(57)【要約】【課題】低電圧側の負荷で消費される電流が少ない場合でも、高電圧側の負荷を安定して駆動可能なスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】スイッチ素子ＳＷ１をＯＮ／ＯＦＦさせることによって入力コイル１０２の電流量を制御して、第１出力コイル１０３ａで第１出力電圧を生成し、第２出力コイル１０３ｂでは第１出力電圧よりも高電圧の第２出力電圧を生成する。第１出力電圧の電流消費量が小さくなったらスイッチ素子のデューティ比を減少させると共に、入力コイルに直列に接続した検流抵抗Ｒ１での電圧値を検出することによって、デューティ比を制御する。更に、電流消費量が閾値以下になったら、スイッチ素子を間欠動作状態に切り換える。但し、第２出力電圧の電流が消費される場合には、検流抵抗での電圧値を増加させて、間欠動作状態に切り換わらないようにすることで、高電圧側の負荷に安定して電流を供給可能とする。【選択図】図２
2020150636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの一次側の入力コイルに印加された直流の入力電圧をスイッチングすることによって、直流の第１出力電圧と、該第１出力電圧よりも電圧値が高い直流の第２出力電圧とを生成するスイッチング電源装置において、
前記入力コイルに前記入力電圧を印加する入力電圧印加部と、
前記入力コイルに対して直列に接続されて、前記入力コイルに対して前記入力電圧が印加されたＯＮ状態と、前記入力電圧が切断されたＯＦＦ状態とを切り換えるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の下流側に接続された検流抵抗と、
前記トランスの二次側に設けられた第１出力コイルに接続されて、前記第１出力電圧を生成する第１出力電圧生成部と、
前記トランスの二次側に設けられた第２出力コイルに接続されて、前記第２出力電圧を生成する第２出力電圧生成部と、
前記第１出力電圧生成部に接続された第１負荷での電流消費量を検出する電流消費量検出部と、
前記第１負荷での電流消費量が小さくなるほど、前記ＯＮ状態のデューティ比が小さくなるように前記スイッチ素子を駆動すると共に、前記検流抵抗の上流端で検出した電圧値に基づいて得られる前記入力コイルの電流値が、前記第１負荷での電流消費量に応じた電流値となるように、前記デューティ比を制御するスイッチ素子駆動部と、
前記第１負荷での電流消費量が所定の閾値以下になった場合には、前記スイッチ素子駆動部の動作状態を、前記デューティ比で前記スイッチ素子を駆動する状態と前記スイッチ素子の駆動を休止する状態とを所定周期で繰り返す間欠動作状態に切り換える間欠動作切換部と、
前記第２出力電圧生成部に接続された第２負荷が電流を消費する場合には、前記第１負荷での電流消費量が所定の閾値以下であった場合でも、前記スイッチ素子駆動部の動作状態を、前記デューティ比で前記スイッチ素子を駆動する連続動作状態に保持する連続動作保持部と
を備え、
前記連続動作保持部は、前記検流抵抗の上流端の電圧値を増加させることによって、前記第１負荷での電流消費量が前記閾値より大きいものと前記間欠動作切換部に誤認識させることで、前記連続動作状態に保持する
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
前記スイッチ素子駆動部から前記スイッチ素子に出力される制御信号と、前記検流抵抗の上流端とを接続する接続抵抗を備え、
前記連続動作保持部は、前記接続抵抗の抵抗値を低下させることによって、前記検流抵抗の上流端の電圧値を増加させる
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
筺体内で燃料ガスを燃焼させるバーナーと、前記筺体内に空気を吸い込んで、前記バーナーに供給すると共に、燃焼排気を前記筺体の排気出口から吹き出させる燃焼ファンと、前記燃焼ファンを回転させるファンモーターと、前記バーナーおよび前記ファンモーターの動作を制御する制御部と、請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置とを搭載した燃焼装置において、
前記第１負荷には、少なくとも前記制御部が含まれており、
前記第２負荷には、少なくとも前記ファンモーターが含まれており、
前記連続動作保持部は、前記バーナーでは前記燃料ガスを燃焼させないが前記燃焼ファンを回転させる旨の情報を前記制御部から受け取ると、前記スイッチ素子駆動部の動作状態を前記連続動作状態に保持する
ことを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスの一次側の入力コイルに印加された直流の入力電圧をスイッチングすることによって、トランスの二次側に設けられた出力コイルで第１出力電圧と、第１出力電圧よりも高電圧の第２出力電圧とを生成するスイッチング電源装置、およびスイッチング電源装置を搭載した燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の電気機器はコンピューター等によって制御されており、これに伴って１つの電気機器内でも、モーターなどのアクチュエーターを駆動するための高い電圧に加えて、コンピューターなどを駆動するための低い電圧も用いられることが一般的となっている。例えば、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置では、燃料ガスを燃焼させるための燃焼用空気を供給する燃焼ファンや、温風を吹き出させるための送風ファンなどを回転させるファンモーターは高い電圧で駆動されるが、燃料ガスの供給量を制御する各種の電磁弁や、これらの電磁弁の動作を制御する制御部などは低い電圧で駆動されている。そこで、今日の電気機器には、単一の電源（例えば商用電源）から異なる電圧値の電圧を効率よく発生させることが可能なスイッチング電源装置が搭載されている。
【０００３】
