(57)【要約】【課題】温度ヒューズの接続端子の増加を伴わない構成により、検出用抵抗を用いることによる弊害を回避し、且つリード線等の代替接続を精度良く検知して、加熱運転を禁止することができる加熱装置を提供する。【解決手段】第１の接続端子２０に交流信号ＡＰを重畳する交流信号重畳手段１１と、該交流信号ＡＰが重畳されたときの第２の接続端子２１の電圧の変動幅が所定レベル以上であるときに交流信号を出力し、該電圧の変動幅が該所定レベル未満であるときに０Ｖの一定電圧を出力するオペアンプ４０の出力に基づいて、リード線６０等の代替接続の有無を検知し、リード線６０等の代替接続が検知されたときは給湯運転の実行を禁止する加熱禁止手段１３とを備える。【選択図】  図１
2008157491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段と、
該加熱手段の作動を制御する制御回路と、
所定温度で溶断する温度ヒューズとインダクタンスとを直列に接続して成る過熱溶断用回路の一端を着脱自在に接続するための第１の接続端子、及び該過熱溶断用回路の他端を着脱自在に接続するための第２の接続端子と、
前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子間に接続された導電体を介して前記制御回路に直流電力を供給する直流電源と、
前記第１の接続端子に前記インダクタンスにより減衰される周波数の交流信号を重畳する交流信号重畳手段と、
前記第１の接続端子に前記交流信号が重畳されているときに、前記第２の接続端子の電圧の変動幅が前記交流信号の振幅よりも所定レベル以上小さくなるか否かを検出する減衰レベル検出手段と、
該減衰レベル検出手段により、前記第１の接続端子に前記交流信号が重畳されているときに、前記第２の接続端子の電圧の変動幅が前記所定レベル以上小さくならないことが検出されたときには、前記制御回路による前記加熱手段の作動を禁止する加熱禁止手段とを備えたことを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱異常を防止するために、所定温度以上となったときに溶断して加熱手段の制御回路への電力供給を遮断する温度ヒューズを備えた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガス給湯器等の加熱装置においては、過熱異常を防止するために、加熱装置の温度が所定温度以上まで上昇したときに溶断して加熱手段の制御回路への電力供給を遮断し、これにより加熱動作を強制的に禁止する温度ヒューズが設けられている。
【０００３】
ここで、温度ヒューズは、溶断が生じたときの交換を容易にするため、接続端子により着脱自在に接続される。そして、接続端子は温度ヒューズの形状に適合するように形成されているが、温度ヒューズが溶断したときに、使用者の手元に交換すべき新品の温度ヒューズがなかったときには、使用者がリード線等により接続端子間を強引に短絡させて、加熱装置を無理やり使用可能な状態とするおそれがある。
【０００４】
しかし、このように温度ヒューズではなくリード線等が代替接続された状態で加熱装置を使用した場合、温度ヒューズの溶断による過熱異常の防止をすることができないため、かかる使用を禁止する必要がある。
【０００５】
そこで、温度ヒューズのみではなく、温度ヒューズと抵抗を直列に接続した回路を、一対の接続端子により着脱自在に加熱装置に接続するようにし、該回路を接続したときの該接続端子間の抵抗値と、該回路ではなくリード線等を接続したときの該接続端子間の抵抗値との違いにより、リード線等の代替接続を検知して加熱動作を禁止するようにした加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、温度ヒューズと抵抗を直列に接続した回路を、温度ヒューズの両端用の一対の接続端子と該抵抗の未接続の一端用の接続端子により着脱自在に加熱装置に接続して、温度ヒューズを介して制御回路及び該抵抗に電力供給するようにし、該回路を接続したときの温度ヒューズ用の接続端子と抵抗用の接続端子間の抵抗値と、該回路ではなくリード線等を代替接続したときの温度ヒューズ用の接続端子と抵抗用の接続端子間の抵抗値との相違により、リード線等の代替接続を検知して、加熱動作を禁止するようにした加熱装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、温度ヒューズのみではなく、温度ヒューズ及び該温度ヒューズを流れる電流によりＯＮするフォトカプラからなる回路を、該温度ヒューズ及び該フォトカプラの発光ダイオードを介して電力供給するための一対の電力供給用接続端子と、該フォトカプラの受光トランジスタを接続するための一対のフォトカプラ用接続端子とを備え、これらの接続端子に該回路が接続されたときのフォトカプラ用接続端子間の抵抗値と、該回路ではなくリード線等を代替接続したときのフォトカプラ用接続端子間の抵抗値との相違により、加熱動作を禁止するようにした加熱装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
