(57)【要約】【課題】ガス燃焼器で加熱される被加熱体が所定温度以上に加熱されたとき自動的にガスを遮断して過熱を防止する安全装置の動作の安定性を向上する。【解決手段】ガスバーナへのガス供給管路に電磁式安全弁を設け、この電磁弁のガスバーナによって過熱される熱電対の起電力によって励磁する回路に、電界効果トランジスタを用いたスイッチング素子を直列に挿入し、この電界効果トランジスタのゲートを被加熱体の温度を検出回路の出力電圧で制御し、予め設定した動作設定温度以上で電界効果トランジスタを非導通にして、安全弁を閉じるようにする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃焼器のバーナへのガス供給管路と、このガス供給管路中に設けられ、励磁コイルへ通電することにより吸引保持されて管路を開き、通電を停止することよりばねにより復帰して管路を閉じる弁体を備えた電磁式ガス安全弁と、前記バーナの発生する火炎を検出する熱電対と、この熱電対の起電力を前記電磁式ガス安全弁の励磁コイルへ給電する給電回路とを備えたガス燃焼器の安全装置において、直流電源と、この直流電源に、ガス燃焼器で加熱される被加熱体の温度を検出する温度検出用抵抗素子と動作温度設定用抵抗素子とを直列接続してなる温度検出回路と、この温度検出回路の温度検出用抵抗素子と温度設定用抵抗回路の接続点の出力電圧がゲートに加えられその電圧に応じてスイチングを行う電界効果トランジスタとを備え、この電界効果トランジスタにより前記励磁コイルへの給電回路を開閉することを特徴とするガス燃焼器の安全装置。
【請求項２】
請求項１記載のものにおいて、前記前記温度検出回路の温度検出用抵抗素子と温度設定用抵抗回路の接続点の出力電圧をコンパレータを介して前記電界効果トランジスタのゲートに加えることを特徴とするガス燃焼器の安全装置。
【請求項３】
請求項２記載のものにおいて、コンパレータの基準電圧を前記直流電源から加えるようにしたことを特徴とするガス燃焼器の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスコンロ等のガス燃焼器により、例えばてんぷら鍋のように加熱のし過ぎにより火災発生の危険のある被加熱体を加熱する際、誤ってもこの被加熱体が火災発生の危険を生じるような温度に過熱されることのないようにするためのガス燃焼器の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種安全装置として、ガス燃焼器へのガス供給管路中に電磁式安全弁を設け、また、バーナで発生する火炎を検出するセンサとしてバーナの火炎にさらされる位置に熱電対を設置するとともに、被加熱体となる鍋などの底面と接触する位置にこの鍋の加熱温度を検出するための温度検出素子を設け、熱電対および温度検出素子の出力を監視して、火炎の立ち消えや、被加熱体の異常過熱を検出したとき電磁式安全弁を制御してガス供給管路を遮断するＩＣ回路やマイクロコンピュータで構成した電子制御回路を用いた安全装置が用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このような電子制御回路を用いた安全装置は、多くの機能構成部品を必要とし、構成が複雑で、高価となるとともに、消費電力が大きくなるため、乾電池を電源とすることができず、商用電源を必要とする不都合がある。
【０００４】
このような不都合を解消するための安全装置として、ガスコンロ等のガス燃焼器において、バーナにおける火炎が立ち消えを起こしたときにガスの流出を防止するため、バーナの火炎によって加熱される位置に熱電対を設け、ガス供給管路中にバーナへ供給するガスを開閉するために設けた電磁式安全弁の励磁コイルを前記熱電対の起電力により励磁するようにすることにより、バーナから火炎が発生している正常な状態では安全弁の弁体を開位置に吸引保持してガス供給管路を開状態とし、バーナの火炎が立ち消えするような異常状態になると、熱電対の起電力の消失により、安全弁の励磁を解き、弁体を復帰ばねにより復帰させてガス供給管路を閉じて、ガスの供給を自動的遮断する、構成を簡単にした安全装置が知られている。この安全装置は、構成部品数が少ないため、構成を簡単にすることができる。