スイッチング電源装置は、トランスの一次側のコイル（以下、入力コイル）に直流の入力電圧を印加しておき、入力コイルに直列に接続したスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦさせるスイッチング動作を行うことによって、入力電圧をトランスの巻線比に応じた比率の出力電圧に効率良く変換するものである。スイッチング電源装置では、トランスの二次側のコイル（以下、出力コイル）を複数設けておき、それら出力コイルの巻数を異ならせることによって、電圧値が異なる複数の出力電圧を容易に生成することが可能となる。
【０００４】
また、スイッチ素子がＯＮ状態となるデューティ比を増減させれば、入力コイルに流れる電流が増減し、その結果として、二次側の出力コイルから供給する電流を増減させることができる。従って、二次側の出力コイルに接続された電気負荷で消費される電流の増減に合わせて、スイッチ素子のデューティ比を制御すれば、二次側の出力コイルから供給する電流を増減させることができる。但し、電圧値が異なる複数の出力電圧を生成している場合には、複数の出力電圧での電流が一斉に増減してしまうので、実際には何れか一つの出力電圧で消費される電流の増減に合わせて、デューティ比を制御することになる。また、前述したように電気機器に搭載されているスイッチング電源装置では、電圧値が低い出力電圧はコンピューターなどを駆動するために用いられており、コンピューターなどに必要な電流が供給できないと動作が不安定になってしまう虞がある。そこで、電圧値が低い出力電圧で必要な電流に合わせて、スイッチ素子のデューティ比を制御することが通常である。
【０００５】
更に、コンピューターなどは、動作していない間は電流を殆ど消費しないので、デューティ比を減少させるだけでは、出力コイルで生成する電流量を必要な電流量まで減少させることができない。そこで、スイッチ素子を所定の小さなデューティ比で駆動する状態と、スイッチ素子の駆動を休止する状態とを、所定周期で繰り返す間欠動作に切り換えることによって、コンピューターなどに供給される電流量を更に減少させることを可能とした技術も提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２５２９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、提案されている従来のスイッチング電源装置では、電圧値の高い出力電圧で駆動されるアクチュエーターなどの動作が不安定になってしまうことがあるという問題があった。すなわち、電気機器に搭載されているコンピューターなどが動作していなくても、電気機器のアクチュエーターは動作していることがあり、このような場合にスイッチング電源装置が間欠動作に切り換わると、電圧値の高い出力電圧の電流をアクチュエーターに安定して供給することが出来なくなってしまうためである。特に、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置では、燃料ガスの供給は停止したまま、燃焼ファンあるいは送風ファンを回転させるパージ動作が行われることがあり、パージ動作ではスイッチング電源装置が間欠動作に切り換わり易くなっている。このため、燃焼ファンあるいは送風ファンを安定して回転させることが困難となって、十分なパージ動作ができない事態が生じ得る。
【０００８】
この発明は、従来のスイッチング電源装置や燃焼装置が有する上述した課題を解決するために成されたものであり、電圧値が低い出力電圧で消費される電流が少なくなった場合でも、電圧値が高い出力電圧で駆動されるアクチュエーターを安定して駆動することが可能なスイッチング電源装置および燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明のスイッチング電源装置は次の構成を採用した。すなわち、
トランスの一次側の入力コイルに印加された直流の入力電圧をスイッチングすることによって、直流の第１出力電圧と、該第１出力電圧よりも電圧値が高い直流の第２出力電圧とを生成するスイッチング電源装置において、
前記入力コイルに前記入力電圧を印加する入力電圧印加部と、
前記入力コイルに対して直列に接続されて、前記入力コイルに対して前記入力電圧が印加されたＯＮ状態と、前記入力電圧が切断されたＯＦＦ状態とを切り換えるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の下流側に接続された検流抵抗と、
前記トランスの二次側に設けられた第１出力コイルに接続されて、前記第１出力電圧を生成する第１出力電圧生成部と、
前記トランスの二次側に設けられた第２出力コイルに接続されて、前記第２出力電圧を生成する第２出力電圧生成部と、
前記第１出力電圧生成部に接続された第１負荷での電流消費量を検出する電流消費量検出部と、
前記第１負荷での電流消費量が小さくなるほど、前記ＯＮ状態のデューティ比が小さくなるように前記スイッチ素子を駆動すると共に、前記検流抵抗の上流端で検出した電圧値に基づいて得られる前記入力コイルの電流値が、前記第１負荷での電流消費量に応じた電流値となるように、前記デューティ比を制御するスイッチ素子駆動部と、
前記第１負荷での電流消費量が所定の閾値以下になった場合には、前記スイッチ素子駆動部の動作状態を、前記デューティ比で前記スイッチ素子を駆動する状態と前記スイッチ素子の駆動を休止する状態とを所定周期で繰り返す間欠動作状態に切り換える間欠動作切換部と、
前記第２出力電圧生成部に接続された第２負荷が電流を消費する場合には、前記第１負荷での電流消費量が所定の閾値以下であった場合でも、前記スイッチ素子駆動部の動作状態を、前記デューティ比で前記スイッチ素子を駆動する連続動作状態に保持する連続動作保持部と
を備え、
前記連続動作保持部は、前記検流抵抗の上流端の電圧値を増加させることによって、前記第１負荷での電流消費量が前記閾値より大きいものと前記間欠動作切換部に誤認識させることで、前記連続動作状態に保持する
