JPH04106311A - 暖房器の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は室内空気の酸素濃度を直接検出して低酸素状
態による異常燃焼を防止する安全装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

密閉した室内で暖房を目的として燃焼器を使用すると、
燃焼によって室内の酸素が欠乏し、不完全燃焼を起すト
ラブルが発生する。そして空気中の酸素状態を知る為に
バーナの特性を利用して、炎電流を測定したり、酸素濃
淡電池で燃焼カス中の酸素分圧を測定して、間接的に室
内空気の酸素量を知ることが行なわれている。

しかし一般化した上記の方法は高電圧・大電流を必要と
する為に、芯上下式石油燃焼器の様に自然通気燃焼を行
い、乾電池を電源とするものでは利用できないものであ
った。この為出願人は電池駆動が可能で直接室内空気の
酸素量を測定できる酸素センサー素子を用いる提案を行
っている。

（特願平１−２２４８５１号参照） 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで酸素センサー素子は気体中に存在する酸素の測
定に利用するものであるから、測定範囲の巾が広く、空
気中の様に正常２１％、異常１８％といったせまい範囲
の測定には誤差が多くなって不向きである。

この様な特性の酸素センサー素子で空気中の酸素状態を
検出する為に、出願人は直接酸素センサー素子の出力の
大小で酸素の異常を特定せず、測定中に得られた最も良
い酸素データと、現在の測定で得られた酸素データとの
間で、正常・異常の判断を行うことによって、空気の汚
れを確実に検出できるようになった。

一方気体中に存在する酸素の割合を検出する酸素センサ
ーの仕組みは、酸素センサーの素材と気体中の酸素との
反応の強さを、電圧とか電流とか内部インピータンスの
変化として取出すものであり、この反応は周囲の温度の
影響を受けやすい。

この為燃焼器の使用開始時と、燃焼器の通常使用時の温
度差が少い程、精度のよいデータが得られるが、暖房器
は冷え切った部屋の暖房にも使われるから、使用中の温
度差が極端に大きくなることが普通に起り、記憶する最
も良い酸素データが、本当に最良の温度データなのか、
周囲温度の上昇によって得られた良好な数値か判定がで
きなくなる。この為先願ではこの様な時には燃焼器を消
火させて使用できない様にしているが、この状態が発生
するのは前記したように部屋の温度が低く暖房を必要と
している時であり、暖房器の安全装置としては重大な欠
点である。

〔課題を解決する為の手段〕

この発明は低温時専用の酸素センサーを使う異常状態検
出モードを付加することによって、暖房器に利用できる
安全装置を得るもので、燃焼器１が設置された室内の空
気中の酸素濃度に応じて出力電圧を変化させる酸素セン
サー素子２と、酸素センサー素子２の出力電圧を読み取
る検出回路３と、該検出回路３の出力を記憶する記憶部
４とを設け、再度読み込んだ検出回路３の出力と記憶部
４の出力とを比較して一定の基準で記憶部４を更新する
第１比較回路５と、再度読込んだ検出回路３の出力が設
定基準値より低い時異常信号を発生する第２比較回路６
を有する安全装置に於て、酸素センサー素子２の近傍に
取付けた温度検出器７と、燃焼器１が設置された室内の
室温を測定する室温検知器９と、酸素センサー素子２に
設定された使用限界温度と使用開始時の温度検出器７の
温度を比較する第３比較回路８と、検出回路３の初期値
出力・温度検出器７の出力・室温検知器９の出力から比
較値を演算する比較値設定手段１０とを設け、温度検出
器７出力が使用限界温度以下の時、記憶部４の出力に代
って比較値設定手段１０の出力と再度読み込んだ検出回
路３の出力と比較し、燃焼継続もしくは異常信号を発生
する暖房器の安全装置である。

また酸素センサー素子２及び温度検出器７の出力を安定
化する取付構造として、燃焼器１を設置した枠体１ａ内
に低部が枠体１ａ外と連通しかつ上部が開放されたダク
ト１１を設け、該ダクト１１内に酸素センサー素子２と
温度検出器７とを取付けたものである。

〔作用〕

一般に気体中の酸素量を測定する酸素センサーは０〜１
００％の巾広い測定範囲であるから、空気中の酸素の様
に正常２１％、異常１８％のせまい範囲の測定には適し
ていない。従って酸素センサーの出力値をそのまま酸素
濃度に対応させると、実際は２１％の酸素量でも誤差に
よって異常の１８％付近の測定値となったり、逆に空気
中に２３％の酸素が存在する測定値となったりするもの
である。酸素センサーは特定ガスと酸素との混合ガスを
一定温度条件の元で測定すれば高精度な測定が可能とな
るが、燃焼器を使用する室内の酸素量の測定には不向で
ある。

