JP2017099178A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】突入電流防止回路のリレー接点がオープン故障したことを適切に検出可能な電気機器を提供する。
【解決手段】
電気機器(100)は、外部の交流電源から供給された交流電力を、整流及び平滑し直流電圧を生成する電源回路(1)と、電源回路(1)の入力側において、電源投入時に発生する突入電流を抑制するために接続された抵抗体(TH1)、及び、抵抗体(TH1)に並列に接続された常開型のリレー接点であって、電源投入後に閉じられるリレー接点(RL1)から構成される突入電流防止回路(2)と、抵抗体(TH1)と熱結合するように配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出用素子(TH2)と、温度検出用素子(TH2)の抵抗値の変化を検出する検出回路(3)と、検出回路(3)によって検出された値に基づいて、リレー(RL1)のオープン故障の有無を判定する判定回路(4)と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、突入電流防止回路を備えた電気機器に関する。

従来、給湯装置に内蔵されるスイッチング電源回路においては、電源投入時に外部の交流電源から入力される突入電流を抑制するため、整流平滑部の前段に突入電流防止回路を備える（特許文献１及び特許文献２を参照）。例えば特許文献２には、負特性を有するパワーサーミスタと、電路開閉手段としてのリレーとが並列に接続された突入電流防止回路が開示されている。

実用新案登録第２５２０６７９号公報 特開２００６−９４５８０号公報

しかし、従来の突入電流防止回路では、リレーの接点を閉じることができない故障（いわゆる、オープン故障）が生じた場合、交流電源から入力される電流はリレーに並列に接続されたパワーサーミスタに流れるが、後段の整流平滑部の動作には影響しない。このため、負荷側の給湯装置の制御部では、その故障を検出することができない、という課題を有していた。このような課題は、上記給湯装置だけでなく、上記突入電流防止回路を備えた電気機器に共通する。

そこで、本発明では、突入電流防止回路のリレー接点がオープン故障したことを適切に検出可能な電気機器を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電気機器は、外部の交流電源から供給された交流電力を、整流及び平滑し直流電圧を生成する電源回路と、前記電源回路の入力側において、電源投入時に発生する突入電流を抑制するために接続された抵抗体、及び、当該抵抗体に並列に接続された常開型のリレー接点であって、前記電源投入後に閉じられるリレー接点から構成される突入電流防止回路と、前記抵抗体と熱結合するように配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出用素子と、前記温度検出用素子の抵抗値の変化を検出する検出回路と、前記検出回路によって検出された値に基づいて、前記リレーのオープン故障の有無を判定する判定回路と、を備える。

突入電流防止回路において、抵抗体により突入電流を抑制した後にリレーの接点を閉じることができないオープン故障が生じた場合、抵抗体からリレーにバイパスされないため、入力電流は抵抗体を流れ続ける。その結果、自己発熱によって、抵抗体自体の温度が上昇するが後段の電源回路の動作には影響しない。上記構成によれば、抵抗体の自己発熱による温度上昇に伴って、抵抗体と熱結合した温度検出用素子（例えばサーミスタ、バイメタル）の抵抗値が変化するので、検出回路により抵抗値の変化を検出することにより、リレーのオープン故障の有無を判定することができる。

前記検出回路は、前記交流電源の交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路であって、前記温度検出用素子は、前記交流電源と前記ゼロクロス検出回路との間に接続された正特性サーミスタであってもよい。

上記構成によれば、自己発熱による抵抗体の温度上昇に伴って、抵抗体と熱結合した正特性サーミスタの抵抗値が大幅に上昇するので、ゼロクロス検出回路に入力電流が入力されなくなる。これにより、ゼロクロス検出回路は異常値を出力することになるので、リレーのオープン故障の有無を判定することができる。つまり、新たな検出回路を設けることなく、既存のゼロクロス検出回路を利用して簡単な回路構成でリレーのオープン故障を判定できる。その他の温度検出用素子として例えば負特性サーミスタ、バイメタル等の熱動素子でもよい。

前記抵抗体は、負特性サーミスタであってもよい。負特性サーミスタは温度の上昇に応じて抵抗値が低減する特性を有している。この構成によれば、電源投入時には負特性サーミスタの抵抗値が高いので、負特性サーミスタを経由して流れる電流が少ない。これにより、好適に突入電流を防止できる。

前記温度検出用素子と前記負特性サーミスタは、同一基板上に配置されてもよい。この構成によれば、同一基板上に配置された２つのサーミスタは熱結合しやすくなるので、負特性サーミスタの温度上昇に伴う正特性サーミスタの抵抗値の変化を精度良く検出できる。

