JPH08219453A

JPH08219453A - 燃焼器具の安全装置

Info

Publication number: JPH08219453A
Application number: JP2432995A
Authority: JP
Inventors: Akio Sakamoto; 紀生坂本
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1996-08-30
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JP3311891B2

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼状態等に合わせて安全装置の作動レベルを
変更可能とする。【構成】給湯器のコントローラ２０において、主制御部
のマイクロコンピュータ２１には、水晶振動子２６ａを
用いたタイマー回路２６が接続され、ＴＣＣポートには
安全回路２７が接続される。この安全回路２７は、クイ
ックスタート用の電磁弁駆動回路２８に接続され、ガス
管に配置されたマグネット電磁弁を励磁するコイル２８
ａと、安全装置作動用で同じくマグネット電磁弁を励磁
可能なコイル２７ａとを備え、コイル２７ａには、極性
を逆向きに接続されたバーナ側の一次熱電対１８と、熱
交換器側の二次熱電対１９とを接続している。更に一次
熱電対１８と二次熱電対１９との間に、ＮチャンネルＭ
ＯＳ形の電界効果トランジスタ２９のドレイン・ソース
ＤＳが接続され、ゲートＧがＴＣＣポートに接続されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器や湯沸器、調理
器等の燃焼器具において、所定の条件でガスの供給を制
御する安全装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来上記安全装置は、ガス供給管に配置
され、閉弁によりガス供給路を閉塞してガスの供給を遮
断する電磁弁を、バーナ近傍に配置された熱電対等の熱
電素子の熱起電力で吸着開弁保持させ、立ち消え等によ
る熱起電力の低下によって、電磁弁への吸着電流の供給
をカットさせる回路を主として構成される。例えば図６
は給湯器の不完全燃焼防止装置であるが、これはバーナ
近傍に配置した熱電対４０と熱交換器下部に配置した熱
電対４１とを、プラス・マイナスの極性が逆向きになる
ように接続して、バーナ側の熱電対４０の熱起電力Ｖ₁
から、熱交換器側の熱電対４１の熱起電力Ｖ₂ を差し引
いた合成熱起電力（Ｖ₁ −Ｖ₂ ）で、電磁弁４２を吸着
開弁保持させるものである。この装置においては、室内
の酸素濃度が低下してきた場合、バーナの立ち消えを監
視する熱電対４０の熱起電力が低下するので、上記合成
熱起電力も低下して電磁弁４２が閉弁し、又熱交換器が
詰まって熱電対４１の熱起電力が燃焼排気熱によって上
昇した場合も、逆起電力が大きくなり、上記合成熱起電
力が低下して電磁弁４２が閉弁するものとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の安全装置
は、その作動レベルが一定、つまり電磁弁を吸着開弁保
持させるのに必要な熱起電力の値が変わらないから、そ
のレベルを高く設定するとバーナ点火時の吸着開弁保持
まで時間がかかり、逆に低く設定すると、バーナの点火
後上昇した熱起電力と前記必要な値との間の格差が大き
くなり、立ち消えが生じた際に低下した熱起電力が前記
値へ達するのが遅くなって、その間生ガスが放出される
ことになる。又特に上記給湯器においては、部屋の広さ
や換気具合等の使用環境によって、連続運転時間が長く
なればなる程、室内汚染度が高くなり、人体に対する危
険度も増す。しかし前述のように安全装置の作動レベル
が一定であるから、状況に応じた適切なタイミングでの
運転停止がされなかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、燃焼器
具の燃焼状態や燃焼時間等、状況に合わせて常に適切に
作動できる安全装置を提供するもので、その構成は、熱
電素子と電磁弁との間に、外部信号により電気抵抗値が
変化する可変抵抗装置を設けると共に、その可変抵抗装
置への前記外部信号の入力制御を所定の時間に従って行
うことを特徴とするものである。又前記所定の時間を、
バーナの点火後燃焼が安定するまでに要する時間とし、
前記外部信号による可変抵抗装置の電気抵抗値を、前記
時間経過前は低く、経過後は高い値に制御するのが望ま
しい。又前記所定の時間を、バーナ点火後の連続燃焼時
間とするのが望ましい。更に前記可変抵抗装置を、ドレ
イン・ソースを前記熱電素子と電磁弁との間に接続し、
ゲート電圧を前記外部信号とした電界効果トランジスタ
とするのが望ましい。