しかし、特許文献１による構成では、接続端子間の電圧降下のレベルにより接続端子間の抵抗値を検出するときに、接続端子を介して制御回路に供給される電流の変化の影響を受けるため、リード線等の代替接続を精度良く検知することが難しいという不都合があった。また、特許文献２、３による構成では、これまで２個備えれば済んだ接続端子が３個或いは４個必要になるため、接続端子のコストがアップすると共に接続端子の配置スペースが大きくなるという不都合があった。さらに、抵抗を用いてリード線等の代替接続を検知する場合は、該抵抗による電力損失や発熱等が問題となる場合もある。
【特許文献１】特開平５−６６０１３号公報
【特許文献２】特開平８−２８５２７４号公報
【特許文献３】特開平５−１６８１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、温度ヒューズの接続端子の増加を伴わない構成により、検出用抵抗を用いることによる弊害を回避し、且つリード線等の代替接続を精度良く検知して、加熱運転を禁止することができる加熱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】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、加熱手段と、該加熱手段の作動を制御する制御回路と、所定温度で溶断する温度ヒューズとインダクタンスとを直列に接続して成る過熱溶断用回路の一端を着脱自在に接続するための第１の接続端子、及び該過熱溶断用回路の他端を着脱自在に接続するための第２の接続端子と、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子間に接続された導電体を介して前記制御回路に直流電力を供給する直流電源と、前記第１の接続端子に前記インダクタンスにより減衰される周波数の交流信号を重畳する交流信号重畳手段と、前記第１の接続端子に前記交流信号が重畳されているときに、前記第２の接続端子の電圧の変動幅が前記交流信号の振幅よりも所定レベル以上小さくなるか否かを検出する減衰レベル検出手段と、該減衰レベル検出手段により、前記第１の接続端子に前記交流信号が重畳されているときに、前記第２の接続端子の電圧の変動幅が前記所定レベル以上小さくならないことが検出されたときには、前記制御回路による前記加熱手段の作動を禁止する加熱禁止手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明によれば、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子に前記過熱溶断用回路を接続したときは、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子間に前記インダクタンスが接続された状態となる。そのため、この状態で前記交流信号重畳手段により前記第１の接続端子に前記交流信号を重畳すると、該交流信号は、前記第１の接続端子から前記第２の接続端子へと伝達する際に前記インダクタンスにより減衰する。そのため、前記減衰レベル検出手段により、前記第２の接続端子の電圧の変動幅が前記交流信号の振幅よりも前記所定レベル以上小さくなることが検出される。
【００１２】
一方、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子間にリード線等のインダクタンス成分をほとんど有しない導線が接続されたときには、前記交流信号重畳手段により前記第１の接続端子に前記交流信号を重畳したときに、該交流信号はほとんど減衰することなく前記第２の接続端子へと伝達される。そのため、前記減衰レベル検出手段により、前記第２の接続端子の電圧の変動幅が前記交流信号の振幅よりも前記所定レベル以上小さくならないことが検出される。
【００１３】
したがって、前記第１の接続端子に前記交流信号が重畳されているときに、前記減衰レベル検出手段により、前記第２の接続端子の電圧の変動幅が前記交流信号の振幅よりも前記所定レベル以上小さくならないことが検出されたときには、前記加熱禁止手段によって、前記制御回路による前記加熱手段の作動を禁止することにより、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子間にリード線等が代替接続されて温度ヒューズによる過熱防止が不能な状態で、前記加熱手段が作動することを回避することができる。
【００１４】
そして、本発明による場合、前記過熱溶断用回路の接続端子は２個あればよいので、従来の温度ヒューズのみを接続する場合よりも接続端子の数を増やす必要はない。また、温度ヒューズに電流検出用の抵抗を直列に接続した場合に生じる該抵抗での電力損失や発熱を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の加熱装置であるガス給湯器に備えられて、該ガス給湯器の全体的な作動を制御するコントローラ１の回路構成図である。
【００１６】