ことを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明のスイッチング電源装置においては、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えると、トランスの一次側の入力コイルに電流が流れる状態と、電流が流れない状態とが切り換わり、それに伴って、第１出力コイルに接続された第１出力電圧生成部からは、直流の第１出力電圧が生成されて第１負荷に供給される。また、第２出力コイルに接続された第２出力電圧生成部からは、第１出力電圧よりも電圧値が高い第２出力電圧が生成されて第２負荷に供給される。入力コイルに流れる電流量は、次のようにして制御されている。先ず、第１負荷での電流消費量を検出して、電流消費量に応じたデューティ比でスイッチ素子をＯＮ状態とする。更に、（入力コイルに対して直列で）スイッチ素子の下流側に接続された検流抵抗の上流端での電圧値を検出して、その電圧値に基づいて得られる入力コイルの電流値が、第１負荷での電流消費量に対応した電流値となるように、スイッチ素子がＯＮ状態となるデューティ比を制御する。加えて、第１負荷での電流消費量が所定の閾値以下となった場合には、スイッチ素子の動作状態を、間欠動作状態に切り換える。しかし、第２負荷で電流を消費する場合には、検流抵抗の上流端の電圧値を増加させることによって、間欠動作状態に切り換わらないようにする。
【００１１】
間欠動作状態に切り換わると、第２負荷に対して電流を供給可能な状態と供給できない状態とが繰り返されるので、第２負荷を安定して駆動することができなくなる。しかし、上述した本発明のスイッチング電源装置では、第１負荷での電流消費量が少なくなった場合でも、間欠動作状態に切り換わらないようにすることができるので、第２負荷に対して安定して電流を供給することが可能となる。
【００１２】
また、上述した本発明のスイッチング電源装置においては、次のようにして、検流抵抗の上流端での電圧値を増加させることとしてもよい。先ず、スイッチ素子に制御信号を供給することによって、スイッチ素子をＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り換える。そして、その制御信号と検流抵抗の上流端とを、接続抵抗によって接続しておき、この接続抵抗の抵抗値を低下させることによって、検流抵抗の上流端での電圧値を増加させてもよい。
【００１３】
こうすれば、例えば、スイッチ素子を用いて、接続抵抗に対して別の抵抗を並列に接続したり、あるいは接続抵抗に対して直列に接続しておいた別の抵抗を、スイッチ素子を用いてバイパスさせたりするなどの方法によって、接続抵抗を含んだ合成抵抗の抵抗値を簡単に低下させて、検流抵抗の上流端での電圧値を簡単に増加させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、筺体内で燃焼ファンを回転させながら、バーナーで燃料ガスを燃焼させることによって、排気出口から燃焼生成物を吹き出す燃焼装置の態様で把握することも可能である。すなわち、本発明の燃焼装置は、
筺体内で燃料ガスを燃焼させるバーナーと、前記筺体内に空気を吸い込んで、前記バーナーに供給すると共に、燃焼排気を前記筺体の排気出口から吹き出させる燃焼ファンと、前記燃焼ファンを回転させるファンモーターと、前記バーナーおよび前記ファンモーターの動作を制御する制御部と、請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置とを搭載した燃焼装置において、
前記第１負荷には、少なくとも前記制御部が含まれており、
前記第２負荷には、少なくとも前記ファンモーターが含まれており、
前記連続動作保持部は、前記バーナーでは前記燃料ガスを燃焼させないが前記燃焼ファンを回転させる旨の情報を前記制御部から受け取ると、前記スイッチ素子駆動部の動作状態を前記連続動作状態に保持する
ことを特徴とする。
【００１５】
燃焼装置では、バーナーでは燃料ガスを燃焼させていないにも拘わらず、ファンモーターを回転させるパージ状態となることがあり、パージ状態では、制御部などの第１負荷では電流消費量が小さくなるが、ファンモーターなどの第２負荷では電流を消費する。このため、パージ状態でスイッチ素子が間欠動作状態に切り換わると、ファンモーターに安定して電流を供給することができなくなり、パージ状態となっても筺体の内部を十分に換気できない虞が生じる。しかし、上述した本発明の燃焼装置では、パージ状態では間欠動作状態に切り換わらないようにすることができるので、ファンモーターに安定して電流を供給することができ、パージ状態中に筺体の内部を十分に換気することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施例のスイッチング電源装置１００を搭載した燃焼装置１０の大まかな構造を示したブロック図である。
【図２】本実施例のスイッチング電源装置１００の内部構造を示した説明図である。
【図３】制御信号のＨｉ状態とＬｏｗ状態とが切り換わることに伴って、スイッチ素子ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ状態、および検流抵抗Ｒ１の上流端での電圧値（ＩＳ端子の入力値）が変化する様子を示した説明図である。
【図４】ＦＢ端子およびＩＳ端子の入力値に基づいて制御信号を生成するコントローラー１０５の内部構造を示したブロック図である。
【図５】コントローラー１０５が駆動信号と切換信号との論理積を取ることによってスイッチ素子ＳＷ１の制御信号を生成する様子を示した説明図である。
【図６】スイッチ素子ＳＷ２をＯＮ状態としたことによって、電圧ＩＳや制御信号のデューティ比が変化する様子を示した説明図である。
【図７】本実施例のスイッチング電源装置１００を搭載した燃焼装置１０の動作を示した説明図である。
