JP6015388B2 - 負荷制御装置 - Google Patents

Description

この発明は負荷制御装置に関し、より詳細には、給湯装置に備えられる点火装置を制御する制御装置の構造に関する。

ガス給湯器などの給湯装置には燃焼用のバーナが備えられており、バーナには点火装置（イグナイタ）が備えられている（たとえば、特許文献１参照）。この種の給湯装置において、国内向け（国内仕様）の給湯装置に使用する点火装置には、国内の商用電源に対応する交流電源（交流１００Ｖ）で駆動するイグナイタが採用されるが、外国向け（外国仕様、たとえば米国仕様）の給湯装置については、国ごとに商用電源の電圧が相違することから、直流電源（たとえば、直流１５Ｖ）で駆動するイグナイタを採用している。

従来の給湯装置では、このように国内向けと外国向けとで駆動電源が交流と直流とで相違するイグナイタを採用していることから、イグナイタの作動切換制御（イグナイタのオン／オフ切替制御）を行う制御装置の仕様についても、図２に示すように、国内向けと外国向けとで相違している。

図２（ａ）は、交流電源で駆動するイグナイタ用の制御装置の概略構成を示している。図２（ａ）において、ａは制御装置が実装される制御基板、ｂは交流１００Ｖを駆動電源とするイグナイタ（点火装置）、ｃは交流１００Ｖの商用電源、ｄはイグナイタｂを制御基板ａに接続するためのコネクタ、ｅはイグナイタｂのオン／オフを切り換えるリレー接点を示している。

この図２（ａ）に示すように、国内向け仕様の制御装置では、イグナイタｂの作動切換は、リレー接点ｅの開閉（閉成／開放）によって行われるように構成されている。すなわち、この仕様では、リレー接点ｅの一端がコネクタｄの一端子Ｐ３を介して駆動電源ｃに接続されるとともに、リレー接点ｅの他端がコネクタｄの他の一端子Ｐ１を介してイグナイタｂに接続され、制御装置はリレー接点ｅを閉成させることでイグナイタｂを作動させるようになっている。

なお、図２（ａ）において、ｆは交流１００Ｖを駆動電源とするヒータ（給湯装置の凍結予防用のヒータ）であり、このヒータｆもイグナイタｂと同様にリレー接点ｇの開閉によってオン／オフするように構成されている。

一方、図２（ｂ）は、直流電源で駆動するイグナイタ用の制御装置の概略構成を示している。図２（ｂ）において、ａ′は制御装置が実装される制御基板、ｂ′は直流１５Ｖを駆動電源とするイグナイタ（点火装置）、ｃ′は交流１２０Ｖの商用電源、ｃ１は直流１５Ｖの電源装置、ｄ′はイグナイタｂ′を制御基板ａ′に接続するためのコネクタ、ｅ′はイグナイタｂ′のオン／オフを切り換えるトランジスタを示している。

この図２（ｂ）に示すように、外国向け仕様の制御装置では、イグナイタｂ′には商用電源ｃ′とは別に駆動電源を生成する電源装置ｃ１が備えられる。そして、イグナイタｂ′の作動切換は、トランジスタｅ′のオン／オフによって行われるように構成されている。すなわち、この仕様では、トランジスタｅ′のエミッタ端子がコネクタｄの一端子Ｐ２を介して電源装置ｃ１に接続されるとともに、トランジスタｅ′のコレクタ端子がコネクタｄの他の一端子Ｐ１を介してイグナイタｂに接続され、制御装置はトランジスタｅ′のベース端子に電圧を印加してトランジスタｅ′をオンさせることでイグナイタｂ′を作動させるようになっている。

特開２００２−５４３７号公報

しかしながら、このような従来のやり方では、イグナイタの制御装置に関して、国内向けと外国向けとで異なる仕様の制御基板を製造しなければならないため、制御基板の製造コストや管理コストが高くなるという問題があった。

