JP6115102B2 - 異常温度検知センサの断線検出装置および給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は異常温度検知センサの断線検出装置および給湯装置に関し、より詳細には、一定値以上の温度で断線する異常温度検知センサの断線を検出する技術に関する。

ガス給湯器などの給湯装置には、熱交換器からの異常な高温出湯や缶体からの炎あふれなどを検知して給湯装置に安全動作を行わせるために、一定値以上の温度で断線する異常温度検知センサが備えられている。この種の異常温度検知センサには、一定値以上の温度で接点が開放状態となって断線する温度検知スイッチや、一定値以上の温度で溶解して断線する温度ヒューズなどがあるが、給湯装置では、このような異常温度検知センサが異常温度の検知に伴って断線すると、給湯装置への電力供給が停止する（これに伴って、（燃料供給路の流路の開閉を行う電磁弁が閉じられてバーナへの燃料供給が停止する）ように構成されている（たとえば、特許文献１参照）。

図２は、このような異常温度検知センサの状態（断線の有無）を検出する断線検出回路の一例を示している。この図２に示す回路では、温度検知スイッチ１と温度ヒューズ２は、バーナへの燃料供給路に備えられた電磁弁（図示せず）に駆動電力（ＤＣ１５Ｖ）を供給する電源ライン３に直列に挿入されており、温度検知スイッチ１または温度ヒューズ２のいずれか一方が一定値以上の温度を検知して断線すると、電磁弁への電力供給が停止するようになっている。

図２に示す断線検出回路は、温度検知スイッチ１および温度ヒューズ２の各グランド側の電圧を信号線４で取り出し、インターフェース回路Ａを介してマイコン５のデジタル入力ポートに入力するように構成されている。ここで、このインターフェース回路Ａについて温度ヒューズ２側の回路を例に説明すると、このインターフェース回路Ａは、抵抗６，７、コンデンサ８、トランジスタ（抵抗内蔵トランジスタ）９を主要部として構成されており、温度ヒューズ２が正常なとき（温度ヒューズ２がショート状態のとき）は、マイコン５のデジタル入力ポートがＬｏ（０Ｖ）となり、温度ヒューズ２が溶解し断線しているとき（温度ヒューズ２がオープン状態のとき）は、マイコン５のデジタル入力ポートがＨｉ（５Ｖ）となるように構成されている。すなわち、このインターフェース回路Ａは、温度ヒューズ２が断線すると、温度ヒューズ２のグランド側に接続されたトランジスタ９がオフとなって、マイコン５のデジタル入力ポートにマイコン５の駆動電圧（５Ｖ）が入力されるように構成されている。

このように、従来の断線検出回路では、給湯装置に備えられるマイコン５は、温度検知スイッチ１および温度ヒューズ２の各状態（それぞれの断線の有無）を、マイコン５のデジタル入力ポートに入力されるＨｉ、Ｌｏの信号に応じて判断するようになっている。

特開２００３−１３０４６４号公報

しかしながら、このような従来の構成には以下のような問題があり、その改善が望まれていた。

すなわち、従来の断線検出回路では、たとえば、トランジスタ９や抵抗６の故障でオフとなった場合でもマイコン５のデジタル入力ポートにはＨｉの信号が入力されるので、マイコン５は温度検知スイッチ１または温度ヒューズ２が断線していると誤判定してしまう。つまり、従来の断線検出回路では、温度検知スイッチ１または温度ヒューズ２の断線であるのか、それとも、断線を検出するための検出回路の回路（部品）故障であるのかを、マイコン５で区別することができなかった。

そのため、マイコン５の判断に基づいて行われる修理では、修理作業員は温度検知スイッチ１または温度ヒューズ２の断線であるのか、それとも検出回路の故障であるのかを現場で確認しなければならず、作業の負担となっていた。しかも、検出回路は給湯装置の制御基板１０（図２参照）に備えられているところ、通常、この種の制御基板はサービスショップなどには在庫されていないことが多く、現場で検出回路側の故障と判明した場合には制御基板の取り寄せが必要となり、修理のために二度現場に訪問しなければならず、この点でも作業負担が大きかった。