前記判定回路により前記リレーの故障が発生したと判定された場合は、所定のエラー報知及び所定の安全制御の少なくともいずれか一方を行ってもよい。 上記構成によれば、突入電流抑制回路においてリレーの故障が発生した場合にはエラー報知を行うことにより、電気機器の動作を停止して復旧作業を迅速に行うことができる。また、電気機器（例えば多機能型の給湯装置）において複数の機能（例えば給湯機能、風呂の追い焚き機能、温水暖房機能）のうち必要最低限の機能（例えば給湯機能）だけ動作可能にして電力消費を抑制するといった安全制御を実行して、機器の安全性を確保することができる。

本発明のその他の態様に係る電気機器は、外部の電源から供給された電力から所定の直流電圧を生成する電源回路と、前記電源回路の入力側において、電源投入時に発生する突入電流を抑制するために接続された抵抗体、及び、当該抵抗体に並列に接続された常開型のリレー接点であって、前記電源投入後に閉じられるリレー接点から構成される突入電流防止回路と、前記抵抗体と熱結合するように配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出用素子と、前記温度検出用素子の抵抗値の変化を検出する検出回路と、前記検出回路によって検出された値に基づいて、前記リレーのオープン故障の有無を判定する判定回路と、を備える。

本発明によれば、突入電流防止回路のリレー接点がオープン故障したことを適切に検出可能な電気機器を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電気機器の入力側回路の一例である。 図２は、図１の電源回路が実装された電源基板の一例を概略的に示した正面図である。 図３は、図１の突入電流防止回路が正常に動作した場合の検出回路の入出力波形の一例を示すタイミングチャートである。 図４は、図１の突入電流防止回路で故障が発生した場合の検出回路の入出力波形の一例を示すタイミングチャートである。 図５は、図１の電気機器の入力側回路の変形例を示した回路図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る電気機器の入力側回路の一例である。 図７は、図６の電気機器の入力側回路の変形例である。

以下、好ましい実施の形態を、図面を参照しながら以下に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。尚、本明細書において用いられる「端子」とは、各回路要素に実際に端子部材が設けられているか否かに関わらず、回路要素同士を電気的に接続する位置を便宜上示すものである。また、「端子に接続される」とは、当該端子から延びる配線（例えば当該端子と他の回路要素の端子との間を接続する配線）に接続される態様をも含む。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気機器の入力側回路の一例である。図１に示すように、電気機器１００は、電源回路１と、突入電流防止回路２と、温度検出用素子ＴＨ２と、検出回路３と、判定回路４を備える。本実施形態では、電気機器１００は給湯装置である。この給湯装置は、給湯機能、風呂の追い焚き機能、及び温水暖房機能を備えた多機能型の給湯装置である。

電源回路１は、外部の交流電源ＡＣから供給された交流電力を、整流及び平滑し直流電圧を生成する。本実施形態では、電源回路１は、整流平滑部、ＤＣ−ＤＣコンバータ部、出力部を備える（ここでは図示せず）。交流電源ＡＣは例えば有効電圧１００Ｖの商用電源である。交流電源ＡＣの一方の入力端子２１は、突入電流防止回路２を介して電源回路１の入力側端子２３に接続される。交流電源ＡＣの他方の入力端子２２は電源回路１の入力側端子２４に接続される。電源回路１の出力側第１正極端子２５と出力側負極端子２６（グランド）との間にはコンデンサＣｅが接続される。コンデンサＣｅの両端に並列にコイルＬ１が接続される。

突入電流防止回路２は、交流電源ＡＣと電源回路１の間に設けられる。突入電流防止回路２は、電源回路１の入力側において、電源投入時に発生する突入電流を抑制するために接続された抵抗体ＴＨ１と、抵抗体ＴＨ１の両端に並列に接続されたリレーＲＬ１から構成される。リレーＲＬ１は電源投入後に閉じられるａ接点タイプの常開型のリレーである。ここでは抵抗体ＴＨ１の一端及びリレーＲＬ１（接点部）の一端は交流電源ＡＣの入力端子２１と接続され、抵抗体ＴＨ１の他端及びリレーＲＬ１（接点部）の他端は電源回路１の入力側端子２３に接続されている。本実施形態では、抵抗体ＴＨ１は負特性サーミスタである。負特性サーミスタ（ＴＨ１）は室温付近では抵抗値が高く、温度の上昇に応じて抵抗値が低減する負の温度特性を有している。リレーＲＬ１の接点部は、本実施形態では、コイルＬ１により開閉されるように構成される。コイルＬ１の一端は電源回路１の出力側第１正極端子２５に接続され、コイルＬ１の他端は出力側負極端子２６（グランド）に接続される。電源回路１が動作を開始して、電源回路１の出力側に接続されたコンデンサＣｅが充電されるとコイルＬ１の両端の電圧がリレーＲＬ１の動作電圧まで上昇し、接点部が閉じられるように構成されている。