このような問題を解決する方法として、たとえば、一枚の制御基板に、国内向け仕様（国内仕様）の制御装置と外国向け仕様（米国仕様）の制御装置の双方を実装させることが考えられるが、その場合、図３に示すように、制御基板ａには国内仕様のリレー接点ｅを駆動する回路と、外国仕様のトランジスタｅ′を駆動する回路の２つの駆動回路が必要となり、基板の面積が大きくなってしまう。しかも、リレー接点ｅまたはトランジスタｅ′の駆動回路のうちの一方の駆動回路は実際には使用されない無駄な回路となり、生産コスト（部品コスト）を高くするという問題があった。

なお、国内向け仕様のイグナイタｂを直流駆動のイグナイタｂ′に統一することも考えられるが、直流駆動のイグナイタｂ′は交流駆動のものに比して高価であり、また、点火に際して大きなエネルギを必要とするイグナイタの性質上、あえて低圧のイグナイタを使用することは好ましくないという問題もあった。

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、製造・管理コストの上昇を招くことなく国内外の仕様を統一できる負荷（点火装置）の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る負荷制御装置は、基板に備えられたコネクタに接続される負荷の作動切換制御を行う負荷制御装置において、駆動電源が直流と交流とで相違する同一機能の負荷を選択的に接続可能にする構造であって、上記コネクタの一端子が直流または交流の駆動電源の接続端子として共用されるとともに、上記コネクタの他の一端子が直流駆動または交流駆動の負荷の接続端子として共用されてなり、上記コネクタの一端子と他の一端子との間に上記負荷への通電のオン／オフ切り換えを行う通電切換手段が備えられていることを特徴とする。

すなわち、本発明の負荷制御装置では、負荷制御装置の基板に備えられたコネクタのうちの２端子（一端子と他の一端子）が、直流駆動の負荷と交流駆動の負荷の双方の接続に対応できるように共用化されるとともに、負荷の作動切換はこれら２端子の間に備えられる負荷への通電をオン／オフさせる通電切換手段によって行われるので、直流駆動の負荷を使用する場合にはコネクタに直流電源と直流駆動の負荷を、また、交流駆動の負荷を使用する場合にはコネクタに交流電源と交流駆動の負荷を接続することで、直流・交流双方の負荷に対して作動切換制御が行える。

また、この負荷制御装置では、負荷を接続するコネクタの端子が直流駆動の負荷と交流駆動の負荷とで共用化されたことにより、負荷の作動切換を行う通電切換手段を単一の回路で構成することができるので、負荷制御装置における基板の大型化を回避することができる。

そして、本発明はその好適な実施態様として、負荷制御装置における上記負荷が点火装置で構成されるとともに、上記通電切換手段が上記コネクタの一端子と他の一端子の間に挿入されたリレー接点で構成される。また、本発明は、点火装置が給湯装置に備えられるバーナの点火手段を構成することを特徴とする。

本発明によれば、基板に備えられたコネクタの一端子と他の一端子が直流駆動の負荷と交流駆動の負荷の双方の接続に対応でき、かつ、負荷の作動切換はこれら２端子の間に備えられた通電切換手段によって行われるので、直流駆動の負荷と交流駆動の負荷とを選択的に接続可能な負荷制御装置が提供される。

そして、この負荷制御装置では、負荷の作動切換を行う通電切換手段は単一の回路で構成可能なため、負荷制御装置（同制御装置内の基板）の大型化を回避でき、それに伴って負荷制御装置が搭載される機器の大型化を回避することができる。

また、国内向けと外国向けとで異なる仕様の点火装置（交流駆動と直流駆動）が用いられる給湯装置の点火装置用制御装置に本発明を適用することにより、制御装置の制御基板を両仕様に共用可能な１枚の制御基板として製造でき、かつ、その基盤に実装される回路もコンパクトに納まるので、制御基板の製造・管理コストの上昇を招くことなく国内外の仕様を統一した点火装置の制御装置を提供することができる。