また、従来の検出回路では、電源ライン３からの信号をマイコン５に入力するにあたり、ＤＣ５Ｖで駆動するマイコン５に電源ライン３のＤＣ１５Ｖが印加されないようにするために、インターフェース回路Ａには電圧調整用の抵抗内蔵トランジスタ９が備えられているため、断線検出回路を構成する回路部品の部品コストが高くなっていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、安価な回路構成で、異常温度検知センサの断線と回路故障とを判別可能な断線検出装置を提供することにより、修理作業における作業負担の少ない給湯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の異常温度検知センサの断線検出装置（以下、単に「断線検出装置」と称する」）は、所定電圧が印加される電源ラインに、一定値以上の温度で断線する異常温度検知センサが挿入された回路における異常温度検知センサの断線を検出する検出装置であって、上記異常温度検知センサのグランド側の電圧を複数の抵抗で構成された分圧回路で分圧してマイコンのＡ／Ｄ入力ポートに入力する電圧検出部を備え、
上記マイコンは、上記電圧検出部から与えられる電圧値を所定のしきい値と比較して、上記異常温度検知センサの断線の有無および上記電圧検出部の回路異常の有無を判定する制御構成を備えてなり、上記電圧検出部に備えられる分圧回路は、分圧回路を構成する抵抗のいずれかが故障しても上記マイコンのＡ／Ｄ入力ポートに入力される電圧が上記マイコンの駆動電圧値未満となるように分圧用の抵抗が配設されていることを特徴とする。

すなわち、この請求項１に係る断線検出装置では、異常温度検知センサの断線の検出にあたり、異常温度検知センサのグランド側の電圧を電圧検出部で分圧してマイコンのＡ／Ｄ入力ポートに入力するように構成しているので、マイコンにはアナログの電圧信号が入力される。そのため、マイコンに所定のしきい値（異常温度検知センサが挿入される電源ラインの電圧値と分圧回路を構成する素子の抵抗値とに基づいて設定されるしきい値）を設定することで、異常温度検知センサの断線の有無だけでなく、電圧検出部を構成する回路に異常がないか（分圧回路の抵抗がオープン故障していないかなど）についてもマイコンで判定することができる。

また、この請求項１に係る断線検出装置において、電圧検出部を構成する分圧回路は、抵抗（抵抗器）のみで構成されるシンプルな回路であることから、回路設計が容易で、かつ、安価に製造可能することができる。

また、この請求項１に係る断線検出装置では、分圧回路を構成する抵抗のいずれかが、たとえば、接続不良などでオープン故障等している場合でもマイコンには駆動電圧以上の電圧が印加されないので、分圧回路の回路故障によるマイコンの破損が防止される。

本発明の請求項２に記載の給湯装置は、バーナへの燃料供給路に備えられる電磁弁に駆動電力を供給する電源ラインに、異常温度検知センサとして、一定値以上の温度で接点が開放状態となって断線する温度検知スイッチと、一定値以上の温度で溶解して断線する温度ヒューズとが直列に挿入されている給湯装置において、上記温度検知スイッチおよび温度ヒューズのそれぞれにその断線を検出する請求項１に記載の断線検出装置が備えられていることを特徴とする。

すなわち、この請求項２に係る給湯装置では、温度検知スイッチと温度ヒューズの断線検知に請求項１に記載の断線検出装置が用いられるので、温度検知スイッチおよび温度ヒューズのそれぞれについて、断線の有無だけでなく、電圧検出部の異常の有無についてもマイコンで判定することができる。

本発明の請求項３に記載の給湯装置は、請求項２に記載の給湯装置において、上記マイコンが異常温度検知センサの断線または電圧検出部の回路異常と判定したときに、その判定結果を報知する報知手段を備えていることを特徴とする。

