JP2014214047A - 水素生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグナイタとフレームロッドの電源共用化によるコストダウンを図りつつ、リレーの接続状態にかかわらず、イグナイタの点火時におけるリレーのノイズ発生を抑制することにより、安定した水素生成装置を提供する。
【解決手段】出力の入り切りを制御する電源制御部を有する電源と、電源の出力により動作し、炎の点火を行なうイグナイタと、電源の出力により動作し、炎の有無を検知するフレームロッドと、電源からイグナイタへの送電路を開閉する第１リレー回路と、を備えた水素生成装置において、第１リレー回路を切り替える前に電源を切る水素生成装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リレーの動作時に発生するノイズによる機器の誤動作、損傷を解決することが出来る水素生成装置に関するものである。

従来、負荷に電圧が印加された回路をリレー素子の開閉で送電経路をつなぐ場合、リレーの放電現象やフライバック電圧の発生に起因するノイズにより水素生成装置やその周辺機器（例えば、燃料電池）に誤動作が発生する恐れがあった。

このようなノイズによる誤動作を防止するために、従来、この種の発明としては例えば特許文献１に記載されているものがあった。この例によっては交流電源電圧の零点を検出し、その零点でリレーのコイルに通電することで、リレーの接点及びコイルの電気回路において発生する放電現象を阻止し、機器の損傷とノイズの発生を解消している。

特開平９−２６５８８５号公報

しかしながら、上記の従来技術においては、リレーのコイルに流れる電流を測定することで交流電源電圧の零点を検出しているため、リレーに電流が流れているリレーの接続状態から開放状態に遷移する場合はノイズ対策が有効となるが、リレーが開放状態から接続状態に遷移する場合は電流が流れていないので、交流電源電圧零点を検出できないため、ノイズが発生してしまう。また、電流を検出するカレントトランスは高価であるためコストがかかるという課題があった。

本発明の目的は、前記課題を解決するものであり、イグナイタとフレームロッドの電源共用化によるコストダウンを図りつつ、リレーの接続状態にかかわらず、イグナイタの点火時におけるリレーのノイズ発生を抑制することにより、安定した水素生成装置を提供することを目的とする。

このような課題を解決するため、この発明では、出力の入り切りを制御する電源制御部を有する電源と、前記電源の出力により動作し、前記炎の点火を行なうイグナイタと、前記電源の出力により動作し、炎の有無を検知するフレームロッドと、前記電源から前記イグナイタへの送電路を開閉する第１リレー回路とを備えた水素生成装置において、前記電源制御部は、前記第１リレー回路を切り替える前に前記電源を切ることを特徴としている。
またこの発明では、前記電源から前記フレームロッドへの送電路を開閉する第２リレー回路をさらに備え、前記第２リレー回路が閉じられているときに前記第１リレー回路を閉じることが可能となるように構成されたことを特徴としている。

本発明は上記した構成によって、イグナイタとフレームロッドの電源共用化によるコストダウンを図りつつ、イグナイタの点火時におけるリレーのノイズ発生を抑制することにより、安定した水素生成装置を提供することができる。

さらにこの発明によれば前記イグナイタの点火時に前記フレームロッドを送電路から切り離すことで回路の破壊がなく、フレームロッド電極とイグナイタ点火電極を共用化することにより、コストダウンを図りつつ、イグナイタの点火時におけるリレーのノイズ発生を抑制することにより、安定した水素生成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１における水素生成装置の構成図 イグナイタ３の動作タイミングの実施例を示す図 この発明の実施の形態２における水素生成装置の構成図 フレームロッド回路４の動作タイミングの実施例を示す図

第１の発明は、出力の入り切りを制御する電源制御部を有する電源と、前記電源の出力により動作し、前記炎の点火を行なうイグナイタと、前記電源の出力により動作し、炎の有無を検知するフレームロッドと、前記電源から前記イグナイタへの送電路を開閉する第１リレー回路とを備えた水素生成装置において、前記電源制御部は、前記第１リレー回路を切り替える前に前記電源を切ることを特徴としている。

この構成により、イグナイタとフレームロッドの電源共用化によるコストダウンを図りつつ、イグナイタの点火時におけるリレーのノイズ発生を抑制することにより、安定した水素生成装置を提供することができる。

第２の発明は、前記電源から前記フレームロッドへの送電路を開閉する第２リレー回路をさらに備え、前記第２リレー回路が閉じられているときに前記第１リレー回路を閉じることが可能となるように構成されている。

