JPH0222573A - 自己診断機能を備えた負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 一°この発明は負荷を駆動しながらパワートランジスタ
等の出力素子の短絡や破損あるいは回路の断線等の故障
の有無を検出可能とした負荷制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、給湯機やボイラ等のガス器具において燃料用ガス
の開閉を行なう電磁弁は負荷ＩＩＩ御装置から主力され
る駆動電流に基いて駆動される。このような負荷制御装
置では電磁弁の駆動素子としてパワートランジスタを使
用すると、そのパワートランジスタが熱や外部サージに
より破壊されて常時導通状態あるいは導通不能状態とな
り、信頼性に欠けるという問題点がある。特に、常時導
通状態となって電磁弁が常時開放状態となるとガス漏れ
事故が発生するおそれがある。そこで、常時導通状態が
起こりにくい有接点リレーを使用して電磁弁を１Ｆｌｒ
ｎするものも提案されている。

［発明が解決しようとする課題１ ところが、上記のような有接点リレーを使用すると、そ
の負荷１ｉ１１御装置が大型化するとともに、有接点リ
レーの接点の寿命が短いため、その有接点リレーを所定
期間毎に交換する必要があるという問題点があった。こ
の発明の目的は電磁弁等の負荷を駆動する出力素子とし
てパワートランジスタを使用しながらその短絡時には電
源を自動的に遮断して電磁弁の常時開放状態を確実に防
止することにより、信頼性に優れかつ小型の負荷制御装
置を提供するにある。

発明の構成 ［課題を解決するための手段１ この発明は上記問題点を解決するために、ｉ！電磁弁駆
動するパワートランジスタと、その電磁弁に流れる励磁
電流を検出する検出手段と、前記パワートランジスタを
オン状態に動作させる動作信号とそのパワートランジス
タを一定時間毎に瞬間的にオフさせる診断信号とを出力
する第一の制御手段と、前記検出手段の出力信号と動作
信号及び診断信号に基いてパワートランジスタの短絡状
態を判別する判別手段と、その判別手段の出力に基いて
パワートランジスタの電源を遮断する第二の一制御手段
とを備えた構成としている。

［作用］ 上記手段により、検出手段の出力信号、動作信号及び診
断信号に基いてパワートランジスタの短絡状態が検出さ
れると、同パワートランジスタの電源が遮断され、ＭＦ
４１弁の駆動が停止される。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実Ｉｈ例を図面に従って
説明すると、第１図に示す負荷制御装置１はその前段に
接続される制御回路２の出力信号に基いて動作し、負荷
として接続されるガス開閉用電磁弁３を駆動可能となっ
ている。その電磁弁３を第２図に従って説明すると、本
体４にはガスの連通孔５が形成されている。本体４の上
部にはコア６が固着され、そのコア６にはプランジャ７
が上下に移動可能に支持され、そのプランジャ７の下端
にバネ受け８及び弁座９が嵌着されている。

そして、バネ受け８とコア６との間に復帰バネ１０が配
設されて常にはその付勢力によりプランジャ７が下降し
て弁座９が連通孔５を閉じるようになっている。

プランジャ７の周囲にはコイル１１が配設され、前記制
御回路２に接続される電源線１２で励磁電流が供給され
ると、コイル１１が励磁されてプランジャ７が上方へ引
上げられる。従って、コイル１１が励磁されるとプラン
ジャ７の移動にともなって弁座９が上方へ移動されるた
め、連通孔５が開かれるようになっている。

プランジャ７の上方には磁芯１３がコア６に嵌着されて
いる。コア６の上部には補助コア１４が取着され、その
補助コア１４と磁芯１３との間にはホール素子１５が取
着されている。そして、そのホール素子１５には前記電
源線１２が分岐して接続されて電源が供給されるととも
に、信号線１６が接続されている。そして、ホール素子
１５に電源が供給されている状態でコイル１１が励磁さ
れ、そのコイル１１に生ずる磁束が補助コア７４から磁
芯１３に分流すると、その磁束密度に応じた電圧がホー
ル素子１５から信号線１６を紅で出力されるようになっ
ている。

