特許 6373162 給湯器の異常検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6373162

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】給湯器の異常検出装置

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/10 20060101AFI20180806BHJP

   F23N 5/00 20060101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   F23N5/10 310B

   F23N5/00 C

   F23N5/10 310A

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-216924(P2014-216924)

(22)【出願日】2014年10月24日

(65)【公開番号】特開2016-84958(P2016-84958A)

(43)【公開日】2016年5月19日

【審査請求日】2017年9月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】301071893

【氏名又は名称】株式会社ハーマン

(74)【代理人】

【識別番号】100092071

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 均

(72)【発明者】

【氏名】谷村 愛隆

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５８−１８１１５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平３−１１２６４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平４−７３７２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平８−２２６６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−８１６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５７４１０７２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３０５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−５１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１４９５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭４−６３５６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第８１８７０２３（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｎ ５／１０

Ｆ２３Ｎ ５／００

Ｇ０１Ｋ ７／０２

Ｈ０１Ｒ ４／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バーナにより加熱される熱交換器が、前記バーナの燃焼室を形成する筒胴の上部に設けられ、かつ、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備えた給湯器の異常検出装置であって、
前記燃焼室温度検出手段が熱電対によって構成され、
前記熱電対が、異なる種類の金属からなる、断面が円形の２種類の線材を接合部において接合することにより形成され、
前記熱電対の出力端に、中継コネクタ用コンタクトがかしめられ、
前記熱電対の前記出力端にかしめられた前記中継コネクタ用コンタク卜が、中継コネクタ用ハウジングに接続、結合され、
前記熱電対が前記中継コネクタ用コンタクトを介して接続、結合された前記中継コネクタ用ハウジングが、前記筒胴に設けられた固定部材に固定され、
前記熱電対の前記接合部が、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位置に保持されていること
を特徴とする給湯器の異常検出装置。

【請求項2】

前記熱電対の前記出力端と前記中継コネクタ用コンタクトのかしめ部とが、半田付けまたは溶接により接合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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

この特許文献１に開示されている給湯器は、図５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。

【0004】

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。

【0005】

そして、この特許文献１の給湯器においては、図５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。

【0006】

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る。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

また、特許文献２には、図６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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

しかしながら、特許文献２の熱電対装置の場合、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から構成された熱電対２０１が用いられていることから、以下に説明するような別の課題がある。

【0013】

すなわち、特許文献２のように、種類の異なる板状金属材料を打ち抜いて形成した細片２０２，２０３から熱電対２０１を構成する場合、板状金属材料を打ち抜く際に、抜きかすが材料のロスとなる。

【0014】

そして、熱電対を構成する金属として好適に用いられるクロメル、コンスタンタンなどの金属材料は、一般に高価な材料であり、製造工程におけるロスは、コストの増大を招くという問題点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】実開昭５８−１８１１５０号公報

【特許文献2】実開平３−１１２６４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

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、高価な金属材料のロスを低減することが可能で、生産性、経済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。

【課題を解決するための手段】

【0017】

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、
バーナにより加熱される熱交換器が、前記バーナの燃焼室を形成する筒胴の上部に設けられ、かつ、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備えた給湯器の異常検出装置であって、
前記燃焼室温度検出手段が熱電対によって構成され、
前記熱電対が、異なる種類の金属からなる、断面が円形の２種類の線材を接合部において接合することにより形成され、
前記熱電対の出力端に、中継コネクタ用コンタクトがかしめられ、
前記熱電対の前記出力端にかしめられた前記中継コネクタ用コンタク卜が、中継コネクタ用ハウジングに接続、結合され、
前記熱電対が前記中継コネクタ用コンタクトを介して接続、結合された前記中継コネクタ用ハウジングが、前記筒胴に設けられた固定部材に固定され、
前記熱電対の前記接合部が、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位置に保持されていること
を特徴としている。