【０００５】

【作用】可変抵抗装置の電気抵抗値を変化させることで
電磁弁へ供給される熱起電力を増減可能となるから、こ
の増減を所定の時間によって行えば、燃焼状態等に合わ
せて安全装置の作動レベルが変更できることになる。よ
って前記所定の時間をバーナの点火後燃焼が安定するま
での時間とし、時間経過前は電気抵抗値を低く設定して
おけば、点火直後の立上りから安全装置の作動レベルへ
達するまでの妨げにならず、時間経過後は電気抵抗値を
高くしておけば、燃焼安定により上昇した熱起電力と安
全装置の作動レベルとの格差が小さくなって迅速に対処
できる。又前記所定の時間をバーナ点火後の連続燃焼時
間とすると、使用環境に合わせた作動レベルの変更がで
き、特に上記不完全燃焼防止に好適となる。又可変抵抗
装置に上記電界効果トランジスタを用いると、安全装置
が簡単に構成できる。

【０００６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は給湯器の概略構成図で、給湯器１は、上水道
に接続される給水管２と、給水管２からの水をバーナ４
の燃焼熱で加熱する熱交換器３と、その熱交換器３で加
熱された湯を送り出す出湯管５とを備え、前記給水管２
には、モータ６の駆動により開閉される水栓パイロット
バルブ７が設けられている。この水栓パイロットバルブ
７には、弁軸８を介してガス管１０に設けられた自動ガ
ス弁１２が連係されており、水栓パイロットバルブ７の
開閉に連動して自動ガス弁１２が開閉するものとなって
いる。又自動ガス弁１２の上流側にはガス流路を開閉す
る器具栓１３、マグネット電磁弁１１が夫々設けられ、
これらも前記水栓パイロットバルブ７と共に、前記モー
タ６の駆動によって開閉されるもので、このモータ６の
制御はコントローラ２０において行われる。前記コント
ローラ２０は、前記モータ６の制御の他、給湯器１の操
作盤に設けた操作ボタンと連動する点火スイッチ１５、
バーナ点火用の点火電極１６とイグナイター１７、そし
て前記弁軸８の移動を検知する水流スイッチ９が夫々接
続されており、又前記マグネット電磁弁１１へ吸着保持
電流を供給可能ともなっている。更にコントローラ２０
には、バーナ４に近接して設けられる一次熱電対１８
と、燃焼室３３における熱交換器３下部の内胴窓に臨ま
せて設けられる二次熱電対１９とが、プラス・マイナス
の極性を逆向きにして接続され、一次熱電対１８で発生
した熱起電力から二次熱電対１９で発生した熱起電力を
差し引いた合成熱起電力が前記吸着保持電流としてマグ
ネット電磁弁１１へ流れるものとなっている。

【０００７】更に図２はコントローラ２０の概略回路図
で、主制御部のマイクロコンピュータ２１には、点火ス
イッチ回路２２、水流スイッチ回路２３、電圧監視回路
２４、電池交換ランプ回路２５、そして水晶振動子２６
ａを用いたタイマー回路２６が夫々接続されており、更
にアナログ出力が可能なＴＣＣポートには、安全回路２
７が接続されている。この安全回路２７は、クイックス
タート用で３段階の吸着電流が通電する電磁弁駆動回路
２８に接続されてマグネット電磁弁１１を励磁するコイ
ル２８ａと、安全装置作動用で同じくマグネット電磁弁
１１を励磁可能なコイル２７ａとを備え、コイル２７ａ
に、前記極性を逆向きに接続されたバーナ４側の一次熱
電対１８と、熱交換器３側の二次熱電対１９とを接続す
ると共に、一次熱電対１８と二次熱電対１９との間に、
ＮチャンネルＭＯＳ形の電界効果トランジスタ２９（以
下ＦＥＴ２９と略称する）のドレイン・ソースＤＳと、
ヒューズ２７ｂとを接続してなるもので、前記マイクロ
コンピュータ２１のＴＣＣポートがＦＥＴ２９のゲート
Ｇに接続されている。尚３０は乾電池３０ａを備えた電
源回路、３１は点火回路、３２はモータ駆動回路であ
る。

