JPH1144421A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンモータ制御機能を有する燃焼制御装置
において、特に電源回路の動作を合理化し、小型、廉価
にする。 【解決手段】 ファンモータ21に稼働電力を与える電源
回路は、一次巻線の通電率に応じた大きさの出力電圧を
二次巻線に生ずる変圧器14を有するスイッチング電源回
路12〜18とする。ファンモータ21の回転数を制御する制
御回路31に稼働電力を与える電源回路は、スイッチング
電源回路12〜18とは別個な電源回路であって、商用交流
電源11から得られる入力交流電圧を変圧器41の一次、二
次巻線比によってのみ変圧してから整流する非スイッチ
ング電源回路41〜43とする。制御回路31によるファンモ
ータ21の回転数制御は、スイッチング電源回路12〜18に
おける変圧器14の一次巻線通電率を制御することでな
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば昨今のガス
給湯機等に認められるように、燃焼部にその時々で最適
な空気量を強制送気するためのファンモータを有する燃
焼機器の制御装置に関し、特に、そうした制御装置の電
源供給系における改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の燃焼機器の燃焼制御装置では、
その電源として、スイッチング電源回路を用いることが
多い。商用交流電源から得られる入力交流電源電圧を変
圧器の一次、二次巻線比に応じて直接に変圧し、これを
整流、平滑する通常の非スイッチング電源回路を用いる
場合に比し、スイッチング電源回路に必要な変圧器はか
なり小型になり、ひいては電源回路全体を小型、軽量に
し得るからである。図２には、このような場合の制御装
置の全体的な概略回路構成が示されている。

【０００３】商用交流電源11に接続したスイッチング制
御回路12は、ある特定の周波数でスイッチング素子13を
オンオフ制御し、変圧器14の一次巻線に流れる一次電流
をある固定の通電率で断続させる。これにより、当該固
定の通電率に応じた出力電圧が変圧器14の二次巻線に表
れるので、これを適当な整流平滑回路15，16，17，18に
より整流して直流出力とする。図示の場合はダイオード
15による半波整流で、チョークコイル16を有するチョー
クインプット型となっており、その脈流出力を平滑コン
デンサ17により平滑する。ダイオード18はいわゆるフラ
イホイールダイオードで、整流ダイオード15がカットオ
フした時のチョークコイル残留エネルギを平滑コンデン
サ17に流す。

【０００４】上述の構成要素群12〜18を有するスイッチ
ング電源回路の出力は、まずはファンモータ駆動回路22
を介してファンモータ21に与えられ、ファンモータ駆動
回路22はまた、信号連係線36で示すように、最近では主
制御回路として用いられることが多くなっているマイク
ロコンピュータ（以下、単にマイコン）31により制御さ
れて、その時々に必要な回転数となるようにファンモー
タ21を制御する。

【０００５】一方、制御回路であるマイコン31に着目す
ると、これにもちろん電源が必要であるが、一般にこれ
は、スイッチング電源回路出力電圧をマイコン31に適当
なる電源電圧範囲に調整し、かつ安定化する専用のマイ
コン用電源32を介して得るようになっている。マイコン
31は信号連係線35で示すように、燃焼制御に必要な他の
電気的負荷33も制御するが、この電源もまた、スイッチ
ング電源回路から得るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】要するに、従来の燃焼
機器用制御装置では、これに含まれる、もしくはこれに
より駆動される回路要素の全ての電源を単一のスイッチ
ング電源回路から得るようにしている。しかしそれがた
めに、種々の問題が生ずる。

【０００７】まず第一に、図２の回路では、スイッチン
グ電源回路は、ファンモータ21を常に最大回転数で回転
させ得る能力を有していなければならない。ところが、
ガス給湯機等においては、特に夏季等、必要な出湯温を
得るのにそれほど大きな燃焼量を必要としない状況下で
は、ファンモータ駆動回路22は、全稼働時間中、むし
ろ、マイコン21の指令に応じてファンモータ21への供給
電力を絞るように制御している時の方が多い。従ってこ
うした場合、ファンモータ稼働中の多くの時間範囲にお
いて、搭載されているスイッチング電源回路は、大き過
ぎる容量を持っていることになる。