【0018】

また、本発明の給湯器の異常検出装置においては、前記熱電対の前記出力端と前記中継コネクタ用コンタクトのかしめ部とが、半田付けまたは溶接により接合されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明の給湯器の異常検出装置は、異なる種類の金属からなる、断面が円形の２種類の線材を接合部において接合することにより熱電対（感熱部）を形成するようにしているので、例えば、板材をプレス加工して打ち抜いて熱電対（感熱部）を形成する場合のように材料ロスが生じず、高価な熱電対形成用の金属材料の損失を抑制することができる。

【0020】

また、熱電対の出力端に、中継コネクタ用コンタクトがかしめられ、このかしめられた中継コネクタ用コンタク卜が中継コネクタ用ハウジングに接続、結合され、前記熱電対が前記中継コネクタ用コンタクトを介して接続、結合された中継コネクタ用ハウジングが、筒胴に設けられた固定部材に固定され、２種類の異種金属を接合した熱電対の接合部が筒胴に形成された測温用開口を通して燃焼室に臨む位置に保持された構成を備えているので、例えば、筒胴に設けた固定部材に保持、固定された中継コネクタ用ハウジングに、中継コネクタ用コンタクトを接続、結合する（通常は中継コネクタ用コンタクトを、中継コネクタ用ハウジングのポートに挿入することにより行われる）とともに、中継コネクタ用コンタクトが接続された中継コネクタ用ハウジングに、制御手段と直接または間接に接続されたリード線が接続された相手側の中継コネクタを接続することにより、燃焼室温度検出手段である熱電対と制御手段とを容易かつ確実に接続することが可能になる。

【0021】

また、制御手段と直接または間接に接続されたリード線が接続された上述の中継コネクタが接続されていない状態で（すなわち、他の部材が接続されていない状態で）、熱電対を取り扱うことができるため、製造工程における作業性が向上し、生産性を高めることができる。
また、リード線について考えた場合、熱電対に対して溶接の方法で接続する必然性がないため、より線を用いることが可能になり、リード線のとり扱い性に関し、製造工程における作業性を向上させることができる。

【0022】

また、本発明の給湯器の異常検出装置において、熱電対の出力端と中継コネクタ用コンタクトのかしめ部とを、半田付けまたは溶接により接合するようにした場合、熱電対の出力端と中継コネクタ用コンタクトとの接合がより強固なものになり、熱電対の抜脱を防止することが可能になるとともに、経年変化により熱電対を形成する金属材料の表面が酸化されて、起電力信号が中継コネクタ用コンタクトに伝わらず、出力できなくなるという不具合の発生を抑制することが可能になり、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態にかかる異常検出装置を備えた給湯器を示す正面図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかる異常検出装置を備えた給湯器において、中継コネクタ用コンタクト、中継コネクタ用ハウジングを介して固定部材に取り付けられた状態の熱電対を示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる異常検出装置を備えた給湯器において、中継コネクタ用コンタクトを介して、中継コネクタ用ハウジングに接続（挿入）された状態の熱電対を示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態にかかる異常検出装置を備えた給湯器における、中継コネクタ用ハウジング、中継コネクタ用コンタクト、および熱電対の接続態様を説明するための分解斜視図である。

【図5】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。

【図6】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。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施形態にかかる給湯器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２３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。

【0025】

また、給湯器Ａは、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。

【0026】

上述のように、燃焼室温度を検出するための手段として用いられている熱電対１としては、この実施形態では、図２に示すように、異種金属からなる２つの線材（クロメルを主成分とする断面が円形の線材１ａと、コンスタンタンを主成分とする断面が円形の線材１ｂ）を接合部１１において接合することにより形成されている。なお、接合部１１における接合は、上記２つの線材１ａ，１ｂ同士を放電などにより高温にして溶融させるなどの方法で行われている。

