(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼部へ供給するガス量を調整するための比例弁と、該比例弁の開度信号を出力する制御部と、前記開度信号に応じた駆動電流を前記比例弁に供給する駆動回路と、前記駆動電流の電流値に応じた監視電圧信号を前記制御部に出力する駆動電流監視回路とを備えるガス燃焼機器において、
前記駆動電流監視回路は、所定のチェック信号を入力すると前記駆動電流の電流値に対する前記監視電圧信号の電圧値の比率が変動するよう回路構成されており、前記制御部は、前記チェック信号を出力するチェック出力部をさらに備えるとともに、前記チェック信号の出力に対する応答が前記監視電圧信号に現れるか否かに基づいて回路故障判定を行うように構成されていることを特徴とするガス燃焼機器。
【請求項２】
燃焼部へ供給するガス量を調整するための比例弁と、該比例弁の開度信号を出力する制御部と、前記開度信号に応じた駆動電流を前記比例弁に供給する駆動回路と、前記駆動電流の電流値に応じた監視電圧信号を前記制御部に出力する駆動電流監視回路とを備えるガス燃焼機器において、
前記駆動回路は、所定のチェック信号を入力すると前記開度信号の値に対する前記駆動電流の電流値の比率が変動するよう回路構成されており、前記制御部は、前記チェック信号を出力するチェック出力部をさらに備えるとともに、前記チェック信号の出力に対する応答が前記監視電圧信号に現れるか否かに基づいて回路故障判定を行うように構成されていることを特徴とするガス燃焼機器。
【請求項３】
前記燃焼部へのガス供給路を開閉する電磁開閉弁をさらに備える請求項１又は２に記載のガス燃焼機器において、前記制御部は、前記回路故障判定を、前記燃焼部の燃焼開始前に前記電磁開閉弁を閉じた状態で実施するよう構成されていることを特徴とするガス燃焼機器。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載のガス燃焼機器において、前記制御部は、前記回路故障判定の際に前記チェック信号を所定周期のパルス状に出力するとともに、前記監視電圧信号が前記チェック信号のパルス周期に同期してパルス状に変動するか否かに基づいて前記回路故障判定を行うよう構成されていることを特徴とするガス燃焼機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房用ガス熱源機やガス給湯器などのガス燃焼機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記の特許文献１に開示されているように、ガス給湯器などのガス燃焼機器においては、ガス比例弁の駆動電流を監視して駆動回路の異常チェックが行われている。従来の一般的な比例弁駆動回路で駆動電流に応じた監視信号が基準値を超えているか否かを比較器によって判定し、この比較器の判定結果をマイクロプロセッサに入力させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５７１８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、マイクロプロセッサの高性能化並びに低価格化により、アナログ入出力ポートを搭載するマイクロプロセッサを実用的な価格で利用可能となっているとともに、駆動電流の大きさをリニアに検出してより的確かつ高度な燃焼制御をも行えるようにするために、駆動電流に応じた監視信号をマイクロプロセッサのアナログ入力ポート（ＡＤ入力ポート）に入力させることを本願出願人は検討している。
【０００５】
しかし、アナログ入力ポートの読み値は相対的なものであるとともに、オープン時の読み値は保証されておらず、基板上の配線パターンや部品の実装の設計によってはノイズ信号の漏れ込み等によって隣接する回路部分の信号を拾ってしまうこともあるため、アナログ入力ポートの読み値のみに基づいて回路異常判定を行うことが困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、アナログ入力ポートに駆動電流に応じた監視信号を入力させる場合においても的確な回路故障判定を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願発明は、次の技術的手段を講じた。
【０００８】
すなわち、本発明は、燃焼部へ供給するガス量を調整するための比例弁と、該比例弁の開度信号を出力する制御部と、前記開度信号に応じた駆動電流を前記比例弁に供給する駆動回路と、前記駆動電流の電流値に応じた監視電圧信号を前記制御部に出力する駆動電流監視回路とを備えるガス燃焼機器において、前記駆動電流監視回路は、所定のチェック信号を入力すると前記駆動電流の電流値に対する前記監視電圧信号の電圧値の比率が変動するよう回路構成されており、前記制御部は、前記チェック信号を出力するチェック出力部をさらに備えるとともに、前記チェック信号の出力に対する応答が前記監視電圧信号に現れるか否かに基づいて回路故障判定を行うように構成されていることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