【０００８】さらに言うなら、燃焼が停止していて、フ
ァンモータ21をそもそも回す必要がない時でさえ、スイ
ッチング電源回路それ自体はマイコン31や他の電気的負
荷33のため、稼働を続けねばならない。しかも、このと
きにも一次側通電率は固定であって、常に最大容量の電
力を供給可能な状態にされている。つまり、マイコンや
他の小電力負荷にのみ電源が供給されていれば良いよう
な状況、つまりは極めて微小な電力消費状況下でさえ、
従来の燃焼制御装置では、常に大容量の電源回路を用い
ていることになる。

【０００９】逆に言えば、従来回路において用いられて
いるスイッチング電源回路は、上記のようにマイコン31
や、それにより制御される他の電気的負荷33をも含め、
全ての負荷を一度に、しかも常に最大電力供給状態で稼
働できる容量を持つように設計される。そのため、通常
の非スイッチング電源回路を用いる場合に比せば小型に
済むとは言え、やはり大型化することを否めない。

【００１０】しかも、こうした大容量のスイッチング電
源回路は、変圧器と整流器のみから成る通常の非スイッ
チング電源回路に比べると、変圧器二次巻線側の平滑コ
ンデンサ17の充放電負荷が大きく、寿命が短くなりがち
である。ガス給湯機の場合、少なくとも製品寿命は10年
程度を保証することが要求されるが、これを満たすため
には、用いる素子や部品にはさらに余裕を見込まねばな
らず、これがまた回路全体をさらに大型化し、高価にす
ることになる。

【００１１】加えて、もしスイッチング電源回路12に故
障があって、ファンモータ21が停止するか、異常回転状
態になって、そのままでは危険な状況が起き得る場合に
も、これをマイコン31により検出することができない場
合も考えられる。当該マイコンが、そもそもスイッチン
グ電源回路12により駆動されているからである。

【００１２】本発明はこのような実情に鑑み、合理的な
動作原理に従い、かつ、小型、廉価な電源回路を有する
燃焼制御装置を提供せんとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、燃焼部への強制送気用のファンモータを制御
する機能を有する燃焼制御装置として、ファンモータに
稼働電力を与える電源回路は、一次巻線の通電率に応じ
た大きさの出力電圧を二次巻線に生ずる変圧器を有する
スイッチング電源回路とする一方；ファンモータの回転
数を制御する制御回路に稼働電力を与える電源回路は、
上記のスイッチング電源回路とは別個な電源回路であっ
て、入力交流電圧を変圧器の一次、二次巻線比によって
のみ変圧してから整流する非スイッチング電源回路と
し；制御回路によるファンモータの回転数制御は、上記
のスイッチング電源回路における変圧器の一次巻線通電
率を制御することによりなすこと；を特徴とする燃焼制
御装置を提案する。

【００１４】上記の基本構成を満たした上で、本発明は
また、特定の下位態様において、上記の制御回路は、フ
ァンモータを駆動する必要のない時にはスイッチング電
源回路の動作自体を停止させる燃焼制御装置も提案す
る。そしてこの場合、望ましくは、スイッチング電源回
路の動作が停止している時にもスイッチング電源の出力
に設けられている平滑コンデンサの放電を避けるため
に、非スイッチング電源回路の出力により当該平滑コン
デンサを充電する充電回路を設ける。

【００１５】また、本発明のさらに別な態様によれば、
ファンモータ以外の他の電気的負荷は上記の非スイッチ
ング電源回路により駆動される燃焼制御装置も提案され
る。もちろん、制御回路は一般にマイコンを含んで構成
することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１には本発明に従って構成され
た燃焼機器用燃焼制御装置の回路構成が示されている。
既に説明した従来構成における回路要素と同じ符号の付
されているものは同一ないし同様であって良い要素を示
し、それらについては先の説明を援用して、本項での説
明は省略する場合もある。