【図８】変形例のスイッチング電源装置１５０の内部構造を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本実施例のスイッチング電源装置１００を搭載した燃焼装置１０の大まかな構造を示した説明図である。図示されるように燃焼装置１０は、筺体１１の中に、燃料ガスを燃焼させるバーナー１２や、燃焼ファン１３などが収納された構造のいわゆる温風暖房装置である。バーナー１２には、燃料ガスを供給するためのガス配管１４が接続されており、ガス配管１４には、電磁弁によって開閉する元弁１５や、ステッピングモーターによって弁開度を制御可能な流量調節弁１６が設けられている。また、燃焼ファン１３の回転軸にはファンモーター１７が接続されており、ファンモーター１７を駆動することによって燃焼ファン１３が回転するようになっている。そして、ファンモーター１７によって燃焼ファン１３を回転させると、筺体１１の背面側に開口した空気取入口１８から筺体１１の内部に空気が吸い込まれる。その状態で元弁１５を開くと、ガス配管１４から燃料ガスがバーナー１２に供給される。そして、図示しない点火プラグで燃料ガスに点火すると、バーナー１２で燃料ガスが燃焼して高温の燃焼排気が生成される。この燃焼排気は、筺体１１の内部で、空気取入口１８から吸い込まれた空気と混合した後、筺体１１の前面側に設けられた排気出口１９から温風として吹き出される。図１中に示した黒塗りの矢印は、バーナー１２から排出された燃焼排気の流れを表しており、図１中に示した白抜きの矢印は、空気取入口１８から吸い込まれた空気の流れを表している。更に、斜線を付した矢印は、排気出口１９から吹き出す温風を表している。
【００１８】
バーナー１２に供給される燃料ガスの流量は流量調節弁１６によって制御されており、流量調節弁１６の弁開度を大きくすると、バーナー１２で燃焼する燃料ガスの流量が増加する。また、燃料ガスが燃焼するために使用する空気は、空気取入口１８から吸い込まれる空気によって賄われている。このため、流量調節弁１６の開度を開く場合にはファンモーター１７の回転速度を増加させる。こうすることによって、空気取入口１８から吸い込む空気の流量が増加する結果、バーナー１２に供給される空気の流量も増加することとなって、燃料ガスを正常に燃焼させることが可能となる。元弁１５および流量調節弁１６や、ファンモーター１７などの動作は、主にＣＰＵやＬＳＩなどによって形成された制御部２０によって制御されている。また、元弁１５や、流量調節弁１６や、制御部２０が動作するための電力は、スイッチング電源装置１００から供給されている。更に、ファンモーター１７が動作するための電力も、スイッチング電源装置１００から供給されている。
【００１９】
ここで、ファンモーター１７は大きな電力を消費するため、高い電圧で動作するようになっているのに対して、元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０は、ファンモーター１７ほどには大きな電力を消費しないため、低い電圧で動作するようになっている。このため、スイッチング電源装置１００は、いわゆる商用電源の交流電圧を変換することによって、元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０などを動作させるための電圧値が低い直流の電圧と、ファンモーター１７を動作させるための電圧値が高い直流の電圧とを生成している。尚、以下では、元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０などを動作させるための電圧を、「第１出力電圧」と称し、ファンモーター１７を動作させるための電圧を、「第２出力電圧」と称することにする。また、図１中に示した太い破線の矢印は、第１出力電圧が供給される様子を概念的に表しており、図１中に示した太い実線の矢印は、第２出力電圧が供給される様子を概念的に表している。
【００２０】
図２は、本実施例のスイッチング電源装置１００の内部構造を示した説明図である。本実施例のスイッチング電源装置１００は、トランス１０１と、トランス１０１の一次側の入力コイル１０２に直流の入力電圧を印加する入力電圧印加部１０４とを備えている。入力電圧印加部１０４の内部には、ダイオードを組み合わせて形成された整流回路と、コンデンサーとが搭載されており、商用電源から供給される交流電圧を整流した後、平滑化することによって直流の入力電圧を生成する。入力コイル１０２の下流側には、ＦＥＴ（電界効果型トランジスター）によるスイッチ素子ＳＷ１が接続されており、スイッチ素子ＳＷ１の下流側には検流抵抗Ｒ１が接続されている。
【００２１】
また、トランス１０１の二次側には、第１出力コイル１０３ａと、第２出力コイル１０３ｂとが設けられている。このため、スイッチ素子ＳＷ１が接続された状態（以下、ＯＮ状態）と、切断された状態（以下、ＯＦＦ状態）とを所定周期で繰り返すと、入力コイル１０２に直流の電流が流れる状態と流れない状態とが繰り返されることとなり、その結果、第１出力コイル１０３ａおよび第２出力コイル１０３ｂには電磁誘導による起電力が発生する。この時、第１出力コイル１０３ａに発生する電圧は、入力コイル１０２に印加された入力電圧と、入力コイル１０２と第１出力コイル１０３ａとの巻線比とに応じて決定される電圧値となる。同様に、第２出力コイル１０３ｂに発生する電圧は、入力コイル１０２に印加される入力電圧と、入力コイル１０２と第２出力コイル１０３ｂとの巻線比とに応じて決定される電圧値となる。
【００２２】
更に、第１出力コイル１０３ａには、主にコンデンサーによって形成された第１平滑部Ｃ１が接続されており、第２出力コイル１０３ｂには、主にコンデンサーによって形成された第２平滑部Ｃ２が接続されている。このため、第１出力コイル１０３ａで発生した電圧が第１平滑部Ｃ１で平滑化されることによって、第１出力電圧が生成される。同様に、第２出力コイル１０３ｂで発生した電圧は第２平滑部Ｃ２で平滑化されることによって、第２出力電圧が生成される。こうして生成された第１出力電圧が元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０に供給され、第２出力電圧はファンモーター１７に供給される。