【０００８】以上の如く構成された給湯器１の作動を、
図３のフローチャートを用いて説明する。まず操作ボタ
ンのプッシュ操作によって点火スイッチ１５がＯＮされ
ると、ステップ１（以下Ｓ１と表現する）で電池電圧が
必要値（ここでは１．９Ｖ）か否かが判断され、ＮＯの
場合は電池交換ランプが点滅する。この時は操作ボタン
プッシュ後電池を交換し、再び始めに戻って操作ボタン
をプッシュ操作する。Ｓ１でＹＥＳの場合は点火スイッ
チ１５のＯＮによってモータ６が駆動し、水栓パイロッ
トバルブ７を開弁させて給水管２に水を流すと共に、マ
グネット電磁弁１１を強制的に開弁させる。この水栓パ
イロットバルブ７の作動で弁軸８が移動し、自動ガス弁
１２も開弁させるが、この弁軸８の作動による水流スイ
ッチ９からの信号をＳ２で確認し、ＹＥＳであれば、タ
イマー回路２６で計時を開始すると共に、器具栓１３を
開かせてバーナ４へのガス供給を行う。次にＳ３で電磁
弁駆動回路２８にマグネット電磁弁１１を吸着開弁保持
させる吸着電流Ｉ₁ を流すと同時に、点火回路３１に通
電してイグナイター１７をＯＮしバーナ４を点火させ
る。よって給水管２から供給される水は熱交換器３でバ
ーナ４に加熱され、湯となって出湯管５から送り出され
る。又前記Ｓ３においてマイクロコンピュータ２１は、
ＴＣＣポートからＦＥＴ２９のゲートＧへアナログ電圧
を印加し、ドレイン・ソースＤＳ間の電気抵抗値を小さ
くして（Ｒ₁ ）、コイル２７ａへの電流通路を確保させ
る。そしてＳ４でＳ２から１秒経過したか否かを確認
後、Ｓ５でマグネット電磁弁１１へ吸着電流Ｉ₂ を供給
し、更にＳ６でＳ２から６秒経過を確認後、Ｓ７でマグ
ネット電磁弁１１へ吸着電流Ｉ₃ を流すと共に、点火回
路３１への通電を停止する。この着火直後にコイル２８
ａへ吸着電流を供給してマグネット電磁弁１１を吸着開
弁保持する間に、バーナ４から得られる一次熱電対１８
の熱起電力が上昇して、吸着電流がコイル２７ａへ供給
されるが、前述のようにＦＥＴ２９のゲートＧへの電圧
印加によってドレイン・ソースＤＳ間の電気抵抗値は低
くなっているから、立上りの不安定な燃焼状態でもコイ
ル２７ａへの吸着電流は迅速に確保される。その後更に
Ｓ８でＳ２から１２秒経過を確認する。ＹＥＳであれば
燃焼状態は安定していると判断して、Ｓ９で吸着電流Ｉ
₃ の供給を停止し、今度はＴＣＣポートからのゲート電
圧を低下させて、ＦＥＴ２９のドレイン・ソースＤＳ間
の電気抵抗値を先のＲ₁ より大きい値Ｒ₂ に変更する。
つまり安全回路２７側のコイル２７ａへ供給される熱起
電力を抑えることで、立ち消えや熱交換器側の熱上昇等
があった場合に生じる熱起電力の低下を比較的早めに検
知して、安全装置が迅速に作動するようにその作動レベ
ルを変更したことになる。よって前記立ち消えや熱交換
器の排気熱上昇による不完全燃焼状態となった場合に
は、熱起電力の低下が始まってからコイル２７ａの励磁
に必要な電圧の下限値を下回るまでの時間が短くなるか
ら、Ｓ１０でマグネット電磁弁１１が閉弁してガスの供
給を遮断して生ガスの放出を最小限に抑えるのである。

【０００９】一方運転停止時は、図４のように、操作ボ
タンのプッシュ操作によってＳ１１で点火スイッチ１５
がＯＮされると、Ｓ１２でマイクロコンピュータ２１は
ＦＥＴ２９のゲート電圧を抑えてドレイン・ソースＤＳ
間の電気抵抗値を上昇させる（ここでは１ＭΩ以上）か
ら、コイル２７ａが吸着電流を得られなくなってマグネ
ット電磁弁１１が閉弁し、ガスの供給が停止する（Ｓ１
３）。そしてＳ１４で器具栓１３、水栓パイロットバル
ブ７、それに連動する自動ガス弁１２を閉弁させて、水
流スイッチ９がＯＦＦされる。尚このＳ１２での電気抵
抗値上昇指令を、任意に設定した時間が経過するか否か
を判断させて行うようにすれば、上記不完全燃焼防止装
置の作動レベル変更の他、設定時間で燃焼をＯＦＦさせ
る通常のタイマーとして利用できる。尚上記はバーナ点
火直後の立上りから燃焼安定までの作動説明であるが、
特に給湯器の不完全燃焼に好適に対応させるために、図
５の如く、前記図３で説明した燃焼安定後のＳ９の電気
抵抗値Ｒ₂ から、Ｓ１０で更にＳ２からの所定時間（例
えば１０分）経過の判断を行い、ＹＥＳであれば更に電
気抵抗値をＲ₂ より高い値Ｒ₃ に設定して安全装置の作
動レベルを上げるようにすれば（Ｓ１１）、不完全燃焼
による熱起電力の変化に迅速に対応でき、Ｓ１２で直ち
にガスの供給を遮断できる。この作動レベルを変更する
所定時間は、使用環境や許容される連続運転時間等に応
じて任意に変更でき、例えば５分毎に段階的に作動レベ
ルを変更する等複数回の設定も可能である。

