JP6676957B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置を備えた給湯装置に関する。

従来、給湯装置では、それに備えられる電源装置が、例えば商用電源等の交流電源から供給される交流電圧を、ダイオードブリッジ及び平滑コンデンサ等によって整流平滑し、さらに平滑コンデンサに接続された制御用電源部において平滑コンデンサで平滑された電圧を降圧して、給湯装置内の負荷機器を制御する制御装置の電源電圧として供給するよう構成されている。さらに、上記平滑コンデンサに負荷用電源部が接続され、この負荷用電源部において平滑コンデンサで平滑された電圧を降圧して、給湯装置内の負荷機器の駆動電圧として供給するよう構成されている。すなわち、平滑コンデンサの端子電圧が制御用電源部と負荷用電源部の両方へ供給され、それぞれがＤＣ−ＤＣコンバータとして機能している。

一方、特許文献１，２には、交流入力電圧が１００Ｖ系と２００Ｖ系共用の電源装置が記載されている。この電源装置は、コンバータトランスを備えるとともに、交流入力電圧を整流平滑した直流入力電圧を断続してコンバータトランスの一次巻線に出力する２つのスイッチング素子を備えている。そして、交流入力電圧の大きさに応じて、２つのスイッチング素子を動作させるプッシュプル動作と、一方のスイッチング素子のみ動作させるシングルエンド動作とを切り替えることができるように構成されている。

特開２０００−１８４７０８号公報 特開２００１−１３６７４４号公報

ところで、前述の給湯装置において、商用電源等の元電源に瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合には、平滑コンデンサの蓄積エネルギーが制御用電源部と負荷用電源部の両方で消費されて、平滑コンデンサの電圧は低下する。特に、負荷用電源部に２つのスイッチング素子を用いたプッシュプル方式のＤＣ−ＤＣコンバータを採用している場合には、１つのスイッチング素子を用いたシングル方式のものを採用している場合に比べて、平滑コンデンサの蓄積エネルギーの消費速度が大きく、平滑コンデンサの電圧の低下速度が速い。さらに、プッシュプル方式の場合、平滑コンデンサの電圧がかなり低い電圧となるまで動作してしまうため、平滑コンデンサの電圧の低下速度をより速めてしまう。

このように瞬時停電や瞬時電圧低下が発生して平滑コンデンサの電圧が低下すると、負荷用電源部及び制御用電源部において生成される電圧も低下する。そして、制御用電源部から制御装置へ供給される電圧の低下が著しくなると、制御装置が停止することにより給湯装置の運転が停止される。給湯装置が給湯運転中にその運転を一旦停止すると、瞬時停電や瞬時電圧低下が終了しても、すぐに運転を再開できないという問題がある。例えば、給湯運転を行っているときに、給湯装置に備えられている燃焼装置の燃焼を停止させると、燃焼を再開するために時間がかかる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、瞬時停電や瞬時電圧低下が発生しても運転を継続することが可能になる給湯装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る給湯装置は、制御装置と、前記制御装置によって制御される負荷機器と、前記制御装置及び前記負荷機器に直流電力を供給する電源装置と、を備えた給湯装置であって、前記電源装置は、外部電源を供給源として与えられる電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサと、各々前記平滑コンデンサに接続された２個のスイッチング素子を有し、前記２個のスイッチング素子を交互に導通させる制御を行うことにより前記直流電圧を断続的に取り込んで前記直流電圧を降圧した電圧を生成し前記負荷機器へ供給する負荷用電源部と、前記平滑コンデンサに接続され、前記直流電圧を降圧した電圧を生成して前記制御装置へ供給する制御用電源部とを有し、前記負荷用電源部は、前記２個のスイッチング素子を交互に導通させる制御を行っているときに、前記外部電源の供給電圧の低下が検出されているときには前記２個のスイッチング素子のうちのいずれか一方を導通させないように構成されている。

この構成によれば、負荷用電源部において、２個のスイッチング素子を交互に導通させる制御を行っているときに、瞬時停電等による外部電源の供給電圧の低下が検出されているときには２個のスイッチング素子のうちのいずれか一方を導通させないように構成されている。そのため、平滑コンデンサの蓄積エネルギーの消費が抑えられて、平滑コンデンサの電圧の低下速度を小さくすることができる。これにより、制御用電源部から制御装置へ与える出力電圧の保持時間を延ばして、制御装置の動作可能時間を延ばすことができる。よって、瞬時停電等があっても給湯装置の運転を継続することが可能になる。

前記電源装置は、前記外部電源から交流電圧が供給され、この交流電圧を整流して前記平滑コンデンサへ供給する整流部と、前記整流部に供給される交流電圧の零点の通過を検出するゼロクロス検出回路とをさらに有し、前記制御装置は、前記ゼロクロス検出回路の出力信号に基づいて前記交流電圧の電圧低下の有無を判定し、前記交流電圧の電圧低下があったときに前記負荷用電源部へ電圧低下検出信号を出力するよう構成され、前記負荷用電源部は、前記電圧低下検出信号が入力されている間、前記２個のスイッチング素子のうちのいずれか一方を導通させないよう構成されていてもよい。

