JPS59123128A - リレ−駆動回路 - 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】 この発明はガス風呂、業務用厨房施設、暖房装置などガ
スを使用した各種の燃焼制御装置に適用して好適なリレ
ー駆動回路に関する。

この燃焼制御装置では、パイロットバルブ（１４１磁弁
）をコントロールして開栓するのも、パイロットバーナ
に着火するのも、いずれも電気回路の出力を利用して行
なわれる。このため通電、通電制御用に複数のりレース
イソチが設けられているが、これら複数のリレーに付随
する回路素子（以ド単にリレーという）が故障したり、
誤動作した場合にも燃焼制御装置はすべて安全側に、つ
まりいかなる場合でもパイロットバルブやメインバルブ
が閉栓する側に作動するように構成しなければならない
。それでなければ、故障や誤動作と同時に生ガスが多量
に洩れ暴発等を誘発するおそれがあるからである。

従って、リレーには安全装置付きの駆動回路を使用すべ
きである。この発明はその一手段を提案するもので、ま
ず、この発明を適用して好適な燃焼制御装置から説明す
る。

第１図は燃焼制御装置α０の一例を示すもので、制御対
称は、パイロットバーナに設けられたバイロフトバルブ
（１）、メインバーナに設けられたメインバルブ（２）
及びパイロットバーナに対する着火装置（３）である。

端子（４ａ）　、　　（４ｂ）にはＡＣ１００Ｖ若しく
はＡＣ２４Ｖの交流電圧が（ｊｔ給され、この交流電圧
はダイオードブリッジ回路（５）で所定の直流電源電圧
に変換される。ダイオードブリッジ回路（５）の出力側
のプラス側の電源路をＩｔ　ａ　、マイナス側の電源路
をρｂとすれば、これら電源路ｎａ、βｂに対して上述
したバルブ（１１、＋２１及び着火装置（３）が負荷さ
れる。

電源路１１ａは２本に分岐され、一方の電源路ｆｌａ１
とＪｂとの間には第１のスイッチＳＷｘを介してパイロ
ットバルブｉｌ＋と着火装置（３）とが接続され、また
他方の電源路βａ２とＲｂとの間にはパイロットバルブ
（１）とメインバルブ（２）が接続される。Ｄｌ。

Ｄ２は夫々逆流阻止用のダイオードである。電源路７！
ａ１．　　ＩｔＢ２は第２のスイッチ舖２によって切換
えられる。

電源路１ａ１とＩｌｂとの間にはさらに第１のスイッチ
Ｓ’ｔｈをコントロールする第１のリレーＲＹｘが接続
される。そのため、マイナスの電源路１ｂには第２のス
イッチ鵠２が接続され、そのブレーク接点と一方の電源
路ｌ１ａｔとの間に逆流阻止用のダイオードＤ３と、抵
抗器Ｒ３とコンデンサＣ３よりなる時定数回路（６）が
接続され、このコンデンサＣ３の両端に第１のリレーＲ
Ｙ１が接続される。そして、この第１のリレーＲ１ｈと
メータ接点との間には第１のリレー１？Ｙ１に流れる電
流を制限する抵抗器Ｒ４と逆流阻止用のダイオードＤ４
が接続される。

一方、電源端子（４ａ）　、　　（４ｂ）に供給された
交流電圧はトランスＴによって降圧され、降圧された二
次電圧は第２及び第３のリレー１１Ｙ２　、　ＲＹ３の
駆動電圧として供給される。第３のスイッチＳｈをコン
トロールする第３のリレーＲｖ３はフレームセンサ（２
０）の出力で制御される。フレームセンサ（２０）はパ
イロットバーナの着火状態を検出するためのもので、炎
の検出子（２０Ａ　）を有し、炎が検出されると第３の
リレーＲ１ｈに通電される。

また、第２のスイッチＳｌ’ｈをコントロールする第２
のリレーＲＹ２はタイマー（３０）の出力で制御される
。このタイマー（３０）はオンタイマーとオフタイマー
を備えたツインタイマーと同一の機能を有するように構
成され、電源の投入に関連されると共に、回路動作の異
常状態の検出出力に応答するようになされている。図に
はその一例として第３のリレーＲ１ｈに基づく第３のス
イッチＳＷ３の異常を検出すべく、第３のスイッチＳＷ
３のメータ接点側と電源路ｇｂとの間にホトカプラーな
どの検出手段（８）が接続され、ホトトランジスタＴｐ
にてタイマー（３０）が制御される。

