JPH085065A - 燃焼機器の制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、燃焼機器の制御回路に関するもの
で、電池の電力を有効に利用することを目的とする。 【構成】 直列接続された２個の電池４および５の各々
から別々の負荷に接続し、２個の電池４および５の合計
電圧で、負荷の制御回路を駆動する構成で、これによ
り、電池の無効電力を削減し、電池の電力を有効に利用
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼機器の制御に関し、
特に電池を電源とした制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃焼機器、特にガス調理機器にお
いては安全性の向上のため、立ち消え安全装置や、油調
理時に消し忘れ等で起こる火災防止のために鍋底の温度
を検出し所定の温度以上になると安全弁を遮断する等、
安全装置の普及が進んでおり、その手段として電池を電
源とする制御回路が多用されるようになってきた。以下
に従来の制御回路について説明する。

【０００３】図１３は従来の燃焼機器の制御回路の電源
構成に関する図で、安全弁１０と熱電対１１は並列接続
され、抵抗２７、トランジスタ１６を介して、タイマー
６に接続されている。スイッチ１をオンすると、トラン
ジスタ１６はタイマー６により所定時間オン動作する。
安全弁１２に関する制御は安全弁１０と同様の構成とな
っている。点火器９はタイマー６、タイマー７及び、タ
イマー８のオアで動作する構成で、タイマー６、タイマ
ー７、タイマー８及び全ての負荷は電池４、電池５の両
端より電源を供給される構成である。この構成で点火動
作をする、つまりスイッチ１をオンすると、タイマー６
の出力によりトランジスタ１６がオンして安全弁１０に
励磁電流が流れる。タイマー６がオフするまでに炎によ
って熱電対１１が加熱され、その熱起電力によって安全
弁１０に励磁電流が供給されると、タイマー６がオフし
た後も安全弁１０は吸着を続ける。この構成において電
子回路で構成されたタイマー６に印加される電源電圧は
適正であるが、低インピーダンスの安全弁１０、１２に
対しては高すぎるため、抵抗での電力消費が大きくなっ
ている。

【０００４】図１４は従来の燃焼機器の制御回路の安全
弁の強制吸着、及び点火器を駆動するためのタイマー回
路で、スイッチ１のオフ側端子はグランドに、オン側端
子は電源に接続され、コモン端子は抵抗２５を介して一
つはインバータ２１に入力され、もう一つはコンデンサ
２４を介してグランドに接続されている。インバータ２
１の出力はトランジスタ６１のベースに入力され、コレ
クタはトランジスタ２３のベースに接続している。トラ
ンジスタ２３のエミッタはスイッチ１のコモン端子に、
コレクタは次段の回路の電源に接続している。次段は図
示していないが、安全弁と点火器の駆動回路が接続され
ている。スイッチ１がオフ状態においてコンデンサ２４
は抵抗２５を介して放電状態にあり、インバータ２１の
入力端子２１−ａはグランド電位にある。スイッチ１が
オンされると抵抗２５に電源電圧が印加されて、インバ
ータ２１の入力端子２１−ａには抵抗２５、コンデンサ
２４の値で決まる時定数で上昇する電圧が印加され、イ
ンバータ２１のしきい値を越えるまでは出力はハイであ
り、トランジスタ６１とトランジスタ２３はオンしてい
る。時定数で上昇する電圧がインバータ２１のしきい値
を越えた時点でインバータの出力は反転し、トランジス
タ６１とトランジスタ２３はオフする。従って、スイッ
チ１のオン時点から所定の時間、トランジスタ２３のコ
レクタに接続された次段の負荷に電源を供給することが
できる。

【０００５】図１５は従来の燃焼機器の制御回路の着火
検知回路、温度センサーの回路及び電源電圧低下検知回
路を示す図である。

【０００６】熱電対１５はコンパレータ６７の非反転入
力端子に、抵抗６８と半固定抵抗６９は電源電圧を分圧
してコンパレータ６７の反転入力端子に接続されてお
り、コンパレータ６７の出力はトランジスタ６６のベー
スに接続されている。半固定抵抗６９は、機器が非燃焼
時にコンパレータ６７の反転入力端子電位が非反転入力
端子電位に対して−数ミリボルトのバイアスを与えるよ
うに調整してある。

【０００７】３８は温度センサーで、抵抗３９との間で
電源電圧を分割してコンパレータ３６の非反転入力端子
とコンパレータ６５の反転入力端子に接続されている。
コンパレータ３６の反転入力端子とコンパレータ６５の
非反転入力端子には基準電圧として所定の電圧が印加さ
れており、出力はＮＡＮＤ素子８９に入力され、ＮＡＮ
Ｄ素子８９の出力はトランジスタ４４のベースに、トラ
ンジスタ４４のコレクタは安全弁１４に接続されてい
る。

【０００８】コンパレータ８８は、電源電圧の低下を検
知する部分で、非反転入力端子に電源電圧、反転入力端
子に基準電圧８２が接続されており、出力はＮＡＮＤ素
子８９に接続されている。電源電圧が低下し、基準電圧
８２の電位を下回ると、コンパレータ８８の出力はロウ
になる。

【０００９】熱電対１５の先端に炎が当たり熱せられる
と、熱電対はマイナス電圧を発生する。その電圧がコン
パレータ６７の反転入力端子電位より低くなると、コン
パレータ６７の出力が反転してロウとなり、トランジス
タ６６がオンしてトランジスタ４４のエミッタに電源を
供給する。

【００１０】温度によって決まる温度センサー３８の抵
抗と、抵抗３９による分割電圧がコンパレータ３６とコ
ンパレータ６５に入力される。コンパレータ６５は、温
度センサー３８が高温時、すなわち温度センサー３８の
抵抗値が所定の値以下になると出力が反転するように、
非反転入力端子に基準電圧を抵抗６２、抵抗６３、抵抗
６４により印加してある。コンパレータ３６は温度セン
サー３８が断線状態にある時にその出力が反転するよう
に、反転入力端子に基準電圧を抵抗６２、抵抗６３、抵
抗６４により印加してある。これにより温度センサー３
８と抵抗３９の接続点の電圧がコンパレータ６５とコン
パレータ３６の基準電圧間にあり、且つ、電源電圧が基
準電圧８２の電位以上であれば、トランジスタ４４はオ
ンして安全弁１４に吸着電流を供給し燃焼状態を継続す
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１４に示す従来例に
あるように、一般に制御回路で使用する汎用ＩＣは２Ｖ
以上の電源電圧を要するため、電池を２本以上直列接続
して電源を構成しているが、負荷となる安全弁、及び熱
電対は数十ｍΩと非常に低インピーダンスのため、電力
のほとんどは抵抗で熱として消費され、無駄な電力消費
となって電池の消耗を早める結果となっていた。