【００１０】尚上記実施例ではマグネット電磁弁にクイ
ックスタート用の電磁弁駆動回路２８に接続されるコイ
ル２８ａと、安全作動用のコイル２７ａとの２つのコイ
ルを設けたもので説明したが、上記クイックスタート用
の構成がなく１つのコイルを備えたものでも本発明は適
用可能である。同様に、熱電対を２つ接続した給湯器の
不完全燃焼防止装置への適用に限らず、１つの熱電対を
用いるガステーブルこんろや炊飯器等の調理器を初めと
する他の燃焼器具にも上記安全装置は適用できる。又可
変抵抗装置としてＦＥＴを採用すると本発明の安全装置
が簡単に構成できるが、ＦＥＴに代えて他の可変抵抗素
子やこれらの等価回路を用いることもできる。

【００１１】

【発明の効果】以上本発明によれば、可変抵抗装置によ
って電磁弁へ供給される熱電素子の熱起電力を所定の時
間で増減することで、安全装置の作動レベルを相対的に
変更することが可能となり、燃焼状態等に合わせて対応
の良好な安全装置が構成できる。又前記所定の時間をバ
ーナの点火後燃焼が安定するまでの時間とし、時間経過
前は可変抵抗装置の電気抵抗値を低く、経過後は高く設
定すれば、立上りの熱起電力の変化に対応した作動レベ
ルの変更ができる。更に電気抵抗値を変更する所定の時
間をバーナ点火後の連続燃焼時間とすれば、連続運転中
に作動レベルの変更が任意に行えるから、常に状況に適
したタイミングで安全装置が作動するものとなり、特に
不完全燃焼防止に好適となる。加えて可変抵抗装置に前
記電界効果トランジスタを用いると、安全装置が簡単に
構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯器の概略構成図である。

【図２】コントローラの概略回路図である。

【図３】給湯器の運転と安全装置の作動を示すフローチ
ャートである。

【図４】給湯器の運転停止作動を示すフローチャートで
ある。

【図５】給湯器の運転と安全装置の作動を示すフローチ
ャートである。

【図６】従来の安全装置の説明図である。

【符号の説明】

１・・給湯器、２・・給水管、３・・熱交換器、４・・
バーナ、５・・出湯管、６・・モータ、７・・水栓パイ
ロットバルブ、８・・弁軸、９・・水流スイッチ、１０
・・ガス管、１１・・マグネット電磁弁、１２・・自動
ガス弁、１３・・器具栓、１５・・点火スイッチ、１８
・・一次熱電対、１９・・二次熱電対、２０・・コント
ローラ、２１・・マイクロコンピュータ、２６・・タイ
マー回路、２７・・安全回路、２８・・電磁弁駆動回
路、２９・・電界効果トランジスタ３３・・燃焼室。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱電素子と、その熱電素子の熱起電力に
より吸着開弁保持され、閉弁によりガスの供給を遮断す
る電磁弁とを備えた燃焼器具の安全装置において、前記
熱電素子と電磁弁との間に、外部信号により電気抵抗値
が変化する可変抵抗装置を設けると共に、その可変抵抗
装置への前記外部信号の入力制御を所定の時間に従って
行うことを特徴とする燃焼器具の安全装置。
【請求項２】前記所定の時間が、バーナの点火後燃焼
が安定するまでに要する時間であり、前記外部信号によ
る可変抵抗装置の電気抵抗値を、前記時間経過前は低
く、経過後は高い値に夫々制御するものである請求項１
に記載の燃焼器具の安全装置。
【請求項３】前記所定の時間をバーナ点火後の連続燃
焼時間とした請求項１に記載の燃焼器具の安全装置。
【請求項４】前記可変抵抗装置が、ドレイン・ソース
を前記熱電素子と電磁弁との間に接続し、ゲート電圧を
前記外部信号とした電界効果トランジスタである請求項
１乃至請求項３の何れかに記載の燃焼器具の安全装置。