本発明を適用したイグナイタの制御装置の概略構成を示す説明図である。 従来のイグナイタの制御回路の概略構成を示しており、図２（ａ）は交流駆動式のイグナイタの制御装置を、また、図２（ｂ）は直流駆動式のイグナイタの制御装置をそれぞれ示している。 交流駆動式のイグナイタと直流駆動式のイグナイタの各制御回路を１枚の基板に実装した状態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、給湯装置のバーナに備えられたイグナイタの制御装置に本発明を適用した場合を示しており、同制御装置の制御基板１の概略構成を図示している。

ここで、給湯装置は水源から供給される水を所定の給湯設定温度まで昇温させて給湯栓に供給する機能（給湯機能）を備えた装置であって、水を昇温させる熱交換器を加熱するためのバーナを備えており、このバーナの点火装置としてイグナイタ（負荷）が備えられている。本発明が適用される制御装置（負荷制御装置）は、このイグナイタの点火動作のオン／オフ切換制御（作動切換制御）を行うために用いられるものであり、給湯装置の制御部を構成するマイコン２によって制御されるように構成されている。つまり、この制御装置は、給湯装置の制御部がバーナの燃焼制御にあたってイグナイタの作動切換を行う際に機能する制御装置として構成されている。

なお、給湯装置の基本的な構成は周知であるので、ここではその詳細な説明は省略するが、本発明が適用される給湯装置としては、給湯機能単独のものだけでなく、浴槽への湯張り機能（ふろ機能）や温水暖房器具への温水供給機能（暖房機能）などを備えた多機能の給湯装置であってもよい。

図１に示す制御基板１は、給湯装置の制御部を構成する部品を実装するための基板であって、イグナイタ３の制御装置もこの制御基板１に実装されている。そして、イグナイタ３の制御装置は、マイコン２によるイグナイタ３の作動切換制御にあたり、一枚の制御基板１で国内仕様のイグナイタ３ａと外国仕様（図示例では米国仕様）のイグナイタ３ｂの双方に対応できるように構成されている。すなわち、本発明では、国内仕様のイグナイタ３ａと外国仕様のイグナイタ３ｂとで別々の制御基板を用意するのではなく、図１に示す制御基板１だけで国内仕様、外国仕様双方のイグナイタ３ａ，３ｂの作動切換制御が行えるように構成している。

そこで、まず国内仕様のイグナイタ３ａと外国仕様のイグナイタ３ｂについて簡単に説明する。国内仕様のイグナイタ３ａは、日本国内の商用用電源で駆動できる交流駆動式のイグナイタで構成されている。すなわち、このイグナイタ３ａには、駆動電源として交流１００Ｖを用いるタイプのものが用いられる。図１における５ａは、国内仕様のイグナイタ３ａに駆動電源を供給する電源部を示しており、この電源部５ａは図示しない商用電源（ＡＣ１００Ｖ）のコンセントから交流電力の供給を受けるように構成されている。そして、この電源部５ａは、制御基板１とは別の電源基板に実装されており、イグナイタ３ａとは電圧線６ａを介して接続されるようになっている。なお、電源部５ａの接地線７ａは後述するようにコネクタ４に接続されるようになっている。

一方、外国仕様のイグナイタ３ｂは、直流電源で駆動できる直流駆動式のイグナイタで構成されている。図示例では、このイグナイタ３ｂは、駆動電源として直流１５Ｖを用いるタイプのものが用いられている。図１における５ｂは、外国仕様のイグナイタ３ｂに駆動電源を供給する電源部を示している。ここで、この電源部５ｂは、図示しない外国の商用電源（米国仕様の場合、米国の商用電源である交流１１５Ｖ）から交流電力の供給を受けてイグナイタ駆動用の直流電力（直流１５Ｖ）を生成する電源装置で構成されている。そして、この電源部５ｂも上述した国内仕様の電源部５ａと同じように制御基板１とは別の電源基板に実装されており、イグナイタ３ｂとは電圧線６ｂを介して接続されるようになっている。また、電源部５ｂの接地線７ｂも後述するようにコネクタ４と接続されるようになっている。

