JP3912912B2

JP3912912B2 - 燃焼制御回路

Info

Publication number: JP3912912B2
Application number: JP23757498A
Authority: JP
Inventors: 紀生坂本
Original assignee: パロマ工業株式会社
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2018-08-24
Also published as: JP2000065426A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型ガス湯沸器などのガス燃焼器具に用いられる燃焼制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小型ガス湯沸器などは、一般に点火スイッチをＯＮすると、給湯栓が開き給水が始まると共に、水圧応動弁に連動して水流スイッチがＯＮされ、そのＯＮ信号に基づいてマグネット安全弁が開弁保持されることによりガスバーナへのガスの供給が始まり、更にイグナイタによる点火動作により出湯が行われるようになっている。
【０００３】
このようなガス燃焼器具においてその燃焼制御回路としては、例えば、図６及び図７に示したような構成のものが用いられている。図６に示したものは、コンパレータＩＣ６２の非反転入力端子（＋）側に、反転入力端子（−）のレベルを判定（比較）する為の基準電圧を印加するために電源電圧を分圧する抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続され、該コンパレータＩＣ６２の反転入力端子（−）側には、タイマースイッチＳＷ_ＴのＯＮ動作により充電されるコンデンサ６６とタイマー時間設定用抵抗Ｒ_ＴからなるＣＲ回路とタイマースイッチＳＷ_ＴのＯＦＦ動作によりそのコンデンサ６６を放電させる放電回路とが接続されて構成される。この放電回路には、コンデンサ６６の放電時にコンパレータＩＣ６２の反転入力端子に逆極性の電圧が印加されるのを順方向の電圧により制限する整流器（ダイオード）６８が設けられている。
【０００４】
そしてこの制御回路のものは、タイマースイッチＳＷ_ＴのＯＮ動作によりＣＲ回路のコンデンサ６６の充電が開始されてから、コンデンサ６６の充電が進行して前記反転入力端子の電位が前記レベル比較用基準電圧よりも低くなる時までの間、コンパレータＩＣ６２の出力端子側から出力信号（マグネット安全弁の開弁、イグナイタの点火動作等を指示する）が出される。また、タイマースイッチＳＷ_ＴのＯＦＦ動作の時には、そのコンデンサ６６が放電される際に、放電電流は前記タイマー時間設定用抵抗Ｒ_Ｔにはほとんど流れず、大部分は整流器（ダイオード）を経由して流れるので、コンパレータＩＣ６２の入力端子に印可される電源電圧の逆極性の電圧は該ダイオードの順方向電圧で制限される。
【０００５】
また、図７に示したものは、２つの水流スイッチＳＷ１及びＳＷ２とを備え、これらの２つの水流スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、ＯＮからＯＦＦに換わる際には、水流スイッチＳＷ１からスイッチＳＷ２の順に換わり、ＯＦＦからＯＮに換わる際には、逆に水流スイッチＳＷ２からスイッチＳＷ１の順に換わるように構成されている。また、コンデンサ６６とタイマ時間設定用抵抗Ｒ_ＴとからなるＣＲ回路と、水流スイッチＳＷ２のＯＦＦ時（水流スイッチＳＷ１は、ＯＮ状態）にそのコンデンサ６６を放電させる放電回路とを備える。この図示したものにおいて、水流スイッチＳＷ１は、乾電池等の電源を、抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧する分圧回路とコンパレータとに接続するためのスイッチであり、水流スイッチＳＷ２は、電源を前記ＣＲ回路へ接続するためのスイッチである。前記水流スイッチＳＷ１がＯＮ状態の時には、乾電池等の電源は、コンパレータＩＣ６２の非反転入力端子（＋）にレベル比較用基準電圧を供給する前記分圧回路と、コンパレータＩＣ６２の電源端子（＋）とに接続される。水流スイッチＳＷ２がＯＮ状態の時には、前記電源が前記ＣＲ回路に接続される。そして前記放電回路は、その充放電用コンデンサ６６とそのコンデンサの放電時にコンパレータＩＣ６２の反転入力端子（−）に電源電圧の逆極性が印加されるのを順方向の電圧で制限する整流器（ダイオード）６８とにより構成される。
