JP3539020B2 - ガス燃焼機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、未燃焼ガスの放出
を防止する安全装置を備えたガス湯沸器、ガス風呂釜等
のガス燃焼機器の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常のこの種のガス燃焼機器ではガス供
給路に複数の電磁弁を直列に設けて、一方の電磁弁が閉
じなくなった場合でも他方の電磁弁によりガス供給を遮
断して、未燃焼ガスの放出を防ぐようにしている。先ず
このようなガス燃焼機器を図２〜図４により説明する。
なお図示のものはいわゆる瞬間式の湯沸器１０及び強制
循環式の風呂釜３０を備えているが、この従来技術では
湯沸器１０についてのみ説明する。

【０００３】図２に示すように、湯沸器１０のケース内
に設けたガスバーナ１２に燃料ガスを供給するガス供給
路１３には、ガス供給側から直列に元電磁弁１４、比例
電磁弁１６及びメイン電磁弁１５が設けられている。な
お、比例電磁弁１６は本発明と直接関係がないので、従
来技術の説明ではこれ以上の比例電磁弁１６の説明は省
略する。ガスバーナ１２上方のケース内に設けたフィン
チューブ形の熱交換器１１の入口側に接続した給水管１
７には水流センサ１８が設けられ、また出口側に接続し
た出湯管１９には給湯栓２０が設けられている。ガスバ
ーナ１２のすぐ上方のケース内にはイグナイタの点火ロ
ッド２２及び炎検出装置のフレームロッド２３が設けら
れている。また図３に示すように、元電磁弁１４とメイ
ン電磁弁１５にそれぞれ給電する元リレー５２及びメイ
ンリレー５３の各常開接点５２ａ，５３ａの電源側に
は、電源リレー５１の常開接点５１ａが直列に接続され
ている。

【０００４】このような構造の湯沸器１０の全体的作動
を図７に示す従来のタイムチャートにより説明すれば、
運転スイッチを入れて給湯栓２０を開いた場合、先ず水
流センサ１８が所定量以上の給水量を検知すれば制御装
置５０は直ちに強制通風用のファン２１の作動を開始さ
せる。制御装置５０は所定時間後に電源リレー５１と元
リレー５２を同時に作動させて元電磁弁１４に給電する
と同時にイグナイタの作動を開始させ、更に少時間後に
メインリレー５３を作動させてメイン電磁弁１５を開
き、ガスバーナ１２から噴出する燃料ガスには点火ロッ
ド２２により点火がなされる。これによりガスバーナ１
２に生じた炎を炎検出装置のフレームロッド２３が検出
すれば、制御装置５０はイグナイタの作動を停止させ
る。給湯栓２０を閉じ給水量が所定値以下となって水流
センサ１８がそれを検知すれば、制御装置５０は各リレ
ー５１，５２，５３を不作動として両電磁弁１４，１５
を閉じ、所定時間後にファン２１の作動を停止させる。

【０００５】この種のリレー５１，５２，５３では、常
開接点が開くべきときに開かないという故障（以下単に
オン故障という）が生じることがある。このようなオン
故障は、例えば落雷などによるアーク放電でリレーの常
開接点が溶着するとか何らかの機械的トラブルが生じる
などのリレー接点側に原因がある場合と、リレーの駆動
回路に何らかの異常が生じるなどのリレー駆動回路側に
原因がある場合とがある。このようなオン故障が生じる
と、その常開接点に対応する電磁弁は閉じるべきときに
閉じなくなるので、未燃焼ガスが放出されるおそれが生
じる。

