JP3659032B2

JP3659032B2 - 燃焼器の油種類検出方法

Info

Publication number: JP3659032B2
Application number: JP32616398A
Authority: JP
Inventors: 義男水戸; 幸広小口; 正紀川村
Original assignee: 株式会社トヨトミ
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: JP2000146170A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は灯油を使用する燃焼器に誤ってガソリンを使用させないようにする為の、ガスセンサーを用いる油検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に石油などの液体燃料を用いる燃焼器では、燃料の引火温度の違いから使用する油種類が決められており、異なる燃料油でも燃焼できるものはまれである。そして、日本の家庭用の燃焼器はほとんどが灯油を燃料としており、工場用は軽油や重油が使われて住み分けられている。しかし、外国にはこの灯油の油種が存在しない国もあり、これらの国では家庭用の燃焼器にガソリンを使う器具が存在しているから、日本製の灯油燃焼器をこれらの国で使う時には、ガソリンを使って事故を起こすケースが多くなっている。
【０００３】
また、日本では自動車の為のガソリンスタンドで灯油を販売しているから、誤ってガソリンを灯油と間違えて販売するケースもあり、その他、灯油の存在を知らない日本に来た外国人がガソリンを買って使用する事例も増えている。このように灯油を用いる燃焼器に引火しやすいガソリンを使えば確実に火災事故となるから非常に危険である。
【０００４】
このガソリンの誤使用の為の対策として、出願人はガソリンと灯油の蒸気圧の違いに着目して、誤ってガソリンを使用して燃焼すると、器具の温度が上昇した時にはこの蒸気圧の差が顕著に現われるから、この違いを検出して燃焼器を消火させる提案をしている。（実公平１−３８４１３参照）
【０００５】
一方、家庭の台所では都市ガスやプロパンガスが使用されており、炎の立ち消えによってガスが放出されるとガス爆発の危険があるから、ガスセンサーが普及しており、可燃性のガスを検出すると警報音を発生して使用者に知らせる安全装置が普及している。ここに使われるガスセンサーはセンサー感度を都市ガスやプロパンガスに晒された時に強く感じるように選定されているが、この種のガスセンサーでもガソリンの蒸気に対して感度を高め得る可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先に出願人が提案したガソリンと灯油の蒸気圧の違いを検出するものは、燃焼を開始して器具温度が上昇した時にこの差が顕著に検出できるものであり、この検出信号によって燃焼器の自動消火装置を作動させる構成になっている。しかし、自動消火装置が作動する時には既に器具の温度が高く、ガソリンが燃焼している為にわずかではあるが消火装置がうまく作動しない時がある。従って、確実な自動消火装置との組み合せが必要になるが、まだガソリン使用時の消火性能が不足しており、１００％の安全性を保証できないでいる。
【０００７】
また、ガスセンサーを使う時には常温の状態でガソリンが検出できる特徴があり、実際に実験室では材料やセンサー温度を選ぶことで、ガソリンの蒸気と灯油蒸気とを選択して確認できるようになってきた。