JP3558445B2

JP3558445B2 - 燃焼制御装置

Info

Publication number: JP3558445B2
Application number: JP06913096A
Authority: JP
Inventors: 紀生坂本
Original assignee: パロマ工業株式会社
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JPH09236257A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型ガス湯沸器、テーブルガスコンロなどのガス燃焼器具に関し、さらに詳しくは、ガスの燃焼状態を検知する熱発電素子（ＴＣ）の起電力によりガス安全弁を開弁保持するようにしたガス燃焼器具において他のセンサ類やスイッチング素子などからの信号によりそのガス安全弁を遮断する遮断回路を備える燃焼制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガス燃焼器具では、ガスの燃焼状態を検知するのに熱電対などの熱発電素子（ＴＣ）を使用し、この熱発電素子の起電力によりガスの燃焼状態を検知するようにしている。その場合に例えば小型ガス湯沸器などでは、熱発電素子の起電力によりマグネット式のガス安全弁を開弁保持するようにしている。
【０００３】
この場合の電気回路としては、図６に示したように、ガスバーナの近傍に設けられる熱電対（１）（パイロット部）と熱交換器の近傍に設けられる熱電対（２）（内胴部）の＋、−の極性が逆向きになるように接続されている。そしてパイロットバーナ及びメーンバーナが点火した時、マグネット安全弁には熱電対（１）で発生した起電力（Ｖ_１）から、熱電対（２）で発生した起電力（Ｖ_２）を差し引いた起電力がマグネット安全弁を保持する力となり、室内の酸素濃度が低下してきた場合、パイロットバーナの炎がリフト又は、不鮮明となり熱電対（１）の起電力が低下して、Ｖ_１ −Ｖ_２の合成起電力が低下する為マグネット安全弁を保持できなくなりガスの供給が遮断されるようになっている。
【０００４】
又、長年の使用により熱交換器部が詰まってきた時は、内胴部の熱電対（２）の起電力が燃焼排気熱により高くなり、前記同様Ｖ_１ −Ｖ_２の合成起電力が低下する為、マグネット安全弁が閉じるように構成されている。
このような熱発電素子の起電力によってガス安全弁を吸着保持するメカニズムによれば、吸着電流を外部から供給する必要がなく、かつ不完全燃焼防止回路を電子回路に組み込む必要がないので電気回路の構成が簡単になるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなガス燃焼器具には、たとえばある一定時間燃焼が継続したときの切り忘れ防止タイマー機能を備えていたり、あるいはテーブルコンロなどでは天ぷら火災などの異常検知センサ、煮込み時間を規制するクッキングタイマー機能を備えていたりする。
【０００６】
そのような場合にこれらのセンサ類やスイッチング素子からの入力信号によってガス安全弁を強制的に離脱させるのに、
ａ）熱発電素子（ＴＣ）と安全弁との間にスイッチング素子を直列に継いで、吸着電流を遮断する構成が考えられるが、これではスイッチング素子のＯＮ抵抗で酸欠性能に影響を与えるので好ましくない。
ｂ）励磁コイルに逆電流を流す方式が考えられるが、これでは１次コイルに逆電流を流すにはコイル抵抗が小さい為外部から電流を供給するには大電流が必要となり、時に乾電池を電源とするシステムでは電池の寿命が短くなるという問題がある。
【０００７】
また図７に示したように、励磁コイルを複数設けた安全弁で逆電流を流す構成では安全弁の構造が複雑であるばかりか器具の燃焼状態により熱発電素子の起電力も常に一定であるとは限らない為、逆電流値の設定を誤ると逆電流により安全弁が吸着して弁が閉じない可能性（おそれ）もあり、器具使用上の安全性の面で問題となる。
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、熱発電素子（ＴＣ）の起電力によってガス安全弁を開弁保持するガス燃焼器具においてこのガス安全弁の遮断回路に最適量の逆電流を流すことによりガス安全弁を遮断し、しかもその遮断に要する電池の消耗も少ない燃焼制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の燃焼制御装置は、ガス燃焼状態を検知する一方の組の熱発電素子と該熱発電素子と等価の熱起電力を有する他方の組の熱発電素子とが互いに熱起電力を打ち消し合うようにガス安全弁の励磁コイルに接続されると共に、前記他方の組の熱発電素子の接続回路には該接続回路をスイッチング素子が介設されていることを要旨とするものである。
【００１０】
このように構成された燃焼制御装置によれば、このガス燃焼器具の燃焼状態が安定しているときには一方の組の熱発電素子の起電力によってガス安全弁は開保持されるが、そのときに他方の組の熱発電素子の接続回路に設けられるスイッチング素子がＯＮされると、前記ガス安全弁の接続回路を流れる互いに逆方向の等価電流によって消磁され、ガス安全弁は遮断される。
