JPH02169923A - 点火用ヒータの通電制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃焼機器の点火用に用いられる電気ヒータの
通電制御装置に関し、特に立ち上がり時間が短く、発熱
量の大きなセラミックヒータの通電に用いて効果的であ
る。

［従来の技術］ 例えばガス燃焼機器では、従来より、高電圧により火花
放電を行う放電式の点火装置が備えられ、速やかな点火
が行われている。また一方では、給湯器等において高精
度の出湯温度特性が得られるように燃焼制御等を行うた
めに、制御装置にマイクロコンピュータ（マイコン）が
導入されつつあり、そのために、燃焼制御等を行うマイ
コンへの雑音の影響がなく、また発熱量が大きく着火性
のよいことから、セラミックヒータを点火手段として利
用する試みがある。

このセラミックヒータでは、特に発熱温度の立ち上がり
をよくして、速やかな点火を行うために、発熱抵抗体の
抵抗値を小さく設定したセラミックヒータに大電流を流
すようにした、いわゆる急速昇温型のものがある。この
急速昇温型のセラミックヒータでは、大電流による通電
が継続されると過熱により溶断してしまうため、電流値
を制御する必要がある。

そこで、通電に伴う温度上昇に応じて電流値を制御する
ために、温度」−昇に応じて変化するヒータの抵抗値に
基づいて通電を行う温度制御回路がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、抵抗値に基づいて電流値が制御されるとしても
、セラミックヒータへは発熱量を大きくするために大電
流が供給されるため、セラミックヒータの抵抗値を監視
しながら電流値を制御する通電制御回路は、その構成が
複雑になり、高価になるとともに、点火時のみに使用さ
れるセラミックヒータの温度を制御するために、燃焼制
御のためのマイコンとは別に、回路構成が複雑で高価な
温度制御回路を設けなければならないという問題がある
。

本発明は、燃焼機器の点火に使用されるヒータに対して
、簡単な構成によりヒータの過熱、溶断を防止できると
ともに、必要な発熱量が速やかに得られる安価な点火用
ヒータの通電制御装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、温度に応じて抵抗値の変化するヒータを通電
制御する点火用ヒータの通電制御装置において、該通電
制御装置は、前記ヒータの抵抗値を検出する抵抗値検出
手段を備え、該抵抗値検出手段によって抵抗値を検出し
た後に、検出された抵抗値に基づいて前記ヒータの通電
時間を制御することを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 本発明では、ヒータの温度に応じた抵抗値が検出され、
その抵抗値に基づいてヒータへの通電時間が制御される
。従って、着火ミスがあって通電された後に再び通電が
行われる場合や、燃焼を終わってヒータが加熱された場
合のように、ヒータの温度が高い場合には、抵抗値はそ
の温度に応じて変化しており、この抵抗値に基づいてヒ
ータへの通電時間が制御されるため、ヒータの温度に合
わせた時間だけ通電が行われ、通電時間が長くなり過ぎ
ることがない。

この結果、ヒータの温度を点火に必要な温度にすること
ができるとともに、ヒータの温度が高いときに、通電時
間が過剰になってヒータが過熱したり、溶断することが
ないため、ヒータを保護できる。

また、ヒータの過熱、溶断を防止しヒータを保護するた
めに、ヒータの抵抗値を検出しながら通電電流値を制御
するような複雑で高価な通電制御回路が必要なく、簡単
な構成による安価な点火用ヒータの通電制御装置とする
ことができる。

［実施例コ 次に本発明の実施例を図面に示すガス給湯器１に基づい
て説明する。

第２図に概略を示すガス給湯器１の給湯器ケース１０内
の下方には、複数のバーナを２列に配した２連式のバー
ナ群１１が設けられている。バーナ群１１には、給湯器
ケース１０の下方に備えられた送風機１２によって燃焼
用空気が供給される。