しかし、実際の燃焼器では燃料が液体で燃焼器に供給されるものであるから、どのような方法でこのガスセンサーが利用できるかまだ未知である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明はガスセンサーを用いてガソリンの使用を特定するもので、ガスセンサー３は可燃性ガスによって検出出力を可変するセンサー部１と、該センサー部１の可変出力を取出す為の出力端子２とを有し、かつ、燃焼器４へ灯油を供給する為の油タンク１１の底板１１ａに形成した流路５の灯油油面をのぞむ空間７、もしくは燃焼器４へ供給する灯油を蓄える貯油槽６の灯油油面をのぞむ空間７の天板７ａに前記ガスセンサー３が取付けられ、前記ガスセンサー３は空気中の酸素を利用するセンサー部１のガス検出特性を灯油よりもガソリンの検出出力が強化され、該ガスセンサー３のセンサー部１の検出出力で燃焼器４へ供給する油種にガソリンが交じっていることを、前記灯油油面から空間７内に気化拡散したガソリンの蒸気によって検出可能になっており、前記燃焼器４へ供給する灯油を蓄える貯油槽６にはカートリッジタンクもしくはフロートを使った定油面機構が備え付けられ、前記灯油油面をのぞむ空間７はその天板７ａに開口９を設けて前記ガスセンサー３を取付け、該空間７には油面変化時に空気を排出・吸引して外部と同圧にすると共に油面変化以外の空間 7 への空気の流通が制限された状態とする連通部８を有し、前記灯油油面から気化したガソリンの蒸気はガスセンサー３のセンサー部１まで届き、該ガスセンサー３は前記連通部８から流入した空間７内の空気に含まれる酸素とガソリンの蒸気とに反応し、空間７内のガソリンの検出を可能とする燃焼器の油種類検出方法を提案するものである。
【０００９】
また、ガスセンサー３が取付けられる開口９を持つ空間７は高さよりも横幅が広い扁平な形状に構成し、かつ、扁平な空間７はほぼ水平に配置すると共に、開口９を扁平な空間７の天板７ａのほぼ中央付近に形成し、燃焼器４の転倒時に灯油が空間７の下方になった端部に集まり、空間７内の灯油の油面が開口９まで届かないようにしたもので、転倒の恐れがある燃焼器４がもし転倒しても、ガスセンサー３への影響をなくすことができた。
【００１０】
更に、空間７の天板７ａに設けた開口９を経てセンサー部１に至るガス流路には多孔板１０を配置し、空間７内に流入した灯油の飛沫が多孔板１０で遮断され、ガスセンサー３に届かないようにしたから、燃焼器４の転倒時はもちろん、燃焼器４の移動時に灯油の油面が波立って飛沫が飛び出しても多孔板１０で防ぐことができ、ガスセンサー３の性能を維持することができた。
【００１１】
【作用】
この発明は灯油蒸気では検出出力が小さく、ガソリン蒸気の検出出力が特に大きくなるように選定したガスセンサー３を設け、このガスセンサー３で油種を検出するに当たり、燃焼器４へ供給する灯油の露出油面にのぞませた空間７を形成し、該空間７は空気を流通可能にしながら外部の空気の流れなどに影響されない程度に閉ざされた空間とし、この空間７の天板７ａに設けた開口９に直接もしくはダクト７ｂを介してガスセンサー３を取付けて、燃焼器４に供給する燃料の油種を検出する方法を提案するもので、この方法であれば、燃焼器４に使用する燃料が液体であっても、ガスセンサー３を使ってその油種が検出できるようになったものである。
【００１２】
【実施例】
図に示す芯上下式の石油燃焼器の実施例によってこの発明を説明すると、４は灯油を燃焼するための燃焼器、５は燃焼器４に灯油を供給する為の流路であり、該流路５は油タンク１１の底板１１ａに溝状に形成し、燃焼部４の下部に位置する油溜め１１ｂへ灯油を供給する。１２は油タンク１１から立設した芯収容筒、１３は芯収容筒１２に装着した燃焼芯、１４は芯収容筒１２に取付けた芯上下装置であり、燃焼器４の燃焼部を形成する燃焼筒１５は芯収容筒１２の上方に位置している。
【００１３】
１６は弁付キャップを使って油タンク１１に灯油を供給するカートリッジタンク、１１ｃはカートリッジタンク１６から灯油が流入する油受けであり、前記流路５は油受け１１ｃと油溜め１１ｂとの間に形成して、カートリッジタンク１６の灯油は油溜め１１ｂに供給される。そして、芯上下装置１４で上昇して燃焼筒１５の下部に突出する燃焼芯１３に吸い上げられて、燃焼筒１５によって燃焼している。