すなわち、この請求項３に係る給湯装置では、給湯装置に備えられた断線検出装置が異常温度検知センサの断線または電圧検出部の回路異常と判定した場合、その結果が報知されるので、修理作業員が現場に訪問して故障個所を確認する手間が省かれる。そのため、故障が電圧検出部の回路故障であった場合には、訪問前に制御基板の取り寄せを行うことができ、二度現場に訪問する手間が省かれ、作業負担が大幅に軽減される。

本発明によれば、一定値以上の温度で断線する異常温度検知センサが挿入された回路における異常温度検知センサの断線の検出にあたり、異常温度検知センサの断線の有無だけでなく、異常温度検知センサの状態を検出するための回路（電圧検出部）の回路異常の有無についても断線検出装置で判定することができる。そのため、この断線検出装置が備えられた給湯装置においては、その修理にあたっての作業負担が大幅に軽減される。

しかも、本発明に係る断線検出装置では、異常温度検知センサの状態を検出するための回路が抵抗からなる分圧回路で構成されるので、断線検出装置の製造コストを安価に抑えることができる。

本発明に係る断線検出装置を給湯装置の温度検知スイッチと温度ヒューズの断線検出に適用した一例を示す概略構成図である。 従来の断線検出回路の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る断線検出装置を給湯装置に備えられる温度検知スイッチと温度ヒューズの断線検出に適用した場合を示している。

ここで、給湯装置に備えられる温度検知スイッチ１１および温度ヒューズ１２は、熱交換器からの異常な高温出湯や缶体からの炎漏れなどを検知して給湯装置に所定の安全動作を行わせるために備えられた異常温度検知センサであって、いずれも一定値以上の温度を検知すると断線するように構成されている。

具体的には、温度検知スイッチ１１は、給湯装置において温水を生成する熱交換器（図示せず）の出湯側などに配設されて、熱交換器からの異常な高温出湯を監視するセンサであって、熱交換器から出湯する温水が一定値以上の温度になると、それを検知して温度検知スイッチ１１に備えられた接点が開放状態となって断線するように構成されている。この温度検知スイッチは、一般にはハイリミットスイッチと呼ばれており、接点の開閉にはバイメタルが利用され、熱交換器から出湯する温水の温度が下がると接点が自動復帰するようになっている。つまり、温度検知スイッチ１１は、給湯装置が正常に動作しており、温度検知スイッチ１１で検知される温度が一定値未満の状態では、その接点が閉成状態を保ち温度検知スイッチ１１が挿入される線路をショートさせる一方、熱交換器から異常な高温出湯があり、温度検知スイッチ１１で検知される温度が一定値以上になると、その接点が開放状態となって線路をオープンにするようになっている。

一方、温度ヒューズ１２は、上記熱交換器を加熱するバーナを収容する缶体（燃焼缶体）の外周に配設されて、缶体からの炎が漏れ出すのを監視するセンサであって、缶体の破損などによって缶体外部にバーナの炎があふれ出たときに、その炎で加熱されて一定値以上の温度になると溶断するように構成されている。つまり、この温度ヒューズ１２は、給湯装置が正常に動作しており、温度ヒューズ１２で検知される温度が一定値未満の状態では、温度ヒューズ１２が挿入された線路をショートさせておく一方で、缶体から炎が漏れ出して、温度ヒューズ１２で検知される温度が一定値以上になると、溶断して線路をオープンにするようになっている。

図１は、このような温度検知スイッチ１１および温度ヒューズ１２を用いた給湯装置の回路を示している。この回路では、温度検知スイッチ１１および温度ヒューズ１２は、バーナへの燃料供給路に備えられた電磁弁（図示せず）に駆動電力（ＤＣ１５Ｖ）を供給する電源ライン１３に直列に挿入されている。つまり、温度検知スイッチ１または温度ヒューズ２のいずれか一方が一定値以上の温度を検知して断線する（線路がオープンになる）と、電磁弁への電力供給が停止し、バーナへの燃料供給が停止するようにしている。なお、温度スイッチ１１または温度ヒューズ１２の断線によって動作が停止する電磁弁は、燃料供給路の最も上流側に配設されており、この電磁弁の停止によってバーナへの燃料供給が全停止するようになっている。

