JP6405213B2 - 給湯器の異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、給湯器に関し、詳しくは、給湯器の異常を検出するための異常検出装置に関する。

給湯器には、安全性を向上させる目的で、燃焼の異常などを検出するための異常検出装置を備えたものが広く用いられている。そして、そのような給湯器の１つに、特許文献１に開示されているような給湯器（瞬間的湯沸器）がある。

この特許文献１に開示されている給湯器は、図６に示すように、メインバーナ１０１の燃焼室１０３と、熱交換器１０４を備えた給湯器であって、パイロットバーナ１０２により加熱される熱電対１０５と、その熱起電力によりメインバーナ１０１およびパイロットバーナ１０２への燃料供給路に配設した遮断弁Ｖを吸着して開に保持するマグネットＭを備えたパイロットセフティ回路Ｃに、メインバーナ１０１の燃焼雰囲気温度の上昇に伴って、漸次増大する抵抗体１０６を設けた酸欠検知安全装置付き給湯器（瞬間式湯沸器）である。

この特許文献１の給湯器においては、抵抗体１０６として、熱電対１０５による熱起電力に対して逆起電力を発生すべく接続した雰囲気温度検出用熱電対が用いられている。また、雰囲気温度検出用熱電対として、熱電対１０５とは逆極性となる状態に接続した副熱電対（抵抗体）１０６が用いられている。

そして、この特許文献１の給湯器においては、図６に示すように、パイロットバーナ１０２により加熱される熱電対１０５の熱起電力により生じる電流がパイロットセフティ回路Ｃに通電されることにより、別段の増幅回路を必要とすることなく、マグネットＭによって、メインバーナ１０１およびパイロットバーナ１０２への燃料供給路に設けた遮断弁Ｖを吸着して開に保持することが可能になる。

ところで、増幅回路を用いることなく遮断弁Ｖを吸着して開に保持するためには、パイロットセフティ回路Ｃのループ抵抗値が低いことが必要になる。したがって、パイロットセフティ回路Ｃに、副熱電対（抵抗体）１０６を設けることによって生じる抵抗値の増大を抑制する必要があった。

そこで、パイロットセフティ回路Ｃと副熱電対１０６との接続部の抵抗をできるだけ小さくするため、パイロットセフティ回路Ｃと副熱電対１０６との接続に用いられるリード線と、副熱電対１０６とは、通常、溶接によって接続されることになる。

また、前記リード線としてより線を用いると、リード線と副熱電対１０６との溶接の際に、より線を構成する素線が溶接によって溶断するおそれがあるなどの理由から、リード線としては、通常、より線ではなく単線が用いられる。しかしながら、リード線の断面積（導体断面積）が同じである場合、単線の方が、より線に比べて可とう性が低いため、リード線としてより線を用いる場合に比べて、リード線の取り扱い性が悪く、製造工程における作業性が低下するという問題点がある。

また、特許文献２には、図７に示すように、熱電対２０１と、この熱電対２０１の冷接点２０６，２０７である両端部に接続されたリード線２０５とを備えた熱電対装置が開示されている。

この熱電対装置において、熱電対２０１は、種類の異なる板状金属材料からなる第１の細片２０２と第２の細片２０３とから構成されており、熱電対２０１の温接点は第１の細片２０２と第２の細片２０３の先端部２０２ａ，２０３ａ同士を溶接することにより形成されている。また、リード線２０５と接続する第１および第２の細片２０２，２０３の他端部は、かしめることによりリード線２０５に圧着されてこれを保持するかしめ部２０２ｄ，２０３ｄとなっており、かつ、かしめ部２０２ｄ，２０３ｄをかしめてリード線２０５を保持固定することにより、熱電対２０１とリード線２０５とが電気的に接続されている。

そして、熱電対２０１は、リード線２０５を介してバーナコントローラ２１２に接続されており、バーナコントローラ（図示せず）を介してメイン弁（図示せず）を作動させるように構成されている。

