(57)【要約】【課題】複数のマイコンを制御部に備える燃焼機器において、一層の安全性の向上を図るとともに、各マイコンの処理負荷を軽減する。【解決手段】燃焼部における燃焼を開始させるために必要な制御弁ＰＳＶ，ＳＶと、制御弁ＰＳＶ，ＳＶを駆動させるための第１及び第２の制御信号を出力する制御部とを備え、該制御部は、第１及び第２のマイコン１，２を備える燃焼機器において、第１の制御信号は第１のマイコン１が出力し、第２の制御信号は第２のマイコンが出力し、第１のマイコンが第１の制御信号を出力し且つ第２のマイコンが第２の制御信号を出力しなければ燃焼部における燃焼を開始させるために必要な制御弁ＰＳＶ，ＳＶの動作が行われないよう構成する。【選択図】図１
2018031572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼部における燃焼を開始させるために必要な一又は複数の制御対象機器と、該制御対象機器を駆動させるための第１及び第２の制御信号を出力する制御部とを備え、該制御部は、第１及び第２のマイコンを備える燃焼機器において、
前記第１の制御信号は第１のマイコンが出力するものであり、前記第２の制御信号は第２のマイコンが出力するものであり、第１のマイコンが第１の制御信号を出力し且つ第２のマイコンが第２の制御信号を出力しなければ燃焼部における燃焼を開始させるために必要な前記一又は複数の制御対象機器のうち少なくとも一つが動作しないよう構成されていることを特徴とする燃焼機器。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼機器において、前記制御対象機器として、前記燃焼部への燃料供給路を閉止可能な第１及び第２の制御弁を備え、第１の制御弁は第１の制御信号により開動作するとともに第１の制御信号が出力されないときは閉動作し、第２の制御弁は第２の制御信号により開動作するとともに第２の制御信号が出力されないときは閉動作することを特徴とする燃焼機器。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼機器において、前記制御対象機器として、前記燃焼部への燃料供給路を閉止可能な少なくとも一つの制御弁を備え、該制御弁は、第１及び第２の制御信号が出力されることにより制御弁駆動用の電源に導通され、第１及び第２の制御信号のうち少なくともいずれかが出力されないときは前記電源から遮断されるよう構成されていることを特徴とする燃焼機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスファンヒータや瞬間式給湯器などの燃焼機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、下記の特許文献１に、燃焼装置の全般的制御を担うと共に燃料の供給を遮断する遮断動作を実行するメインマイコンと、前記主制御装置から独立して燃料の供給の遮断動作の実行が可能なサブマイコンとを備え、メインマイコンおよびサブマイコンには燃焼装置の動作状態を知るための信号が入力され、メインマイコン及びサブマイコンは前記信号が所定の停止信号となった場合に緊急的な遮断動作を実行するよう構成された燃焼制御装置を開示している。
【０００３】
かかる従来の燃焼制御装置では、メインマイコンが燃焼装置の全般的制御を行うことで燃焼動作が実行され、その燃焼動作が正しく行われているかをサブマイコンで確認して、異常が検知されればサブマイコンが燃料供給を強制停止できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８７７６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃焼動作を行わせるために必要な制御はメインマイコンのみで行っており、メインマイコンが暴走するなどメインマイコンに何らかの異常が発生した場合に、暴走したメインマイコンによる異常な制御によって燃焼動作が開始されてしまうことがあり、サブマイコンが異常を検知するにしてもそれは燃焼動作開始後となる。
【０００６】
また、燃焼動作を行わせるために必要な制御をメインマイコンがすべて行っているので、メインマイコンとして処理速度の速い高性能のものを採用する必要が生じたり、また、燃焼開始時など処理負荷が高いときに他の制御を行わせる余裕がない場合がある。
【０００７】
したがって、一層の安全性の向上並びに機能向上のために改善の余地がある。
【０００８】
そこで、本発明は、複数のマイコンを制御部に備える燃焼機器において、一層の安全性の向上を図るとともに、各マイコンの処理負荷を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１０】