しかして、このように構成される国内仕様のイグナイタ３ａと外国仕様のイグナイタ３ｂの双方に対応可能とするために、本発明が適用された制御装置では、制御基板１において、イグナイタ３を接続するために備えられるコネクタ４の接続端子のうち、一端子Ｐ２が交流の電源部５ａまたは直流の電源部５ｂの接続端子として共用されるとともに、他の一端子Ｐ１がイグナイタ３ａ，３ｂの接続端子として共用されるようになっている。

すなわち、この制御装置では、図１に示すように、制御基板１の周縁部にイグナイタ３を接続するためのコネクタ４が備えられている。そして、このコネクタ４には、接続端子が複数（図示例ではＰ１〜Ｐ６の６個）備えられたコネクタが用いられており、そのうちの第１ピンＰ１がイグナイタ３ａ，３ｂの電圧線８ａ，８ｂを接続する接続端子として用いられる。つまり、この第１ピン（上記他の一端子）Ｐ１がイグナイタ３ａ，３ｂの接続端子として共用されるようになっている。

そして、この第１ピンＰ１に隣接する第２ピンＰ２は電源部５ａ，５ｂの接地線７ａ，７ｂを接続する接続端子として用いられる。つまり、この第２ピン（上記一端子）Ｐ２は電源部５ａ，５ｂの接続端子として共用されるようになっている。

コネクタ４の第１ピンＰ１と第２ピンＰ２との間には、上記電源部５ａ，５ｂとイグナイタ３ａ，３ｂとの通電のオン／オフ切り換えを行う通電切換手段としてリレー接点９が備えられている。このリレー接点９の駆動回路は、図示しないが制御基板１に備えられており、マイコン２によってリレー接点９の開閉制御が行われるようになっている。

なお、図１において、１０は給湯装置に備えられる凍結予防用のヒータ、１１はヒータ１０の電源部を示している。本実施形態では、このヒータ１０は、交流１００Ｖで駆動する電気ヒータで構成されており、電源部１１は商用電源のコンセントから交流電力の供給を受けるように構成されている。なお、図示例では、電源部１１はイグナイタ３ａの電源部５ａとは別に図示しているが、イグナイタ３ａの電源部５ａと共用されるように構成されていてもよい。

そして、本実施形態では、このヒータ１０は、電圧線１２を介して電源部１１と接続されるとともに、電圧線１３を介してコネクタ４の第５ピンＰ５に接続される。また、電源部１１の接地線１４はコネクタ４の第６ピンＰ６と接続される。また、制御基板１側において、コネクタ４の第５ピンと第６ピンとの間には、ヒータ１０への通電のオン／オフ切換えを行う通電切換手段としてリレー接点１５が備えられている。なお、このリレー接点１５の駆動回路も図示しないが制御基板１に備えられており、マイコン２によってリレー接点１５の開閉制御が行われるようになっている。

ここで、コネクタ４においてヒータ１０を接続する接続端子として第５ピンＰ５を用いている（換言すれば、イグナイタ３が接続される第２ピンＰ２との間に第３、第４ピンを隔てている）のは、イグナイタ３が接続される第２ピンＰ２との間に沿面距離を確保するためである。なお、本実施形態では接続端子が６個のコネクタ４を使用していることからこのような配置を採用しているが、イグナイタ３を接続するピンとヒータ１０を接続するピンとの間に沿面距離が確保できる配置であれば、イグナイタ３およびヒータ１０を接続する接続端子の配置は適宜変更可能である。

次に、このように構成されたイグナイタ３の制御装置の使用方法について説明する。
本実施形態に示す制御装置では、国内仕様のイグナイタ３ａを使用する場合、コネクタ４の第１ピンＰ１にイグナイタ３ａの電圧線８ａを、第２ピンＰ２に電源部５ａの接地線７ａをそれぞれ接続する。これにより、イグナイタ３ａには、コネクタ４を介して電源部５ａとリレー接点９を備えた回路が構成され、マイコン２によるリレー接点９の開閉制御に応じてイグナイタ３ａの作動切換制御が行われるようになる。

