成されているので気化ヒータ１への通電は継続されている。

そして、マイコン５は、半導体素子４をオン動作させる動作指令を出力してから一定期間Ｔ３（たとえば、１００ミリ秒）が経過した後に、機械式リレー３のリレー接点３ａを開放させる旨の動作指令を出力する。すなわち、機械式リレー３のリレー接点３ａを開放させる動作指令は、半導体素子４がオン動作している状態で出力されるように構成されている。そのため、この動作指令によって機械式リレー３のリレー接点３ａが開放されてもそのときには半導体素子４がオン動作しているので、リレー接点３ａの開放によるアーク放電はほとんど発生しない。すなわち、この場合は、リレー接点３ａと半導体素子４の双方に電流が流れている状態でリレー接点３ａが開放されるのでリレー接点３ａの開放によるアーク放電が発生するが、その際の放電はリレー接点３ａだけに電流が流れている場合に比して少量になる。

そして、マイコン５は、機械式リレー３のリレー接点３ａを開放させる動作指令を出力してから一定期間Ｔ４（たとえば、１００ミリ秒）が経過した後に、半導体素子４をオフ動作させる動作指令を出力する。すなわち、半導体素子４は、オン動作を開始してからＴ３＋Ｔ４の期間（ここでは、２００ミリ秒）が経過するとオフするように構成されている。

ここで、上記一定期間Ｔ３，Ｔ４は、上述した一定期間Ｔ１，Ｔ２と同様に、少なくとも、Ｔ３＋Ｔ４の期間が、半導体素子４がオン動作してから定格温度に到達するまでに要する時間よりも短くなる範囲で設定される。つまり、マイコン５は、半導体素子４がオン動作してから定格温度に到達する前に半導体素子４をオフ動作させる動作指令を出力するように構成される。

また、上記一定期間Ｔ３は、機械式リレー３のリレー接点３ａを開放させる際には半導体素子４がオン動作していることを確保するために設けられる期間であるので、この期間Ｔ３は、少なくとも半導体素子４が動作指令を受けてからオン動作するまでに要する動作遅れ時間よりも長く設定される。また、上記一定期間Ｔ４は、機械式リレー３のリレー接点３ａが開放した後に半導体素子４がオフ動作することを確保するために設けられる期間であるので、この期間Ｔ４は、少なくとも機械式リレー３が動作指令を受けてからリレー接点３ａが開放動作を完了するまでに要する動作遅れ時間よりも長く設定される。

なお、上述した実施形態では、上記一定期間Ｔ３，Ｔ４はいずれも１００ミリ秒と同じ期間とした場合を示したが、上述した条件を満たすのであれば、上記一定期間Ｔ３，Ｔ４は異なる期間が設定されていてもよい。

しかして、このように構成された負荷駆動回路において、本発明では、マイコン５が機械式リレー３に対してリレー接点３ａの閉成または開放の動作指令を出力するにあたり、マイコン５は、ゼロクロス監視回路６からの出力信号を基準として、機械式リレー３の開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングが、交流電源２の交流波形におけるプラス側の期間とマイナス側の期間とに分散されるように以下の制御を行う。

図３は、マイコン５が機械式リレー３に対して動作指令を出力するタイミングを示すタイムチャートである。ここで、図３では、上記ゼロクロス監視信号として、交流電源２の交流波形がゼロクロスする周期と同等の周期で出力が反転する信号が用いられている。なお、この信号は回路の反応速度等の遅れによって交流波形がゼロクロスするポイントと少々ずれても出力が反転する周期が同じであれば回路構成上は差し支えない。

この図３に示すように、本発明では、マイコン５は、機械式リレー３のリレー接点３ａの開閉切り換えを指示する（リレー接点３ａの開放または閉成を指示する）動作指令を出力するにあたり、前回の動作指令を出力したタイミングから一定期間ｔ（図示例では、２５０マイクロ秒）だけ遅らせて動作指令を出力するように構成されている。

すなわち、マイコン５は、機械式リレー３を開放または閉成させる動作指令を出力する際に、ゼロクロス監視回路６からのゼロクロス信号との対比において、当該動作指令が出力されたタイミング、すなわち、交流電源２の交流波形においてどのタイミングで出力したかをマイコン５の記憶領域（たとえば、ＲＡＭ）に記憶する。そして、次に機械式リレー３のリレー接点３ａの開閉切り換えを指示する動作指令を出力する際には、マイコン５の記憶領域に記憶しておいた前回の動作指令の出力タイミング（具体的には、ゼロクロス監視回路６からの出力信号との対比において記憶している前回の出力タイミング）から一定期間ｔだけ遅らせて動作指令を出力するように構成されている。

ここで、上記一定期間ｔは、機械式リレー３の切り換えを指示する動作指令が、交流電源２から出力される交流波形との関係において、段階的に遅れることによって上記交流波形のプラス側の期間とマイナス側の期間とに分散されるように設定する期間であることから、この一定期間ｔは、少なくとも交流電源２の交流波形の１／２周期よりも短く設定される。つまり、交流電源２が５０Ｈｚの場合には少なくとも１０ミリ秒より短く、また、６０Ｈｚの場合には少なくとも８．３３ミリ秒よりも短く設定される。