この発明は暖房器の使用開始後の酸素センサー素子２の
出力値の最も良い酸素データが空気の酸素濃度２１％と
みなすことで酸素の異常を検出している。

即ち酸素センサー素子２の出力を検出回路３で読み込み
、酸素データと記憶部データとを比較する第１比較回路
５の判断で、最も良い酸素データの時は記憶部４を書換
している。次に第２比較回路６は再度読込んだ酸素デー
タと記憶部データとの比較を行い、一定の基準値より酸
素データが悪化した時、異常信号を発生するものである
。

一方酸素センサー素子２の近傍に温度検出器７を取付け
、第３比較回路８の判断で温度検出器７のデータが使用
限界温度以下の時、上記の記憶部４を用いた異常検出を
中止する。そして記憶部４のデータに代る、検出回路３
の初期値出力・温度検出器７の出力・室温検出器９の出
力から比較値を演算する比較値設定手段１０を設け、比
較値設定手段１０の出力と、再度読込んだ酸素データと
の比較を行い、一定の基準値より酸素データが悪化した
時、異常信号を発生するものである。

酸素センサー素子２の出力は、周囲温度が数°Ｃ以下の
時は非常に小さくなり、温度上昇と共に急速に回復する
。この回復時期に於てもし暖房器が使われる部屋が密閉
されても、酸素センサー素子の出力は増加を続けるもの
であり、前記の記憶部４を用いる時には空気の異常を検
出することができない。

一方比較値設定手段ｌＯは温度検出器７と室温検出器９
の測定データを使って検出回路３の初期値出力の変化状
態を演算決定しており、具体的には検出回路３の出力上
昇と温度上昇との関係を実験によって知り、この変化の
状態を二次曲線で表わしたものである。従って比較値設
定手段ｌＯの出力と再度読込んだ酸素データとの比較を
行えば使用限界温度以下の時でも空気の異常を検出でき
る様になった。

また暖房器の使用開始直後は不完全燃焼ガスの排出があ
り、不完全燃焼カスは空気より重いから周囲温度が低い
程枠体１ａ内にこもりやすいものである。一方酸素セン
サー素子２は温度上昇を見込んで枠体１ａ内に取付する
ことが望ましいが、酸素センサー素子２にとって不完全
燃焼ガスは測定誤差を広げる要因となっている。この発
明では低部が枠体１ａ外と連通し、かつ上部が開放され
たダクト１１を設け、該ダクト１１内に酸素センサー素
子２と温度検出器７を取付けたから、酸素センサー素子
２は不完全燃焼ガスを含まない室内空気を測定するよう
になり、周囲温度が低い時から酸素センサー素子２を作
動させても、再現性の良いデータが得られる様になった
。

〔実施例〕

実施例は芯上下式石油燃焼器に用いる暖房器の安全装置
であって、マイクロコンピュータによって制御している
。

１は燃焼器、１２は芯上下装置１３によって芯上げ操作
された後に手動操作される点火装置であり、芯上下装置
１３は芯上げ位置で安全装置の電源を投入する。そして
電源投入と同時にバッテリーチエツクが行なわれ、電源
異常は自動消火操作を行い、正常であれば点火装置１２
が使用可能となり、芯への着火が行なわれる。

１４はデータの比較・判定・各部と信号の入出力を行う
主制御回路、２は室内の空気中の酸素濃度を検出する酸
素センサー素子、３は酸素センサー素子２の出力電圧を
増巾し、コンピュータが読み込みやすい様にディジタル
数値化する検出回路、７は酸素センサー素子２の近傍に
取付けられた温度検出器、１１は枠体１ａ内に位置し、
低部が枠体１ａ外と連通し、かつ上部が開放されたダク
トであり、該ダクト１１内に酸素センサー素子２と温度
検出器７が取付けである。

８は燃焼開始時に於て、酸素センサー素子２近傍の温度
検出器７の出力と、酸素センサー素子２の使用限界温度
（例えば５°Ｃ）とを比較する第３比較回路であＬ）、
第３比較回路８は通常使用時と低温使用時との制御回路
を切換る。１５は点火後燃焼器１が定常燃焼を開始する
までの時間をカウントするプリパージタイマであり、実
施例の芯上下式石油燃焼器では２０分に設定しである。

４は使用開始時は初期値が書込まれ、その後酸素センサ
ー素子２の検出回路３の出力を記憶する記憶部、５は記
憶部４の出力と再度読み込んだ酸素センサー素子２の検
出回路３の出力を比較する第１比較回路であり、読み込
んだ酸素データが記憶部４の出力データよりも良い時記
憶部４のデータを読込んだ酸素データに更新する。

