JPH0330690Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は不完全燃焼防止装置に関し、特に、
赤外線バーナを備えた石油ストーブにおいて、酸
欠状態による不完全燃焼を防止するような不完全
燃焼防止装置の不完全燃焼検知装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来の石油ストーブは、燃焼芯に灯油を滲み込
ませ、点火することにより、室内の空気を暖めて
暖房するように構成されている。又、このような
石油ストーブは、転倒させた場合の灯油漏れによ
る火災を防止するために耐震構造になつている。

上述の石油ストーブを、室内の閉め切つた状態
で長時間使用すると、酸欠状態になり、不完全燃
焼を引き起こす。このため、しばしば換気する必
要があるが、換気を怠ると、一酸化炭素による中
毒を起こすおそれがある。また、使用者が燃焼芯
を下げすぎた場合や、換気のために窓などを開い
たときに燃焼芯が強風に吹きさらされると異常燃
焼を起こす危険性がある。

そこで、本出願人は石油ストーブにおける酸欠
状態のような不完全燃焼を防止し得る不完全燃焼
防止装置を別に提案した。以下、その内容を説明
する。

第２図は石油ストーブの外観斜視図であり、第
３図はその要部断面図である。石油ストーブ本体
１は、第２図に示すように、赤外線バーナ２と芯
調節レバー３と正面反射板４とを含む。赤外線検
知器５は正面反射板４の裏側に配置され、この正
面反射板４を介して赤外線バーナ２からの赤外線
を受光する。赤外線検知器５は第３図に示すよう
に、基板６の上に取付けられ、この赤外線検知器
の周囲を覆うように遮光板７が基板６に固定され
ている。この遮光板７は赤外線検知器５に外乱光
が進入するのを防止するとともに、赤外線バーナ
２からの赤外量を一定にしかつ赤外線バーナ２か
らの輻射熱による温度上昇を抑えるものである。

第１図は電器回路図である。赤外線検知器５
は、フオトダイオードを逆バイアスして用いてい
る。このフオトダイオード５は可変抵抗VRに直
列接続され、フオトダイオード５のアノードと可
変抵抗VRの接続点の電圧Ｖ１が出力電圧として
導出される。この出力電圧Ｖ１は、直流3Vを印
加することにより、赤外線バーナ２が新品のとき
には、O₂濃度が20.9％では3.5V得られ、O₂濃度
が18％程度から急激に変化し、O₂濃度が16.5％で
約1Vまで電圧が下がるように変化する。また、
200時間ないし400時間使用した赤外線バーナ１で
は、O₂濃度が17.5％で約1Vに下がる。さらに、
1000時間ないし4500時間使用した赤外線バーナ１
では、O₂濃度が18.5％で約1Vになり、4500時間
以上使用してもほとんどこれ以上の差が出ない。
すなわち、コンパレータなどにより、出力電圧Ｖ
１と基準電圧を比較すれば酸欠を検知することが
可能となる。

コンパレータにより、酸欠を検知する回路が第
１図に示した例である。第１図において、フオト
ダイオード５と可変抵抗VRとの接続点の電圧Ｖ
１をコンパレータ８の比較入力端（＋）に与え
る。抵抗Ｒ６とＲ７とによつて電源電圧Vccを分
圧して基準電圧が1Vになるように抵抗R6と７の
抵抗値を選び、抵抗Ｒ７に対してコンデンサＣを
並列接続する。このコンデンサＣは点火時に、赤
外線バーナ２が安定するまで電圧V1が低いため、
その間にコンデンサＣによつて基準電圧の電位が
高くなるのを防止する。この基準電圧Ｖ２はコン
パレータ８の基準入力端（−）側に与えられ、コ
ンパレータ８の出力は抵抗Ｒ８を介してトランジ
スタTr１のベースに接続される、トランジスタ
Tr１のベースと電源ラインとの間に抵抗Ｒ９を
接続するとともに、エミツタを電源ラインに接続
する。トランジスタTr１のコレクタは抵抗Ｒ１
０およびＲ１１を介して接地するとともに、抵抗
Ｒ１０とＲ１１の接続点にトランジスタTr２の
ベースを接続する。トランジスタTr２のエミツ
タを接地し、コレクタには消火装置Ｍを接続す
る。