【００１７】本発明の燃焼制御装置では、二つの別個な
電源回路を有している。一つは既に説明したスイッチン
グ方式に従うスイッチング電源回路であって、その具体
的な回路構成自体は任意で良いが、図示の場合は先の従
来例同様、商用交流電源11から稼働電力を受けて動作す
るスイッチング制御回路12の制御に応じ、変圧器14の一
次電流を断続するスイッチング素子13、変圧器14の二次
交流出力を整流するダイオード15を有する半波整流回
路、その出力を平滑するチョークコイル16と平滑コンデ
ンサ17、さらにフライホイールダイオード18とから構成
されていて、このスイッチング電源回路によりファンモ
ータ21が駆動される。

【００１８】ただし、図２に示した従来回路と異なるの
は、スイッチング素子13のオンオフを制御するスイッチ
ング制御回路12が、従来のように常に固定の変圧器一次
巻線通電率でのオンオフ制御をなすのではなく、後に再
度説明するように、図示の場合に主たる制御回路として
用いられているマイコン31の指令により、当該一次巻線
通電率を可変したり、さらに望ましくはスイッチング電
源回路の完全な停止状態（スイッチング素子13の継続的
なオフ状態）も具現し得るように構成されていることで
ある。

【００１９】もう一つの電源回路は、一次巻線と二次巻
線の巻線比によってのみ商用交流電源11の電圧を変圧す
る変圧器41と、その出力を整流する整流回路42を有する
非スイッチング電源回路である。この具体的な回路構成
自体も任意であって良いが、図示の場合は整流回路は全
波整流器（いわゆるブリッジ整流器）42により構成さ
れ、その整流脈流出力は平滑コンデンサ43により平滑さ
れている。

【００２０】非スイッチング電源回路は専用の安定化電
源であるマイコン用電源回路32を介しマイコン31を駆動
し、かつ望ましくは、燃焼機器に電気的点火装置とか電
磁弁類、各種電気的センサ等、他の電気的負荷33が備え
られる場合には、それら他の負荷33をも駆動する。

【００２１】マイコン31は信号連係線34で示すように、
その時々の燃焼量に応じて必要な送気量を得るべきファ
ンモータ回転数となるようにスイッチング制御回路12に
作用し、スイッチング素子13のオンオフデューティを制
御して変圧器14の一次巻線通電率を可変制御し、ファン
モータ21に与えるその時々の電圧値、ひいては供給電力
を制御する。

【００２２】従って、従来のように、固定の一次巻線通
電率での動作により常に最大容量で稼働可能なスイッチ
ング電源出力をファンモータ駆動回路22で絞る方向で制
御する制御方式と異なり、その時々に必要な電力をの
み、ファンモータに供給できるので、スイッチング電源
回路自体をより小型にすることができる。さらに、ファ
ンモータ21を停止させても良い時には、スイッチング素
子13を完全にオフにした状態を継続させるように制御す
ることで、スイッチング電源回路を完全停止させること
ができる。このようなことが相まって、装置全体として
の経時的電力消費は大きく抑えることができ、スイッチ
ング電源回路の寿命も延びる。

【００２３】ただし、本発明によると、非スイッチング
電源回路の方は常時稼働することになる。しかし、大電
力を消費し続けるファンモータ21に比せば、マイコン31
はもとよりのこと、他の負荷33も十分少ない電力で動作
する。従って、非スイッチング電源回路用の変圧器41に
は相当小型なものを用いることができ、変圧器を二つ用
いることの不利を補って余りある。ファンモータ駆動用
電源を小型化することが、何よりもこの種の装置全体の
小型化、低廉化に繋がる。後述する他の効果もまた、本
発明の有利性を証明する。

【００２４】もっとも、上述のようにスイッチング電源
回路12〜18を完全停止可能なように構成した場合、当該
電源回路が完全停止した状態から再び立ち上がる時、平
滑コンデンサ17が既に放電し切っていると、初期充電時
にかなり大きなラッシュカレント（突入電流）が生じ、
これが何回も繰り返されると、当該コンデンサ17の寿命
を大きく縮めることも考えられる。そこで図示の回路で
は、常に稼働している非スイッチング電源回路の整流出
力の一部を電流制御抵抗52と逆流防止ダイオード51を介
して平滑コンデンサ17に供給するようにしており、スイ
ッチング電源回路12が停止している時にも必要程度の電
荷が平滑コンデンサ17にチャージされた状態になるよう
にしている。もちろん、このバイパス電流路を通してフ
ァンモータ21を駆動する訳ではないので、このための消
費電力は僅かである。というよりも、ファンモータ21へ
の漏れ電流は小さくなるように、抵抗値等を設計する。