【０００６】このような問題に対処してメインリレー５
３のオン故障を検出するために、上記従来技術では、図
３に示すようにメイン電磁弁１５と並列にホトカプラ５
６を使用したチェック回路５５を設けている。このオン
故障の検出は、電源リレー５１と元リレー５２を作動さ
せた後で、メインリレー５３を作動させる前に、チェッ
ク回路５５によりメイン電磁弁１５への給電状態を検出
することにより行う。この状態ではメイン電磁弁１５に
は給電されていないはずであるが、原因の如何を問わず
メインリレー５３にオン故障が生じればメイン電磁弁１
５に給電がなされてその両端子間に電圧が生じる。従っ
て、ホトカプラ５６の発光ダイオード５６ａはこの電圧
が印加されて発光し、これを受光するホトトランジスタ
（図示省略）からの信号により、制御装置５０はメイン
リレー５３のオン故障を検出し、電源リレー５１と元リ
レー５２を不作動として、湯沸器１０のそれ以降の作動
を停止させる。

【０００７】前述のように通常の制御シーケンスでは電
源リレー５１と元リレー５２を同時に作動させているの
で、元リレー５２に関してはこの制御シーケンスを変え
ない限り、メインリレー５３と同じやり方でオン故障を
検出することはできない。そこで元リレー５２について
は、図４に示すように、その作動コイル５２ｂと直列に
設けたスイッチング回路６０にスイッチングチェック回
路６５を設けて、リレー駆動回路に起因するオン故障だ
けを検出している。スイッチング回路６０は、入力端子
６０ｂへの信号電圧が０ボルトの場合は負荷端子６０ａ
と接地端子の間が遮断されており、入力端子６０ｂに信
号電圧５ボルトが加われば導通して作動コイル５２ｂに
通電するものである。またスイッチングチェック回路６
５はスイッチング回路６０と同様のスイッチング回路６
６の入力端子６６ｂに制御電源端子６８からの電圧（５
ボルト）を印加すると共にダイオード６７を介してスイ
ッチング回路６０の負荷端子６０ａに接続したものであ
る。スイッチング回路６６は、スイッチング回路６０が
遮断されているときは導通しているが、スイッチング回
路６０が導通することにより遮断されて負荷端子６６ａ
の電圧がローからハイになることにより元リレー５２が
給電されてオンになったことを検出するものである。

【０００８】このスイッチングチェック回路６５による
元リレー５２のオン故障の検出は、電源リレー５１と元
リレー５２を作動させる前に行う。この状態では作動コ
イル５２ｂへの給電はないはずであり、元リレー５２に
駆動側に原因するオン故障が生じるのはスイッチング回
路６０が導通した場合であるので、そのような導通をス
イッチングチェック回路６５により検出すれば、制御装
置５０は元リレー５２に駆動側に原因するオン故障が生
じたと判断し、それ以降の作動を停止させる。

【０００９】このような従来技術によれば、メインリレ
ー５３に原因の如何を問わずオン故障が生じた場合、ま
たは元リレー５２に駆動側に原因するオン故障が生じた
場合には直ちにこれを検出し、電源リレー５１及び元リ
レー５２を不作動としている。これにより、電源リレー
５１（オン故障のチェックはなされていない）にオン故
障がない場合には元電磁弁１４及びメイン電磁弁１５は
両方とも閉じられ、電源リレー５１に先にオン故障が生
じていた場合でも、元電磁弁１４とメイン電磁弁１５の
何れか一方（対応するリレーにオン故障が生じていない
方）が閉じられるので、ガスバーナ１２からの未燃焼ガ
スの放出は防止される。

【００１０】元リレー５２にリレー接点側に原因するオ
ン故障が生じた場合にはその検出はなされないが、その
後でメインリレー５３にオン故障が生じれば電源リレー
５１及び元リレー５２は不作動とされる。この場合でも
電源リレー５１にオン故障が生じていなければ、元電磁
弁１４及びメイン電磁弁１５は両方とも閉じられるの
で、ガスバーナ１２からの未燃焼ガスの放出は防止され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、元リレ
ー５２にリレー接点側に原因するオン故障が生じ、かつ
電源リレー５１にオン故障が生じた場合（このオン故障
は何れも検出されない）には、その後でメインリレー５
３にオン故障が生じた場合に初めて電源リレー５１及び
元リレー５２を不作動とする。しかしオン故障が生じて
いる両リレー５１，５１の各常開接点５１ａ，５２ａは
何れも閉じたままであるので、元電磁弁１４及びメイン
電磁弁１５は閉じられず、未燃焼ガスが放出されるとい
う問題を生じる。