この構成によれば、外部電源に瞬時停電が発生したときでも給湯装置の運転を継続することが可能になる。

前記制御用電源部は、前記直流電圧が断続的に印加される一次巻線と、前記制御装置へ供給する電圧が出力される二次巻線と、前記一次巻線に印加される電圧に応じた電圧を発生する補助巻線とを有するスイッチングトランスと、前記一次巻線に印加される前記直流電圧に応じて前記補助巻線に発生する電圧が所定電圧未満であるときに前記負荷用電源部へ電圧低下検出信号を出力する電圧低下検出回路とを有し、前記負荷用電源部は、前記電圧低下検出信号が入力されている間、前記２個のスイッチング素子のうちのいずれか一方を導通させないよう構成されていてもよい。

この構成によれば、外部電源に瞬時停電や瞬時電圧低下が発生したときでも給湯装置の運転を継続することが可能になる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、瞬時停電や瞬時電圧低下が発生しても運転を継続することが可能になる給湯装置を提供することができるという効果を奏する。

図１は、第１，第２実施形態に係る給湯装置の概略構成の一例を示す図である。 図２は、第１実施形態におけるコントローラユニットの構成例を示すブロック図である。 図３（ａ）は、ゼロクロス検出回路の入力電圧の一例を示す図であり、図３（ｂ）は、ゼロクロス検出回路の出力信号の一例を示す図であり、図３（ｃ）は、ゼロクロス検出回路の出力信号の他の例を示す図である。 図４は、第１実施形態における負荷用電源部の概略構成の一例を示す図である。 図５は、負荷用電源部における２つのスイッチング素子のオンオフ動作及び平滑コンデンサの端子電圧の経時変化の一例を示す図である。 図６は、第２実施形態におけるコントローラユニットの構成例を示すブロック図である。 図７は、第２実施形態における負荷用電源部の概略構成の一例を示す図である。 図８は、第２実施形態における制御用電源部の概略構成の一例を示す図である。

以下、好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。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。

〔第１実施形態〕
（給湯装置の構成）
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る給湯装置の要部構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る給湯装置の概略構成の一例を示す図である。この給湯装置１は、台所や浴槽等に湯水を供給する給湯機能と風呂の追い焚き機能とを備えた多機能型給湯装置である。なお、給湯装置１は、床暖房等の温水暖房機能を備えていてもよいし、給湯機能のみを備えたものでもよい。

給湯装置１は、図１に示すように、燃料ガスを燃焼する燃焼装置２と、燃焼装置２へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給路２１と、燃焼装置２に空気を供給する送風機２２と、給湯流路３と、追い焚き流路４と、追い焚き流路４に設けられた風呂水ポンプ４１と、コントローラユニット５とを備えている。送風機２２及び風呂水ポンプ４１は、各々駆動部としてＤＣモータを備えている。

燃焼装置２にはバーナ部２４が設けられており、このバーナ部２４に燃料ガス供給路２１から燃料ガスが供給される。燃料ガス供給路２１には、燃料ガスの供給と遮断を切り替える元ガス電磁弁２５と、燃料ガスの供給量を調整するガス比例弁２６が設けられている。また、バーナ部２４には、風呂ガス電磁弁３０、複数の給湯能力切替ガス電磁弁２８、および給湯ガス電磁弁２９が設けられている。

給湯流路３は、水道等から送給された水を給水入口３１から後述する給湯側熱交換部３３へ送る往路部３２と、水を燃焼装置２で生成された燃焼ガスと熱交換させて加熱する給湯側熱交換部３３と、湯を給湯側熱交換部３３から給湯出口３４へ送る復路部３５とを形成する配管から構成されている。復路部３５には、給湯の水量と温度とを調整するために、給湯水量を調整する給湯水量調整弁３６と、水と湯との混合比率を調整する混合弁３７とが設けられている。図１に示すように、往路部３２には、給湯側熱交換部３３に至るまでの途中で分岐し、混合弁３７に接続されるバイパス路が設けられており、このバイパス路を通じて給水入口３１から流入した水の一部を混合弁３７に導くことができるように構成されている。

追い焚き流路４は、風呂水を戻り口４２から後述する追い焚き側熱交換部４４へ送る戻り部４３と、風呂水を燃焼装置２で生成された燃焼ガスと熱交換させて加熱する追い焚き側熱交換部４４と、加熱された風呂水を追い焚き側熱交換部４４から往き口４５へ送る往き部４６とを形成する配管から構成されている。風呂水ポンプ４１は、追い焚き流路４のうち戻り部４３に設けられる。
なお、図１においては、給湯流路３における、入水温度センサや出湯温度センサ等の各種センサ類の図示を省略している。また、図１においては、給湯流路３から分岐され、追い焚き流路４へ接続される、浴槽注湯路、およびその浴槽注湯路に備えられる注湯開閉弁等の図示を省略している。

