(57)【要約】【課題】ソレノイドポンプの駆動回路において、駆動素子の故障等においても油漏れや、機器の破壊を起こすことなく、安全性の高い駆動回路を提供する。【解決手段】ロータリーバーナに灯油を供給するソレノイドポンプと、前記ロータリーバーナの燃焼量を制御する制御手段と、前記ロータリーバーナの燃焼にて水と熱交換して湯を沸かす熱交換器と、前記熱交換器に設けられ所定の温度により制御手段への通電が遮断される温度ヒューズとを有する石油給湯機において、前記制御手段は前記石油給湯機を制御するマイコン部と、前記マイコン部からの駆動信号を受け前記ソレノイドポンプを駆動するソレノイドポンプ駆動素子と、前記マイコン部からの定期的なパルス信号の有無の監視を行い通電を遮断する通電遮断部とを有し、前記通電遮断部を前記ソレノイドポンプ駆動素子の電源部へ直列に接続した。【選択図】    図１
2004232919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
灯油を霧化して燃焼させるロータリーバーナと、前記ロータリーバーナに灯油を供給するソレノイドポンプと、前記ロータリーバーナによる灯油の燃焼量を制御する制御手段と、前記ロータリーバーナの燃焼にて水と熱交換して湯を沸かす熱交換器と、前記熱交換器に設けられ所定の温度により制御手段への通電が遮断される温度ヒューズとを有する石油給湯機において、前記制御手段は前記石油給湯機を制御するマイコン部と、前記マイコン部からの駆動信号を受け前記ソレノイドポンプを駆動するソレノイドポンプ駆動素子と、前記マイコン部から送出されるパルス信号の監視を行い前記パルス信号の消滅にて通電を遮断する通電遮断部とを有し、前記通電遮断部を前記ソレノイドポンプ駆動素子の電源部へ直列に接続したことを特徴とする石油給湯機。
【請求項２】
請求項１記載の石油給湯機において、前記制御手段は前記通電遮断部より前記温度ヒューズを介し電源供給されることで給電を行う通電制御素子を有することを特徴とする石油給湯機。
【請求項３】
請求項２記載の石油給湯機において、前記マイコン部からの駆動出力が有りかつ前記通電制御素子へ通電状態の場合、前記ソレノイドポンプ駆動素子が駆動されることを特徴とする石油給湯機。
【請求項４】
灯油を貯蔵する灯油タンクと、前記灯油タンクと油配管にて接続され一定量の灯油を溜める油レベラと、前記灯油タンクから前記油レベラへ灯油を供給する汲み上げポンプと、前記油配管の開閉が可能な電磁弁と、前記汲み上げポンプと前記電磁弁を制御する制御手段とを有する石油給湯機において、前記制御手段は、演算制御するマイコン部を有するとともに、前記電磁弁へ電源を供給する電磁弁駆動手段と、前記汲み上げポンプへ電源を供給をする汲み上げポンプ駆動手段と、前記汲み上げポンプ及び前記電磁弁への電源供給状態を前記マイコン部にて検出可能な通電検出手段とを有し、前記汲み上げポンプへ供給される電源を、前記電磁弁駆動手段により供給された前記電磁弁の電源へ接続したことを特徴とする石油給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイドに断続的なパルス電流を通電することによりプランジャを往復運動させて流体を押し出すソレノイドポンプを用いた石油給湯機に係り、特に安全性に優れた駆動回路構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガス給湯機では燃料の供給にはマイコンから出力される駆動パルス周波数に一致した周波数で比例弁コイルを駆動し、平均比例弁電流の検出量と指示値とを演算増幅回路と比較回路を用いて指示値に応じた比例弁通電電流に維持するものがあり、コイルの通電用には半導体スイッチが用いられてあった。しかし、灯油を燃焼させる石油給湯機では、灯油（液体）を供給しなくてはならないのでソレノイドポンプの駆動を必要とする。