JP3687688B2 - 風呂釜の制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、屋内に設置する風呂釜の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
屋外に延設した排気筒内に風が吹き込んでも燃焼器の燃焼に支障を来す{燃焼排ガスの燃焼器側への逆流による燃焼状態の悪化}事が無い様に、前記排気筒と燃焼装置との接続部分に逆風止板と逆流防止筒により構成したバフラを設けた風呂釜が従来より知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の風呂釜は、排気筒が煤や鳥の巣等により閉塞したり、排気筒内に風が吹き込む(ダウンドラフト)と、燃焼排ガスが屋内に溢れ出る可能性がある。
【0004】
そこで、発明者らは、閉塞やダウンドラフトが発生すると以下の現象が生じる事に着目し、排気溢部や逆風止板上面にサーミスタを配し、燃焼中に、溢排気温度が所定温度以上になった場合や排気温度が設定温度以下になった場合には、溢れ出る排気があると判断して燃焼器の燃焼を直ちに停止する安全装置を付加した風呂釜の制御装置を発明者らは試作し、検討した。尚、サーミスタは、温度が上昇すると抵抗値が減少する特性を示す素子である。
【0005】
排気筒の閉塞が進むと、燃焼排ガスが排出され難くなり、排気溢部の温度が上昇する{サーミスタの抵抗値が減少する}。
又、排気筒内に風が吹き込むダウンドラフトの場合、ダウンドラフトの風速が速くなる程、逆風止板の上面側の排気温度が下降する{サーミスタの抵抗値が増加する}。
【0006】
しかし、以下の場合には、早い風速のダウンドラフトが生じたり、排気筒の閉塞が進んだりして燃焼排ガスが溢れ出続けても安全装置が作動しない可能性がある。
【0007】
▲1▼逆風止板上面に配した排気温度サーミスタが内部短絡したり、排気温度サーミスタと制御ユニットを繋ぐ接続線がショートした場合。
▲2▼排気溢部に配した溢排気温度サーミスタが断線したり、溢排気温度サーミスタと制御ユニットを繋ぐ接続線が断線した場合。
【0008】
一方、風呂釜には、燃焼器で加熱される追焚用熱交換器が備えられ、追焚用熱交換器の配管には、バイメタルスイッチ等の空焚き検出手段が設けられ、配管の温度が所定温度以上に達した際に燃焼を停止する様にしているが、製品の価格を抑える為に、安全性を低下させることなく上記空焚き検出手段を省略する事が望まれる。
【0009】
本発明の目的は、排気の温度を検出するサーミスタや、接続線が燃焼中に断線や短絡しても安全が確保できるとともに、従来から備えられている空焚き検出手段を省くことにより製品の価格を抑えることができる風呂釜の制御装置の提供にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為、本発明は、以下の構成を採用した。
燃料供給管路を介して燃料が供給され、点火器により点火されて燃焼する燃焼器と、該燃焼器で発生した排ガスを排出する為の一次排気筒と、該一次排気筒の開口上方に配される逆風止板と、排気溢部を設けて前記一次排気筒の先部を包囲する逆流防止筒と、該逆流防止筒の上側開口に連結して屋外に延設する二次排気筒と、前記逆風止板の上面側に配される排気温度サーミスタと、前記排気溢部に配される溢排気温度サーミスタと、前記燃焼器の燃焼を制御する制御ユニットと、上記各サーミスタを前記制御ユニットに接続する為の接続線とを有する風呂釜の制御装置において、前記制御ユニットは、前記排気温度サーミスタの断線を検知する断線検知レベルを上限とし、風呂釜の空焚きを検知する空焚き検知レベルを下限とする第一所定範囲と、前記溢排気温度サーミスタの断線を検知する断線検知レベルを上限とし該溢排気温度サーミスタの短絡状態を検出する短絡検知レベルを下限とする第二所定範囲とを予め設定し、前記燃焼器の燃焼中、前記制御ユニットは、上記各接続線の信号レベルを監視し、前記排気温度サーミスタからの信号レベルが前記第一所定範囲を外れた場合、又は前記溢排気温度サーミタからの信号レベルが第二所定範囲を外れた場合には前記燃焼器の消火を指示する。