【００１４】
７は流路５の露出した灯油油面をのぞむ空間であり、実施例では底板１１ａに溝状の流路５を形成した油タンク１１の上部空間がこれに該当している。８は空間７と外部とを同圧にする連通部であり、該連通部８は流路５などの油面上昇時に空気を排出し、油面下降時に空気を吸引することはあっても、油タンク１１の外部の空気の流れによって短時間で空間７の空気が入れ換わるようなことのない程度の閉ざされた空間を構成している。
【００１５】
７ａは図に示す実施例において油タンク１１の上面板で構成する前記空間７の天板、９は天板７ａに設けた開口、３は開口９に取付けるガスセンサーであり、該ガスセンサー３は天板７ａの開口９に直接取付けられ、または開口９の周縁から立ち上げたダクト７ｂの先端に取付けられている。
【００１６】
実施例のガスセンサー３の基本構成は、従来からよく知られた接触燃焼方式や半導体式などのセンサーであって、身近なところでは都市ガスやプロパンガスのガス洩れ警報器に使われる安価なセンサーである。具体的には白金系の酸化触媒素子や主として酸化錫を主成分とする半導体素子でセンサー部１を構成しており、センサー部１が可燃性ガスに触れると抵抗値や電流値が変化するのでこれを出力端子２によって検出して可燃性ガスの存在を知るものである。
【００１７】
センサー部１に酸化触媒素子を用いるものは触媒や担体に可燃性ガスの選択特性を持たせたり、抵抗素材で形成した出力端子２にバイアス電流を流して触媒の温度を設定することで可燃ガスの選択特性を持たせており、目指す可燃ガスに触れると酸化反応が促進して、この温度上昇を出力端子２の抵抗値の変化として検出するものである。この種の抵抗値で検出するセンサーは担体に触媒が付着していない素子と触媒を付着した素子とを併設して、ブリッジ回路を構成することで温度補償を行なっており、両方のバイアス電流を同時に変化させても、可燃ガスがない時には同じ出力となり、目指す可燃ガスの雰囲気になると大きく出力が変化してこれを検出することができる。
【００１８】
図４〜図６に示すガスセンサー３は半導体素子でセンサー部１を構成するもので、センサー部１は酸化錫を主成分とする金属酸化物半導体の焼結体で構成しており、この中に白金系の素材をコイル状にした二本の電極からなる出力端子２が埋めこまれている。１７はセンサー部１を所定温度に加熱して保持する発熱体ベース、１８は発熱体ベース１７に取付けたセンサー部１の全体を覆うガス透過性被膜であり、センサー部１やガス透過性被膜１８の特性を変更したり、発熱体ベース１７による設定温度を変更することで、灯油よりもガソリンの検出出力が強く現われるように設定している。
【００１９】
即ち、二本の出力端子２の間に電圧を加えると、可燃ガスがない状態では大気中の酸素がマイナスイオンとして、センサー部１を構成する半導体である酸化錫に吸着するので電気は流れにくくなる。一方、可燃ガス雰囲気になって可燃ガスがセンサー部１に吸着すると、吸着した可燃ガスと酸化錫に吸着していた酸素とが反応するから半導体の酸化錫に吸着する酸素が少なくなって電流が流れやすくなるのである。この為、図６に示すように二つの出力端子２の回路に抵抗１９を配置すれば、抵抗１９の両端の電圧変化によって、可燃ガスの存在を知ることができる。
【００２０】
上記のような今まで都市ガスやプロパンガスのガス洩れ警報器に使われているガスセンサーは、可燃ガスを検出するセンサーであるから、液体である灯油やガソリンをそのまま検出するとができず、従来では石油燃焼器のガソリンの誤使用の検出に利用した事例は皆無である。出願人は以前にガソリンと灯油の蒸気圧の違いに着目して、これを機械的に検出する機構を提案しており、また、一般的には灯油の燃焼器であっても事故なくガソリンでも燃焼できる工夫がおこなわれているが、満足する結果は現在でも得られていない。
【００２１】
