JP2016084981A - 給湯器の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程における作業性に優れ、高価な金属材料のロスを低減することが可能な、給湯器の異常検出装置を提供する。
【解決手段】燃焼室温度検出手段（熱電対）の検出情報に基づいて、バーナの燃焼を制御する制御手段とを備えた給湯器の異常検出装置において、異なる種類の金属からなる、断面が円形の２種類の線材を接合部１１において接合することにより熱電対（感熱部）１が形成され、熱電対の出力端１ａ１，１ｂ１が、中空円筒状の金属からなる接続部材２（２ａ，２ｂ）内に、電気的に導通するように挿入されているとともに、接続部材には、熱電対の出力端と接続部材との間の電気抵抗を低減するための導通促進処理が施され、かつ、接続部材の他端２ａ２，２ｂ２には、制御手段と熱電対の出力端とを電気的に接続するためのより線からなるリード線３（３ａ，３ｂ）が、接続部材と電気的に導通するように接続された構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、給湯器に関し、詳しくは、給湯器の異常を検出するための異常検出装置に関する。

給湯器には、安全性を向上させる目的で、燃焼の異常などを検出するための異常検出装置を備えたものが広く用いられている。そして、そのような給湯器の１つに、特許文献１に開示されているような給湯器（瞬間的湯沸器）がある。

この特許文献１に開示されている給湯器は、図４に示すように、メインバーナ１０１の燃焼室１０３と、熱交換器１０４を備えた給湯器であって、パイロットバーナ１０２により加熱される熱電対１０５と、その熱起電力によりメインバーナ１０１およびパイロットバーナ１０２への燃料供給路に配設した遮断弁Ｖを吸着して開に保持するマグネットＭを備えたパイロットセフティ回路Ｃに、メインバーナ１０１の燃焼雰囲気温度の上昇に伴って、漸次増大する抵抗体１０６を設けた酸欠検知安全装置付き給湯器（瞬間式湯沸器）である。

この特許文献１の給湯器においては、抵抗体１０６として、熱電対１０５による熱起電力に対して逆起電力を発生すべく接続した雰囲気温度検出用熱電対が用いられている。また、雰囲気温度検出用熱電対として、熱電対１０５とは逆極性となる状態に接続した副熱電対（抵抗体）１０６が用いられている。

そして、この特許文献１の給湯器においては、図４に示すように、パイロットバーナ１０２により加熱される熱電対１０５の熱起電力により生じる電流がパイロットセフティ回路Ｃに通電されることにより、別段の増幅回路を必要とすることなく、マグネットＭによって、メインバーナ１０１およびパイロットバーナ１０２への燃料供給路に設けた遮断弁Ｖを吸着して開に保持することが可能になる。

ところで、増幅回路を用いることなく遮断弁Ｖを吸着して開に保持するためには、パイロットセフティ回路Ｃのループ抵抗値が低いことが必要になる。したがって、パイロットセフティ回路Ｃに、副熱電対（抵抗体）１０６を設けることによって生じる抵抗値の増大を抑制する必要があった。

そこで、パイロットセフティ回路Ｃと副熱電対１０６との接続部の抵抗をできるだけ小さくするため、パイロットセフティ回路Ｃと副熱電対１０６との接続に用いられるリード線と、副熱電対１０６とは、通常、溶接によって接続されることになる。

また、前記リード線としてより線を用いると、リード線と副熱電対１０６との溶接の際に、より線を構成する素線が溶接によって溶断するおそれがあるなどの理由から、リード線としては、通常、より線ではなく単線が用いられる。しかしながら、リード線の断面積（導体断面積）が同じである場合、単線の方が、より線に比べて可とう性が低いため、リード線としてより線を用いる場合に比べて、リード線の取り扱い性が悪く、製造工程における作業性が低下するという問題点がある。

また、特許文献２には、図５に示すように、熱電対２０１と、この熱電対２０１の冷接点２０６，２０７である両端部に接続されたリード線２０５とを備えた熱電対装置が開示されている。

この熱電対装置において、熱電対２０１は、種類の異なる板状金属材料からなる第１の細片２０２と第２の細片２０３とから構成されており、熱電対２０１の温接点は第１の細片２０２と第２の細片２０３の先端部２０２ａ，２０３ａ同士を溶接することにより形成されている。また、リード線２０５と接続する第１および第２の細片２０２，２０３の他端部は、かしめることによりリード線２０５に圧着されてこれを保持するかしめ部２０２ｄ，２０３ｄとなっており、かつ、かしめ部２０２ｄ，２０３ｄをかしめてリード線２０５を保持固定することにより、熱電対２０１とリード線２０５とが電気的に接続されている。

