JP2022148847A - 電気制御機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電源の接続端子に２００Ｖの交流電源が誤って接続されて２００Ｖの交流電圧が供給されていることを、実装面積の増加を抑制しつつ、適正に検出することが可能な電気制御機器を提供する。【解決手段】給湯装置（電気制御機器）は、接続端子Ｔ０に供給された１００Ｖの交流電圧を所定電圧値の直流電圧に変換するスイッチング電源回路２００と、スイッチング電源回路２００により生成された直流電圧を用いて所定の制御を行う制御回路と、制御回路に配置され、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する判定回路３００と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチング電源回路を備えた電気制御機器に関する。

給湯装置等の、直流電圧で所定の制御を行う電気制御機器では、商用電源から供給される１００Ｖの交流電圧が、スイッチング電源回路により直流電圧に変換されて、機器の制御回路に供給される。しかしながら、この種の電気制御機器では、機器の設置時に、施工者が、誤って２００Ｖの交流電源を機器側の接続端子に接続することが起こり得る。このような場合、施工者が現場を離れた後に、機器に故障が発生する。

以下の特許文献１には、主スイッチング素子の両端に発生するサージ電圧を抑制するための構成を備えたスイッチング電源装置が記載されている。ここでは、トランスの１次側に、サージ電圧を抑制するための回路構成が配置されている。

特許第６２１８７２２号公報

上記のような交流電源の誤接続の問題は、接続端子に接続された交流電源の電圧が適正であるかを判定することにより解消され得る。この場合、交流電源の適否を判定するための判定回路が、スイッチング電源回路に配置される。しかし、この構成では、交流電源から高い電圧が判定回路に供給されるため、判定回路を構成する各電気素子の耐電圧を高めつつ、隣り合う素子間の沿面距離を大きくとる必要がある。このため、判定回路の実装面積が大きくなり、結果、機器の大型化を招いてしまう。

かかる課題に鑑み、本発明は、電源の接続端子に２００Ｖの交流電源が誤って接続されて２００Ｖの交流電圧が供給されていることを、実装面積の増加を抑制しつつ、適正に検出することが可能な電気制御機器を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係る電気制御機器は、接続端子に供給された１００Ｖの交流電圧を所定電圧値の直流電圧に変換するスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路により生成された前記直流電圧を用いて所定の制御を行う制御回路と、前記制御回路に配置され、前記接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する判定回路と、を備える。

本態様に係る電気制御機器によれば、判定回路が、制御回路、すなわちスイッチング電源回路の２次側に配置される回路に配置されるため、２次側に生じる低い電圧に基づいて、接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定できる。このため、判定回路が１次側に配置される場合に比べて、判定回路を構成する素子の耐電圧を小さくでき、これら素子間の沿面距離を縮めることができる。よって、機器の接続端子に２００Ｖの交流電源が誤って接続されて、２００Ｖの交流電圧が機器に供給されていることを、実装面積の増加を抑制しつつ、適正に検出することができる。

本態様に係る電気制御機器において、前記スイッチング電源回路は、スイッチング素子を導通状態と非導通状態に切り替えつつ、前記スイッチング素子が非導通状態にある間にトランスの２次側に生じる正電圧をキャパシタンスに蓄電して前記直流電圧を生成し、前記判定回路は、前記スイッチング素子が非導通状態から導通状態に切り替えられることにより前記トランスの２次側に生じる負電圧に基づいて、前記接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定するよう構成され得る。

上記のようにスイッチング電源回路が構成される場合、スイッチング素子が非導通状態から導通状態に切り替えられることによりトランスの２次側に負電圧が生じる。この負電圧は、１００Ｖの交流電圧の接続端子に供給された場合よりも、２００Ｖの交流電圧が接続端子に供給された場合の方が、負方向に大きくなる。よって、当該負電圧に基づいて、接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたことを、適正に判定できる。

この場合、前記判定回路は、前記負電圧のピーク値を保持するピーク保持回路を備え、前記ピーク保持回路に保持されたピーク値が、前記接続端子に１００Ｖの交流電圧が供給されたときのピーク値よりも負の方向の大きいことに基づいて、前記接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定するよう構成され得る。

この構成によれば、上記負電圧のピーク値がピーク保持回路に保持されるため、負方向における負電圧の大小比較を容易かつ正確に行い得る。よって、当該負電圧に基づいて、接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを、簡素な回路構成により正確に判定できる。

この場合、前記判定回路は、前記ピーク保持回路に保持された前記ピーク値を正電圧に変換する変換回路と、前記変換回路で変換された正電圧が所定の閾値より大きいか否かに応じた判定信号を出力する比較回路と、をさらに備えた構成とされ得る。