【００１１】
この場合に前記各組の熱発電素子はそれぞれ、ガスバーナの近傍に設けられる一次熱電対と熱交換器の近傍に設けられる二次熱電対とが互いにマイナス極どうしで継がれ、かつガス燃焼器具内の略同一の熱環境部位に設けられているのがよい。
これにより両組の熱発電素子はスイッチング素子がＯＮされた状態で互いに熱起電力を完全に打ち消し合う状態が得られ、スイッチング素子がＯＮされたときに励磁コイルは完全に消磁されてガス安全弁は確実に遮断される。
【００１２】
この場合に前記熱発電素子は電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）が用いられるのが好ましい。ＦＥＴは消費電力が少なく、スイッチをＯＮ／ＯＦＦする際の雑音も低い等の特長を有するからである。
さらに前記各組の熱発電素子は一つのパッケージに収納されているのが良い。これにより両熱発電素子間の熱的なバランスがより良くなり、スイッチング素子による応答性はより確実なものとなる。
【００１３】
さらにまた前記スイッチング素子に印加する電圧を制御する印加電圧制御手段を備えることが良い。スイッチング素子がＯＮされるときの接点抵抗は個体間でバラツキがあるが、印加電圧制御手段によってこのスイッチング素子の接点抵抗が調整できることにより熱起電力のバラツキが補正できる。これによりガス安全弁はスイッチング素子のＯＮ信号により確実に遮断され、器具使用上の安全性が担保される。このスイッチング素子の接点抵抗の調整は製品出荷前の品質管理工程ラインで行われるのが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明が適用される一実施の形態に係るガス湯沸器の概略構成を示したものである。図示のガス湯沸器１０は、給水管１２と出湯管１４とを備える熱交換器１６と、この熱交換器１６を加熱するためのガスバーナ１８とが配置される。そして給水管１２には給止水栓２０が接続され、前記ガスバーナ１８へガスを供給するガス管２２には給ガス栓２４が接続されている。
【００１５】
前記給止水栓２０は、操作ボタン２６により点火スイッチ２８がＯＮされたときにモータ３０の駆動によって開かれる。それと同時に給ガス栓２４にに設けられる水圧応動弁３２が開かれ、さらにマグネット式のガス安全弁３４及び器具栓３６が順次モータ３０の駆動によって開かれてガスバーナ１４へガスが供給される状態となる。
【００１６】
また水圧応動弁３４の動きに連動して水流スイッチ３８がＯＮされ、この信号を受けてガスバーナ１４が点火される。これにより給水管１６を流れる水は熱交換器１２で加熱されて出湯管１８より出湯される。
【００１７】
このように構成されたガス湯沸器１０において、ガスバーナ１４の近傍にはそのガスバーナの加熱温度を検知する一次熱電対４０が設けられ、また熱交換器１２の近傍には燃焼ガスの温度を検知するための二次熱電対４２がケーシング壁ののぞき窓に設けられている。そしてこれらの熱電対４０、４２は対で一組をなし、これが二組同じ箇所に設けられて図２に示すような電気回路の構成によりマグネット安全弁７４の励磁コイルに接続されている。
【００１８】
図２は、この図１に示したガス湯沸器において熱電対４０、４２の起電力によりガス安全弁３４を開弁保持している状態でそのガス安全弁３４を遮断するための電気回路図である。図示のようにガスバーナに近傍して設けられる一次熱電対（一次ＴＣ）４０と熱交換器に近傍して設けられる二次熱電対（二次ＴＣ）４２とは、一次熱電対４０の−極端子と二次熱電対４２の−極端子が温度ヒューズ４４を介して継がれる。そして一次熱電対４０の＋極側はアースされると共に、二次熱電対４２の＋極側はガス安全弁３４の励磁コイル４６の一方の端子に継がれ、該励磁コイル４６の他方の端子側はアースされている。
【００１９】
一方もう一組のガスバーナに近傍して設けられる一次熱電対（一次ＴＣ）４０と熱交換器に近傍して設けられる二次熱電対（二次ＴＣ）４２も、同様に一次熱電対４０の−極端子と二次熱電対４２の−極端子がやはり温度ヒューズ４４を介して継がれる。そして一次熱電対４０は＋極側がアースされ、二次熱電対４２の＋極側は前記ガス安全弁３４の励磁コイル４６の前記別の組の接続側の端子に継がれている。
【００２０】
そしてこちらの組では一次熱電対４０の−極端子と二次熱電対４２の−極端子との接続回路の途中にスイッチング素子としてパワーモス型電解効果トランジスタ（ＰｏｗｅｒＭｏｓＦＥＴ）４８が設けられ、このＦＥＴ４８のＧ端子側がこのガス湯沸器１０の制御回路（コントローラ）５０へ接続されている。
【００２１】
そこでこのように構成されたガス湯沸器によれば、正常運転時にはガスの燃焼状態を検知する側の組の一次熱電対４０と二次熱電対４２との起電力の差によりガス安全弁３４が開弁保持されているが、たとえば制御回路５０からＦＥＴ４８のＧ端子へ例えば燃焼継続時間のタイムアウトなどによりガス安全弁３４「切」の信号が入力された時にＦＥＴ４８がＯＮし、ガス安全弁３４の遮断回路に逆電流回路が構成され、一方の組の熱電対の起電力と他方の組の熱電対の起電力とが打ち消し合い、その結果ガス安全弁３４の励磁コイル４６が消磁されて弁が閉じられる。