このように構成された特許文献２の熱電対装置の場合、製造が容易で生産性に優れている。すなわち、上述の特許文献１では、増幅由路を用いずに遮断弁Ｖを吸着して開に保持するようにしているが故に、リード線２０５と、熱電対２０１とを溶接によって接続するとともに、リード線２０５としてより線ではなく単線を用いることが必要になるのに対して、この特許文献２では、熱電対を、リード線２０５を介してバーナコントローラに接続して、バーナコントローラを介してメイン弁を作動させるように構成しているので、熱電対２０１とリード線２０５とを溶接ではなく、かしめによって接続することが可能になり、また、リード線としてより線を使用することが可能になるため、製造工程における作業性を向上させることが可能で、生産性に優れている。

しかしながら、特許文献２の熱電対装置を備えた給湯装置（ガス湯沸器）では、以下に説明するような問題点がある。

特許文献２の熱電対装置では、冷接点２０６，２０７の近傍を絶縁チューブに覆い、かつ該絶縁チューブに覆われた箇所に位置決め部材（スペーサ）を係合させることにより、冷接点２０６，２０７およびリード線２０５が所定の間隔を保持するように構成されている。つまり、特許文献２では、２種類の金属（種類の異なる板状金属材料からなる第１の細片２０２と第２の細片２０３）の一端側同士を接合して熱電対２０１を形成し、この熱電対２０１を構成する２種類の金属２０２，２０３の他端側である冷接点２０６，２０７の近傍を、絶縁チューブに覆い、かつ該絶縁チューブに覆われた箇所が位置決め部材に係合されて、湯沸器の燃焼室近傍に取り付けられることになる。
そしてこの場合、当然ながら、熱電対２０１が係合された位置決め部材を給湯器の燃焼室近傍への取り付けが必要となる。

すなわち、特許文献２の技術によっても、給湯装置（ガス湯沸器）に燃焼室の雰囲気温度を検出する熱電対を配設するためには、（１）熱電対の形成、（２）形成された熱電対の位置決め部材への係合（取り付け）、および、（３）形成された熱電対が係合（取付）された位置決め部材の燃焼室近傍への取り付け、の３つの工程が必要である。
そして、上述のような３つの工程が必要になる結果、給湯器製造時の工数が増加し、コストの増大を招くという問題点がある。

実開昭５８−１８１１５０号公報 実開平３−１１２６４３号公報

本発明は、上記課題を解決するものであり、製造工程における作業性を損なうことがなく、かつ、給湯器を製造する際（詳しくは異常検出装置を設ける際）における、燃焼室の雰囲気温度検出用の熱電対を多くの工数を必要とすることなく容易に配設することが可能で、生産性に優れた給湯器の異常検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の給湯器の異常検出装置は、
バーナと、
前記バーナの燃焼室を形成する筒胴と、
前記筒胴の上部に設けられ、前記バーナの燃焼熱により加熱される熱交換器と、
前記筒胴に形成された測温用開口を通して前記燃焼室に臨む状態で設けられた燃焼室温度検出手段と、
前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記バーナの燃焼を制御する制御手段と
を具備する給湯器に備えられる異常検出装置において、
前記筒胴に取り付けられた固定部材であって、前記筒胴の前記測温用開口に対向する貫通口を備えるとともに、前記貫通口の周縁から内方に突出する突片を備えた、第１の金属からなる固定部材と、
前記第１の金属とは異なる第２の金属からなる電極体と
を備え、
前記第１の金属からなる前記固定部材の前記突片と、前記第２の金属からなる前記電極体とが接合されることにより、前記燃焼室温度検出手段として機能する熱電対が構成されており、かつ、
前記電極体が、断面が円形の線材からなり、
前記突片の先端側は巻回された構造とされており、
前記電極体の一方側の端部を、前記突片の前記先端側の巻回された部分に挿入するとともに、前記電極体の一方側の端部を、前記突片の前記先端側の巻回された部分で巻き込んで保持するように構成されていること
を特徴としている。