このように、本発明では、マイコン５が機械式リレー３のリレー接点３ａの開閉切り換えを指示する動作指令を出力する際には、前回動作指令を出力したタイミングから一定期間ｔだけ遅らせて動作指令を出力するので、機械式リレー３のリレー接点３ａの開閉切り換えを指示する動作指令は、交流電源２の交流波形との対比で前回出力された動作指令とは異なる位相で出力されるようになる。

そして、このように機械式リレー３のリレー接点３ａの開閉切り換えを指示する動作指令を出力するごとに動作指令の出力タイミングを遅らせていった結果、当該動作指令の出力タイミングがゼロクロス監視回路６からのゼロクロス監視信号との対比において、交流電源２の１周期分に相当するところまで遅れると、マイコン５は、その記憶領域に記憶させていたこれまでの遅れ分を初期化（リセット）する。そのため、この初期化後に機械式リレー３のリレー接点３ａの開閉切り換えを指示する場合には、ゼロクロス監視回路６からのゼロクロス監視信号を基準として新たに一定期間ｔだけ遅らせて動作指令を出力する。したがって、動作指令を出力するタイミングを一定期間ｔずつ遅らせるように構成しても機械式リレー３の動作の遅れは、最大で交流波形１周期分程度に抑制される。

以上の通り、本発明によれば、給湯装置の気化器（気化ヒータ１）の駆動回路として、機械式リレー３と半導体素子４とを併用することに伴って、ゼロクロス監視回路６によるゼロクロス制御（機械式リレー３のリレー接点３ａを交流電源２のゼロクロスポイントを狙って動作させる制御）が行えなくとも、機械式リレー３の開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングは、ゼロクロス監視回路６から出力されるゼロクロス信号を基準として、交流電源２の交流波形におけるプラス側の期間とマイナス側の期間とに分散されるので、リレー接点３ａにプラス側またはマイナス側に偏った電流が流れるのが防止され、これにより、リレー接点３ａが溶着するおそれが軽減され，機械式リレーの寿命を延ばすことができるようになる。

なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、本発明の負荷駆動装置をオイル気化式の給湯装置における気化器（気化ヒータ１）の駆動回路に用いた場合を示したが、本発明は、機械式リレーとスイッチング動作を行う半導体素子を併用して負荷を駆動する駆動回路であれば、気化ヒータ１以外の負荷の駆動制御に適用することが可能である。

また、上述した実施形態では、マイコン５が機械式リレー３に対してリレー接点３ａの開閉切り換えを指示する動作指令を遅らせる一定期間ｔを２５０マイクロ秒とした場合を示したが、この一定期間ｔは、交流電源２の交流波形の１／２周期よりも短い範囲で適宜設計変更可能である。

１ 気化ヒータ（負荷）
２ 交流電源
３ 機械式リレー
３ａ リレー接点
４ 半導体素子
５ マイコン（制御部）
６ ゼロクロス監視回路
７ 気化ヒータ監視回路

Claims (5)

1. 交流電源と、前記交流電源に接続された負荷と、前記負荷に流れる電流の経路を開閉するリレー接点を備えた機械式リレーと、この機械式リレーのリレー接点と並列に接続されたスイッチング動作を行う半導体素子と、前記機械式リレーの開閉動作の指令および前記半導体素子のスイッチング動作の指令を行う制御部とを有し前記制御部は、前記機械式リレーの開閉動作時には当該動作時を含む所定期間、前記半導体素子をオン動作させる動作指令を出力するように構成された負荷駆動装置において、
   前記交流電源がゼロクロスする周期と同等の周期で出力信号が変化するゼロクロス監視回路を備えてなり、
   前記制御部は、前記ゼロクロス監視回路からの出力信号を基準として、前記機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングが、前記交流電源の交流波形におけるプラス側の期間とマイナス側の期間とに分散されるように制御する
   ことを特徴とする負荷駆動装置。
2. 前記機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングの制御は、前記制御部が、前記機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令の出力タイミングを前記ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において記憶し、次に機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令を出力する際には、前記ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において記憶している前回の出力タイミングから一定期間遅らせて動作指令を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
3. 前記一定期間は、前記交流電源の交流波形の１／２周期より短く設定されていることを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動装置。
4. 前記制御部は、前記機械式リレーの開閉切り換えを指示する動作指令を出力するたびに一定期間ずつ遅らせて記憶しているタイミングが、前記ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において前記交流電源の１周期分に相当するタイミグまで遅れると、前記制御部は、前記ゼロクロス監視回路からの出力信号との対比において記憶しているタイミングを初期化することを特徴とする請求項３に記載の負荷駆動装置。
5. 燃料気化用の気化器に電気ヒータを備えた燃焼装置において、前記電気ヒータの駆動制御回路として請求項１から４のいずれかに記載の負荷駆動装置を備えていることを特徴とする燃焼装置。

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