【００２３】
尚、図２に示したように本実施例では、トランス１０１の二次側に２つの出力コイル１０３（すなわち、第１出力コイル１０３ａおよび第２出力コイル１０３ｂ）が設けられているのは、本実施例のスイッチング電源装置１００が、電圧値の異なる２つの出力電圧を生成しているためである。従って、例えば３つの出力電圧を生成する場合は、トランス１０１の二次側には３つの出力コイル１０３を設ければよい。本実施例では、第１出力コイル１０３ａに接続された第１平滑部Ｃ１が、本発明における「第１出力電圧生成部」に該当し、第２出力コイル１０３ｂに接続された第２平滑部Ｃ２が、本発明における「第２出力電圧生成部」に該当する。また、本実施例では、第１出力電圧が供給される元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０などが、本発明における「第１負荷」に該当し、第２出力電圧が供給されるファンモーター１７が、本発明における「第２負荷」に該当する。
【００２４】
また、第１出力電圧を出力するための端子間には（すなわち、第１平滑部Ｃ１に対して並列な状態で）、フォトカプラＰＣが接続されている。フォトカプラＰＣは、発光ダイオードと受光素子とを組み合わせて形成されており、発光ダイオードに電圧が印加されると、発光ダイオードの発する光を受光素子が受光して、受光素子の抵抗値が低下するようになっている。このため、受光素子の抵抗値が低下していれば、発光ダイオードに電圧が印加されているものと判断することができる。また、発光ダイオードが発生する光の光量は、印加される電圧が低下すると小さくなる。このため、電圧が低下すると、受光素子の受光量が小さくなって、受光素子の抵抗値の低下量が小さくなる（従って、受光素子の抵抗値は大きくなる）。このことから、受光素子の抵抗値に基づいて、発光ダイオードに印加されている電圧の低下量を検出することができる。本実施例のフォトカプラＰＣは、発光ダイオードの両端に第１出力電圧が印加されるように接続されており、第１出力電圧が低下すると、受光素子の抵抗値が大きくなる結果、フォトカプラＰＣが出力する電圧値が増加するように接続されている。こうして得られたフォトカプラＰＣの出力は、コントローラー１０５のＦＢ端子に入力される。
【００２５】
コントローラー１０５は、主にＬＳＩによって形成されており、スイッチ素子ＳＷ１に対して制御信号を出力することによって、スイッチ素子ＳＷ１のＯＮ状態またはＯＦＦ状態を切り換えている。すなわち、制御信号は、周期的にＨｉ状態（電圧値が高い状態）とＬｏｗ状態（電圧値が低い状態）とを繰り返すパルス波形の信号となっており、制御信号がＨｉ状態になるとスイッチ素子ＳＷ１はＯＮ状態となり、制御信号がＬｏｗ状態になるとスイッチ素子ＳＷ１はＯＦＦ状態となる。尚、周期的にＨｉ状態とＬｏｗ状態とを繰り返す制御信号の中で、Ｈｉ状態となっている時間が占める比率は、デューティ比と呼ばれている。
【００２６】
また、コントローラー１０５は、フォトカプラＰＣに接続されたＦＢ端子に加えて、検流抵抗Ｒ１の上流端に接続されたＩＳ端子を備えている。後述するように、ＦＢ端子からの入力値は第１出力電圧に接続された第１負荷（ここでは元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０など）での電流消費量に対応した値となっており、ＩＳ端子からの入力値は、トランス１０１の入力コイル１０２に流れる電流量に対応した値となっている。コントローラー１０５は、入力コイル１０２の電流量に対応するスイッチ素子ＳＷ１の入力値が、ＦＢ端子の入力値から得られる第１負荷の電流消費量に応じた値となるように、スイッチ素子ＳＷ１に出力する制御信号のデューティ比を制御している。この点については、後ほど詳しく説明する。
【００２７】
更に、本実施例のスイッチング電源装置１００では、検流抵抗Ｒ１の上流端と、スイッチ素子ＳＷ１に出力される制御信号とが、接続抵抗Ｒ２によって接続されている（図２参照）。そして、その接続抵抗Ｒ２に対しては、バイパス抵抗Ｒ３およびスイッチ素子ＳＷ２が並列に接続されている。このスイッチ素子ＳＷ２もＦＥＴによって形成されており、スイッチ素子ＳＷ２は、制御部２０から出力される信号によって、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態の何れかに切り換わる。
【００２８】
ここで、スイッチング電源装置１００のコントローラー１０５が、ＦＢ端子およびＩＳ端子の入力値に基づいて、スイッチ素子ＳＷ１に出力する制御信号のデューティ比を制御する動作について説明する。先ず始めに、コントローラー１０５が、あるデューティ比の制御信号をスイッチ素子ＳＷ１に出力していたとする。前述したように、制御信号がＨｉ状態になると、スイッチ素子ＳＷ１がＯＮ状態となって入力コイル１０２に電流が流れ、制御信号がＬｏｗ状態になると、スイッチ素子ＳＷ１がＯＦＦ状態となって入力コイル１０２に電流が流れなくなる。こうしたことが所定周期で繰り返される結果、第１出力コイル１０３ａおよび第２出力コイル１０３ｂに起電力が発生して、第１平滑部Ｃ１では直流の第１出力電圧が生成され、第２平滑部Ｃ２では直流の第２出力電圧が生成される。また、この時に、第１平滑部Ｃ１および第２平滑部Ｃ２のそれぞれで生成される電流量は、入力コイル１０２に流れる電流量に依って決定される。
【００２９】