この構成によれば、負電圧のピーク値が変換回路により正電圧に変換されるため、後段の比較回路において、円滑に、閾値との大小比較を行い得る。よって、接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを、円滑に判定できる。

本態様に係る電気制御機器は、２００Ｖの交流電圧が前記接続端子に供給されたことを示す判定結果が前記判定回路から出力された場合に、当該判定結果に対応するエラー情報を記憶する記憶部を備えるよう構成され得る。

この構成によれば、たとえば、２００Ｖの交流電源が接続端子に接続されたことにより機器に故障が生じた場合に、記憶部に記憶されているエラー情報から、その原因を容易に確認できる。

また、本態様に係る電気制御機器は、２００Ｖの交流電圧が前記接続端子に供給されたことを示す判定結果が前記判定回路から出力された場合に、前記判定回路の当該判定結果を外部に報知する報知部を備えるよう構成され得る。

この構成によれば、機器に２００Ｖの交流電源が接続された場合に、その旨が、報知部から報知される。これにより、施工者は、誤って２００Ｖの交流電源を機器に接続したことを速やかに把握でき、当該交流電源の接続を速やかに解消できる。よって、機器に２００Ｖの交流電源が接続され続けることによる機器の不具合を抑制することができる。

以上のとおり、本発明によれば、電源の接続端子に２００Ｖの交流電源が誤って接続されて２００Ｖの交流電圧が供給されていることを、実装面積の増加を抑制しつつ、適正に検出することが可能な電気制御機器を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施形態に係る給湯装置の構成を示す図である。 図２は、実施形態に係る、スイッチング電源回路および判定回路の構成を示す図である。 図３（ａ）は、実施形態に係る、スイッチング素子の挙動を示すタイムチャートである。図３（ｂ）は、実施形態に係る、図３（ａ）のようにスイッチング素子が制御された場合にトランスの２次側に誘導される電圧を示すタイムチャートである。 図４は、実施形態に係る、スイッチング電源回路の通常動作時において、接続端子に供給される交流電圧の電圧値を１００Ｖと２００Ｖとの間で切り替えた場合の、１次側のキャパシタンスの電圧、変換回路のオペアンプの出力電圧および変換回路の各抵抗を流れる電流のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。 図５は、実施形態に係る、スイッチング電源回路の間欠発振時において、接続端子に供給される交流電圧の電圧値を１００Ｖと２００Ｖとの間で切り替えた場合の、１次側のキャパシタンスの電圧、変換回路のオペアンプの出力電圧および変換回路の各抵抗を流れる電流のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。 図６は、実施形態に係る、制御回路の構成を示す回路ブロック図である。 図７は、実施形態に係る、判定回路から出力される判定信号に基づく制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、ガス式の給湯装置に本発明を適用したものである。すなわち、本実施形態では、給湯装置が電気制御機器に対応する。

図１は、給湯装置１の構成を示す図である。

給湯装置１は、給湯器１０と、リモコン２０と、二心通信線３０と、を備える。二心通信線３０は、給湯器１０からリモコン２０に対する電力供給と、給湯器１０とリモコン２０との間の通信とが可能な２線式の通信線である。二心通信線３０の一方の通信線には電源電圧（本実施形態では１５Ｖ）が印加され、他方の通信線はグランドに接続される。通信のための信号は、電源電圧に重畳されて、二心通信線３０により、給湯器１０とリモコン２０との間で送受信される。

給湯器１０は、外装ケース１０１と、外装ケース１０１の前面を覆うフロントカバー１０２とを備える。外装ケース１０１の内部に缶体１０３が配置され、缶体１０３内に、燃焼器１０４と、熱交換器１０５が収容されている。燃焼器１０４には、配管１０６によって燃料ガスが供給される。配管１０６には、配管１０６を開閉するための電磁弁１０７ａと、燃料ガスの供給量を調節するための比例弁１０７ｂが設けられている。

電磁弁１０７ａおよび比例弁１０７ｂは、制御基板１２０に設置された制御回路４００によって制御される。より詳細には、制御回路４００に配置されたマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）が、電磁弁１０７ａおよび比例弁１０７ｂを制御する。

熱交換器１０５には、水の流路を構成する配管１０８が通されている。配管１０８の入口に水が供給され、配管１０８の出口から湯が放出される。配管１０８を流れる水が熱交換器１０５の流路を通る間に、燃焼器１０４で生じた熱が熱交換器１０５を介して水に伝達される。これにより、水が温められる。配管１０８には、湯の放出量すなわち給湯量を調整するための電磁弁１０９が設けられている。

