JP3596787B2 - 励磁コイルの駆動回路 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、故障時に励磁コイルへの通電が継続して行われないようにした励磁コイルの駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ガス器具において、立消え等の異常が起きた場合には、ガス経路を閉じて生ガスが出たままになることを防止する電磁安全弁が設けられている。そこで、従来から知られている電磁安全弁の駆動回路について説明する。図9は、その一例として不完全燃焼防止機能付き湯沸器に用いられている電磁安全弁の駆動回路である。
【0003】
この駆動回路は、電源として乾電池Eを備え、点火スイッチSを介して電源Eに対してそれぞれ並列に接続されるタイマ−回路(T1〜T4)が設けられる。また、これらタイマ−回路によりそれぞれ電磁安全弁Mgの励磁コイルL1を通電制御するトランジスタ(Q1〜Q5)を備える。ここで、トランジスタQ1、トランジスタQ2、及びトランジスタQ3とQ4からなる定電流スイッチング回路Gは並列に接続され、これらに対してトランジスタQ5が直列に接続されている。電磁安全弁Mgは2組の励磁コイルL1,L2を備え、励磁コイルL2には、バ−ナ火炎により熱起電力を発生する1次熱電対と、フィン閉塞時に高温排気によって熱せられて逆熱起電力を発生する2次熱電対(以後、1次TC,2次TCと呼ぶ)とが直列に接続されている。
【0004】
点火スイッチSをONすると、各タイマ−回路が同時にその動作を開始し、各タイマ−回路の出力はLo(ロ−レベル)となる。また、それらに接続されたトランジスタ(Q1〜Q5)のベ−スには、各タイマ−回路の出力が接続されている為、各トランジスタにはベ−ス電流が流れてONの状態となる。
そして、タイマ−時間の短いタイマ−回路(ここでは、T1<T2<T3<T4という順になっている)から順番に出力がLo→Hi(ハイレベル)へと変化する。これに伴い、各トランジスタのベ−スへHi信号が入力されて各トランジスタは、Q1→Q2→Q3及びQ4→Q5の順にON→OFF状態へと変化する。
従って、電磁安全弁Mgの励磁コイルL1を流れる励磁電流は、時間と共に段階的に切り換わり、タイマ−回路T3のタイマ−時間終了と共に定電流スイッチング回路Gに流れる電流値が0となる為、励磁コイルLを流れる励磁電流の値も0となる。ここで、トランジスタQ5及びタイマ−回路T4は、トランジスタQ1〜Q4のON故障及びタイマ−回路T1〜T3の出力がON故障した場合の冗長構造となっている。例えば、タイマ−回路T2の出力がLoに保持されてしまった場合、トランジスタQ2もON状態を維持してしまうが、タイマ−回路4は設定されたタイマ−時間になるとHiの信号を出力してトランジスタQ5をOFFさせる為、電磁安全弁Mgの励磁コイルL1への通電を停止させることができる。尚、電磁安全弁Mgの励磁コイルL1への通電量を数段階に変化させるのは、電源である乾電池Eから各タイマ−回路の駆動時間毎に電磁安全弁Mgの弁体を吸着保持する為に必要な大きさの電流値にあわせることによって電源の寿命をより長くする為である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の回路ではトランジスタQ1〜Q4のON故障、又はタイマ−回路T1〜T3の出力故障があった場合には、通常と同様に電磁安全弁Mgの弁体が吸着・開弁したままの状態となってしまう為、故障したことが器具の動作上判別できない。この状態でトランジスタQ5、又はタイマ−回路T4の出力の短絡故障、つまり出力がLoのみとなる故障が重なった場合、励磁電流はタイマ−時間に関係なく流れ続けることとなる。更に、この状態で着火ミスが起こった場合、生ガスの放出が止まらない状況となる。
【0006】
また、上記電磁安全弁駆動回路の冗長構造の一例として、特公平7−13534号に示されている技術がある。これに示されている回路は、電磁安全弁の励磁コイルに2個のスイッチング素子を直列に接続した冗長構造とし、更に故障検出回路をスイッチング素子毎に別途設けて安全性を向上させている。つまり、各故障検出回路の検出信号によりどちらか一方のスイッチング素子に異常が発生すると、他方のスイッチング素子をOFFの状態にして電磁安全弁の励磁コイルに励磁電流を流さない構成としたものである。しかし、この場合においても、スイッチング素子の短絡故障等の故障よりも先に故障検出回路が故障した場合には、その短絡故障の検出が行われない為、電磁安全弁の励磁コイルに励磁電流が継続して流れたままの状態となり、安全性が確保されない。また、この回路では部品点数が多くなることから、コストアップになってしまう。