この構成により、前記イグナイタの点火時に前記フレームロッドを送電路から切り離すことで回路の破壊がなく、フレームロッド電極とイグナイタ点火電極を共用化することにより、コストダウンを図りつつ、イグナイタの点火時におけるリレーのノイズ発生を抑制することにより、安定した水素生成装置を提供することができる。

以下、本発明の水素生成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における水素生成装置の構成図を示すものである。

図１において、高電圧電源１は電源制御部２を備えており、電源制御部２はマイコン７により高電圧電源１の出力の入り切りを制御することが出来る。高電圧電源１の出力の１つは第１リレー回路５を介してイグナイタ３へつながれており、イグナイタ３の出力は点火電極１２につながっている。高電圧電源１のもうひとつの出力は第２リレー回路６を介してフレームロッド回路４へつながれており、フレームロッド回路４の出力はフレームロッド電極１３へつながっている。また、第１リレー回路５は接点部８とコイル部１０を備えており、マイコン７がコイル部１０を制御することで接点部８の開閉動作を行うことが出来る。同様に第２リレー回路６は接点部９とコイル部１１を備えており、マイコン７がコイル部１１を制御することで接点部９の開閉動作を行うことが出来る構成となっている。
以上のように構成された水素生成装置について、以下動作、作用を説明する。

水素生成装置は定常時においては常に炎の状態を検知するために、フレームロッド電極１３を用いてフレームロッド回路４に高電圧電源１の出力を印加している。このときは第２リレー回路６の接点部９はマイコン７がコイル部１１を制御することでショートとなっており、高電圧電源１の出力をフレームロッド回路４へ供給している。

イグナイタ３によって点火動作を行う場合は、マイコン７によって高電圧電源１の電源制御部２を制御して高電圧電源１の出力を切る。そして第１リレー回路５の接点部８に電圧がかかっていない状態でマイコン７によりコイル部１０を制御して接点部８をショートする。その後、マイコン７によって高電圧電源１の電源制御部２を制御して高電圧電源１の出力が始まることで、イグナイタ３へ電圧が印加され、イグナイタ３が動作して点火電極１２によって点火動作を行う。また、点火動作を終わる場合は、マイコン７によって高電圧電源１の電源制御部２を制御して高電圧電源１の出力を切る。そして第１リレー回路５の接点部８に電圧がかかっていない状態でマイコン７によりコイル部１０を制御して接点部８をオープンする。その後、マイコン７によって高電圧電源１の電源制御部２を制御して高電圧電源１の出力が始まることで、再びフレームロッド回路４へ電圧が印加され、定常状態へ戻る。そうすることによってイグナイタ３とフレームロッド回路４の電源を共有することが出来て、第１リレー回路の接点部８に電圧がかからない状態で接点部８の開閉動作を行うことでノイズの発生を抑制することが出来る。

このときの高電圧電源１と第１リレー回路５とイグナイタ３の動作状態のタイミングを図２に示す。イグナイタ３の点火動作を行う場合は、まず高電圧電源１の出力を切り、第１リレー回路５の接点部８をオープンからショートへ切り替えて、次に高電圧電源１の出力を始めるとイグナイタ３が動作し点火を行う。点火を終わる場合は高電圧電源１の出力を切り、第１リレー回路５の接点部８をショートからオープンへ切り替えて、再び高電圧電源１の出力を始める。

上記のような動作を行うことで、接点部８に電圧がかかっていない状態で第１リレー回路５の接点部８の開閉動作を行うことによりノイズの発生を防ぐことが出来る。また、第１リレー回路５と第２リレー回路６をもちいらずにイグナイタ３とフレームロッド回路４にそれぞれ高電圧電源を用いてそれぞれの電源制御部をマイコン７で制御する構成であればリレー回路を用いないためにノイズの発生を防ぐことが出来るが、一般的に高電圧電源のほうがリレー回路よりはるかに高価であるため、本構成のようにリレー回路を用いることで電源共有化によりコストダウンを図ることが出来る。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における水素生成装置の構成図を示すものである。

図３において、図１の構成との違いは点火電極１２とフレームロッド電極１３を共用化しており、イグナイタ３の出力とフレームロッド回路４の出力を共用化された点火電極１２へ接続する構成となっている。