温度検出用素子ＴＨ２は、抵抗体ＴＨ１と熱結合するように配置され、温度に応じて抵抗値が変化する。本実施形態では、温度検出用素子ＴＨ２は、交流電源ＡＣと検出回路３との間に接続された正特性サーミスタである。ここでは正特性サーミスタ（ＴＨ２）の一端が交流電源ＡＣの入力端子２１に接続され、他端が検出回路３の入力側正極端子２７に接続されている。この正特性サーミスタは、室温付近では抵抗値はほぼ一定であり、所定の温度を超えると抵抗値が急上昇する正の温度特性を有する。つまり、正特性サーミスタ（ＴＨ２）は室温付近では検出回路３の制限抵抗として機能し、所定の温度を超えると負特性サーミスタ（ＴＨ１）と熱結合することにより抵抗値が急上昇する温度検出用素子として機能する。

検出回路３は、温度検出用素子ＴＨ２の抵抗値の変化を検出する。本実施形態では、検出回路３は、交流電源ＡＣの交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路である。ここではゼロクロス検出回路は、交流電源ＡＣから供給される入力電圧Ｖｉｎの有無（具体的にはゼロクロス点の有無）を検出し、検出結果を出力電圧Ｖｏｕｔとして判定回路４に出力するように構成される。

ゼロクロス検出回路の入力段は、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣ１と、フォトカプラＩＣ１に収容された発光ダイオードから構成される。ゼロクロス検出回路の入力側正極端子２７はダイオードＤ１のアノード側に接続され、ダイオードＤ１のカソード側は抵抗Ｒ１の一端に接続される。抵抗Ｒ１の他端は抵抗Ｒ２の一端と接続され、抵抗Ｒ２の他端はゼロクロス検出回路の入力側負極端子２８に接続される。抵抗Ｒ２の両端にコンデンサＣ１及びフォトカプラＩＣ１の発光ダイオードがそれぞれ並列に接続される。ゼロクロス検出回路の高電圧が供給される入力段では、交流電源ＡＣから供給された入力電圧Ｖｉｎ（ＡＣ１００Ｖ）がダイオードＤ１で半波整流され、フォトカプラＩＣ１の発光ダイオードが発光する。ここではゼロクロス検出回路の入力段と出力段との間にフォトカプラＩＣ１を設けることにより、高電圧側の入力段と低電圧側の出力段が互いに電気的に絶縁されている。

一方、ゼロクロス検出回路の出力段は、フォトカプラＩＣ１に収容されたフォトトランジスタと、抵抗Ｒ３及びＲ４と、コンデンサＣ２から構成される。フォトトランジスタは受光量に応じたパルス信号を伝達するためのスイッチング素子として機能する。ここではフォトトランジスタのコレクタ端子は抵抗Ｒ３の一端に接続され、エミッタ端子は接地される（エミッタ接地）。抵抗Ｒ３の他端は電圧端子に接続される。フォトトランジスタが非導通状態の場合はコレクタ端子には直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が出力され、フォトトランジスタが導通状態の場合はコレクタ端子に接地電位（例えば０Ｖ）が出力される。

また、フォトトランジスタのコレクタ端子とグランドとの間はコンデンサＣ２が接続される。フォトトランジスタのコレクタ端子は抵抗Ｒ４を介してゼロクロス検出回路の出力端子２９に接続される。つまり、フォトトランジスタの出力側には抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ２で構成されるローパスフィルタが接続されている。このローパスフィルタはフォトトランジスタの出力電圧に含まれるノイズ成分を抑制しゼロクロス検出回路の出力端子２９に出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。

判定回路４は、検出回路３によって検出された値に基づいて、リレーＲＬ１のオープン故障の有無を判定する。ここでオープン故障とは、リレーＲＬ１のａ接点を閉じることができない故障をいう。本実施形態では、判定回路４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等で構成されたマイクロコントローラ（以下、単にマイコンという）である。マイコンはＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って給湯装置の各種制御を実行する。この制御プログラムには各電装品の運転に関する各種プログラムが含まれており、これらのプログラムに基づいて各電装品の制御が行われる。ここではマイコンにはゼロクロス検出回路から出力された出力電圧Ｖｏｕｔが入力され、マイコンはオープン故障の有無を判定する。ここではマイコンはリレーの故障が発生したと判定した場合は報知器５を作動させるとともに給湯装置の動作を停止する。報知器５は、例えば所定の警告音を鳴らすことでユーザにエラーを報知する。