本発明の励磁コイルの駆動回路は上記課題を解決し、確実に回路故障時には励磁コイルへの通電が継続して行われないようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の励磁コイルの駆動回路は、
励磁コイルに通電する為の電源と、
上記励磁コイルを通電制御する為の制御信号を入力する制御信号入力部と、
上記入力した制御信号に基づいて上記励磁コイルに通電する通電制御手段とを備えた励磁コイルの駆動回路において、
上記制御信号の入力によって上記電源の正極側の電位より高い電位を生成する昇圧手段を備え、
上記励磁コイルの片側を電源の正極側に接続し、他方には上記昇圧生成した電圧を印加することで励磁電流を流すとともに、
上記制御信号として発振パルス信号を入力し、上記通電制御手段には、上記パルス信号がハイレベルの時にコンデンサに充電し、ロ−レベルの時に上記コンデンサの電荷を励磁コイルに放電する第1通電制御回路と、
上記パルス信号がロ−レベルの時にコンデンサに充電し、ハイレベルの時に上記コンデンサの電荷を励磁コイルに放電する第2通電制御回路とを備えたことを要旨とする。
【0008】
本発明の請求項2記載の励磁コイルの駆動回路は、
励磁コイルに通電する為の電源と、
上記励磁コイルを通電制御する為の制御信号を入力する制御信号入力部と、
上記入力した制御信号に基づいて上記励磁コイルに通電する通電制御手段とを備えた励磁コイルの駆動回路において、
上記制御信号の入力によって上記電源の負極側の電位より低い電位を生成する負電位生成手段を備え、
上記励磁コイルの片側を電源の負極側に接続し、他方には上記生成した負電圧を印加することで励磁電流を流すとともに、
上記制御信号として発振パルス信号を入力し、上記通電制御手段には、上記パルス信号がハイレベルの時にコンデンサに充電し、ロ−レベルの時に上記コンデンサの電荷を励磁コイルに放電する第1通電制御回路と、
上記パルス信号がロ−レベルの時にコンデンサに充電し、ハイレベルの時に上記コンデンサの電荷を励磁コイルに放電する第2通電制御回路とを備えたことを要旨とする。
【0010】
【作用】
上記構成を有する本発明の請求項1記載の励磁コイルの駆動回路は、制御信号入力部に入力された制御信号によって電源の正極側より高い電位を持つ電圧を昇圧生成し、励磁コイルの両端にそれぞれ電源電圧の正極側と昇圧生成した電圧を接続,印加することで励磁コイルに励磁電流を流すようになっている。つまり、励磁コイルの駆動回路内で故障が生じた場合、上記電源の正側より高い電位を持つ電圧を励磁コイルの駆動回路内にて昇圧生成することができない為、励磁コイルへの通電が停止する。
更に、制御信号入力部に入力される制御信号が発振パルス信号の時のみ励磁コイルを駆動するようになっている。制御信号入力部にハイレベルのパルス信号が入力されると、第1通電制御回路内のコンデンサが充電され、第2通電制御回路内のコンデンサは貯まった電荷を励磁コイルに放電する。また逆に、制御信号入力部にロ−レベルのパルス信号が入力されると、第1通電制御回路内のコンデンサは貯まった電荷を励磁コイルに放電し、第2通電制御回路内のコンデンサは充電される。従って、パルス信号が連続して入力されている限り励磁コイルの通電制御は行われ続ける。ここで、励磁コイルの駆動回路内にて故障が起きた時は、第1,第2通電制御回路間にて充・放電の動作が繰り返されなくなる為、励磁コイルの通電は停止する。また、制御信号の出力側に異常が発生して制御信号入力部への入力信号が発振パルス信号でなくなった場合にも、上記動作が正常に行われない為に励磁コイルへの通電は停止する。
【0011】
また、本発明の請求項2記載の励磁コイルの駆動回路では、制御信号入力部に入力された制御信号によって電源の負極側より低い電位を持つ負電圧を生成し、励磁コイルの片側を上記電源の負極側に接続し、他方に上記生成した電源負極より低い電位の負電圧を印加することで回路に励磁電流を流して駆動するようになっている。つまり、請求項1記載の励磁コイルの駆動回路と同様、励磁コイルの駆動回路内で故障が生じた場合、この回路内で上記電源負極より低い電位の負電圧を生成できない為、励磁コイルへの通電が停止する。