６は再度読込んだ検出回路３の出力と記憶部４の出力と
を比較する第２比較回路、１６は検出回路３の出力の良
否判断する為の基準値設定回路、９は室温検知器であり
、基準値設定回路１６は室温検知器９の温度データをと
り込み、基準値に温度依存性を持たせている。そして第
２比較回路６は検出回路３の酸素データ出力が記憶部４
のデータと比べて基準値以上悪化した時異常信号を発し
、警報器１７の作動や自動消火装置１８を作動する。

一方第３比較回路８で切換られな低温使用時の制御回路
に於て、１０は記憶部４のデータに代る比較データを得
る為の比較値設定手段であり、点火操作直後の検出回路
３の初期値出力と温度検出器７の出力と室温検知器９の
出力から比較値を演算決定する。６ａは再度読込んだ検
出回路３の出力と、比較値設定手段１０の出力とを比較
する第４比較回路であり、検出回路３の酸素データ出力
が比較値設定手段１０の出力と比へて比較値以上に悪化
した時異常信号を発し、警報器１７の作動や自動消火装
置１８を作動する。

〔効果〕

以上の様に室内の空気中の酸素濃度を直接検出するタイ
プの酸素センサー素子は測定条件に町ってデータがばら
つき、特に暖房器は使用によって雰囲気温度が変るから
、データも大きく変化してしまう。この為大きな温度中
での使用が行なわれる暖房器の安全装置として酸素セン
サー素子は極めて使いづらいものであった。

この発明は酸素センサー素子の出力電圧が異っても、使
用によって変化する出力電圧の変化率が酸素濃度の変化
に追従することを確認して、酸素センサー素子を使った
安全装置が完成したものである。

また酸素センサー素子は低温度での信頼性がなく、低温
度での使用ができなかったが、暖房器の使用開始時の酸
素センサー素子の初期値出力と、酸素センサー素子の温
度と、室温とから、酸素センサー素子の正常時の出力電
圧を演算出力する比較値設定手段を設けることによって
、低温度で使用できる安全装置が完成できたものである
。

更に酸素センサー素子を低温度で使用可能にすると、点
火時に燃焼器から発生する不完全燃焼ガスの影響を受け
て異常な出力となりやすく、安全装置が誤作動を起す恐
れがあったが、この発明の様に酸素センサー素子の取付
けを行えば、誤作動を防ぐことができ、始めて酸素セン
サー素子を使う暖房器用の安全装置が完成できた実用的
な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
動作のフローチャート、第３図は暖房装置の断面図であ
る。 １、・・・・・燃焼器　１ａ・・・・・・枠体　２・・
・・・・酸素センサー素子　３・・・・・・検出回路　
４・・・・・・記憶部　５・・・・・・第１比較回路　
６・・・・・・第２比較回路　７・・・・・・温度検出
器　８・・・・・・第３比較回路　９・・・・・・室温
検知器１０・・・・・・比較値設定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼器１が設置された室内の空気中の酸素濃度に
   応じて出力電圧を変化させる酸素センサー素子２と、酸
   素センサー素子２の出力電圧を読み取る検出回路３と、
   該検出回路３の出力を記憶する記憶部４とを設け、再度
   読み込んだ検出回路３の出力と記憶部４の出力とを比較
   して一定の基準で記憶部４を更新する第１比較回路５と
   、再度読込んだ検出回路３の出力が設定基準値より低い
   時異常信号を発生する第２比較回路６を有する安全装置
   に於て、酸素センサー素子２の近傍に取付けた温度検出
   器７と、燃焼器１が設置された室内の室温を測定する室
   温検知器９と、酸素センサー素子２に設定された使用限
   界温度と使用開始時の温度検出器７の温度を比較する第
   ３比較回路８と、検出回路３の初期値出力・温度検出器
   ７の出力・室温検知器９の出力から比較値を演算する比
   較値設定手段１０とを設け、温度検出器７出力が使用限
   界温度以下の時、記憶部４の出力に代って比較値設定手
   段１０の出力と再度読み込んだ検出回路３の出力と比較
   し、燃焼継続もしくは異常信号を発生する暖房器の安全
   装置。
2. （２）燃焼器１を設置した枠体１ａ内に低部が枠体１ａ
   外と連通し、かつ上部が開放されたダクト１１を設け、
   該ダクト１１内に酸素センサー素子２と温度検出器７と
   を取付けた請求項１記載の暖房器の安全装置。