【００１２】また、２電源必要な回路を電池で駆動する
場合、電池交換時などに回路に対して一方の電源しか印
加されない場合が考えられるが、その場合、回路の一部
が正常な場合に対して逆バイアスになることがある。こ
の逆バイアスの度合いによっては、回路が破壊されるこ
とも考えられる。

【００１３】また、無駄な電力消費を抑えるため、直列
接続された２つの電池の各々から別々の負荷に電力を供
給すると各々の電池の消費度合いが異なるので、直列接
続された２つの電池の合計電圧のみの電圧低検出を行う
場合、電圧低下時の報知が難しくなる。

【００１４】また、各々の電池の電圧降下検出のみを行
うと、２つの電池の合計電圧で動作している回路の電圧
降下検出が難しくなる。

【００１５】また、点火器は十数キロボルトの高電圧を
瞬間的に発生させるため高周波で高電圧のノイズが発生
し、そのノイズが電圧低下検出に影響し、誤判断させる
ことがある。

【００１６】また図１４の回路において、タイマー時間
が経過しトランジスタ２３がオフすると、負荷電流がな
くなるために電源電圧が上昇し、インバータ２１のしき
い値も上昇する。しかしインバータ２１の入力電圧は上
昇した電圧に対して時定数をもって上昇するため、しき
い値の方が高くなり、インバータ２１の出力が反転して
トランジスタ６１がオンする。トランジスタ６１がオン
すると、しきい値は瞬間的に下がるが、前述のようにイ
ンバータ２１の入力電圧は急には下がらないためトラン
ジスタ６１は再度オフする動作となり、トランジスタ６
１の出力は、いわゆる発振状態となる。この状態を図１
６に示す。これを避けるには一般的にヒステリシス入力
を持つインバータを使用するが、電源電圧の変動幅がヒ
ステリシスより大きいとその効果がなくなる。

【００１７】また図１３に示す回路において、電池４、
電池５の電力を有効に利用するために低電圧まで動作さ
せるには、低下した電圧において必要な励磁電流を確保
できるように電流制限用の抵抗２７の抵抗値を設定にし
なければならず、電池４、電池５の初期における電圧が
高い状態では必要以上の励磁電流が流れるため、抵抗２
７、トランジスタ１６に許容電力の大きな素子を使用す
る必要がある上、動作の下限電圧に至るまでは無駄な電
力を消費して電池の消耗を早めるという課題があった。

【００１８】電池４、電池５の合計電圧をＥ、電流制限
抵抗２７の抵抗値をＲ、トランジスタ１６の飽和電圧を
Ｖ_CESAT、安全弁１０の励磁コイルの抵抗値をＲSV、熱
電対１１の抵抗値をＲTC、ＲSVとＲTCに流れる電流をＩ
Lとすると、ＩLは、式１となる。

【００１９】 ＩL=（Ｅ−Ｖ_CESAT）／｛Ｒ＋ＲSV・ＲTC／（ＲSV＋ＲTC）｝ （１） 図１７は、ＲSVを１０ｍΩ、ＲTCを１０ｍΩ、安全弁の
自己保持に必要な吸着電流を１００ｍＡ、動作下限電圧
を２Ｖとした場合の電池の電圧Ｅと励磁電流ＩLの関係
を示した図で、ほぼ電圧に比例した電流となる。

【００２０】また、図１３において励磁電流のオンオフ
にトランジスタを使う場合、低電圧時においてはトラン
ジスタ１６の飽和電圧の影響で励磁電流が変化するた
め、トランジスタ１６には低飽和電圧の素子を使用する
必要があった。

【００２１】また図１５において、コンパレータ６７の
入力オフセット電圧のバラツキは、検出すべき熱電対の
熱起電力に比べて一般的に大きいため、正確に熱電対の
発生する電圧を検出するためには半固定抵抗６９の調整
によるコンパレータ６７の入力オフセット電圧のキャン
セルが不可欠であり、無調整にするには予めトリミング
等で処理された入力オフセット電圧の小さい、高価なコ
ンパレータを使用する必要があるという問題を有してい
た。

【００２２】また、コンパレータ６５、コンパレータ３
６いずれかの出力がロウに固定する故障が生じた場合に
トランジスタ４４がオン状態を継続してしまう不安全な
状態になる課題があった。

【００２３】また、温度センサーからの信号を上下２点
で比較したい場合、２個の比較器が必要になるという課
題があった。

【００２４】また図１５において、点火器動作時の一時
的な電圧低下時に、電圧低下検出を行うコンパレータ８
８の出力がロウになり安全弁１４を閉弁してしまうとい
う課題があった。

【００２５】また、熱電対の熱起電力が、ある電圧以上
であるか否かで着火検知を行う場合、炎が煽られるなど
して一時的に熱起電力が低下した場合でも立ち消えと判
断してしまうという課題があった。

【００２６】また、複数のコンロを有する燃焼機器にお
いて、いくつかのコンロを燃焼中に更に別のコンロに着
火すると、点火器などで使用する電力のために一時的に
電圧低下が起こり、電圧低下検知をするという課題があ
った。

【００２７】また一般に、熱電対やサーミスタなどのセ
ンサーからの信号を制御回路で取り込む場合、センサー
と回路をリード線で結ぶが、リード線の端子端などが何
らかの原因で短絡すると、回路が誤動作するという課題
があった。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は第１の電池と第２の電池を直列接続し、第
１の電池に負荷回路を接続し、その負荷回路を制御する
制御手段の電源は前記第１の電池と第２の電池の両端よ
り供給すること構成とした。

【００２９】また、第１の電池と第２の電池を直列接続
し、第１の電池の正極にカソードを、負極にアノードを
接続した第１のダイオードと、第２の電池の正極にカソ
ードを、負極にアノードを接続した第２のダイオードを
設ける構成とした。