すなわち、本発明は、燃焼部における燃焼を開始させるために必要な一又は複数の制御対象機器と、該制御対象機器を駆動させるための第１及び第２の制御信号を出力する制御部とを備え、該制御部は、第１及び第２のマイコン（マイクロコントローラ乃至マイクロコンピュータ）を備える燃焼機器において、前記第１の制御信号は第１のマイコンが出力するものであり、前記第２の制御信号は第２のマイコンが出力するものであり、第１のマイコンが第１の制御信号を出力し且つ第２のマイコンが第２の制御信号を出力しなければ燃焼部における燃焼を開始させるために必要な前記一又は複数の制御対象機器のうち少なくとも一つが動作しないよう構成されていることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
かかる本発明の燃焼機器によれば、燃焼部における燃焼を開始させるために必要な前記制御対象機器の駆動制御（燃焼開始シーケンス）を第１及び第２のマイコンに分散させることで、いずれか一方のマイコンに処理負荷が集中することを回避でき、処理負荷に余裕を持たせることができるので、より安価なマイコンを採用したり、若しくは、燃焼開始時に他の制御処理を同時に行わせたりすることが可能となる。さらに、両マイコンがいずれも上記制御信号を出力しなければ燃焼部における燃焼が開始されないので、いずれか一方のマイコンが暴走して異常な信号出力がなされた場合に燃焼が開始してしまう可能性を低減できる。
【００１２】
上記本発明の燃焼機器において、前記制御対象機器として、前記燃焼部への燃料供給路を閉止可能な第１及び第２の制御弁を備え、第１の制御弁は第１の制御信号により開動作するとともに第１の制御信号が出力されないときは閉動作し、第２の制御弁は第２の制御信号により開動作するとともに第２の制御信号が出力されないときは閉動作するよう構成できる（請求項２）。これによれば、第１及び第２の制御信号が正常に出力されなければ燃焼部への燃料供給が行われず、燃焼動作が開始されてしまうことが無いのみならず燃料漏れをも回避でき、より一層の安全性の向上を図ることができる。
【００１３】
なお、第１及び第２の制御弁は燃料供給路に直列に設けることができる。また、各電磁弁は、電磁開閉弁や、全閉動作可能な閉止機能付きの比例弁などの流量制御弁であってよい。また、好ましくは、第１のマイコンは、第２のマイコンが第２の制御信号を出力したときの第２の制御弁の動作を監視して、異常検知時に所定の異常時処理を行うよう構成できる。さらに、第２のマイコンは、第１のマイコンが第１の制御信号を出力したときの第１の制御弁の動作を監視して、異常検知時に所定の異常時処理を行うよう構成できる。このように第１及び第２のマイコンが相互に他方のマイコンの制御信号出力結果としての制御対象機器の動作を監視することで、一層の安全性向上を図ることができる。
【００１４】
また、上記本発明の燃焼機器において、前記制御対象機器として、前記燃焼部への燃料供給路を閉止可能な少なくとも一つの制御弁を備え、該制御弁は、第１及び第２の制御信号が出力されることにより制御弁駆動用の電源に導通され、第１及び第２の制御信号のうち少なくともいずれかが出力されないときは前記電源から遮断されるよう構成されていてもよい（請求項３）。かかる構成によっても、第１及び第２の制御信号が正常に出力されなければ制御弁が電源から遮断されて制御弁が開動作せず、燃焼動作が開始されてしまうことが無いのみならず燃料漏れをも回避できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数のマイコンを制御部に備える燃焼機器において、一層の安全性の向上を図るとともに、各マイコンの処理負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガスファンヒータ（燃焼機器）の制御基板の概略回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るガスファンヒータ（燃焼機器）の制御基板の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る燃焼機器としてのガスファンヒータの制御基板（制御部）の回路図である。ガスファンヒータの基本構成は、例えば特開２０１５−１２１３７２号公報に開示したものと同様であって、筐体内の燃焼空間内に配設されたガスバーナ（燃焼部）と、ガスバーナに燃料ガスを供給する燃料供給管路と、該燃料供給管路の中途部に直列に設けられた反発磁力式圧力比例弁ＰＳＶ（第１の制御弁）及び元ガス電磁弁ＳＶ（第２の制御弁）と、ガスバーナに燃焼用空気を取り込むとともに燃焼ガスを排出させるための燃焼用ファンと、ガスバーナへの点火を行うイグナイタＩＧと、各種動作制御を行う制御基板とを備えている。上記比例弁ＰＳＶ、電磁弁ＳＶ、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータＭおよびイグナイタＩＧは、ガスバーナにおける燃焼を開始させるために必要な制御対象機器であって、制御基板によってそれぞれの動作が制御されるよう構成されている。