【0012】
【作用】
二次排気筒の閉塞やダウンドラフトに起因する、排気温の変化を監視する為に、逆風止板の上面側には排気温度サーミスタが配され、排気溢部には排気温度サーミスタが配されている。そして、これらのサーミスタは、接続線を介して、制御ユニットに接続される。
【0016】
排気温度サーミスタ及び接続線が断線したり短絡していない場合は、接続線の信号レベルは、第一所定範囲内である。
又、溢排気温度サーミスタ及び接続線が断線したり短絡していない場合は接続線の信号レベルは第二所定範囲内である。
更に、燃焼器が空焚き状態でない場合も接続線の信号レベルは第一所定範囲内である。
【0017】
しかし、排気温度サーミスタや接続線が断線した場合には抵抗値は非常に大きくなり、接続線の信号レベルは第一所定範囲の上限である断線検知レベルを越える。
排気温度サーミスタや接続線が短絡した場合、或いは、空焚き状態で燃焼を継続した場合には、抵抗値が非常に小さくなり、接続線の信号レベルは第一所定範囲の下限である空焚き検知レベルより低下する。
【0018】
又、排気温度サーミスタや接続線が断線した場合には抵抗値は非常に大きくなり、接続線の信号レベルは第二所定範囲の上限である断線検知レベルを越える。
溢排気温度サーミスタや接続線が短絡した場合には、抵抗値が非常に小さくなり、接続線の信号レベルは第二所定範囲の下限である短絡検知レベルより低下する。
この様な状態では、安全確保の為、制御ユニットは、燃焼器の消火を指示し、燃焼器が消火する。
【0019】
【発明の効果】
燃焼中に、排気温度サーミスタ、溢排気温度サーミスタ、接続線の内、何れかが断線したり短絡して、排気溢監視が行われない状態になると、制御ユニットが燃焼器の消火を指示し、燃焼器が消火するので安全が確保される。
又、上記サーミスタにより、異常高温(空焚き検知レベル以下の出力)が検出されると、制御ユニットが燃焼器の消火を指示するため、空焚き検出手段を別途設ける事なく安全が確保される。
【0021】
【実施例】
本発明の一実施例を図1〜図5に基づいて説明する。
図1および図2に示す様に、屋内設置用のガス風呂釜Aは、ガス管1から分岐しメインバーナ11、パイロットバーナ12にガスを供給する主ガス管111、副ガス管112と、ガス管1中に配設される電池電磁弁2と、主ガス管111及び副ガス管112中に配設されるメインバルブ3及びパイロットバルブ4と、ギアドモータ51の回転により、メインバルブ3及びパイロットバルブ4を開閉操作するモータ式駆動機構5と、パイロットバーナ12を点火する為の電極31と、パイロットバーナ12の点・消火を検知するサーモカップル32と、各バルブの開・閉位置{ギアドモータ51の回転位置}を検出するバルブ位置検出機構6と、マイクロコンピュータ71を有する電装ユニット7とを有する。又、8は電装ユニット7に接続線81により繋がれるリモコン、91は熱交換器、92は一次排気筒、93は乾電池、94は逆風止板、96は逆流防止筒、97は二次排気筒、98、99はサーミスタ、113はガス圧を一定にするためのガバナである。
【0022】
メインバーナ11は、ブンゼン燃焼式(12000kcal/h)であり、浴槽の水が通過する熱交換器91の下方に複数並列に配され、熱交換器91を加熱する。
パイロットバーナ12は、メインバーナ11を点火させるためのものである。
電池電磁弁2は、乾電池93(単一×2本)の起電力(3V)で作動する電磁弁であり、電池電磁弁駆動回路72を介して吸引電流(230mA×0.3秒)が流されて吸着し、吸着後、保持電流(1.6mA)により保持される。
【0023】
メインバルブ3、パイロットバルブ4は、モータ式駆動機構5に連設され、後述するカムの回転によりロッドが押圧・押圧解除され、図3に示す各カム回転位置で開弁・閉弁する。
【0024】
