JPS58214714A - 燃焼器の酸欠安全装置 - 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】 本発明は灯芯により灯油を自然燃焼させる石油ストーブ
等の燃焼器の酸欠安全装置に関するもので、特に燃焼に
よる使用環境の悪化、すなわち酸素濃度の減少や一酸化
炭素濃度の増加等を検知して酸欠による事故を未然に防
止できるようにすることを目的としたものである。第１
図は一般の石油ストーブを示し、外装置の中には反射板
２があり、その曲面の中央には燃焼筒３が設けられてい
る。またこの燃焼筒３の内部の灯芯に毛細管現象により
上方まで吸い上げられた灯油を燃焼させることにより、
燃焼筒３を赤熱させ、その熱を反射板２によりストーブ
の前面に反射させて暖房を行うものである。なおつまみ
４は前記灯芯を上下に動かし、上方にあげたときにボタ
ン６を押して灯芯に点火し、燃焼を開始するようになっ
ている。

また他のつまみ６を下方に押すとつまみ４の係止が外れ
、つまみ４が元に戻ると共に燃焼筒３内の灯芯も下に下
がって消火するような構造になっている。

このような構造の石油ストーブは使用環境の酸素を消耗
し外部からの酸素の供給が少なければ酸素濃度は徐々に
減少すると共に、そのために燃焼によって生ずる一酸化
炭素の増加を供なう。このような場合には人体に悪影響
を与えるので室内の換気を十分に行う必要があり、使用
者は一定時間毎に意識的に窓を開は新鮮な空気を入れる
。しかし、もしこの換気を怠れば酸素濃度が減少するう
え一酸化炭素が増加し、いわゆる酸欠状態となって非常
に危険である。

そこでこのような状態を検出して警報を発するか、もし
くは自動的に燃焼を停止する石油ストーブを提供する必
要が生じてくる。このような石油ストーブを提供するた
めには上記酸素濃度の減少もしくは一酸化炭素の増加を
検出する酸欠センサーが必要となる。その酸欠センサー
としては種々のものが考えられるが、上記酸素濃度もし
くは酸素分圧あるいは一酸化炭素を検出する素子を用い
るのが最も好ましい。それは酸欠状態を間接的に検出す
るからであり、信頼性の面で大きな利点がある。しかし
ながらこのような素子は一定温度以上に維持しなければ
その性能を発揮せず、しかも温度変化に対しても応動す
るという特性がある。

第２図はその特性を示し、例えば酸化スズ系の酸欠セン
サーを用いた場合では温度を一定にした時は第２図で示
すように酸素濃度に応じて抵抗値が変化する。一方石油
ストープは一般的に電源コードがなく使い易いという特
徴があるが、従来、酸欠センサーを具備した場合、その
制御回路、警報手段及び燃焼停止手段への電源供給に、
商用電源もしくは、燃焼の点火用に具備されている乾電
池等が使用されてきた。前者の場合電源コードが必要と
なる為、使い易いという特徴がなくなり、後者の場合は
燃焼中は常に乾電池が使用され続けることになるので乾
電池の寿命が歿〜晃になるという問題点を有していた。

又、上記酸欠センサーは４００°Ｃ〜６００’Ｃという
高温雰囲気中でしか、正常な動作値を示さない為、燃焼
中であることを検出する手段が必要で制御回路及び構成
が複雑になるという問題点かあつｆｔ、、。

本発明は、熱発電素子を使用することにより上記問題点
を一掃するもので、以下その一実施例を図面と共に説明
する。

熱発電素子はゼーベック効果を利用したものでＰ型とＲ
型の半導体棒を一端で一体的に接合し、ここに熱を加え
ると両分岐端から電力を得ることができるものでコード
レス機器、安全制御装置などに利用されようとしている
。この熱発電素子は例えば一つの素子で起電圧が０．３
５Ｖ、起電力ｏ、３ｍｗ程度のものがあるがありこれを
複数個直列に接続して直流電力を太きくし、送風機等を
駆動せしめる０また熱発電素子は加熱部の高温側と冷却
部の低温側との温度差が大きいほど熱起電力は増加する
ことは明らかであり、また電力を取り出す低温側は冷却
を促進しないと絶縁体や電極端子が劣化し耐久的に問題
がある。一般的には高温側を７００−９００°Ｃに加熱
し、低温側を２００°Ｃ以下することが必要である。第
３図に熱発電素子７の構成を示す。この素子８はゼーベ
ック効果を利用したもので１例えば鉄ケイ化物のＰ型物
質とＮ型物質を加熱部側で接合して形成されたもので加
熱される高温側と冷却される低温側の温度差で起電力を
発生する０この素手８の低温端は絶縁性を有する耐火セ
メントからな、る絶縁体９を介してホルダー１Ｑ、１１
と一体的に固着されている。