【０００５】
また、ガスコンロ等のガス燃焼器により例えばてんぷら油の満たされたてんぷら鍋を加熱し過ぎると、てんぷら油に引火して火災の発生する危険が高くなる。このような過熱による火災発生の危険を防止するため、前記の立ち消え安全装置の回路に、ガスコンロにより加熱される鍋等の被過熱体の底の温度を検知し、所定の温度以上になると急激に抵抗の増加する特性を有する正温度特性サーミスタ（ＰＴＣサーミスタと称する）を直列に挿入接続し、鍋等の被加熱体が所定温度以上に加熱されると安全弁を閉じてガスの供給を遮断し、被加熱体の過熱を防ぐようにした安全装置も知られている（特許文献２参照）。この安全装置も構成部品が少なく、構成が簡単であるとともに特別の電源を必要としない。
【０００６】
図３は、この特許文献２に示されたＰＣＴサーミスタを用いた安全装置の例を示すものである。この図において、１は、図示しないバーナへガスを供給するガス供給管路１０の途中に挿入されてバーナへのガスの供給を開閉する電磁式安全弁であり、１１はその励磁コイル、１２はガス供給管路を開閉する弁体、１３は弁体１２を復帰させる復帰ばねである。２は、図示しないガスコンロのバーナからの火炎によって加熱される熱電対であり、３は、バーナの火炎によって加熱される鍋等の被加熱体の底面に接触して、この底面の温度を検出するＰＴＣサーミスタを用いた温度検出用抵抗素子である。
【０００７】
熱電対２の出力端を、温度検出素子３を直列に介して電磁式安全弁１の励磁コイル１１に接続することにより安全弁への給電回路４が構成される。これにより、バーナの発生する火炎によって発生される熱電対の起電力により、温度検出用抵抗素子３を介して安全弁の励磁コイル１１に励磁電流が供給される。
【０００８】
安全弁１１は、点火の際に図示しない点火機構と連動して弁体１２が開かれ、バーナへガスの供給が開始される。バーナのガスに点火されるとその火炎によって熱電対２が直ちに起電力を発生し、この起電力によって励磁コイル１１が励磁されるので、安全装置の弁体１２が開弁位置で吸引保持され、ガス供給管路が開状態に保たれ、バーナへのガスの供給が維持される。
【０００９】
温度検出素子３のＰＴＣサーミスタは、図示しない被加熱体の底面の温度を検出し、図４に示すように所定の温度Ｔｓまでは、低抵抗値を示すが、この所定温度Ｔｓを超えると、急激に高抵抗値を示すような正温度特性を示す。このようなＰＴＣサーミスタの抵抗値の変曲点の温度Ｔｓを安全装置の動作温度として設定する。
【００１０】
このような安全装置においては、被加熱体の温度が動作温度Ｔｓに達するまでは、温度検出用のＰＴＣサーミスタ３の抵抗は低抵抗値を示すので、熱電対２から安全弁１の励磁コイル１１に弁体１２の吸引保持電流が供給されるため、安全弁１は開状態を保ち、バーナへのガスの供給が維持される。被加熱体の温度が動作温度Ｔｓを超えると、ＰＴＣサーミスタ３は高抵抗値を示し、設定温度に達したことを検知する。これにより熱電対２から励磁コイル１１に供給される電流が保持電流以下に減少するため、弁体１２の吸引が解かれ、弁体１２は復帰ばね１３によって閉弁位置に戻され、ガス供給管路が閉じ、バーナへのガスの供給が遮断される。このため、バーナの火炎が消火され、被加熱体は動作設定温度Ｔｓ以上に過熱されるのが防止され、したがって火災発生の危険を防ぐことができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−３０７６３１号公報（図１）
【特許文献２】
特開平６−２６６５３号公報（第２ページ、図２）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の安全装置は、特別の電源を必要とせず、かつ構成を簡単にできる効果を有し、また原理的には、バーナの火炎の立ち消え時および被加熱体の過熱時に自動的にガス遮断を行うことができ、十分に安全機能を発揮することができるのであるが、ＰＴＣサーミスタは、温度の低いときの低抵抗値領域における抵抗値が数Ωと比較的高く、そして熱電対も通常のものでは起電力が数１０ｍＶ程度と低いため、安全弁の励磁コイルに供給できる電流は数１０〜数１００ｍＡ程度にしかならない。このため、安全弁および熱電対の特性のばらつきによっては弁体１２を吸引保持するための保持電流を確保できず、動作が不安定となり、実際の使用に問題がある。