コントローラユニット５は、制御装置５１および電源装置６を備えてなる構成である。制御装置５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ等から構成されており、例えば、マイクロコントローラ等の集積回路によって実現できる。制御装置５１には、送風機２２および風呂水ポンプ４１などの各電装品などを制御するための信号経路が接続されている。制御装置５１では、例えば、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムをＲＡＭに読み出し、実行することで給湯装置１の各種制御を実行することができる。なお、制御プログラムには、例えば、各電装品の運転制御に関する各種プログラムが含まれている。

コントローラユニット５には、商用電源等の交流電源１１（図２、図６）から電力が供給され、電源装置６によって、給湯装置１で用いられる電力が生成される。電源装置６により、必要に応じた電圧に変換されて、制御装置５１、燃焼装置２、送風機２２、風呂水ポンプ４１、各種電磁弁、および各種センサ等の各電装品へと供給される。

（コントローラユニットの構成）
次に第１実施形態に係る給湯装置が備えるコントローラユニットの構成について説明する。図２は、第１実施形態におけるコントローラユニット５の構成例を示すブロック図である。

図２に示すコントローラユニット５は、前述のように、制御装置５１および電源装置６を備えている。電源装置６は、ノイズフィルタ６１、ダイオードブリッジからなる整流部６２、平滑コンデンサＣ１、負荷用電源部６３、制御用電源部６４及びゼロクロス検出回路６５を備えている。

ノイズフィルタ６１の入力端子は、例えばＡＣ１００Ｖの交流電源１１に接続されて、ノイズフィルタ６１でノイズが除去された交流電圧が整流部６２に入力されて整流される。整流部６２は、例えばダイオードブリッジなどにより構成される全波整流回路である。整流部６２の出力電圧は平滑コンデンサＣ１で平滑されて直流電圧Ｖ１として出力される。この直流電圧Ｖ１は、負荷用電源部６３及び制御用電源部６４に入力される。なお、ノイズフィルタ６１は、電源装置６で発生したノイズを、交流電源１１側へ流出させることをも防止する。

負荷用電源部６３では、直流電圧Ｖ１（例えば１４０Ｖ）を降圧して、負荷駆動用の直流電圧（例えば４７Ｖ）を生成し、送風機２２のモータ２２Ｍへ供給する。

制御用電源部６４では、直流電圧Ｖ１を降圧して、制御装置用の直流電源となる電圧（例えば１５Ｖ）を生成し、制御装置５１へ供給する。

また、ゼロクロス検出回路６５は、ノイズフィルタ６１から出力される交流電圧を入力し、この交流電圧の零点の通過（零点の横切り）を検出する回路であり、コンパレータ等を用いた公知の回路で構成することができる。このゼロクロス検出回路６５は、例えば、入力される交流電圧（Ｖｉｎ）が零点を通過する時点及びその直前直後においてＬレベル（ローレベル）を出力し、それ以外はＨレベル（ハイレベル）を出力するように構成されている。この場合、ゼロクロス検出回路６５へ入力される交流電圧（Ｖｉｎ）は、例えばＶｔを所定の正のしきい値電圧としたときに、−Ｖｔ≦Ｖｉｎ≦ＶｔのときにＬレベルを出力し、それ以外はＨレベルを出力するように構成されている。

図３（ａ）は、ゼロクロス検出回路６５の入力電圧Ｖｉｎの一例を示す図であり、図３（ｂ）は、ゼロクロス検出回路６５の出力信号Ｓ１の一例を示す図であり、図３（ｃ）は、ゼロクロス検出回路６５の出力信号Ｓ１の他の例を示す図である。この図３では、時刻ｔ１で交流電源１１に停電が発生した場合を示している。

図３（ｂ）の出力信号Ｓ１となる場合、ゼロクロス検出回路６５は、前述のように入力電圧Ｖｉｎが零点を通過する時点及びその直前直後においてＬレベルを出力するように構成されている。この場合、出力信号Ｓ１がＨレベルからＬレベルへ、さらにＨレベルへ変化することにより、入力電圧Ｖｉｎの零点の通過が検出されている。

一方、図３（ｃ）の出力信号Ｓ１となるようにゼロクロス検出回路６５が構成されていてもよい。この場合、ゼロクロス検出回路６５は、入力電圧Ｖｉｎが正電圧であるときにＬレベルを出力し、負電圧であるときにＨレベルを出力するように構成されている。この場合、出力信号Ｓ１がＨレベルからＬレベルへ変化すること、及び、ＬレベルからＨレベルへ変化することにより、入力電圧Ｖｉｎの零点の通過が検出されている。

ゼロクロス検出回路６５の出力信号Ｓ１は、制御装置５１へ入力される。制御装置５１では、ゼロクロス検出回路６５の出力信号Ｓ１に基づき、交流電源１１からの交流電圧の入力の有無（停電の発生の有無）を判断し、停電が発生していないと判断した場合には負荷用電源部６３へＨレベルの切替え信号Ｓ２を出力し、停電が発生していると判断した場合には切替え信号Ｓ２をＬレベルにする。このＬレベルの切替え信号Ｓ２が電圧低下検出信号である。なお、切替え信号Ｓ２のＬレベルには、無信号状態の場合も含むものとする。