本発明の給湯器の異常検出装置においては、前記固定部材に、リード線接続用電極が一体に形成されていることが好ましい。

本発明の給湯器の異常検出装置においては、筒胴の測温用開口に対向するように位置する貫通口が形成され、かつ、貫通口の周縁から内方に突出する突片が設けられた、第１の金属からなる固定部材と、第１の金属とは異なる第２の金属からなる電極体とを備えており、第１の金属からなる固定部材の突片と、第２の金属からなる電極体とが接合されることにより、燃焼室温度検出手段として機能する熱電対が構成され、かつ、電極体が、断面が円形の線材からなり、突片の先端側は巻回された構造とされており、電極体の一方側の端部を、突片の先端側の巻回された部分に挿入するとともに、電極体の一方側の端部を、突片の先端側の巻回された部分で巻き込んで保持するようにしているので、給湯器を製造する際における、燃焼室の雰囲気温度検出用の熱電対を、多くの工数を必要とすることなく容易に設けることが可能になり、コストの削減を図ることが可能になる。

すなわち、（１）第１の金属からなる固定部材の突片と第２の金属からなる電極体との接合による熱電対の形成、および、（２）電極体が接合された固定部材の筒胴（燃焼室）への取り付け、の２つの構成によって、給湯器に対して、燃焼室の雰囲気温度を検出するための熱電対を設けることが可能になるため、熱電対を湯沸器に設けるための工数を削減することができる。

また、断面が円形の線材を電極体に用いるようにしているので、板材をプレス加工により打ち抜いて電極体を形成する場合のように、電極体材料に抜きカスなどが生じないようにして、材料ロスの低減を図ることが可能になる。

また、固定部材に、リード線接続用電極を一体に形成するようにした場合、制御手段と熱電対とを接続するリード線の熱電対への接続を簡便に行うことが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。

本発明の一実施形態（実施形態１）にかかる異常検出装置を備えた給湯器の構成を示す正面図である。 本発明の実施形態１にかかる異常検出装置を構成する、固定部材と電極体とを接合することにより形成された熱電対を示す斜視図である。 本発明の実施形態１にかかる異常検出装置を構成する、接合される前の固定部材と電極体を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態（実施形態２）にかかる異常検出装置を構成する、固定部材と電極体とを接合することにより形成された熱電対を示す斜視図である。 本発明の実施形態２にかかる異常検出装置を構成する、接合される前の固定部材と電極体を示す斜視図である。 従来の酸欠検知安全装置付き給湯器（瞬間式湯沸器）を示す図である。 従来の熱電対装置であって、熱電対の両端部の冷接点にリード線が接続された構造を有する熱電対装置を示す図である。

［実施形態１］
図１は本発明の一実施形態（実施形態１）にかかる異常検出装置を備えた給湯器Ａを示す正面図であり、図２は実施形態１にかかる異常検出装置を構成する、固定部材と電極体とを接合することにより形成された熱電対を示す斜視図、図３は実施形態１にかかる異常検出装置を構成する、接合される前の固定部材と電極体を示す斜視図である。

この給湯器Ａは、図１に示すように、給湯器本体１０と、給湯装置本体１０を覆うカバー２０と、燃料ガスを燃焼させるバーナ２１と、燃焼室２２と、燃焼室２２を形成する筒胴２４と、筒胴２４の上部に設けられ、バーナ２１により燃料を燃焼させた燃焼ガスと水との間の熱交換を行うための熱交換器２３と、筒胴２４に形成された測温用開口２５を通して燃焼室２２に臨む状態で設けられた熱電対（燃焼室温度検出手段）１と、熱電対１の検出情報に基づいて、バーナ２１の燃焼を制御する制御手段（図示せず）とを備えている。

また、この給湯器Ａは、本発明の実施形態１にかかる異常検出装置を備えており、熱電対１による検出温度が所定温度より高いときには、熱交換器２３が目詰りを起こし、結果として、燃焼室２２を形成する筒胴２４内の圧力が上昇し、測温用開口２５を通して筒胴２４の外へ高温の燃焼ガスが流れ出ていると判断するとともに、制御手段が電磁弁（図示せず）を閉止して燃料供給路を遮断し、バーナ２１の燃焼を停止するように構成されている。なお、制御手段は、電池（図示せず）を電源として駆動されるように構成されている。