更に、制御信号入力部に入力される制御信号が発振パルス信号の時のみ励磁コイルを駆動するようになっている。制御信号入力部にハイレベルのパルス信号が入力されると、第1通電制御回路内のコンデンサが充電され、第2通電制御回路内のコンデンサは貯まった電荷を励磁コイルに放電する。また逆に、制御信号入力部にロ−レベルのパルス信号が入力されると、第1通電制御回路内のコンデンサは貯まった電荷を励磁コイルに放電し、第2通電制御回路内のコンデンサは充電される。従って、パルス信号が連続して入力されている限り励磁コイルの通電制御は行われ続ける。ここで、励磁コイルの駆動回路内にて故障が起きた時は、第1,第2通電制御回路間にて充・放電の動作が繰り返されなくなる為、励磁コイルの通電は停止する。また、制御信号の出力側に異常が発生して制御信号入力部への入力信号が発振パルス信号でなくなった場合にも、上記動作が正常に行われない為に励磁コイルへの通電は停止する。
【0013】
【実施例】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の励磁コイルの駆動回路の好適な実施例について説明する。
【0014】
図1は本発明の励磁コイルの駆動回路が用いられる一実施例としてのガス湯沸器の概略図である。まず、これを用いて器具の構成について説明する。
ガス湯沸器正面には操作ボタン53が設けられ、それと連動するように点火スイッチ55,ガスの供給路を開閉する器具栓54及び水の供給路を開閉する水栓56が設置されている。
水入口からの流水経路には、水圧応動装置57が設けられる。また、その水圧応動装置57には図面上の左右方向に移動自在なダイアフラム66が設けられ、このダイアフラム66で仕切るようにして一次室67と二次室68が形成されている。
ダイアフラム66には変位を伝えるスピンドル65が当接して設けられ、このスピンドル65の途中に水圧応動弁58、及び先端には開弁装置71が設けられている。この水圧応動弁58はバネ69でガス流路の下流方向に閉弁するように付勢され、通水されることによってダイアフラム66の変位力がこのバネ力に打ち勝ってガス流路を開く。また、開弁装置71は、スピンドル65によって伝えられた変位力によって電磁安全弁17の押動開弁を行う装置である。
また、バ−ナ70には放電によりガスへ着火するイグナイタ63が設けられ、燃焼コントロ−ラ59と電気的に接続され、点火・消火等の所定の制御が行われる。
【0015】
次に、ガス湯沸器の作動について簡単に説明する。
点火動作時に、通水による水圧応動装置57の働きによってスピンドル65が変位し、各弁の開弁が以下のように順次行われる。尚、開弁装置71、水圧応動弁58等のガス流路開閉機構についての詳細は、実開平4−1789と同じであり、本発明とは直接関係するものではないので省略する。
まず、スピンドル65の先端に設けられた開弁装置71が電磁安全弁17を押し始める。開弁装置71が電磁安全弁17を応動開弁している位置では、スピンドル65はまだ水圧応動弁58を開弁しない関係に設定してある。電磁安全弁17を開弁して押し付けた後(開弁完了後)、開弁装置58はその変位力によりスピンドル65との係合が解かれてスピンドル65上を摺動して戻り、押動を解除する。
この時、電磁安全弁17は、後述する電磁安全弁駆動回路8によって生成される電圧によって励磁電流が励磁コイル14に流されることにより吸着開弁状態を維持し、開弁装置71の後退により閉弁可能状態となる。そして、更にスピンドル65が前進して水圧応動弁58が開き始める。水圧応動弁58が開弁すると、ガスはバ−ナ70に達してイグナイタ63の放電により着火されてバ−ナ70は燃焼を開始する。
【0016】
また、消火動作時には、止水によって水圧応動装置57が変位力を失い、スピンドル65はバネ69によって最初の停止位置まで戻る。その消火時のスピンドル65の後退によって、まず水圧応動弁58が閉弁し、更にスピンドル65が後退して停止位置に近づくと開弁装置71はスピンドル65と係合して停止位置に至る。
【0017】
次に、上記ガス湯沸器のシステム作動フロ−について図2,3を用いて簡単に説明する。
まず出湯の場合、ステップ1にて操作ボタン53が押されると、ステップ2にて点火スイッチ55がON状態となり、器具栓54が開弁されると共に、水栓56が開弁されて通水が開始されるという一連の操作が行われる。この操作の後、先に記述したようにステップ2にてスピンドル65が変位することによってステップ3にてスピンドル65に設けられた2個の水流スイッチの内の第1水流スイッチ51が位置検出してON状態となる。次に、第1水流スイッチ51のON状態を確認した後、ステップ4にて電源電圧Eが2.0V以上あるか否かの判定が行われ、2.0V以上無ければステップ5にて電池交換ランプ(図示略)を点灯させてユ−ザ−に電池の交換を促す。また、電源電圧Eが2.0V以上あればステップ6にて電磁安全弁17の励磁コイル14に通電(電流値はIa)すると共に、イグナイタ63を作動させる。この時、電磁安全弁17はスピンドル65により開弁されており、励磁コイル14に通電されることによって開弁保持する。