この発明は安価な可燃ガス用のガスセンサーを使って、石油燃焼器に供給する燃料の、灯油とガソリンとの違いを検出する方法を提案するもので、ガスセンサー３の構造は従来公知のものであり、使用するガスセンサー３に最適な方法によって、特に気化したガソリンに対して検出性能を高めたものを使用している。そして、燃焼器４へ供給する灯油は全経路を燃料パイプで構成するのではなくて途中に灯油油面が露出する流路５もしくは貯油槽６を形成し、この灯油の油面をのぞむ充分広い空間７を設けて、該空間７の天板７ａに設けた開口９から空間７内に向けてガスセンサー３を取付けたものである。そして、ガスセンサー３は空間９内に気化拡散したガソリンを検出することができるので、流路５を流れる燃料にガソリンが交じっているかどうかを間接的に検出する方法を提案するものである。
【００２２】
また、この種のガスセンサーは空気中の酸素ガスの存在が、可燃ガスの検出の仕組に大きく係わりあっており、完全な密閉空間では使用することができない。一方、空気が頻繁に入れ換わるようでは流路５や貯油槽６の灯油油面から気化拡散したガソリンがガスセンサー３まで届かず、ガソリンの存在を検出できなくなる。この発明では空間７と外部を同圧にする連通部８を設け、連通部８によって空気の流通が制限されて連通部８から空間７内に流路５などの油面下降時に空気を吸引する程度の閉ざされた空間を形成したから、流路５から気化拡散したガソリン蒸気と連通部８から流入した空間７内の空気は天板７ａに取付けたガスセンサー３まで届き、ガソリンの存在を検出できるようになった。
【００２３】
図７に示す実施例において、２０は別置きの油タンクから燃焼器へ配管した燃料パイプの途中に取付ける定油面機能のついた油量調節器であり、該油量調節器２０に構成される貯油槽６の天板７ａに設けた開口９にガスセンサー３を取付けている。該貯油槽６に設けた連通部８は空間７と外部とを同圧にしており、該連通部８は流路５などの油面上昇時に空気を排出し、油面下降時に空気を吸引することはあっても、油タンク１１の外部の空気の流れによって短時間で空間７の空気が入れ換わるようなことのない程度の閉ざされた空間を構成している。この定油面器を構成する油量調節器２０の上部空間７には灯油が気化拡散しているので、燃焼器４に送られる燃料にガソリンが交じれば、油量調節器２０の上部空間７にガソリンが気化拡散するのでこれを確実に検出できるものである。
【００２４】
上記のような検出方法で使用されるガスセンサー３において、大型の燃焼器などで転倒の恐れのない時には特に問題がないが、移動できる小形の燃焼器４では常に転倒の恐れが存在する。家庭用のガス洩れ検知器に使われるガスセンサー３は酸素が存在する空気中での使用が前提条件であるから、もし、液体である灯油が付着すれば直ちに検出能力がなくなってしまうものであり、この為、このように移動できる燃焼器４の場合にはガスセンサー３を灯油に含まれたガソリンの検出に利用することは信頼性が劣ることになる。
【００２５】
即ち、流路５を油タンク１１の底板１１ｃに設けた燃料を誘導する溝で構成する時には、前記空間７は実質的に油タンク１１の上部空間で構成することができるが、油タンク１１が小さく開口９が燃焼器４に接近する時には、燃焼器４の使用中に流路５の灯油油面が波立って飛沫がガスセンサー３にかかることがあり、この付着する燃料によってガスセンサー３はガソリンの検出ができなくなる時がある。２１は天板７ａから油タンク１１内に向けて取付けた防油板であり、この防油板２１にもガス連通部２１ａを形成し、防油板２１で仕切られた空間７に拡散したガソリン蒸気をガスセンサー３が検出する構成とすれば、流路５が波立って灯油の飛沫が飛んでも、ガスセンサー３に付着することなく、正確にガソリンの検出ができる。
【００２６】
尚、防油板２１の下面を傾斜させ、ガス連通部２１ａの一つは最下部に形成すれば、万一防油板２１の中に灯油が侵入しても、ガス連通部２１ａから流路５に戻すことができ、防油板２１を設ける時には有効に作用するものである。