しかし、灯油を霧化して燃焼を行うには、内部に一定量の灯油を溜める油レベラが必要となってくる。燃料の供給に関するので、この回路の信頼性を向上する何らかの手段を必要とする。（特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３４１５６９号公報（第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のベースとした、従来の比例弁駆動回路では、コイルに通電する半導体スイッチが一段構成となっており、半導体素子がショート故障を引き起こした場合、コイルに通電された状態が継続するため、比例弁が壊れたり、マイコンが駆動信号を出したまま故障した場合、燃料が供給され続け、給湯機より燃料が溢れたり異常燃焼を引き起こしたりする危険性があった。又、マイコン故障時にマイコンを介さずにソレノイドポンプへの電源供給を遮断する目的で、ソレノイドポンプへの電源供給ラインへ温度ヒューズを直列に入れると、ソレノイドポンプとソレノイドの消費電流の違いにより、温度ヒューズに発生する電圧降下の影響で、同じ定格電圧の電源では、他の負荷の駆動状態によって、ソレノイドポンプへ印加される電圧変動幅がばらつき、ソレノイドポンプからバーナーへ供給される油の供給量が変わってしまうという欠点があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ソレノイドポンプへ印加される電圧に影響を与えることなく、ソレノイドポンプ駆動回路をマイコンを介さずにハード的に切断する事が可能で、かつ、駆動素子を安全パルス回路との２段構成にしたことにより、安全性の高い石油給湯機を提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、灯油を霧化して燃焼させるロータリーバーナと、前記ロータリーバーナに灯油を供給するソレノイドポンプと、前記ロータリーバーナの燃焼量を制御する制御手段と、前記ロータリーバーナによる灯油の燃焼にて水と熱交換して湯を沸かす熱交換器と、前記熱交換器に設けられ所定の温度により制御手段への通電が遮断される温度ヒューズとを有する石油給湯機において、前記制御手段は前記石油給湯機を制御するマイコン部と、前記マイコン部からの駆動信号を受け前記ソレノイドポンプを駆動するソレノイドポンプ駆動素子と、前記マイコン部から送出されるパルス信号の監視を行い前記パルス信号の消滅にて通電を遮断する通電遮断部とを有し、前記通電遮断部を前記ソレノイドポンプ駆動素子の電源部へ直列に接続した。
その結果、通電遮断手段よりソレノイドポンプ駆動素子への電源供給を行う様にしたため、マイコンが無制御状態に陥ったとしても、通電遮断回路の働きにより、ソレノイドポンプ駆動素子への電源供給が止められるため、油漏れや、ソレノイドポンプの故障を防止する事が出来る。
【０００７】
請求項２は請求項１記載の石油給湯機において、前記制御手段は前記通電遮断部より前記温度ヒューズを介し電源供給されることで給電を行う通電制御素子を有する。
その結果、通電遮断手段より温度ヒューズへ電源供給し、温度ヒューズが断線した際にはパルスポンプ駆動素子をオフ出来る様にしたため、温度ヒューズによる電圧降下の影響をソレノイドポンプが受けないで済み、ソレノイドポンプへ印加される電圧が安定しバーナーへの油の供給量が安定する。
【０００８】
請求項３は請求項２記載の石油給湯機において、前記マイコン部からの駆動出力が有りかつ前記通電制御素子へ通電状態の場合、前記ソレノイドポンプ駆動素子が駆動される。
その結果、パルスポンプ駆動素子をマイコンからの信号と温度ヒューズからの信号の双方が有る場合にのみ駆動可能とした事により、温度ヒューズが切れればハード的に駆動素子をオフ可能で、安全性が向上する。
【０００９】
