JP6740775B2 - ガス燃焼機器 - Google Patents

Description

この発明は、ガス燃焼機器に関する。

燃料ガスの燃焼によって熱量を発生させるガス燃焼機器では、燃料ガスの供給量を指令通りに制御することが、燃焼状態を良好に維持する上で重要である。代表的には、燃料ガスの供給量は、駆動電流に応じて開度が調整される調整弁（比例弁）によって制御される。

特開２００２−２７６９３７号公報（特許文献１）には、ガス比例弁を駆動するガス比例弁駆動回路と、ガス比例弁駆動回路と直列に接続され、ガス比例弁駆動回路への通電を制御するトランジスタと、トランジスタを制御するマイクロコンピュータとを備えるガス比例弁駆動制御回路が記載されている。特許文献１では、マイクロコンピュータは、トランジスタに制御電圧を出力するとともに、ガス比例弁駆動回路に流れる駆動電流をフィードバックしたフィードバック値を受ける。マイクロコンピュータは、このフィードバック値に基づいてガス比例弁駆動回路の故障を診断するように構成される。

特開２００２−２７６９３７号公報

特許文献１では、トランジスタのエミッタ端子は抵抗を介して接地されている。そして、トランジスタのエミッタ端子および抵抗の接続ノードの電圧がフィードバック値としてマイクロコンピュータに入力される。

このような構成において、ガス比例弁駆動回路に駆動電流が流れると、トランジスタを経由して抵抗に駆動電流が流れるため、抵抗には熱損失（ジュール熱損失）が発生する。抵抗の許容熱損失を超える熱損失が発生すると、抵抗を損傷させる虞がある。そのため、一般的には、抵抗を、複数の抵抗素子を直列接続した構成とすることにより、抵抗全体に印加される電圧を複数の抵抗素子間で分担させるようにしている。

その一方で、上記のように、抵抗を複数の抵抗素子で構成した場合には、当該複数の抵抗素子のうちの１つが短絡故障すると、抵抗全体の抵抗値が低くなるため、駆動電流が増加する。このときの駆動電流の増加分は、抵抗全体の抵抗値の変化分に応じた大きさとなるため、フィードバック値からは短絡故障を検出することが困難となる場合があった。

したがって、ガス燃焼機器の信頼性の向上には、比例弁の駆動電流を調整する駆動回路に発生する熱損失の低減とともに、部品の短絡故障を正確に検出できることが求められる。

この発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、ガス燃焼機器において、比例弁の駆動電流を調整する駆動回路の信頼性を向上させることである。

この発明のある局面では、ガス燃焼機器は、燃焼機構と、比例弁と、マイクロコンピュータと、駆動回路とを備える。燃焼機構は、燃料ガスの燃焼によって熱量を発生するように構成される。比例弁は、駆動電流に応じて開度を変化させることにより、燃焼機構への燃料ガスの供給量を制御するように構成される。駆動回路は駆動電流を制御する。マイクロコンピュータは、駆動回路に駆動電流を生じさせるための制御指令電圧を生成するように構成される。駆動回路は、電源配線および接地配線の間に比例弁と直列に接続されるトランジスタと、トランジスタおよび接地配線の間に接続される第１の抵抗と、電源配線およびトランジスタの間に、比例弁と直列に接続される第２の抵抗とを含む。トランジスタは、トランジスタおよび第１の抵抗の接続ノードの電圧が制御指令電圧と等しくなるように、比例弁に供給する駆動電流を制御するように構成される。制御指令電圧の最大値は、マイクロコンピュータの電源電圧よりも低い電圧となるように構成される。なお、本願明細書において、制御指令電圧は、マイクロコンピュータから出力されたパルス信号からなるデジタルデータを駆動回路内で時間積分した電圧、もしくは、マイクロコンピュータから出力されたアナログ電圧である。