【００２５】こうした工夫により、スイッチング電源回
路を小型にし得、かつ、その寿命を縮めることなく、必
要時にのみスイッチング電源回路を駆動することで装置
全体としての電力消費を大きく抑えることができ、幾何
構造的にも小型で安価なものが得られるが、さらに、図
示回路の場合、信号連係線34が両方向矢印となっている
ことから理解されるように、マイコン31はスイッチング
制御回路12の状態、例えば要部の電流値ないし電圧値等
を取り込んだり、回路要素の短絡状況等を知ることがで
きる。従って、スイッチング電源回路の方に異常が生じ
ても、マイコン31はこれとは別な非スイッチング電源回
路により駆動されているので正常な動作状態を保つこと
ができ、当該異常の発生を知ることができる。もちろ
ん、異常発生を認知した時には、既存の技術に従い、例
えば図示しない燃料流量調整弁を強制的に閉塞する等、
安全対策を講ずることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によると、大電力を消費するファ
ンモータの駆動電源を小型、廉価にし得、かつ、ファン
モータに必要なその時々の回転数に応じた電力を供給で
きるので、燃焼制御装置を含む燃焼機器全体としての電
力消費を抑えることができる。また、本発明の特定の態
様によれば、ファンモータ駆動用スイッチング電源回路
を不要時には完全停止もできるので、電力消費はさらに
低減される。さらに、このようにした時に非スイッチン
グ電源回路の方からスイッチング電源回路用平滑コンデ
ンサを充電しておく態様を採用すれば、場合により生じ
得る平滑コンデンサの寿命低下の問題からも逃れること
ができ、電力消費の低減下、装置の小型化という長所を
のみ、享受できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された燃焼制御装置の一実
施形態における回路構成図である。

【図２】従来の燃焼制御装置における代表的な回路構成
図である。

【符号の説明】

11 商用交流電源 12 スイッチング制御回路 13 スイッチング素子 14 スイッチング電源回路用変圧器 15 スイッチング電源回路用整流ダイオード 16 スイッチング電源回路用チョークコイル 17 スイッチング電源回路用平滑コンデンサ 21 ファンモータ 31 制御回路（マイコン） 33 他の電気的負荷 41 非スイッチング電源回路用変圧器 42 非スイッチング電源回路用整流回路 43 非スイッチング電源回路用平滑コンデンサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼部への強制送気用のファンモータを
   制御する機能を有する燃焼制御装置であって；上記ファ
   ンモータに稼働電力を与える電源回路は、一次巻線の通
   電率に応じた大きさの出力電圧を二次巻線に生ずる変圧
   器を有するスイッチング電源回路とする一方；該ファン
   モータの回転数を制御する制御回路に稼働電力を与える
   電源回路は、上記スイッチング電源回路とは別個な電源
   回路であって、入力交流電圧を変圧器の一次、二次巻線
   比によってのみ変圧してから整流する非スイッチング電
   源回路とし；該制御回路による上記ファンモータの回転
   数制御は、上記スイッチング電源回路における上記変圧
   器の一次巻線通電率を制御することでなすこと；を特徴
   とする燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の燃焼制御装置であって；
   上記制御回路は、上記ファンモータを駆動する必要のな
   い時には上記スイッチング電源回路の動作自体を停止さ
   せること；を特徴とする燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の燃焼制御装置であって；
   上記スイッチング電源回路の動作が停止している時にも
   該スイッチング電源の出力に設けられている平滑コンデ
   ンサの放電を避けるため、上記非スイッチング電源回路
   の出力により該平滑コンデンサを充電する充電回路を有
   すること；を特徴とする燃焼制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載の燃焼制御装
   置であって；燃焼機器に用いられる上記ファンモータ以
   外の他の電気的負荷は上記非スイッチング電源回路によ
   り駆動されること；を特徴とする燃焼制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載の燃焼制
   御装置であって；上記制御回路はマイクロコンピュータ
   を含んで構成されていること；を特徴とする燃焼制御装
   置。