【0018】
次に、ステップ7にてステップ6の点火動作からt1秒以内(本実施例では、t1=2とする)に第2水流スイッチ52がON状態となったか否かを判定し、OFF状態であればスピンドル65が途中で移動せずに停止する等の故障と判断してステップ12にて電磁安全弁17への通電を停止する。また、ON状態であれば水圧応動弁58は開弁状態にあり、励磁コイル14へ通電される電流値をIbに切り替える。そして、イグナイタ63によってバ−ナ70に着火する。
また、水圧応動弁58が開弁してからt2秒後(本実施例では、t2=6とする)にステップ9にてイグナイタ63の点火動作をOFFにして、電磁安全弁17の励磁コイル14を流れる電流値をIcに切り替える。ここで、各電流値の関係はIa>Ib>Icである。
【0019】
次に、ステップ10にて安全装置(図示略)により異常が検出されているか否かを確認し、異常が検出されている時、すなわちステップ11にて不完全燃焼防止装置(図示略)の作動、又は温度ヒュ−ズ(図示略)の溶断となった場合には本ル−チンを終了する。
正常に出湯制御されている場合には、所定時間の間、励磁コイル14へ電磁安全弁駆動回路8によって通電した後、通電を停止して熱電対11,12の熱起電力による通電にて電磁安全弁17の開弁状態を保持すると共に、常に、安全装置の作動を確認する。
【0020】
出湯停止の場合、図3に示すようにステップ21にて操作ボタン53が押されて点火スイッチ55がOFF状態に切り替わるとステップ22にて器具栓54と水栓56の弁が同時に閉弁してスピンドル65が点火前の位置に戻り、ステップ23にて水圧応動弁58が閉弁してステップ24,25にて水流スイッチ51,52が第2,第1の順にOFF状態となる。その後、熱電対11,12の合成熱起電力が低下し、電磁安全弁17の吸着が解け、ステップ26にて電磁安全弁17を閉弁して本ル−チンは終了する。
【0021】
次に、燃焼コントロ−ラ59内の回路構成について、図4のブロック図を用いて説明する。尚、その具体的な回路構成図を図7に示す。
燃焼コントロ−ラ59において電磁安全弁17の駆動に係る回路構成は、クロック回路1,電圧監視回路2,LED駆動回路3,タイマ−回路4,イグナイタ−回路5(以後、省略の為IG回路と呼ぶ。),イグナイタ−論理回路6(以後、省略の為IG論理回路と呼ぶ),タイマ−故障検出回路7,電磁安全弁駆動回路8,故障検出回路9,安全タイマ−回路10で構成されている。
【0022】
クロック回路1は、マルチバイブレ−タICによって構成され、ハイレベル出力とロ−レベル出力とを交互に繰り返す発振パルス信号(以後、単にパルス信号と呼ぶ)を生成し、電圧監視回路2へ出力する。この時、このパルス信号の波高値は電源電圧VDDと同値とする。
【0023】
電圧監視回路2では、電圧監視IC21により駆動用乾電池Eの電源電圧VDDが所定電圧値(本実施例では、2.0Vとする)以上であれば、この回路からの出力はパルス信号となり、逆に所定電圧値以下であれば、この電圧監視回路2からの出力はロ−レベル信号(以後、Loと呼ぶ。また、ハイレベル信号をHiと呼ぶ。)となるように構成されている。そして、この信号はLED駆動回路3、タイマ−回路4、及び安全タイマ−回路10に出力される。
【0024】
また、LED駆動回路3では、上記電圧監視回路2からの入力がパルス信号であれば、LED31には通電されず、逆に、入力がLo信号(正確にはパルス信号の任意周期分の信号が全てLo)が継続する場合には、LED31に通電し、点灯させて電圧が低くなっていることをユ−ザ−に知らせる。
【0025】
タイマ−回路4はリップルカウンタ−ICによって構成され、電圧監視回路2から出力された連続したパルス信号が入力される。IG回路5はこれらの信号によってON/OFFの動作を行っている。また、タイマ−回路4からは励磁コイル14に通電する励磁電流の電流値(Ia,Ib,Ic)を切り替える通電時間を決定する信号が出力されている。図7の実施例では、第1タイマ−回路4aにより励磁電流Iaの通電期間が設定され、最大で2秒後に第2タイマ−回路4bによって励磁コイル14への通電期間(励磁電流Ib)が6秒に設定され、その後、第3タイマ−回路4cによって励磁コイル14への通電期間(励磁電流Ic)が12秒に設定される。