上記ガス燃焼機器によれば、マイクロコンピュータが電源電圧の一部を用いて制御指令電圧を生成することで、制御指令電圧の最大値は電源電圧よりも低い電圧とされる。これに応じて、トランジスタおよび第１の抵抗の接続ノードの電圧も、電源電圧よりも低い電圧に制御される。このように接続ノードの電圧を低下させることによって、比例弁の開度指令値に対応した駆動電流を確保する上で、第１の抵抗の抵抗値を下げることができる。これにより、第１の抵抗に発生する熱損失を低減することができる。したがって、第１の抵抗を、単一の抵抗素子で構成することが可能となる。

また、接続ノードの電圧を低下させることで、電源配線および接続ノード間に印加される電圧が高くなるため、電源配線および接続ノードの間に接続されるトランジスタに印加される電圧が高くなり、結果的にトランジスタにて発生する熱損失が増加することになる。上記ガス燃焼機器によれば、電源配線およびトランジスタの間に第２の抵抗を接続したことで、電源配線および接続ノード間に印加される電圧をトランジスタおよび第２の抵抗間で分担させることができる。これにより、接続ノードの電圧の低下によってトランジスタに発生する熱損失が増加することを防ぐことができる。

以上のように、上記ガス燃焼機器によれば、第１の抵抗およびトランジスタにて発生する熱損失を低減できるため、駆動回路の信頼性を向上させることができる。

好ましくは、第１の抵抗は、単一の抵抗素子で構成される。マイクロコンピュータは、接続ノードの電圧を監視し、接続ノードの電圧が接地電圧になったときに第１の抵抗の短絡故障を検出する。

このようにすると、第１の抵抗が短絡故障すると、接続ノードの電圧が接地電圧になるため、マイクロコンピュータは、接続ノードの電圧に基づいて第１の抵抗の短絡故障を正確に検出することができる。これにより駆動回路の信頼性が向上する。

好ましくは、制御指令電圧の最大値に応じた駆動電流が比例弁に供給されたときに第１の抵抗に発生する熱損失は、単一の抵抗素子の許容熱損失よりも小さい。

このようにすると、第１の抵抗を単一の抵抗素子で構成しても、熱損失によって抵抗素子が損傷することを抑制することができる。これにより駆動回路の信頼性が向上する。

この発明によれば、ガス燃焼機器において、比例弁の駆動電流を調整する駆動回路の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に従うガス燃焼機器が適用された給湯装置の概略構成図である。 本実施の形態に従うガス燃焼機器におけるガス比例弁の開度を制御するための構成を説明するための回路図である。 比較例による駆動回路の構成を示す回路図である。 マイクロコンピュータにおける制御指令電圧の生成方法を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰り返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態に従うガス燃焼機器が適用された給湯装置の概略構成図である。図１を参照して、給湯装置１０は、入水管２０と、出湯管３０と、熱交換器４０と、燃焼バーナ５０と、マイクロコンピュータ１００とを備える。給湯装置１０は、さらに、燃焼バーナ５０に対して燃料ガスを供給するための、ガス供給管５５、ガス電磁弁６０およびガス比例弁７０を備える。

入水管２０には、水道水等の非加熱水が給水される。熱交換器４０は、燃焼バーナ５０による燃料ガスの燃焼熱により入水管２０からの非加熱水を熱交換によって加熱する。熱交換器４０による加熱水は、出湯管３０から出湯される。

燃焼バーナ５０へのガス供給管５５には、ガス電磁弁６０およびガス比例弁７０が介挿される。燃焼バーナ５０から出力された燃料ガスは、図示しない燃焼ファンによって導入された燃焼用空気と混合されて、図示しない点火装置によって着火される。混合気が着火されることにより、燃料ガスが燃焼された火炎が生じる。燃焼バーナ５０からの火炎によって生じる燃料熱は、熱交換器４０に与えられる。

