JP2624562B2 - 湯沸器の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、湯沸器において、燃料安全弁を制御するた
めの熱電対を備えた制御装置に関する。

［従来の技術］ 例えば、ガス湯沸器では、バーナが失火した場合にバ
ーナへの燃料ガスの供給を停止するために、バーナに近
接して第１の熱電対が備えらえ、失火あるいは酸素欠乏
によって熱電対が十分に加熱されなくなって熱電対の出
力が低下すると、ガス安全弁が閉じられる。

また、熱交換器のフィン詰まりなどの燃焼異常が発生
したときにも、ガス安全弁を閉じるようにするために、
バーナによって加熱される熱交換器にも第２の熱電対が
備えられ、第２の熱電対は第１の熱電対に対して逆方向
にして直列に接続され、正常燃焼の場合には第１の熱電
対の出力が第２の熱電対の出力より十分大きくなるため
ガス安全弁が開状態に維持され、異常燃焼によって各熱
電対の出力の差が小さくなると、ガス安全弁が閉じられ
る。

この場合、第１の熱電対によってバーナの着火検知兼
用するものでは、着火検知のためには第２の熱電対によ
る出力が邪魔になる。

このため、特開昭63−17312号公報の発明では、点火
初期の所定時間以内には第２の熱電対の出力を短絡させ
て、第２の熱電対の出力を無効にし、所定時間が経過し
たときに初めて第２の熱電対を第１の熱電対に対して逆
方向に接続されるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、湯沸器において再点火を行った場合、特に第
１、第２の熱電対が十分に加熱された状態で消火しすぐ
に再点火を行ったような場合には、再点火前の熱電対の
起電力に対して、再点火後の熱電対の起電力の変化が小
さく、この小さな起電力の変化では着火検知としての識
別が行えない。

このため、多くの湯沸器では、消化操作後に再点火操
作を行っても熱電対の起電力が十分低下するまでガス安
全弁を強制的に閉状態にし点火できないようにしている
が、この場合、使用者が操作ボタンを押しても所定時間
点火しないので、使用者は苛立ってしまう。

本発明は、バーナの失火や熱交換器のフィン詰まり等
の異常発生時には必ず燃焼を停止してガス漏れを防止す
るとともに、消化後すぐに再点火動作を行っても、再点
火動作においては着火検知を行うことができることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、バーナと該バーナによって加熱される熱交
換器とにそれぞれ第１の熱電対と第２の熱電対とを備
え、前記第１、第２の熱電対の出力に基づいて前記バー
ナへの燃料供給路中に配された電磁安全弁を制御する湯
沸器の制御装置において、点火操作開始後、所定時間以
内は、前記第２の熱電対と前記第１の熱電対とを順方向
に直列接続して、着火検知路に接続し、該着火検知回路
は、前記順方向に直列接続された熱電対回路の出力の初
期値とその後の出力との差を所定値と比較して着火検知
を行い、前記所定時間を経過した後は、前記第２の熱電
対を前記第１の熱電対と逆方向に直列接続して燃焼検知
回路に接続し、該燃焼検知回路は、前記逆方向に直列接
続された熱電対回路の出力と基準レベルとを比較して燃
焼状態を検知することを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、点火動作の開始から所定時間が経過する
間では、熱電対は順方向になるように直列接続されてい
るため、直列回路の出力は、各熱電対の起電力の和とし
て現れる。

この場合、各熱電対の起電力の変化量の和に基づいて
着火検知を行うため、変化量を大きくすることができ
る。

従って、第１の熱電対の起電力が単独で検出される場
合と比較して、消化後熱電対の起電力が十分に降下する
まで再点火動作を待たなくても着火検知の識別を行うこ
とができる。

所定時間が経過した後は、第２の熱電対が第１の熱電
対に対して逆方向に接続されるため、正常な燃焼が行わ
れていれば、電磁安全弁が開状態に維持される。

燃焼中に失火したり、熱交換器のフィン詰まり等によ
って、正常燃焼ができない場合には、電磁安全弁が閉じ
られる。

［発明の効果］ 本発明では、点火操作が開始されてから所定時間以内
には、２つの熱電対が順方向に接続されていて、しか
も、各熱電対の起電力の変化量の和（熱電対回路の出力
の初期値とその後の出力との差）に基づいて着火検知が
行われるため、従来のように消化後熱電対の起電力が十
分に降下するまで再点火動作を禁止しなくても着火検知
の識別を行うことができ、消火後に速やかに再点火がで
きる。

