JP3311890B2 - 燃焼器具の安全装置 - Google Patents

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】従来上記安全装置としては、図６のよう
に、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４０に、夫々吸着電
流の通電により吸着開弁保持可能な２つのコイル４０
ａ，４０ｂを設け、一方のコイル４０ａを、バーナ近傍
に配置された熱電対４１等の熱電素子に、他方のコイル
４０ｂを、吸着電流を任意に通電可能なクイック回路４
２に夫々接続したものが知られている。これはバーナの
点火直後にはクイック回路４２によってコイル４０ｂへ
一定時間吸着電流を流し、点火操作時に強制的に開弁さ
れた電磁弁４０を開弁保持させ、バーナに加熱された熱
電対４１の熱起電力上昇によってコイル４０ａに吸着電
流が供給されると、クイック回路４２による吸着電流を
停止し、その後は熱電対４１の熱起電力で電磁弁４０を
吸着開弁保持するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記安全装置に
おいては、運転停止後の再点火時、何らかの要因でバー
ナに着火できなかった場合、点火操作時に生じている熱
電対４１の熱起電力が比較的低いコールドスタートの際
は、図７のようにクイック回路４２からの吸着電流が停
止した時間Ｔ₁ では、熱起電力が減少して電磁弁４０を
吸着開弁保持できる電圧の下限値（安全装置作動レベ
ル）を下回っているから、直ちに電磁弁４０は閉弁す
る。しかし点火操作時に生じている熱電対４１の熱起電
力が比較的高いホットスタートの際は、クイック回路４
２からの吸着電流がＴ₁ で停止しても、まだ熱電対４１
の熱起電力が前記下限値を上回っているから、電磁弁４
０は閉弁せず、更に熱電対４１の温度が低下して熱起電
力が安全装置作動レベルに達するＴ₂ までの間は、生ガ
スが放出されることになってしまう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記ホ
ットスタートの際の着火不能時に機敏に対処して迅速に
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、ドレイン・ソースを熱電素子
と電磁弁との間に接続した電界効果トランジスタを設
け、その電界効果トランジスタの電気抵抗値が、検知し
た熱電素子の熱起電力が電磁弁を吸着開弁保持可能な電
圧の下限値を下回っている場合は低く、上回っている場
合は高くなるように、電界効果トランジスタのゲート電
圧を制御することを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】検知された熱起電力が、電磁弁を吸着開弁保持
可能な電圧の下限値より下回っている場合は電界効果ト
ランジスタの電気抵抗値を低くすれば、点火時の立上り
の低い熱起電力も下限値へ達して安全装置がセット状態
となるのが早くなり、下限値より上回っている場合は電
界効果トランジスタの電気抵抗値を高くすれば、熱電素
子の熱起電力と下限値との格差が小さくなって、立ち消
え等による熱起電力の低下に素早く対応できる。よっ
て、点火時の熱起電力が下限値を大きく上回る上記ホッ
トスタートの時に効果的で、着火不能が生じても相対的
に変更した安全装置の作動レベルにより、低下した熱起
電力が下限値を下回るのが早くなって、生ガスの放出を
最小限に抑えることができる。

【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３４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、３段階の吸
着電流が通電するクイック回路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１
８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Ｔ
ＣＣポートがＦＥＴ２９のゲートＧに接続されている。
又前記一次熱電対１８の出力側は、電圧増幅回路３０に
備えたオペアンプ３０ａの入力端子と接続されて、電圧
増幅回路３０が増幅した熱起電力をマイクロコンピュー
タ２１のＴＣＩポートへ入力し、マグネット電磁弁１１
を吸着開弁保持可能な電圧の下限値（安全装置作動レベ
ル）との比較が可能となっている。尚３１は乾電池３１
ａを備えた電源回路、３２は点火回路、３３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て再び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２
６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で電圧増幅回路３０
で取り出される熱起電力が前記マグネット電磁弁１１を
吸着開弁保持可能な電圧の下限値（安全装置作動レベ
ル）より下回っているか否かを判断し、ＹＥＳ、即ち下
限値以下であれば、ＴＣＣポートからＦＥＴ２９のゲー
トＧへ電圧を印加してドレイン・ソースＤＳ間の電気抵
抗値を低い値Ｒ₁ に設定し（Ｓ４）、電流通路を確保さ
せる。一方ＮＯ、即ち下限値以上であれば、前記ゲート
電圧によって、ＦＥＴ２９のドレイン・ソースＤＳ間の
電気抵抗値を前記Ｒ₁ より高いＲ₂ へ設定する（Ｓ
５）。よってここでは、バーナ点火時の熱起電力が下限
値以下では、ドレイン・ソースＤＳ間の電気抵抗値を低
くして立上りの不安定な燃焼状態でもコイル２７ａへの
吸着電流を迅速に確保できるようにし、熱起電力が下限
値を上回るときは、ドレイン・ソースＤＳ間の電気抵抗
値を高くすることで、コイル２７ａへ流れる熱起電力と
安全装置の作動レベルを相対的に近づけることができ
る。次にＳ６でクイック回路２８にマグネット電磁弁１
１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３２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。そしてＳ７でＳ２から１秒経過した
か否かを確認後、Ｓ８でマグネット電磁弁１１へ吸着電
流Ｉ₂ を供給し、更にＳ９でＳ２から６秒経過を確認
後、Ｓ１０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３２への通電を停止する。