缶体１０３の給気口１０３ａにファン１１０が連結されている。缶体１０３の排気口１０３ｂは、外装ケース１０１の側面に形成された孔を介して外部に開放されている。ファン１１０は、たとえば、単相ファンである。ファン１１０がシロッコファンであってもよい。ファン１１０は、モータ１１０ａが駆動されることにより、燃焼器１０４に燃焼用の空気を供給する。モータ１１０ａは、たとえば、ブラシレスＤＣモータである。ファン１１０は、所定の空燃比で燃焼器１０４に空気が供給されるよう、所定の回転数に制御される。

給湯器１０は、電気回路系の構成として、制御基板１２０と、電源基板１３０と、を備える。制御基板１２０は、給湯器１０の各部を駆動および制御するための制御回路４００を備える。電源基板１３０は、商用電源から供給される１００Ｖの交流電圧から直流１５Ｖの電源電圧を生成して各部に供給する。電源基板１３０は、フライバックタイプのスイッチング電源回路２００（図２参照）を備える。

本実施形態では、電源基板１３０（スイッチング電源回路２００）によって、直流１５Ｖの電源電圧が生成される。生成された電源電圧は、制御基板１２０に供給される。制御基板１２０の制御回路４００は、供給された直流１５Ｖの電源電圧を用いて各種制御を行う。

リモコン２０は、制御部と、表示部と、操作部と、音声入出力部とを備え、給湯温度の設定や、種々の情報の表示のために用いられる。リモコン２０は、たとえば、キッチンやリビングルーム等に設置される。リモコン２０は、給湯器１０側の制御基板１２０と二心通信線３０で接続されている。リモコン２０は、浴室内と浴室外にそれぞれ配置されてよい。

ところで、図１に示した給湯装置１では、給湯装置１の設置時に、施工者が、誤って２００Ｖの交流電源を給湯装置１側の接続端子に接続することが起こり得る。この場合、施工者が現場を離れた後に、給湯装置１に故障が発生する。

このような問題を解消するために、本実施形態では、２００Ｖの交流電源が給湯装置１に接続されたことを判定するための判定回路が、制御回路４００に配置されている。以下、この構成について説明する。

図２は、スイッチング電源回路２００および判定回路３００の構成を示す図である。

スイッチング電源回路２００は、フライバックタイプのスイッチング電源回路に適用される周知の構成を有する。スイッチング電源回路２００は、ブリッジ回路２０１と、キャパシタンス２０２と、スイッチング素子２０４と、トランス２０３と、ダイオード２０５と、キャパシタンス２０６とを備える。通常、接続端子Ｔ０には、１００Ｖの交流電源が接続される。

ブリッジ回路２０１は、全波整流回路である。ブリッジ回路２０１は、４つのダイオードから構成され、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧を正の電圧に整流する。キャパシタンス２０２は、整流された交流電圧を平滑化する。トランス２０３は、所定巻き数の１次巻き線および２次巻き線を有する。スイッチング素子２０４は、たとえば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）により構成され、トランス２０３の１次巻き線に直列に接続されている。

スイッチング素子２０４は、図１の電源基板１３０に配置された駆動回路（図示せず）からの駆動信号により、所定のデューティ比で導通状態と非導通状態にサイクリックに切り替えられる。スイッチング素子２０４の切り替えに応じて、トランス２０３の１次巻き線に間欠的に電流が流れる。これにより、トランス２０３の２次巻き線に電圧が誘導される。

ダイオード２０５は、スイッチング素子２０４が導通状態から非導通状態に転じることによりトランス２０３の２次巻き線に誘導される電圧に基づく電流を、キャパシタンス２０６へと流通させる。キャパシタンス２０６は、ダイオード２０５を介して流入する電流を蓄電して、直流電源電圧Ｖｃを生成する。

ここで、上述の駆動回路は、制御基板１２０側の負荷に応じて変動する直流電源電圧Ｖｃの電圧値を、スイッチング素子２０４に供給する駆動信号のデューティを調整することにより、一定電圧値（１５Ｖ）に維持する。駆動信号のデューティを調整するための構成は、従来周知の構成が用いられ得る。

たとえば、直流電源電圧Ｖｃと目標電圧（１５Ｖ）との差分を検出する検出回路（図示せず）が、制御基板１２０側に配置される。この検出回路による検出信号が、フォトカプラ（図示せず）を介した光通信により、電源基板１３０側の駆動回路に供給される。駆動回路は、この差分が解消されるよう、スイッチング素子２０４に対する駆動信号のデューティを調整する。こうして、スイッチング電源回路２００で生成される直流電源電圧Ｖｃが、目標電圧（１５Ｖ）に維持される。

直流電源電圧Ｖｃを目標電圧（１５Ｖ）に維持させるための構成は、他の構成であってもよい。たとえば、トランス２０３の１次側に補助巻き線がさらに配置され、この補助巻き線に誘導される電圧（直流電源電圧Ｖｃに略比例した電圧）と目標電圧（１５Ｖ）との差分を検出する検出回路が、電源基板１３０側に配置されてもよい。この場合、駆動回路は、この検出回路により検出された差分が解消されるよう、スイッチング素子２０４に対する駆動信号のデューティを調整する。