［実施例］ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第２図は、元止め式のガス瞬間湯沸器１を示し、給水
管２から供給される水は、水栓３と水ガバナ４を通過し
て多数のフィンを備えた水管式の熱交換器５へ導かれ、
さらに出湯管６からその先端のシャワーヘッド７へ導か
れて流出する。

水栓３は、手動操作による止水弁であり、１回目の押
し操作によって開状態となるとともに図示しないロック
機構によって開状態が維持され、２回目の押し操作によ
ってロック機構が外れて閉状態に戻る。

水ガバナ４は、流入する水を一定流量に調節するとと
もに、後述するガス通路に設けられる水圧応動式のガス
弁12の駆動部でもあり、水栓３が開かれたとき流入する
水によりダイヤフラムが変位して連結部材を介してガス
弁12を開く。

一方、燃料ガスは、ガス管10によって導かれ、ガス安
全弁としての電磁完全弁11を通過し、水ガバナ４によっ
て駆動されるガス弁12を通過し、ガスガバナ13で一定量
に調節されて複数のノズル14を備えた燃料噴出管15から
噴出して、複数の板金バーナを並べたバーナ16の各給気
口へ供給される。

ガス管10は、電磁安全弁11を下温で分岐して点火ガス
通路10aとなり、点火ガス通路10aの先端には点火バーナ
17が設けられている。

点火バーナ17に近傍には、図示しない接地極に対向し
て配された点火電極18と、点火バーナ17によって加熱さ
れる第１サーモカップル19とが設けられている。

さらに、熱交換器５の胴部5aには、熱交換器５のフィ
ン詰まり等の発生を感知するための第２サーモカップル
20が備えられている。

なお、給水管２には、図示しない流量調節弁が設けら
れていて、流量を調節することによって給湯温度を調節
することができる。

以上の構成よりなるガス瞬間湯沸器１は、第３図に示
す制御装置30により制御される。

制御装置30は、水栓３を開くとき連動して点火動作を
行うための信号を発生するスイッチ30Aを備え、制御装
置30には、図示しない乾電池を電源としてそれぞれ作動
するオペアンプおよびトランジスタを中心として構成さ
れたトライアルタイマ回路31、強制作動タイマ回路32、
パルス発振回路33、スパーカ回路34、各サーモカップル
19、20の接続状態を切り替える接続切替回路35、着火検
知回路36、燃焼検知回路37、着火検知回路36と燃焼検知
回路37とを切り替える検知部切替回路38、タイマ39、吸
着コイル通電回路40、保持コイル通電回路41が設けられ
ている。

以下、各回路の機能を説明する。

トライアルタイマ回路31は、スイッチ30Aの閉信号に
より、点火動作を行うための時間T1（例えば3.6秒）を
計時するタイマである。このトライアルタイマ回路31の
作動中には、スパーカ回路34が作動して高電圧を発生
し、点火電極18で火花放電を行う。

強制作動タイマ回路32は、スイッチ30Aが閉じられた
とき、最初の0.7秒間だけ作動するタイマである。

パルス発振回路33は、0.7秒間のハイレベルと0.5秒間
のローレベルとを交互に出力する回路であり、ここで
は、強制作動タイマ回路32の出力によってハイレベルの
出力状態が決定され、スイッチ30Aが閉じられたとき、
強制作動タイマ回路32が作動すると、最初の0.7秒間に
は必ずハイレベルを出力し、その後、トライアルタイマ
回路31が作動している間にも継続して作動する。

接続切替回路35は、第１サーモカップル19および第２
サーモカップル20の接続状態を切り替えるための回路で
ある。

ここでは、第１図に示すとおり、第１サーモカップル
19の正極19aは、リレー42の可動接点42aに接続されてい
て、負極19bは接地されている。

一方、第２サーモカップル20は、正極20aは、リレー4
2の常閉接点42cとリレー43の常開接点43bに接続され、
負極20bは、リレー42の常開接点42bとリレー43の常閉接
点43cとに接続されている。