請求項４は灯油を貯蔵する灯油タンクと、前記灯油タンクと油配管にて接続され一定量の灯油を溜める油レベラと、前記灯油タンクから前記油レベラへ灯油を供給する汲み上げポンプと、前記油配管の開閉が可能な電磁弁と、前記汲み上げポンプと前記電磁弁を制御する制御手段とを有する石油給湯機において、前記制御手段は、演算制御するマイコン部を有するとともに、前記電磁弁へ電源を供給する電磁弁駆動手段と、前記汲み上げポンプへ電源を供給をする汲み上げポンプ駆動手段と、前記汲み上げポンプ及び前記電磁弁への電源供給状態を前記マイコン部にて検出可能な通電検出手段とを有し、前記汲み上げポンプへ供給される電源を、前記電磁弁駆動手段により供給された前記電磁弁の電源へ接続した。
その結果、電磁弁と汲み上げポンプの送油系負荷への電源供給路を直列に接続し、かつ負荷への通電状態を検出する事により、負荷駆動回路の故障状態を検出する回路が１つで済み、又、１つの駆動回路が故障したとしても、確実に負荷への通電を遮断する事が可能で、負荷が駆動され続ける事が無く、油が供給され、油漏れを起こさず安全性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図５に本発明の実施例の石油給湯機の構成図を示す。この構成部品とその機能について説明する。
最初に燃焼系について説明する。ファン１０１、給気サーミスタ１０６、ファンダンパーモータ１０３はロータリーバーナーに送風を行なう部品であり、ファン１０１にて発生させた空気の流れをファンダンパーモータ１０３にて流路制御し、バーナー部に送り込む。給気サーミスタ１０６は空気温度を検出し、これに応じて最適な燃焼制御を行なわせるようにする。
外部に設けたタンク（図示せず）から供給される灯油は油電磁弁１０８にて開閉される油配管を通って、汲み上げポンプ１０９でよって一旦レベラーに貯められた後、ソレノイドポンプ１１０によって押し出され、バーナーに供給される。
隈取りモータ１０２はバーナーに供給された灯油を回転体により、霧化させるものである。イグナイタ１０４は放電によって霧化した灯油に着火させ、フレームセンサ１０５によって着火を検出する。
【００１１】
このように、電磁弁及、汲み上げポンプ、ソレノイドポンプといった送油経路に使用される負荷を駆動する駆動回路が故障した際には油漏れに繋がる恐れがあって、駆動回路の故障をどの様に検出するか安全性を考える上で大変重要である。又、ソレノイドポンプに印加される電圧は、バーナーへの燃料供給量へ影響し、しいては燃焼制御にも影響するため、安全性を考慮する上においても大変重要である。
【００１２】
次に通水経路について説明する。水道につながれた給水管より給水水量センサ１１４、給水サーミスタ１１５を通って熱交換器に導かれ、加熱された後ミキシングサーボ１１３にて設定温度になるように水を混合され水量比例弁１１２、給湯サーミスタ１１６を経て給湯配管に出力される。給湯サーミスタ１１６は出湯温度をモニターしてフィードバック温度制御を行なうものであり、水量比例弁１１２は燃焼能力をオーバーする場合に出湯流量を制限するのに使用する。
【００１３】
最後にふろ循環経路について説明する。循環ポンプ１１７にて加圧された水流は熱交換器を通って、『ふろへ往』の配管を通って浴槽に送られる。浴槽からの帰りは『給湯機へ戻』の配管より給湯機へ戻り、ふろサーミスタ１１９、フロースイッチ１１８を経て循環ポンプ１１７に戻ってくる。ふろサーミスタ１１９は浴槽のお湯の温度を検出し、沸かし上げ制御を行なわせる。フロースイッチ１１８は循環水流を検出し、空焚きを防止する。
【００１４】
その他、熱交サーミスタ１２０は熱交換器内でのお湯の温度を検出し、燃焼制御を正常な状態に維持する。沸騰防止サーミスタ１２１は熱交換器の異常な温度上昇によりお湯の沸騰を防止するものである。気温サーミスタ１２２は設置環境の温度を検出し、低温時には循環ポンプを運転してふろ配管の凍結を防止する。