【００３０】また、第１の電池と第２の電池を直列接続
し第１の電池の電圧を検出する第１の検出手段と、第２
の電池の電圧を検出する第２の検出手段と、報知手段を
備え、その報知手段は第１の検出手段と第２の検出手段
のオアで駆動する構成とした。

【００３１】また、第１の電池と第２の電池を直列接続
し第１の電池の電圧を検出する第１の検出手段と、第２
の電池の電圧を検出する第２の検出手段と、第１の電池
と第２の電池の合計電圧を検出する第３の検出手段と、
報知手段を備え、その報知手段は第１の検出手段と第２
の検出手段と第３の検出手段のオアで駆動する構成とし
た。

【００３２】また、第１の電池と第２の電池を直列接続
し、第１の電池の電圧を検出する第１の検出手段と、第
２の電池の電圧を検出する第２の検出手段と、点火器
と、報知手段を備え、その報知手段は第１の検出手段と
第２の検出手段のオアで駆動し、点火器の動作時は報知
手段の動作を停止する構成とした。

【００３３】また、オン時に電源の最高電位側に接続さ
れ、オフ時に最低電位側に接続される切り替え手段と、
その切り替え手段に直列に接続された抵抗と、その抵抗
に直列に接続されて他端を最高電位側に接続されたコン
デンサと、そのコンデンサと前記抵抗との接続点の電位
を比較判定する比較判定手段を備え、前記切り替え手段
がオン時にコンデンサの電荷を放電することを特徴とす
る構成とした。

【００３４】また、バーナのガス通路に設けた安全弁の
励磁コイルに流れる励磁電流を検出する電流検出手段
と、その電流検出手段により励磁電流を制御する電流制
御手段を備えて、励磁電流を定電流にする構成とした。

【００３５】また、バーナのガス通路に設けた安全弁の
励磁コイルに流れる励磁電流を検出する電流検出手段
と、その電流検出手段により励磁電流を制御する電流制
御手段を備えて、励磁電流を定電流とし、電流制御手段
と電流検出手段の間にスイッチング素子を挿入する構成
とした。

【００３６】また、第１の電池と第２の電池を直列接続
し、バーナのガス通路に設けた安全弁の励磁コイルに流
れる励磁電流を検出する電流検出手段と、その電流検出
手段により励磁電流を制御する電流制御手段を備え、励
磁電流を定電流にして、安全弁には第１の電池または第
２の電池の電圧を印加する構成と、更に加えて電流制御
手段と電流検出手段の間にスイッチング素子を挿入する
構成のいずれかとした。

【００３７】また、熱電対と、その熱電対の出力を断続
する断続手段と、その断続手段により断続された信号を
増幅する増幅手段と、その増幅手段の出力信号を微分す
る微分手段と、その微分手段の出力信号を比較判定する
比較判定手段と、その比較判定手段の出力信号を整流す
る整流手段を備え、その整流手段の出力信号により、ガ
ス通路に設けた安全弁を駆動する構成とした。

【００３８】また、出力する基準電圧を切り替える切り
替え手段を備えた基準電圧源と、その基準電圧源と任意
の電圧とを比較判定する比較判定手段により構成され、
前記切り替え手段によって前記基準電圧源より出力され
る複数の基準電圧と前記任意の電圧とを比較するように
した。

【００３９】また、入力信号を微分する微分手段と、そ
の微分手段の出力の正の成分のみを選択する正選択手段
と、その正選択手段の出力を整流する第１の整流手段
と、その第１の整流手段の出力信号を比較判定する第１
の比較判定手段と、その微分手段の出力の負の成分のみ
を選択する負選択手段と、その負選択手段の出力を整流
する第２の整流手段と、前記第２の整流手段の出力信号
を比較判定する第２の比較判定手段と、ガス通路に設け
た安全弁を備え、その安全弁は、前記第１の比較判定手
段の出力信号と前記第２の比較判定手段の出力信号との
オアで駆動する構成とした。

【００４０】また、入力信号を微分する微分手段と、そ
の微分手段の出力の正の成分のみを選択する正選択手段
と、その正選択手段の出力を整流する第１の整流手段
と、その整流信号を放電する時定数をもつ放電手段と、
その放電手段の出力信号を比較判定する第１の比較判定
手段と、前記微分手段の出力の負の成分のみを選択する
負選択手段と、その負選択手段の出力を整流する第２の
整流手段と、その整流信号を放電する時定数を持つ放電
手段と、その放電手段の出力信号を比較判定する第２の
比較判定手段と、ガス通路に設けた安全弁を備え、安全
弁は、第１の比較判定手段の出力信号と第２の比較判定
手段の出力信号とのアンドで駆動するとともに、第１の
整流手段または前記第２の整流手段の出力の停止後、第
１の時間だけ駆動する構成とした。

【００４１】また、点火操作後、第２の時間だけ動作す
る点火器と、入力信号を微分する微分手段と、その微分
手段の出力の正の成分のみを選択する正選択手段と、そ
の正選択手段の出力を整流する第１の整流手段と、その
整流信号を放電する時定数をもつ放電手段と、その放電
手段の出力信号を比較判定する第１の比較判定手段と、
前記微分手段の出力の負の成分のみを選択する負選択手
段と、その負選択手段の出力を整流する第２の整流手段
と、その整流信号を放電する時定数を持つ放電手段と、
その放電手段の出力信号を比較判定する第２の比較判定
手段と、ガス通路に設けた安全弁を備え、安全弁は、第
１の比較判定手段の出力信号と第２の比較判定手段の出
力信号とのアンドで駆動するとともに、第１の整流手段
または前記第２の整流手段の出力の停止後、第１の時間
だけ駆動し、その第１の時間は前記第２の時間より長い
構成とした。

【００４２】また第１の電池と第２の電池を直列接続
し、温度センサーと、熱電対を備え、温度センサーに第
１の電池を印加し、熱電対の冷接点は第１の電池と第２
の電池の接続点に接続する構成とした。

【００４３】

【作用】本発明は上記した構成によって、安全弁等の低
インピーダンスの負荷に対して１つの電池を電源として
供給することで無効電力を削減し、２本の電池の電圧を
制御回路に供給することで高い動作電圧を確保できる。