【００２２】
図３は、この図２に示した電気回路の別な実施側に係る形態を示したものである。この図に示される熱発電素子ＴＣ１、ＴＣ２はそれぞれ図２に示したそれぞれの組の二つの熱電対（一次ＴＣと二次ＴＣ）を一つに表現したものと解するとよい。コントローラ５０には操作ボタン２６により操作される点火スイッチ２８や水圧応動弁３２の動作によってＯＮされる水流スイッチ３８が電気的に接続される。またコントローラ５０の電源として乾電池５２が用いられている。５４はスイッチング素子（ＦＥＴ）４８のＧ−Ｓ間のバイアス用の抵抗である。
【００２３】
この図３に示した電気回路では、通常吸着用上用いられるＴＣ１の熱電素子に離脱バイアス用ＴＣ２の熱電素子をスイッチング素子でＯＮ／ＯＦＦを行い離脱させたい時にＦＥＴのＧ−Ｓ間にＨｉの信号を出力し、その結果ＴＣ１、ＴＣ２の起電力は打ち消し合い電磁弁は離脱されることになる。
この図３に示した電気回路ではガス安全弁３４の励磁コイル４６として一次巻線のものを示したが、次の図４の示したように、二次巻線のものについても同様に適用されるものである。
【００２４】
また図５に示した電気回路では２組の熱発電素子（ＴＣ）をパッケージ化したものである。このように一方の熱発電素子ＴＣ１と他方の熱発電素子ＴＣ２とを同一パッケージとすることで両組の熱発電素子間の熱的バランスがより良くなる。そしてスイッチング素子４８がＯＮされたときに両熱発電素子ＴＣ１とＴＣ２間の起電力は全く等価なものとなるからガス安全弁３４の励磁コイル４６は確実に消磁され、誤ることなくガス安全弁３４の遮断が実行される。
【００２５】
本発明は上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。たとえば上記実施例ではガス安全弁の遮断回路に設けるスイッチング素子としてパワーモス型ＦＥＴを用いたが、これは消費電力が少ないからであり、これにとらわれるものではない。またこのスイッチング素子に代えて低抵抗リレー回路によってガス安全弁の遮断回路を断続するような構成としてもよい。尚、本発明は実施例で説明した小型ガス湯沸器に限らず、それ以外のガス燃焼器具、たとえばテーブルコンロなどの各種ガス燃焼器具に適用できることは言うまでもないことである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の燃焼制御装置によれば、ガスの燃焼状態を検知する熱発電素子（ＴＣ）の起電力によってガス安全弁を開弁保持するガス燃焼器具において各種のセンサ類やスイッチング素子からの入力信号によりガス安全弁を遮断するのに前述のガス燃焼状態を検知する熱発電素子の起電力と等価の逆電流をガス安全弁の励磁コイルに流してガス安全弁を遮断するようにしたものである。したがってガス安全弁は確実に遮断され、またそれに要する消費電流も少なくて済むので、本発明の燃焼制御装置を小型ガス湯沸器やテーブルコンロなどのガス燃焼器具に用いることは極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される一実施の形態に係るガス湯沸器の概略構成図である。
【図２】図１に示されるガス湯沸器に適用される燃焼異常検知及びガス安全弁遮断のための電気回路図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る電気回路図である。
【図４】さらに本発明の他の実施例に係る電気回路図である。
【図５】従来一般に知られるこの種ガス湯沸器に適用される燃焼異常検知及びガス安全弁遮断のための電気回路図である。
【図６】さらに従来一般に知られるこの種の電気回路の他の実施例図である。
【図７】さらに従来一般に知られるこの種の電気回路の他の実施例図である。
【符号の説明】
１０ガス湯沸器
３４ガス安全弁
４０一次熱電対（一次ＴＣ）
４２二次熱電対（二次ＴＣ）
４６励磁コイル
４８パワーモス型ＦＥＴ
５０制御回路（コントローラ）

Claims

ガス燃焼状態を検知する一方の組の熱発電素子と該熱発電素子と等価の熱起電力を有する他方の組の熱発電素子とが互いに熱起電力を打ち消し合うようにガス安全弁の励磁コイルに接続されると共に、前記他方の組の熱発電素子の接続回路には該接続回路を断続させるスイッチング素子が介設されていることを特徴とする燃焼制御装置。
前記各組の熱発電素子はそれぞれ、ガスバーナの近傍に設けられる一次熱電対と熱交換器の近傍に設けられる二次熱電対とが互いにマイナス極どうしで継がれ、かつガス燃焼器具内の略同一の熱環境部位に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
前記スイッチング素子は電解効果トランジスタにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
前記各組の熱発電素子は一つのパッケージに収納されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
前記スイッチング素子に印加する電圧を制御する印加電圧制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。