上述のごとく酸欠の検知回路を構成することに
より、酸欠状態でないときにはフオトダイオード
５の出力電圧Ｖ１が基準電圧Ｖ２よりも高いた
め、コンパレータ８は、“Ｈ”レベル信号をトラ
ンジスタTr１のベースに与える。それによつて、
トランジスタTr１およびTr２が導通しないた
め、消火装置Ｍは動作しない。酸欠状態になつ
て、フオトダイオード５の出力電圧Ｖ１が基準電
圧Ｖ２よりも低くなると、コンパレータ８の出力
は“Ｌ”レベルとなり、その結果トランジスタ
Tr１およびTr２が導通し、消火装置Ｍが動作す
る。なお、消火装置Ｍに代えて、発光ダイオード
を点灯させたりブザーを報知することによつて酸
欠状態を知らせることもできる。

このように、赤外線バーナからの赤外線を検知
する赤外線検知器を設け、この赤外線検知器と基
準レベルとに基づいて、酸欠による赤外線バーナ
の燃焼変化を検知し、酸欠になつたとき、酸欠検
知信号が出力するようにしたので、この酸欠検知
信号により、たとえば警報を報知したり、赤外線
バーナを消火することができる。その結果、石油
ストーブを使用したときに、酸欠になつても事前
に消火でき、また芯の下げすぎによる一酸化炭素
の増量を防止でき、油切れによる悪臭が出る前に
消火させたりすることもでき、不快感を生じるこ
とがない。さらに、換気時に窓を開け、石油スト
ーブが強風にさらされた場合の消火させることも
可能であるので、安全性を高めることができる。

＜解決すべき問題点＞ 上記装置は酸欠を検知できる点で既述の利点を
有するが、点火後バーナ２が赤熱して電圧Ｖ１が
1V以上になるまでに、4500時間程度使用したバ
ーナでは４分〜５分かかるため、第１図の回路
中、遅延用コンデンサＣとして容量のかなり大き
なものを使用してＶ２が所定の基準電圧になるま
での時間を延長させる必要がある。そうでなけれ
ば点火と同時にＶ２＞Ｖ１となり消火装置Ｍが働
いてしまうからである。

又、比較用の基準電圧Ｖ２は抵抗分圧により得
ているので電源である乾電池の電圧が下がるとＶ
２も下がり、酸欠の判断基準が変化する。このた
め若干信頼性に欠けるきらいがある。

従つて、本考案の主たる目的は遅延用コンデン
サＣの容量を小さくすることである。

又、他の目的は電源電圧が変動しても電圧Ｖ２
を一定に保つようにすることである。

＜問題点を解決するための手段＞ 第４図に示すように赤外線検知器５の検知出力
Vaと、予め定める酸欠基準レベルVbよりも低い
誤動作防止レベルVcとを比較する誤動作防止用
コンパレータ９を設ける。このコンパレータ９の
出力を上記酸欠基準レベルVbの設定回路イの酸
欠基準レベル発生点ｂに供給する。上記検知出力
Vaが上記酸欠基準レベルVbも低いことを検知し
て出力するコンパレータ８を設ける。

＜作用＞ 点火直後におけるバーナ２の赤熱が充分でない
場合、Vc＞Vaとなり、誤動作防止用コンパレー
タ９の出力が“Ｌ”となる。このためｂ点の電圧
は電源が供給されているにもかかわらず非常に低
いレベルに保持される。

しかし、バーナ２が充分赤熱してVa＞Vcとな
るとコンパレータ９の出力はオープンとなり、ｂ
点の電圧は酸欠基準レベルVbとなる。この時は
Va＞Vbであるが酸欠となつて燃焼が不良になる
とVa＞Vbとなりコンパレータ８から酸欠信号を
発生する。

＜実施例＞ 第４図において、第１図と同一部分は同一符号
を記し説明を省略する。

Ｅは乾電池、SW１は点火操作と同時にオンす
る電源スイツチ、９は誤動作防止用コンパレータ
で検知出力Vaが比較入力端（＋）に与えられて
いる。抵抗R₂，R₃、ダイオードＤ２の直列回路
を上記フオトダイオード５と可変抵抗VRの直列
回路に並列に接続し、抵抗R₂と抵抗R₃とで約
0.8Vの誤動作防止レベルVcを形成し、上記コン
パレータ９の基準入力端（−）に与える。上記抵
抗R₂，R₃、ダイオードＤ２によつて誤動作防止
レベル形成回路ロを構成する。