各リレー42、43はスイッチ30Aの閉動作に応じて作動
を開始し、タイマ39が作動している所定時間T2（例えば
５秒間）だけ駆動されて、各可動接点42a、43aは、各常
開接点42b、43bとそれぞれ接続され、タイマ39の作動が
終了すると、各可動接点42a、43aは各常閉接点42c、43c
と接続される。

また、タイマ39が作動している間は検知部切替回路38
のリレー44が駆動され、可動接点44aは常開接点44bと接
続され、タイマ39の作動が終了すると、可動接点44aは
常閉接点44cと接続される。

この結果、各サーモカップル19、20は、タイマ39が作
動している間には順方向に直列接続された直列回路を形
成して着火検知回路36に接続され、タイマ39の作動が終
了すると、第２サーモカップル20は第１サーモカップル
19に対して逆方向に直列接続され燃焼検知回路37に接続
される。

着火検知回路36は、接続切替回路35によって順方向に
直列接続された第１サーモカップル19および第２サーモ
カップル20の直列回路の出力に基づいてバーナ16の着火
状態を判別するための回路で、第１図に示すとおり、直
列回路の出力を増幅する増幅回路45、点火操作時の初期
出力を記憶する記憶回路46、初期出力とその後の出力を
比較し、その差が所定値より大きい場合を着火検知状態
として判別する判定回路47からなる。

燃焼検知回路37は、接続切替回路35によって逆方向に
直列接続された第１サーモカップル19および第２サーモ
カップル20の直列回路の出力に基づいてバーナ16の失火
あるいは熱交換器５のフィン詰まり等を検知するための
回路で、直列回路の出力を増幅する増幅回路48、出力が
基準レベルより低い場合を以上燃焼として判別する判定
回路49からなる。

吸着コイル通電回路40、保持コイル通電回路41はいず
れも、電磁安全弁11の弁体を駆動するために設けられた
回路である。

ここでは、電磁安全弁11は、その弁体を駆動するため
に、抵抗値が小さく弁体の駆動力が大きい吸着コイル11
aと、抵抗値が大きく吸着力の小さい保持コイル11bとの
２つのコイルを備えていて、各コイル11a,11bを各通電
回路40、41でそれぞれ通電するようになっている。

吸着コイル通電回路40は、大電流によって吸着コイル
11aに大きな磁力を発生させて弁体を引き付けるもの
で、強制作動タイマ回路32の作動出力およびパルス発振
回路33のハイレベルの出力によって0.3秒間だけ吸着コ
イル11aを通電する。

保持コイル通電回路41は、パルス発振回路33のハイレ
ベルの出力と、着火検知回路36あるいは燃焼検知回路37
の出力信号に応じて保持コイル11bを通電する。

なおここでは、電磁安全弁11の弁体を駆動するための
電力を少なくするために、吸着コイル通電回路40では、
強制作動タイマ回路32の出力あるいはパルス発振回路33
のハイレベルの出力がそれぞれ0.7秒間継続されるのに
対して、吸着コイル11aへの通電の最初の0.3秒間にだけ
集中的に大電流を流して電磁安全弁11の弁体を駆動させ
て、残りの0.4秒間は、保持コイル11bへの通電によって
電磁安全弁11の開状態を0.7秒間に維持している。

以上の構成を有する本実施例のガス瞬間湯沸器１の作
動を第４図を参考に説明する。

使用者が水栓３を開くと、水栓３に連動してスイッチ
30Aが閉じで、それに応じてトライアルタイマ回路31と
強制作動タイマ32が作動を開始し、電磁安全弁11が開く
とともに、点火電極18で火花放電が行われる。

このとき、タイマ39の作動開始により、それまで逆方
向に接続されていた各サーモカップル19、20が順方向に
切り替えられ着火検知回路36に接続される。

一方、水の流入に伴って水ガバナ４によってガス弁12
が開くため、燃料ガスは、点火バーナ17およびバーナ16
へ供給され、すでに作動している点火電極18の火花放電
によって着火する。