【００１２】本発明はメインリレーのオン故障の検出に
使用するチェック回路を利用して電源リレーにオン故障
が生じたことを検出できるようにしてこのような問題を
解決し、ガス燃焼機器の製造コストを上昇させることな
くその安全性を一層向上させることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によるガス燃焼機
器は、図１に示すように、ガスバーナ１２へのガス供給
路に元電磁弁及びメイン電磁弁を直列に設け、元電磁弁
に給電する元リレーの常開接点の電源側と、メイン電磁
弁に給電するメインリレーの常開接点の電源側に、電源
リレーの常開接点を直列接続し、チェック回路によりメ
イン電磁弁への給電状態を検出し、制御手段により電源
リレーと元リレーを作動させて元電磁弁に給電した後に
メインリレーを作動させてメイン電磁弁に給電するよう
にして、第１安全チェック手段により電源リレーと元リ
レーを作動させた後でメインリレーを作動させる前にチ
ェック回路がメイン電磁弁に給電されていることを検出
すれば電源リレーと元リレーを不作動としてそれ以降の
作動を停止させるようにしたガス燃焼機器に関するもの
である。本発明では、制御手段は電源リレーを作動させ
るのに先立ちメインリレーを一旦作動させ所定時間後に
不作動に戻すものとし、この所定時間の間にチェック回
路がメイン電磁弁に給電されていることを検出すればメ
インリレーを不作動としてそれ以降の作動を停止させる
第２安全チェック手段を備えている。

【００１４】電源リレーを作動させる前にはメインリレ
ーを作動させても、電源リレーの作動が正常ならばメイ
ン電磁弁に給電されることはないはずであり、このよう
な給電をチェック回路が検出するのは電源リレーにオン
故障が生じたことを意味している。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に図２〜図６に示す実施の形
態により、本発明の説明をする。図２は本発明を、湯沸
器１０と風呂釜３０を備えた風呂釜付き給湯装置に適用
した実施の形態を示している。湯沸器１０は従来技術で
説明したものと実質的に同一であるので、従来技術で説
明を省略した部分についてのみ説明する。

【００１６】元電磁弁１４及びメイン電磁弁１５が開閉
のみを行う電磁弁であるのに対し、比例電磁弁１６は印
加される制御電流に応じて開度が連続的に変化して、ガ
スバーナ２０へのガス供給量を変化させて加熱量を調整
するものである。またファン２１は連続的に回転速度が
変化され、ガス供給量に応じた量の燃焼用空気を供給し
て空燃比を所定の範囲内に保つようにしている。給水管
１７からの給水は、熱交換器１１を通過する際に加熱量
が調整可能なガスバーナ１２により加熱され、所定温度
となって給湯栓２０から出湯される。

【００１７】次に風呂釜３０の説明をする。図２に示す
ように、湯沸器１０のガスバーナ１２に燃料ガスを供給
するガス供給路１３の元電磁弁１４と比例電磁弁１６の
間から分岐されて風呂釜３０のケース内に設けたガスバ
ーナ３２に燃料ガスを供給するガス供給路３３には、メ
イン電磁弁３４が設けられている。ガスバーナ３２上方
のケース内に設けた熱交換器３１は、両端が浴槽４０に
連結されてポンプ３６により強制的に通水される循環管
路３５の途中に設けられている。ガスバーナ３２のすぐ
上方のケース内には、湯沸器１０と同様の点火ロッド３
８及びフレームロッド３９が設けられている。循環管路
３５と湯沸器１０の出湯管１９を、破線で示す連結管４
１により連結すれば、湯沸器１０により浴槽４０に湯張
りをすることが可能になる。