なおこれはこの実施例のものに限られるものではない。

１２は起電力を取り出す端子板でホルダー１１と絶縁さ
れて引き出されている。このホルダー１０．１１が放熱
板１３に固定されている。この放熱板１３には半円周状
に熱発電素子７が複数個に設けられると共に各々の端子
板１２は直列接続されている。この半円周状に熱発電素
子７を、複数個設けた構成を示すのが第４図で、放熱板
１３にて、素子８の低温側の冷却を促進している。

次に第６図において外装置の中に半円状の反射板２が設
けてあり、その中心に燃焼筒３を設けている。そして回
転つまみ４により燃焼筒３の内部の円筒状の灯芯６を上
下させるようになっている。

そして灯芯１４が上昇したときに点火つ寸み６を押すと
それに連動して乾電池電源１７より供給された電圧がス
イッチ１５により点火ヒータ１６に供給されるようにな
っている。また灯芯１４は燃料タンク１日内に蓄えられ
た灯油を毛管現象により吸い上げるようになっており、
吸上げた灯油に点火ヒータ１６により着火する。なお燃
焼筒３の内部には、円筒状で多孔性の内炎筒１９と外炎
筒２０とがあり、燃焼のための空気を内炎筒１９の内と
外炎筒２０外のドラフト空気入により供給している。

さらに酸欠センサー２１を燃焼筒３の中心線上の上方に
ケース２２内に設けて設置し、そのリード線２３は温度
のあまり高くない所を通って制御回路２４に接続する。

制御回路２４には他のＩＪ　＋ド線２６により熱発電素
子７が接続されている。

共用した一例である。２６は回転つまみ４の操作に上り
灯芯１４が燃焼位置にセットされたことを示すスイッチ
で、点火スイッチ１６が閉動されると、乾電池電源１７
の電圧が点火ヒータ１６に印加され、着火する。一方向
時にトラン、ジスタ２７のベースにも電流が供給される
のでトランジスタ２７はオンし、トランジスタ２９のベ
ース→抵抗２８→トランジスタ２７のコレクタと電流が
流れ、ＰＮＰ　）ランジスタ２９がオンするＱこの状態
でダイオード３０を介してトランジスタ２７のベースに
電流が供給されるので、スイッチ１６が開動してもトラ
ンジスタ２９がオンしづづけ、酸欠検出回路２４′に電
源が供給されることになる。しかしながらこの構成では
次のような問題を有している。

１、直接燃焼検出をしていないので、着火不良時にも酸
欠検出回路２４′が作動してしまう０２、着火と同時に
酸欠検出回路２４′が作動する為、燃焼開始時に多量に
発生する、−酸化炭素で酸欠検出回路２４′が異常検出
しないように２０〜３０分間酸欠検出回路２４′をロッ
クするタイマー回路３１が必要となり、しかもこのタイ
マー回路３１は長時間タイマーとなるので構成が複雑と
なる。

３、酸欠検出回路２４′と並列に点火ヒータ１６が挿入
されており着火時、乾電池電源１７の電圧低下が著しく
、誤動作の恐れがある。

そこで商用電源を利用したとしても上記問題点の３項目
が解消されるものの電源コードが必要になるという新た
な問題が発生する。

上記問題点を一掃したのが第７図に示す本発明の一実施
例である。本実施例では同図に示すように２つのブロッ
クに分れ、下のブロックは乾電池電源１７と点火スイッ
チ１６、点火ヒータ１６とで構成され、着火のみを行わ
せる回路である。