図３（ｂ）の出力信号Ｓ１の場合、停電が発生せずに、交流電源１１から正常に交流電圧が入力されている場合には、ゼロクロス検出回路６５の出力信号Ｓ１のＨレベルとＬレベルの各々の繰り返し周期は、入力電圧Ｖｉｎの周期Ｔの１／２となる。この場合、制御装置５１は、所定時間（例えば、Ｔ／２の時間）の間、ゼロクロス検出回路６５の出力信号Ｓ１のレベルが固定された状態となったときに、停電が発生したと判断し、負荷用電源部６３への切替え信号Ｓ２をＨレベルからＬレベルに切り替える。

一方、図３（ｃ）の出力信号Ｓ１の場合、停電が発生せずに、交流電源１１から正常に交流電圧が入力されている場合には、ゼロクロス検出回路６５の出力信号Ｓ１のＨレベルとＬレベルの各々の期間が、入力電圧Ｖｉｎの周期Ｔの１／２となる。この場合、制御装置５１は、Ｔ／２より長い所定時間（例えば、Ｔ／２より長く、かつＴより短い時間）の間、出力信号Ｓ１のレベルが固定された状態となったときに、停電が発生したと判断し、負荷用電源部６３への切替え信号Ｓ２をＨレベルからＬレベルに切り替える。

図４は、第１実施形態における負荷用電源部６３の概略構成の一例を示す図である。
負荷用電源部６３は、平滑コンデンサＣ１が接続された端子ＴＶ１に、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のドレインが接続され、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のソースにコイルＬ１の一端が接続され、コイルＬ１の他端が負荷用電源部６３の出力端子ＴＶ２１に接続されている。また、コイルＬ１の一端にはダイオードＤ１のカソードが接続され、ダイオードＤ１のアノードはグランドＧＮＤに接続されるとともにコンデンサＣ２の負極に接続されている。コンデンサＣ２の正極はコイルＬ１の他端及び出力端子ＴＶ２１に接続されている。これらのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、コイルＬ１（インダクタ）、ダイオードＤ１（還流ダイオード）及びコンデンサＣ２によって降圧型チョッパ回路が構成されている。また、ここでは、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン（導通）させるプッシュプル方式を用いており、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンさせることにより、平滑コンデンサＣ１の端子電圧Ｖ１が断続的に取り込まれる。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ここでは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、そのオンオフ動作は、制御回路７１によって制御される。ここでは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、絶縁トランスＩＴ１，ＩＴ２を介して制御回路７１の制御信号Ｓ１１，Ｓ１２がＬレベルのときにオンし、Ｈレベルのときにオフするよう構成されている（但し、後述のスイッチング素子Ｑ３がオン状態の場合）。

そのために、スイッチング素子Ｑ１のソースが絶縁トランスＩＴ１の二次巻線Ｐ１２の一端に接続され、スイッチング素子Ｑ１のゲートが抵抗ｒ２を介して二次巻線Ｐ１２の他端に接続され、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に抵抗ｒ１が接続されている。同様に、スイッチング素子Ｑ２のソースが絶縁トランスＩＴ２の二次巻線Ｐ２２の一端に接続され、スイッチング素子Ｑ２のゲートが抵抗ｒ４を介して二次巻線Ｐ２２の他端に接続され、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に抵抗ｒ３が接続されている。

また、絶縁トランスＩＴ２の一次巻線Ｐ２１の一端が、制御回路７１の制御信号Ｓ１２の出力端子に接続され、一次巻線Ｐ２１の他端はダイオードＤ３を介してグランドに接続されている。また、一次巻線Ｐ２１の中間点とダイオードＤ３のアノードとの間にコンデンサＣ４が接続され、一次巻線Ｐ２１の中間点と接続されたコンデンサＣ４の電極に電源端子ＴＶ２２が接続されている。

制御信号Ｓ１２がＨレベルのときには、電源端子ＴＶ２２に印加される直流電圧Ｖ２２（例えば１２Ｖ）によってコンデンサＣ４が充電され、制御信号Ｓ１２がＬレベルになると、コンデンサＣ４から放電される電流が一次巻線Ｐ２１の中間点から一端へ向かって流れ、さらに制御信号Ｓ１２の配線を通じて制御回路７１へ流れこむ。このとき、一次巻線Ｐ２１に電流が流れることにより、二次巻線Ｐ２２に接続されたスイッチング素子Ｑ２のゲートにＨレベルの電圧が印加されてスイッチング素子Ｑ２がオンする。一方、制御信号Ｓ１２がＨレベルのときには一次巻線Ｐ２１に電流が流れないので、スイッチング素子Ｑ２はオフになる。

また、絶縁トランスＩＴ１の一次巻線Ｐ１１の一端が、制御回路７１の制御信号Ｓ１１の出力端子に接続され、一次巻線Ｐ１１の他端はダイオードＤ２を介してグランドに接続されている。また、一次巻線Ｐ１１の中間点とダイオードＤ２のアノードとの間には、スイッチング素子Ｑ３とコンデンサＣ３とが直列に接続され、スイッチング素子Ｑ３のソースと接続されたコンデンサＣ３の電極に電源端子ＴＶ２２が接続されている。