続いて、この構成による動作について正常動作から説明
する。

第１〜第３のリレーＲＹ１〜ＲＹ３の夫々が正常である
場合には、夫々のスイッチ接点はいずれもブレーク接点
側にあるから、電源供給により所定の直流電圧は第２の
スイッチＳｈ及び第３のスイッチＳＷ３により構成され
た閉回路に印加されるため、これによって第１のリレー
ＲＹｔが付勢されて、第１のスイッチＳＷ１はメーク接
点側に移る。このとき、第２のスイッチ５ｌ１２は図示
の状態にあるため、第１のスイッチＳＷｘが制御されて
もダイオードＤ４の作用でバルブ（１）と着火装置（３
）とにはまだ駆動電圧は印加されない。

タイマー（３０）は電源投入と同時に動作し、所定時間
Ｔｚ（この例では３秒）経過後に得られるタイマー出力
で第２のリレーＲ’ｌ’２が通電され、これによって第
２のスイッチＳｌｔ＋はメーク接点側に切換えられる。

なお、この第２のスイッチＳＷ２の切換により第１のリ
レーＲＹ１には瞬間的ではあるが、リレー電流が切れる
。このリレー電流の跡切れをなくすため、第２のスイッ
チ５ＩＡ２の切換操作中はコンデンサＣ３の充電電圧が
利用される。

メータ接点への切換えにより形成される新たな電流ルー
プでは、第１のリレーＲＹｔの付勢状態を保持するだけ
の保持電流が流れるように、抵抗器Ｒ４の値が選定され
る。その理由は後述する。

第２のリレーＲＹ２の動作によって始めてバルブｉｌｌ
と着火装置（３）とに所定の直流電圧が印加されるから
、着火装置（３）で発生した高電圧が着火子（３＾）を
介してパイロットバーナーに印加される。これによって
パイロットバーナーに送給されたがガスが着火し、その
炎がフレームセンサ（２０）で検出されて第３のリレー
ＲＹ３が付勢される。

第３のリレーＲＶ３が付勢されると、第３のスイフチ外
３が切換えられて着火装置ｗ（３１への電源がたたれる
と共に、新たにメインバルブ（２）とパイロットバルブ
＋１１とにｇｆＪＪ作電圧が印加されてメインバーナに
送給されたガスが着火する。また、ホトカプラー（８）
が動作してタイマー（３０）を直前の状態に保持する。

このため、第２のリレー１？Ｙ２の付勢状態が継続され
て、燃焼装置は完全燃焼状態に至る。

電源を切れば、第１〜第３のリレーＲＹｌ〜ＲＹ３に対
する動作電圧がすべて切れるのですべての燃焼がストッ
プする。

次に異席状態での回路動作を説明する。

まず、端子（４ａ）　、　　（４ｂ）に交流電源を供給
したにもかかわらずパイロットバーナが着火しないとき
には、フレームセンサ（２０）からは検出出力が得られ
ないので、メインバルブ（２）への通電がなされない。

また、タイマー（３０）は電源投入と同時に作動するが
、このタイマー（３０）は所定時間Ｔｚｆ＆にタイマー
出力が得られる（セソ日と共に、これから更に定電時間
Ｔ２（この例では１０秒）経過するとタイマー出力が消
失する（リセット）ので、上述のような場合は、ホトカ
プラ−（８）の出力でタイマー（３０）のセット状態が
ホールドされないために定電時間Ｔ２が経過すると第２
のリレーＲＹ２の付勢が解除されて、パイロットバルブ
（１）に対する通電ループが切れる。

このようにして、パイロットバーナからの生ガスの流失
が防止される。

正當動作後何らかの原因で中途失火すると、この状態が
フレームセンサー（２０）で直ちに検出されるから、こ
れによって第２及び第３のリレーＲＹ２ＲＹ３が順に減
勢されて、やはり同しく装置は安全側に動作する。