【０００６】
この制御回路では、初めに水流スイッチＳＷ１がＯＮされコンパレータＩＣ６２に電源が供給され、次いでタイマースイッチとして機能する水流スイッチＳＷ２がＯＮされた時から所定の間コンパレータＩＣ６２は「Ｌｏ」を出力して、その後、「Ｏｐｅｎ」を出力する。その後、水流スイッチＳＷ２がＯＦＦされても、誤動作がなければコンパレータＩＣ６２の出力は「Ｏｐｅｎ」のままである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃焼制御回路では、次のような問題がある。ガス器具の使用を停止する場合に、水流スイッチＳＷ２がＯＦＦになり、コンデンサ６６の電荷を放電するためにダイオード６８を経由して流れる放電電流が発生し、コンパレータＩＣ６２の反転入力端子（−）にダイオード６８の特性に依存する負電圧が印加され、この時に水流スイッチＳＷ１はＯＮ状態であるのでコンパレータＩＣ６２に電源が供給されている。一方、電源が供給されたまま入力端子に所定の値よりも大きな負電圧が供給された場合に誤動作を起こす性質を持つコンパレータＩＣ６２が存在する。
【０００８】
従って、かかるコンパレータＩＣ６２を使用した場合には、放電の初期段階においてはダイオード６８に電流が流れて発生するダイオード６８の両端の負電圧の大きさによっては、コンパレータＩＣ６２の入力端子（−）側の負電圧がそのコンパレータＩＣ６２の誤動作を回避するレベル程度までにはその負電圧の大きさが抑制されず、コンパレータＩＣ６２の出力が誤動作を起こしてしまうという問題があった。
【０００９】
したがって、このガス器具の消火操作時にタイマースイッチがリセットされる際に、コンパレータＩＣ６２の出力端子からイグナイタの着火トライ信号が出力されたり、マグネット安全弁の通電出力信号が瞬間的に出力される等の誤動作が生じるおそれがあった。
【０００１０】
本発明の解決しようとする課題は、ガス湯沸器などのガス器具において消火操作時のタイマーリセット時にコンパレータＩＣの入力端子に印加される負電圧のピーク値を更に抑えることにより、リセット動作の安定化を図ることのできる燃焼制御回路を提供するものである。そしてこのような燃焼制御回路を小型ガス湯沸器などのガス燃焼器具に適用することにより、ガス燃焼器具の燃焼制御の安全性が担保され、また制御回路の破損トラブル等が回避されるようにするものである。
【００１１】
【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回路は、請求項の記載に対応した構成を図１に示したように、コンパレータＩＣが設けられた燃焼制御回路であって、該コンパレータＩＣの反転入力端子側には該反転入力端子に接続されたコンデンサを充電するためのＣＲ回路と、充電された該コンデンサを放電させる放電回路とがスイッチにより切替可能に設けられ、該放電回路には前記反転入力端子に印加される電圧を該反転入力端子の許容印加電圧以内に維持するための放電電流制限用抵抗が設けられていることを要旨とするものである。
【００１２】
前記構成を有する燃焼制御回路によれば、タイマースイッチのセット時（ＯＮ操作時）にはＣＲ回路のコンデンサに充電が行われることにより、燃焼制御のための出力信号（Ｌｏ）がコンパレータＩＣの出力端子から所定の時間出力される。そしてタイマースイッチのリセット時（ＯＦＦ操作時）には、放電回路を経てその充電されているコンデンサの放電が行われるが、その際の放電回路は放電電流制限用抵抗とダイオードから構成され、放電初期段階においてもその負電圧がコンパレータＩＣの誤作動を回避する電圧レベル以下に抑えられるため、タイマーリセット時における燃焼制御の誤動作が回避され、器具使用上の安定化が図られる。
【００１３】