ガス電磁弁６０は、マイクロコンピュータ１００からの制御指令に応じて開閉される。ガス電磁弁６０は、燃焼バーナ５０への燃料ガスの供給をオンオフする機能を有する。ガス比例弁７０の開度は、マイクロコンピュータ１００からの制御指令に従って制御される。

ガス供給管５５から燃焼バーナ５０への燃料ガスの供給圧力（以下、単に「ガス圧」とも称する）は、ガス比例弁７０の開度に応じて制御される。したがって、燃焼バーナ５０からの燃料ガス供給量（厳密には、単位時間当たりの供給量、すなわち、流量）は、ガス比例弁７０によって制御される。

図１に示した構成において、燃焼バーナ５０、ガス供給管５５、ガス電磁弁６０およびガス比例弁７０、ならびにマイクロコンピュータ１００によって、本実施の形態に従うガス燃料機器が構成される。すなわち、燃焼バーナ５０は「燃焼機構」の一実施例に対応し、ガス比例弁７０は「比例弁」の一実施例に対応し、ガス比例弁７０の開度は「比例弁」の「開度」に対応する。ガス比例弁７０の開度を制御するための構成については後程詳細に説明する。

図２は、本実施の形態に従うガス燃焼機器におけるガス比例弁の開度を制御するための構成を説明するための回路図である。図２を参照して、給湯装置１０は、ガス比例弁７０の開度を制御するための構成として、マイクロコンピュータ１００および駆動回路２００を有する。

マイクロコンピュータ１００は、電源配線１１０および接地配線１１２の間に接続される。以下では、電源配線１１０および接地配線１１２の間の直流電圧Ｖｃを「電源電圧Ｖｃ」とも称する。マイクロコンピュータ１００は、電源電圧Ｖｃの供給を受けて動作する。電源電圧Ｖｃは、たとえば５Ｖ程度に制御される。

マイクロコンピュータ１００は、燃焼バーナ５０での必要発生熱量に応じてガス比例弁７０の開度指令値を算出するとともに、当該開度指令値に対応した駆動電流Ｉｄを生じさせるための制御指令電圧Ｖｓｖを生成する。たとえば、ガス比例弁７０の開度（指令値）と、駆動電流Ｉｄとの対応関係を、マップまたは演算式によって予め定めておけば、当該マップまたは演算式を都度参照することによって、燃焼制御のための制御指令電圧Ｖｓｖを算出することができる。

マイクロコンピュータ１００は、電源電圧Ｖｃの一部を用いて制御指令電圧Ｖｓｖを生成する。したがって、制御指令電圧Ｖｓｖの最大値は、電源電圧Ｖｃよりも低い電圧とされる。制御指令電圧Ｖｓｖはアナログ電圧である。マイクロコンピュータ１００は、算出した制御指令電圧ＶｓｖをデジタルデータＤＶｓｖに変換する。デジタルデータＤＶｓｖは、ノード１０１から駆動回路２００へ入力される。マイクロコンピュータ１００は、後述するように、アナログ電圧である制御指令電圧Ｖｓｖを駆動回路２００へ入力するようにしてもよい。

駆動回路２００は、マイクロコンピュータ１００からの制御指令電圧Ｖｓｖに応じて、ガス比例弁７０の駆動電流Ｉｄを制御する。ガス比例弁７０の開度は、駆動電流Ｉｄに応じて変化する。

駆動回路２００は、接続端子２０１，２０２と、電源配線２１０と、接地配線２１２と、駆動トランジスタＴｒと、コンデンサＣ１〜Ｃ５と、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ９と、オペアンプ２２０とを含む。

ガス比例弁７０は、接続端子２０１および接続端子２０２の間に接続される。ガス比例弁７０は、接続端子２０１，２０２を介して、電源配線２１０および接地配線２１２の間に電気的に接続される。ガス比例弁７０の両端には、コンデンサＣ１が接続されている。コンデンサＣ１は、電源電圧安定用のコンデンサであり、たとえば電解コンデンサが用いられる。