判定回路３００は、スイッチング素子２０４が非導通状態から導通状態に切り替えられることによりトランス２０３の２次側に生じる負電圧に基づいて、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する。

図３（ａ）は、スイッチング素子２０４の挙動を示すタイムチャートであり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のようにスイッチング素子２０４が制御された場合にトランス２０３の２次側に誘導される電圧を示すタイムチャートである。

図３（ａ）に示すように、スイッチング素子２０４は、スイッチング電源回路２００の通常動作時において、所定のデューティで導通（ＯＮ）と非導通（ＯＦＦ）を繰り返す。スイッチング素子２０４が非導通状態（ＯＦＦ）にある期間において、トランス２０３の２次側に正の電圧Ｖ１が誘導され、スイッチング素子２０４が導通状態（ＯＮ）にある期間において、トランス２０３の２次側に負の電圧Ｖ２が誘導される。

電圧Ｖ１の電圧値は、直流電源電圧Ｖｃの電圧値と同様、１５Ｖである。他方、電圧Ｖ２の電圧値は、トランス２０３の１次巻き線および２次巻き線の巻き数で決まる電圧値となる。トランス２０３の１次巻き線の巻き数をｎｐ、トランス２０３の２次巻き線の巻き数をｎｓ、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧をキャパシタンス２０２で平滑した電圧値をＶｉｎとすると、電圧Ｖ２は、次式で求まる。

Ｖ２＝－Ｖｉｎ＊ｎｓ／ｎｐ … （１）

ここで、電圧値Ｖｉｎは、接続端子Ｔ０に対して、１００Ｖの交流電圧が供給される場合と、２００Ｖの交流電圧が供給される場合とで大きさが異なる。具体的には、接続端子Ｔ０に１００Ｖの交流電圧が供給される場合よりも、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給される場合の方が、電圧値Ｖｉｎが顕著に大きくなる。したがって、電圧Ｖ２の負方向の大きさにより、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電源が接続されたことを判定できる。この観点のもと、判定回路３００は、スイッチング素子２０４が非導通状態から導通状態に切り替えられることによりトランス２０３の２次側に生じる負電圧に基づいて、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する。

図２に戻り、判定回路３００は、ピーク保持回路３１０と、変換回路３２０と、比較回路３３０とを備える。

ピーク保持回路３１０は、スイッチング素子２０４が非導通状態から導通状態に切り替えられることによりトランス２０３の２次側に生じる負の電圧Ｖ２（図３（ｂ）参照）のピーク値を保持する。ピーク保持回路３１０は、ダイオード３１１と、抵抗３１３と、キャパシタンス３１２を備える。

スイッチング素子２０４が非導通状態から導通状態に切り替えられることによりトランス２０３の２次側に負電圧が生じると、トランス２０３の２次巻き線、ダイオード３１１、抵抗３１３およびキャパシタンス３１２から構成される閉回路に、当該負の電圧Ｖ２に応じた電流が流れる。これにより、キャパシタンス３１２に、上記式（１）で規定される電圧Ｖ２のピーク値が保持される。

変換回路３２０は、ピーク保持回路３１０に保持されたピーク値を正電圧に変換する。変換回路３２０は、抵抗３２１、３２２、３２３と、オペアンプ３２４とを備える。キャパシタンス３１２に電圧Ｖ２のピーク値が保持された場合、スイッチング電源回路２００側のキャパシタンス２０６で生成された直流電源電圧Ｖｃの電源ラインから、ピーク保持回路３１０のキャパシタンス３１２に向かって、抵抗３２１、３２２、３２３を電流Ｉａが流れる。ここで、抵抗３２１、３２２、３２３の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３とすると、この電流Ｉａの電流量は、次式で求まる。

Ｉａ＝｛１５－（－Ｖｉｎ＊ｎｓ／ｎｐ｝／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）
＝（１５＋Ｖｉｎ＊ｎｓ／ｎｐ）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） … （２）

したがって、オペアンプ３２４の出力電圧Ｖａは、次式により、正の電圧となる。

Ｖａ＝Ｒ２＊（１５＋Ｖｉｎ＊ｎｓ／ｎｐ）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３） … （３）

図４は、スイッチング電源回路２００の通常動作時において、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧の電圧値を１００Ｖと２００Ｖとの間で切り替えた場合の、１次側のキャパシタンス２０２の電圧Ｖｉｎ、変換回路３２０のオペアンプ３２４の出力電圧Ｖａおよび変換回路３２０の抵抗３２１、３２２、３２３を流れる電流Ｉａのシミュレーション結果を示すタイムチャートである。