また、この場合に、前記ＣＲ回路に設けられるタイマー設定用抵抗値は放電回路に設けられる放電電流制限用抵抗値よりも大きくすることが望ましい。そうすることによってタイマ時間に対してリセット時間を短くすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に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２は、本発明が適用されるガス湯沸器の概略構成を示したものである。このガス湯沸器１０は、器具本体内に、給水管１６と出湯管１８とを備える熱交換器１２と、この熱交換器１２を加熱するためのガスバーナ１４とが配置される。そして給水管１６の元には給止水栓２０が接続され、該給止水栓２０に設けられる水栓パイロット弁２６が操作ボタン２８の押下げにより連動レバー３０，３２を介して開かれると、水が給水管１６を流れるようになっている。
【００１５】
一方、前記ガスバーナ１４のガス管２２に設けられた給ガス栓２４には、前記給水管１６に水が流れると連動して開かれる水圧応動弁３４と、点火トラブル等の未然防止のためのマグネット安全弁３６、及び該水圧応動弁３４の動きに応動してマグネット安全弁３６を着磁させる開弁装置３８が設けられ、更に前記操作ボタン２８により開かれる器具栓３９を備えている。これらの構成の詳細については特開平９−１８４６６０号公報に詳細に示されている。そして、前記水栓パイロット弁２６と水圧応動弁３４とはスピンドル４０等により連繋され、該スピンドル４０の動きに応動する水流スイッチＳＷ１，ＳＷ２がこのスピンドル４０に近接して設けられている。これらの２つの水流スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、水流が開始する際には、水流スイッチＳＷ１が先にＯＦＦからＯＮに換わり、次いでスイッチＳＷ２がＯＦＦからＯＮに換わり、水流が停止する際には、逆に水流スイッチＳＷ２が先にＯＮからＯＦＦに換わり、次いでスイッチＳＷ１がＯＮからＯＦＦに換わるように構成されている。
【００１６】
尚、前記ガスバーナ１４の近傍には、イグナイタ４２による点火動作によりガスバーナ１４が着火されたか否かを検知するフレームガード４４、ガスバーナ１４の立ち消えを検知する一次熱電対４６、熱交換器１２のフィン閉塞による不完全燃焼を検知する二次熱電対４８等が設けられている。
【００１７】
このように構成されたガス湯沸器１０によれば、操作ボタン２８により点火スイッチ２９をＯＮさせると、水栓パイロット弁２６が開かれ、給止水栓２０が通水状態になると共に、スピンドル４０の移動により初めに水流スイッチＳＷ１がＯＮされ、次いで水流スイッチＳＷ２がＯＮされる。
【００１８】
この時スピンドル４０の移動に伴い水圧応動弁３４が徐々に開かれ、初めに開弁装置３８によってマグネット安全弁３６を押し始め、マグネット安全弁３６が開弁された時点で開弁装置３８は図示しない係合制御手段によってマグネット安全弁が閉便可能となる位置に移動する（図２は開弁装置３８についてこの時点のようすを示している。）が、燃焼コントローラ５０によりマグネット安全弁３６は通電され吸着開弁状態に保持される。
【００１９】
一方、水圧応動弁３４が開かれるとガスバーナ１４にガスが供給され（点火スイッチ２９のＯＮ動作により器具栓３９も同時に開かれているため）、燃焼コントローラ５０のＯＮ信号によりイグナイタ４２の放電が開始されてガスの着火によりガスバーナの燃焼が開始される。そして燃焼中には、燃焼コントローラ５０がフレームガード４４あるいは熱電対４６，４８によって炎及び燃焼異常を監視しており、異常があればマグネット安全弁３６への通電を停止し閉弁する。
【００２０】
消火動作時には、止水によって水圧応動弁３４が変位力を失いスピンドル４０が当初の停止位置まで戻る。燃焼コントローラ５０は、マグネット安全弁３６への保持電流の通電を所定のタイミングで停止してマグネット安全弁３６を閉弁する。開弁装置３８は、前記係合制御手段によって、再び水が流れてスピンドルが移動した場合に備えて上記マグネット安全弁３６を開弁できる位置に移動される。
【００２１】
前記２個の水流スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、スピンドル４０の移動に応じてＯＮ／ＯＦＦされ、その信号が燃焼コントローラ５０に送られる。燃焼コントローラ５０は、これらの水流スイッチＳＷ１、ＳＷ２の出力信号のタイミングによりマグネット安全弁３６の吸着及び保持電流のＯＮ／ＯＦＦ、点火用のイグナイタ４２の放電、炎検知するフレームガード４２等の作動を制御している。