なお、第３のリレーＲＹ３が制御された段階ではまだタ
イマー（３０）が動作しているので、一定時間Ｔ２に至
るまでの間は 第３のスイッチ蛋３−ダイオードＤ３−抵抗器Ｒ３−第
１のリレーＲＹＩ−抵抗器Ｒ４−ダイオードＤ４−第２
のスイッチ蛋２ なる電流ループが存在するから、パイロットバルブ（１
）と着火装置（３）とには電源が供給され続けるように
も考えられる。

しかし、中途失火の場合、第１のリレーＲＹ１に対する
通電ループは切れていたから、再度この通電ループが形
成されても、抵抗器Ｒ４の存在で第１のリレーＲＹ１に
は保持電流以−ヒの電流は流れず、第１のリレーＲＹｔ
は付勢されない。従って、バイロフトバーナーが再び着
火されるようなおそれはない。

当初から第２のリレーＲＹ２が故障して第２のスイッチ
Ｓｋｈがメータ接点側に切換っていた場合に、電源が入
れられると、第１のリレーＲＹＩに対して上述した通電
ループが形成されるけれど、上述した動作説明の通り第
１のリレーＲＹ１は付勢されず、パイロットバルブｆｌ
）は開栓されない。このように、第２のリレーＲＹ２が
故障しても装置は安全側に動作する。

第３のリレーＲＹ３が故障して第３のスイッチＳＷｉが
メーク接点側に切換っているときに電源を投入した場合
には、第１のリレーＲＹＩ　とダイオードＤ４の存在で
バルブ＋１１．　（２１及び着火装置（３）にはいずれ
も動作電圧が供給されないので、このときも誤動作が確
実に回避される。

タイマー（３０）が故障して第２のリレーＲＹ２がメー
タ接点側に切換ったままになったとしても、初期着火の
ときには第１のリレーＲＹ１が動作しないので生ガスの
もれはなく、中途失火のときは第２のリレーＲＹ２が動
作しても第１のリレーＲＹ１ば動作しないので同じく生
ガスのもれがない。

第１のリレーＲｖｔが故障して第１のスイッチ鉢。

がメーク接点側に切換ったままになっているときは、初
期着火は正常に動作する。この場合に中途失火すると、
タイマー（３０）がオフタイマーとして動作し、所定時
間（Ｔ　２とは１くμらない。但し、Ｔ２以下である）
経過後に第２のスイッチＳＨ２がブレーク接点側に切換
ねるため、メインバルブ（２）、パイロットバルブｆｌ
＋ともに閉栓する。従って、第１のリレーＲＹ＋が故障
しても装置は安全側に動作する。

第２図はこの発明に係るリレー駆動回路（４０）の−例
であって、このリレー駆動回路はリレーに０ 対し第１のスイッチング素子と自己保持型の第２のスイ
ッチング素子とが直列接続され、第２のスイッチング素
子に対するトリガ一手段が第１のスイッチング素子によ
って制御されると共に、リレーは第１のスイッチング素
子が正常に動作しているときのみ付勢されるようになさ
れたものである。

第２図を参照して詳細に説明する。負荷としてのリレー
例えば第２のリレーＲＹ２は自己保持型の第１のスイッ
チング素子、例えばサイリスター５ＣＲ３と、第２のス
イッチング素子、例えばトランジスタＱ１とが直列に接
続された状態で、２電源十Ｂ、−Ｂに接続される。この
例では、第２のリレーＲＹ２を挟んで十Ｂ電源側にサイ
リスタ５ＣＲ３が、−Ｂ電源側にトランジスタＱ１が夫
々接続されている場合で、これら電源間に接続された一
対の抵抗器ＲａとＲｂの接続中点が接続点ｑ１に接続さ
れ、これと−Ｂ電源との間にはダイオードＤａとコンデ
ンサＣａの直列回路（トリガ一手段）が接続され、コン
デンサＣａの端子電圧がサイリスク−３ＣＲ３に対す　
るゲートパルスとして供給される。