以上のように構成された水素生成装置について、以下動作、作用を説明する。

図１の水素生成装置の構成では、イグナイタ３と点火電極１２により点火を行い、点火電極１２とは別に設けたフレームロッド電極１３とフレームロッド回路４により炎の状態検知を行うが、図２の構成では第２リレー回路６を用いることで点火電極１２とフレームロッド電極１３を共用化している。

イグナイタ３は動作時に点火電極１２に高電圧を出力する。そのためフレームロッド回路４と高電圧電源１が接続された状態でイグナイタ３が動作し、点火電極１２に高電圧が
かかると、フレームロッド回路４と高電圧電源１に直接高電圧がかかり、回路が故障する。それを防ぐために、イグナイタ３を動作させるときは第２リレー回路６の接点部９をオープンとして高電圧電源１とフレームロッド回路４を送電路から切り離し、イグナイタ３の出力の高電圧が高電圧電源１とフレームロッド回路４にかからないようにしている。
このときの高電圧電源１と第１リレー回路５とイグナイタ３と第２リレー回路６とフレームロッド回路４の動作状態のタイミングを図４に示す。

定常状態では高電圧電源１が出力されており、第１リレー回路５の接点部８はオープン、第２リレー回路６の接点部９はショートしてフレームロッド回路４と点火電極１２にて炎の状態を検知している。点火動作を行う場合は、まず、高電圧電源１の電源制御部２を制御し出力を停止し、それによりフレームロッド回路４の動作が停止する。次に第２リレー回路６の接点部９をショートからオープンへ切り替え、第１リレー回路５の接点部８をオープンからショートへ切り替える。最後に高電圧電源１の出力を開始することでイグナイタ３が着火動作を行う。このときフレームロッド回路４は正しい炎の状態検知が出来ないので、着火動作中はマイコンによる炎の状態検知は停止しておく必要がある。また、着火動作を終了し再び炎の状態を検知する場合は、高電圧電源１の出力を停止し、第１リレー回路５の接点部８をショートからオープンへ切り替え、第２リレー回路６の接点部９をオープンからショートへ切り替える。最後に高電圧電源１の出力を開始することでフレームロッド回路４が動作を始めて炎の状態検知が可能となる。

つまり、第１リレー回路５の接点部８と第２リレー回路６の接点部９が開閉動作をするときは常に高電圧電源１の出力がされていない状態であるためノイズが発生しない。上記の構成、動作により、前記イグナイタの点火時に前記フレームロッドを送電路から切り離すことで回路の破壊がなく、フレームロッド電極とイグナイタ点火電極を共用化することにより、コストダウンを図りつつ、イグナイタの点火時におけるリレーのノイズ発生を抑制することにより、安定した水素生成装置を提供することができる。なお、第２リレー回路６の位置は図２の例のようにフレームロッド回路４と高電圧電源１の間でもフレームロッド回路４と点火電極１２の間でも特に制限するものではなく、イグナイタ３の出力に発生する高電圧でフレームロッド回路４と高電圧電源１が故障しないように配慮された位置に取り付ける必要がある。なお、第２リレー回路６を用いず、点火電極１２とフレームロッド電極を別々に取り付ける構成でもかまわない。

以上のように、本発明にかかる水素生成装置は、リレーを用いてイグナイタを動作させる場合などに適用すべく、電源制御部によりリレー回路を切り替える前に電源を切ることで、リレーの動作時に発生するノイズによる機器の誤動作、損傷を解決することが出来る方法であり、電源の共有化や点火電極とフレームロッド電極の共有化によるコストダウンを行う必要がある水素生成装置に適用することができる。

１ 高電圧電源
２ 電源制御部
３ イグナイタ
４ フレームロッド回路
５ 第１リレー回路
６ 第２リレー回路
７ マイコン
８ 接点部
９ 接点部
１０ コイル部
１１ コイル部
１２ 点火電極
１３ フレームロッド電極

Claims (2)

1. 出力の入り切りを制御する電源制御部を有する電源と、
   前記電源の出力により動作し、炎の点火を行なうイグナイタと、
   前記電源の出力により動作し、炎の有無を検知するフレームロッドと、
   前記電源から前記イグナイタへの送電路を開閉する第１リレー回路と、
   を備えた水素生成装置において、
   前記電源制御部は、前記第１リレー回路を切り替える前に前記電源を切る、
   水素生成装置。
2. 前記電源から前記フレームロッドへの送電路を開閉する第２リレー回路をさらに備え、
   前記第２リレー回路が開かれているときに前記第１リレー回路を閉じることが可能となるように構成された、
   請求項１記載の水素生成装置。

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