しかし、第１負荷（すなわち元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０など）で消費される電流量が増加して、第１平滑部Ｃ１で生成される電流量を上回ってしまうと、第１出力電圧を維持することができなくなって電圧値が低下する。すると、フォトカプラＰＣ内の発光素子の発光量が減少する結果、受光素子の抵抗値が増加することとなって、フォトカプラＰＣから出力されるＦＢ端子の入力値が増加する。コントローラー１０５は、ＦＢ端子の入力値が増加すると、第１負荷で消費される電流量が増加したものと判断して、制御信号のデューティ比を増加させる。その結果、トランス１０１の入力コイル１０２に流れる電流量が増加して、第１平滑部Ｃ１からは、より多くの電流を供給することが可能となる。このように、フォトカプラＰＣは、第１負荷（すなわち元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０など）での電流消費量を検出する機能を有している。従って、本実施例のフォトカプラＰＣは、本発明における「電流消費量検出部」に該当する。
【００３０】
また、検流抵抗Ｒ１の上流端での電圧値であるＩＳ端子の入力値は、入力コイル１０２に流れる電流量に対応する値となっている。この点について、図３を参照しながら説明する。図３は、制御信号のＨｉ状態とＬｏｗ状態とが切り換わることに伴って、スイッチ素子ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ状態が切り換わり、これに伴って検流抵抗Ｒ１の上流端での電圧値（ＩＳ端子の入力値。以下では端に電圧ＩＳと称する）が変化する様子を示した説明図である。前述したように、制御信号がＬｏｗ状態の間はスイッチ素子ＳＷ１がＯＦＦ状態となっているため、検流抵抗Ｒ１には、入力電圧印加部１０４からの入力電圧が印加されておらず、検流抵抗Ｒ１の上流端での電圧ＩＳの値は０Ｖとなっている。
【００３１】
その後、制御信号がＨｉ状態になるとスイッチ素子ＳＷ１がＯＮ状態となって、入力電圧印加部１０４からの入力電圧が入力コイル１０２に印加された状態となる。但し、入力コイル１０２のインダクタンスによって、入力コイル１０２を流れる電流はゆっくりと増加する。このため検流抵抗Ｒ１を流れる電流もゆっくりと増加することになって、検流抵抗Ｒ１の上流端での電圧ＩＳも、ゆっくりと増加していく。また、図２を用いて前述したように、検流抵抗Ｒ１の上流端は、接続抵抗Ｒ２によって制御信号に接続されている。尚、接続抵抗Ｒ２に対しては、バイパス抵抗Ｒ３およびスイッチ素子ＳＷ２が並列に接続されているが、スイッチ素子ＳＷ２は通常時はＯＦＦ状態となっているため、実際にはバイパス抵抗Ｒ３が接続されていないに等しい状態となっている。このため、制御信号がＨｉ状態に切り換わると、電圧ＩＳの値は、制御信号のＨｉ状態に相当する電圧によって引き上げられる。この時の電圧値は、制御信号のＨｉ状態に相当する電圧値を、接続抵抗Ｒ２と検流抵抗Ｒ１とで分圧した値となっている。その後、その電圧値から、入力コイル１０２を流れる電流の増加に従ってゆっくりと増加していく。そして、電圧ＩＳが増加している途中で制御信号がＬｏｗ状態に切り換わると、スイッチ素子ＳＷ１がＯＦＦ状態となり、その結果、検流抵抗Ｒ１の上流端が入力電圧印加部１０４および入力コイル１０２から切断される結果、電圧ＩＳの値は再び０Ｖとなる。
【００３２】
以上のように、検流抵抗Ｒ１の上流端の電圧ＩＳは、制御信号がＨｉ状態またはＬｏｗ状態に切り換わる動きに合わせて、図３に実線で示した波形で変化する。また、図中に破線で示したように、制御信号がＨｉ状態となる時間が長くなると（すなわち、制御信号のデューティ比が増加すると）、入力コイル１０２に流れる電流が増加して、電圧ＩＳの値も増加する。このように、電圧ＩＳの値は、入力コイル１０２を流れる電流量に対応した値となっている。
【００３３】
そこで、コントローラー１０５は、ＦＢ端子からの入力値に応じたデューティ比の制御信号をスイッチ素子ＳＷ１に出力すると、ＩＳ端子からの入力値に基づいて入力コイル１０２に流れる電流量が、ＦＢ端子からの入力値に対応した電流量になっているか否かを判断する。そして、ＦＢ端子からの入力値に対してＩＳ端子の入力値が小さく、従って入力コイル１０２の電流量が少ないと判断した場合は、制御信号のデューティ比を増加させ、逆に、ＦＢ端子からの入力値に対してＩＳ端子の入力値が大きく、従って入力コイル１０２の電流量が多いと判断した場合は、制御信号のデューティ比を減少させる。更に加えて、本実施例のコントローラー１０５には、ＦＢ端子の入力値が特に小さい場合には、制御信号を間欠的に出力することによってスイッチ素子ＳＷ１を間欠動作させる機能も搭載されている。
【００３４】
図４は、本実施例のコントローラー１０５の内部構造を示したブロック図である。図示されるように、コントローラー１０５の内部には、後述する駆動信号を生成する駆動信号生成部１０５ａと、後述する切換信号を生成する切換信号生成部１０５ｂと、ＡＮＤ回路１０５ｃとが搭載されている。スイッチ素子ＳＷ１に出力される制御信号は、駆動信号生成部１０５ａが出力する駆動信号と、切換信号生成部１０５ｂが出力する切換信号との論理積を取ることによって生成されている。また、駆動信号生成部１０５ａには、ＦＢ端子の入力値とＩＳ端子の入力値とが入力されており、切換信号生成部１０５ｂには、ＦＢ端子の入力値が入力されている。
【００３５】
図５は、コントローラー１０５が駆動信号と切換信号との論理積を取ることによってスイッチ素子ＳＷ１の制御信号を生成する様子を示した説明図である。説明の都合上、始めに、切換信号生成部１０５ｂが生成する切換信号について説明する。切換信号生成部１０５ｂは、ＦＢ端子の入力値が所定の閾値以上の場合はＨｉ状態であるが、ＦＢ端子の入力値が閾値よりも低くなると、Ｈｉ状態とＬｏｗ状態とを所定周期で繰り返すような切換信号を生成する。図５に示した例では、横軸に取った時間の経過と共にＦＢ端子の入力値が減少する場合を想定しており、このため切換信号は、初めのうちはＨｉ状態のままであるが、ある時点でＦＢ端子の入力値が閾値に達した後は、Ｈｉ状態とＬｏｗ状態とが所定周期で切り換わる信号となっている。
【００３６】