そして、熱電対２０１は、リード線２０５を介してバーナコントローラ２１２に接続されており、バーナコントローラ（図示せず）を介してメイン弁（図示せず）を作動させるように構成されている。

このように構成された特許文献２の熱電対装置の場合、製造が容易で生産性に優れている。すなわち、上述の特許文献１では、増幅由路を用いずに遮断弁Ｖを吸着して開に保持するようにしているが故に、リード線２０５と、熱電対２０１とを溶接によって接続するとともに、リード線２０５としてより線ではなく単線を用いることが必要になるのに対して、この特許文献２では、熱電対を、リード線２０５を介してバーナコントローラに接続して、バーナコントローラを介してメイン弁を作動させるように構成しているので、熱電対２０１とリード線２０５とを溶接ではなく、かしめによって接続することが可能になり、また、リード線としてより線を使用することが可能になるため、製造工程における作業性を向上させることが可能で、生産性に優れている。

しかしながら、特許文献２の熱電対装置の場合、種類の異なる板状金属材料からなる第１の細片２０２と第２の細片２０３から構成された熱電対２０１が用いられていることから、以下に説明するような別の課題がある。

すなわち、特許文献２のように、種類の異なる板状金属材料を打ち抜いて形成した細片２０２，２０３から熱電対２０１を構成する場合、板状金属材料を打ち抜く際に、抜きかすが材料のロスとなる。

そして、熱電対を構成する金属として好適に用いられるクロメル、コンスタンタンなどの金属材料は、一般に高価な材料であり、製造工程におけるロスは、コストの増大を招くという問題点がある。

実開昭５８−１８１１５０号公報 実開平３−１１２６４３号公報

本発明は、上記課題を解決するものであり、製造工程における作業性を損なうことがなく、かつ、高価な金属材料のロスを低減することが可能で、生産性、経済性に優れた給湯器の異常検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の給湯器の異常検出装置は、
バーナにより加熱される熱交換器が、前記バーナの燃焼室を形成する筒胴の上部に設けられ、かつ、前記筒胴に形成された測温用開口を通して前記燃焼室に臨む状態で設けられた燃焼室温度検出手段と、前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とを備えた給湯器の異常検出装置であって、
前記燃焼室温度検出手段が熱電対によって構成され、
前記熱電対が、異なる種類の金属からなる、断面が円形の２種類の線材を、接合部において接合することにより形成され、
前記熱電対の出力端が、中空円筒状の金属からなる接続部材の一端内に、電気的に導通するように挿入されているとともに、前記接続部材には、前記熱電対の前記出力端と前記接続部材との間の電気抵抗を低減するための導通促進処理が施されており、かつ、
前記接続部材の他端には、前記制御手段と前記熱電対の出力端とを電気的に接続するためのより線からなるリード線が、前記接続部材と電気的に導通するように接続されているとともに、
前記接続部材が、絶縁部材を介して、前記筒胴に設けられた固定部材に固定されることにより、前記熱電対の前記接合部が、前記筒胴に形成された測温用開口を通して前記燃焼室に臨む位置に保持されていること
を特徴としている。

また、本発明の給湯器の異常検出装置においては、前記導通促進処理が、前記接続部材を径内方向に変形させるかしめ処理であることが好ましい。

また、本発明の給湯器の異常検出装置においては、前記導通促進処理が、前記出力端と前記接続部材の前記一端とを半田付けまたは溶接する処理であることが好ましい。

本発明の給湯器の異常検出装置においては、異なる種類の金属からなる、断面が円形の２種類の線材を接合部において接合することにより熱電対（感熱部）を形成するようにしているので、例えば、板材をプレス加工して打ち抜いて熱電対（感熱部）を形成する場合のように材料ロスが生じず、高価な熱電対形成用の金属材料の損失を抑制することができる。

また、熱電対の出力端が、中空円筒状の金属からなる接続部材内に、電気的に導通するように挿入されているとともに、接続部材には、熱電対の出力端と接続部材との間の電気抵抗を低減するための導通促進処理が施され、かつ、接続部材の他端には、制御手段と熱電対の出力端とを電気的に接続するためのより線からなるリード線が、接続部材と電気的に導通するように接続された構成としているので、制御手段と熱電対の出力端とを確実に接続することが可能になる。