【００１８】
制御基板は、図１に示すように、メインマイコン１（第１のマイコン）及びサブマイコン２（第２のマイコン）を制御中枢として備え、これら両マイコン１，２は相互にマイコン間通信可能に接続されているとともに、相互にリセットポートにリセット信号を送信可能に構成されている。また、制御基板は、比例弁駆動回路３と、電磁弁駆動回路４と、ファン駆動回路５と、イグナイタ駆動回路６とを備えている。
【００１９】
比例弁駆動回路３は、メインマイコン１がそのアナログ信号出力ポートから出力する比例弁制御出力電圧（第１の制御信号）に応じた大きさの駆動電流を比例弁ＰＳＶの電磁コイル（図示せず）に供給するよう構成されている。すなわち、比例弁駆動回路３は、オペアンプＯＰと、駆動トランジスタＱ１と、抵抗素子Ｒ１とを有する。比例弁ＰＳＶの電磁コイル、駆動トランジスタＱ１及び抵抗素子Ｒ１は、電源ライン（１５Ｖ）とグランドとの間で直列に接続されている。駆動トランジスタＱ１はｎｐｎトランジスタによって構成され、そのエミッタ出力電圧がオペアンプＯＰの反転入力端子（−端子）に負帰還されている。メインマイコン１からの比例弁制御出力電圧は、オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋端子）に入力されている。
【００２０】
したがって、オペアンプＯＰの仮想短絡により、駆動トランジスタＱ１のエミッタ出力電圧が比例弁制御出力電圧と等しくなるよう比例弁ＰＳＶの駆動電流の大きさが制御される。比例弁制御出力電圧が０Ｖのときは、比例弁ＰＳＶの駆動電流も０となり、このとき比例弁ＰＳＶは内蔵スプリング等の付勢手段によって全閉動作するよう構成されている。なお、比例弁ＰＳＶの電磁コイルには、電解コンデンサからなるキャパシタＣ１が並列に接続されている。
【００２１】
また、駆動トランジスタＱ１のエミッタ出力電圧は、メインマイコン１及びサブマイコン２のそれぞれの比例弁監視入力ポートに入力されるよう構成されている。
【００２２】
電磁弁駆動回路４は、サブマイコン２がそのデジタル信号出力ポートから出力する電磁弁制御出力信号（第２の制御信号）に基づいて電磁弁ＳＶを開閉動作させるよう構成されている。すなわち、電磁弁駆動回路４は、電源ラインとグランドとの間に、電磁弁ＳＶの電磁コイル（図示せず）とＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ２とを直列に接続することにより構成されており、電磁弁ＳＶの電磁コイルには逆起電力をショートするダイオードＤ１が並列に接続されている。
【００２３】
したがって、電磁弁ＳＶを開動作させるための電磁弁制御出力信号としてＨｉｇｈ信号がサブマイコン２からスイッチング素子Ｑ２に出力されると、該スイッチング素子Ｑ２が導通して電磁弁ＳＶに駆動電流が流れ、該電磁弁ＳＶが開動作する。一方、サブマイコン２からＬｏｗ信号がスイッチング素子Ｑ２に出力されると、該スイッチング素子Ｑ２が非導通となって電磁弁ＳＶの駆動電流も０となり、電磁弁ＳＶに内蔵されたスプリング等の付勢手段によって電磁弁ＳＶが閉動作する。
【００２４】
また、電磁弁ＳＶの負側電圧が、メインマイコン１及びサブマイコン２のそれぞれの電磁弁監視入力ポートに入力されるよう構成されている。
【００２５】
ファン駆動回路５は、従来公知の適宜のモータドライバにより構成でき、メインマイコン１が出力するファン駆動指令信号並びにファン回転数指令信号に基づいて、ファンの実回転数がファン回転数指令信号で指令された回転数となるようファンモータＭに駆動電流を供給する。
【００２６】
イグナイタ駆動回路６は、メインマイコン１がそのデジタル信号出力ポートから出力するイグナイタ制御出力信号に基づいてイグナイタＩＧを点火動作せるよう構成されている。すなわち、イグナイタ駆動回路６は、イグナイタＩＧに交流電力を供給するか否かをスイッチングする常開接点式のリレーＲＬと、該リレーＲＬの電磁コイルに直列に接続されたｎｐｎトランジスタなどのスイッチング素子Ｑ３とを備えており、これらリレーＲＬ及びスイッチング素子Ｑ３が電源ラインとグランドとの間に接続されている。なお、リレーＲＬの電磁コイルには、逆起電力をショートさせるダイオードＤ２が並列に接続されている。