【００１８】何れも図示を省略した追焚きスイッチを入
れあるいは風呂の湯温センサが所定温度以下となれば、
制御装置５０はポンプ３６及びファン３７を作動させ、
電源リレー５１、元リレー５２及びメインリレー５４を
介して元電磁弁１４及びメイン電磁弁３４を開き、ガス
バーナ３２から噴出する燃料ガスに点火し、追焚きスイ
ッチを切りあるいは風呂の湯温センサが所定温度以上と
なれば、両電磁弁１４，３４を閉じポンプ３６及びファ
ン３７を停止させて風呂釜３０を停止させる。これ以外
の作動は、比例電磁弁による加熱量の制御がなされてい
ない点を除き前述した湯沸器１０の場合と同じであるの
で、詳細な説明は省略する。

【００１９】また図３に示すように、メイン電磁弁３４
及びこれに直列接続されたメインリレー５４の常開接点
５４ａは、電源リレー５１の常開接点５１ａの後側にお
いて、湯沸器１０のメイン電磁弁１５及びこれに直列接
続されたメインリレー５３の常開接点５３ａと並列に接
続されている。メイン電磁弁３４と並列には、湯沸器１
０の場合と同様のホトカプラ５８を使用したチェック回
路５７が設けられ、電源リレー５１と元リレー５２を作
動させた後で、メインリレー５４を作動させる前に、チ
ェック回路５７によりメイン電磁弁３４への給電状態を
検出することにより、メインリレー５４のオン故障の検
出を行うようにしている。

【００２０】図２に示す制御装置５０は、風呂釜付き給
湯装置全体の作動を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、
読出し専用メモリ（ＲＯＭ）及び書込み可能メモリ（Ｒ
ＡＭ）よりなる電子制御装置、各リレー５１〜５４、こ
れら各リレーへの給電回路、各チェック回路５５，５
７，６５等を備えている。湯沸器１０及び風呂釜３０の
作動に必要な各種スイッチ、湯温設定器、各種表示ラン
プ等もＣＰＵに接続されている。ＲＯＭには湯沸器１０
及び風呂釜３０の作動全体を制御するための制御プログ
ラムが記憶されている。この実施の形態と請求項との対
比において、この制御プログラムを含む電子制御装置の
一部がそれぞれ制御手段１、第１安全チェック手段２及
び第２安全チェック手段３を構成しており、制御手段１
及び第２安全チェック手段３を除く各構成は従来技術の
ものと実質的に相違はない。

【００２１】次に上記実施の形態における湯沸器１０の
作動を、図５に示すフローチャートと図６に示すタイム
チャートにより説明する。制御装置５０の電源を投入す
れば（ステップ１０１）、ＣＰＵは先ず各チェック回路
５５，５７，６５等の作動が正常であるか、過熱を検出
するハイリミットが作動していないか等の初期チェック
を行い（ステップ１０２）、異常がなければステップ１
０３に制御動作を進め、異常があればステップ１１７に
進めてブザー、警告灯等により異常を表示すると共に湯
沸器１０のそれ以降の作動を停止させる。異常がない場
合は、制御装置５０の運転スイッチを入れ（ステップ１
０３）、給湯栓２０を開けば（ステップ１０４）給水管
１７に通水が開始される。この通水量が所定量以上とな
れば水流センサ１８がオンとなって制御動作は直ちにス
テップ１０５からステップ１０６及びステップ１０７に
進み、ＣＰＵは図６のタイムチャートのａに示すように
ファン２１が作動を開始させるだけでなく、メインリレ
ー５３を作動させて常開接点５３ａを閉じる。