図２は、電源回路１が実装された電源基板１０の一例を概略的に示した正面図である。図２に示すように、電源回路１は、整流平滑部１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部１２と、出力部１３とを電源基板１０上に備える。

整流平滑部１１は、例えば外部の交流電源ＡＣから入力される交流電力を整流する整流部と、整流された直流電力に含まれる変動成分を平滑化する平滑部とを備えたコンデンサインプット型の整流平滑回路として構成される。ここではブリッジダイオードが平滑部として機能し、コンデンサが平滑部として機能する。本実施形態では、整流平滑部１１で整流および平滑された後の電力（例えばＤＣ１４１Ｖ）は、出力側第２正極端子３０を介して、給湯装置の風呂追焚用ポンプ、温水暖房用ポンプ、ドレン排出用ポンプのＤＣモータ駆動用回路に供給される（図示せず）。

ＤＣ−ＤＣコンバータ部１２では、整流平滑部１１で整流及び平滑された直流電力が、別の電圧の直流電力に変換されて、出力部１３へ出力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ部１２の作用により、出力部１３へ出力される直流電力は所定電圧（例えば１５Ｖ又は５Ｖ）に維持される。本実施形態では、出力部１３から出力側第１正極端子２５を介して出力される電力は、送風機のＤＣモータ駆動用回路、マイコン等へ供給される。給湯装置において、ＤＣ−ＤＣコンバータ部１２は、マイコン等の操作部（図示せず）と接続される回路要素に電力を与える絶縁型の変圧部（図示せず）を備えている。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ部１２の回路要素としてトランスが用いられ、操作部（図示せず）との絶縁性が確保される。

また、図２に示すように、負特性サーミスタ（ＴＨ１）と、正特性サーミスタ（ＴＨ２）は電源基板１０上に配置される。ここでは２つのサーミスタは熱結合するように同一パターン配線で相互に近傍配置された薄膜サーミスタである。２つのサーミスタは電源基板１０上に配置されたチップ形サーミスタでもよい。

［正常時の動作］
次に、電気機器１００の正常時の動作について説明する。まず、ユーザにより電源が投入されると突入電流防止回路２に外部の交流電源ＡＣから入力端子２２を介して交流電力が給電される（図１参照）。突入電流防止回路２において、電源投入時にはリレ―ＲＬ１は開いているので、電源投入時に発生した突入電流は負特性サーミスタ（ＴＨ１）を流れる。電源投入時には負特性サーミスタ（ＴＨ１）の周囲の温度は室温付近であり、抵抗値が高いので、負特性サーミスタを経由して流れる電流は少ない。よって、好適に突入電流を防止できる。

次に、突入電流防止回路２を通過した交流電力が入力側端子２３を介して電源回路１に入力されると、電源回路１において整流平滑部１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部１２と、出力部１３が順に動作を開始する（図２参照）。出力部１３は出力側第１正極端子２５を介して所定電圧（例えば１５Ｖ）を出力する。これにより、電源回路１の出力側のコンデンサＣｅが充電される（図１参照）。その結果、コイルＬ１の両端の電圧がリレーＲＬ１の動作電圧まで上昇し、リレーＲＬ１のａ接点が閉じられる。これにより、入力電流の電路が負特性サーミスタ（ＴＨ１）からリレーＲＬ１に切り替えられる。すなわち、電源投入から所定時間経過後、突入電流防止回路２においてリレーＲＬ１が閉じられる。これにより、入力電流は交流電源ＡＣの入力端子２１、リレーＲＬ１及び電源回路１の入力側端子２３の順に流れ、電源回路１は動作を継続することができる。このように、突入電流防止回路２のリレーＲＬ１が正常に動作する場合には所定時間経過後に負特性サーミスタ（ＴＨ１）に電流が流れなくなるので、負特性サーミスタ（ＴＨ１）に長時間入力電流が流れ続けることが防止される。これにより負特性サーミスタ（ＴＨ１）はほとんど発熱しない。

また、図２に示すように、負特性サーミスタ（ＴＨ１）と、正特性サーミスタ（ＴＨ２）は、電源基板１０上に近距離で配置されているが、負特性サーミスタ（ＴＨ１）がほとんど発熱しないため、正特性サーミスタ（ＴＨ２）は負特性サーミスタ（ＴＨ１）から熱の影響をほとんど受けない。