【００１５】
次に各電装部品の駆動、検出制御を行なう制御部２００の構成を、図６を用いて説明する。制御部２００は１０１から１２２の各電装部品の駆動回路部、及び、検出回路部の２０１から２２２の各回路ブロックとマイコン部１から成る。マイコン部１は内臓プログラムにより給湯機全体の制御動作を行なう。
ソレノイドポンプ１１０の駆動も、ソレノイド駆動回路部２１０を介してマイコン部１の内臓プログラムによる出力指令によって行われる。通電遮断回路部２０７はマイコン部１からの定期的なパルス信号によって油電磁弁駆動回路部２０８、汲み上げポンプ駆動回路部２０９、及び、ソレノイドポンプ駆動回路部２１０への電源供給を行う回路で、マイコン暴走時の安全性を確保する為のものである。
【００１６】
次に本発明の構成と動作について説明する。図１に本発明の実施例の回路図を示す。図２にこの回路の動作フローチャートを示す。通電遮断回路部２０７は、マイコン部１からの定期的なパルス信号が入力されると、パルス−ＤＣ変換回路により直流電圧がトランジスタ４００のベースへ印加される様になっており、トランジスタ４００がオンするとＦＥＴ４０１がオンする様になっていて、マイコン部１からのパルス信号によって、後段のパルスポンプ駆動回路部２１０及び温度ヒューズ１００への電源供給を遮断可能に様になっている。マイコン部１から安全パルス信号があると通電遮断回路部２０７内のＦＥＴ４０１がオンする事により、温度ヒューズ１００を通じ抵抗４０５へ電流が流れ、マイコン部１は抵抗４０５に発生した電圧を検出出来る様になっている。さらには、トランジスタ４０２のベースに電圧が印加され、又、ＦＥＴ４０４迄電圧が印加される。この状態にて、マイコン部１がＳＰ駆動信号を出すと、トランジスタ４０３がオンし、ＦＥＴ４０４がオンするため、ＳＰ１００が駆動される。ＳＰ１００に電圧が印可されれば電流検出抵抗４に電圧が発生し、その電圧を平均化回路部５にて直流信号に変換されると同時にレベルも増幅されマイコン部１に取り込まれる様になっている。
【００１７】
次に本発明請求項１、２、３の実際の動作をフローチャートの図２を用いて説明する。
マイコン部１はまず、温度ヒューズ検出信号の有り無し判定（Ｓ３００）を行う。安全パルス信号は出力されていないため、ＦＥＴ４０１はオフ状態であり、温度ヒューズ検出信号は無いはずであるが、温度ヒューズ検出信号が有る場合は、ＦＥＴ４０１のショート故障であると考えられる為、エラー処理（Ｓ３０６）を行い燃焼動作は行わない。温度ヒューズ検出信号が無ければ、正常と判定し、出力ポートより安全パルス信号を出力（Ｓ３０１）する。次に安全パルス信号出力状態にて再度温度ヒューズ検出信号の有り無し判定（Ｓ３０２）を行う。ここで、温度ヒューズ検出信号が無ければ、ＦＥＴ４０１のオフ故障であるか、温度ヒューズ１００が断線している事が考えられる為、安全パルス信号出力を停止させ（Ｓ３０７）エラー処理（Ｓ３０６）を行い燃焼動作は行わない。温度ヒューズ検出信号があれば、ＳＰ駆動平均電流信号の有り無し判定（Ｓ３０３）を行う。ここで、ＳＰ駆動平均電流信号があれば、ＦＥＴ４０４がショート故障している事が考えられる為、安全パルス信号出力を停止させ（Ｓ３０７）エラー処理（Ｓ３０６）を行い燃焼動作は行わない。ＳＰ駆動信号が無ければ回路は正常と判断し、通常の燃焼動作を行う。
【００１８】