また、制御信号は、このような切換信号と駆動信号との論理積を取って得られる信号である。従って、ＦＢ端子の入力値が閾値よりも大きい間は、制御信号は駆動信号がそのまま出力された信号となっている。すなわち、駆動信号生成部１０５ａは、（図３を用いて前述したように）ＦＢ端子の入力値が小さくなるに従ってデューティ比が小さくなる駆動信号を生成すると共に、ＩＳ端子の入力値に応じて、その駆動信号のデューティ比を補正している。図５の上段には、ＦＢ端子の入力値が減少するに従って、デューティ比が小さくなる駆動信号が生成されている様子が示されている。そして、ＦＢ端子の入力値が閾値以下になると、切換信号がＨｉ状態とＬｏｗ状態とを所定周期で繰り返すような信号に切り換わる。その結果、制御信号は、図５の下段に示されるように、切換信号がＨｉ状態の間は駆動信号がそのまま出力されるが、切換信号がＬｏｗ状態になると制御信号もＬｏｗ状態で固定されたような信号となる。
【００３７】
このため、スイッチング電源装置１００は、切換信号がＨｉ状態の間はその時のデューティ比に応じて入力コイル１０２に電流が流れて、第１出力電圧および第２出力電圧を生成するが、切換信号がＬｏｗ状態になると入力コイル１０２に電流が流れなくなって、第１出力電圧および第２出力電圧の生成を休止することを、所定周期で繰り返す動作状態となる。尚、以下では、スイッチング電源装置１００のこのような動作状態を「間欠動作状態」と称することにする。これに対して、第１出力電圧および第２出力電圧の生成を休止することなく、連続して生成する動作状態を「連続動作状態」と称することにする。また、駆動信号を生成する本実施例の駆動信号生成部１０５ａは、本発明における「スイッチ素子駆動部」に該当し、切換信号を生成する本実施例の切換信号生成部１０５ｂは、本発明における「間欠動作切換部」に該当する。
【００３８】
ＦＢ端子の入力値が小さい場合（すなわち、第１負荷での電力消費量が小さい場合）は、スイッチング電源装置１００が間欠動作状態となって第１出力電圧の生成を休止しても、第１平滑部Ｃ１に蓄えられた電荷を用いて電流を供給することができる。また、第１平滑部Ｃ１に蓄えられた電荷が無くなる前に第１出力電圧の生成を再開すれば、再び第１平滑部Ｃ１に電荷を蓄えることができる。こうすれば、無駄に電流を生成する必要が無くなるので、トランス１０１で消費される電力を抑制することが可能となる。
【００３９】
もっとも、スイッチング電源装置１００が間欠動作状態になると、第２平滑部Ｃ２でも間欠的にしか第２出力電圧が生成されなくなる。このため、第２平滑部Ｃ２に接続された第２負荷（ここではファンモーター１７）に電流を供給しようとすると、電圧が維持できなくなって第２負荷の動作が不安定となってしまう。そこで、本実施例のスイッチング電源装置１００には、図２を用いて前述したように、検流抵抗Ｒ１の上流端に接続抵抗Ｒ２が接続されており、その接続抵抗Ｒ２に対して並列に、バイパス抵抗Ｒ３およびスイッチ素子ＳＷ２が接続されている。以下では、この理由について説明する。
【００４０】
図６は、スイッチ素子ＳＷ２をＯＮ状態としたことによって、電圧ＩＳの値や制御信号のデューティ比が変化する様子を示した説明図である。通常の状態では、スイッチ素子ＳＷ２はＯＦＦ状態となっている。この状態では、電圧ＩＳの値は、図３を用いて前述したメカニズムによって、図６（ａ）中の実線で示した電圧波形（すなわち、制御信号がＨｉ状態になると一旦上昇した後、時間の経過と共に増加して、制御信号がＬｏｗ状態になると０Ｖまで低下することを繰り返す電圧波形）となる。尚、制御信号がＨｉ状態になると同時に一旦上昇する電圧値は、制御信号のＨｉ状態に対応する電圧値を、接続抵抗Ｒ２と検流抵抗Ｒ１とで分圧した電圧値となっている。
【００４１】
ところがスイッチ素子ＳＷ２をＯＮ状態にすると、接続抵抗Ｒ２に対してバイパス抵抗Ｒ３が並列に接続された状態となり、接続抵抗Ｒ２およびバイパス抵抗Ｒ３の合成抵抗の抵抗値は、接続抵抗Ｒ２の抵抗値よりも小さくなる。このため、図６（ａ）中の破線で示したように、制御信号がＨｉ状態になった時に一旦上昇する電圧値は、スイッチ素子ＳＷ２がＯＦＦ状態の時よりも高くなる。その後、電圧ＩＳの値は、その高い電圧値から、時間の経過と共に増加することになる。
【００４２】
また、コントローラー１０５は、ＩＳ端子の入力値（すなわち、電圧ＩＳの値）に基づいて入力コイル１０２の電流量を検出しているから、図６（ａ）の破線のように電圧ＩＳが高くなると、入力コイル１０２の電流量が大きくなったものと誤判断する。その結果、図６（ｂ）に示したように、制御信号のデューティ比を小さくしようとする。もちろん、電圧ＩＳの値が高くなったのはスイッチ素子ＳＷ２をＯＮ状態にしたためであって、入力コイル１０２の電流量が増加したわけではない。その状態（すなわち、実際には電流量が増加しているわけでは無い状態）から、コントローラー１０５が制御信号のデューティ比を減少させる結果、第１平滑部Ｃ１で生成する第１出力電圧の電流量が減少して、第１出力電圧を維持できなくなる。このため、フォトカプラＰＣ（図２参照）内の発光ダイオードの発光量が減少して受光素子の抵抗値が増加し、フォトカプラＰＣから出力されるＦＢ端子の入力値が増加する。もちろん、ＦＢ端子の入力値が増加した本当の原因は、コントローラー１０５が制御信号のデューティ比を減少させたためであるが、コントローラー１０５は入力コイル１０２の電流量が過大と判断して制御信号のデューティ比を減少させている。このため、ＦＢ端子の入力値が増加した原因は、第１負荷（ここでは元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０など）での電流消費量が増加したためであると誤判断することになる。そして、ＦＢ端子の入力値が所定の閾値以上であれば、切換信号をＨｉ状態とする結果、スイッチング電源装置１００は連続動作状態で動作することになる。
【００４３】