また、制御手段と熱電対の出力端とを電気的に接続するリード線として、可とう性に優れたより線を用いているので、製造工程における作業性を向上させることができる。

また、本発明の給湯器の異常検出装置において、導通促進処理として、接続部材を径内方向に変形させるかしめ処理を実施するようにした場合、簡便な方法で、熱電対の出力端と接続部材の一端との間の電気抵抗を低減することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。

また、導通促進処理として、熱電対の出力端と接続部材の一端とを半田付けまたは溶接する処理を施すようにした場合、熱電対の出力端と接続部材の一端との間の電気抵抗をより一層低減することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。

なお、本発明においては、上述のかしめ処理と、半田付けまたは溶接による処理とを組み合わせることも可能である。

本発明の一実施形態にかかる異常検出装置を備えた給湯器を示す正面図である。 本発明の一実施形態にかかる異常検出装置を備えた給湯器において、接続部材を介してリード線が接続された状態の熱電対を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる異常検出装置を備えた給湯器において、固定部に取り付けられた熱電対を示す斜視図である。 従来の酸欠検知安全装置付き給湯器（瞬間式湯沸器）を示す図である。 従来の熱電対装置であって、熱電対の両端部の冷接点にリード線が接続された構造を有する熱電対装置を示す図である。

本発明の実施形態にかかる給湯器Ａは、図１に示すように、給湯器本体１０と、給湯装置本体１０を覆うカバー２０と、燃料ガスを燃焼させるバーナ２１と、燃焼室２２と、燃焼室２２を形成する筒胴２４と、筒胴２４の上部に設けられ、バーナ２１により燃料を燃焼させた燃焼ガスと水との間の熱交換を行うための熱交換器２３と、筒胴２４に形成された測温用開口２５を通して燃焼室２３に臨む状態で設けられた熱電対（燃焼室温度検出手段）１と、熱電対１の検出情報に基づいて、バーナ２１の燃焼を制御する制御手段（図示せず）とを備えている。

また、給湯器Ａは、異常検出装置を備えており、熱電対１による検出温度が所定温度より高いときには、熱交換器２３が目詰りを起こし、結果として、燃焼室２２を形成する筒胴２４内の圧力が上昇し、測温用開口２５を通して筒胴２４の外へ高温の燃焼ガスが流れ出ていると判断するとともに、制御手段が電磁弁（図示せず）を閉止して燃料供給路を遮断し、バーナ２１の燃焼を停止するように構成されている。なお、制御手段は、電池（図示せず）を電源として駆動されるように構成されている。

上述のように、燃焼室温度を検出するための手段として用いられている熱電対１としては、この実施形態では、図２に示すように、異種金属からなる２つの線材（クロメルを主成分とする断面が円形の線材１ａと、コンスタンタンを主成分とする断面が円形の線材１ｂ）を接合部１１において接合することにより形成されている。なお、接合部１１における接合は、上記２つの線材１ａ，１ｂ同士を放電などにより高温にして溶融させるなどの方法で行われている。

なお、熱電対として用いられる２つの異種金属の組み合わせは、クロメルとコンスタンタンに限らず、公知の他の２種類の金属の組み合わせとすることも可能である。

また、この実施形態の給湯器の異常検出装置においては、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１を、中空円筒状の金属からなる接続部材２（２ａ，２ｂ）の一端２ａ１，２ｂ１の開口から内部に挿入するとともに、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と接続部材２（２ａ，２ｂ）との間の電気抵抗を低減する導通促進処理を施してある（図２）。

そして、この実施形態では、導通促進処理として、接続部材２（２ａ，２ｂ）を径内方向に変形させるかしめ処理が施されている。

導通促進処理としてかしめ処理を施すことにより、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と接続部材２ａ，２ｂとの間の導通信頼性を向上させることができる。なお、かしめ処理は容易な加工方法であり、製造工程を複雑にすることなく、確実に導通信頼性を向上させることができる。

また、この実施形態では、かしめ処理が施された接続部材２ａ，２ｂの一端２ａ１，２ｂ１と熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１とが半田付けされている。これにより、熱電対１と接続部材２ａ，２ｂとの間の導通信頼性をさらに向上させることが可能になるとともに、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と接続部材２ａ，２ｂの一端２ａ１，２ｂ１との機械的な結合信頼性を向上させることが可能になる。

なお、特に図示しないが、例えば、接続部材の内周面に予め突部を設けておき、熱電対１の出力端を接続部材に挿入したときに、上記突起が熱電対の出力端の表面に圧接されるように構成して、熱電対の出力端を接続部材の一端に挿入するだけで、特にかしめ処理を必要とせずに、導通促進処理が施されるようにすることも可能である。