【０００９】その後更にＳ１１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、Ｓ１２で吸着電流Ｉ₃ の供給を停止し、先のＳ
３での熱起電力チェック後に設定した、ＦＥＴ２９のド
レイン・ソースＤＳ間の電気抵抗値がＲ₁ の場合、ＴＣ
Ｃポートからのゲート電圧を低下させて、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。つまりここでも前記Ｓ５での電気抵抗値設定
と同様に、安全回路２７側のコイル２７ａへ供給される
熱起電力を抑えて、燃焼継続中も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可能としたものであ
る。よって熱起電力の低下が生じると、Ｓ１３でマグネ
ット電磁弁１１が直ちに閉弁してガスの供給を遮断する
ものとなる。又何らかの原因でバーナ４が着火していな
かった場合、先のＳ３でチェックした熱起電力が下限値
以下であると、吸着電流Ｉ₃ の停止により直ちにコイル
２８ａの励磁が解かれてマグネット電磁弁１１は閉弁す
る。又熱起電力が下限値以上であっても、前記高い設定
であるＦＥＴ２９の電気抵抗値Ｒ₂ により、図４の如
く、マグネット電磁弁１１への供給電圧が熱起電力より
低くなるから、吸着電流の停止時間Ｔ₁ 後すぐの時間Ｔ
₃ で、供給電圧は安全装置の作動レベルである下限値を
下回ってマグネット電磁弁１１閉弁させ、生ガスの放出
を最小限に抑えることができる。よって点火時の熱起電
力が下限値を大きく上回るホットスタートの着火不能等
に特に効果的に対応できることになる。

【００１０】又運転停止時には、図５のように、操作ボ
タンのプッシュ操作によってＳ１４で点火スイッチ１５
がＯＮされると、Ｓ１５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
６）。そしてＳ１７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されることになる。

【００１１】尚上記実施例ではマグネット電磁弁１１
に、クイック回路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始めとする他の燃焼器
具にも上記安全装置は適用できる。又上記実施例では、
熱起電力チェック後に設定するＦＥＴ２９の電気抵抗値
を高低の２種類としたが、同じ高い側の設定でも、チェ
ックする熱起電力の値に合わせて更に細かく設定できる
ようにしても良く、更に熱起電力チェックのタイミング
も上記のように１回の実行に止まらず、複数回行った
り、或は継続して監視し、熱起電力の変化に合わせて電
気抵抗値も連続的に変化させる等しても差し支えない。

【００１２】

【発明の効果】以上本発明によれば、検知した熱電素子
の熱起電力に従って電界効果トランジスタのゲート電圧
を制御し、電界効果トランジスタの電気抵抗値を、検知
された熱起電力が、電磁弁を吸着開弁保持可能な電圧の
下限値より下回っている場合は低く、上回っている場合
は高く設定すれば、点火時の立上りの低い熱起電力でも
下限値へ達して安全装置がセット状態となるのが早くな
る一方、電磁弁へ供給される熱起電力と下限値との格差
が小さくなって、立ち消え等による熱起電力の低下に素
早く対応できる。よって、先に述べたホットスタートの
時に着火不能が生じても低下した熱起電力が下限値を下
回るのが早くなり、生ガスの放出を最小限に抑えること
ができる。又、電界効果トランジスタの採用によって、
上記安全装置を簡単に構成可能となっている。

【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】着火不能時の安全装置の作動タイミングを示す
グラフである。

【図５】給湯器の運転停止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。

【図７】従来の安全装置における着火不能時の作動タイ
ミングを示すグラフである。

【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・・クイック回路、
２９・・電界効果トランジスタ、３４・・燃焼室。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、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た電界効果トランジスタ
   を設け、その電界効果トランジスタの電気抵抗値が、検
   知した前記熱電素子の熱起電力が前記電磁弁を吸着開弁
   保持可能な電圧の下限値を下回っている場合は低く、上
   回っている場合は高くなるように、前記電界効果トラン
   ジスタのゲート電圧を制御することを特徴とする燃焼器
   具の安全装置。