本実施形態に示す給湯装置では、これら温度検知スイッチ１１および温度ヒューズ１２の断線の有無の検出にあたり、図１に示す断線検出回路（断線検出装置）を用いている。なお、図１において、符号２２は給湯装置の制御基板を示しており、図に示すように、断線検出回路は制御基板２２に配設されている。

この断線検出回路は、温度検知スイッチ１１および温度ヒューズ１２の各グランド側の電圧を信号線１４で取り出して、電圧検出部１５を介してマイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートに入力するように構成されている。以下、この電圧検出部１５について、温度ヒューズ１２側の回路を例として説明する。

電圧検出部１５は、図示のように、抵抗１７，１８，１９と、コンデンサ２０とを主要部として構成される。信号線１４に挿入される抵抗１７と、並列に接続された抵抗１８，１９は、信号線１４で取りだした電圧を分圧する分圧回路を構成しており、この分圧回路で分圧された電圧がマイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートに入力されるようになっている。

ここで、この分圧回路は、マイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートにマイコン１６の駆動電圧値以上の電圧が入力されることがないように回路設計されており、特に本実施形態では、回路を構成する抵抗１７，１８，１９のいずれかがオープン故障した場合でも、マイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートにはマイコン１６の駆動電圧値未満の電圧が入力されるように配設されている。

すなわち、本実施形態では、分圧回路の回路設計にあたり、信号線１４からＤＣ１５Ｖの電圧を取りだしたときに、マイコン１６（駆動電源ＤＣ５Ｖ）のＡ／Ｄ入力ポートには２．４６Ｖの電圧が入力されるように構成されている。具体的には、抵抗１７には５６ｋΩ、抵抗１８，１９にはそれぞれ２２ｋΩの抵抗が用いられている。そのため、本実施形態に示す回路では、たとえば、並列に接続された抵抗１８，１９のいずれか一方がオープン故障したときでも、マイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートには４．２Ｖの電圧が入力されることとなり、マイコン１６の駆動電圧値未満の電圧が入力される。

このように構成された電圧検出部１５を用いることにより、温度ヒューズ１２にＤＣ１５Ｖが印加された状態で、温度ヒューズ１２が正常であれば（温度ヒューズ１２がショート状態であれば）、マイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートには２．４６Ｖの電圧が入力される一方、温度ヒューズ１２が溶解し断線していれば（温度ヒューズ１２がオープン状態であれば）、マイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートには０Ｖが入力されるようになる。そして、温度ヒューズ１２にＤＣ１５Ｖが印加された状態で、電圧検出部１５の回路部品（抵抗１７〜１９）のいずれかが故障していれば、その故障個所および故障態様に応じた電圧がマイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートに入力されることとなる。

次に、マイコン１６について説明する。上述したように、マイコン１６には、温度ヒューズ１２の状態（断線の有無）や電圧検出部１５の状態（回路故障の有無）に応じて数値の異なる電圧が入力されるので、本実施形態に示すマイコン１６は、この入力電圧の相違に基づいて、温度ヒューズ１２の断線の有無および電圧検出部１４の回路故障の有無を判定するように構成している。

すなわち、このマイコン１６は、Ａ／Ｄ入力ポートに入力される電圧の電圧値を所定のしきい値と比較することによって上述した判定を行うように構成されている。この判定にあたっては、マイコン１６には複数のしきい値を設定しておくことができる。つまり、断線の有無を判定するためのしきい値のほか、電圧検出部１４の回路故障の態様に応じて様々なしきい値を設定しておくことで、温度ヒューズ１２の断線の有無だけでなく電圧検出部１４の回路故障、さらには、その回路故障の部位などの判定まで行わせることができる。

なお、これら各しきい値の具体的な数値は、温度ヒューズ１２に印加される電圧の電圧値や分圧回路の構成（抵抗の配置）、さらには、分圧回路を構成する各抵抗の抵抗値に応じて適宜設定される。また、ここでは、温度ヒューズ１２の断線検出回路について説明したが、温度検知スイッチ１１の断線検出回路についても温度ヒューズ１２の断線検出回路と同様である。