一方、検出回路３の入力側正極端子２７には、外部の交流電源ＡＣから入力端子２１、及び、制限抵抗として機能する正特性サーミスタ（ＴＨ２）を介して入力電圧Ｖｉｎが給電される（図１参照）。

図３は、突入電流防止回路２が正常に動作した場合の検出回路３の入出力波形の一例を示すタイミングチャートである。図３（ａ）は検出回路３の入力電圧Ｖｉｎの波形を示し、図３（ｂ）は出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示している。

検出回路３の入力段において、入力電圧ＶｉｎがダイオードＤ１により半波整流され、発光ダイオードの両端に順方向電圧が供給されたときに発光ダイオードが発光する（図１参照）。一方、検出回路３の出力段において、発光ダイオードの光はフォトトランジスタにより受光される。フォトトランジスタが発光ダイオードの光を受光しない場合（非導通状態）はコレクタ端子にはＤＣ５Ｖが出力され、フォトトランジスタが発光ダイオードの光を受光した場合（導通状態）はコレクタ端子に０Ｖが出力される。その結果、図３（ｂ）に示すように、検出回路３の出力端子２９からは、受光量に応じて、ハイレベル信号とローレベル信号が繰り替えされたパルス信号が出力電圧Ｖｏｕｔとして判定回路４に出力される。

判定回路４は、検出回路３の出力電圧Ｖｏｕｔがパルス信号である間は交流電源ＡＣから検出回路３へ入力電圧Ｖｉｎが正常に供給されていると判断できる。判定回路４は、出力電圧Ｖｏｕｔを受けた後、各電装品の運転を開始させる。

［故障発生時の動作］
次に、電気機器１００において故障が発生した時の動作について説明する。ここでは突入電流防止回路２において、電源投入後、負特性サーミスタ（ＴＨ１）により突入電流を抑制した後にリレーＲＬ１のオープン故障が生じた場合を想定する（図１参照）。この場合は、突入電流防止回路２において、負特性サーミスタ（ＴＨ１）からリレーＲＬ１にバイパスされないため、入力電流は負特性サーミスタ（ＴＨ１）を流れ続けることになる。その結果、負特性サーミスタ（ＴＨ１）が発熱し、負特性サーミスタ（ＴＨ１）自体の温度が上昇する。この場合、負特性サーミスタ（ＴＨ１）の抵抗値は減少するが、後段の電源回路１の動作には影響しない。

図４は、突入電流防止回路２で故障が発生した場合の検出回路３の入出力波形の一例を示すタイミングチャートである。図４（ａ）は検出回路３の入力電圧Ｖｉｎの波形を示し、図４（ｂ）は出力電圧Ｖｏｕｔの波形を示している。図４（ａ）及び図４（ｂ）では時刻ｔ１においてリレーＲＬ１のオープン故障が発生した場合を示している。ここで負特性サーミスタ（ＴＨ１）と正特性サーミスタ（ＴＨ２）は、図２に示したように、同一の電源基板１０上に同一パターンで且つ近距離で配置されているので、２つのサーミスタは熱結合しやすい。これにより、負特性サーミスタ（ＴＨ１）の自己発熱による温度上昇に伴って、負特性サーミスタ（ＴＨ１）と熱結合した正特性サーミスタ（ＴＨ２）の抵抗値が大幅に上昇する。その結果、検出回路３の入力側正極端子２７へ入力電流が流れなくなり、フォトカプラＩＣ１の発光ダイオードの両端に順方向電圧が印加されず、発光ダイオードは発光しない（図１参照）。フォトトランジスタは発光ダイオードの光を受光しないので非導通状態となる。図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１以降は、出力電圧Ｖｏｕｔはハイレベル信号に固定される。このように、リレーＲＬ１でオープン故障が発生した場合には、検出回路３の出力電圧Ｖｏｕｔとして異常値が出力される。つまり、出力電圧Ｖｏｕｔがハイレベル信号からローレベル信号へ変化しないため、リレーＲＬ１のオープン故障が発生したと判定することができる。

判定回路４は、検出回路３からの出力電圧Ｖｏｕｔが所定期間以上ハイレベル信号に固定された場合は出力電圧Ｖｏｕｔが異常値であると判断する。この場合には、リレーＲＬ１のオープン故障が発生し、図４（ａ）に示すように、交流電源ＡＣから検出回路３へ入力電圧Ｖｉｎが供給されていないと判断することができる。尚、本実施の形態では、判定回路４は、出力電圧Ｖｏｕｔが所定期間以上ハイレベル信号に固定された場合に異常値であると判断したが、オープン故障が発生した場合に出力電圧Ｖｏｕｔが所定期間以上ローレベル信号に固定されるような構成でもよい。これにより、新たな検出回路を設けることなく、既存のゼロクロス検出回路を利用して簡単な回路構成でリレーのオープン故障を判定できる。