なお、ＲＧはゲート抵抗器である。

この回路構成において、トランジスタＱ１がオフのとき
はダイオードＤａを通じてコンデンサＣａが充電される
ので、これによってサイリスター５ＣＲ３がトリガーさ
れ°ζ導通ずる。このときのカソード電流は第２のリレ
ーＲＹ２−抵抗器Ｒｂを通じて流れる。実施例ではトラ
ンジスタＱ１によって第２のリレーＲＹ２をコントロー
ルするようにしているので、上述のようなカソード電流
が流れてもこれによっては第２のリレーＲＹ２が付勢さ
れないように抵抗器Ｒｂの値が定められる。

制御パルスＳ１によってトランジスタＱ１がオンすると
、第２のリレーＲＹ２が付勢されて、上述の例では第２
のスイッチＳＷｚによりマイナスの電源路ｚｂが閉路さ
れる。このことから、コンデンサＣａはトランジスタＱ
１がオンして第２のリレＲＹ２が付勢されるまでの間、
サイリスター５ＣＲ３０オン状態を自己保持させるため
に使用されるものである。

１ さて、この回路構成で、サイリスク−３ＣＲＩばトラン
ジスタＱｌが故障したときでも第２のリレーＲＹ２が安
全側に動作するようにするための素子である。

すなわち、第３図のように、第２のリレーＲＹ２をトラ
ンジスタＱ１の直列回路だけでリレー駆動回路を構成し
たとすると、トランジスタＱ□がシッートすると第２の
リレーＲＹ２が直ちに動作し、極めて危険である。

ところが、第２図のようにサイリスター５ＣＲ３を接続
すると、トランジスタＱ１がショートした場合、コンデ
ンサＣａは充電されないので、サイリスク−３ＣＲ３は
トリガーされずにオンすることができなくなり、安全で
ある。

トランジスタＱ１がオープンの場合にはサイリスク−３
ＣＲ３がオンしても第２のリレーＲＹ２には起動電流以
下の電流しか流れないようにカソード電流が制限されて
いるので、問題はない。

サイリスター５ＣＲ３がショートした場合にはトランジ
スタＱ１が正常である限り問題はない。す３ ２ イリスター５ＣＲ３とトランジスタＱ１の双方が同時に
故障すると誤動作する。しかし、双方が同時に故障する
確率は極めて小さいので、双方故障を見越した安全対策
はとられていない。

トランジスタＱ１に供給される制御パルスＳ１はタイマ
ー（３０）で形成されたものが使用される。

タイマー（３０）は第４図のように可変発振器（３１）
とこの可変発振器（３１）の発振動作をコントロールす
るリセット回ｖＦ１（３２）とで構成される。

可変発振器（３１）は周知のように、所定周波数を発振
する発振器とその発振出力を逓降して所定のタイマー出
力を形成するバイナリ−カウンタ（この例では１５ステ
ージのバイナリ−カウンタ）とを有する。発振周波数を
定める時定数回路（３３）は一対の抵抗器ＲＸ、ＲＹと
コンデンサＧｏの直列回路で構成され、抵抗器Ｒ×の両
端に接続されたトランジスタＱ２をスイッチング制御す
ることによって周波数の異なる２つの発振周波数を得て
いる。トランジスタＱ２のオンのときの発振周波数によ
って可変発振器（３１）からは第５図Ａに示４ すタイマ一時間（周期）Ｔ１のタイマー出力ＰＴが得ら
れ、トランジスタＱ２のオフのときの発振周波数によっ
て周期Ｔ２のタイマー出力Ｐ丁が得られるものとする。

トランジスタＱ２はタイマー出力ＰＴによって制御され
る。

リセット回路（３２）は所定のリセットパルスＰＲを得
る自己保持型のスイッチング素子ＳＣＲ＜と、これをタ
イマー出力ＰＴによって制御するスイッチング素子（こ
の例ではトランジスタ）Ｑ３とを有し、トランジスタＱ
３は、この例ではリレー駆動回路（４０）に対する初段
のトランジスタとしても働らく。従って、トランジスタ
Ｑ３のコレクタ出力ＰＴが制御パルスＳ１として利用さ
れる。