図４において、１次側のキャパシタンス２０２の電圧Ｖｉｎは、実際の電圧を１００で除した値で示されている。電圧Ｖｉｎの２値波形のうち高レベル側の電圧値は、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給された場合のキャパシタンス２０２の電圧Ｖｉｎの電圧値である。また、電圧Ｖｉｎの２値波形のうち低レベル側の電圧値は、接続端子Ｔ０に１００Ｖの交流電圧が供給された場合のキャパシタンス２０２の電圧Ｖｉｎの電圧値である。

ここでは、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給された場合の電圧Ｖｉｎの電圧値は、縦軸の値である２．８Ｖに１００を乗じた２８０Ｖ程度である。また、接続端子Ｔ０に１００Ｖの交流電圧が供給された場合の電圧Ｖｉｎの電圧値は、縦軸の値である１．４Ｖに１００を乗じた１４０Ｖ程度である。

図４に示すように、上記式（２）の電流Ｉａと、上記式（３）の出力電圧Ｖａは、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧の電圧値が１００Ｖと２００Ｖとで、互いに大きく相違する。したがって、図４に示すように、交流電圧が１００Ｖの場合と２００Ｖの場合の各出力電圧Ｖａの間に閾値Ｖｔｈを設定すれば、出力電圧Ｖａと閾値Ｖｔｈとを大小比較することにより、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電源が接続されたか否かを判定することができる。

図５は、スイッチング電源回路２００の間欠発振時において、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧の電圧値を１００Ｖと２００Ｖとの間で切り替えた場合の、１次側のキャパシタンス２０２の電圧Ｖｉｎ、変換回路３２０のオペアンプ３２４の出力電圧Ｖａおよび変換回路３２０の抵抗３２１、３２２、３２３を流れる電流Ｉａのシミュレーション結果を示すタイムチャートである。

スイッチング電源回路２００の間欠発振は、負荷が小さい場合に実行される。ここでは、負荷が３ｋΩ程度であることが想定されている。間欠発振では、スイッチング素子２０４が所定のデューティで導通／非導通を繰り返す期間と、スイッチング素子２０４が非導通状態（動作停止）に維持される期間とが交互に繰り返される。

図５において、キャパシタンス２０２の電圧Ｖｉｎは、図４の場合と同様である。この場合、電流Ｉａと出力電圧Ｖａは、図５に示すように、間欠発振に伴い振幅するが、電流Ｉａの電流値および出力電圧Ｖａ電圧値は、図４の場合と同様、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧の電圧値が１００Ｖであるか２００Ｖであるかによって、互いに大きく相違する。したがって、この場合も、図５に示すように、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧が１００Ｖの場合と２００Ｖの場合の各出力電圧Ｖａの間に閾値Ｖｔｈを設定し、出力電圧Ｖａと閾値Ｖｔｈとを大小比較することにより、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電源が接続されたか否かを判定することができる。

図２に戻り、比較回路３３０は、変換回路３２０で変換された正電圧（オペアンプ３２４の出力電圧Ｖａ）が閾値Ｖｔｈより大きいか否かに応じた判定信号を出力する。図４および図５を参照して説明したとおり、閾値Ｖｔｈは、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧が１００Ｖの場合と２００Ｖの場合に変換回路３２０（オペアンプ３２４）から出力される各出力電圧Ｖａの間に設定される。

比較回路３３０は、抵抗３３１、３３２、３３３と、コンパレータ３３４とを備える。直流電源電圧Ｖｃが抵抗３３１、３３２で分圧されて閾値Ｖｔｈが生成される。コンパレータ３３４は、オペアンプ３２４から出力される出力電圧Ｖａと、抵抗３３１、３３２で生成される閾値Ｖｔｈとを比較する。コンパレータ３３４は、出力電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈ以下の場合にハイレベルの判定信号を出力し、出力電圧Ｖａが閾値Ｖｔｈより大きい場合にローレベルの判定信号を出力する。

すなわち、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧が１００Ｖの場合、判定信号はハイレベルとなり、接続端子Ｔ０に供給される交流電圧が２００Ｖの場合、判定信号はローレベルとなる。したがって、スイッチング電源回路２００の動作時において、判定回路３００（比較回路３３０）から出力される判定信号がハイレベルかローレベルかによって、接続端子Ｔ０に接続された交流電源の電圧値が１００Ｖであるか２００Ｖであるかが検出され得る。

図６は、制御基板１２０に実装された制御回路４００の構成を示す回路ブロック図である。

制御回路４００は、図２に示した判定回路３００の他、マイコン４０１と、レギュレータ４０２と、電磁弁駆動回路４０３と、ステッピングモータ駆動回路４０４と、ファン駆動回路４０５と、二心通信回路４０６と、を備える。スイッチング電源回路２００により生成された直流電源電圧（１５Ｖ）は、レギュレータ４０２、電磁弁駆動回路４０３、ステッピングモータ駆動回路４０４、ファン駆動回路４０５、二心通信回路４０６にそれぞれ供給される。