モータ式駆動機構5は、ギアドモータ51、ギアドモータ51の回転を減速する減速歯車群、減速歯車群により減速回転するカム等により構成され、ギアドモータ51の回転により、図3に示す各カム回転位置でメインバルブ3及びパイロットバルブ4を開弁・閉弁する。尚、ギアドモータ51はモータ駆動回路75を介してマイクロコンピュータ71により制御される。
【0025】
電極31は、点火タイミング時にイグナイター回路73により高電圧が印加されてスパーク放電し、サブバーナ12を点火する。
サーモカップル32は、燃焼炎に晒されて熱起電力を発生し、該熱起電力は燃焼状態検出回路74を介してマイクロコンピュータ71に入力される。
【0026】
バルブ位置検出機構6は、上記カムに形成された二組の凹溝と、これら凹溝にバネ片を弾着させたマイクロスイッチMS1、MS2とにより構成される。尚、カムの回転位置によりマイクロスイッチMS1、MS2は、図3に示す様にオン・オフする。
【0027】
電装ユニット7は、図2に示す様に、マイクロコンピュータ71、電池電磁弁駆動回路72、イグナイター回路73、燃焼状態検出回路74、タイマー回路741、モータ駆動回路75、処理回路76、電源回路77、分圧回路78、及びLED駆動回路79、分圧回路981、991を具備する。
【0028】
電池電磁弁駆動回路72は、マイクロコンピュータ71の指示により、図4のタイムチャートに示す様に、電池電磁弁2に、吸着電流、保持電流を流す。
イグナイター回路73は、マイクロコンピュータ71の指示により、図4のタイムチャートに示す期間、電極31に高電圧を印加する。
タイマー回路741は、各時定数を有し、タイムアップすると、電池電磁弁駆動回路72に、電池電磁弁2の保持停止等を指示する。
【0029】
モータ駆動回路75は、マイクロコンピュータ71の指示により、図4のタイムチャートに示す様にギアドモータ51に通電する。
処理回路76は、マイクロスイッチMS1、MS2の接点状態を、Hi、Loレベルに変換し、マイクロコンピュータ71に出力する。
【0030】
電源回路77は、電池電圧が低下しても出力電圧がDC3Vを維持する昇圧形安定化回路や、電源を遮断する遮断回路等を有する。
分圧回路78は、タイマーボリューム82の抵抗値に対応する分圧電圧を出力し、該分圧出力をマイクロコンピュータ71に入力する。尚、タイマーボリューム82の抵抗値に応じて、燃焼タイマーのタイマー時間がマイクロコンピュータ71により0分〜80分に決定される。
【0031】
LED駆動回路79は、マイクロコンピュータ71の指示により、LED83、84をパルス駆動し、LED83、84を点灯、消灯、又は所定タイミングで点滅させる。
分圧回路981、991は、安定化電圧源(3V)982、992に接続される抵抗983、993と、マイクロコンピュータ71のA/D入力端子701、702へ分圧電圧V1 、V2 を入力させる為の入力抵抗984、994とで構成される。
【0032】
マイクロコンピュータ71は、電源回路77、分圧回路78、981、991、処理回路76、及び燃焼状態検出回路74の各出力に基づき、LED駆動回路79、イグナイター回路73、電池電磁弁駆動回路72、モータ駆動回路75が所定の動作を行う様に指示する。
【0033】
マイクロコンピュータ71は、排気温度検出部711、溢排気温度検出部712、溢排気監視部713、及び電圧レベル監視部714を有する。
排気温度検出部711は、逆風止板94の上面側の排気温度をサーミスタ98に接続された分圧回路981の分圧電圧V1 に基づいて検出する。
溢排気温度検出部712は、排気溢部961の溢排気温度をサーミスタ99に接続された分圧回路991の分圧電圧V2 に基づいて検出する。
【0034】
溢排気監視部713は、排気温度検出部711が検出する排気温度の状態と、溢排気温度検出部712が検出する溢排気温度との状態に基づき、二次排気筒97の閉塞割合やダウンドラフトの強度を監視(“溢排気監視動作”)し、排気溢部961から溢れ出る排気の量が所定量以上と判別される場合には、電池電磁弁駆動回路72やモータ駆動回路75に指示して電池電磁弁2、メインバルブ3、パイロットバルブ4を閉弁させ自動消火する。