スイッチング素子Ｑ３は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、そのソースとゲートが抵抗ｒ６を介して接続されるとともに、ゲートが抵抗ｒ５を介してフォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタに接続されている。フォトカプラＰＣ１の発光ダイオードは、その両端が抵抗ｒ７を介して接続され、発光ダイオードのカソードはグランドに接続され、アノードに制御装置５１からの切替え信号Ｓ２が入力される。なお、抵抗ｒ７が接続されるグランドは、低電圧側の回路グランドである。

ここで、切替え信号Ｓ２がＨレベルのときには、フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタがオンしてスイッチング素子Ｑ３がオンになる。このスイッチング素子Ｑ３がオンの場合には、制御信号Ｓ１１がＨレベルのときに、電源端子ＴＶ２２に印加される直流電圧Ｖ２２によってコンデンサＣ３が充電され、制御信号Ｓ１１がＬレベルになると、コンデンサＣ３から放電される電流経路が一次巻線Ｐ１１の中間点から一端へ向かって流れ、さらに制御信号Ｓ１１の配線を通じて制御回路７１へ流れこむ。このとき、一次巻線Ｐ１１に電流が流れることにより、二次巻線Ｐ１２に接続されたスイッチング素子Ｑ１のゲートにＨレベルの電圧が印加されてスイッチング素子Ｑ１がオンする。一方、制御信号Ｓ１１がＨレベルのときには一次巻線Ｐ１１に電流が流れないので、スイッチング素子Ｑ１はオフになる。

また、切替え信号Ｓ２がＬレベルのときには、フォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタはオフであり、スイッチング素子Ｑ３もオフである。この場合、直流電圧Ｖ２２によってコンデンサＣ３は充電されるが、制御信号Ｓ１１がＬレベルになっても、コンデンサＣ３から放電される電流経路がオフ状態のスイッチング素子Ｑ３で遮断されているので、一次巻線Ｐ１１に電流が流れず、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態が維持される。すなわち、制御装置５１からの切替え信号Ｓ２がＬレベルのときには、制御回路７１の制御にかかわらず、スイッチング素子Ｑ１はオフされる。

なお、電源端子ＴＶ２２は、制御回路７１の電源入力端子に接続されるとともに、コンデンサＣ５を介して制御回路７１のグランド端子とともにグランドに接続されている。電源端子ＴＶ２２に印加される直流電圧Ｖ２２は、例えば制御用電源部６４内の図示しない回路により生成される。

この負荷用電源部６３の出力端子ＴＶ２１の電圧Ｖ２１は送風機２２のモータ２２Ｍへ供給される。

なお、図示してないが、送風機のモータ２２Ｍには、モータ２２Ｍの回転数を検出する回転数検出センサが取り付けられており、回転数検出センサの検出信号が制御装置５１に入力される。そして制御装置５１では、回転数検出センサの検出信号に基づき、モータ２２Ｍの回転数を所定値に維持するための制御信号を制御回路７１へ出力し、制御回路７１では、上記制御信号に基づき出力端子ＴＶ２１の電圧Ｖ２１が所望の直流電圧（例えば、４７Ｖ）となるように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ制御を行うようになっている。

図５は、負荷用電源部６３における２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ動作及び平滑コンデンサＣ１の端子電圧Ｖ１の経時変化の一例を示す図である。この図５では、時刻ｔ１１で交流電源１１に停電が発生した場合を示している。

時刻ｔ１１以前の停電が発生していないときには、切替え信号Ｓ２がＨレベルで、スイッチング素子Ｑ３はオン状態が維持されており、制御回路７１の制御信号Ｓ１１，Ｓ１２によって、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン（導通）させるプッシュプル方式による動作が行われる。

そして、例えば、時刻ｔ１１において停電が発生し、制御装置５１が、ゼロクロス検出回路６５の出力信号Ｓ１に基づいて停電が発生していると判断すると、切替え信号Ｓ２をＨレベルからＬレベルに切替える。切替え信号Ｓ２がＬレベルになると、スイッチング素子Ｑ３がオフ状態となり、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態となる。すなわち、制御回路７１は、プッシュプル方式による動作を行わせるための制御信号Ｓ１１，Ｓ１２を出力するが、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態が維持されて、１つのスイッチング素子Ｑ２のみがオンオフ動作するシングル方式の動作状態となる。

停電発生後は、平滑コンデンサＣ１の蓄積エネルギーが消費されるので、図５に示すように、平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ１（端子ＴＶ１の電圧）は、低下していき、平滑コンデンサＣ１の蓄積エネルギーが無くなると０になる。

一方、スイッチング素子Ｑ１は切替え信号Ｓ２によりオフにしない場合には、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオンするプッシュプル方式による動作が継続されるので、本実施形態のようにシングル方式に切り替えた場合と比べて、平滑コンデンサＣ１の蓄積エネルギーの消費速度が大きく、平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ１の低下速度が大きくなる。