以下では、電源配線２１０および接地配線２１２間の直流電圧Ｖｓを「電源電圧Ｖｓ」とも称する。駆動回路２００は、電源電圧Ｖｓの供給を受けて動作する。電源電圧Ｖｓは、たとえば１５Ｖ程度に制御される。接地配線２１２，１１２の電圧を接地電圧ＧＮＤ（０Ｖ）と表記する。

駆動トランジスタＴｒは、電源配線２１０および接地配線２１２の間に、ガス比例弁７０と直列に接続される。図２の例では、駆動トランジスタＴｒはｎｐｎトランジスタによって構成されている。

抵抗素子Ｒ１は、駆動トランジスタＴｒおよび接地配線２１２の間に電気的に接続される。ノードＮｄ１は、駆動トランジスタＴｒおよび抵抗素子Ｒ１の接続ノードに相当する。抵抗素子Ｒ１は、制御指令電圧Ｖｓｖの最大値に応じた駆動電流Ｉｄがガス比例弁７０に供給されたときに発生する熱損失（ジュール熱損失）が、抵抗素子の許容熱損失よりも小さくなるように、その抵抗値が設定されている。

抵抗素子Ｒ２は、電源配線２１０および駆動トランジスタＴｒの間に、ガス比例弁７０と直列に接続される。図２の例では、ガス比例弁７０および駆動トランジスタＴｒの間に抵抗素子Ｒ２が接続されているが、電源配線２１０およびガス比例弁７０の間に抵抗素子Ｒ２が接続されていてもよい。抵抗素子Ｒ２は、抵抗素子Ｒ１と同様に、制御指令電圧Ｖｓｖの最大値に応じた駆動電流Ｉｄがガス比例弁７０に供給されたときに発生する熱損失が、抵抗素子の許容熱損失よりも小さくなるように、その抵抗値が設定されている。

抵抗素子Ｒ１は「第１の抵抗」を構成し、抵抗素子Ｒ２は「第２の抵抗」を構成する。第１の抵抗は単一の抵抗素子Ｒ１で構成されている。第２の抵抗は単一の抵抗素子Ｒ２で構成されている。以下では、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値についてＲ１，Ｒ２と表記することとする。

オペアンプ２２０は、電源配線２１０および接地配線２１２と接続され、電源電圧Ｖｓの供給を受けて動作する。オペアンプ２２０の非反転入力端子（＋端子）は、抵抗素子Ｒ５と接続される。ノードＮｄ２は、非反転入力端子および抵抗素子Ｒ５の接続ノードであって、オペアンプ２２０の入力ノードに相当する。オペアンプ２２０の反転入力端子（−端子）は、駆動トランジスタＴｒのエミッタと接続される。コンデンサＣ２は、オペアンプ２２０の非反転入力端子（＋端子）および反転入力端子（−端子）の間に接続される。オペアンプ２２０の出力端子は、抵抗素子Ｒ３を経由して、駆動トランジスタＴｒの制御電極（ベース）と電気的に接続される。抵抗素子Ｒ４は、抵抗素子Ｒ３および制御電極の接続ノードと駆動トランジスタＴｒのエミッタとの間に接続される。

抵抗素子Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７は、ノードＮｄ２およびマイクロコンピュータ１００のノード１０１との間に直列に接続される。コンデンサＣ４は、抵抗素子Ｒ５の抵抗素子Ｒ６側の端子と接地電圧ＧＮＤとの間に接続される。コンデンサＣ３は、抵抗素子Ｒ５のノードＮｄ２側の端子と接地電圧ＧＮＤとの間に接続される。