【００１３】
また、ＰＴＣサーミスタの変極点の温度Ｔｓは、その製造過程での材料の配合等で決められ、回路に組み込んだ後は、その値を調整することができないため、製品における動作設定温度の微調整ができないという問題もある。
【００１４】
この発明は、このような従来の安全装置における問題を解決して、構成が簡単で、製品の完成後に動作設定温度を調整することができ、動作の安定したガス燃焼器の安全装置を提供することを課題とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記の課題を解決するために、ガス燃焼器のバーナへのガス供給管路と、このガス供給管路中に設けられ、励磁コイルへ通電することにより吸引保持されて管路を開き、通電を停止することよりばねにより復帰して管路を閉じる弁体を備えた電磁式ガス安全弁と、前記バーナの発生する火炎を検出する熱電対と、この熱電対の起電力を前記電磁式ガス安全弁の励磁コイルへ給電する給電回路とを備えたガス燃焼器の安全装置において、直流電源と、この直流電源にガス燃焼器で加熱される被加熱体の温度を検出する温度検出用抵抗素子と動作温度設定用抵抗素子とを直列接続してなる温度検出回路と、この温度検出回路の温度検出用抵抗素子と温度設定用抵抗回路の接続点の出力電圧がゲートに加えられその電圧に応じてスイチングを行う電界効果トランジスタとを備え、この電界効果トランジスタにより前記励磁コイルへの給電回路を開閉することを特徴とするものである。
【００１６】
そして、この場合、温度検出回路の温度検出用抵抗素子と温度設定用抵抗回路の接続点の電圧をコンパレータを介して電界効果トランジスタのゲートに加えるようにするのがよく、また、このとき、コンパレータの基準電圧を前記直流電源から得るようにするのがよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図に示すこの発明の実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、この発明の第１の実施例の構成を示す回路図である。
【００１９】
この図において、１は図示しないガス燃焼器のバーナへガスを供給するガス供給管路１０を開閉する電磁式安全弁であり、励磁コイル１１と弁体１２と備える。弁体１２は、励磁コイル１１の励磁により、ガス供給管路１０を開く位置において吸引保持され、励磁の解除により、復帰ばね１３によってガス供給管路１０を閉じる位置に復帰される。２は、バーナの発生する火炎によって加熱される位置に設けられた熱電対であり、その起電力がその回路中のＦＥＴ９によって導通状態とされた給電回路４を介して安全弁１の励磁コイル１１に加えられる。このため、バーナが点火され火炎を発生しているときは、この火炎によって発生される熱電対２の起電力により安全弁１の励磁コイル１１が励磁されるので、弁体１２が開位置に吸引保持され、ガス供給管路１０を開状態に維持する。
【００２０】
５は、図示しないバーナによって加熱される鍋等の被加熱体に接触してその温度を検出する、例えば温度の上昇によって抵抗値の減少する負温度特性のサーミスタ（以下ＮＴＣサーミスタと称する）からなる温度検出用抵抗素子、６は固定抵抗素子６１と抵抗値を可変可能な半固定抵抗素子６２とからなる動作温度設定用抵抗素子であり、両抵抗素子を直列にして直流電源８に接続することにより、温度検出回路７を構成する。
【００２１】
９は、励磁コイル１１の給電回路に直列に挿入され、ゲートに温度検出回路７の温度検出用抵抗素子５と動作温度設定用抵抗素子６接続点から電圧が加えられ、検出温度によってスイッチングする電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと呼ぶ）である。このＦＥＴ９と温度検出回路７とで温度によってスイッチングを行う無接点の温度スイッチを構成する。
【００２２】
このように構成されたこの発明の安全装置は、次のように動作する。
【００２３】