【００２２】次いでＣＰＵはチェック回路５５によりメ
イン電磁弁１５に給電されているか否かを検出する（ス
テップ１０８）。この状態ではまだ電源リレー５１を作
動させていないのでメイン電磁弁１５に給電されること
はないはずであり、このような給電をチェック回路５５
が検出するのは電源リレー５１にオン故障が生じたこと
を意味している。ステップ１０８でこのような給電が検
出されれば、電源リレー５１にオン故障が生じたとして
ＣＰＵは制御動作をステップ１１７に進め、ブザー、警
告灯等により異常を表示すると共に湯沸器１０のそれ以
降の作動を停止させる。このような給電が検出されるこ
となく所定時間（例えば１秒間）経過すれば、ＣＰＵは
メインリレー５３を、図６のタイムチャートのｂに示す
ように不作動とし（ステップ１０９）て常開接点５３ａ
を開く。

【００２３】次いでＣＰＵは図６のタイムチャートのｃ
に示すように、電源リレー５１、元リレー５２及びイグ
ナイタを作動させ（ステップ１１０）た後に、チェック
回路５５によりメイン電磁弁１５に給電されているか否
かを検出する（ステップ１１１）。この状態ではメイン
リレー５３は作動されていないのでメイン電磁弁１５に
給電されることはないはずであり、このような給電をチ
ェック回路５５が検出するのはメインリレー５３にオン
故障が生じたことを意味している。ステップ１１１でこ
のような給電が検出されれば、メインリレー５３にオン
故障が生じたとしてＣＰＵは制御動作をステップ１１７
に進め、ブザー、警告灯等により異常を表示すると共に
湯沸器１０のそれ以降の作動を停止させる。

【００２４】このような給電が検出されることなく少時
間時間（例えば０．１秒間）経過すれば、ＣＰＵはメイ
ンリレー５３を、図６のタイムチャートのｄに示すよう
に作動させ（ステップ１１２）、常開接点５３ａを閉じ
てメイン電磁弁１５を開き、比例電磁弁１６を緩点火開
度とする（ステップ１１３）。これによりガスバーナ１
２からは緩点火に適した量の燃料ガスが噴出され、イグ
ナイタの点火ロッド２２に生じている火花により点火さ
れ、これによりガスバーナ１２に生じた炎を炎検出装置
フレームロッド２３が検出すれば（ステップ１１４）、
ＣＰＵはイグナイタの作動を停止させ（ステップ１１
５）、ステップ１１６の比例燃焼制御に移行する。

【００２５】比例燃焼制御では、ＣＰＵは温度センサ
（図示省略）により検出される出湯温度を使用者が設定
した設定温度と比較し、比例電磁弁１６の開度を変化さ
せ、ガスバーナ１２に供給するガス量を変化させて出湯
温度が設定温度となるように制御する。給湯栓２０を閉
じて給水管１７を通る通水量が所定値以下となれば、水
流センサ１８がそれを検知し、ＣＰＵは各リレー５１，
５２，５３を不作動として両電磁弁１４，１５を閉じ、
所定時間のアフタパージの後にファン２１の作動を停止
させる。この後に再び給湯栓２０を開けば、ステップ１
０４以後の動作が繰り返され、その都度電源リレー５１
及びメインリレー５３のオン故障のチェックがなされ
る。なお本発明では電源リレー５１のオン故障のチェッ
クを行っているので、リレー駆動回路に起因する元リレ
ー５２のオン故障をスイッチングチェック回路６５によ
り検出する必要はない。

【００２６】図示は省略したが、上記実施の形態では、
風呂釜３０も図５と同様のフローチャートによる各リレ
ーのオン故障の検出を行い、何れかのリレーにオン故障
が検出されれば風呂釜３０のそれ以降の作動を停止する
ようにしている。この場合のフローチャートは、ステッ
プ１０５の水流センサ１８によるチェックの代わりにポ
ンプ３６を作動させ、この風呂釜３０は比例電磁弁を備
えていないのでこれに関連する作動はなく、加熱能力が
一定である点を除き図５と同様であるので、詳細な説明
は省略する。なお、風呂釜３０は図示のようなポンプを
用いた強制循環式のものに限らず、自然循環式のもので
もよい。