給湯器ケース１０内の上方には、通過する水をバーナ群
１１の燃焼熱によって加熱する熱交換器１３が設けられ
ている。また給湯器ケース１０内のバーナ群１１の近傍
には、点火用のセラミックヒータ１４と、炎を検知する
フレームロッド１５が設けられている。

バーナ群１１の下方には、ガス管２０から供給される燃
料ガスを噴出するノズル管１６が配されている。

熱交換器１３の上流には、熱交換器１３へ流入する水量
を検出するための水量センサ１７が備えられ、燃焼ガス
は給湯器ケース１０の上方の排気口２から排出される。

セラミックヒータ１４（以下「ヒータ１４」とする）は
、第３図に示すとおり窒化珪素により成型されたセラミ
ック基板１４ａの表面に抵抗体１４ｂをプリントし、さ
らにセラミック基板１４ｃを重ねてホットプレス焼成法
によって一体化したもので、抵抗体１４ｂは両セラミッ
ク基板１４ａ、１４ｃによって密閉されている。ヒータ
１４には、通電用の端子１４ｄ、１４ｅが設けられ、各
端子１４ｄ、１４ｃ間に電圧が印加されるとその電流値
に応じて発熱する。

ヒータ１４は、第４図に示すとおり、温度上昇に伴って
抵抗値が大きくなる抵抗温度係数を有しており、特に抵
抗体１４ｂの抵抗値が印加電圧に対して小さく設定され
た急速昇温型のものである。

このヒータ１４は、その温度が約１４００℃を超えると
溶断してしまうため、本実施例では、後述する制御装置
３０によって約１２００℃以上にならないようにヒータ
１４への通電時間を制御して、発熱温度を抑えている。

ノズル管１６へ燃料ガスを導くガス管２０には、上流よ
り元電磁弁２１、主電磁弁２２、供給される燃料ガスの
圧力を調節するガバナ比例弁２３が設けられ、ガス管２
０はガバナ比例弁２３の下流で分岐して２連式のバーナ
群１１の各連へ燃料ガスを導き、分岐した一方のガス管
２０ａには、バーナ群１１の一連のみを燃焼させるため
に燃料供給を停止する電磁弁２４が設けられている。

制御装置３０は第１図に示すとおり、燃焼状態を制御す
るマイクロコンピュータ（以下「マイコン」とする）４
０を中心として構成され、ヒータ１４への通電状態を制
御するヒータ通電回路５０、ヒータ１４の抵抗値を検出
するための抵抗値検出回路６０、切り替え回路６１とか
らなる。

ここで、ヒータ通電回路５０は、パルス発生回路５１、
オア回路５２、発光回路５３、受光回路５４、ゼロクロ
ス回路５５、トリガ回路５６、トライアック５７からな
り、マイコン４０によって制御され、商用電源５８を利
用してヒータ１４を通電する。

ヒータ通電回路５０において、パルス発生回路５１は、
マイコン４０の制御信号に応じてパルスを発生する回路
である。オア回路５２は、パルス発生回路５１のパルス
とマイコン４０の制御信号の論理和を達成する０発光回
路５３は、オア回路５２の出力に応じて発光ダイオード
を通電して発光させる。受光回路５４は、発光回路５３
の発光ダイオードとフォトカプラを形成する受光素子、
例えばフォトトランジスタ、フォトサイリスタ、フォト
トライアック等を備え、発光回路５３の発光状態に応じ
て出力する。ゼロクロス回路５５は、受光回路５４の出
力に応じて商用電源５８の負荷電圧がＯ［Ｖ］のときに
ＯＮ動作を行う、トリガ回路５６は、ゼロクロス回路５
５のＯＮ動作に応じてトライアック５７のゲート電流を
流す。トライアック５７はゲート電流が流れると、商用
電源５８の電力をヒータ１４へ供給する。

一方、抵抗値検出回路６０は、ヒータ１４の抵抗値から
ヒータ１４の温度を求めるために温度信号を得る回路で
、例えばヒータ１４に対して直列接続される抵抗器を設
け、これらによって形成される直列回路に直流電圧を印
加して、その接続点の分圧をヒータ】４の温度信号とす
る。