コントローラ１は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等を有するマイクロコンピュータ１０、ガス給湯器の過熱異常を防止するための過熱溶断用回路５０を着脱自在に接続するための第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１、ＤＣ１２Ｖの電源（図示しない、本発明の直流電源に相当する）と第１の接続端子２０間に設けられた交流成分遮断用のインダクタンス３２、マイクロコンピュータ１０から出力されるパルス信号（本発明の交流信号に相当する）の振幅を１Ｖp-pに変換して、第１の接続端子２０に重畳するバッファアンプ３０、ガスバーナ（図示しない）への燃料ガスの供給と遮断とを切り換えるガス電磁弁３４（本発明の制御回路に相当する）と第２の接続端子２１との間に接続された交流成分遮断用のインダクタンス３６、第２の接続端子２１とＧＮＤ間に接続されたコンデンサ３５、マイクロコンピュータ１０の出力に応じてガス電磁弁３４の駆動コイル（図示しない）への通電をＯＮ／ＯＦＦするバッファアンプ３３、負側の入力端子が直流成分遮断用のコンデンサ３７を介して第２の接続端子２１に接続されると共に、正側の入力端子に抵抗４１，４２により定まる閾値電圧が入力されるオペアンプ４０、及びオペアンプ４０の出力電圧（１０．５Ｖ／０Ｖ）を５Ｖ／０Ｖにレベル変換してマイクロコンピュータ１０に入力するバッファアンプ４４を備えている。
【００１７】
ここで、オペアンプ４０は、閾値電圧にヒステリシスを持たせたものであり、抵抗４１は１６ｋΩに設定され、抵抗４２は１ｋΩに設定されている。そして、以下の式（１）、式（２）により、オペアンプ４０の出力電圧が１０．５Ｖのときの閾値電圧ＶHは５．３２Ｖとなり、オペアンプ４０の出力電圧が０Ｖのときの閾値電圧ＶLは４．７１Ｖとなる。
【００１８】
【数１】
2008157491.tif 000003
【００１９】
【数２】
2008157491.tif 000004
【００２０】
なお、オペアンプ４０、及び抵抗４１，４２，４３により、本発明の減衰レベル検出手段が構成される。また、過熱溶断用回路５０は、所定温度以上となったときに溶断して開放状態となる温度ヒューズ５１とインダクタンス５２とを直列に接続して構成されている。
【００２１】
第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１に、図示したように過熱溶断用回路５０が接続されているときは、ガス給湯器内の温度が上昇して前記所定温度以上となったときに、温度ヒューズ５１が溶断してガス電磁弁３４の駆動コイルへの通電が遮断される。そして、これにより、ガス電磁弁３４が閉弁してガスバーナ（図示しない）が強制的に消火されるため、ガス給湯器内の温度が前記所定温度を超えることを防止することができる。
【００２２】
ここで、このように温度ヒューズ５１が溶断した場合に、ガス給湯器を再び使用するためには、温度ヒューズ５１が溶断した過熱溶断用回路５０を新品の過熱溶断用回路５０に交換する必要がある。そして、手元に新品の過熱溶断用回路５０がなかったときには、使用者が、過熱溶断用回路５０の代わりにリード線６０等の導線で第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間を強引に短絡させて、ガス給湯器の使用を試みるおそれある。
【００２３】
しかし、このように第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間にリード線６０等の導線が代替接続された状態でガス給湯器を使用したときには、ガス給湯器の過熱異常を防止することができない。そこで、コントローラ１は、リード線６０等の代替接続を検出して給湯運転を禁止するための構成を備えている。以下、この構成について説明する。
【００２４】
マイクロコンピュータ１０は、ガス電磁弁３４の開閉等により給湯運転の実行及び停止を行う加熱制御手段１２の他に、第１の接続端子２０にパルス信号ＡＰ（例えば、周波数３００kHz，振幅１Ｖp-pのパルス信号、本発明の交流信号に相当する）を重畳するパルス信号重畳手段１１（本発明のパルス信号重畳手段に相当する）と、第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間に過熱溶断用回路５０ではなくリード線６０等が代替接続されているか否かを検知し、リード線６０等が代替接続されているときには、加熱制御手段１２による給湯運転の実行を禁止する加熱禁止手段１３とを備えている。
【００２５】
加熱禁止手段１３は、パルス信号重畳手段１１により第１の接続端子２０に交流信号ＡＰを重畳したときに、バッファアンプ４４からパルス信号が出力されるか否かにより、第１の接続端子２０と第２の接続端子２１間に過熱溶断用回路５０が接続されているかリード線６０等が代替接続されているかを検知する。
【００２６】
ここで、過熱溶断用回路５０のインダクタンス５１は、交流信号ＡＰを減衰させる仕様（例えば、容量１００μH，インピーダンス１８８Ω）に設定されている。そのため、第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間に、過熱溶断用回路５０が接続されているときは、第１の接続端子２０から過熱溶断用回路５０を経由して第２の接続端子２１に伝達される際に交流信号ＡＰが減衰する。そして、コンデンサ３１及びコンデンサ３７の容量は１μFに設定されているので、オペアンプ４０の負入力端子に入力される電圧の複素数成分は（−１−１＋１８８＝１８６）ｊとなる。そのため、オペアンプ４０の負入力端子に入力される電圧の変動幅は、以下の式（３）により、０．４７４Ｖp-p程度となる。