【００４４】また二電源が必要な電子機器において、二
電源のどちらか一方のみが印加された場合に負荷に印加
される逆電圧をダイオード順方向降下電圧以上にしない
ことで容易に逆過電圧保護装置を構成できる。

【００４５】また各々の電池の電圧及び合計電圧の低下
を検出することで各々の電池の負荷に応じた検出電圧を
検知できて、電池の容量を有効に利用できる。

【００４６】また点火器の動作中は電池の交換等の報知
を停止することで、点火器のノイズによる電圧低下検出
の誤動作を防止できる。

【００４７】また、オン時に電源側に接続され、オフ時
にグランド側に接続されるスイッチと、それに直列に接
続された抵抗と、その抵抗に直列に接続されて他端を電
源側に接続されたコンデンサで構成し、スイッチオン時
のコンデンサの放電電圧をコンパレータで基準電圧と比
較するタイマーとすることで、負荷変動で電源電圧が変
動してもコンパレータの出力が発振しない安定した動作
となる。

【００４８】また安全弁に供給する励磁電流を定電流化
することで電池の電圧変化による影響を受けなくなるた
め励磁電流は常に必要最低限の電流しか流れず、使用す
る素子は従来に比べて許容電力の小さいものでよく、電
池寿命も長くなる。

【００４９】また電流制御トランジスタと電流検出抵抗
の間にスイッチ素子を挿入することにより電流制御ルー
プ内にその飽和電圧が含まれるため、飽和電圧が制御電
流に影響を与えなくなる。

【００５０】また安全弁の電源に電池１本の低い電圧を
印加しても電流は２本の場合と同じであるため消費電力
が半減する。

【００５１】また直流成分である増幅器のオフセット電
圧や周囲温度によるそのオフセット電圧の変動がコンデ
ンサで除去されて、電圧検出手段に熱起電力に増幅器の
増幅率を乗じた信号が印加される。

【００５２】また出力する基準電圧を切り替える切り替
え手段を備えた基準電圧源と、その基準電圧源と比較し
たい電圧とを比較判定するコンパレータにより構成さ
れ、切り替え手段によって基準電圧源より出力される電
圧と比較したい電圧とを比較することで、比較したい電
圧を一つのコンパレータで複数の電圧と比較できる。

【００５３】また入力信号を微分し、その微分信号の正
成分のみを整流して、その整流信号を比較判定するコン
パレータと、微分信号の負成分のみを整流して、その整
流信号を比較判定するコンパレータとを備え、ガス通路
に設けた安全弁を、両コンパレータの出力信号のアンド
で駆動する構成とすることで、どちらかの微分機構や整
流機構が故障した場合に安全弁が閉弁し、フェイルセー
フとなる。

【００５４】また着火検知信号を微分し、その微分信号
を整流した後に、整流信号を時定数的に放電する回路を
設け、その信号を比較判定する比較器を備え、ガス通路
に設けた安全弁を、比較器の出力信号で駆動する構成と
することで、炎が煽られるなどして一時的に熱起電力が
低下して立ち消えと判断した場合でも、時定数放電回路
により、しばらくの間安全弁を駆動させることで、誤動
作による安全弁の閉弁を防止できる。

【００５５】また点火操作後、点火器が動作している時
間より上記時定数放電回路による安全弁の駆動時間を長
くすることで、点火器で使用する電力のために一時的に
電圧低下が起こり電圧低下検知と判断した場合でも、誤
動作による安全弁の閉弁を防止できる。

【００５６】また第１の電池と第２の電池を直列接続
し、温度センサーと熱電対を備え、温度センサーに第１
の電池を印加し、熱電対の冷接点は第１の電池と第２の
電池の接続点に接続する構成とすることで、温度センサ
ーと熱電対を制御回路と結ぶ各々のリード線が何らかの
原因で短絡した場合、温度センサーの信号が熱電対の冷
接点電位より低くなるので温度センサーの回路が温度セ
ンサーの断線を判断し、安全弁は閉弁するため、安全で
ある。

【００５７】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。尚、従来例と同一部分には同一符号を記してそ
の説明を省略する。

【００５８】図１は本発明の燃焼機器の制御回路の一実
施例の電源構成を示す図である。電池４に点火器９と安
全弁１４を負荷として接続し、電池５に安全弁１０、安
全弁１２を負荷として接続している。各々の負荷にはタ
イマー６、７、８により制御されるトランジスタ１６、
１７、１８を電池に直列に挿入している。ここで点火動
作する、つまりスイッチ１がオンされるとタイマー６の
動作によりトランジスタ１６がオンし、安全弁１０には
電池５から電源が供給され、抵抗２７で制限される励時
電流が流れる。さらにタイマー６の出力はオア素子２０
に入力され出力はトランジスタ１９をオンし点火器９を
駆動する。この点火器９は電池４より電源の供給を受け
る。同様にスイッチ２のオン時は安全弁１２と点火器
９、スイッチ３のオン時は安全弁１４と点火器９が動作
する。スイッチ１、２、３は各こんろ、グリルに対応し
たものである。このように各こんろ、グリルの動作時に
おいて各々の電池が各負荷に電源供給する構成であり、
各こんろ、グリルの使用される時間、回数等、機器によ
って最適、すなわち電池４、５が均等に消費するように
各電池に対する負荷の割当を設定する。

【００５９】図２は本発明の燃焼機器の制御回路の一実
施例の電池電圧検出の構成を示す図である。電池４の電
圧は抵抗７２、７４で分割され、コンパレータ７８に入
力され、電池５の電圧は抵抗７３、抵抗７５で分割され
てコンパレータ７９に入力され、電池４、５の合計電圧
は抵抗８０、抵抗８１で分割されてコンパレータ８３に
入力されている。各々のコンパレータの基準電圧入力に
は基準電圧７６、７７、８２が入力されている。各々の
コンパレータの出力はオア素子８４に入力され、出力は
ＬＥＤ８５に接続されている。この構成においてコンパ
レータ７８、コンパレータ７９はそれぞれ電池４、電池
５の電圧を検出し、コンパレータ８３は電池４、電池５
の合計電圧を検出して、所定の電圧以下でハイを出力す
るよう構成されている。