また、上記実施形態では、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と接続部材２の一端２ａ１，２ｂ１とを半田付けするようにしているが、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と接続部材２の一端２ａ１，２ｂ１とを、スポット溶接などの方法により溶接するように構成することも可能である。

なお、本発明において、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と接続部材２（２ａ，２ｂ）の一端２ａ１，２ｂ１との間の半田付け、あるいは、溶接は行った方が好ましいが、半田付けあるいは溶接を行わないように構成することも可能である。

また、この実施形態の異常検出装置においては、接続部材２（２ａ，２ｂ）の他端２ａ２，２ｂ２に、制御手段（図示せず）と熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ２とを電気的に接続する、より線からなるリード線３（３ａ，３ｂ）が挿入されることにより、接続部材２（２ａ，２ｂ）の他端２ａ２，２ｂ２とリード線３（３ａ，３ｂ）とが電気的に接続されている（図２）。

さらに、熱電対１は、図３に示すように、接続部材２（２ａ，２ｂ）を絶縁部材４（４ａ，４ｂ）にて被覆した状態で、筒胴２４に設けられた固定部材５に保持、固定されている。具体的には、固定部材５の帯状の固定部５ａ，５ｂを、絶縁部材４（４ａ，４ｂ）を把持するように巻き回すことにより、熱電対１が固定部材５に固定されている。

そして、このとき、熱電対１の接合部１１が、筒胴２４に形成された測温用開口２５を通して燃焼室２３に臨むような態様で、筒胴２４に設けられた固定部材５により所定の位置に固定されている（図１参照）。

このように構成されたこの実施形態の給湯器の異常検出装置においては、上述のように、熱電対１を、異種金属からなる断面が円形の２つの線材１ａ，１ｂから構成し、２つの線材１ａ，１ｂを接合して接合部１１を形成するようにしているので、板材をプレス加工により打ち抜いて熱電対を形成する場合のように材料ロスが生じず、高価な熱電対形成用の金属材料のロスを抑制して、経済性に優れた異常検出装置を提供することが可能になる。

また、上述のように、制御手段と熱電対の出力端とを電気的に接続するリード線としてより線を用いることができるので、製造工程における作業性を向上させて生産性を高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可能である。

１ 熱電対
１ａ，１ｂ 熱電対を構成する異種金属からなる２つの線材
１ａ１，１ｂ１ 熱電対の出力端
２（２ａ，２ｂ） 接続部材
２ａ１，２ｂ１ 接続部材の一端
２ａ２，２ｂ２ 接続部材の他端
３（３ａ，３ｂ） より線からなるリード線
４（４ａ，４ｂ） 絶縁部材
５ 固定部材
５ａ，５ｂ 帯状の固定部
１０ 給湯器本体
１１ 熱電対の接合部
２０ カバー
２１ バーナ
２２ 燃焼室
２３ 熱交換器
２４ 筒胴
２５ 測温用開口
Ａ 給湯器

Claims (3)

1. バーナにより加熱される熱交換器が、前記バーナの燃焼室を形成する筒胴の上部に設けられ、かつ、前記筒胴に形成された測温用開口を通して前記燃焼室に臨む状態で設けられた燃焼室温度検出手段と、前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とを備えた給湯器の異常検出装置であって、
   前記燃焼室温度検出手段が熱電対によって構成され、
   前記熱電対が、異なる種類の金属からなる、断面が円形の２種類の線材を、接合部において接合することにより形成され、
   前記熱電対の出力端が、中空円筒状の金属からなる接続部材の一端内に、電気的に導通するように挿入されているとともに、前記接続部材には、前記熱電対の前記出力端と前記接続部材との間の電気抵抗を低減するための導通促進処理が施されており、かつ、
   前記接続部材の他端には、前記制御手段と前記熱電対の出力端とを電気的に接続するためのより線からなるリード線が、前記接続部材と電気的に導通するように接続されているとともに、
   前記接続部材が、絶縁部材を介して、前記筒胴に設けられた固定部材に固定されることにより、前記熱電対の前記接合部が、前記筒胴に形成された測温用開口を通して前記燃焼室に臨む位置に保持されていること
   を特徴とする給湯器の異常検出装置。
2. 前記導通促進処理が、前記接続部材を径内方向に変形させるかしめ処理であることを特徴とする請求項１記載の給湯器の異常検出装置。
3. 前記導通促進処理が、前記出力端と前記接続部材の前記一端とを半田付けまたは溶接する処理であることを特徴とする請求項１または２記載の給湯器の異常検出装置。

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