かかる本発明のガス燃焼機器によれば、チェック信号を駆動電流監視回路に出力すると、駆動電流の電流値に対する監視電圧信号の電圧値の比率が変動するため、駆動電流が一定であっても監視電圧信号の電圧値が変動する。したがって、駆動回路及び駆動電流監視回路が正常であれば、チェック信号の出力に対して所定の応答が監視電圧信号に現れることとなる。一方、チェック信号の出力に対する応答が監視電圧信号に現れない場合に、駆動回路及び／又は駆動電流監視回路の故障であると判定することで、的確な故障判定を行うことができる。
【００１０】
また、本発明は、燃焼部へ供給するガス量を調整するための比例弁と、該比例弁の開度信号を出力する制御部と、前記開度信号に応じた駆動電流を前記比例弁に供給する駆動回路と、前記駆動電流の電流値に応じた監視電圧信号を前記制御部に出力する駆動電流監視回路とを備えるガス燃焼機器において、前記駆動回路は、所定のチェック信号を入力すると前記開度信号の値に対する前記駆動電流の電流値の比率が変動するよう回路構成されており、前記制御部は、前記チェック信号を出力するチェック出力部をさらに備えるとともに、前記チェック信号の出力に対する応答が前記監視電圧信号に現れるか否かに基づいて回路故障判定を行うように構成されていることを特徴とするものである（請求項２）。
【００１１】
かかる本発明のガス燃焼機器によれば、チェック信号を駆動回路に出力すると、開度信号の値に対する駆動電流の電流値の比率が変動して、駆動電流開始回路が制御部に出力する監視電圧信号の電圧値も変動する。したがって、駆動回路及び駆動電流監視回路が正常であれば、チェック信号の出力に対して所定の応答が監視電圧信号に現れることとなる。一方、チェック信号の出力に対する応答が監視電圧信号に現れない場合に、駆動回路及び／又は駆動電流監視回路の故障であると判定することで、的確な故障判定を行うことができる。
【００１２】
上記本発明のガス燃焼機器は、前記燃焼部へのガス供給路を開閉する電磁開閉弁をさらに備えることができる。そして、前記制御部は、前記回路故障判定を、前記燃焼部の燃焼開始前に前記電磁開閉弁を閉じた状態で実施するよう構成されているものとすることができる（請求項３）。これによれば、前記燃焼部の燃焼開始前に、ガス漏れを生じさせることなく回路故障判定を的確に行うことができる。
【００１３】
さらに、前記制御部は、前記回路故障判定の際に前記チェック信号を所定周期のパルス状に出力するとともに、前記監視電圧信号が前記チェック信号のパルス周期に同期してパルス状に変動するか否かに基づいて前記回路故障判定を行うよう構成することができる（請求項４）。これによれば、チェック信号がノイズとして駆動電流監視回路の駆動電圧信号の信号線に伝搬するような場合でも、その伝搬経路によってパルス状のチェック信号が平滑化されて、ノイズとしては定常的な電圧信号となるようにすることができ、ノイズ伝搬の影響を回避してより的確な故障判定を行うことができる。なお、上記のパルス周期としては、的確な故障判定が行える程度の周期であればよいが、例えば１０ｋＨｚ以上の高周波数とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明のガス燃焼機器によれば、アナログ入力ポートに駆動電流に応じた監視電圧信号を入力させる場合においても的確な回路故障判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガス燃焼機器における弁駆動回路の概略回路図である。
【図２】同ガス燃焼機器の前記燃焼部の燃焼開始前の異常チェックシーケンスを示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るガス燃焼機器における弁駆動回路の概略回路図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るガス燃焼機器における弁駆動回路の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、ガス給湯器（ガス燃焼機器）に設けられた比例弁１、元ガス電磁弁ＳＶ０（電磁開閉弁）、及び、３つの能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２，ＳＶＱ３を駆動させる弁駆動回路の第１の実施形態を示している。これら各弁の構成並びに機能は従来公知であるので詳細説明を省略するが、例えば、特開２０１５−２２２１３４号公報に本願出願人が開示しているように、バーナ（燃焼部）へガスを供給するガス供給路の中途部に、ガス供給路を開閉する元ガス電磁弁ＳＶ０、並びに、比例弁１が設けられている。また、バーナの燃焼本数を数段階に切り替えることができるように、バーナは複数の燃焼領域に区分され、ガス供給路は複数の燃焼領域毎に分岐されて、各分岐路にそれぞれ能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２，ＳＶＱ３が設けられる。これらの弁はマイクロプロセッサ２（制御部）によって動作制御される。