判定回路４はリレーＲＬ１のオープン故障が発生したと判定した場合は報知器５を作動させるとともに給湯装置の動作を停止する。報知器５は、所定の警告音を鳴らすことでユーザにエラーを報知する。これにより、給湯装置の動作を停止して復旧作業を迅速に行うことができる。

尚、本実施形態では、２つのサーミスタ（ＴＨ１，ＴＨ２）は電源基板１０上に配置されたが、２つのサーミスタが相互に近傍配置される構成であれば、これに限定されるものではない。例えば少なくとも一方のサーミスタがリードタイプの場合には異なる基板上に配置されてもよい。

（変形例）
次に、第１実施形態に係る電気機器１００の入力側回路の変形例について図５を用いて説明する。以下では、第１実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。図５に示すように、本変形例の電気機器１００Ａでは、第１実施形態（図１）と比較すると、突入電流防止回路２Ａの抵抗体ＴＨ１が直列に接続された抵抗Ｒ５及び温度ヒューズＦ１である点、及び温度検出用素子ＴＨ２がバイメタル素子Ｂ１である点が異なる。

抵抗Ｒ５と温度ヒューズＦ１は熱的に充分結合している必要があるが、例えば温度ヒューズ内蔵抵抗を用いることができる。例えば電源回路１の出力側の故障で電源回路１の出力電圧が低下し、リレーＲＬ１の動作電圧が維持できなくなり、異常な入力電流が抵抗Ｒ５を流れ続け電流によって抵抗Ｒ５が自己発熱した場合、その熱を受けて温度ヒューズＦ１が溶断することにより、給電を遮断することができる。

バイメタル素子Ｂ１は、所定の温度で湾曲する熱動素子を備える。この熱動素子は一端が交流電源ＡＣの入力端子２１に接続された導体に固着され、他端は自由端となっており、検出回路３の入力側正極端子２７に接続されている。この一端と他端は当接されており、熱により自由端である他端が湾曲し（図５の点線矢印方向）、一端と他端が物理的に離れるように構成されている。

尚、本変形例では、検出回路３Ａのフォトトランジスタの出力側はエミッタフォロワ型で構成される。フォトトランジスタが発光ダイオードの光を受光しない場合（非導通状態）はコレクタ端子には０Ｖが出力され、フォトトランジスタが発光ダイオードの光を受光した場合（導通状態）はコレクタ端子にＤＣ５Ｖが出力される。

電気機器１００ＡにおいてリレーＲＬ１のオープン故障が発生した場合には、抵抗Ｒ５の自己発熱による温度上昇に伴って、抵抗Ｒ５と熱結合したバイメタル素子Ｂ１の自由端が湾曲し、バイメタル素子Ｂ１の両端の抵抗が無限大になる。検出回路３Ａの出力電圧Ｖｏｕｔとして異常値が出力される。つまり、本変形例では、検出回路３Ａの出力電圧Ｖｏｕｔがローレベル信号からハイレベル信号へ変化しないため、判定回路４は、リレーＲＬ１のオープン故障が発生したと判定することができる。これにより、本変形例においても、第１実施形態と同様な効果を奏することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る電気機器の入力側回路の一例である。図６に示すように、本実施形態の電気機器１００Ｂでは、第１実施形態（図１）と比較すると、検出回路３Ｂの入力段が正特性サーミスタ（ＴＨ２）とオペアンプを用いた定電圧回路である点が異なる。

検出回路３Ｂの入力段は、ツェナーダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１及びＲ２と、正特性サーミスタ（ＴＨ２）と、フォトカプラＩＣ１に収容された発光ダイオードから構成される。