【００２７】
したがって、イグナイタＩＧを点火動作させるためのイグナイタ制御出力信号としてＨｉｇｈ信号がメインマイコン１からスイッチング素子Ｑ３に出力されると、スイッチング素子Ｑ３が導通してリレーＲＬの電磁コイルに駆動電流が流れ、これにより接点が閉じて、イグナイタＩＧが点火動作する。
【００２８】
また、メインマイコン１には、操作基板７が通信可能に接続されており、該操作基板７には、室温表示やその他適宜の表示を行うための表示部７１と、運転を入／切するための運転スイッチ７２と、温度設定等の適宜の設定操作を行うための設定操作スイッチ７３とが設けられている。メインマイコン１は、運転スイッチ７２が入操作されると、暖房運転制御を開始してガスバーナにおける燃焼を開始させ、切操作されると暖房運転制御を終了して燃焼停止などの所定の終了処理を行う。
【００２９】
次に、上記制御基板における燃焼開始シーケンスについて説明する。
【００３０】
操作基板７の運転スイッチ７２が入操作されたことをメインマイコン１が認識すると、マイコン間通信によってサブマイコン２に所定の信号（第１の確認信号）を送信する。
【００３１】
サブマイコン２は、メインマイコン１から第１の確認信号を受信すると、メインマイコン１に対して所定の返信信号を返信する。
【００３２】
メインマイコン１は、サブマイコン２から返信信号の返信があると、比例弁駆動回路３及び電磁弁駆動回路４の故障チェックを行う。この故障チェックの方法は適宜のものであってよく、比例弁ＰＳＶ及び電磁弁ＳＶを駆動制御していない状態での比例弁監視電圧及び電磁弁監視電圧が正常範囲内であるか否かを確認するものであってもよく、また、試験的に比例弁ＰＳＶ及び電磁弁ＳＶを交互に駆動制御したときの比例弁監視電圧及び電磁弁監視電圧が正常範囲内であるか否かを確認するものであってもよい。
【００３３】
上記故障チェックにおいて異常がなければ、メインマイコン１は、ファン駆動回路５にファン駆動指令信号及びファン回転数指令信号を出力することによりファンモータＭを回転駆動させ、これにより回転数が検出されれば、電磁弁ＳＶを開動作させる電磁弁開指令をマイコン間通信によりサブマイコン２に送信する。
【００３４】
サブマイコン２は、メインマイコン１から電磁弁開指令信号を受信すると、電磁弁駆動回路４のスイッチング素子Ｑ２にＨｉｇｈ信号（電磁弁制御出力信号）を出力することによって、電磁弁ＳＶを開動作させる。
【００３５】
メインマイコン１は、サブマイコン２に電磁弁開指令を送信した後、電磁弁監視電圧の監視によって電磁弁ＳＶが開動作したことを確認すると、イグナイタ駆動回路６のスイッチング素子Ｑ３にＨｉｇｈ信号（イグナイタ制御出力信号）を出力することによってイグナイタＩＧを点火動作させてから、比例弁駆動回路４に比例弁制御出力電圧を出力することにより比例弁ＰＳＶを所定の開度とし、これによりガスバーナにおける燃焼動作が開始する。
【００３６】
一方、メインマイコン１は、サブマイコン２に電磁弁開指令を送信した後、所定時間を経過しても電磁弁監視電圧の監視によって電磁弁ＳＶが開動作したことを確認できない場合には、サブマイコン２の異常と判定する。また、サブマイコン２は、電磁弁ＳＶを開動作させた後、所定時間を経過しても比例弁監視電圧の監視によって比例弁ＰＳＶが開動作したことを確認できない場合、メインマイコン１の異常であると判定する。
【００３７】
メインマイコン１及びサブマイコン２は、上述したシーケンスの途中や、燃焼動作開始後に、比例弁駆動回路３や電磁弁駆動回路４の異常を検出したり、若しくは、他方のマイコンが異常であると判定した場合には、異常状態にあるマイコンのリセットポートにリセット信号を出力することでそのマイコンをリセットさせるとともに、メインマイコン１が正常な場合は比例弁ＰＳＶを閉動作させ、サブマイコン２が正常な場合には電磁弁ＳＶを閉動作させるよう構成されている。
【００３８】
このように、メインマイコン１とサブマイコン２の２マイコン仕様のガスファンヒータにおいて、メインマイコン１に閉止機能付き比例弁ＰＳＶの制御出力を割り当て、サブマイコン２に電磁弁ＳＶの制御出力を割り当てることで、一方のマイコンが正常で無い状態になると燃焼を停止させることができると共に、生ガス放出を防止することが可能となり、一層の安全性の向上を図ることができる。
【００３９】
図２は本発明の第２実施形態に係る制御基板の回路図であって、上記第１実施形態と同様の構成については同符号を付して詳細説明を省略し、異なる構成、作用効果について説明する。なお、図２においては、説明の簡単のためにイグナイタ駆動回路及びファン駆動回路を省略している。