抵抗素子Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７およびコンデンサＣ３，Ｃ４は積分回路を構成する。ノード１０１から出力された制御指令電圧Ｖｓｖは、積分回路を経由してノードＮｄ２に入力される。したがって、ノードＮｄ２に入力される電圧は、マイクロコンピュータ１００から出力されたデジタルデータＤＶｓｖの波形を時間積分した波形となり、その大きさはアナログ電圧である、制御指令電圧Ｖｓｖと等しくなる。

本願明細書において「制御指令電圧Ｖｓｖ」とは、マイクロコンピュータ１００から出力され、最終的にノードＮｄ２に入力される電圧を意味する。本実施の形態では、制御指令電圧Ｖｓｖは、マイクロコンピュータ１００からのデジタルデータＤＶｓｖを積分回路で時間積分した電圧となる。マイクロコンピュータ１００が、アナログ電圧である制御指令電圧Ｖｓｖを直接的にノードＮｄ２に与えるようにしてもよい。

オペアンプ２２０によるフィードバックによって、駆動トランジスタＴｒによる供給電流、すなわち、ガス比例弁７０の駆動電流Ｉｄは、ノードＮｄ１の電圧がノードＮｄ２の電圧、すなわち制御指令電圧Ｖｓｖと等しくなるように制御される。この結果、駆動回路２００による駆動電流Ｉｄは、下記（１）式に従って制御される。

Ｉｄ＝（Ｖｓｖ−ＧＮＤ）／Ｒ１ …（１）
このように、駆動回路２００は、制御指令電圧Ｖｓｖに応じて駆動電流Ｉｄを制御するように構成される。この構成において、マイクロコンピュータ１００は、ノードＮｄ１の電圧を監視する。図２に示されるように、ノードＮｄ１およびノード１０２の間には、抵抗素子Ｒ８，Ｒ９が直列に接続される。抵抗素子Ｒ８および抵抗素子Ｒ９の接続ノードと接地電圧ＧＮＤとの間にコンデンサＣ５が接続される。抵抗素子Ｒ８，Ｒ９およびコンデンサＣ５は積分回路を構成する。ノードＮｄ１の電圧は、積分回路を経由してマイクロコンピュータ１００のノード１０２に入力される。

駆動回路２００が正常である場合、上述したように、ノードＮｄ１の電圧は制御指令電圧Ｖｓｖと等しくなる。すなわち、ノード１０２に入力される電圧Ｖｉｎは制御指令電圧Ｖｓｖと等しくなる。マイクロコンピュータ１００は、制御指令電圧Ｖｓｖとノード１０２に入力される電圧Ｖｉｎ（＝ノードＮｄ１の電圧）とを比較することにより、駆動回路２００の故障を検出することができる。

具体的には、第１の抵抗である、抵抗素子Ｒ１が短絡故障した場合、ノードＮｄ１の電圧は接地電圧ＧＮＤ（０Ｖ）に等しい電圧となる。この場合、マイクロコンピュータ１００は、ノード１０２に入力される電圧Ｖｉｎが接地電圧ＧＮＤに等しいことに基づいて、第１の抵抗の短絡故障を検出することができる。

このように本実施の形態に従う駆動回路２００では、第１の抵抗を単一の抵抗素子Ｒ１で構成したことで、第１の抵抗を複数の抵抗素子で構成する場合（図３参照）に比べて、第１の抵抗の短絡故障を正確に検出することが可能となる。この点について、図３に示す比較例を参照しながら詳細に説明する。

図３は、比較例による駆動回路２００Ａの構成を示す回路図である。図３を参照して、比較例による駆動回路２００Ａでは、第１の抵抗は、ノードＮｄ１および接地配線２１２の間に直列に接続された３個の抵抗素子Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２によって構成されている。また、比較例による駆動回路２００Ａは、電源配線２１０および駆動トランジスタＴｒの間に、第２の抵抗を有していない。以下では、抵抗素子Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値をＲ１０，Ｒ１１，Ｒ１２で表記することとする。第１の抵抗の抵抗値は、３個の抵抗素子Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値の合計値（Ｒ１０＋Ｒ１１＋Ｒ１２）に等しくなる。