【0027】

なお、熱電対として用いられる２つの異種金属の組み合わせは、クロメルとコンスタンタンに限らず、公知の他の２種類の金属の組み合わせとすることも可能である。

【0028】

また、この実施形態の給湯器の異常検出装置においては、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１に、中継コネクタ用コンタクト３（３ａ，３ｂ（図４））がかしめられており、中継コネクタ用ハウジング２のポートに、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１にかしめられた中継コネクタ用コンタク卜３（３ａ，３ｂ）が挿入されることにより、熱電対１が、中継コネクタ用コンタクト３（３ａ，３ｂ）を介して、中継コネクタ用ハウジング２に接続、結合されている。また、中継コネクタ用ハウジング２は、筒胴２４に設けられた固定部材４に固定されており、熱電対１の接合部１１が筒胴２４に形成された測温用開口２５を通して燃焼室２２に臨む位置に保持されるように構成されている（図２〜４参照）。

【0029】

なお、この実施形態の給湯器の異常検出装置においては、中継コネクタ用コンタクト３（３ａ，３ｂ）が接続された中継コネクタ用ハウジング２に、特に図示しない制御手段と直接または間接に接続されたリード線５（図１）が接続された相手側の中継コネクタ６（図１）が接続されることにより、燃焼室温度検出手段である熱電対１と制御手段とが接続されるように構成されている。

【0030】

また、中継コネクタ用コンタクト３（３ａ，３ｂ（図４））のかしめ部と、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１とは、半田付けまたは溶接の方法で接合されている。

【0031】

本発明の実施形態にかかる給湯器の異常検出装置においては、上述のように、熱電対１を、異種金属からなる断面が円形の２つの線材１ａ，１ｂから構成し、２つの線材１ａ，１ｂを接合して接合部１１を形成す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熱電対を形成する場合のように材料ロスが生じず、高価な熱電対形成用の金属材料のロスを抑制して、経済性に優れた異常検出装置を提供することが可能になる。

【0032】

また、この実施形態の給湯器の異常検出装置においては、上述のように、筒胴２４の固定部材４に固定され、固定中継コネクタ用コンタクト３（３ａ，３ｂ（図４））が接続された中継コネクタ用ハウジング２に、制御手段に接続されたリード線５（図１）を備えた中継コネクタ６（図１）を接続することにより、熱電対１と制御手段（図示せず）とを容易かつ確実に接続することが可能で、リード線５を備えた（リード線５が持続された）中継コネクタ６が接続されていない状態で、熱電対１を取り扱うことができるため、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。

【0033】

また、この実施形態の給湯器の異常検出装置においては、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と、中継コネクタ用コンタクト３のかしめ部とを半田付けまたは溶接によって接合しているので、かしめのみによる接合の場合に比べて、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と中継コネクタ用コンタクト３（３ａ，３ｂ（図４））との接合がより強固なものになり、熱電対１の抜脱を防止することが可能になるとともに、経年変化により熱電対１の表面が酸化されて、起電力信号が中継コネクタ用コンタクト３（３ａ，３ｂ（図４））に伝わらなくなることを防止して、温度検出の信頼性を向上させることができる。

【0034】

ただし、熱電対１の出力端１ａ１，１ｂ１と、中継コネクタ用コンタクト３との接続は、かしめのみで行うことも可能であり、中継コネクタ用コンタクト３のかしめ部の形状などによっては、かしめのみでも十分な信頼性を確保することが可能な場合もある。

【0035】

本発明はさらにその他の点においても上記の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。

【符号の説明】

【0036】

１ 熱電対（燃焼室温度検出手段）
１ａ，１ｂ 熱電対を構成する異種金属からなる２つの線材
１ａ１，１ｂ１ 熱電対の出力端
２ 中継コネクタ用ハウジング
３（３ａ，３ｂ） 中継コネクタ用コンタクト
４ 固定部材
５ リード線
６ 中継コネクタ
１０ 給湯器本体
１１ 熱電対の接合部
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
Ａ 給湯器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】