これに対して、外国仕様のイグナイタ３ｂを使用する場合には、コネクタ４の第１ピンＰ１にイグナイタ３ｂの電圧線８ｂを、第２ピンＰ２に電源部５ｂの接地線７ｂをそれぞれ接続することにより、イグナイタ３ｂには、コネクタ４を介して電源部５ｂとリレー接点９を備えた回路が構成され、マイコン２によるリレー接点９の開閉制御に応じてイグナイタ３ｂの作動切換制御が行われるようになる。

このように、本実施形態に示すイグナイタ３の制御装置では、制御基板１に備えられたコネクタ４に対して、交流駆動式のイグナイタ３ａと直流駆動式のイグナイタ３ｂ（および交流電源の電源部５ａと直流電源の電源部５ｂと）が選択的に接続可能であることから、この制御基板１によって国内仕様の給湯装置と外国仕様の給湯装置の双方（つまり、交流駆動式のイグナイタ３ａと直流駆動式のイグナイタ３ｂの双方）に対応することができ、国内外の仕様ごとに異なる制御基板を製造・管理しなくてもよくなる。

しかも、イグナイタ３ａ，３ｂの作動切換制御を行う駆動回路は１系統（つまり、リレー接点９）で済むので、制御基板１の製造コストを安価に抑えることができる。

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、負荷制御装置で制御される負荷としてイグナイタ３を用いた場合を示したが、本発明は駆動電源が直流と交流とで相違する同一機能の負荷であればイグナイタ以外の負荷（たとえば、ふろ機能や暖房機能を備えた給湯装置に備えられる循環ポンプや電磁弁、熱動弁など）の作動切換制御にも適用することができる。

また、本発明は、駆動電源が直流と交流とで相違する同一機能の負荷の作動切換制御を行う負荷制御装置であれば、給湯装置以外の装置に適用することも勿論可能である。また、上述した実施形態では、通電切換手段を構成するリレー接点９が給湯装置の制御部を構成するマイコン２で制御される場合を示したが、給湯装置の制御部とは独立して設けられるマイコンを用いて制御するように構成することも可能である。すなわち、負荷制御装置自体にマイコン２に相当する制御部を設けて、この制御部により通電切換手段の開閉制御を行うように構成してもよい。

また、上述した実施形態では、イグナイタ３を接続するコネクタ４として接続端子が６個のコネクタ４を使用した場合を示したが、このコネクタ４としては複数の接続端子を備えるコネクタであれば６ピン以外のコネクタを採用することもできるのは勿論である。なお、６ピン以外のコネクタを使用する場合においても、イグナイタ３を接続するピンとヒータ１０を接続するピンとの間に沿面距離を確保するように接続先を設定するのは上述した実施形態と同様である。

なお、上述した実施形態では直流駆動式の負荷が直流１５Ｖ、交流駆動式の負荷が交流１００Ｖで駆動される場合を示したが、これらの具体的な数値は適宜変更可能である。

１ 制御基板（基板）
２ マイコン
３ａ 交流駆動式のイグナイタ（負荷）
３ｂ 直流駆動式のイグナイタ（負荷）
４ コネクタ
５ａ 交流の電源部（駆動電源）
５ｂ 直流の電源部（駆動電源）
７ａ，７ｂ 接地線
８ａ，８ｂ 電圧線
９ リレー接点（通電切換手段）
１０ ヒータ
１１ ヒータの電源部

Claims (3)

1. 基板に備えられたコネクタに接続される負荷の作動切換制御を行う負荷制御装置において、駆動電源が直流と交流とで相違する同一機能の負荷を選択的に接続可能にする構造であって、
   前記コネクタの一端子が直流または交流の駆動電源の接続端子として共用されるとともに、前記コネクタの他の一端子が直流駆動または交流駆動の負荷の接続端子として共用されてなり、
   前記コネクタの一端子と他の一端子との間に前記負荷への通電のオン／オフ切り換えを行う通電切換手段が備えられていることを特徴とする負荷制御装置。
2. 前記負荷が点火装置で構成されるとともに、前記通電切換手段が前記コネクタの一端子と他の一端子の間に挿入されたリレー接点で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
3. 前記点火装置が給湯装置に備えられるバーナの点火手段を構成することを特徴とする請求項２に記載の負荷制御装置。

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