【００４０】
第２実施形態の制御基板においては、比例弁駆動回路３及び電磁弁駆動回路４への制御出力が、いずれもメインマイコン１から出力されるよう構成されている。また、本実施形態では、比例弁ＰＳＶ及び電磁弁ＳＶが、スイッチング回路８を介して電源ライン（１５Ｖ）に接続されている。スイッチング回路８は、メインマイコン１の電源遮断出力がＨｉｇｈ信号（第１の制御信号）であり、且つ、サブマイコン２の電源遮断出力がＬｏｗ信号（第２の制御信号）であれば、比例弁ＰＳＶ及び電磁弁ＳＶを駆動させるための電源を供給するよう導通する。一方、メインマイコン１の電源遮断出力がＬｏｗ信号（第３の制御信号）であるか、又は、サブマイコン２の電源遮断出力がＨｉｇｈ信号（第４の制御信号）であれば、スイッチング回路８は遮断状態となり、比例弁ＰＳＶ及び電磁弁ＳＶに電源供給されないよう構成されている。
【００４１】
そして、スイッチング回路８の負側電圧（比例弁ＰＳＶ及び電磁弁ＳＶの正側電圧）は、電源監視回路９によって監視され、当該電圧が所定電圧以上（例えば１３Ｖ以上）であればスイッチング回路８が導通状態となっている旨の信号（例えばＬｏｗ信号）をメインマイコン１に出力し、所定電圧未満であればスイッチング回路８が遮断状態である旨の信号（例えばＨｉｇｈ信号）をメインマイコン１に出力するよう構成されている。
【００４２】
そして、メインマイコン１は、燃焼開始時（着火時）に、スイッチング回路８の回路チェックを行うよう構成されている。
【００４３】
すなわち、操作基板７の運転スイッチ７２が入操作されると、まず、メインマイコン１は、電源監視回路９からの信号がＨｉｇｈ信号、すなわちスイッチング回路８が遮断状態であることを確認する。
【００４４】
次に、メインマイコン１は、電源遮断出力をＨｉｇｈ信号とし、この段階でもまだ電源監視回路９からの信号がＨｉｇｈ信号であることを確認する。
【００４５】
次に、メインマイコン１は、サブマイコン２に対し、運転スイッチ７２が入操作された旨の情報をマイコン間通信により送信するとともに、メインマイコン１の電源遮断出力をＬｏｗ信号とする。サブマイコン２は、運転スイッチ７２が入操作された旨の情報をメインマイコン１から受信すると、サブマイコン２の電源遮断出力をＬｏｗ信号とする。メインマイコン１は、サブマイコン２に対して上記情報送信を行った後、電源監視回路９からの信号を所定時間（数十ミリ秒程度）監視して、該信号がＨｉｇｈ信号で維持されていることを確認する。
【００４６】
以上の確認動作で異常が検出されなければ、メインマイコン１は、電磁弁ＳＶ、ファンモータ、比例弁ＰＳＶ及びイグナイタＩＧを順次所定の燃焼開始シーケンスにしたがって駆動させて着火を行い、燃焼状態に移行する。一方、異常が確認された場合には、燃焼開始シーケンスを実行せずに、スイッチング回路８を遮断状態とする電源遮断出力を行って、操作基板７の表示部７１にエラー表示を行ったり、一方のマイコンに異常が発生したと判定される場合には他方のマイコンから一方のマイコンのリセットポートにリセット信号を送信することでリセットさせるなど、適宜の異常処理を行わせることができる。
【００４７】
燃焼中は、メインマイコン１とサブマイコン２とが、それぞれ比例弁監視電圧及び電磁弁監視電圧を監視し、相互の監視データが異なっていたり、マイコン間通信が正常にできなくなると、スイッチング回路８を遮断状態とするよう各マイコン１，２が電源遮断出力するよう構成されている。
【００４８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、ガス瞬間給湯器やガスコンロなどの燃焼機器に本発明を適用することも可能である。また、上記第１実施形態では、比例弁制御信号を第１の制御信号、電磁弁制御信号を第２の制御信号として説明したが、第１又は第２の制御信号は、イグナイタ制御信号やファン駆動指令信号などであってよい。また、第１及び第２の制御信号は、一の制御対象機器に直列に設けられた２つのスイッチング回路をそれぞれ駆動するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  第１のマイコン（メインマイコン）
２  第２のマイコン（サブマイコン）
３  比例弁駆動回路
４  電磁弁駆動回路
５  ファン駆動回路
６  イグナイタ駆動回路
７  操作基板
８  スイッチング回路
９  電源監視回路
ＰＳＶ  比例弁
ＳＶ    電磁弁
【図１】
2018031572.tif 000003
【図２】
2018031572.tif 000004