直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が出力される電圧端子とグランドとの間に、抵抗Ｒ１と正特性サーミスタ（ＴＨ２）が直列に接続されている。直列に接続された抵抗Ｒ１と正特性サーミスタ（ＴＨ２）に並列に抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＤ１が直列に接続されている。抵抗Ｒ１と正特性サーミスタ（ＴＨ２）を接続する端子３１がオペアンプの正相入力端子に接続され、抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＤ１を接続する端子３２がオペアンプの逆相入力端子に接続される。オペアンプの出力端子とグランドとの間には発光ダイオードが接続される。正特性サーミスタ（ＴＨ２）及びツェナーダイオードＤ１により基準電圧Ｖａ及びＶｂを生成し、基準電圧Ｖａ及びＶｂはオペアンプの正相入力端子及び逆相入力端子に入力される。ここで基準電圧は例えばＶａ＝２Ｖ，Ｖｂ＝３Ｖに設定される。このときＶａ＜Ｖｂなのでオペアンプの出力電圧Ｖｏは負の最大電圧が出力される。これにより発光ダイオードは発光しない。このため検出回路３Ｂの出力段では、フォトトランジスタが非導通状態であるのでコレクタ端子には直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が出力され、検出回路３Ｂの出力端子２９にはハイレベル信号が出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。このように本実施形態の電気機器１００Ｂでは、正常動作には出力電圧Ｖｏｕｔはハイレベル信号に固定される。

電気機器１００ＢにおいてリレーＲＬ１のオープン故障が発生した場合には、負特性サーミスタ（ＴＨ１）の自己発熱による温度上昇に伴って、負特性サーミスタ（ＴＨ１）と熱結合した正特性サーミスタ（ＴＨ２）の両端の抵抗が大幅に上昇する。これにより、Ｖａ＞Ｖｂとなるのでオペアンプの出力電圧Ｖｏは正の最大電圧が出力される。これによりフォトカプラＩＣ１の発光ダイオードの両端には順電圧が印加されるので、発光ダイオードが発光する。このため検出回路３Ｂの出力段では、フォトトランジスタが導通状態であるのでコレクタ端子には接地電位（例えば０Ｖ）が出力され、検出回路３Ｂの出力端子２９にはローベル信号が出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。このように本実施形態の電気機器１００Ｂでは、オープン故障時には出力電圧Ｖｏｕｔはローベル信号に固定される。

つまり、本実施形態では、検出回路３Ｂの出力電圧Ｖｏｕｔがハイレベル信号からローレベル信号へ変化するので、判定回路４は、リレーＲＬ１のオープン故障が発生したことを判定することができる。また、検出回路３Ｂにオペアンプを用いているので第１実施形態よりも精度高い検出が可能になる。

尚、本実施形態では、温度検出用素子ＴＨ２は正特性サーミスタ（ＴＨ２）を用いたが、抵抗体ＴＨ１の自己発熱による温度上昇に伴って、抵抗体と熱結合して抵抗値が変化する素子であれば、温度検出用素子ＴＨ２はバイメタル素子等の熱動素子でもよい。

（変形例）
次に、第２実施形態に係る電気機器１００Ｂの入力側回路の変形例について図７を用いて説明する。以下では、第２実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。図７に示すように、本変形例の電気機器１００Ｃでは、第２実施形態（図６）と比較すると、直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が出力される電圧端子とグランドとの間に、温度検出用素子としての抵抗Ｒ１と負特性サーミスタ（ＴＨ３）が直列に接続されている点が異なる。

直列に接続された抵抗Ｒ１及び負特性サーミスタ（ＴＨ３）に並列に抵抗Ｒ２及びツェナーダイオードＤ１が直列に接続されている。抵抗Ｒ１及び負特性サーミスタ（ＴＨ３）を接続する端子３１がオペアンプの正相入力端子に接続され、抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＤ１を接続する端子３２がオペアンプの逆相入力端子に接続される。オペアンプの出力端子とグランドとの間には発光ダイオードが接続される。負特性サーミスタ（ＴＨ３）及びツェナーダイオードＤ１により基準電圧Ｖａ及びＶｂを生成し、基準電圧Ｖａ及びＶｂはオペアンプの正相入力端子及び逆相入力端子に入力される。ここで基準電圧は例えばＶａ＝３Ｖ，Ｖｂ＝２Ｖに設定される。このときＶａ＞Ｖｂなのでオペアンプの出力電圧Ｖｏは正の最大電圧が出力される。これによりフォトカプラＩＣ１の発光ダイオードの両端には順電圧が印加されるので、発光ダイオードが発光する。このため検出回路３Ｃの出力段では、フォトトランジスタが導通状態であるのでコレクタ端子には接地電位（例えば０Ｖ）が出力され、検出回路３Ｃの出力端子２９にはローレベル信号が出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。このように本変形例の電気機器１００Ｃでは、正常動作には出力電圧Ｖｏｕｔはローレベル信号に固定される。