温度検出回路７の温度検出用抵抗素子５と動作温度設定用抵抗素子６の接続点から取出される電圧Ｖｔは、電源８の電圧を両抵抗素子５，６で分圧した電圧となるので、被加熱体の温度に対応した値を示す。この電圧Ｖｔは、温度検出用抵抗素子５がＮＴＣサーミスタの場合は、被加熱体の温度が低い間は、相対的に大きな抵抗値を示すため高くなり、被加熱体の温度が高くなると抵抗値が減少し小さな値を示すため低くなる。
【００２４】
バーナを点火する前は、当然のことながら被加熱体の温度は低いため、ＦＥＴ９のゲートに加わる電圧ＶｔがこのＦＥＴ９のゲートのしきい値電圧より高い値となるように動作温度設定用抵抗素子６の値を選定しておく。したがってこのときはＦＥＴ９は導通状態となっている。このため、熱電対２から励磁コイル１１への給電回路４が閉路状態となるが、熱電対２は起電力を発生していないので励磁コイル１１に励磁電流は供給されないので、弁体１２は吸引されず、ガス供給管路１０を閉じる位置にある。
【００２５】
そこで、図示しない点火装置によりバーナを点火すると、弁体１２が点火装置に連動して開位置に移動されるので、ガス供給管路１０からバーナへガスが供給され、バーナでこのガスに点火される。このときバーナから発生される火炎により直ちに熱電対２が加熱され、起電力を発生するので、この起電力による励磁電流が導通状態のＦＥＴ９を介して励磁コイル１２へ供給され、弁体１２を吸引し、開位置に保持する。これにより、バーナでガスが燃焼されている間は、安全弁１の弁体１２がガス供給管路の開状態を維持する。
【００２６】
何らかの原因で、被加熱体が予め設定した動作温度以上に過熱されると、温度検出用抵抗素子５の抵抗値が減少し、温度検出回路７からの出力電圧Ｖｔが低下し、ＦＥＴ９のゲートのしきい値電圧以下となるように、動作温度設定抵抗素子６の抵抗値が選定されているので、ＦＥＴ９は非導通となり、給電回路４の励磁電流が遮断される。これにより、励磁コイル１１による弁体１２の吸引が解除されるため、弁体１２は復帰ばね１３により復帰され、ガス供給管路１０を閉じてバーナへのガスの供給を遮断する。これによりバーナの火炎が消火され、被加熱体の加熱が停止されるため、被加熱体が動作設定温度以上に過熱されるのが防止される。
【００２７】
動作温度設定用抵抗素子６に半固定抵抗素子６２によって抵抗値の調整が可能なため、温度検出用抵抗素子５の特性のばらつきによる動作設定温度の変動を補正することができ、また動作設定温度の大幅な変更が可能となる。
【００２８】
なお、温度検出用抵抗素子５はＮＴＣサーミスタで説明したが、これの代わりにＰＣＴサーミスタを使用することもできる。この場合は、温度検出用抵抗素子５と動作温度設定用抵抗素子６の温度検出回路７内での位置を入れ替える必要がある。
【００２９】
図２にこの発明の第２の実施例を示す。この実施例は、温度検出回路７の出力電圧Ｖｔを所定の基準電圧Ｖｓと比較するコンパレータ９０を設け、このコンパレータ９０の出力電圧でＦＥＴ９０のゲートを駆動するように第１の実施例の回路にコンパレータ９０とそれに必要な回路を付加したものである。
【００３０】
このコンパレータ９０の基準端子Ｓに直流電源８に接続された２つの抵抗素子９１、９２で構成したポテンショメータから所定の基準電圧Ｖｓが与えられ、比較端子Ｃに温度検出回路７の出力電圧Ｖｔが加えられる。
【００３１】
この実施例においても、温度検出用抵抗素子５としてＮＴＣサーミスタを用いると、温度検出回路７の出力電圧Ｖｔは、相対的に温度の低いとき高く、温度が高いときに低くなるように変化する。この出力電圧Ｖｔは、被加熱体の温度が予め設定した動作温度のとき、基準電圧Ｖｓと等しくなるよう動作温度設定用抵抗素子６の抵抗値が選定される。コンパレータ９０は、温度検出回路７の出力電圧Ｖｔを基準電圧Ｖｓと比較し、Ｖｔ＞Ｖｓのとき、ＦＥＴ９のゲートのしきい値電圧よりも高い高レベルの電圧を出力し、Ｖｔ≦Ｖｓのとき、ＦＥＴ９のゲートのしきい値電圧よりも低い低レベルの電圧を発生するようように動作する。
【００３２】
このため、被加熱体の温度が予め設定した動作設定温度よりも低い正常状態では、コンパレータ９０からＦＥＴ９のゲートに高レベルの電圧が与えられるので、ＦＥＴ９が導通し、バーナが点火されている場合は、熱電対２から励磁コイルに１１に励磁電流が供給されるので、弁体１２が開位置に保持され、バーナへのガスの供給が継続される。
【００３３】