このあと、トライアルタイマ回路31が作動している間
は、点火電極18で火花放電が続けられ、トライアルタイ
マ回路31の作動が終わると、火花放電が停止する。

このとき、各サーモカップル19、20が順方向の直列接
続されれいるので、それそれのサーモカップル19、20の
起電力が加算され、起電力の変化量の和が所定値よりも
大きくなると、着火検知となる。

従って、着火検知回路36によって着火検知が行われ、
着火検知信号が保持コイル通電回路41へ伝送されて、電
磁安全弁11が継続して開状態に維持される。

使用を開始してから所定時間（５秒）が経過すると、
接続切替回路35によって各サーモカップル19、20の接続
が逆方向に切り替えられるとともに、検知部切替回路38
によって燃焼検知回路37と接続される。

以後、逆方向の直列接続された各サーモカップル19、
20の起電力によって燃焼状態の検知が行われ、失火する
と第１サーモカップル19の起電力が低下し、あるいは熱
交換器５のフィン詰まり等が発生すると、各サーモカッ
プル19、20の起電力の差が小さくなって、直列回路の電
圧が基準レベル電圧より小さくなるため、電磁安全弁11
への通電が停止されて閉じられ、燃料ガスの供給が停止
されるため、安全である。

なお、トライアルタイマ回路31の作動中は、着火が検
知されるまで破線に示すとおり、0.5秒毎に、繰り返し
0.7秒ずつ吸着コイル11aおよび保持コイル11bが通電さ
れ、それに応じて電磁安全弁11が開状態にされる。

従って、電磁安全弁11が１回目に開かれたときに、着
火しない場合でも、その後の２回目あるいは３回目に着
火する可能性があるため、使用者が繰り返し、点火操作
を行う必要がない。

またこのとき、電磁安全弁11が0.5秒ずつ閉じられて
いるため、バーナ16から流出した燃料ガスは、その間に
拡散してしまい、その後着火した場合でも、着火圧力を
小さくすることができるため、安全な着火を行うことが
できる。

以上のとおり、本発明では、点火開始後の所定時間が
経過するまでサーモカップルの接続状態を順方向にする
ため、サーモカップルの起電力の変化量の和で着火検知
ができる。従って、消化後すぐに再点火を行っても確実
に着火検知を行うことができる。

また、所定時間が経過した後は、従来のように、サー
モカップルを逆方向に接続するため、燃焼異常の場合
に、安全を確保できる。

上記の実施例では、サーモカップルの接続の切替を２
つのリレーを用いて行ったが、２回路２接点のタイマス
イッチを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の制御装置における接続切替回路およ
び着火検知回路を示す回路図、第２図は本実施例のガス
瞬間湯沸器の構成を示す概略図、第３図は本発明の実施
例を示すガス瞬間湯沸器の制御装置を示すブロック図、
第４図は本実施例の制御装置の作動を説明するためのタ
イムチャートである。 図中、１……ガス瞬間湯沸器（湯沸器）、５……熱交換
器、10……ガス管（燃料供給路）、11……電磁安全弁、
16……バーナ、19……第１サーモカップル（第１の熱電
対）、20……第２サーモカップル（第２の熱電対）、30
……制御装置、36……着火検知回路、37……燃焼検知回
路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーナと該バーナによって加熱される熱交
   換器とにそれぞれ第１の熱電対と第２の熱電対とを備
   え、前記第１、第２の熱電対の出力に基づいて前記バー
   ナへの燃料供給路中に配された電磁安全弁を制御する湯
   沸器の制御装置において、 点火操作開始後、所定時間以内は、前記第２の熱電対と
   前記第１の熱電対とを順方向に直列接続して、着火検知
   回路に接続し、該着火検知回路は、前記順方向に直列接
   続された熱電対回路の出力の初期値とその後の出力との
   差を所定値と比較して着火検知を行い、 前記所定時間を経過した後は、前記第２の熱電対を前記
   第１の熱電対と逆方向に直列接続して燃焼検知回路に接
   続し、該燃焼検知回路は、前記逆方向に直列接続された
   熱電対回路の出力と基準レベルとを比較して燃焼状態を
   検知することを特徴とする湯沸器の制御装置。