【００２７】
一方、空間７の天板７ａに設けた開口９からダクト７ｂを伸ばし、このダクト７ｂの先端にガスセンサー３を取付ければ、燃料の飛沫が開口９まで届いてもガスセンサー３には届きにくくなる。この為、ガスセンサー３の検出精度が劣化することなく、灯油が付着することでガソリンのように出力が増大して誤作動を起こす恐れは防ぐことができたものである。
【００２８】
一方、燃焼器４が転倒してもガスセンサー３に灯油が付着しない構成であれば使用可能になるから、空間７の形状を特定することによっても実現可能である。即ち、ガスセンサー３が取付けられる開口９を持つ空間７は高さよりも横幅が広い扁平な形状に構成し、この空間７は通常使用時はほぼ水平の状態に配置し、該扁平な空間７の天板７ａのほぼ中央にガスセンサー３を取付けて油種類を検出する方法を提案するものである。
【００２９】
そして、この形状の空間７であれば、もし燃焼器４と一緒に空間７が転倒すれば、流路５や貯油槽６から洩れ出た灯油は下方になった空間７の端にたまり、ほぼ中央部に取り付けたガスセンサー３まで届かないから、灯油がガスセンサー３に付着することはなく、燃焼器４を引き起こせばガスセンサー３は正常に作動して灯油とガソリンの違いを検出できるものである。
【００３０】
また、燃焼器４を移動して使用する時などでは露出した流路５や貯油槽６の油面が波立って灯油の飛沫が飛び散り、空間７の天板７ａのガスセンサー３に付着する恐れがある。１０は空間７の天板７ａの開口９付近に取付けた多孔板であり、該多孔板１０は流路５もしくは貯油槽６の灯油油面からガスセンサー３に至る拡散した燃料ガスの流路に配置したから、灯油の飛沫は多孔板１０に付着してガスセンサー３には届かなくなり、灯油がガスセンサー３に付着することはなくなったものである。
【００３１】
２２は燃焼器４の芯上下装置１４に取付けた自動消火装置であり、本来の目的は燃焼器４に強い振動が与えられた時に感振おもりがこれを検出して、芯降下バネを作動して、強制的に燃焼芯１３を消火位置に移動して燃焼器４を消火するものである。２２ａは感振おもりから芯降下バネとの間の連動部に働きかけて、燃焼芯１３を消火位置に移動させるソレノイドである。
【００３２】
ガスセンサー３がガソリンの蒸気を検出するとソレノイド２２ａが作動して燃焼芯１３を消火位置に保持するから、燃焼器４の使用ができなくなる。ガソリンの蒸気は常温で検出できるが、もし灯油にわずかに混入したガソリンの場合には、燃焼器４が燃焼を開始して流路５付近の温度が上昇することで気化が促進し、ガスセンサー３がこれを検出する時がある。この時は感振おもりに代ってソレノイド２２ａの作動によって燃焼芯１３が降下して燃焼器４を自動消火させることになる。現在使用されている自動消火装置２２はガソリンが灯油にわずかに混入している状態では消火不能になることはなく、燃焼器４は消火できるから安全性は保持できるものである。
【００３３】
尚、図７に示す油量調節器２０の実施例では、油量調節器２０には燃料遮断ピン２０ａが取付けられており、ガスセンサー３がガソリンの蒸気を検出した時にはこの燃料遮断ピン２０ａを押す構造を付加しておくことで、燃焼器に灯油が送られなくなり、燃焼器は点火不能または消火して安全性を保つことができるようになっている。
【００３４】
【発明の効果】
この発明では、一般の家庭で都市ガスやプロパンガスのガス洩れ検知器に使われているガスセンサー３を利用して、燃焼器に供給される灯油と間違えたガソリンの使用や、ガソリンが混入した灯油の使用を検出する方法を提案するものであり、この方法によれば液体の灯油やガソリンの燃料種類を液体の状態で検出するよりも非常に簡単に、安価に、この違いが検出できるようになり、はじめてガソリンの誤使用による事故を確実に防止することができるものである。
【００３５】