自己保持型のスイッチング素子５ＣＲ４としてこの例で
はサイリスクが使用され、そのためこのサイリスク　Ｓ
ＣＩ？４とトランジスタＱ３とは直列に接続されると共
に、トリガー回路として図のように一対の抵抗器Ｒｃ、
Ｒｄが十Ｂ電源と、−Ｂ電源との間に直列接続され、そ
の接続中点が接続点ｑ２に接続されると共に、この接続
点ｑ２と−Ｂ？１源との間にダイオードＤｂとコンデン
サｃｂとの直列回路が接続されて、このコンデンサｃｂ
の充電電圧がサイリスク　５ＣＲ４に対するトリガー電
圧として利用される。

５ＣＲ４のカソード電圧はリセットパルスＰＲとして利
用され、そのためこのリセットパルスＰＲは並列接続さ
れた一対のリセットトランジスタ０４Ｑ５に供給され、
その出力で可変発振器（３１）に設けられたバイナリ−
カウンタがリセットされる。

リセットパルスＰＲはさらに可変発振器（３１）の出力
端とリセットトランジスタＱ４．Ｑ５のベースとの間に
図示の極性をも−９て接続されたダイオードＤｃにも供
給される。

この構成において、電源オン時のような初期状態のとき
タイマー出力ＰＴは必ず“１１″となるように初期状態
がセットされているものとすれば、電源の投入によりト
ランジスタＱ２がオンするので、可変発振器（３１）が
もし自走発振するならば周期Ｔ１の出力が得られること
になる。タイマー出力ＰＴによりトランジスタＱ３がオ
ンとなり、０ これによってサイリスク　５ＣＲ４にはトリガー電圧が
供給されなくなるから、サイリスタ　５ＣＲ４はオンし
ない。その結果、リセット回路（３２）は動作しない。

電源を投入してから時間Ｔ１が経過すると、タイマー出
力Ｐｖは“Ｌ”に反転し、その結果時定数回路（３３）
は周期Ｔ２用の時定数に変更される。

また、このタイマー出力Ｐ、によりトランジスタＱ３が
オフしてサイリスタ　５ＣＲ４がトリガーされる結果、
リセットパルスＰｕｐ＜Ｈ”になるが、ダイオードＤ３
があるため、これによってトランジスタＱ４．Ｑ５の各
ベースはローレベルに落とされ、従ってタイマー出力Ｐ
Ｔが“Ｌ”に反転してもリセット回路（３２）は動作し
ない。

ところが、時間Ｔ２が経過するとタイマー出力ＰＴが“
Ｈ”に反転するので、このときにはダイオードＤ３は逆
バイアスされる結果、リセットパルスＰＲによりトラン
ジスタＱ４．Ｑ５がともにオンして可変発振器（３１）
に設けられたバイナリ−カウンタがリセットされる。こ
の動作によって、７６ タ イマー 従って、タイマー（３０）からは第５図Ａに示すように
、電源投入してＴ１経過後にタイマー出力が得られ、Ｔ
２経過後にタイマー出力が切れるようなオンタイマーと
オフタイマーとを兼ねた出力が得られる。

タイマー（３０）の動作を途中で、一時的にストップさ
せるには図のように時定数回路（３３）をコントロール
すればよい。第１図の例ではホトカプラー（８）に設け
られたホトトランジスタＴＰによって制御されるもので
あるから、この場合にはコンデンサＣｏの両端にホトト
ランジスタＴＰが接続される。

フレームセンサ（２０）が炎を検出すると、第３のスイ
ッチＳ’ｄ３がメーク接点側に切喚わるので、これによ
ってホトトランジスタＴＰがオンして時定数回路（３３
）の出力が強制的にストップされる。

従って、バイナリ−カウンタは時定数回路（３３）の出
力がストップする直前のカウント内容を保持する。ホト
トランジスタＴＰがオフすれば、このＢ オフの時点よりカウンタは再びカウント動作を開始する
。例えば、第５図の時点ｔ２でホトトランジスタＴＰが
オンしたとすれば、このホトトランジスタＴＰのオフに
より時点ｔ２からＴ３だけ時間が経過するとタイマー出
力ｐｔが“Ｈ”に反転する。