【0026】
また、IG回路5ではIG論理回路6からイグナイタ63のON禁止信号が出力されている時はイグナイタ63をOFFする構成となっている。ここで、IG論理回路6がイグナイタ63のON禁止と判断する条件は以下に挙げる3つの場合である。
1.LED31が点灯、つまり上記電圧監視回路2内の電圧監視IC21によってパルス信号の波高値が電源電圧VDD以下と判断された場合
2.操作ボタン53が停止位置の場合
3.第1水流スイッチ51及び第2水流スイッチ52がONの状態から,第2水流スイッチ52がOFFの状態となった場合
【0027】
更に、上記タイマ−回路4から出力された連続したパルス信号はタイマ−論理回路40及びタイマ−故障検出回路7を経て電磁安全弁駆動回路8に入力される。本実施例では、上記電磁安全弁駆動回路8は3つの回路8a,8b,8cにより構成される。これは、電磁安全弁17の励磁コイル14へ通電される電流値を3段階に切り替える方法として1段1回路の構成を取っている為であるが、ここで電流値が1段目Iaから2段目Ibに切り替わった時には、1段目Iaを動かすパルス信号の出力は停止するようになっている。しかし、ここで1段目Iaから2段目Ibの電流値に切り替わる時間になっても1段目Iaを動かすパルス信号が出力されていた場合には、電流値は更に大きくなることとなる。故に、これを防止する為に2段目Ibのパルス信号が出力されている間に1段目Iaを作動させるパルス信号が出力されている場合には、1段目Iaと2段目Ibのパルス信号の論理を反転させることにより、互いのパルス信号を打ち消し合い、電磁安全弁駆動回路8にはLo信号が入力されるようにして電磁安全弁17の励磁コイル14には通電がされないような構成になっている。また、3段目の電流値Icに切り替わるタイミングにおいても同様の構成になっている。
【0028】
次に、上記タイマ−故障検出回路7より出力されたパルス信号により、電磁安全弁駆動回路8は電源電圧VDDより高い電位の電圧を昇圧生成する。そして、電磁安全弁17の励磁コイル14の片側にこの昇圧生成した電圧及び他方に電源電圧VDDを印加することによりこの回路を駆動させる。
【0029】
また、電磁安全弁駆動回路8cを流れる励磁電流Icを電圧に対して定電流化している回路内の定電流素子(FET)81が短絡故障した場合は、当然電流値は増大してしまう。従って、短絡が故障検出回路9にて検出された場合には、励磁コイル14の両端をスイッチング素子でクランプ(短絡)して、励磁コイル14に励磁電流を流さない構成になっている。
【0030】
また、安全タイマ−回路10は、上記クロック回路1により生成されたパルス信号を利用してFET等のスイッチング素子の入力端子に並列に接続したコンデンサに、徐々に電荷が溜まるようにすることで、上記タイマ−回路4とは独立したタイマ−回路を構成している。この安全タイマ−回路10では、タイムアップすると励磁コイル14をクランプ(短絡)するなどの動作を行う。
【0031】
次に、電磁安全弁17の駆動回路について、その1段目の駆動回路8aを例にとって図5を用いて詳細に説明する。また、全体の回路図については図7に示す。
上記駆動回路8aは、励磁コイル14に通電する為の2つの回路、第1通電制御回路A及び第2通電制御回路Bを備えている。
第1通電制御回路Aでは、電源Eに対してダイオ−ドD1,コンデンサC1,スイッチング素子(FET)Q2が直列に接続され、コンデンサC1,ダイオ−ドD1に対してスイッチング素子(トランジスタ)Q1が並列に接続されている。また、電源の正極はボディア−スされる。タイマ−故障検出回路7aから出力された制御信号(パルス信号)は入力部から抵抗R2を介してスイッチング素子Q1のベ−ス及びスイッチング素子Q2のゲ−トに各々入力される。ダイオ−ドD1とコンデンサC1との間からコイル励磁用の出力が分岐され、ダイオ−ドD2と抵抗R5を介して励磁コイル14に接続される。また、励磁コイル14の他端はボディア−スされる為、上記電源の正極と同電位となっている。
【0032】
また、第2通電制御回路Bでは、電源Eに対してダイオ−ドD3,コンデンサC2,スイッチング素子(FET)Q5が直列に接続され、コンデンサC2,ダイオ−ドD3に対してスイッチング素子(トランジスタ)Q4が並列に接続されている。スイッチング素子Q4のベ−スはスイッチング素子(FET)Q3を介して電源負極に接続されている。そして、タイマ−故障検出回路7aから出力された制御信号は入力部からスイッチング素子Q3のゲ−トに入力される。また、スイッチング素子Q5のゲ−トはスイッチング素子Q3のドレインと接続される。ダイオ−ドD3とコンデンサC2との間からコイル励磁用の出力が分岐され、ダイオ−ドD4と抵抗R6を介して励磁コイル14に接続される。ここで、電源Eの電圧は3.0Vとする。