駆動回路２００Ａにおいても、オペアンプ２２０によるフィードバックによって、駆動トランジスタＴｒによる供給電流、すなわち、ガス比例弁７０の駆動電流Ｉｄは、ノードＮｄ１の電圧が制御指令電圧Ｖｓｖと等しくなるように制御される。したがって、駆動回路２００Ａによる駆動電流Ｉｄは、下記（２）式に従って制御される。

Ｉｄ＝（Ｖｓｖ−ＧＮＤ）／（Ｒ１０＋Ｒ１１＋Ｒ１２） …（２）
ここで、第１の抵抗を構成する複数の抵抗素子Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２のうちの１つ（たとえば、抵抗素子Ｒ１２とする）が短絡故障した場合を想定する。この場合、第１の抵抗の抵抗値は（Ｒ１０＋Ｒ１１＋Ｒ１２）から（Ｒ１０＋Ｒ１１）に減少する。その結果、式（２）に従って駆動電流Ｉｄが増加する。具体的には、抵抗素子Ｒ１２の短絡故障によって、駆動電流Ｉｄは（Ｒ１０＋Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１０＋Ｒ１１）倍される。これにより、抵抗素子Ｒ１０，Ｒ１１の各々にて発生する熱損失（ジュール熱損失）が増加する。

このように、第１の抵抗を複数の抵抗素子で構成した場合において、少なくとも１つの抵抗素子が短絡故障すると、駆動電流Ｉｄは、ガス比例弁７０の開度指令値に対応して算出された駆動電流Ｉｄに比べて増加する。そのため、健全な抵抗素子にて発生する熱損失が増加する。しかしながら、一方で、短絡故障発生の前後においてノードＮｄ１の電圧がほとんど変化しないため、マイクロコンピュータ１００は駆動回路２００Ａにて発生した短絡故障を検出することが困難となる。その結果、第１の抵抗が短絡故障した状態でガス比例弁７０の開度制御を実行し続けることになる。マイクロコンピュータ１００からの指令に対して駆動電流に誤差が生じることによって、燃料ガスの供給量が変動し、結果的に燃焼状態を維持できなくなる可能性がある。

これに対して、図２に示したように、本実施の形態による駆動回路２００では、第１の抵抗が単一の抵抗素子Ｒ１で構成されている。そのため、抵抗素子Ｒ１が短絡故障すると、ノードＮｄ１の電圧が接地電圧ＧＮＤに等しい電圧となる。したがって、マイクロコンピュータ１００は、ノードＮｄ１の電圧に基づいて第１の抵抗の短絡故障を正確に検出して、ガス比例弁７０の開度制御を停止することができる。これにより、燃焼状態の悪化を回避することができる。

その一方で、第１の抵抗を単一の抵抗素子で構成した場合には、第１の抵抗を複数の抵抗素子で構成した場合に比べて、必然的に１個の抵抗素子の抵抗値が高くなるため、抵抗素子にて発生する熱損失が大きくなる。抵抗素子の許容熱損失を超える熱損失が発生すると、抵抗素子が損傷しやすくなる。なお、抵抗素子の損傷を防ぐためには、許容熱損失がより大きい、大型の抵抗素子を用いることが考えられるが、抵抗素子の大型化に伴って駆動回路の大型化を招いてしまう。

そこで、本実施の形態では、マイクロコンピュータ１００は、電源電圧Ｖｃの一部を用いて制御指令電圧Ｖｓｖを生成する。制御指令電圧Ｖｓｖの最大値を電源電圧Ｖｃよりも低い電圧とすることにより、ノードＮｄ１の電圧の最大値も電源電圧Ｖｃよりも低い電圧となる。これにより、同一の駆動電流Ｉｄを確保する場合、ノードＮｄ１の電圧を下げることで、第１の抵抗の抵抗値も低くすることができる。これにより、第１の抵抗にて発生する熱損失も低減されるため、結果的に第１の抵抗の損傷を抑制することができる。また、第１の抵抗の熱損失が小さくなることで、上述したように、第１の抵抗を単一の抵抗素子で構成することが可能となる。この結果、第１の抵抗の短絡故障を正確に検出することができる。