このことから、燃焼装置１０の制御部２０は、ファンモーター１７を動作させる場合には、スイッチ素子ＳＷ２をＯＮ状態としてやれば、たとえ元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０などでの電流消費量が小さくなっても、スイッチング電源装置１００を連続動作状態で動作させることができる。その結果、ファンモーター１７の動作が不安定となってしまう事態を回避することが可能となる。尚、以上の説明から明らかなように、スイッチ素子ＳＷ２は、第２負荷（ここではファンモーター１７）が電流を消費する場合にＯＮ状態となることによって、スイッチング電源装置１００が連続動作状態を保持する機能を有している。従って、本実施例のスイッチ素子ＳＷ２は、本発明における「連続動作保持部」に該当する。
【００４４】
図７は、上述した本実施例のスイッチング電源装置１００を搭載した燃焼装置１０の動作を示した説明図である。燃焼装置１０の燃焼運転中は、燃焼ファン１３を回転させて筺体１１内に空気を吸い込みながら、バーナー１２で燃料ガスを燃焼させることによって、排気出口１９から温風を吹き出している。バーナー１２で燃焼させる燃料ガスの流量は、燃焼装置１０のユーザーによって設定された設定温度や、図示しない温度センサーで検出した室内温度に基づいて制御部２０が算出すると共に、その流量に合わせて、流量調節弁１６の弁開度やファンモーター１７の回転速度を制御する。このため、燃焼運転中は、制御部２０や元弁１５や流量調節弁１６での電流消費量や、ファンモーター１７での電流消費量は何れも大きくなる。
【００４５】
これに対して、燃焼運転の前後には、燃料ガスは燃焼させないが、燃焼ファン１３は回転させるパージと呼ばれる運転状態が存在する。燃焼運転の直前に行われるパージは「前パージ」と呼ばれており、燃焼運転の直後に行われるパージは「後パージ」と呼ばれている。これらのパージ状態では、燃料ガスを燃焼させないので、元弁１５は閉じたままであり、流量調節弁１６で燃料ガスの流量を制御する必要はなく、更に、制御部２０が燃料ガスの流量を算出する必要もない。また、ファンモーター１７は回転しているものの、回転速度を制御する必要は無い。このため、パージ状態での元弁１５や流量調節弁１６や制御部２０などの電流消費量は、燃焼装置１０が待機状態での電流消費量と同程度となっている。それにも拘わらず、ファンモーター１７では、ある程度の電流を消費する。そこで、本実施例の燃焼装置１０は、パージ中は制御部２０からの信号によってスイッチ素子ＳＷ２をＯＮ状態とする。こうすれば、図７に示したように、パージ中も燃焼運転時と同様に、スイッチング電源装置１００を連続動作状態で動作させることができるので、ファンモーター１７を安定して動作させることができ、確実にパージ動作を行うことが可能となる。
【００４６】
以上に説明した本実施例のスイッチング電源装置１００では、直接に接続したバイパス抵抗Ｒ３およびスイッチ素子ＳＷ２が、接続抵抗Ｒ２に対して並列に接続されているものとして説明した。しかし、スイッチ素子ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えることによって、電圧ＩＳの値を高くすることができるのであれば、他の回路構成とすることも可能である。例えば、図８に例示した変形例のスイッチング電源装置１５０では、接続抵抗Ｒ２とバイパス抵抗Ｒ３とが直列に接続されており、直列に接続された抵抗の一端側が検流抵抗Ｒ１の上流端に接続され、他端側が制御信号に接続されている。そして、バイパス抵抗Ｒ３に対して並列にスイッチ素子ＳＷ２が接続されている。
【００４７】
こうすれば、制御信号がＨｉ状態になった時の電圧ＩＳの値は、スイッチ素子ＳＷ２がＯＦＦ状態の場合は、制御信号のＨｉ状態に対応する電圧を、接続抵抗Ｒ２およびバイパス抵抗Ｒ３を直列に接続した合成抵抗と、検流抵抗Ｒ１とで分圧した電圧値となる。これに対して、スイッチ素子ＳＷ２がＯＮ状態になるとバイパス抵抗Ｒ３がバイパスされるため、接続抵抗Ｒ２と検流抵抗Ｒ１とで分圧した電圧値となる。スイッチ素子ＳＷ２がＯＦＦ状態では、接続抵抗Ｒ２とバイパス抵抗Ｒ３とを直列に接続した状態が、スイッチ素子ＳＷ２がＯＮ状態になると、接続抵抗Ｒ２単独の状態になるから抵抗値が減少し、その結果、電圧ＩＳの値は増加する。従って、図８に示した変形例のスイッチング電源装置１５０でも、本実施例のスイッチング電源装置１００と同様に動作させることが可能となる。
【００４８】
以上、本実施例のスイッチング電源装置１００、および変形例のスイッチング電源装置１５０について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、上述した本実施例では、燃焼装置１０がいわゆる温風暖房装置であるものとして説明した。しかし、燃焼装置１０は、これに限らず、燃焼ファンを備える給湯装置などであっても構わない。
【符号の説明】
【００４９】
１０…燃焼装置、        １２…バーナー、          １３…燃焼ファン、
１５…元弁、                １６…流量調節弁、        １７…ファンモーター、
２０…制御部、        １００…スイッチング電源装置、      １０１…トランス、
１０２…入力コイル、    １０３ａ…第１出力コイル、
１０３ｂ…第２出力コイル、    １０４…入力電圧印加部、
１０５…コントローラー、    １０５ａ…駆動信号生成部（スイッチ素子駆動部）、
１０５ｂ…切換信号生成部（間欠動作切換部）、
１５０…スイッチング電源装置、      Ｃ１…第１平滑部（第１出力電圧生成部）、
Ｃ２…第２平滑部（第２出力電圧生成部）、    Ｒ１…検流抵抗、
Ｒ２…接続抵抗、          Ｒ３…バイパス抵抗、
ＰＣ…フォトカプラ（電流消費量検出部）、    ＳＷ１…スイッチ素子、
ＳＷ２…スイッチ素子（連続動作保持部）。
【図１】
2020150636.tif 000003
【図２】
2020150636.tif 000004
【図３】
2020150636.tif 000005
【図４】
2020150636.tif 000006
【図５】
2020150636.tif 000007
【図６】
2020150636.tif 000008
【図７】
2020150636.tif 000009
【図８】
2020150636.tif 000010