【0033】
次に、上記構成の電磁安全弁駆動回路8の作動について詳細に説明する。
この電磁安全弁駆動回路8は、パルス信号の入力があると、次の動作を行う。まず入力がHiの場合、第1通電制御回路Aでは、スイッチング素子Q1にはベ−ス電流が流れない為にOFF状態にあり、逆にスイッチング素子Q2はゲ−ト・ソ−スに電圧が印加される為にON状態となる。その結果、コンデンサC1は、ダイオ−ドD1,スイッチング素子Q2を介して電源Eに接続される為、電荷が急速に充電され、コンデンサC1の両端電圧は約3.0Vとなる。この状態から制御信号が反転してLoとなると、スイッチング素子Q1はON,スイッチング素子Q2はOFF状態になる。従って、図5中のダイオ−ドD1,コンデンサC1の両端が短絡される為、コンデンサC1の負極側が電源Eの正極と同電位、つまり3.0Vの電位となり、コンデンサC1の正極側の電位は約6.0Vとなる。そして、励磁コイル14の片側がボディア−ス(電位は3.0V)されていることから、上記電位差より励磁コイル14に励磁電流が流れることとなる。
【0034】
また逆に、第2通電制御回路Bは、スイッチング素子Q3によって第1通電制御回路Aを論理反転した回路となる様に構成されている為、入力がLoの場合、スイッチング素子Q4はOFF,同素子Q5はON状態となる。その結果、コンデンサC2は、ダイオ−ドD3,スイッチング素子Q5を介して電源Eに接続される為、電荷が急速に充電され、コンデンサC2の両端電圧は約3.0Vとなる。
この状態から制御信号がHiとなると、スイッチング素子Q4がON状態、同素子Q5はOFF状態になる。従って、ダイオ−ドD3,コンデンサC2の両端が短絡される為、コンデンサC2の負極側が3.0Vの電位となり、コンデンサC2の正極側の電位は約6.0Vとなる。そして、励磁コイル14の片側がボディア−ス(電位は3.0V)されていることから、上記電位差より励磁コイル14に励磁電流が流れることとなる。
【0035】
ここで、入力信号Hi,Loが交互に切り替わるパルス信号が入力されることにより上記動作は起こる為、連続したパルス信号が入力されている限り電磁安全弁17の励磁コイル14には電流が流れ続ける。また、パルス信号のパルス幅を電磁安全弁17の弁体が離脱するのに必要な時間以上と設定しておくことにより、仮に第1通電制御回路A又は第2通電制御回路Bの何れか一方が故障した場合には、コンデンサの充電期間中に励磁コイル14に通電されなくなり、電磁安全弁17が確実に閉弁するので非常に安全である。また、タイマ−回路4からの制御信号がHi又はLoのどちらか一方に固定されるなどの異常が発生しても、放電側の回路にあるコンデンサの電荷がなくなり次第、励磁コイル14への通電は停止する。
【0036】
以上説明したように本実施例の駆動回路によれば、電源正極の電位より高い電圧を昇圧生成して始めて励磁コイル14に励磁電流が通電するようにしている為、回路内に故障を生じた場合には電源Eの正極側よりも高い電位まで昇圧生成できなくなり、励磁コイル14には通電できず、確実に器具の動作を停止させ、安全を確保することができる。また、制御信号にパルス幅を電磁安全弁17の弁体が離脱する為に必要な時間以上と設定した発振パルス信号を用いたことにより、タイマ−回路4にて故障が生じた場合には、放電側のコンデンサに貯まっていた電荷が0になれば励磁コイル14の通電は停止して電磁安全弁17は閉弁する。更に、駆動回路専用の故障検出部を設ける必要がない為、コストアップをせずに、安全性を向上することができる。
【0037】
次に、第2実施例について図6の回路を用いて説明する。図6は電磁安全弁駆動回路8の1段目の駆動回路8aを例にとった場合の回路図である。また、全体の回路図については図8に示す。
第2実施例の駆動回路を含む燃焼コントロ−ラ59内の回路構成については先に説明した第1実施例の回路構成とほぼ同じであるが、第2実施例の駆動回路では、タイマ−故障検出回路7から出力されたパルス信号によって電源Eのグランドより低い電位を生成し、その負電圧及びグランドを励磁コイル14の両端に接続・印加することにより回路を駆動させる。また、第1実施例の回路との相違点としては、第2実施例がマイナス接地であること、電磁安全弁17の励磁電流はボディア−スから回路内へと流れ込む形となっていることの2点である。また、故障検出回路9は、この第2実施例においては省いてある。