そして、この実施形態１にかかる給湯器Ａは、燃焼室温度を検出するための手段である熱電対１として、以下に説明するような構成を有する熱電対を備えている。
すなわち、この実施形態１にかかる熱電対１は、筒胴２４に取り付けられた、第１の金属（例えばステンレス）からなる固定部材１ａを備えている。固定部材１ａは、筒胴２４の測温用開口２５と対向するように位置する貫通口３１を備えている（図２参照）。
そして、図２，３に示すように、固定部材１ａの貫通口３１には、固定部材１ａの他の部分と同じ材料から一体に形成され、貫通口３１の周縁から内方に突出する突片１１ａが設けられている。また、突片１１ａの先端側は巻回された構造とされており、電極体１ｂの一方側の端部が挿入されるように構成されている。

また、固定部材１ａの端部には、制御手段と直接または間接に接続された第１のリード線３（３ａ）が、例えば圧着端子（図示せず）を介して接続される第１のリード線接続用電極３５が一体に形成されている。なお、第１のリード線接続用電極３５には、圧着端子との結合が確実に行われるように、切り欠き３４ａが設けられている。

また、熱電対１は、第１の金属とは異なる第２の金属（例えばコンスタンタン）からなり、一方側の端部が上記固定部材１ａに接合されて熱電対１を構成する、断面が円形の線材から構成された電極体１ｂを備えている。

なお、電極体１ｂの他方側の端部は、制御手段と直接または間接に接続された第２のリード線３（３ｂ）が、例えば圧着端子（図示せず）を介して接続される第２のリード線接続用電極３６として機能するように構成されている。

そして、この実施形態１では、上記固定部材１ａの突片１１ａに、電極体１ｂの一方側の端部を接合することにより、熱電対１が形成されている。すなわち、突片１１ａの先端側の巻回された構造を有する部分で、電極体１ｂの一方側の端部を巻き込んで保持することにより、突片１１ａと電極体１ｂの接合が行われている。具体的には、電極体１ｂの一方側の端部を、突片１１ａの先端の巻回された構造を有する部分に挿入した後、突片１１ａの先端の巻回された部分をかしめて、突片１１ａの先端の巻回された部分を電極体１ｂに圧接することにより、固定部材１ａの突片１１ａと電極体１ｂの一方側の端部との接合が行われる。

なお、突片１１ａの先端の巻回された部分と、電極体１ｂの一方側の端部とをスポット溶接などの方法により溶接したり、半田付けしたりすることにより、さらに高い接合信頼性が得られるように構成することも可能である。

そして、固定部材１ａの第１のリード線接続用電極３５に、制御手段と直接または間接に接続された第１のリード線３（３ａ）（図１）を、例えば圧着端子（図示せず））を介して接続するとともに、第２のリード線接続用電極３６として機能する電極体１ｂの他方側の端部に、制御手段と直接または間接に接続された第２のリード線３（３ｂ）（図１）を、例えば圧着端子（図示せず））を介して接続することにより、図１に示すような、異常検出装置を備えた給湯器Ａが得られる。

この実施形態１のように構成した場合、固定部材１ａ（の突片１１ａ）と、電極体１ｂとから、燃焼室温度検出手段として機能する熱電対１が形成されることになるため、給湯器Ａを製造する際において、燃焼室の雰囲気温度検出用の熱電対１を、多くの工数を必要とすることなく容易に設けることが可能になり、コストの削減を図ることが可能になる。

具体的には、第１の金属からなる固定部材１ａの突片１１ａと、第２の金属からなる電極体１ｂとの接合、および、電極体１ｂが接合された固定部材１ａの筒胴２４への取り付けを行うだけで、給湯器Ａにその燃焼室２２の雰囲気温度を検出するための熱電対１を設けることができることから、熱電対を湯沸器に具備するための工数を削減することができる。

なお、固定部材１ａにリード線接続用電極３５が一体に形成されているので、制御手段と熱電対１とを接続する第１のリード線３（３ａ）の、熱電対１を構成する固定部材１ａへの接続を簡便に行うことが可能になる。ただし、固定部材１ａにリード線接続用電極３５を一体に形成するのではなく、制御手段と熱電対１とを接続する第１のリード線３（３ａ）をネジなどによって固定部材１ａに接続するように構成することも可能である。