【0035】
電圧レベル監視部714は、メインバーナ11及びパイロットバーナ12の燃焼中に、ターミナルP1 、P2 の分圧電圧V1 、V2 を監視し{“サーミスタ性能監視動作”及び“空焚き監視動作”}、以下の場合には、サーミスタ98、99や耐熱被覆ワイヤー980、990が短絡・断線、或いは浴槽(図示せず)に水のない状態で追焚を行う空焚き状態であると判別し、電池電磁弁駆動回路72やモータ駆動回路75に指示して電池電磁弁2、メインバルブ3、パイロットバルブ4を閉弁させ自動消火する。
【0036】
V1 <e 又は V2 <m
(本実施例では、下限値e=0.3V、m=0.1V)
V1 >n 又は V2 >n
(本実施例では、上限値n=2.5V)
上式において、下限値eは空焚き検知レベルであり、下限値mは短絡検知レベルである。又、上限値nは断線検知レベルである。
尚、短絡検知レベルは、空焚き検知レベルよりも小さいため、上式の様に、V1 <eの時に燃焼を停止するように設定すると、空焚き状態の時ばかりでなくサーミスタ98が短絡した場合も燃焼を停止させる事ができる。
【0037】
リモコン8は、80分迄の燃焼時間を設定するタイマーボリューム82(20KΩ)と、電池確認用のLED83(緑色発光)と、燃焼確認用のLED84(赤色発光)と、点火又は消火を指示する点火スイッチ85(常開形の押ボタンスイッチ)とにより構成される。
【0038】
屋内設置用のガス風呂釜Aは、換気がある、例えば土間100に設置される。そして、一次排気筒92が燃焼ハウジング101から立設し、断面略V字状を呈する逆風止板94が一次排気筒92の開口上方に配される。
【0039】
逆流防止筒96は、一次排気筒92より径大であり、排気溢部961を設けて一次排気筒92の先部を包囲する。二次排気筒97は、逆流防止筒96の上側開口962に連結して屋外102に延設する。
【0040】
サーミスタ98、99(6.282kΩ- 100℃)は、温度が高い程、抵抗値が小さくなる特性を有し、耐熱被覆ワイヤー980、990によりターミナルP1 、P2 に接続される。
サーミスタ98(排気温度サーミスタ)は、逆風止板94の上面側の排気の温度を検出する為のものであり、サーミスタ99(溢排気温度サーミスタ)は、排気溢部961の溢排気の温度を検出する為のものである。
【0041】
つぎに、ガス風呂釜Aの、点火からメイン燃焼までの動作について、図3、図4に基づいて説明する。
状態861において、燃焼タイマーが3分以上となる様に、タイマーボリューム82の摘み821をセットした後、点火スイッチ85を押圧操作すると、マイクロコンピュータ71は、以下の様に作動し、メイン燃焼が開始する。
【0042】
ギアドモータ51が回転する様にモータ駆動回路75に指示し、これにより、パイロットバルブ4が閉→開になる。
【0043】
パイロットバルブ4が開位置になったかマイクロスイッチMS1、MS2の接点状態を処理回路76を介して検知し、開位置を検知するとギアドモータ51の停止をモータ駆動回路75に指示してギアドモータ51を停止させる{図3の状態862}。
【0044】
イグナイター回路73を作動させるとともに、電池電磁弁2に吸引電流を流し、吸引後、保持電流が継続して流れる様に電池電磁弁駆動回路72に指示する。パイロットバーナ12が着火しているか燃焼状態検出回路74を介してサーモカップル32の熱起電力が所定値以上であるか否かにより検知し、着火を検知すると{図4の“TC着火検知”}はイグナイター回路73を停止させ、ギアドモータ51が回転する様にモータ駆動回路75に指示し、メインバルブ3が閉→開になる。
【0045】
メインバルブ3が開位置になったかマイクロスイッチMS1、MS2の接点状態を処理回路76を介して検知し、開位置を検知するとギアドモータ51の停止をモータ駆動回路75に指示してギアドモータ51を停止させ{図3の状態863;図4の“MV全開”}る。この状態863以降、マイクロコンピュータ71は、前述した“溢排気監視動作”を開始する。
【0046】