前記負荷制御装置１の電源供給線１７には電源電圧ＶＣ
Ｃが供給され、その電源供給線１７と負荷制御！４胃１
の出力最終段を構成するパワートランジスタ１８のコレ
クタ端子との間には前記コイル１１が電源線１２を介し
て直列に接続されている。パワートランジスタ１８のエ
ミッタ端子は接地され、ベース端子は抵抗Ｒ１を介して
制御回路２に接続されて第３図（ａ　）に示すシｊ作信
号ＳＧ１が入力される。

パワートランジスタ１８のベース端子には故障診断用の
パルス信号をパワートランジスタ１８のベース端子に出
力するための診断用トランジスタ１９のコレクタ端子が
接続され、その診断用トランジスタ１９のエミッタ端子
は接地されるとともにベース端子は抵抗Ｒ２を介して制
御回路２に接続されている。そして、制御回路２は診断
用トランジスタ１９に対し第３図（ｂ）に示すような一
定周期のパルス信号にてなる診断信号ＳＧ２を出力する
ようになっている。

前記ホール素子１５の信号線１６は負荷制御装置１内の
増幅器２０に接続されてその増幅器２０によりホール素
子１５の出力信号が増幅され、その増幅器２０の出力信
号は比較器２１の非反転入力端子に出力される。比較器
２１の反転入力端子にはあらかじめ抵抗Ｒ３，Ｒ４及び
可変抵抗器ＶＲで設定された基ｔＩ！電圧が入力されて
いる。従って、比較器２１は増幅器２０の出力電圧が基
Ｑ’雷電圧り高くなった時、すなわちパワートランジス
タ１８がオン状態となってコイル１１が励磁された時、
トルベルの信号を出力する。そして、比較器２１の出力
信号は第一のＡＮＤ回路２２に出力されるとともに反転
回路２３を介して第二のＡＮＤ回路２４に出力されるよ
うになっている。

制御回路２からパワートランジスタ１８に出力される動
作信号ＳＧ１は第−及び第二のＡＮＤ回路２２．２４に
も出力され、診断用トランジスタ１９に出力される診断
信号ＳＧ２は第一のＡＮＤ回路２２に出力されるととも
に反転回路２５を介して第二のＡＮＤ回路２４に出力さ
れている。また、第−及び第二のＡＮＤ回路２２．２４
の出力−信号はそれぞれ自己保持回路２６．２７に出力
され、各自己保持回路２６．２７は各ＡＮＤ回路２２．
２４からトルベルの出力信号が出力された後は制御回路
２にトルベルの信号を出力し続けるようになっている。

そして、制御回路２は少なくとも一方の自己保持回路２
６．２７から）−ルベルの信号が出力されると電源供給
線１７への電源の供給を停止するようになっている。

次に、上記のように構成された負荷制御装置１の作用を
説明する。

さて、負荷制御装置１のパワートランジスタ１８に制御
回路２から第３図（ａ）に示す動作信号ＳＧ１が出力さ
れると、パワートランジスタ１８がオンされて電磁弁３
のコイル１１に励磁電流が流れ、プランジャＹが上方へ
移動されて連通孔５が開かれる。そして、コイル１１が
励磁されるとホール索子１５が信号電圧を出力し、その
信号電圧に基いて比較器２１はトルベルの信号を出力す
る。

動作信号ＳＧ１とともに制御回路２から第３図（ｂ）に
示す診断信号ＳＧ２が一定周期毎に出力されると、診断
用トランジスタ１９が一定周期毎にオンされる。その診
断用トランジスタ１９がオンされるとパワートランジス
タ１８のベース電圧が低下するため、同パワートランジ
スタ１８が一時的にオフ状態となり、この時コイル１１
には励磁電流が流れなくなるため比較器２１の出力信号
はｌ−レベルとなる。従って、比較器２１の出力信号は
第３図（Ｃ）に示すように診断信号ＳＧ２に対し逆相と
なる出力信号ＳＧ３となり、パワートランジスタ１８が
正常に動作している状態では第一のＡＮＤ回路２２の入
力信号の少なくともいずれかがトルベルとなるため一１
同第−のＡＮ１）回路２２の出力信号がトルベルとなる
ことはない。同様に、パワートランジスタ１８が正常に
動作している時は第二のＡＮＤ回路２４の入力信号の少
なくともいずれかがトルベルとなるため、同第二のＡＮ
Ｄ回路２４の出力信号がトルベルとなることはない。