【００６０】図２において、電池４、５にはダイオード
７０、７１がそれぞれ並列に接続されている。機器の使
用により電池が消耗して電池を交換しようとした場合
に、電池の機器への装填は２本同時に行うことは不可能
であるから、いずれかの電池が先に装填されることにな
る。電池５が先に装填された場合はコンパレータ７８の
反転入力端子に抵抗７４を通して電池５の正極の電圧が
印加され、コンパレータ７８の電源端子にはダイオード
７０を通して電圧が印加される。このダイオード７０に
はショットキーバリアダイオード等の順方向電圧の小さ
な素子を使用することでコンパレータ７８の入力端子に
印加される電圧は電源端子の電圧より＋０．３Ｖ以内に
抑えることが可能である。電池４が先に装填された場合
はコンパレータ７９の反転入力端子に抵抗７３を通して
電池４の負極の電圧が印加され、コンパレータ７９のグ
ランド端子にはダイオード７１を通して電圧が印加され
る。このダイオード７１にはショットキーバリアダイオ
ード等の順方向電圧の小さな素子を使用することでコン
パレータ７９の入力端子に印加される電圧はグランド端
子の電圧より−０．３Ｖ以内に抑えることが可能であ
る。このように電池４、電池５のいずれを単独に装填し
た場合においても両コンパレータの入力端子に印加され
る電圧は一般的なＩ_Cの最大定格以下に抑えることが出
来る。

【００６１】図３はスイッチ１に連動して所定のタイマ
ー出力を得るタイマー回路の図で、スイッチ１のオフ端
子はグランド、オン端子は電源に接続、コモン端子は抵
抗２５を介してインバータの入力端子に入力、インバー
タ２１の入力と電源間にコンデンサ２４が接続されてい
る。インバータ２１の出力はＮＡＮＤ素子２２の入力端
子の一方に入力されもう一方の入力はスイッチ１のコモ
ン端子に接続され、ＮＡＮＤ素子２２の出力はトランジ
スタ２３のベースに、エミッタは電源に、コレクタは次
段の回路の電源に接続している。スイッチ１がオフ状態
においてコンデンサ２４は抵抗２５を介して充電され、
インバータ２１の入力端子はグランド電位にある。スイ
ッチ１がオンされると抵抗２５のスイッチ１に接続され
ている端子はスイッチ１を介して電源に接続され、コン
デンサ２４の電荷は抵抗２５を通して放電を開始し、イ
ンバータ２１の入力端子の電圧は電源からコンデンサ２
４の電圧を引いた電圧が印加されるので図４のように上
昇を開始する。この入力電圧が電源の１／２を越えた時
点でインバータ２１は出力をハイからロウに反転する。
従ってインバータ２１の出力は抵抗２５とコンデンサ２
４で決まる時間、ハイとなっており、この出力はＮＡＮ
Ｄ素子２２の一方に入力される。ＮＡＮＤ素子２２の他
方の入力はスイッチ１のコモン端子に接続されているの
でスイッチ１がオン状態ではハイとなっており、ＮＡＮ
Ｄ素子の出力はスイッチ１がオンになってから所定時間
ロウとなり、トランジスタ２３にはベース電流が流れて
トランジスタ２３はオンし、トランジスタ２３のコレク
タに接続された次段の負荷に電源を供給する。電源であ
る電池には内部抵抗があるため、タイマーがオフした瞬
間にトランジスタ２３がオフして負荷電流がなくなる
と、電源電圧が上昇してインバータ２１のしきい値はそ
の変化分の１／２だけ上昇するが、インバータ２１の入
力電圧は電源の電圧変化分上昇するのでタイマーオフの
状態は変わらない。この入力電圧の変化はタイマーのオ
ンからオフの変化を加速する、いわゆるヒステリシスと
して作用する。

【００６２】図５は前述のタイマー出力により安全弁を
強制吸着する回路の図で、タイマー６はタイマー動作中
にロウ、タイマーオフ後にハイを出力する。タイマー動
作中は、基準電圧を生成する基準電圧３０はオペアンプ
２６の非反転入力端子に印加されている。オペアンプ２
６は反転入力端子と非反転入力端子が同じ電圧になるよ
うに、電流制御用のトランジスタ３１のベース電圧に印
加する。電池５から安全弁１０、熱電対１１を経て流れ
る励磁電流はトランジスタ３１のコレクタ、エミッタ間
の電圧で電流制御されて電流検出用の抵抗２９の両端に
電圧を発生させ、オペアンプ２６の反転入力端子に入力
される。励磁電流をＩL、基準電圧をＶ_{R EF}、抵抗２９を
Ｒとすると、励磁電流ＩLは式２となる。

【００６３】 ＩL＝Ｖ_REF／Ｒ （２） 一般に安全弁１０、熱電対１１は数十ｍΩと非常に低イ
ンピーダンスであり、抵抗２９を低抵抗値に設定するこ
とで安全弁１０、熱電対１１の両端と抵抗２９に発生す
る電圧を小さくできて無効電力を削減出来る。これによ
り定電流動作が可能な下限電圧はトランジスタ３１のコ
レクタ、エミッタ電圧対電流増幅率の特性に依存する。

【００６４】図６はＲSVを１０ｍΩ、ＲTCを１０ｍΩ、
安全弁の自己保持に必要な吸着電流を１００ｍＡ、とし
た場合の電池５の電圧と励磁電流の関係を示した図で電
池の電圧に関係なく電流はほぼ一定となる。

【００６５】図７はスイッチング素子としてトランジス
タ１６をトランジスタ３１のエミッタと抵抗２９の間に
挿入した回路を示す図で、このトランジスタ１６はタイ
マー６により制御される。本実施例において励磁電流を
ＩL、基準電圧３０をＶ_REF、抵抗２９をＲとすると、励
磁電流ＩLは式３となる。

【００６６】 ＩL＝Ｖ_REF／Ｒ （３） オペアンプ２６の出力電圧はトランジスタ１６の飽和電
圧分だけ加算された出力となり飽和電圧により励磁電流
が変化することはない。また抵抗２９を低抵抗値に設定
することでトランジスタ１６のエミッタ電圧を低くでき
トランジスタ１６をオンさせるためのベース電圧も低く
できるため、低電圧時の動作に都合がよい。