なお、マイクロコンピュータ１００において電源電圧Ｖｃの一部を用いて制御指令電圧Ｖｓｖを生成する方法としては、たとえば、図４に示されるように、制御指令電圧Ｖｓｖの生成に用いるパルス信号のデューティ比によって、制御指令電圧Ｖｓｖの最大値を調整することができる。

具体的には、図４（１）に示すように、マイクロコンピュータ１００は、デジタルデータＤＶｓｖとして、波高値が電源電圧Ｖｃに等しいパルス信号を出力する。デジタルデータＤＶｓｖは、パルス信号の周期ＴにおけるＨ（論理ハイ）レベルの期間Ｔｏｎの割合（以下、デューティ比Ｔｏｎ／Ｔとも称する）を調整可能に構成されている。マイクロコンピュータ１００から出力されるデジタルデータＤＶｓｖは、駆動回路２００内の積分回路で時間積分されることによって、制御指令電圧Ｖｓｖに変換される。制御指令電圧Ｖｓｖは、電源電圧Ｖｃにデューティ比Ｔｏｎ／Ｔを乗じた値となる（Ｖｓｖ＝Ｖｃ×Ｔｏｎ／Ｔ）。マイクロコンピュータ１００は、駆動電流Ｉｄに応じてデューティ比Ｔｏｎ／Ｔを調整することにより、駆動電流Ｉｄに対応した制御指令電圧Ｖｓｖを生成することができる。

図４（１）の場合、デューティ比Ｔｏｎ／Ｔ＝１のとき、制御指令電圧Ｖｓｖは最大となり、その最大値が電源電圧Ｖｃに等しくなる。よって、ノードＮｄ１の電圧の最大値も電源電圧Ｖｃに等しくなる。これに対して、図４（２）では、同じ駆動電流Ｉｄに対応するデューティ比Ｔｏｎ／Ｔを、図４（１）よりも小さくする。たとえば、デューティ比Ｔｏｎ／Ｔを、図４（１）の半分の大きさとする。これにより、制御指令電圧Ｖｓｖは、電源電圧Ｖｃにデューティ比Ｔｏｎ／２Ｔを乗じた値となる（Ｖｓｖ＝Ｖｃ×Ｔｏｎ／２Ｔ）。制御指令電圧Ｖｓｖは、実質的に、電源電圧Ｖｃ／２にデューティ比Ｔｏｎ／Ｔを乗じた値と等価となる（Ｖｓｖ＝Ｖｃ／２×Ｔｏｎ／Ｔ）。これによれば、デューティ比Ｔｏｎ／Ｔ＝１のときに制御指令電圧Ｖｓｖは最大となり、その最大値は電源電圧Ｖｃの１／２に等しくなる。

図４（２）では、図４（１）に比べて制御指令電圧Ｖｓｖの最大値が１／２に低減されたことによって、ノードＮｄ１の電圧の最大値も１／２に低減されることになる。したがって、同一の駆動電流Ｉｄを確保するにあたって、第１の抵抗の抵抗値を１／２に低減することができる。この結果、第１の抵抗に発生する熱損失が低減されるため、第１の抵抗を単一の抵抗素子で構成することができる。

ただし、上述したように、ノードＮｄ１の電圧の最大値を低減させた場合、駆動トランジスタＴｒのコレクターエミッタ間に印加される電圧が高くなる。その結果、駆動トランジスタＴｒに生じる損失が増大し、駆動トランジスタＴｒが損傷しやすくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、電源配線２１０および駆動トランジスタＴｒの間に、ガス比例弁７０と直列に第２の抵抗（抵抗素子Ｒ２）を接続する。このような構成とすることにより、駆動トランジスタＴｒに印加される電圧を、第２の抵抗および駆動トランジスタＴｒの間で分担させることができる。これにより、駆動トランジスタＴｒにて発生する熱損失を低減することができる。