【００１８】
なお、比例弁１、元ガス電磁弁ＳＶ０及び能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２，ＳＶＱ３は、共通のスイッチング素子Ｑ３を介して共通の電源に接続されている。元ガス電磁弁ＳＶ０及び能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２，ＳＶＱ３は、マイクロプロセッサ２のそれぞれに対応する制御出力ポートから出力される開閉制御信号によって開閉動作する。また、元ガス電磁弁ＳＶ０及び能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２，ＳＶＱ３のそれぞれについて、開閉動作確認用の監視信号が対応する監視入力ポートに入力される。
【００１９】
本実施形態のガス燃焼機器は、マイクロプロセッサ２の比例弁開度信号出力ポート（ＤＡ出力ポート）から出力される開度信号に応じた駆動電流を比例弁１に供給する比例弁駆動回路３と、駆動電流の電流値に応じた監視電圧信号（アナログ信号）をマイクロプロセッサ２の監視信号入力ポート（ＡＤ入力ポート）に出力する駆動電流監視回路４とを備えている。
【００２０】
駆動回路３は、開度信号に応じた駆動電流を比例弁１に供給する定電流回路により構成されており、該定電流回路は、開度信号のインピーダンス変換を行うボルテージフォロア３１と、変換後の開度信号を分圧して基準電圧を出力する分圧回路３２と、非反転入力端子に上記基準電圧が入力されるオペアンプ３３と、該オペアンプ３３の出力に接続されたｐｎｐ型トランジスタＱ１とを備えている。トランジスタＱ１のベースがオペアンプ３３の出力に接続され、トランジスタＱ１のコレクタはオペアンプ３３の反転入力端子に接続されて負帰還回路が構成されており、これによりオペアンプ３３のバーチャルショートによりコレクタ電圧が上記基準電圧と等しくなって、比例弁１の両端電圧ＶＬとその抵抗成分ＲＬとに基づく定電流ＩＬ＝ＶＬ／ＲＬが駆動電流として比例弁１に供給される。この定電流ＩＬはトランジスタＱ１のエミッタから出力される。
【００２１】
駆動電流監視回路４は、トランジスタＱ１のエミッタに接続された負荷抵抗Ｒ１を備えており、該負荷抵抗Ｒ１に駆動電流ＩＬが供給されることによって、駆動電流ＩＬに応じた電圧（ＩＬ×Ｒ１）が負荷抵抗Ｒ１に生じる。この負荷抵抗Ｒ１の電圧は、分圧回路４１によって分圧されて監視電圧信号としてマイクロプロセッサ２の監視信号入力ポートに入力される。
【００２２】
なお、比例弁１の抵抗成分ＲＬは例えば数１０Ω〜数百Ωであり、負荷抵抗Ｒ１の抵抗値は例えば数１０Ω〜数百Ωであり、分圧回路４１を構成する抵抗Ｒ２，Ｒ３は例えば数百ｋΩとすることができる。
【００２３】
また、本実施形態の駆動電流監視回路４は、マイクロプロセッサ２がチェック信号出力ポートから出力するチェック信号（例えばＨｉｇｈ信号）を入力すると、駆動電流の電流値に対する監視電圧信号の電圧値の比率が変動するよう回路構成されている。具体的には、負荷抵抗Ｒ１と並列に別の負荷抵抗Ｒ６が設けられ、該負荷抵抗Ｒ６に直列にスイッチング素子Ｑ２を接続して、該スイッチング素子Ｑ２のオン時には両負荷抵抗Ｒ１，Ｒ６の並列時合成抵抗値（Ｒ１・Ｒ６）／（Ｒ１＋Ｒ６）と駆動電流ＩＬとに基づく電圧が生じるように回路構成されている。
【００２４】
図２は、燃焼制御開始時のマイクロプロセッサ２による比例弁１、元ガス電磁弁ＳＶ０及び能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２，ＳＶＱ３の異常チェックシーケンスの一例を示している。マイクロプロセッサ２は、バーナの燃焼動作を開始する前に、図２に示すシーケンスにしたがって比例弁１、元ガス電磁弁ＳＶ０及び能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２，ＳＶＱ３の動作チェックを行うとともに、異常を検知した場合には燃焼制御を中止するよう制御構成されている。
【００２５】
すなわち、燃焼動作開始前の動作チェック中、ＳＶＣＯＭ出力をＨｉｇｈ信号とするとともに、元ガス電磁弁ＳＶ０及び能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２，ＳＶＱ３に対する制御信号を順次パルス状に出力して、それぞれの監視入力信号にパルス状の応答があれば正常と判定する。
【００２６】
比例弁１については、元ガス電磁弁ＳＶ０が閉じられているときであればいつでも動作チェックを実施でき、図示例では２つの能力切替弁ＳＶＱ１，ＳＶＱ２の動作チェック期間にわたって同時に比例弁１の動作チェックを実施している。
【００２７】