【００６７】図８は本発明の燃焼機器の制御回路の燃焼
検知回路を示す図で、１５は炎を検知する熱電対で１端
は電池４、電池５の接続点に接続され、他端はアナログ
スイッチ３２に接続されている。アナログスイッチ３２
は発振器３４の出力する制御信号によりオン、オフを繰
り返している。アナログスイッチ３２の出力は増幅器３
３に入力され、その出力はコンデンサ８６を介してコン
パレータ３５の反転入力に入力されている。コンパレー
タ３５の出力は整流回路３７で直流電圧に変換後トラン
ジスタ４４のベースに入力され、トランジスタ４４のコ
レクタは、安全弁１４に接続されている。

【００６８】上記構成において燃焼開始時の回路動作を
図９の各端子の電圧波形を示す図とともに説明する。燃
焼が開始されて熱電対１５の先端が熱せられると熱電対
１５の出力端子１５−ａは負の電圧を発生する。この信
号はアナログスイッチ３２の断続により矩形波信号に変
換されて増幅器３３に入力され、増幅された信号はコン
デンサ８６で直流成分が除去されて交流信号となり、負
の成分はダイオード８７でカットされてコンパレータ３
５の反転入力端子に入力される。非反転入力端子には基
準電圧３０が印加されており、熱電対１５の加熱によっ
て反転入力端子の電圧が基準電圧３０の電圧を超えた時
点で、出力はハイの固定電圧から矩形波に転じる。その
矩形波は整流回路３７で直流電圧に変換されてトランジ
スタ４４をオンし、安全弁１４を駆動する。

【００６９】上記構成においてコンデンサ８６はその前
段に存在する直流成分を除去するように作用し、増幅器
の入力オフセット電圧及び周囲温度による入力オフセッ
ト電圧の変化による検知誤差を軽減する効果がある。

【００７０】図１０は燃焼検知及び温度センサー回路を
示す図で、温度センサー３８と抵抗３９は電源電圧を分
割してコンパレータ３６に入力されている。抵抗４０、
抵抗４１はコンパレータ３６に基準電圧を与えるもの
で、コンパレータ３５の出力がトランジスタ４３を介し
抵抗４２に並列接続されている。

【００７１】上記構成において温度センサー回路の動作
を説明する。温度センサー３８のその温度における抵抗
値は電圧としてコンパレータ３６の非反転入力端子に入
力されている。反転入力端子にはトランジスタ４３のオ
フ時は抵抗４０と抵抗４１で決まる電圧が、トランジス
タ４３のオン時は抵抗４０と抵抗４１、抵抗４２の並列
抵抗で決まる電圧が印加され、温度センサー３８からの
電圧が前述の２値の間にある時、コンパレータ３６の出
力はハイとロウの矩形波となる。トランジスタ４３はコ
ンパレータ３５で駆動され、機器が燃焼状態にあり、且
つ温度センサー３８が所定の温度以下で断線状態でない
場合にのみコンパレータ３６の出力は矩形波となる。そ
の出力は整流回路３７で直流電圧に変換されてトランジ
スタ４４を駆動し、安全弁１４に吸着電流を供給する。

【００７２】図１１は非燃焼時、正常時、温度センサー
の高温時及び断線時における各端子の電圧波形を示した
図である。

【００７３】上記構成においてトランジスタ４３の出力
がハイまたはロウに固定する故障となった場合は整流回
路３７の入力が矩形波から直流電圧に転じるため出力は
ロウになり、トランジスタ４４はオフして安全弁１４に
流れる電流は遮断され閉弁する。

【００７４】図１２は安全弁駆動回路の図であり、熱電
対の熱起電力を検出する燃焼検知回路の出力は燃焼時に
矩形波となるよう構成されている。この燃焼検知回路の
信号はインバータ４５とコンデンサ４６を介してアノー
ドを接地したダイオード４８のカソードとダイオード４
７のアノードに入力され、ダイオード４７のカソードは
一端を接地したコンデンサ４９及び抵抗５０とインバー
タ５１に入力され、インバータ５１の出力はトランジス
タ５９のベースに接続されている。またインバータ４５
の出力はコンデンサ５２を介してカソードを電源に接続
したしたダイオード５３のアノードとダイオード５４の
カソードに入力され、ダイオード５４のアノードは並列
接続し一端を電源に接続したコンデンサ５５及び抵抗５
６とインバータ５７に入力され、インバータ５７の出力
はトランジスタ５８を介してトランジスタ５９に直列接
続したトランジスタ６０のベースに入力され、トランジ
スタ６０のコレクタは安全弁の電源端子に接続してい
る。この構成において燃焼検知回路の出力の矩形波信号
によりインバータ４５の出力がハイになると、コンデン
サ４６、ダイオード４７を通して充電電流が流れてコン
デンサ４９に電荷がチャージされ、ロウになるとコンデ
ンサ４６の電荷はダイオード４８を通して放電する。こ
の繰り返しによりインバータの入力端子電圧がしきい値
を越えると出力はロウになり、トランジスタ５９にベー
ス電流を流してトランジスタ５９がオンする。同様にイ
ンバータ４５がロウの時点でコンデンサ５２、ダイオー
ド５４を通して充電電流が流れて電荷がコンデンサ５５
にチャージされ、ハイになるとコンデンサ５２の電荷は
ダイオード５３を通して放電する。この繰り返しにより
インバータ５７の入力端子電圧がしきい値以下に下がる
と出力はハイになり、トランジスタ５８にベース電流を
流しトランジスタ５８がオンしトランジスタ６０もオン
する。トランジスタ５９とトランジスタ６０がオンする
と安全弁に吸着電流が供給されて保持を継続する。ここ
で熱電対の熱起電力が所定電圧以下になり燃焼検知回路
の出力がハイまたはロウに固定すると、コンデンサ４
６、コンデンサ５２によるコンデンサ４９、コンデンサ
５５に対する充電がなされなくなり、コンデンサ４９の
電荷に対しては抵抗５０、コンデンサ５５の電荷に対し
ては抵抗５６により放電され、インバータのしきい値以
下、または以上になるとトランジスタ５９、トランジス
タ６０をオフし安全弁の吸着電流を遮断する。このよう
に入力信号を交流信号とし、直流動作部分については並
列冗長構成とすることで、故障による電圧のハイまたは
ロウ固定時において安全弁を遮断することができる。