このように本実施の形態に従うガス燃焼機器によれば、マイクロコンピュータ１００が電源電圧Ｖｃの一部を用いて制御指令電圧Ｖｓｖを生成することで、制御指令電圧Ｖｓｖに応じて、駆動トランジスタＴｒおよび第１の抵抗の接続ノードＮｄ１の電圧も低下させることができる。これにより、第１の抵抗にて発生する熱損失を低減することができる。また、第１の抵抗を単一の抵抗素子で構成することが可能となるため、第１の抵抗の短絡故障を正確に検出することができる。さらに、第２の抵抗によって駆動トランジスタＴｒの電圧負担が軽減されるため、駆動トランジスタＴｒにて発生する熱損失を低減することができる。この結果、駆動回路２００に発生する熱損失を低減するとともに、駆動回路２００の短絡故障を正確に検出することができるため、駆動回路２００の信頼性を向上させることが可能となる。

なお、本実施の形態では、燃焼機構での燃料としてガスを例示したが、駆動電流に応じて作動量が変換する機器によって燃料供給量が制御されるものであれば、任意の燃料を用いる燃焼機器に対して、本発明の適用が可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 給湯装置、２０ 入水管、３０ 出湯管、４０ 熱交換器、５０ 燃焼バーナ、５５ ガス供給管、６０ ガス電磁弁、７０ ガス比例弁、１００ マイクロコンピュータ、２００，２００Ａ 駆動回路、１０１，１０２，２０１，２０２ ノード、１１０，２１０ 電源配線、１１２，２１２ 接地配線、２２０ オペアンプ、Ｔｒ 駆動トランジスタ、Ｃ１〜Ｃ５ コンデンサ、Ｒ１〜Ｒ１２ 抵抗素子、Ｉｄ 駆動電流、Ｖｃ，Ｖｓ 電源電圧、ＧＮＤ 接地電圧、Ｖｓｖ 制御指令電圧。

Claims (3)

1. 燃料ガスの燃焼によって熱量を発生するように構成された燃焼機構と、
   駆動電流に応じて開度を変化させることにより、前記燃焼機構への前記燃料ガスの供給量を制御するように構成された比例弁と、
   前記駆動電流を制御するための駆動回路と、
   前記駆動回路に前記駆動電流を生じさせるための制御指令電圧を生成するマイクロコンピュータとを備え、
   前記駆動回路は、
   電源配線および接地配線の間に前記比例弁と直列に接続されるトランジスタと、
   前記トランジスタおよび前記接地配線の間に接続される第１の抵抗と、
   前記電源配線および前記トランジスタの間に、前記比例弁と直列に接続される第２の抵抗とを含み、
   前記トランジスタは、前記トランジスタおよび前記第１の抵抗の接続ノードの電圧が前記制御指令電圧と等しくなるように、前記比例弁に供給する前記駆動電流を制御するように構成され、
   前記制御指令電圧の最大値は、前記マイクロコンピュータの電源電圧よりも低い電圧となるように構成される、ガス燃焼機器。
2. 前記第１の抵抗は、単一の抵抗素子で構成され、
   前記マイクロコンピュータは、前記接続ノードの電圧を監視し、前記接続ノードの電圧が接地電圧になったときに前記第１の抵抗の短絡故障を検出する、請求項１に記載のガス燃焼機器。
3. 前記制御指令電圧の最大値に応じた前記駆動電流が前記比例弁に供給されたときに前記第１の抵抗に発生する熱損失は、前記単一の抵抗素子の許容熱損失よりも小さい、請求項２に記載のガス燃焼機器。

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