この様に、マイコンが無制御状態に陥ったとしても、通電遮断回路部２０７によりソレノイドポンプ駆動回路部２１０への電源供給が遮断されるため、ソレノイドポンプ駆動回路部２１０への電源供給を止める事ができ、バーナーへ燃料が供給される事は無く、油漏れや異常燃焼等の危険な状況に陥る事を防止する事が出来る。又、温度ヒューズ１００をＦＥＴ４０１とＦＥＴ４０４の間に直列に挿入すると、温度ヒューズ１００の内部抵抗の影響により電圧降下が発生し、ＳＰ１１０へ印可される電圧が下がり、その結果ＳＰ１１０よりバーナーへ供給される灯油の量が変わり燃焼制御に影響を及ぼすため、トランジスタ４０２を利用し、ＦＥＴ４０４のゲート駆動し、温度ヒューズ１００による電圧降下の影響を受けない様にしている為、ソレノイドポンプへ安定した電圧が供給でき、かつ温度ヒューズ１００が切れた場合においても、トランジスタ４０２がオフする為、ＦＥＴ４０４がオフされ、前述同様ソレノイドポンプ駆動回路部２１０への電源供給を止める事ができ、バーナーへ燃料が供給される事は無く、油漏れや異常燃焼等の危険な状況に陥る事を防止する事が出来る。さらには、ＳＰ駆動素子のオープン故障や、ショート故障が確実に検出可能で、故障があれば、燃焼動作は行わず、ＳＰ１１０への電源供給を行わない為、油漏れや、ＳＰ１１０の故障を防止することが出来る。
【００１９】
次に、油レベラまでの送油経路の駆動回路について図３を用いて動作の説明を行う。
マイコン部１が安全パルス信号を出力すると、パルス−ＤＣ変換回路により直流電圧がトランジスタ４００のベースへ印加される様になっており、トランジスタ４００がオンするとＦＥＴ４０１がオンする様になっている。次にＦＥＴ４０１がオンする事により、温度ヒューズ１００を通じ抵抗４０５へ電流が流れ、マイコン部１は抵抗４０５に発生した電圧を検出出来る様になっている。さらには、リレー５０１、５０２、フォトトライアックカプラ５０３に電圧が印加される。この状態にて、マイコン部１がリレー５０１及び５０２の駆動信号を出すと、リレー５０１、５０２の接点が導通し、電磁弁１０８に通電される様になっている。リレー５０１、５０２の接点がオンした状態で、汲み上げポンプ駆動信号を出すことによりフォトトライアックカプラ５０３がオンし、トライアック５０４を駆動し、汲み上げポンプ１０９に通電され、さらにはフォトカプラ５０５を通じて、マイコン部１へ溶着検出信号が入力される様になっている。
【００２０】
次に本発明請求項４の実際の動作をフローチャート図４を用いて説明する。
マイコン部１はまず、温度ヒューズ検出信号の有り無し判定（Ｓ３３０）を行う。安全パルス信号は出力されていないため、ＦＥＴ４０１はオフ状態であり、温度ヒューズ検出信号は無いはずであるが、温度ヒューズ検出信号が有る場合は、ＦＥＴ４０１のショート故障であると考えられる為、エラー処理（Ｓ３４５）を行い灯油の供給は行わない。温度ヒューズ検出信号が無ければ、正常と判定し、出力ポートより安全パルス信号を出力（Ｓ３３１）する。次に安全パルス信号出力状態にて再度温度ヒューズ検出信号の有り無し判定（Ｓ３３２）を行う。ここで、温度ヒューズ検出信号が無ければ、ＦＥＴ４０１のオフ故障であるか、温度ヒューズ１００が断線している事が考えられる為、安全パルス信号出力を停止させ（Ｓ３４１）エラー処理（Ｓ３４５）を行い灯油供給は行わない。温度ヒューズ検出信号があれば、溶着検出信号の有り無し判定（Ｓ３３３）を行う。溶着検出信号があれば、電磁弁駆動回路部２０８、汲み上げポンプ駆動回路部２０９の故障が考えられるため、安全パルス信号出力を停止させ（Ｓ３４１）エラー処理（Ｓ３４５）を行い灯油供給は行わない。溶着検出信号がなければ、リレー５０２駆動信号出力（Ｓ３３４）を行い、溶着検出信号の有り無し判定（Ｓ３３５）を行う。ここで、溶着検出信号があれば、リレー駆動回路部５０１、汲上ポンプ駆動回路部５０７の故障が考えられる為、リレー５０２駆動信号を停止（Ｓ３４２）させ、エラー処理（Ｓ３４５）を行い灯油供給は行わない。溶着検出信号が無ければ、リレー５０１駆動信号を出力（Ｓ３３６）し、溶着検出信号有り無し判定（Ｓ３３７）を行う。ここで、溶着検出信号があれば、汲上ポンプ駆動回路部５０７の故障が考えられる為、リレー５０１、５０２の駆動信号出力を停止（Ｓ３４３）し、エラー処理（Ｓ３４５）を行い灯油供給は行わない。溶着検出信号が無ければ、汲上ポンプ駆動信号出力（Ｓ３３８）し、溶着検出信号の有り無し判定（Ｓ３３９）を行う。ここで、溶着検出信号が無ければ、電磁弁駆動回路部２０８、汲み上げポンプ駆動回路部２０９の故障が考えられる為、リレー５０１、５０２、汲上ポンプ駆動信号出力を停止（Ｓ３４４）し、エラー処理（Ｓ３４５）を行う。溶着検出信号があれば、負荷駆動回路部は正常と判定し、灯油の供給を継続させる。