このように、本実施形態示す断線検出回路によれば、温度検知スイッチ１１や温度ヒューズ１２の断線検出にあたり、これら異常温度検知センサのグランド側の電圧を電圧検出部１４で分圧してマイコン１６のＡ／Ｄ入力ポートに直接入力するように構成しているので、これらを解析するしきい値をマイコン１６に設定しておくことで、異常温度検知センサの断線の有無だけでなく、電圧検出部１４を構成する回路の回路異常の有無についても判定することができるようになる。

そのため、給湯装置に備えられる表示部や音声出力部（たとえば、給湯装置のリモコンに備えられる表示部やスピーカ）などを報知手段として用い、これら報知手段を通じて、マイコン１６で検出・判定された異常温度検知センサの断線や電圧検出部１４の回路異常の詳細を報知するように構成しておくことで故障個所等を絞り込むことができ、給湯装置の修理を迅速、かつ、的確に行うことができるようになり、修理作業員の作業負担を大幅に軽減することができるようになる。

なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、異常温度検知センサとして、温度検知スイッチ１１および温度ヒューズ１２を用いた場合を示したが、一定値以上の温度で断線するように構成されたセンサであれば、これら以外のセンサの断線検出にも本発明は適用可能である。

また、上述した実施形態では、温度検知スイッチ１１と温度ヒューズ１２とが直列に挿入された場合を示したが、これらは単独で用いられていてもよく、その場合、電圧検出部１４も単独で構成される。

また、上述した実施形態では、電圧検出部１４の分圧回路が、信号線１４に挿入された抵抗１７と、並列に接続された抵抗１８，１９とで構成された場合を示したが、分圧回路の具体的な構成は適宜変更可能であり、たとえば、図１に二点鎖線で示すように、抵抗１７に並列に抵抗２１を設けて分圧回路を構成することも可能である。

また、上述した実施形態では、電圧検出部１４の回路異常として抵抗１７，１８，１９のオープン故障について説明したが、マイコン１６に設定するしきい値により、オープン故障以外の故障（ショート故障）についても判定するように構成することも可能である。

１１ 温度検知スイッチ（異常温度検知センサ）
１２ 温度ヒューズ（異常温度検知センサ）
１３ 電源ライン
１４ 信号線
１５ 電圧検出部
１６ マイコン
１７，１８，１９ 抵抗
２２ 制御基板

Claims (3)

1. 所定電圧が印加される電源ラインに、一定値以上の温度で断線する異常温度検知センサが挿入された回路における異常温度検知センサの断線を検出する検出装置であって、
   前記異常温度検知センサのグランド側の電圧を複数の抵抗で構成された分圧回路で分圧してマイコンのＡ／Ｄ入力ポートに入力する電圧検出部を備え、
   前記マイコンは、前記電圧検出部から与えられる電圧値を所定のしきい値と比較して、前記異常温度検知センサの断線の有無および前記電圧検出部の回路異常の有無を判定する制御構成を備えてなり、
   前記電圧検出部に備えられる分圧回路は、分圧回路を構成する抵抗のいずれかが故障しても前記マイコンのＡ／Ｄ入力ポートに入力される電圧が前記マイコンの駆動電圧値未満となるように分圧用の抵抗が配設されていることを特徴とする異常温度検知センサの断線検出装置。
2. バーナへの燃料供給路に備えられる電磁弁に駆動電力を供給する電源ラインに、異常温度検知センサとして、一定値以上の温度で接点が開放状態となって断線する温度検知スイッチと、一定値以上の温度で溶解して断線する温度ヒューズとが直列に挿入されている給湯装置において、
   前記温度検知スイッチおよび温度ヒューズのそれぞれにその断線を検出する請求項１に記載の断線検出装置が備えられていることを特徴とする給湯装置。
3. 前記マイコンが異常温度検知センサの断線または電圧検出部の回路異常と判定したときに、その判定結果を報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の給湯装置。

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