本実施形態では、停電が発生したときに、プッシュプル方式からシングル方式に切り替えることにより、平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ１の低下速度を小さくすることができる。これにより、平滑コンデンサＣ１の蓄積エネルギーを消費して制御用電源部６４から制御装置５１へ与える出力電圧の保持時間を延ばすことができ、制御装置５１の動作可能時間も延ばすことができる。

例えば、給湯運転を行っているときに、１００ｍｓの瞬時停電があった場合において、プッシュプル方式による動作を継続した場合に、停電発生時から、制御用電源部６４の出力電圧の保持時間（制御装置５１が動作停止するまでの時間）が９０ｍｓであったのが、プッシュプル方式からシングル方式に切り替えることにより、制御用電源部６４の出力電圧の保持時間が１１０ｍｓまで延びると、１００ｍｓの瞬時停電の終了時においても制御装置５１は動作している。このように、瞬時停電があってもマイコン等の制御装置５１は継続して動作が可能となり、給湯装置１の運転を継続することが可能になる。

また、制御装置５１には、前述のように、送風機２２のモータ２２Ｍの回転数検出センサ(図示せず)の検出信号が入力されている。給湯運転を行っているときに、負荷用電源部６３から供給されるモータ２２Ｍの駆動電圧が著しく低下し、モータ２２Ｍの回転数が所定の値未満になると、制御装置５１が異常処理（例えば燃焼装置２の燃焼の停止）を行って給湯装置の動作を停止させるよう構成されている場合において、前述のように瞬時停電が発生した場合には、プッシュプル方式からシングル方式に切り替えることにより、平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ１の低下速度を小さくし、負荷用電源部６３の出力電圧（モータ２２Ｍの駆動電圧）の低下速度も小さくすることができるので、制御装置５１が異常処理を行って給湯装置１の動作を停止させることなく、給湯装置１の運転を継続することが可能になる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態に係る給湯装置の構成例は、第１実施形態の場合と同様であり、例えば、図１のように示される。本実施形態は、コントローラユニット５の内部構成が第１実施形態とは異なる。

（コントローラユニットの構成）
次に第２実施形態に係る給湯装置が備えるコントローラユニットの構成について説明する。図６は、第２実施形態におけるコントローラユニット５の構成例を示すブロック図である。

コントローラユニット５は、前述のように、制御装置５１および電源装置６を備えている。電源装置６は、ノイズフィルタ６１、ダイオードブリッジからなる整流部６２、平滑コンデンサＣ１、負荷用電源部６３及び制御用電源部６４を備えており、第１実施形態におけるゼロクロス検出回路６５を備えていない。

図７は、第２実施形態における負荷用電源部６３の概略構成の一例を示す図である。図７に示される負荷用電源部６３は、図４におけるフォトカプラＰＣ１に代えて、トランジスタＴｒ１を設けている。他の構成は、図４の場合と同様である。トランジスタＴｒ１のベースには、制御用電源部６４から切替え信号Ｓ３が入力される。

図８は、第２実施形態における制御用電源部６４の概略構成の一例を示す図である。この第２実施形態における制御用電源部６４には、切替え信号生成回路（電圧低下検出回路）７３が設けられている。なお、前述の第１実施形態における制御用電源部６４の場合には、図８に示す制御用電源部６４から、切替え信号生成回路７３を無くした構成とすることができる。

図８に示す制御用電源部６４は、整流部６２及び平滑コンデンサＣ１において整流および平滑された直流電圧Ｖ１を、制御装置５１の電源電圧となる所定の直流電圧Ｖ２３（例えば１５Ｖ）に降圧する回路であり、スイッチングトランスＳＴ１を用いたＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。制御用電源部６４では、スイッチングトランスＳＴ１により、１次側の高い電圧Ｖ１と、制御装置５１に供給する２次側の電圧Ｖ２３とを電気的に絶縁分離している。スイッチングトランスＳＴ１は、一次巻線Ｐ１、二次巻線Ｐ２及び補助巻線Ｓを有している。

一次巻線Ｐ１は、一端が平滑コンデンサＣ１に接続され、他端が並列接続されたスイッチング素子Ｑ１１及びコンデンサＣ１１に接続され、さらに抵抗ｒ１１を介してグランドＧＮＤに接続されている。スイッチング素子Ｑ１１は、そのゲートがコイルＬ１１、抵抗ｒ１３、ｒ１４及びダイオードＤ１１を介して制御回路７２に接続されており、制御回路７２からの制御パルスによってオンオフ制御される。すなわち、制御回路７２は、スイッチング素子Ｑ１１をオンまたはオフさせる制御パルスのデューティ比を設定するようになっている。スイッチング素子Ｑ１１は、ここでは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。