また、具体的には油面が開放された流路５や貯油槽６の油面をのぞむ空間７の天板７ａにガスセンサー３を取付けるものであるが、油面が開放されているから、もし器具の転倒などによって灯油や灯油の飛沫がガスセンサー３に付着すれば、基本的にガスを検出するセンサーであるから誤作動を起こして検出不能になってしまうので、一般に燃焼器４への使用は実現不可能と考えられるが、この発明では空間７の形状を特定するとでこのようなトラブルが防止でき、ガスセンサー３によるガソリンの検出を確実なものにしている。
【００３６】
更に、器具の転倒といった異常状態ではなく、移動可能の燃焼器４と一体に組み込む時には、油面が開放されているから移動時に灯油の油面が波立って飛沫がガスセンサー３に付着することがあり、この場合もガスセンサー３は誤作動を起こして検出不能になってしまうものである。この発明では、開放油面から蒸発したガスが開口９からセンサー部１に至る間に多孔板１０を配置したから、流路５や貯油槽６の開放油面から飛び出した飛沫は多孔板１０で遮られてセンサー部１には届かず、燃焼器４の使用開始と共に、ガスセンサーは確実に作動するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を芯上下式石油燃焼器で実現した要部断面図である。
【図２】図１とは異なる芯上下式石油燃焼器における他の実施例の要部断面図である。
【図３】図２に示す芯上下式石油燃焼器に使用する油タンク本体の上面図である。
【図４】この発明で使用するガスセンサーの実施例を示す要部断面図である。
【図５】図４に示すガスセンサーのセンサー部分を示す上面図である。
【図６】図４に示すガスセンサーを駆動する為の電気回路である。
【図７】この発明の他の実施例である油量調節器に実施した時の要部断面図である。
【符号の説明】
１センサー部
２出力端子
３ガスセンサー
４燃焼器
５流路
６貯油槽
７空間
７ａ天板
７ｂダクト
８連通部
９開口
１０多孔板

Claims

ガスセンサー３は可燃性ガスによって検出出力を可変するセンサー部１と、該センサー部１の可変出力を取出す為の出力端子２とを有し、
かつ、燃焼器４へ灯油を供給する為の油タンク１１の底板１１ａに形成した流路５の灯油油面をのぞむ空間７、もしくは燃焼器４へ供給する灯油を蓄える貯油槽６の灯油油面をのぞむ空間７の天板７ａに前記ガスセンサー３が取付けられ、
前記ガスセンサー３は空気中の酸素を利用するセンサー部１のガス検出特性を灯油よりもガソリンの検出出力が強化され、
該ガスセンサー３のセンサー部１の検出出力で燃焼器４へ供給する油種にガソリンが交じっていることを、前記灯油油面から空間７内に気化拡散したガソリンの蒸気によって検出可能になっており、
前記燃焼器４へ供給する灯油を蓄える貯油槽６にはカートリッジタンクもしくはフロートを使った定油面機構が備え付けられ、
前記灯油油面をのぞむ空間７はその天板７ａに開口９を設けて前記ガスセンサー３を取付け、該空間７には油面変化時に空気を排出・吸引して外部と同圧にすると共に油面変化以外の空間７への空気の流通が制限された状態とする連通部８を有し、
前記灯油油面から気化したガソリンの蒸気はガスセンサー３のセンサー部１まで届き、該ガスセンサー３は前記連通部８から流入した空間７内の空気に含まれる酸素とガソリンの蒸気とに反応し、空間７内のガソリンの検出を可能とする燃焼器の油種類検出方法。
ガスセンサー３が取付けられる開口９を持つ空間７は高さよりも横幅が広い扁平な形状に構成し、
かつ、扁平な空間７はほぼ水平に配置すると共に、開口９を扁平な空間７の天板７ａのほぼ中央付近に形成し、
燃焼器４の転倒時に灯油が空間７の下方になった端部に集まり、
空間７内の灯油の油面が開口９まで届かないようにした請求項１記載の燃焼器の油種類検出方法。
空間７の天板７ａに設けた開口９を経てセンサー部１に至るガス流路には多孔板１０を配置し、
空間７内に流入した灯油の飛沫が多孔板１０で遮断され、ガスセンサー３に届かせない請求項１もしくは請求項２に記載した燃焼器の油種類検出方法。