【００２２】
燃焼コントローラ５０は、電源スイッチ（図示しない）、前記水流スイッチＳＷ１及び水流スイッチＳＷ２等のＯＮ／ＯＦＦ信号等により作動する複数個の燃焼制御回路を有する。
【００２３】
点火動作時には、前記スピンドルの動作に応じて水流スイッチＳＷ１がＯＮになり、続いて水流スイッチＳＷ２がＯＮになる。燃焼コントローラ５０は、水流スイッチＳＷ２のＯＮ動作と略同時に水圧応動弁３４が開かれるので、その水流スイッチＳＷ１のＯＮ信号により、イグナイタ４２の放電を開始するとともに、マグネット安全弁３６へ吸着電流を通電することによってマグネット安全弁３６は開弁吸着される。そして、スイッチＳＷ２のＯＮ動作から所定の時間が経過した後にイグナイタは放電を終了しマグネット安全弁３６への吸着電流を保持電流に切り変えると共に、フレームガード４４を作動させる。
【００２４】
一方、消火動作時には、水流スイッチＳＷ２がＯＦＦになり、次に水流スイッチＳＷ１がＯＦＦになる。水流スイッチＳＷ２のＯＦＦ動作と略同時に水圧応動弁３４が閉じるが、その水流スイッチＳＷ２のＯＦＦ信号によりマグネット安全弁３６への保持電流をＯＦＦする。そして水流スイッチＳＷ１のＯＦＦ動作と略動時に開弁装置３８がリセット位置に戻り、全ての制御が停止される。
【００２５】
図３は、このガス湯沸器１０に用いられる燃焼コントローラ５０が有する燃焼制御回路を示している。該燃焼制御回路は、イグナイタ４２の放電及びマグネット安全弁３６への吸着電流の制御を担う。
燃焼制御回路は抵抗Ｒ１、Ｒ２から構成される分圧回路とコンデンサ６６及びタイマ時間設定用抵抗Ｒ_Ｔにより構成されるＣＲ回路とを有する。分圧回路は、前記水流スイッチＳＷ１のＯＮ動作により乾電池の電源６４が供給され、その電圧を分圧して得られるレベル比較用基準電圧をコンパレータＩＣ６２の非反転入力端子（＋）側に供給する。コンパレータＩＣ６２の反転入力端子（−）側には前記水流スイッチＳＷ２のＯＮ動作により前記電源６４によってコンデンサ６６が充電されるＣＲ回路と、水流スイッチＳＷ２のＯＦＦ動作により前記コンデンサ６６を放電させる放電回路とが接続される。
【００２６】
そしてこの放電回路は、前記コンデンサ６６と、該コンデンサ６６の放電時に前記コンパレータＩＣ６２の反転入力端子（−）に電源電圧の逆極性（負電圧）が印加されるのを順方向の電圧で制限する整流器（ダイオード）６８と、その負電圧をコンデンサ６６の放電初期段階においてコンパレータＩＣ６２の誤動作を回避するレベルに抑制するための放電電流制限用抵抗Ｒ_Ｃとを有して構成される。
【００２７】
図４はこの燃焼制御回路６０におけるダイオード６８の順方向電圧（Ｖ_Ｆ）と順方向電流（Ｉ_Ｆ）との相関を示す。この制御回路において、このような特性を有するダイオード６８を使用した場合、放電回路に設けられる放電電流制限抵抗Ｒ_Ｃの抵抗値は以下のようにに求められる。乾電池電圧（Ｖ_ＤＤ）が最大３．３Ｖであり、コンパレータの出力が誤動作しない反転入力端子の負極性の電圧値が０．３Ｖであると想定すると、次の数１の式より、
【００２８】
【数１】

【００２９】
放電電流制限用抵抗Ｒ_Ｃとして３００Ωの抵抗を挿入すればよいことになる。尚、この場合タイマ時間設定用抵抗Ｒ_Ｔの抵抗値は、放電電流制限用抵抗Ｒ_Ｃの抵抗値よりも大きく（タイマ時間設定抵抗値Ｒ_Ｔ＞放電電流制限抵抗値Ｒ_Ｃ）となるように、各々の抵抗値を設定しておけば、タイマ時間に対してリセット時間は短くすることができる。
【００３０】
図５は燃焼制御回路動作のタイミングチャートを示すが、これを用いて図３に示す燃焼制御回路の動作を説明する。このガス湯沸器１０に電源が投入されてコンパレータのコンパレータＩＣ６２の出力が「Ｏｐｅｎ」の状態である時に点火スイッチ２９のＯＮ操作により、先ず水流スイッチＳＷ１がＯＮされると、電源電圧が上記分圧回路によって分圧され前記コンパレータの非反転入力（＋）に入力される、その時はコンパレータ出力は「Ｏｐｅｎ」のままである。次いで水流スイッチＳＷ２がＯＮされた時に、上記ＣＲ回路のコンデンサ６６の充電が始まり、コンパレータの反転入力（−）に非反転入力（＋）よりも高い電圧が印加され、コンパレータ出力が「Ｌｏ」に切り換わり、充電が進行してコンパレータ６２の反転入力（−）の電位が非反転入力（＋）よりも低くなるまでの間、コンパレータＩＣ６２の出力端子側からイグナイタ４２及びマグネット安全弁３６へ「Ｌｏ」（ＯＮ信号）が出力されるので、その間、イグナイタ４２の放電及びマグネット安全弁３６の吸着動作が行われ、燃焼が開始する。