なお、トランジスタＱ４．Ｑ５がオンするとカウンタの
全てがリセットされるので、上述の動作とリセット回路
（３２）による動作とは根本的に相異する。

上述の構成で、リセット用のトランジスタとして２１ｖ
Ａ用いたが、これは万が−このトランジスタが故障して
リセットパルスＰＲに応答しないようなときには、生ガ
スが多量に洩れるおそれがあるからである。従っζ、安
全対策としてこの例では２個のトランジスタＱ４．Ｑ５
が並列に接続される。

トランジスタＱ３がオープンとなるような故障のときは
タイマー（３０）は自動的にリセットされると共に、後
段のトランジスタＱ１がオンするの９ で、５ＣＲ３はトリガーされず、従って第２のリレＲＹ
２は誤動作しない。トランジスタＱ３がショートしたと
きも第２のリレーＲＹ２は誤動作しない。

ダイオードＤ３がショートした場合にはタイマー出力Ｐ
Ｔ自身でリセットがかけられ、またオープンしたときに
はタイマー出力ＰＴが“Ｌ″に反転後直ちにリセットが
かけられるので、ダイオードＤ３が故障してもリレー駆
動回路（４ｏ）が誤動作することはない。

故に、第４図の構成によれば、可変発振器（３１）を利
用してツインタイマーと同等のタイマーを実現できる。

一般にこのようなタイマー出力を形成しようとする場合
にはオンタイマーとオフタイマーとを用いたツインタイ
マーを用意し、電源の投入により動作するオンタイマー
で時間Ｔ１後に切れるタイマー出力ＰＴＩ（第５図Ｂ）
を得、また電源の投入により動作するオフタイマーで時
間Ｔ１＋Ｔ２後に人いるタイマー出力ＰＴ２（同図Ｃ）
を得、これらのオア出力を上述したタイマー（３０）の
出力と　０ して利用している。

タイマー出力ＰＴのうち、時間Ｔ２経過後のタイマー出
力は上述したように、装置が異常であるときに始めてそ
の出力に基づいて第２のリレーＲＹ２を制御するもので
あるから、正常動作時に外部からオフタイマーが正常に
動作しているか否かを確認するのは極めて困難である。

オフタイマーが故障すると初期不着火時に装置を安全側
に動作させることができなくなるから極めて危険である
。

そのため、従来では年率の事故を未然に防止するため２
〜３個のオフタイマーを並列的に使用している。従って
、部品点数が増え、コストアップをもたらしていた。第
４図のように構成することによってこれらの従来欠点を
一掃できる。

フレームセンサ（２０）は、実公昭５６−２８４２８号
公報等に開示されている公知の技術を利用できるので、
その説明は省略する。

以上説明したようにこの発明によれば、自己保持型の第
２のスイッチング素子を設けたので、第１のスイッチン
グ素子が異常動作してもリレーＲＹ２１ を確実に保護することができる。従って、上述した燃焼
制御装置にこの発明を適用する場合にはリレーＲＹ２の
誤動作に基づく生ガスの発生を防止できる。そのため、
信頼性に冨む安全な装置を提供できる。

なお、この発明は上述のような装置以外のものにも適用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の説明に供する燃焼制御装置の一例を
示す系統図、第２図はこの発明に係るリレー駆動回路の
一例を示す接続図、第３図は従来のリレー駆動回路の要
部の接続図、第４図はタイマーの一例を示す接続図、第
５図はその動作説明図である。 ｉｌ＋はパイロットバルブ、（２）はメインバルブ、（
３）は着火装置、（２０）はフレームセンサ、（３０）
はタイマー、Ｒｖ１〜Ｒｖ３はリレー、ｊ２ａ＋ｊ！ａ
ｉ。 βａ２１Ｉ！、ｂは電源路、５ＣＲ４は第２のスイッチ
ング素子、Ｑｌは第１のスイッチング素子である。 ２ 特開昭５９−１２３１２８　（７）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リレーに対し第１のスイッチング素子と自己保持型の第
   ２のスイッチング素子とが直列接続され、第２のスイッ
   チング素子に対するトリガ一手段が上記第１のスイッチ
   ング素子によって制御される、と共に、上記リレーは第
   １スイツチング素子が正常に動作しているときのみ付勢
   されるようになされたリレー駆動回路。