【0038】
まず、駆動回路の構成について簡単に説明する。
駆動回路は、第1実施例と同様に励磁コイル14に通電する為の2つの回路、第1通電制御回路E及び第2通電制御回路Fを備えている。
第1通電制御回路Eでは、電源Eに対してダイオ−ドD21,コンデンサC21,スイッチング素子(FET)Q21が直列に接続され、コンデンサC21,ダイオ−ドD21に対してスイッチング素子(FET)Q22が並列に接続されている。また、電源の負極はボディア−スされる。タイマ−故障検出回路7aから出力された制御信号(パルス信号)は入力部からスイッチング素子Q21,Q22のベ−スに入力される。ダイオ−ドD21とコンデンサC21との間からコイル励磁用の出力が分岐され、ダイオ−ドD22と抵抗R23を介して励磁コイル14に接続される。また、励磁コイル14の他端はボディア−スされる為、上記電源のグランドと同じ大きさの電位となる。
【0039】
また、第2通電制御回路Fでは、電源Eに対してダイオ−ドD23,コンデンサC22,スイッチング素子(FET)Q24が直列に接続され、コンデンサC22,ダイオ−ドD23に対してスイッチング素子(FET)Q25が並列に接続されている。スイッチング素子Q25のベ−スはスイッチング素子(FET)Q23及び抵抗R22を介して電源の両端に接続されている。第1通電制御回路Eと同様に、タイマ−故障検出回路7aから出力された制御信号は入力部からスイッチング素子Q23のベ−スに入力される。ダイオ−ドD23とコンデンサC22との間からコイル励磁用の出力が分岐され、ダイオ−ドD24と抵抗R24を介して励磁コイル14に接続される。ここで、電源Eの電圧は3.0Vとする。
【0040】
次に、上記構成の電磁安全弁駆動回路8の作動について簡単に説明する。
この電磁安全弁駆動回路8は、パルス信号(LoとHiが連続した信号)の入力があると、次の動作を行う。
第1通電制御回路Eでは、まず、入力がLoの場合、スイッチング素子Q21はON、同素子Q22はOFF状態となる。その結果、コンデンサC21は、スイッチング素子Q21,ダイオ−ドD21を介して電源Eに接続される為、電荷が急速に充電され、コンデンサC21の両端電圧は3.0Vとなる。
この状態で制御信号が反転してHiの信号に変わると、スイッチング素子Q21はOFF,スイッチング素子Q22はON状態になる。従って、図6中のコンデンサC21,ダイオ−ドD21の両端が短絡される為、コンデンサC21の正極が0Vの電位となり、コンデンサC21の負極側が約−3.0Vの電位となる。そして、励磁コイル14の片側がボディア−ス(電位は0V)されていることから、上記電位差より励磁コイル14に励磁電流が通電されることとなる。
【0041】
また逆に、第2通電制御回路Fは、スイッチング素子Q23によって第1通電制御回路Eを論理反転した回路となる様に構成されている為、入力がHiの場合、スイッチング素子Q23がON状態になる為、スイッチング素子Q24,Q25のゲ−トには、共にLoの信号が入力されるので、同素子Q24はON,同素子Q25はOFF状態となる。その結果、コンデンサC22は、スイッチング素子Q24,ダイオ−ドD23を介して電源Eに接続される為、電荷が急速に充電され、コンデンサC1の両端電圧は3.0Vとなる。
この状態で制御信号が反転してLoの信号に変わると、スイッチング素子Q23がOFF状態になる為、スイッチング素子Q24,Q25のベ−スには、共にHiの信号が入力されるので、同素子Q24はOFF、同素子Q5はON状態になる。従って、図6中のコンデンサC22,ダイオ−ドD23の両端が短絡される為、コンデンサC22の正極が0Vの電位となり、コンデンサC22の負極側が約−3.0Vの電位となる。そして、励磁コイル14の片側がボディア−ス(電位は0V)されていることから、上記電位差より励磁コイル14に励磁電流が通電されることとなる。
【0042】
ここで、入力信号Hi,Loが交互に切り替わるパルス信号が入力されることにより上記動作は起こる為、連続したパルス信号が入力されている限り電磁安全弁17の励磁コイル14には電流が流れ続ける。また、パルス信号のパルス幅を電磁安全弁17の弁体が離脱するのに必要な時間以上と設定しておくことにより、仮に第1通電制御回路E又は第2通電制御回路Fの何れか一方が故障した場合には、コンデンサの充電期間中に励磁コイル14に通電されなくなり、電磁安全弁17が確実に閉弁するので非常に安全である。また、タイマ−回路4からの制御信号がHi又はLoのどちらか一方に固定されるなどの異常が発生しても、放電側の回路にあるコンデンサの電荷がなくなり次第、励磁コイル14への通電は停止する。