電気機器１００ＣにおいてリレーＲＬ１のオープン故障が発生した場合には、負特性サーミスタ（ＴＨ１）の自己発熱による温度上昇に伴って、負特性サーミスタ（ＴＨ１）と熱結合した負特性サーミスタ（ＴＨ３）の両端の抵抗が大幅に低下する。これにより、基準電圧はＶａ＜Ｖｂとなるのでオペアンプの出力電圧Ｖｏは負の最大電圧が出力される。これによりフォトカプラＩＣ１の発光ダイオードの両端には逆電圧が印加され、発光ダイオードは発光しない。このため検出回路３Ｃの出力段では、フォトトランジスタが非導通状態であるのでコレクタ端子には直流電圧（例えばＤＣ５Ｖ）が出力され、検出回路３Ｃの出力端子２９にはハイレベル信号が出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。このように本実施形態の電気機器１００Ｃでは、オープン故障時には出力電圧Ｖｏｕｔはハイベル信号に固定される。

つまり、本変形例では、検出回路３Ｃの出力電圧Ｖｏｕｔがローレベル信号からハイレベル信号へ変化するので、判定回路４は、リレーＲＬ１のオープン故障が発生したことを判定することができる。また、第２実施形態と同様に検出回路３Ｃにオペアンプを用いているので第１実施形態よりも精度高い検出が可能になる。

（その他の実施形態）
尚、上記各実施形態では、判定回路４によりリレーの故障が発生したと判定された場合は、報知器５を介してエラー報知を行い給湯装置の動作を停止させたが、これに限られるものではなく、報知器５を作動させるとともに多機能型の給湯装置において給湯機能、風呂の追い焚き機能、及び温水暖房機能のうち必要最低限の給湯機能だけ動作可能にして電力消費を抑制するといった安全制御を実行してもよい。これにより、機器の安全性を確保することができる。

尚、上記各実施形態では、電気機器１００は多機能型の給湯装置としたが、これに限られるものではなく、例えばガスファンヒータ等のその他の電気機器でもよい。

尚、上記各実施形態では、外部の交流電源ＡＣから供給された交流電力を、電源回路１によって、整流及び平滑し直流電圧を生成する構成としたが、これに代えて、外部の直流電源の直流電圧から、電源回路によって、異なる所定の直流電圧を生成する構成としてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、突入電流防止回路を備えた電気機器に利用できる。

１ 電源回路
２ 突入電流防止回路
３ 検出回路（ゼロクロス検出回路）
４ 判定回路（マイコン）
５ 報知器
１０ 電源基板
１１ 整流平滑部
１２ ＤＣ−ＤＣコンバータ部
１３ 出力部
ＲＬ１ リレー接点
ＴＨ１ 抵抗体（負特性サーミスタ）
ＴＨ２ 温度検出用素子（正特性サーミスタ）
１００ 電気機器（給湯装置）

Claims (6)

1. 外部の交流電源から供給された交流電力を、整流及び平滑し直流電圧を生成する電源回路と、
   前記電源回路の入力側において、電源投入時に発生する突入電流を抑制するために接続された抵抗体、及び、当該抵抗体に並列に接続された常開型のリレー接点であって、前記電源投入後に閉じられるリレー接点から構成される突入電流防止回路と、
   前記抵抗体と熱結合するように配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出用素子と、
   前記温度検出用素子の抵抗値の変化を検出する検出回路と、
   前記検出回路によって検出された値に基づいて、前記リレーのオープン故障の有無を判定する判定回路と、
   を備える、電気機器。
2. 前記検出回路は、前記交流電源の交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路であって、
   前記温度検出用素子は、前記交流電源と前記ゼロクロス検出回路との間に接続された正特性サーミスタである、請求項１に記載の電気機器。
3. 外部の電源から供給された電力から所定の直流電圧を生成する電源回路と、
   前記電源回路の入力側において、電源投入時に発生する突入電流を抑制するために接続された抵抗体、及び、当該抵抗体に並列に接続された常開型のリレー接点であって、前記電源投入後に閉じられるリレー接点から構成される突入電流防止回路と、
   前記抵抗体と熱結合するように配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出用素子と、
   前記温度検出用素子の抵抗値の変化を検出する検出回路と、
   前記検出回路によって検出された値に基づいて、前記リレーのオープン故障の有無を判定する判定回路と、
   を備える、電気機器。
4. 前記抵抗体は、負特性サーミスタである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気機器。
5. 前記温度検出用素子と前記負特性サーミスタは、同一基板上に配置される、請求項４に記載の電気機器。
6. 前記判定回路により前記リレーの故障が発生したと判定された場合は、所定のエラー報知及び所定の安全制御の少なくともいずれか一方を行う、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気機器。
   

Images