そして、この制御回路７２は、スイッチングトランスＳＴ１の出力側から与えられる帰還電圧(このフィードバック回路は図示せず)に基づいて制御パルスのデューティ比を変化させることによって、スイッチングトランスＳＴ１の出力側の電圧（二次巻線Ｐ２および補助巻線Ｓの電圧）が所望の電圧となるようにフィードバック制御を行うようになっている。また、図示していないが、制御回路７２は、ノイズフィルタ６１の一方の出力線に抵抗及びダイオードを介して接続されており、ノイズフィルタ６１の一方の出力電位の立ち上がりによって、交流電源１１から電力供給が開始される電源投入時点において起動されるようになっている。

二次巻線Ｐ２は、一端がダイオードＤ１４および平滑リアクトルＬ１２を介して出力端子ＴＶ２３に接続され、他端がグランドに接続されている。また、平滑リアクトルＬ１２の両端とグランド間に平滑用のコンデンサＣ１５、Ｃ１６が接続されている。このコンデンサＣ１５、Ｃ１６が接続されるグランドは、低電圧側の回路グランドである。

この制御用電源部６４では、入力電圧Ｖ１をスイッチングトランスＳＴ１の一次巻線Ｐ１および二次巻線Ｐ２等を通じて、所定の電圧（例えば、１５Ｖ）まで降圧させた直流電圧Ｖ２３を出力端子ＴＶ２３へ出力し、出力端子ＴＶ２３から制御装置５１へ入力する。

また、補助巻線Ｓの一端は、抵抗ｒ１５及びダイオードＤ１２を介して制御電源端子ＴＶｃｃと接続されている。そして、制御電源端子ＴＶｃｃは、制御回路７２の電源入力端子に接続されるとともに、並列接続されたコンデンサＣ１２，Ｃ１３を介して制御回路７２のグランド端子とともにグランドＧＮＤに接続されている。制御電源端子ＴＶｃｃには、一次巻線Ｐ１および補助巻線Ｓ等を通じて、入力電圧Ｖ１が降圧された所定の直流電圧Ｖｃｃ（例えば、２０Ｖ）が与えられ、この電圧Ｖｃｃは制御回路７２の電源電圧となる。

さらに、補助巻線Ｓには、切替え信号生成回路７３が接続されている。ここで、補助巻線Ｓの一端が、ダイオードＤ１３を介して分圧抵抗ｒ１６、ｒ１７に接続され、補助巻線Ｓの一端と他端との間に分圧抵抗ｒ１６、ｒ１７と並列にコンデンサＣ１４が接続され、補助巻線Ｓの他端がグランドに接続されている。

そして、制御電源端子ＴＶｃｃと補助巻線Ｓの他端との間に、抵抗ｒ１８とツェナーダイオード７５とが直列に接続され、ツェナーダイオード７５のカソードがオペアンプ７４の反転入力端子に接続され、分圧抵抗ｒ１６、ｒ１７の接続点がオペアンプ７４の非反転入力端子に接続されている。オペアンプ７４の出力端子は抵抗ｒ１９を介して負荷用電源部６３のトランジスタＴｒ１のベースに接続されている。

この切替え信号生成回路７３では、分圧抵抗ｒ１６、ｒ１７により分圧された電圧Ｖｒが基準電圧（オペアンプ７４の反転入力端子の入力電圧）Ｖｓより大きい場合には、トランジスタＴｒ１をオンさせるＨレベルの切替え信号Ｓ３を出力し、分圧電圧Ｖｒが基準電圧Ｖｓより小さい場合には、トランジスタＴｒ１をオフさせるＬレベルの切替え信号Ｓ３を出力する。このＬレベルの切替え信号Ｓ３が電圧低下検出信号である。

補助巻線Ｓの電圧は、一次巻線Ｐ１に印加される入力電圧Ｖ１の変動に応じて変動するので、補助巻線Ｓの電圧を分圧した電圧Ｖｒも入力電圧Ｖ１の変動に応じて変動する。よって、交流電源１１から正常な交流電圧が供給され、入力電圧Ｖ１が正常な範囲内の電圧である場合には分圧電圧Ｖｒが基準電圧Ｖｓより大きくなり、交流電源１１が停電したり、交流電源１１から供給される交流電圧が異常に低下して、入力電圧Ｖ１が正常な範囲の下限値（所定電圧）未満の異常な低電圧となった場合には分圧電圧Ｖｒが基準電圧Ｖｓより低くなるように分圧抵抗ｒ１６、ｒ１７の抵抗値が設定されている。

交流電源１１に停電や瞬時電圧低下が発生した場合には、切替え信号Ｓ３がＨレベルからＬレベルに切り替わり、負荷用電源部６３のトランジスタＴｒ１をオフにする。

図７に示す負荷用電源部６３では、トランジスタＴｒ１がオフになると、スイッチング素子Ｑ３がオフとなり、第１実施形態で説明したように、プッシュプル方式の動作からシングル方式の動作に切り替わる。

この第２実施形態でも、第１実施形態の場合と同様の効果が得られる。第２の実施形態の場合には、瞬時停電の場合だけでなく、瞬時電圧低下の場合にも、プッシュプル方式の動作からシングル方式の動作に切り替えて、給湯装置１の運転を継続することが可能になる。