【００７５】図１０において、機器が正常に燃焼してい
るときには、熱電対１５の出力端子１５−ａは出力端子
１５−ｂより十数ミリボルト低い電圧であり、コンパレ
ータ３６の入力端子３６−ｂの電圧は電池４の正極電圧
と負極電圧の間にある。この状態で熱電対１５の出力端
子１５−ａとコンパレータ３６の入力端子３６−ｂが短
絡すると、コンパレータ３６の入力端子３６−ｂの電圧
は熱電対１５の出力端子１５−ａと同電圧になる。する
と、コンパレータ３６の出力はハイに固定されて整流回
路３７の出力がロウとなり、トランジスタ４４がオフし
て、安全弁１４は励磁電流がなくなり閉弁する。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明の燃焼機器の制御回
路によれば、 （１）安全弁等の低インピーダンスの負荷に対して１つ
の電池を電源として供給することで、無効電力を削減で
き電池の有効利用ができる。

【００７７】（２）２本の電池の電圧を制御回路に供給
することで、高い動作電圧を確保でき、安価な汎用のＩ
Ｃ等が使用できる。

【００７８】（３）電池に並列にダイオードを接続する
ことにより、２本の電池のいずれかが装填されない場合
に、装填されていない電池に代わりダイオードが電源供
給またはグランド電位との接続を行い、制御回路の保護
を行う。

【００７９】（４）各々の電池の電圧低下を検出する事
で各々の電池の負荷に応じた検出電圧を検知できて、電
池の交換等の報知をすることによって電池の容量を有効
に利用できる。

【００８０】（５）電池の両端電圧すなわち制御回路の
電源電圧の低下を検出することで、他の負荷に対する検
出電圧に関係なく制御回路の動作に必要な検出電圧の設
定が可能となり、電圧低下による誤動作が防止できる。

【００８１】（６）点火器の動作時に発生する過渡的な
電圧の低下による電池交換予告等の報知を停止できる。

【００８２】（７）最低電位からの立ち上がり信号によ
り出力を反転するＣＲタイマーの構成で、コンデンサの
１端を電源に接続したことにより、負荷の変動による電
源電圧の上昇がタイマーのオフを加速する方向に作用
し、安定したタイマー動作が実現できる。

【００８３】（８）電圧変動による誤動作がないため、
電池の消耗時の動作が安定する。 （９）電源電圧に関わらず励磁電流が一定であるので、
無駄な電力消費がなく電池寿命が長くなる。

【００８４】（１０）定電流制御であるから、負荷抵抗
値による励磁電流の変化がないため、点火スイッチは接
触抵抗の小さなものを使用する必要がなく、コストダウ
ンが図れる。

【００８５】（１１）例えば、電流検出手段を抵抗の両
端電位差を検出する方法とすると、電流検出抵抗を低抵
抗値に設定することで無効電圧を削減し、低電圧駆動が
可能となる。

【００８６】（１２）定電流制御であるため、電流の変
動による電源電圧の変動がなく、電源を同じくする他の
回路への影響がなくなる。

【００８７】（１３）スイッチング素子としてトランジ
スタを使用しても、電流値がトランジスタの飽和電圧の
影響を受けないため、低飽和電圧のトランジスタを使用
する必要がなく、コストダウンが図れ、精度のよい定電
流回路が実現できる。

【００８８】（１４）電流検出手段を抵抗の両端電位差
を検出する方法とすると、電流検出抵抗を低抵抗値に設
定することでスイッチングトランジスタのエミッタ電圧
が低くなる。従って、スイッチングトランジスタをオン
させるためのベース電圧も低くなることから、低電圧時
においても、スイッチングトランジスタを容易にオンさ
せることが可能となる。

【００８９】（１５）制御回路の電源と同一の高い電圧
を安全弁に印加する場合に比べ、消費電力を半減でき
る。

【００９０】（１６）制御回路の電源である電池の片方
のみに安全弁の電流が流れるのでその電流による電圧の
変動が電源に与える影響は半減できる。

【００９１】（１７）増幅器の入力オフセット電圧や温
度特性等の直流成分はコンデンサでカットされるので入
力オフセット電圧をキャンセルするための調整が不要で
あり、調整ミスによる検知誤差や調整に半固定抵抗を使
用した場合の半固定抵抗の経年変化による誤差が発生せ
ず、検知精度が維持できる。

【００９２】（１８）複数の電圧と比較したい場合でも
比較器が１つしか必要ないため、安価に構成できる。

【００９３】（１９）コンパレータの出力はセンサーの
温度が正常状態においては矩形波となるように構成して
いるので、故障によってコンパレータの入力端子や出力
端子がハイ、ロウいずれの電圧に固定されても動作が停
止して安全な構成である。

【００９４】（２０）２値の基準電圧をもつことにより
１つのコンパレータで温度センサーの高温状態の検出と
断線検出が出来て安価に構成できる。

【００９５】（２１）立ち消え検知から安全弁の閉弁に
至るまでの間に遅れ時間を持たせることで、炎の煽りな
どによる一時的な熱電対の起電力低下時に誤って閉弁し
てしまうことがなくなる。

【００９６】（２２）点火器動作時の一時的な電圧変動
による電圧低下検知での誤報知を防ぐことができる。

【００９７】（２３）温度センサーと熱電対の電源を別
個の電池としたことにより、温度センサーと熱電対を回
路と結ぶリード線の端子端などが何らかの原因で短絡し
ても温度センサーの信号が熱電対の冷接点電位より低く
なることで温度センサーの回路が温度センサーの回路が
温度センサーの断線と判断するため安全弁は閉弁し安全
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の燃焼機器の制御回路におけ
る電源構成を示す図