マイコン４０１は、制御基板１２０に設置された各回路を制御する。レギュレータ４０２は、スイッチング電源回路２００により生成された１５Ｖの直流電圧を５Ｖの電圧に変換してマイコン４０１に供給する。電磁弁駆動回路４０３は、マイコン４０１からの制御に従って、図１に示した電磁弁１０７ａ、１０９を駆動する。ステッピングモータ駆動回路４０４は、マイコン４０１からの制御に従って、図１に示した比例弁１０７ｂのステッピングモータを駆動する。ファン駆動回路４０５は、マイコン４０１からの制御に従って、図１に示したファン１１０のモータ１１０ａを駆動する。

二心通信回路４０６は、マイコン４０１からの制御に従って、リモコン２０との間で通信を行う。二心通信回路４０６は、二心通信線３０によってリモコン２０に接続されている。二心通信回路４０６は、電源基板１３０により生成された直流電源電圧を、二心通信線３０を介してリモコン２０に供給するとともに、この電圧に重畳された信号により、リモコン２０との間で通信を行う。

さらに、マイコン４０１は、判定回路３００から入力される判定信号に基づいて、スイッチング電源回路２００の接続端子Ｔ０に接続されている交流電源の適否を判定する。そして、マイコン４０１は、接続端子Ｔ０に接続されている交流電源が不適正である場合（２００Ｖの交流電源である場合）に、内蔵する記憶部４０１ａに、当該判定結果に応じたエラー情報を記憶し、さらに、その旨の報知を行う。当該エラー情報の記憶は、マイコン４０１への電源供給が遮断された後も情報を保持可能なメモリ（不揮発性メモリ）に対して行われることが好ましい。

図７は、判定回路３００から出力される判定信号に基づく制御を示すフローチャートである。

マイコン４０１は、接続端子Ｔ０に交流電源が接続されて、レギュレータ４０２から給電が開始されると（Ｓ１０１）、判定回路３００から供給される判定信号を参照する（Ｓ１０２）。ここで、判定信号がハイレベルである場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、マイコン４０１は、接続端子Ｔ０に接続された交流電源は適正であるとして、図７の制御を終了する。

他方、判定信号がローレベルである場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、マイコン４０１は、接続端子Ｔ０に不適正な交流電源（２００Ｖの交流電源）が接続されたことを示すエラー情報を記憶部４０１ａに記憶させる（Ｓ１０４）。さらに、マイコン４０１は、接続端子Ｔ０に不適正な交流電源（２００Ｖの交流電源）が接続されたことを外部に報知するための報知処理を実行する（Ｓ１０５）。

ステップＳ１０５において、マイコン４０１は、当該報知のための制御信号を、二心通信回路４０６を介してリモコン２０に送信する。これにより、リモコン２０は、自身の表示部に当該エラーを示す情報を表示させ、さらに、自身のスピーカから、当該エラーを報知するために音声を出力させる。ただし、報知の形態は、これに限られるものではない。たとえば、給湯器１０が、ブザーや、８セグ表示器を備える場合、マイコン４０１は、報知処理において、当該ブザーを鳴らすとともに、８セグ表示器に当該エラーに対応するエラーコードを表示させてもよい。

ステップＳ１０５における報知処理により、施工者は、誤って、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電源を接続したことを把握できる。これにより、施工者は、その後の対応を迅速かつ円滑に進めることができる。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。

判定回路３００が、制御回路４００、すなわちスイッチング電源回路２００の２次側に配置される回路に配置されるため、２次側に生じる低い電圧に基づき、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定できる。このため、判定回路３００が１次側に配置される場合に比べて、判定回路３００を構成する素子の耐電圧を小さくでき、これら素子間の沿面距離を縮めることができる。よって、給湯装置１（電気制御機器）の接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電源が誤って接続されて、２００Ｖの交流電圧が給湯装置１に供給されていることを、実装面積の増加を抑制しつつ、適正に検出することができる。

図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明したとおり、判定回路３００は、スイッチング素子２０４が非導通状態から導通状態に切り替えられることによりトランス２０３の２次側に生じる負の電圧Ｖ２に基づいて、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する。上記式（１）に示したように、電圧Ｖ２は、接続端子Ｔ０に１００Ｖの交流電圧が供給された場合よりも、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給された場合の方が、負方向に大きくなる。よって、電圧Ｖ２の負方向の大きさに基づいて、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを適正に判定することができる。