また、この実施形態１では、断面が円形の線材から形成された電極体１ｂを用いるようにしているので、電極体１ｂを板材をプレス加工により打ち抜いて形成する場合のように、電極体１ｂを形成する際に抜きカスなどの材料のロスを生じることがなく、その分だけコストの低減を図ることができる。

［実施形態２］
図４は実施形態２にかかる異常検出装置を構成する、固定部材と電極体とを接合することにより形成された熱電対を示す斜視図、図５は実施形態２にかかる異常検出装置を構成する、接合される前の固定部材と電極体を示す斜視図である。
なお、特に図示しないが、この実施形態２においても、給湯器Ａの構成は上述の実施形態１の場合と同様である。

そして、この実施形態２でも、筒胴２４に取り付けられた、第１の金属（例えばステンレス）からなる固定部材１ａと、電極体１ｂとを接合することにより熱電対１が形成されているが、第２実施形態では、固定部材１ａおよび電極体１ｂの構成が上記実施形態１の場合とは異なっている。
以下に、実施形態２において用いられている熱電対１を構成する固定部材１ａおよび電極体１ｂの構成について、図４および図５を参照して、詳しく説明する。

この実施形態２において用いられている固定部材１ａは、全体が第１の金属（例えばステンレス）から形成されており、筒胴２４の測温用開口２５に対向するように位置する貫通口３１を備えている。

そして、固定部材１ａは、筒胴２４の測温用開口２５に対向するように位置する貫通口３１を備えており、貫通口３１には、固定部材１ａの他の部分と同じ材料から形成され、貫通口３１の周縁から内方に突出する突片１１ａが設けられている。

また、この実施形態２では、突片１１ａの３つの辺には、切り起こし加工が施されており、筒胴２４の測温用開口２５に向かう方向とは逆側に立設された３つの立設部１１ｂが形成されている。この３つの立設部１１ｂは、接合されるべき電極体１ｂの一方側の端部の位置決め部として機能するとともに、電極体１ｂを把持する把持部として機能するように構成されている。

また、この実施形態２においても、固定部材１ａの端部には、制御手段と直接または間接に接続された第１のリード線３（３ａ）が、例えば圧着端子（図示せず）を介して接続される第１のリード線接続用電極３５が一体に形成されている。なお、第１のリード線接続用電極３５には、圧着端子との結合が確実に行われるように、切り欠き３４ａが設けられている。

また、この実施形態２においても、固定部材１ａとともに熱電対１を構成する電極体１ｂを備えている。
この実施形態２における電極体１ｂは、第１の金属とは異なる第２の金属（例えばコンスタンタン）からなり、上記固定部材１ａに接合されて熱電対１を構成する、細長い板状の部材であって、途中の第１曲折部３３ａにおいて略直角に折り曲げられ、第１曲折部３３ａとは異なる第２曲折部３３ｂにおいて、第１曲折部とは逆側に略直角に折り曲げられた構造を有している。

なお、電極体１ｂの他方側の端部は、制御手段と直接または間接に接続された第２のリード線３（３ｂ）が、例えば圧着端子（図示せず）を介して接続される第２のリード線接続用電極３６として機能するように構成されている。なお、電極体１ｂの他方側の端部（第２のリード線接続用電極）３６には、圧着端子との結合が確実に行われるように、切り欠き３４ｂが設けられている。

そして、実施形態２では、突片１１ａの周縁部を切り起こして形成した立設部１１ｂにより、電極体１ｂの一方側の端部の位置決めを行った後、立設部１１ｂが電極体１ｂの一方側の端部に圧接されるように、立設部１１ｂをかしめ処理することにより、固定部材１ａの突片１１ａと電極体１ｂとの接合が行われている。このようにして、固定部材１ａの突片１１ａと電極体１ｂとが接合されることにより熱電対１が形成される。