【００３１】
一方、消火時には、初めに水流スイッチＳＷ２がＯＦＦされ、コンデンサ６６の放電が行われるが、その時に、この燃焼制御回路の放電回路に放電電流制限用抵抗Ｒ_Ｃが設けられていることにより、その放電の初期段階においてもコンパレータＩＣ６２の反転入力（−）に印加される負電圧がコンパレータＩＣ６２が誤作動を起こすレベルまでには低下しないために、コンパレータＩＣ６２は、「Ｏｐｅｎ」の状態が維持される。
【００３２】
図５において、符号ａが指す点線は、前記放電電流制限用抵抗Ｒ_ＣがないときのコンパレータＩＣ６２の反転入力（−）の放電初期の入力の様子、符号ｂが指す点線は、該入力に伴うコンパレータ６２の放電初期の出力の様子を示している。前記ｂの示すコンパレータ出力の一時的な「Ｌｏ」は所望の出力ではなく誤動作である。
【００３３】
ところが本実施の形態では、この燃焼制御回路には、前記放電電流制限用抵抗Ｒ_Ｃが設けられているので、消火操作に伴うタイマーのリセット時（水流スイッチＳＷ２のＯＦＦ時）にコンパレータＩＣ６２から不用意に出力信号が出されることはない。例えば、従来であれば、かかる出力信号によりイグナイタが不用意に放電したり、マグネット安全弁が不着火時に非通電状態の時、消火操作によって短時間通電されることがあったが、この制御回路では回避される。
【００３４】
本発明は、前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。例えば、前記実施例では、ガス湯沸器について説明したが、各種のガス器具に適用できることは言うまでもない。本発明は、乾電池を電源として使用し、省エネのため不使用時には電源を切っておき、使用時に電源がＯＮされると共にタイマーがセットされて燃焼が行われるタイプのガス器具のように２個のスイッチを備えるものに特に有効である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の燃焼制御回路は、消火時のタイマーリセット時にコンパレータＩＣの入力端子に印加される負電圧を抑制してリセット動作の安定化を図るようにしたものであるから、これをガス湯沸器等のガス燃焼器具に適用することは、燃焼制御の安全性が担保されることから極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼制御回路を請求の範囲の記載に対応して示した構成図である。
【図２】本発明が適用されるガス湯沸器の概略構成を示した図である。
【図３】図２に示したガス湯沸器に適用される本発明の燃焼制御回路を構成を示した図である。
【図４】図３に示した燃焼制御回路中の放電回路におけるダイオードの順方向電圧（Ｖ_Ｆ）−順方向電流（Ｉ_Ｆ）特性を示した図である。
【図５】図３に示した燃焼制御回路によるタイマー動作のタイミングチャートである。
【図６】従来の燃焼制御回路の一例を示した構成図である。
【図７】同様に従来の燃焼制御回路の一例（水流スイッチが２個の例）を示した構成図である。
【符号の説明】
１０ガス湯沸器
ＳＷ１，ＳＷ２水流スイッチ
６０燃焼制御回路
６２コンパレータＩＣ
６６充放電用コンデンサ
Ｒ_Ｔタイマ時間設定用抵抗
６８整流器（ダイオード）
Ｒ_Ｃ放電電流制限用抵抗
Ｒ１，Ｒ２抵抗

Claims

コンパレータＩＣが設けられた燃焼制御回路であって、該コンパレータＩＣの反転入力端子側には該反転入力端子に接続されたコンデンサを充電するためのＣＲ回路と、充電された該コンデンサを放電させる放電回路とがスイッチにより切替可能に設けられ、該放電回路には前記反転入力端子に印加される電圧を該反転入力端子の許容印加電圧以内に維持するための放電電流制限用抵抗が設けられていることを特徴とする燃焼制御回路。
前記ＣＲ回路に設けられるタイマー設定用抵抗値は、前記放電回路に設けられる放電電流制限用抵抗値よりも大であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御回路。