ところが、何らかの原因で被加熱体が動作設定温度以上まで過熱される異常状態になると、温度検出回路７の出力電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｓより小さくなるので、コンパレータ９０からＦＥＴ９にゲートのしきい値電圧より低い低レベルの電圧が与えられるため、ＦＥＴ９が非導通になり、励磁コイル１１への励磁電流の供給が遮断される。これにより、励磁コイル１１による吸引が解かれるので、弁体１２が復帰ばね１３により閉位置に復帰され、ガス供給管路１０を閉じ、バーナへのガスの供給を遮断する。このため、バーナでの燃焼が停止され、被加熱体がこれ以上に過熱されるのが防止される。
【００３４】
この実施例によれば、コンパレータ９０を設けたことにより動作設定温度が温度検出用抵抗素子の特性のばらつきや、安全弁１および熱電対２の特性のばらつきにより変動した場合、これを動作温度設定用抵抗素子の調整によって簡単に補正することができ、そして装置の動作を安定させることができる。また基準電圧を温度検出回路と同じ電源から得ているので、電源電圧の変動を補償することができ、特に乾電池を電源とする家庭用のガス燃焼器でも長期間安定して使用することができる。
【００３５】
この発明において電磁式安全弁の給電回路のスイッチング素子としてＦＥＴを用いることにより、このＦＥＴは、導通時のドレイン−ソース回路抵抗が数１０ｍΩ〜数ｍΩと低い特性を有するので、起電力の低い一般的な熱電対を使用しても電磁式安全弁の励磁コイルに十分な保持電流を供給することができ、安全装置の動作を十分に安定させることができる。そして、ＦＥＴの導通を維持しておくためには、ゲートに所定のゲート電圧を印加しておく必要があるが、電流を消費しないので、ゲートを制御するためのエネルギーが極めて小さく、直流電源に乾電池を使用してもその消耗が小さく長持ちさせることができる。また、コンパレータを使用した場合でも、このコンパレータは数１０μＡから１００μＡ程度の電流しか消費しないので、直流電源の乾電池の消耗が問題になることはない。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は、ガス燃焼器のバーナへのガス供給管路と、このガス供給管路中に設けられ、励磁コイルへ通電することにより吸引保持されて管路を開き、通電を停止することよりばねにより復帰して管路を閉じる弁体を備えた電磁式ガス安全弁と、前記バーナの発生する火炎を検出する熱電対と、この熱電対の起電力を前記電磁式ガス安全弁の励磁コイルへ給電する給電回路とを備えたガス燃焼器の安全装置において、直流電源と、この直流電源に、ガス燃焼器で加熱される被加熱体の温度を検出する温度検出用抵抗素子と動作温度設定用抵抗素子とを直列接続してなる温度検出回路と、この温度検出回路の温度検出用抵抗素子と温度設定用抵抗回路の接続点の出力電圧がゲートに加えられその電圧に応じてスイチングを行う電界効果トランジスタとを備え、この電界効果トランジスタにより前記励磁コイルへの給電回路を開閉するように構成しているので、使用する回路素子の特性のばらつきによる動作設定温度の変動を動作温度設定用抵抗素子の調整により補償することができ、安全装置の動作の安定性を高めることができる。また、従来装置に対して、ＦＥＴおよびコンパレータのような電子回路素子が付加されるだけであるので、構成も簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す回路構成図。
【図２】この発明の第２の実施例を示す回路構成図。
【図３】従来装置を示す回路構成図。
【図４】温度検出素子の動作を説明するための特性図。
【符号の説明】
１　　　電磁式安全弁
２　　　熱電対
５　　　温度検出用抵抗素子
６　　　動作温度設定用抵抗素子
７　　　温度検出回路
８　　　直流電源
９　　　電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
９０　　コンパレータ
１０　　ガス供給管路
【図１】
2004144424.tif 000003
【図２】
2004144424.tif 000004
【図３】
2004144424.tif 000005
【図４】
2004144424.tif 000006