図示実施例では、比例弁１を全開させる開度信号を比較的長い期間出力し、この開度信号の出力期間中に、チェック信号（Ｈｉｇｈ信号）をパルス状に比較的短い期間にわたって出力している。開度信号として全開指令が出力され且つチェック信号が出力されていないとき（Ｌｏｗ出力時）は、例えば５Ｖの比較的高い電圧の監視電圧信号がマイクロプロセッサ２に入力され、一方、開度信号として全開指令が出力され且つチェック信号出力時は、例えば２．５Ｖの比較的低い電圧の監視電圧信号がマイクロプロセッサ２に入力されるため、上記のようにパルス状にチェック信号を出力することで、正常時には、監視信号入力ポートに入力される監視電圧信号にもパルス状の応答が現れる。
【００２８】
このとき、チェック信号の出力に応じた応答が監視電圧信号に現れなかった場合には、マイクロプロセッサ２は駆動回路３若しくは駆動監視回路４の回路故障であると判定して、燃焼制御を中止するよう構成されている。
【００２９】
なお、上記第１実施形態ではチェック信号の出力の有無によって駆動電流には影響しないことから、燃焼動作中に同様の回路故障判定を実施することもでき、燃焼動作中に回路故障であると判定された場合には燃焼停止処理を行うようマイクロプロセッサ２を制御構成しておくことが好ましい。また、パルス状のチェック信号に同期して監視電圧信号にパルス状の応答が現れているか否かの判定においては、厳密にパルス波形が一致していなくてもよく、ある程度の確率で対応するパルスが検出できれば応答が現れているものと判定することができる。
【００３０】
図３は、本発明の第２実施形態に係るガス燃焼装置の比例弁１の駆動回路３及び駆動電流監視回路４を示しており、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するとともに、異なる構成、作用効果について説明する。
【００３１】
本実施形態では、マイクロプロセッサ２のチェック信号出力ポートは、駆動回路３に対して出力されており、駆動回路３が、チェック信号を入力すると開度信号の値に対する駆動電流の電流値の比率が変動するよう回路構成されている。
【００３２】
すなわち、本実施形態の駆動回路３では、比例弁１と並列に負荷抵抗Ｒ６が接続されているとともに、該負荷抵抗Ｒ６の有効／無効を切り替えるスイッチング素子Ｑ２が負荷抵抗Ｒ６と直列に接続されている。したがって、チェック信号出力時には、比例弁１の両端電圧ＶＬと、比例弁１の抵抗成分ＲＬと負荷抵抗Ｒ６との合成抵抗値｛ＲＬＲ６／（ＲＬ＋Ｒ６）｝に基づく定電流ＩＬ’＝ＶＬ・（ＲＬ＋Ｒ６）／（ＲＬＲ６）が駆動電流として比例弁１に供給されるとともにスイッチング素子Ｑ１のエミッタから出力される。チェック信号の出力により駆動電流の電流値が変動するため、負荷抵抗Ｒ１に生じる電圧も変動して、監視信号入力ポートに入力される監視電圧信号の値も変動する。
【００３３】
本実施形態によれば、駆動電流監視回路４のみならず、駆動回路３がチェック信号によって応答するか否かをも確認することができ、より広範囲な回路部分の異常チェックを行うことができる。
【００３４】
図３は本発明の第３実施形態に係るガス燃焼装置の比例弁１の駆動回路３及び駆動電流監視回路４を示しており、上記第２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するとともに、異なる構成、作用効果について説明する。
【００３５】
本実施形態では、駆動回路３の基準電圧を生成する分圧回路３２を３つの抵抗器Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６によって構成し、オン動作時に抵抗器Ｒ６をバイパスするスイッチング素子Ｑ２をチェック信号によって駆動することで基準電圧を変動させ、これにより比例弁１に供給される駆動電流の電流値を変動させることが可能に構成されている。
【００３６】
これによれば、分圧回路３２及びオペアンプ３３が正常動作しているか否かをも確認することができる。
【００３７】
なお、上記第２及び第３実施形態に係る回路構成においても、第１実施形態と同様のチェックシーケンスによって回路故障判定を行うことができる。
【００３８】
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、上記実施形態ではアナログ入出力ポートを備えるマイクロプロセッサ２を用いたが、制御部を、マイクロプロセッサと、該マイクロプロセッサに接続されたデジタルシグナルプロセッサ等のインターフェース回路とにより構成し、該インターフェース回路のアナログ入出力ポートを用いて開度信号の出力並びに監視電圧信号の入力を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  比例弁
２  制御部
３  駆動回路
４  駆動電流監視回路
ＳＶ０  電磁開閉弁（元ガス電磁弁）
【図１】
0006610243.tif 000002
【図２】
0006610243.tif 000003
【図３】
0006610243.tif 000004
【図４】
0006610243.tif 000005