切り替え回路６１は、マイコン４０により制御される図
示しないリレーによって接点６１ａを切り替えて、ヒー
タ１４が接続される回路をヒータ通電回路５０と抵抗値
検出回路６０のどちらにするかを選択するものである。

マイコン４０は、点火シーゲンス部４１により所定のシ
ーケンスで、点火制御を行う。

点火制御は、水量センサ１７からのパルス信号によって
熱交換器１３への水の流入が検知されると、送風機１２
を作動させてバーナ群１１へ燃焼用空気を供給し、ヒー
タ通電回路５０および切り替え回路６１を制御して、ヒ
ータ１４を通電するとともに、ヒータ１４の発熱状態に
合わせて元電磁弁２１および主電磁弁２２を開状態にし
て燃料を供給して点火を行う。

本実施例では、ヒータ１４を速やかに昇温させるために
大電流による通電を行うとともに、過熱によって溶断し
ないようにするために、第５図に示すとおり、初期通電
時間ｔαだけ連続して通電した後に、パルスによる間欠
的な通電によってヒータ１４の温度が所定の限界温度（
約１２００℃）以上にならないようにしている。

また、着火ミスや、燃焼後の再点火のように、ヒータ１
４の温度が高くなっているような場合には、初期通電時
間ｔαが長くなりすぎると、ヒータ１４が過熱してしま
うため、ヒータ１４の温度に基づいて初期通電時間ｔα
を決定する機能部として、タイマ部４２を備え、タイマ
部４２の出力に基づいてヒータ１４の通電を行った後に
、パルス発生回路５１と作動させ°Ｃ、パルスに応じた
通電を行う。

ここでは、ヒータ通電回路５０による通電の前に、抵抗
値検出回路６０によりヒータ１４の温度信号を得て、そ
れに基づいて、例えば第６図に示すとおり、温度が高い
ほど初期通電時間ｔαを短く決定する。

マイコン４０は、他に、燃焼量制御として、水量センサ
１７により検知される水量、熱交換器１３の上流および
下流にそれぞれ備えられた図示しない入水温サーミスタ
、出湯温サーミスタ、使用者によって出湯温度が設定さ
れる図示しないコントローラからの信号に応じて、送風
機１２、比例弁２３および電磁弁２４を制御し、水を必
要な温度に加熱する。

また、熱交換器１３の上流の水管中に配された図示しな
い水量制御弁によって、熱交換器１３への流入水量を調
節する。

なお、マイコン４０に設けられた入力インターフェース
４３は、抵抗値検出回路６０による温度信号をＡＤ変換
するためのアナログマルチプレクサおよびＡＤ変換器等
からなるもので、他の、各センサ、サーミスタ等の信号
も同様にＡＤ変換する。

次にヒータ通電回路５０の作動を、本実施例のガス給湯
器の作動に合わせて、第７図に基づいて説明する。

使用者がコントローラによって出湯温度を設定し、図示
しない給湯栓を開くと、熱交換器１３内を水が通過する
。水の流動に伴って水量センサ１７がパルスを発生する
と、時間ｔｏで点火シーケンス部４１により点火制御が
開始され、送風機１２が駆動され給湯器ケース１０内へ
燃焼用空気を供給する。

このとき、切り替え回路６１の接点６１ａは、ヒータ１
４を抵抗値検出回路６０と接続しており、抵抗値検出回
路６０によってヒータ１４の温度信号が得られ、それに
基づいてタイマ部４２で初期通電時間ｔα１が、ヒータ
１４の温度Ｔ１に応じて決定される。

時間ｔ１で、送風機１２が所定の回転数になると、切り
替え回路６１では図示しないリレーが駆動されて接点６
１ａがヒータ通電回路５０側へ反転し、ヒータ１４はヒ
ータ通電回路５０と接続される。

そして、オア回路５２にはタイマ部４２で決定された初
期通電時間ｔα１だけ、制御信号が伝送され、またシー
ケンス制御部４１によってパルス発生回路５１がパルス
を発生する。