なお、突片１１ａと電極体１ｂの接合部に、スポット溶接などの方法により溶接を行ったり、半田付けを行ったりすることにより、さらに高い接合信頼性が得られるように構成することも可能である。

そして、固定部材１ａの第１のリード線接続用電極３５に、制御手段と直接または間接に接続された第１のリード線３（３ａ）（図１）を、例えば圧着端子（図示せず））を介して接続するとともに、電極体１ｂの、第２のリード線接続用電極３６として機能する他方側の端部に、制御手段と直接または間接に接続された第２のリード線３（３ｂ）（図１）を、例えば圧着端子（図示せず））を介して接続することにより、図１に示すような、異常検出装置を備えた給湯器Ａが得られる。

この実施形態２のように構成した場合にも、固定部材１ａ（の突片１１ａ）と電極体１ｂとから、燃焼室温度検出手段として機能する熱電対１が形成されることになるため、第１の金属からなる固定部材１ａの突片１１ａと、第２の金属からなる電極体１ｂとの接合、および、電極体１ｂが接合された固定部材１ａの筒胴２４への取り付けを行うだけで、給湯器Ａにその燃焼室２２の雰囲気温度を検出するための熱電対を設けることが可能になり、給湯器Ａの製造工程における工数を削減して、経済性に優れた給湯器の異常検出装置を提供することが可能になる。

また、この実施形態２の場合にも、固定部材１ａにリード線接続用電極３５が一体に形成されているので、制御手段と熱電対１を構成する固定部材１ａとを接続する第１のリード線３（３ａ）の熱電対１への接続を簡便に行うことが可能になる。ただし、固定部材１ａにリード線接続用電極３５を一体に形成するのではなく、制御手段と熱電対１とを接続する第１のリード線３（３ａ）をネジなどによって固定部材１ａに接続するように構成することも可能である。

なお、本発明の給湯器の異常検出装置においては、制御手段と熱電対の出力端とを電気的に接続するリード線としてより線を用いることができるので、その点でも、製造工程における作業性を向上させて生産性を高めることができる。

本発明はさらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可能である。

１ 熱電対
１ａ 固定部材
１ｂ 電極体
３（３ａ） 第１のリード線
３（３ｂ） 第２のリード線
１０ 給湯器本体
１１ａ 固定部材の突片
１１ｂ 立設部
２０ カバー
２１ バーナ
２２ 燃焼室
２３ 熱交換器
２４ 筒胴
２５ 測温用開口
３１ 貫通口
３３ａ 第１曲折部
３３ｂ 第２曲折部
３４ａ，３４ｂ 切り欠き
３５ 第１のリード線接続用電極
３６ 第２のリード線接続用電極
Ａ 給湯器

Claims (2)

1. バーナと、
   前記バーナの燃焼室を形成する筒胴と、
   前記筒胴の上部に設けられ、前記バーナの燃焼熱により加熱される熱交換器と、
   前記筒胴に形成された測温用開口を通して前記燃焼室に臨む状態で設けられた燃焼室温度検出手段と、
   前記燃焼室温度検出手段の検出情報に基づいて、前記バーナの燃焼を制御する制御手段と
   を具備する給湯器に備えられる異常検出装置において、
   前記筒胴に取り付けられた固定部材であって、前記筒胴の前記測温用開口に対向する貫通口を備えるとともに、前記貫通口の周縁から内方に突出する突片を備えた、第１の金属からなる固定部材と、
   前記第１の金属とは異なる第２の金属からなる電極体と
   を備え、
   前記第１の金属からなる前記固定部材の前記突片と、前記第２の金属からなる前記電極体とが接合されることにより、前記燃焼室温度検出手段として機能する熱電対が構成されており、かつ、
   前記電極体が、断面が円形の線材からなり、
   前記突片の先端側は巻回された構造とされており、
   前記電極体の一方側の端部を、前記突片の前記先端側の巻回された部分に挿入するとともに、前記電極体の一方側の端部を、前記突片の前記先端側の巻回された部分で巻き込んで保持するように構成されていること
   を特徴とする給湯器の異常検出装置。
2. 前記固定部材に、リード線接続用電極が一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の給湯器の異常検出装置。

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