ダイオードＤ３，Ｄ５は抵抗R₆₁，R₇₁と順次
直列接続されて酸欠基準レベル設定回路イを形成
している。抵抗R₆₁は数百KΩ、抵抗R₇₁は数十
KΩであつて、その接続点ｂに酸欠基準電圧Vbを
発生する。ダイオードＤ３，Ｄ５は電流が微少で
あるためそれぞれ0.3V〜0.4V程度の定電圧特性
を示す。それ故、回路イにかかる電圧が3.4V〜
2V程度の範囲で変動しても上記ダイオードＤ３，
Ｄ５で約0.6V〜0.8Vの値を得ることができる。
しかも、抵抗R₆₁とR₇₁との比が20：１程度であ
るので、電圧Vbの変動は従来に比して、かなり
小さく押えることができる。上記ダイオードＤ３
とＤ５との間には抵抗R₁₂（数KΩ程度）及びダイ
オードＤ４を介して電流を供給しているが、これ
は温度補償のためである。すなわち、ダイオード
Ｄ３，Ｄ５にはマイクロオーダーの電流しか流れ
ていないため燃焼熱によつて温度が上昇するとダ
イオード特性が変化するので、少しでも電流を流
して、その影響を緩和する。上記設定回路イの接
続点ｂには上記コンパレータ９の出力が抵抗R₄
を介して供給されている。R₅は電圧Vaの最低電
位を補償する抵抗であり、実施例では14mVを補
償する抵抗である。

抵抗R₁、ダイオードＤ１は風などによつて一
瞬バーナ２の赤熱が低下した場合と、酸欠の場合
とを区別して誤動作を防止するために設けられて
いるものでVcをコンパレータ８の出力端に供給
している。

次に、上記回路の動作を第５図の電圧波形を参
照して説明する。

まず使用者が燃焼芯をセツトし点火状態になつ
た時電源スイツチSW１がONし回路に電圧あが
かかる。すると抵抗R₂と抵抗R₃との分圧点Vcが
約0.8Vになる。この時バーナ２はまだ赤熱して
いないので赤外線フオトダイオード５と可変抵抗
VRとの分圧点の電位Vaが約80mVであるのでコ
ンパレータ９の出力がＬとなりコンデンサＣ１に
チヤージされるのを防いでいる。この時Vbの電
位は14mVであるのでコンパレータ８の出力はＨ
のままである。２〜３分するとバーナ２が赤熱し
だしVaの電位が上がりVcの電位0.8Vを上回ると
コンパレータ９がＨ（オープン）となりVbの電位
が徐々に上がる。そしてこのVbは約１Ｖで安定
し正常な酸欠検知が可能となる。

次に酸素濃度が下がつた場合バーナ２の赤熱が
低下し赤外量も減少するのでVaの電位も下がり
その電位がVbの電位より低くなるとIC２が反転
し、トランジスタTr１がONとなりトランジスタ
Tr２のベースに電圧がかかりTr２もONし消火
装置が動作する。

＜効果＞ 本考案の不完全燃焼検知装置によれば、燃焼が
安定しだすまで遅延動作用コンデンサへのチヤー
ジを防ぐのでそのコンデンサ容量を小さくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図：不完全燃焼検知装置の一例を示す回路
図。第２図：この考案の一実施例が適用される石
油ストーブの外観斜視図。第３図：この考案の一
実施例の要部断面図。第４図：この考案の一実施
例の電気回路図。第５図：Va，Vb，Vcの電圧
と時間の関係を示す波形図。 符号、５：フオトダイオード（赤外線検知器）、
８，９：コンパレータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 熱せられることによつて赤外線を発散させる赤
   外線バーナを備えた石油ストーブに設けられ、不
   完全燃焼を検知するような不完全燃焼検知装置で
   あつて、上記赤外線バーナの近傍に設けられ、酸
   欠による上記赤外線バーナの燃焼変化を検知する
   ための赤外線検知器、および上記赤外線検知器の
   検知出力と予め定める酸欠基準レベルとを比較
   し、前記赤外線検知器の検知出力が前記基準レベ
   ルよりも低くなつたことに応じて、酸欠検知信号
   を出力するコンパレータを備えた、不完全燃焼検
   知装置において、 上記酸欠基準レベル設定用のレベル設定回路
   に、この基準レベルの上昇を遅延させるコンデン
   サ手段を接続し、 上記酸欠基準レベルよりも低い誤動作防止レベ
   ルを設定する誤動作防止レベル形成回路を設け、 上記誤動作防止レベルと上記赤外線検知器の検
   知出力とを比較して出力する誤動作防止用コンパ
   レータを設け、 この誤動作防止用コンパレータの出力を上記遅
   延用コンデンサの接続部に接続したことを特徴と
   する不完全燃焼検知装置。