酸欠検出回路２４′は上のブロックに含まれ、熱発電素
子７を電源とし、発電電圧を検出する電圧検出回路３２
を前段に有する。

全燃焼が開始したとすると、熱発電素子７の素子８がし
だいに加熱され、加熱部と冷却部の温度差に応じた電圧
を発生する。従って第７図の乳点の電位が上昇し、抵抗
３３′と３４とで設定される電位すもａ点電位に追従し
て上昇する。ｂ点電位がツェナーダイオード３６のツェ
ナー電位より低い場合、ツェナーダイオード３６のアノ
ード側に接続されたトランジスタ３６のベースには電流
が流れず、トランジスタ３６はオフしている。この時ト
ランジスタ３３のベース電位はエミッタ電位と等しくな
るのでトランジスタ３３はオフし、酸欠検出回路２４′
には電源が供給されず停止状態にある。ｂ点電位がツェ
ナー電位以上となるとツェナーダイオード３５を介して
トランジスタ３６のベースに電流が流れ込むのでトラン
ジスタ３６はオンし、抵抗３７を介してトランジスタ３
３のベース電流を引き込む。その結果トランジスタ３３
がオンするので、酸欠検出回路２４′に電源が供給され
る０３１′はＧ、Ｒで構成されるタイマー回路で、トラ
ンジスタ３３がオンし、タイマー回路３１′が作動する
頃の燃焼はすでに安定しており、着火時に発生し、ケー
ス２２内に蓄った未燃ガスが正常な燃焼ガスと入れ換る
のに必要な時間を上記タイマー回路３１′で計数し、酸
欠検出をロックしておくものである。

トランジスタ３３がオンし、０点に電圧が供給されると
、抵抗３８を介してコンデンサ３９に電荷が蓄積され、
ｄ点の電位が上昇する。４０は差動増幅器で抵抗４１と
４２とで分割された０点の電位よりｄ点の電位の方が高
くなると差動増幅器４０（Ｄ出力は［Ｌｏｗ　Ｊ　カら
［ＨｉｇｈＪ　Ｋ変化する。

一方酸欠センサー２１と抵抗４３．４４．４５とでブリ
ッジ回路が構成されており、抵抗４４と４６の分割点ｆ
は差動増幅器４６のＯ入力側に、酸欠センサー２１と抵
抗４３の分割点ｇは上記差動増幅器４６の■入力側に接
続されている。差動増幅器４６の出力は抵抗４７と４８
を介してトランジスタ４９に接続されており、正常時は
ｇ点の電位よ！７ｆ点の電位の方が高いので、差動増幅
器４６の出力は［Ｌｏｗ　ｊでトランジスタ４９はオフ
している。酸欠時には酸欠センサー２１の抵抗値が小さ
くなるのでｇ点の電位は１点の電位より高くなり、差動
増幅器４６の出力は［Ｈｉｇｈｊ　となる。このためト
ランジスタ４９ｉＪ：オンして警報手段（例えばブザー
）６０が駆動される。なお着火時、もしくはケース２２
内に未燃ガスが残留している時点では酸欠センサー２１
は酸欠時と同様の働きをするので、タイマー回路３１′
により一定時間ｇ点の電位をダイオード６１を介して強
制的に１点の電位より低く保持しているので、着火時の
誤動作が防止できる。

なお上記実施例では警報手段５０だけを用いたが、この
警報手段６０にかえて燃焼停止手段（例えば灯芯１４を
降下させるもの）を用いても良い。

以上のように本発明は熱発電素子により着火検出をする
と同時に、酸欠検出回路等に電源を供給するので、乾電
池電源の寿命を低下させることはない。また、点火ヒー
タ回路と酸欠検出回路は全く独立して構成することが可
能なため点火ヒータ動作時に電源電圧が低下し、酸欠検
出回路が誤動作するという問題点も解消できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的石油ストープの斜視図、第２図は酸欠セ
ンサーの特性図、第３図は熱発電素子の一実施例を示す
縦断面図、第４図は第３図の熱発電素子を複数個取り付
けた状態を示す上面図、第６図は本発明の一実施例にか
かる石油ストーブの縦断面図、第６図は従来の回路図、
第７図は第５図の回路図である。 ７・・・・・・熱発電素子、１６・・・・・・点火ヒー
タ、２１・・・・・・酸欠センサー、２４″町・・酸欠
検出回路、３１′・・・・・タイマー回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 第２図 置県１ル（７・） 第３図 第４図 第５図 第　６　図 Ｇ 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）大気に開放した燃焼筒と、この燃焼筒の上方に設
   けた酸欠センサーと、この酸欠検知センサーからの出力
   によって警報手段と燃焼停止手段の少なくとも一方を作
   動させる酸欠検出回路と、先端部を上記燃焼筒の側面あ
   るいは上方に近接して位置させて加熱するようにした熱
   発電素子とを備え、前記酸欠楡總センサーと、酸欠検出
   回路と警報手段と燃焼停止手段の少なくとも一つへの電
   源供給を上記熱発電素子から行う構成とした燃焼器の酸
   欠安全装置。
2. （２）熱発電素子からの供給電圧が一定値以上になると
   上記酸欠検知回路の作動を開始する構成とした特許請求
   の範囲第１項記載の燃焼器の酸欠安全装置。