図２に示したように、判定回路３００は、負の電圧Ｖ２のピーク値を保持するピーク保持回路３１０を備え、ピーク保持回路３１０に保持されたピーク値が、接続端子Ｔ０に１００Ｖの交流電圧が供給されたときのピーク値よりも負の方向の大きいことに基づいて、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する。このように、電圧Ｖ２のピーク値を保持することにより、実際に生じた電圧Ｖ２と、正常時（交流電源が１００Ｖの場合）に生じる電圧Ｖ２との大小比較を、容易かつ正確に行うことができる。よって、負の電圧Ｖ２に基づいて、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを、簡素な回路構成により正確に判定できる。

より詳細には、判定回路３００は、図２に示したように、ピーク保持回路３１０に保持されたピーク値を正電圧に変換する変換回路３２０と、変換回路３２０で変換された正電圧（オペアンプ３２４の出力電圧Ｖａ）が所定の閾値Ｖｔｈより大きいか否かに応じた判定信号を出力する比較回路３３０と、をさらに備える。この構成によれば、負の電圧Ｖ２のピーク値が変換回路３２０により正の電圧に変換されるため、後段の比較回路３３０において、円滑に、当該正の電圧と閾値Ｖｔｈとの大小比較を行い得る。よって、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを、円滑に判定できる。

図７に示したように、マイコン４０１は、２００Ｖの交流電圧が接続端子Ｔ０に供給されたことを示す判定結果が判定回路３００から出力された場合に（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、当該判定結果に対応するエラー情報を記憶部４０１ａに記憶させる（Ｓ１０４）。これにより、たとえば、２００Ｖの交流電源が接続端子Ｔ０に接続されたことにより給湯装置１（電気制御機器）に故障が生じた場合に、記憶部４０１ａに記憶されているエラー情報から、その原因を容易に確認できる。

図７に示したように、マイコン４０１は、２００Ｖの交流電圧が接続端子Ｔ０に供給されたことを示す判定結果が判定回路３００から出力された場合に（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、判定回路３００の当該判定結果を、リモコン２０（報知部）介して外部に報知する報知処理を実行する（Ｓ１０５）。これにより、給湯装置１（電気制御機器）に２００Ｖの交流電源が接続された場合に、その旨が、リモコン２０（報知部）から報知される。よって、施工者は、誤って２００Ｖの交流電源を給湯装置１に接続したことを速やかに把握でき、当該交流電源の接続を速やかに解消できる。よって、給湯装置１に２００Ｖの交流電源が接続され続けることによる給湯装置１の不具合を抑制することができる。

＜変更例＞
上記実施形態では、判定回路３００の構成として図２の構成が示されたが、判定回路３００の構成は、これに限られるものではない。たとえば、コンパレータ３３４の負の入力端子にオペアンプ３２４の出力電圧Ｖａが入力され、コンパレータ３３４の正の入力端子に抵抗３３１、３３２で生成された閾値Ｖｔｈが入力されてもよい。この場合、図２の場合と異なり、２００Ｖの交流電源が接続端子Ｔ０に接続された場合に、判定信号がハイレベルとなり、１００Ｖの交流電源が接続端子Ｔ０に接続された場合に、判定信号がローレベルとなる。これによっても、接続端子Ｔ０に対する交流電源の誤接続を検出できる。

また、判定回路３００は、図３（ｂ）に示した負の電圧Ｖ２の大きさにより、２００Ｖの交流電源が接続端子Ｔ０に接続されたことを判定可能な他の回路構成により実現されてもよい。判定回路３００の回路構成は、トランス２０３の２次側の電圧に基づき２００Ｖの交流電源が接続端子Ｔ０に接続されたことを判定可能な限りにおいて、適宜、変更可能である。

また、上記実施形態では、制御回路４００の構成として図６の構成が示されたが、制御回路４００の構成は、これに限られるものではない。制御回路４００の構成は、スイッチング電源回路２００で生成された直流電源電圧を利用し、且つ、判定回路３００を含む限りにおいて、他の構成であってもよい。

また、上記実施形態では、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電源が接続されたことを報知するための報知部として、リモコン２０用いられたが、報知部は、当該報知を行える限りにおいて、他の構成であってもよい。

また、上記実施形態では、接続端子Ｔ０に２００Ｖの交流電源が接続されたと判定された場合に、図７のステップＳ１０４において、エラー情報が記憶部４０１ａに記憶されたが、さらに、接続端子Ｔ０に１００Ｖの電源電圧が接続されたと判定された場合にも、その旨を示す情報が記憶部４０１ａに記憶されてもよい。

同様に、上記実施形態では、接続端子Ｔ０に２００Ｖの電源電圧が接続されたと判定された場合に、図７のステップＳ１０５において、その旨の報知が行われたが、さらに、接続端子Ｔ０に１００Ｖの電源電圧が接続されたと判定された場合にも、その旨の報知が行われてもよい。