【００２７】本発明は、図示のような湯沸器と風呂釜を
備えた風呂釜付き給湯装置や、湯沸器、風呂釜単独に限
らず、ガス供給路に複数の電磁弁を直列に設けた安全装
置を備えたガス調理器具やガス暖房機などのガス燃焼機
器に広く適用することができる。

【００２８】

【発明の効果】上述のように、本発明のガス燃焼機器に
よれば、電源リレーにオン故障が生じたことを検出する
ことができ、そのような検出がなされればそれ以降の作
動を停止させるようにしているので、電源リレー及び元
リレーに先にオン故障が生じた場合にメインリレーのオ
ン故障が生じるまでガス燃焼機器の作動停止がなされ
ず、元電磁弁及びメイン電磁弁が閉じられなくなって未
燃焼ガスが放出されるという問題を生じることはない。
しかもこの電源リレーのオン故障の検出はメインリレー
のオン故障の検出に使用するチェック回路を利用して行
っているので、製造コストが増大することはない。

【００２９】なお本発明のガス燃焼機器によれば、従来
は駆動側に原因する元リレーのオン故障を検出するのに
必要であったスイッチングチェック回路が不要となるの
で、むしろ製造コストを低下させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるガス燃焼機器の構成を示す図で
ある。

【図２】 本発明を適用するガス燃焼機器の一実施形態
の全体的構成を示す図である。

【図３】 図２に示すガス燃焼機器の各電磁弁のリレー
駆動回路及びチェック回路を示す図である。

【図４】 図２に示すガス燃焼機器の元リレーのスイッ
チング回路及びチェック回路を示す図である。

【図５】 本発明によるガス燃焼機器の湯沸器の作動を
示すフローチャートである。

【図６】 本発明によるガス燃焼機器の湯沸器の作動を
示すタイムチャートである。

【図７】 従来技術によるガス燃焼機器の湯沸器の作動
を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１…制御手段、２…第１安全チェック手段、３…第２安
全チェック手段、１２，３２…ガスバーナ、１３，３３
…ガス供給路、１４…元電磁弁、１５，３４…メイン電
磁弁、５１…電源リレー、５１ａ…常開接点、５２…元
リレー、５２ａ…常開接点、５３，５４…メインリレ
ー、５３ａ，５４ａ…常開接点、５５，５７…チェック
回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスバーナへのガス供給路に直列に設け
   た元電磁弁及びメイン電磁弁と、前記元電磁弁に給電す
   る常開接点を有する元リレーと、前記メイン電磁弁に給
   電する常開接点を有するメインリレーと、前記元リレー
   及びメインリレーの各常開接点の電源側に直列接続され
   た常開接点を有する電源リレーと、前記メイン電磁弁へ
   の給電状態を検出するチェック回路と、前記電源リレー
   と元リレーを作動させて前記元電磁弁に給電した後に前
   記メインリレーを作動させて前記メイン電磁弁に給電す
   る制御手段と、前記電源リレーと元リレーを作動させた
   後で前記メインリレーを作動させる前に前記チェック回
   路がメイン電磁弁に給電されていることを検出すれば前
   記電源リレーと元リレーを不作動としてそれ以降の作動
   を停止させる第１安全チェック手段を備えてなるガス燃
   焼機器において、前記制御手段は前記電源リレーを作動
   させるのに先立ち前記メインリレーを一旦作動させ所定
   時間後に不作動に戻すものとし、この所定時間の間に前
   記チェック回路が前記メイン電磁弁に給電されているこ
   とを検出すれば前記メインリレーを不作動としてそれ以
   降の作動を停止させる第２安全チェック手段を備えたこ
   とを特徴とするガス燃焼機器。