つぎに、メイン燃焼中における、“サーミスタ性能監視動作(空焚き監視動作を含む)”に係るマイクロコンピュータ71の作動を、図5に基づいて説明する。
ステップs1で点火スイッチ85を押圧を検知し、押圧が検知される場合(YES)はステップs2に進む。
【0047】
ステップs2で、マイクロコンピュータ71は、上述した手順に従って、メイン燃焼を開始し、ステップs3に進む。
ステップs3で、マイクロコンピュータ71の電圧レベル監視部714は、分圧電圧V1 に基づいてサーミスタ99の短絡・断線チュック、及び空焚きチェックを行い、e≦V1 ≦nの場合{分圧電圧V1 が0.3V〜2.5V}(YES)はステップs4に進み、V1 <e又はV1 >nの場合(NO)はステップs9に進む。
【0048】
ステップs4で、マイクロコンピュータ71の電圧レベル監視部714は、分圧電圧V2 に基づいてサーミスタ99の短絡・断線チュックを行い、m≦V2 ≦nの場合{分圧電圧V2 が0.1V〜2.5V}(YES)はステップs5に進み、V2 <m又はV2 >nの場合(NO)はステップs9に進む。
【0049】
ステップs5で、マイクロコンピュータ71の溢排気温度検出部712は、分圧電圧V2 の状態に基づいて二次排気筒97の閉塞割合を算出し、閉塞割合が所定値を越えている場合(YES)にはステップs10に進み、所定値を越えていない場合(NO)にはステップs6に進む。
【0050】
尚、二次排気筒97の閉塞が進行すると、排気が排気溢部961から溢れて来るので溢排気の温度が上昇し、サーミスタ99の抵抗値が下がり、分圧電圧V2 が低くなる{但し、0.1V未満になる事は無い}。
【0051】
ステップs6で、マイクロコンピュータ71の排気温度検出部711は、分圧電圧V1 の状態に基づいてダウンドラフトの状態を算出し、ダウンドラフトの状態が所定値を越えている場合(YES)にはステップs10に進み、所定値を越えていない場合(NO)にはステップs7に進む。
尚、ダウンドラフトの風速が速くなると、サーミスタ98が外気により冷却さされるのでサーミスタ98の抵抗値が上がり、分圧電圧V1 が高くなる{但し、2.5Vを越える事は無い}。
【0052】
ステップs7で、マイクロコンピュータ71は、消火が指示された{手動又はタイマ終了}か否か判別し、指示された場合(YES)はステップs8に進み、指示されていない場合(NO)はステップs2に戻り、メイン燃焼を継続する。ステップs8で、マイクロコンピュータ71は、メインバーナ11及びパイロットバーナ12が消火される様に電池電磁弁駆動回路72やモータ駆動回路75に指示し、メインバーナ11及びパイロットバーナ12が消火する。
【0053】
ステップs9で、マイクロコンピュータ71は、メインバーナ11及びパイロットバーナ12が消火される様に、電池電磁弁駆動回路72やモータ駆動回路75に指示し、メインバーナ11及びパイロットバーナ12が消火する。更に、LED83、84が、“サーミスタエラー(空焚きによる燃焼停止を含む)”表示を行う{例えば、1秒間点灯- 1秒間消灯の同期点滅}様にLED駆動回路79に指示する。
【0054】
ステップs10で、マイクロコンピュータ71は、メインバーナ11及びパイロットバーナ12が消火される様に、電池電磁弁駆動回路72やモータ駆動回路75に指示し、メインバーナ11及びパイロットバーナ12が消火する。更に、LED83、84が、“排気溢エラー”表示を行う{例えば、0.5秒間点灯- 0.5秒間消灯の同期点滅}様にLED駆動回路79に指示する。
【0055】
つぎに、本実施例の利点を述べる。
〔ア〕メインバーナ11及びパイロットバーナ12の燃焼中に、マイクロコンピュータ71の電圧レベル監視部714は、分圧電圧V1 がe≦V1 ≦n、分圧電圧V2 がm≦V2 ≦nの範囲{V1 が0.3V〜2.5V、V2 が0.1V〜2.5V}にある事を確認する“サーミスタ性能監視動作(空焚き監視動作を含む)”を行い、サーミスタ98、99、耐熱被覆ワイヤー980、990が短絡、或いは断線している場合、又は空焚き状態の場合には、マイクロコンピュータ71が、メインバーナ11及びパイロットバーナ12の消火を指示するとともに、“サーミスタエラー(空焚きによる燃焼停止を含む)”表示を指示する構成である。