【００２１】
この様に、駆動する負荷への電源を直列に接続し、かつ通電状態を検出する事により、負荷駆動回路の故障状態を検出する回路が１つで済み、又、１つの駆動回路が故障したとしても、確実に負荷への通電を遮断する事が可能で、負荷が駆動され続ける事が無く、油が供給され続ける事が無くなる。
本実施例では、リレー５０２駆動信号出力が必ずリレー５０１駆動信号出力より先に出力される様になっているが、入れ替えても良いし、１回の燃料供給毎に交互に変えても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例の回路図である。
【図２】本発明の第一実施例のフローチャートである。
【図３】本発明の第二実施例の回路図である。
【図４】本発明の第二実施例のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例の石油給湯機の構成図である。
【図６】本発明の実施例の制御部の構成図である。
【符号の説明】
１  マイコン部
２  ドライバ回路部
４  電流検出回路部
５  平均化回路部
１０１  ファン
１０２  隈取りモータ
１０３  ファンダンパーモータ
１０４  イグナイタ
１０５  フレームセンサ
１０６  給気サーミスタ
１０８  油電磁弁
１０９  汲み上げポンプ
１１０  ソレノイドポンプ
１１１  油温サーミスタ
１１２  水量比例弁
１１３  ミキシングサーボ
１１４  給水水量センサ
１１５  給水サーミスタ
１１６  給湯サーミスタ
１１７  循環ポンプ
１１８  フロースイッチ
１１９  ふろサーミスタ
１２０  熱交サーミスタ
１２１  沸騰防止サーミスタ
１２２  気温サーミスタ
２００  制御部
２０１  ファン駆動回路部
２０２  隈取りモータ駆動回路部
２０３  ファンダンパーモータ駆動回路部
２０４  イグナイタ駆動回路部
２０５  フレームセンサ検出回路部
２０６  給気サーミスタ検出回路部
２０７  通電遮断回路部
２０８  油電磁弁駆動回路部
２０９  汲み上げポンプ駆動回路部
２１０  ソレノイドポンプ駆動回路部
２１１  油温サーミスタ検出回路部
２１２  水量比例弁駆動回路部
２１３  ミキシングサーボ駆動回路部
２１４  給水水量センサ検出回路部
２１５  給水サーミスタ検出回路部
２１６  給湯サーミスタ検出回路部
２１７  循環ポンプ駆動回路部
２１８  フロースイッチ検出回路部
２１９  ふろサーミスタ検出回路部
２２０  熱交サーミスタ検出回路部
２２１  沸騰防止サーミスタ検出回路部
２２２  気温サーミスタ検出回路部
４００  トランジスタ
４０１  ＦＥＴ
４０２  トランジスタ
４０３  トランジスタ
４０４  ＦＥＴ
４０５  温度ヒューズ検出用抵抗
５０１  電磁弁１０８駆動用リレー
５０２  電磁弁１０８駆動用リレー
５０３  フォトトライアックカプラ
５０４  トライアック
５０５  フォトカプラ
【図１】
2004232919.tif 000003
【図２】
2004232919.tif 000004
【図３】
2004232919.tif 000005
【図４】
2004232919.tif 000006
【図５】
2004232919.tif 000007
【図６】
2004232919.tif 000008