なお、図７のステップＳ１０４およびステップＳ１０５は、必ずしも両方が行われなくてもよく、何れか一方のみが行われてもよい。

また、図７のステップＳ１０３の判定がＹＥＳの場合は、さらに、接続端子Ｔ０からスイッチング電源回路２００を遮断する制御が行われてもよい。この場合、たとえば、接続端子Ｔ０とスイッチング電源回路２００との間に開閉制御可能なスイッチが配置され、このスイッチが当該判定結果に応じて開放される。

また、上記実施形態では、スイッチング電源回路２００が電源基板１３０に配置され、制御回路４００が制御基板１２０に配置されたが、スイッチング電源回路２００のうち２次側のダイオード２０５およびキャパシタンス２０６は、制御基板１２０に配置されてもよい。また、スイッチング電源回路２００と制御回路４００が、同一の基板上にエリア分割して配置されてもよい。

また、上記実施形態では、記憶部４０１ａがマイコン４０１に内蔵されたが、記憶部がマイコン４０１とは別のメモリにより構成されてもよい。

また、上記実施形態では、図１に示すように、給湯のみが可能な給湯器１０が例示されたが、給湯とともに風呂の追い焚きが可能な給湯器に本発明を適用することも可能である。また、ガス式に限らず、オイル式等の他の方式の給湯器に本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態には、本発明の適用対象として給湯装置１が示されたが、本発明が適用される電気制御機器は、給湯装置１に限られるものではない。本発明は、１００Ｖの交流電圧からスイッチング電源回路により所定電圧値の直流電源電圧を生成して制御回路に提供する他の電気制御機器にも、適宜適用され得る。

なお、上記実施形態では、１００Ｖの交流電源が通常接続される電気制御機器が想定されたが、他の電圧値（第１電圧値）の交流電源が通常接続されてスイッチング電源回路により所定電圧値の直流電源電圧が生成される電気制御機器についても、その電圧値（第１電圧値）を超える他の電圧値（第２電圧値）の交流電源が、当該電気制御機器に誤って接続されることが想定され得る場合は、上記実施形態と同様の構成が用いられ得る。

この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜種々の変更可能である。

１ 給湯装置
１０ 給湯器
２０ リモコン（報知部）
２００ スイッチング電源回路
３００ 判定回路
３１０ ピーク保持回路
３２０ 変換回路
３３０ 比較回路
４０１ａ 記憶部
Ｔ０ 接続端子

Claims (7)

1. 接続端子に供給された１００Ｖの交流電圧を所定電圧値の直流電圧に変換するスイッチング電源回路と、
   前記スイッチング電源回路により生成された前記直流電圧を用いて所定の制御を行う制御回路と、
   前記制御回路に配置され、前記接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する判定回路と、を備えることを特徴とする電気制御機器。
2. 請求項１に記載の電気制御機器において、
   前記スイッチング電源回路は、スイッチング素子を導通状態と非導通状態に切り替えつつ、前記スイッチング素子が非導通状態にある間にトランスの２次側に生じる正電圧をキャパシタンスに蓄電して前記直流電圧を生成し、
   前記判定回路は、前記スイッチング素子が非導通状態から導通状態に切り替えられることにより前記トランスの２次側に生じる負電圧に基づいて、前記接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する、
   ことを特徴とする電気制御機器。
3. 請求項２に記載の電気制御機器において、
   前記判定回路は、前記負電圧のピーク値を保持するピーク保持回路を備え、前記ピーク保持回路に保持されたピーク値が、前記接続端子に１００Ｖの交流電圧が供給されたときのピーク値よりも負の方向の大きいことに基づいて、前記接続端子に２００Ｖの交流電圧が供給されたか否かを判定する、
   ことを特徴とする電気制御機器。
4. 請求項３に記載の電気制御機器において、
   前記判定回路は、
   前記ピーク保持回路の保持された前記ピーク値を正電圧に変換する変換回路と、
   前記変換回路で変換された正電圧が所定の閾値より大きいか否かに応じた判定信号を出力する比較回路と、を備える、
   ことを特徴とする電気制御機器。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の電気制御機器において、
   ２００Ｖの交流電圧が前記接続端子に供給されたことを示す判定結果が前記判定回路から出力された場合に、当該判定結果に対応するエラー情報を記憶する記憶部を備える、
   ことを特徴とする電気制御機器。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の電気制御機器において、
   ２００Ｖの交流電圧が前記接続端子に供給されたことを示す判定結果が前記判定回路から出力された場合に、前記判定回路の当該判定結果を外部に報知する報知部を備える、
   ことを特徴とする電気制御機器。
7. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の電気制御機器は、給湯装置である、
   ことを特徴とする電気制御機器。

Images