【0043】
以上説明したように本実施例の駆動回路によれば、回路内に故障を生じた場合には、電源Eの負極側よりも低い電位を生成できない。その結果、励磁コイル14には通電できず、確実に器具の動作を停止させ、安全を確保することができる。また、制御信号にパルス幅を電磁安全弁17の弁体が離脱する為に必要な時間以上と設定した発振パルス信号を用いることにより、タイマ−回路4にて故障が生じた場合には、放電側のコンデンサに貯まっていた電荷が0になれば励磁コイル14の通電は停止して電磁安全弁17は閉弁する。更に、駆動回路専用の故障検出部を設ける必要がない為、コストアップをせずに、安全性を向上することができる。
【0044】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、テ−ブルコンロの電磁安全弁の駆動回路にも適用できる。また、制御用のリレ−の励磁コイルの駆動回路に用いても良い。
【0045】
【発明の効果】
以上記述したように本発明の励磁コイルの駆動回路によれば、回路自身が故障がした場合には、昇圧あるいは電源の負極側より低い負電位を生成できなくなるので、励磁コイルへの通電及び器具の動作を確実に停止させ、安全を確保する。更に、パルス信号によりコンデンサの充・放電を交互に行って励磁電流を流すので、制御信号がハイレベルの信号を継続するなどの異常時には充・放電が交互に行われなくなり、コンデンサが放電しきった時点で励磁コイルの通電は停止する。以上の結果、簡易な構成で器具の異常により励磁コイルへの通電を制御することができるので、使い勝手が良く、安全性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例としてのガス湯沸器の概略構成図である。
【図2】一実施例としてのガス湯沸器の出湯制御ル−チンを表す。
【図3】一実施例としてのガス湯沸器の出湯停止制御ル−チンを表す。
【図4】一実施例としての全体の回路ブロックの概略図である。
【図5】第1実施例としての電磁安全弁の駆動回路図である。
【図6】第2実施例としての電磁安全弁の駆動回路図である。
【図7】第1実施例としての全体の回路構成図である。
【図8】第2実施例としての全体の回路構成図である。
【図9】従来技術における回路構成図である。
【符号の説明】
タイマ−回路・・・4 電磁安全弁の駆動回路・・・8
励磁コイル・・・13,14 電磁安全弁・・・17
水流スイッチ・・・51,52 熱電対・・・11,12
燃焼コントロ−ラ・・・59 イグナイタ・・・63
Claims (2)
- 励磁コイルに通電する為の電源と、
上記励磁コイルを通電制御する為の制御信号を入力する制御信号入力部と、
上記入力した制御信号に基づいて上記励磁コイルに通電する通電制御手段とを備えた励磁コイルの駆動回路において、
上記制御信号の入力によって上記電源の正極側の電位より高い電位を生成する昇圧手段を備え、
上記励磁コイルの片側を電源の正極側に接続し、他方には上記昇圧生成した電圧を印加することで励磁電流を流すとともに、
上記制御信号として発振パルス信号を入力し、上記通電制御手段には、上記パルス信号がハイレベルの時にコンデンサに充電し、ロ−レベルの時に上記コンデンサの電荷を励磁コイルに放電する第1通電制御回路と、
上記パルス信号がロ−レベルの時にコンデンサに充電し、ハイレベルの時に上記コンデンサの電荷を励磁コイルに放電する第2通電制御回路とを備えたことを特徴とする励磁コイルの駆動回路。 - 励磁コイルに通電する為の電源と、
上記励磁コイルを通電制御する為の制御信号を入力する制御信号入力部と、
上記入力した制御信号に基づいて上記励磁コイルに通電する通電制御手段とを備えた励磁コイルの駆動回路において、
上記制御信号の入力によって上記電源の負極側の電位より低い電位を生成する負電位生成手段を備え、
上記励磁コイルの片側を電源の負極側に接続し、他方には上記生成した負電圧を印加することで励磁電流を流すとともに、
上記制御信号として発振パルス信号を入力し、上記通電制御手段には、上記パルス信号がハイレベルの時にコンデンサに充電し、ロ−レベルの時に上記コンデンサの電荷を励磁コイルに放電する第1通電制御回路と、
上記パルス信号がロ−レベルの時にコンデンサに充電し、ハイレベルの時に上記コンデンサの電荷を励磁コイルに放電する第2通電制御回路とを備えたことを特徴とする励磁コイルの駆動回路。
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