【００２７】
【数３】
2008157491.tif 000005
【００２８】
そして、オペアンプ４０の負入力端子は抵抗４３（例えば、１００Ωに設定される）により５Ｖにプルアップされているため、オペアンプ４０の負入力端子には、４．７６３〜５．２３７Ｖの電圧が入力される。この場合、オペアンプ４０の負入力端子への入力電圧が、上述した式（１）による閾値電圧ＶL＝４．７１Ｖ以下となることがないため、オペアンプ４０の出力電圧は０Ｖ一定となる。
【００２９】
一方、第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間に、リード線６０等が代替接続されているときには、インダクタンス５２が存在しないため、第１の接続端子２０からリード線６０等を経由して第２の接続端子２１に伝達される際に交流信号ＡＰはほとんど減衰しない。そして、オペアンプ４０の負入力端子に入力される電圧の複素数成分は（−１−１＝２）ｊとなる。そのため、オペアンプ４０の負入力端子に入力される電圧の変動幅は、以下の式（４）により、１．０Ｖp-p程度となる。
【００３０】
【数４】
2008157491.tif 000006
【００３１】
この場合、オペアンプ４０の負入力端子には、４．５〜５．５Ｖの電圧が入力され、上記式（１）による閾値電圧ＶL＝４．７１Ｖから上記式（２）による閾値電圧ＶH＝５．３２Ｖまでの範囲（Ｖp-p＝０．６２Ｖの範囲、１Ｖ−０．６２Ｖ＝０．３８Ｖが本発明の所定レベルに相当する）を超えて、オペアンプ４０の負入力端子への入力電圧が変化するため、オペアンプ４０の出力はパルス信号となる。以下の表１は、以上説明した第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間に過熱溶断用回路５０が接続されているとき（正常接続）と、リード線６０等のインダクタンス成分をほとんど有しない導線が代替接続されているとき（異常接続）との相違をまとめたものである。
【００３２】
【表１】
2008157491.tif 000007
【００３３】
加熱禁止手段１３は、オペアンプ４０からバッファアンプ４４を介してマイクロコンピュータ１０に入力される電圧が０Ｖの一定電圧であるときは、第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間に過熱溶断用回路５０が接続された正常接続状態であると判断する。そしてこの場合、加熱禁止手段１３は、加熱制御手段１２による給湯運転の実行を許可する。
【００３４】
一方、オペアンプ４０からバッファアンプ４４を介してマイクロコンピュータ１０にパルス号が入力されるときには、加熱禁止手段１３は、第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間にリード線等が代替接続された異常接続状態であると判断する。そしてこの場合、加熱禁止手段１３は、加熱制御手段１２による給湯運転の実行を禁止する。これにより、ガス電磁弁３４が閉弁状態に維持されてガスバーナによる加熱が禁止される。
【００３５】
このように、第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間に、過熱溶断用回路５０ではなくリード線６０等が代替接続されている場合に、加熱禁止手段１３により加熱制御手段１２による給湯運転の実行を禁止することによって、過熱溶断用回路５０の未接続によりガス給湯器の過熱異常を防止することができない状態で、給湯運転が実行されることを防止することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、本発明の加熱装置としてガス給湯器を示したが、加熱手段を備えて、着脱可能に設けられる温度ヒューズにより過熱異常を防止する加熱装置であれば、本発明の適用が可能である。
【００３７】
また、加熱禁止手段１３による第１の接続端子２０及び第２の接続端子２１間に過熱溶断用回路５０が接続されているかリード線６０等が代替接続されているかの検知は、ガス電磁弁３４への通電の有無に拘らずに行うことができる。そのため、該検知をガス給湯器への電源投入時等の給湯運転がなされていないときに行う場合の他に、給湯運転中にも該検知を行うことができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、本発明の交流信号としてパルス信号を用いたが、正弦波信号等の他の態様の交流信号を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ガス給湯器（本発明の加熱装置）のコントローラの回路構成図。
【符号の説明】
【００４０】
１…コントローラ、１０…マイクロコンピュータ、１１…パルス信号重畳手段、１２…加熱制御手段、１３…加熱禁止手段、２０…第１の接続端子、２１…第２の接続端子、３４…ガス電磁弁、４０…オペアンプ、５０…過熱溶断用回路、５１…温度ヒューズ、５２…インダクタンス、６０…リード線
【図１】
2008157491.tif 000008