ヒータ１４は、オア回路５２の出力に応じて初期通電時
間ｔαだけ連続して通電され、供給された電流により抵
抗体１４ｂが発熱し、ヒータ１４の温度は速やかに」；
昇する。

時間ｔ２で初期通電時間ｔα１が経過すると、オア回路
５２にはパルス発生回路５１からのパルスだけが入力さ
れるため、ヒータ１４には、パルスに応じた間欠的な通
電が行われ、通電時間が制限されるため、ヒータ１４は
、一定温度、例えば１２００℃に制御され、その温度が
維持される。

ヒータ１４への通電に続いて、各電磁弁２１．２２が開
状態にされバーナ群１１に燃料が供給されると、送風機
１２によって供給される空気と混合して着火する。

時間先３でフレームロッド１５によって着火が検知され
ると、パルス発生回路５１によるパルスが停止し、ヒー
タ１４への間欠的な通電が停止する。またこのとき、切
り替え回路６１によりヒータ１４の接続が切り替えられ
、ヒータ１４は抵抗値検出回路６０に接続される。

着火後、一定時間が経過すると、コントローラの設定温
度、各センサおよびサーミスタからの検知信号に応じて
燃焼量制御が行われる。

時間ｔ４で、給湯を停止すると、元電磁弁２１および主
電磁弁２２が閉じられ、燃焼が停止する。

時間ｔ４から間もない時間ｔ５で再び給湯を開始すると
、時間先６で再び点火制御が行われる。

このとき、ヒータ１４は、燃焼による余熱のために、そ
の温度が高くなっているが、初期通電時間ｔα２は、こ
のときのヒータ１４の温度１゛２に応じて決定されるた
め、ヒータ１４への連続通電時間が、前回の初期通電時
間ｔα１と比較して短縮される。

従って、あまり温度が低下していないヒータ１４に対し
て、過剰通電が行われることがないため、ヒータ１４が
過熱することがない、従って、ヒータ１４を損傷させた
り溶断させることがない。

以上の実施例では、通常の使用状態における作動につい
て説明したが、着火ミスによる再点火動作の場合にも、
セラミックヒータの温度に応じて初期通電時間が決定さ
れるため、通電によって一旦温度が上昇した場合にも、
セラミックヒータを保護することができる。

以上のとおり、本発明によれば回路構成が複雑で高価な
ヒータ制御回路を設けることなく、ヒータを溶断等から
保護することができる。

以上の実施例では、点火装置が備えられる燃焼機器とし
てガス給湯器を示したが、暖房機、調理器でもよい、ま
た、燃料をガスに限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であるガス給湯器の制御装置に
おけるヒータ通電制御回路およびマイコンの機能的構成
を示すブロック図、第２図は本発明の点火用ヒータの通
電制御装置を使用したガス給湯器の実施例を示す概略構
成図、第３図は本実施例のセラミックヒータの構造を示
す構造図、第４図は本実施例のセラミックヒータの温度
変化に対する抵抗値特性を示す特性図、第５図は本実施
例の制御装置によるセラミックヒータの通電波形を示す
タイムチャート、第６図は本実施例のタイマ部における
セラミックヒータの温度に対する初期通電時間を示す特
性図、第７図は本実施例の作動説明のためのタイムチャ
ートである。 図中、１４・・・セラミックヒータ（ヒータ）、３０・
・・制御装置（点火用ヒータの通電制御装置）、６０・
・・抵抗値検出回路（抵抗値検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）温度に応じて抵抗値の変化するヒータを通電制御す
   る点火用ヒータの通電制御装置において、該通電制御装
   置は、前記ヒータの抵抗値を検出する抵抗値検出手段を
   備え、該抵抗値検出手段によって抵抗値を検出した後に
   、検出された抵抗値に基づいて前記ヒータの通電時間を
   制御することを特徴とする点火用ヒータの通電制御装置
   。