【0056】
つまり、“溢排気監視動作”が行えない状態の場合には、メインバーナ11及びパイロットバーナ12が消火されるので安全性に優れる。又、サーミスタ等が短絡・断線状態になって燃焼停止した事がLED83、84で判るので使い勝手が良い。
【0057】
更に、溢排気監視動作を行うためのサーミスタを用いて空焚きの監視を行うことができるため、別途、空焚き検出手段を設けなくとも安全性が確保できる。
【0058】
本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
a.上記実施例では、溢排気監視操作により、溢排気が検出された際に燃焼を停止するようにしたが、燃焼能力を低下させたり、或いは制限するようにしても良い。
【0059】
b.バフラ等に配設する排気溢検出素子(排気温度センサ、溢排気温度センサ)は、一つでも二つでも良い。
c.燃料は、ガス以外に、灯油等でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る室内設置用のガス風呂釜の構成を示す説明図である。
【図2】そのガス風呂釜のブロック図である。
【図3】そのガス風呂釜において、カムの回転位置と、バルブ位置、マイクロスイッチ等との関係を示す状態説明図である。
【図4】そのガス風呂釜において、経過時間に伴う各部材の作動を示すタイムチャートである。
【図5】それらのガス風呂釜において、マイクロコンピュータによる、“サーミスタ性能監視動作”等を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ガス管(燃料供給管路)
7 電装ユニット(制御ユニット)
11 メインバーナ(燃焼器)
31 電極(点火器)
92 一次排気筒
94 逆風止板
96 逆流防止筒
97 二次排気筒(排気路)
98 サーミスタ(排気温度サーミスタ)
99 サーミスタ(溢排気温度サーミスタ)
111 主ガス管(燃料供給管路)
961 排気溢部
962 開口
980 耐熱被覆ワイヤー(接続線)
982 安定化電圧源
983 抵抗
990 耐熱被覆ワイヤー(接続線)
992 安定化電圧源
993 抵抗
e 空焚き検知レベル
m 短絡検知レベル
n 断線検知レベル
P1 ターミナル(接続線)
P2 ターミナル(接続線)
V1 分圧電圧(信号レベル、電圧レベル)
V2 分圧電圧(信号レベル、電圧レベル)
Claims (1)
- 燃料供給管路を介して燃料が供給され、点火器により点火されて燃焼する燃焼器と、
該燃焼器で発生した排ガスを排出する為の一次排気筒と、
該一次排気筒の開口上方に配される逆風止板と、
排気溢部を設けて前記一次排気筒の先部を包囲する逆流防止筒と、
該逆流防止筒の上側開口に連結して屋外に延設する二次排気筒と、
前記逆風止板の上面側に配される排気温度サーミスタと、
前記排気溢部に配される溢排気温度サーミスタと、
前記燃焼器の燃焼を制御する制御ユニットと、
上記各サーミスタを前記制御ユニットに接続する為の接続線とを有する風呂釜の制御装置において、
前記制御ユニットは、前記排気温度サーミスタの断線を検知する断線検知レベルを上限とし、風呂釜の空焚きを検知する空焚き検知レベルを下限とする第一所定範囲と、前記溢排気温度サーミスタの断線を検知する断線検知レベルを上限とし該溢排気温度サーミスタの短絡状態を検出する短絡検知レベルを下限とする第二所定範囲とを予め設定し、
前記燃焼器の燃焼中、前記制御ユニットは、上記各接続線の信号レベルを監視し、前記排気温度サーミスタからの信号レベルが前記第一所定範囲を外れた場合、又は前記溢排気温度サーミタからの信号レベルが第二所定範囲を外れた場合には前記燃焼器の消火を指示する事を特徴とする風呂釜の制御装置。
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