【図２】同電池電圧検出回路を示す図

【図３】同タイマー回路を示す図

【図４】同タイマー回路の電圧波形を示す図

【図５】本発明の一実施例における安全弁吸着回路を示
す図

【図６】本発明の一実施例における安全弁吸着回路の電
圧対励磁電流特性を示す図

【図７】本発明の一実施例における安全弁吸着回路を示
す図

【図８】本発明の一実施例における着火検知回路を示す
図

【図９】本発明の一実施例における着火検知回路の電圧
波形を示す図

【図１０】本発明の一実施例における着火検知回路及び
温度センサー回路を示す図

【図１１】本発明の一実施例における温度センサー回路
の電圧波形を示す図

【図１２】本発明の一実施例における安全弁駆動回路を
示す図

【図１３】従来の燃焼機器の制御回路における電源構成
を示す図

【図１４】従来のタイマー回路を示す図

【図１５】従来の着火検知回路及び温度センサーを示す
図

【図１６】従来の着火検知回路及び温度センサーにおけ
る電圧波形を示す図

【図１７】従来の安全弁吸着回路の電圧対励磁電流特性
を示す図

【符号の説明】

１、２、３ スイッチ ４、５ 電池 ６、７、８ タイマー ９ 点火器 １０、１２、１４ 安全弁 １１、１３、１５ 熱電対 １６、１７、１８、１９ トランジスタ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の電池と第２の電池を直列接続し、前
   記第１の電池を電源とする負荷回路と、その負荷回路を
   制御する制御手段を備え、その制御手段の電源は前記第
   １の電池と第２の電池の両端より供給することを特徴と
   する燃焼機器の制御回路。
2. 【請求項２】第１の電池と第２の電池を直列接続し、前
   記第１の電池の正極にカソードを接続し、負極にアノー
   ドを接続した第１のダイオードと、前記第２の電池の正
   極にカソードを接続し、負極にアノードを接続した第２
   のダイオードを備えてなる燃焼機器の制御回路。
3. 【請求項３】第１の電池と第２の電池を直列接続し、前
   記第１の電池の電圧を検出する第１の検出手段と、前記
   第２の電池の電圧を検出する第２の検出手段と、報知手
   段を備え、その報知手段は前記第１の検出手段と前記第
   ２の検出手段のオアで駆動する構成とした燃焼機器の制
   御回路。
4. 【請求項４】第１の電池と第２の電池の合計電圧を検出
   する第３の検出手段を備え、報知手段は前記第１の検出
   手段と前記第２の検出手段と前記第３の検出手段とのオ
   アで駆動する構成とした請求項３記載の燃焼機器の制御
   回路。
5. 【請求項５】バーナに点火する点火器を備え、その点火
   器の動作時は報知手段の動作を停止することを特徴とす
   る請求項３記載の燃焼機器の制御回路。
6. 【請求項６】オン時に電源の最高電位側に接続され、オ
   フ時に電源の最低電位側に接続される切り替え手段と、
   前記切り替え手段に直列に接続された抵抗と、前記抵抗
   に直列に接続され、他端を最高電位側に接続されたコン
   デンサと、前記コンデンサと前記抵抗との接続点の電位
   を比較判定する比較判定手段を備え、前記切り替え手段
   がオン時にコンデンサの電荷を放電することを特徴とす
   る燃焼機器の制御回路。
7. 【請求項７】バーナのガス通路に設けた安全弁と、前記
   安全弁の励磁コイルに流れる励磁電流を検出する電流検
   出手段と、前記電流検出手段により前記励磁電流を制御
   する電流制御手段を備え、前記励磁電流を定電流にした
   ことを特徴とする燃焼機器の制御回路。
8. 【請求項８】電流制御手段と電流検出手段の間にスイッ
   チング素子を挿入した請求項７記載の燃焼機器の制御回
   路。
9. 【請求項９】第１の電池と第２の電池を直列接続し、前
   記第１の電池または前記第２の電池のいずれかに負荷と
   して安全弁を接続した請求項７ないし請求項８のいずれ
   か１項に記載の燃焼機器の制御回路。
10. 【請求項１０】熱電対と、前記熱電対の出力を断続する
    断続手段と、前記断続手段により断続された信号を増幅
    する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号を微分する微
    分手段と、前記微分手段の出力信号を比較判定する比較
    判定手段と、前記比較判定手段の出力信号を整流する整
    流手段を備え、前記整流手段の出力信号により、ガス通
    路に設けた安全弁を駆動することを特徴とする燃焼機器
    の制御回路。
11. 【請求項１１】出力する基準電圧を切り替える切り替え
    手段を備えた基準電圧源と、前記基準電圧源と任意の電
    圧とを比較判定する比較判定手段により構成され、前記
    切り替え手段によって前記基準電圧源より出力される複
    数の基準電圧と前記任意の電圧とを比較することを特徴
    とする燃焼機器の制御回路。
12. 【請求項１２】入力信号を微分する微分手段と、前記微
    分手段の出力の立ち上がり成分のみを選択する第１の選
    択手段と、前記第１の選択手段の出力を整流する第１の
    整流手段と、前記第１の整流手段の出力信号を比較判定
    する第１の比較判定手段と、前記微分手段の出力の立ち
    下がり成分のみを選択する第２の選択手段と、前記第２
    の選択手段の出力を整流する第２の整流手段と、前記第
    ２の整流手段の出力信号を比較判定する第２の比較判定
    手段と、ガス通路に設けた安全弁を備え、前記安全弁
    は、前記第１の比較判定手段の出力信号と前記第２の比
    較判定手段の出力信号とのアンドで駆動することを特徴
    とする燃焼機器の制御回路。
13. 【請求項１３】前記第１の整流手段と前記第１の比較判
    定手段との間及び、前記第２の整流手段と前記第２の比
    較判定手段との間に時定数をもつ放電手段を備え、前記
    第１の整流手段または前記第２の整流手段の出力の停止
    後、第１の時間だけ前記安全弁を駆動すること特徴とす
    る請求項１２記載の燃焼機器の制御回路。
14. 【請求項１４】点火操作後、第２の時間だけ動作する点
    火器を備え、前記第１の時間は前記第２の時間より長い
    ことを特徴とする請求項１３記載の燃焼機器の制御回
    路。
15. 【請求項１５】第１の電池と第２の電池を直列接続し、
    温度センサーと、熱電対を備え、前記温度センサーに前
    記第１の電池を印加し、前記熱電対の冷接点は前記第１
    の電池と前記第２の電池の接続点に接続する構成の燃焼
    機器の制御回路。