なお、第２実施形態において、交流電源１１に代えて、太陽光発電システム等を用いた直流電源から平滑コンデンサＣ１へ直流電圧が供給される構成であってもよい。この場合、ノイズフィルタ６１及び整流部６２は不要である。

なお、第１、第２実施形態において、負荷用電源部６３のスイッチング素子Ｑ３（図４、図７）に代えて、リレー等のオン（導通）とオフ（遮断）を切替え可能な素子を用いてもよい。

本発明を適用できる給湯装置としては、ガス燃焼加熱式の給湯装置の他、石油燃焼加熱式のもの、ヒートポンプ加熱式のもの、太陽熱を利用するもの、電気ヒータを利用するもの、および、発電装置（燃料電池、あるいは、ガスエンジン等）の排熱を利用するコージェネレーションシステムのもの等、種々の給湯装置がある。

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。例えば、プッシュプル方式とシングル方式とを相互に切り替えるための回路構成や制御方法は、上記実施形態のものに限定されない。

本発明は、瞬時停電や瞬時電圧低下が発生しても運転を継続することが可能になる給湯装置等として有用である。

Ｃ１ 平滑コンデンサ
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子
ＳＴ１ スイッチングトランス
Ｐ１ 一次巻線
Ｐ２ 二次巻線
Ｓ 補助巻線
６ 電源装置
１１ 交流電源
２２ 送風機（負荷機器の一例）
５１ 制御装置
６３ 負荷用電源部
６４ 制御用電源部
６５ ゼロクロス検出回路
７３ 切替え信号生成回路（電圧低下検出回路）

Claims (2)

1. 制御装置と、前記制御装置によって制御される負荷機器と、前記制御装置及び前記負荷機器に直流電力を供給する電源装置と、を備えた給湯装置であって、
   前記電源装置は、
   外部電源を供給源として与えられる電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサと、
   各々前記平滑コンデンサに接続された２個のスイッチング素子を有する単一の降圧型チョッパ回路を有し、前記２個のスイッチング素子を交互にオンさせる制御を行うことにより前記直流電圧を断続的に取り込んで前記直流電圧を降圧した電圧を生成し前記負荷機器へ供給する負荷用電源部と、
   前記平滑コンデンサに接続され、前記直流電圧を降圧した電圧を生成して前記制御装置へ供給する制御用電源部と、
   前記外部電源から交流電圧が供給され、この交流電圧を整流して前記平滑コンデンサへ供給する整流部と、
   前記整流部に供給される交流電圧の零点の通過を検出するゼロクロス検出回路と、を有し、
   前記制御装置は、
   前記ゼロクロス検出回路の出力信号に基づいて前記交流電圧の電圧低下の有無を判定し、前記交流電圧の電圧低下があったときに前記負荷用電源部へ電圧低下検出信号を出力するよう構成され、
   前記負荷用電源部は、
   前記２個のスイッチング素子を交互にオンさせるようにオンオフ動作させるプッシュプル方式による動作制御を行う制御回路を有し、前記制御回路によって前記プッシュプル方式による動作制御が行われているときに、前記制御装置から出力される前記電圧低下検出信号が入力されている間は、前記２個のスイッチング素子のうちの一方の前記スイッチング素子のオフ状態が維持されて、他方の前記スイッチング素子のみがオンオフ動作するシングル方式の動作状態となるよう構成された、
   給湯装置。
2. 制御装置と、前記制御装置によって制御される負荷機器と、前記制御装置及び前記負荷機器に直流電力を供給する電源装置と、を備えた給湯装置であって、
   前記電源装置は、
   外部電源を供給源として与えられる電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサと、
   各々前記平滑コンデンサに接続された２個のスイッチング素子を有する単一の降圧型チョッパ回路を有し、前記２個のスイッチング素子を交互にオンさせる制御を行うことにより前記直流電圧を断続的に取り込んで前記直流電圧を降圧した電圧を生成し前記負荷機器へ供給する負荷用電源部と、
   前記平滑コンデンサに接続され、前記直流電圧を降圧した電圧を生成して前記制御装置へ供給する制御用電源部と、を有し、
   前記制御用電源部は、
   前記直流電圧が断続的に印加される一次巻線と、前記制御装置へ供給する電圧が出力される二次巻線と、前記一次巻線に印加される電圧に応じた電圧を発生する補助巻線とを有するスイッチングトランスと、
   前記一次巻線に印加される前記直流電圧に応じて前記補助巻線に発生する電圧が所定電圧未満であるときに前記負荷用電源部へ電圧低下検出信号を出力する電圧低下検出回路とを有し、
   前記負荷用電源部は、
   前記２個のスイッチング素子を交互にオンさせるようにオンオフ動作させるプッシュプル方式による動作制御を行う制御回路を有し、前記制御回路によって前記プッシュプル方式による動作制御が行われているときに、前記電圧低下検出回路から出力される前記電圧低下検出信号が入力されている間は、前記２個のスイッチング素子のうちの一方の前記スイッチング素子のオフ状態が維持されて、他方の前記スイッチング素子のみがオンオフ動作するシングル方式の動作状態となるよう構成された、
   給湯装置。

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