一方、パワートランジスタ１８が短絡状態とな−ると、
診断信号ＳＧ２が出力されて診断用トランジスタ１９が
オン状態となってもパワートランジスタ１８にコレクタ
電流が流れ続けてコイル１１が励磁され続けるため、第
３図（Ｃ）に破線で示すように比較器２１の出力信号Ｓ
Ｇ３は診断信号ＳＧ２がトルベルとなっても引続いてト
ルベルの状態となる。すると、第一のＡＮＤ回路２２の
入力信号はすべてトルベルとなるため、第３図（Ｃ）に
示すように第一のＡＮＤ回路２２の出力信号ＳＧ４はト
ルベルとなる。そして、その出力信号ＳＧ４に基いて自
己保持回路２６が制御回路２に第３図（ｅ）に示す出力
信号ＳＧ５を出力し、制御回路２はその出力信号ＳＧ５
に基いて電源電圧ＶＣＣを遮断する。従って、パワート
ランジスタ１８が短絡状態となると制御回路２により負
荷制御装置１の電源電圧ｖＣＣが自動的に遮断されるの
で、パワートランジスタ１８の短絡した場合にもコイル
１１に励磁電流が流れ続けることはない。

また、パワートランジスタ１８が導通不能となった場合
や負荷制御装置１中に断線が生じた場合には、動作信号
ＳＧ１が１」レベルで診断信号ＳＧ２がＬレベルであっ
ても、第４図（Ｃ）に示すように比較器２１の出力信号
ＳＧ３がＬレベルとなるため、第二のＡＮＤ回路２４の
入力信号はすべて１−ルベルとなり、第４図（ｄ）に示
すように第二のＡＮＤ回路２４の出力信号ＳＧ６が［］
レベルとなる。そして、その出力信号ＳＧ６に基いて自
己保持回路２７からト（レベルの出力信号ＳＧ７が出力
され、その出力信号ＳＧ７に暴いてｉｆ、１Ｊ１１１回
路２は負荷制御装置１の電源電圧ｖＣＣを遮断する。

以上のようにこの負荷制御装置１ではパワートランジス
タ１８が短絡状態となった時には制御回路２により自動
的にその電源電圧ＶＣＣが遮断されるため、同パワート
ランジスタ１８の短絡状態により電磁弁３が間き続ける
ことはなく、この電磁弁３をガス燃焼システムの開閉弁
として使用した場合にもガス漏れ等の不具合を未然に防
止することができる。また、パワートランジスタ１８が
導通不能となった場合あるいは負荷制御装置１に断線が
生じた場合にも電源電圧ＶＣＣが遮断され、°電磁弁３
の動作が停止される。

従って、この負荷制御装置１は電磁弁３を駆動する出力
素子としてパワートランジスタ１８を使用しながらその
故障時には電源を自動的に遮断して電磁弁３の誤動作を
未然に防止することができる。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は電磁弁等の負荷を駆動
する出力素子としてパワートランジスタを使用しながら
その短絡時には電源を自動的に遮断して電磁弁の常時開
放状態を確実に防止することにより、信頼性に優れかつ
小型の負荷制ｔｉＩｌ装置を提供することができる優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した負荷制御Ｓ１置を示す回
路図、第２図は電磁弁を示す断面図、第３図及び第４図
は負荷制御装置の動作を示すタイミングチャート図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電磁弁（３）を駆動するパワートランジスタ（１８
   ）と、 その電磁弁（３）に流れる励磁電流を検出する検出手段
   （１５）と、 前記パワートランジスタ（１８）をオン状態に動作させ
   る動作信号（ＳＧ１）とそのパワートランジスタ（１８
   ）を一定時間毎に瞬間的にオフさせる診断信号（ＳＧ２
   ）とを出力する第一の制御手段（２）と、 前記検出手段（１５）の出力信号と動作信号（ＳＧ１）
   及び診断信号（ＳＧ２）に基いてパワートランジスタ（
   １８）の短絡状態を判別する判別手段（２２）と、 その判別手段（２２）の出力に基いてパワートランジス
   タ（１８）の電源を遮断する第二の制御手段（２）と、 からなる自己診断機能を備えた負荷制御装置。