JPS6233486B2 - - Google Patents

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１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５を押して灯
芯に点火し、燃焼を開始するようになつている。
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
灯芯も下に下がつて消火するような構造になつて
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
によつ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け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つ
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。一方石油ストーブ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1/2〜1/3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℃〜600℃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があつた。

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ツク効果を利用したもので
Ｐ型とＮ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0.35V、起電力0.3ｍ
ｗ程度のものがあるが、これを複数個直列に接続
して直流電力を大きくし、送風機等を駆動せしめ
る。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℃に加熱し、低温側を200℃以下にすること
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はゼーベツク効果を利用したもの
で、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。この素子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１
０，１１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１０，１
１が放熱板１３に固定されている。この放熱板１
３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５図において外装１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１４を上下させるようになつてい
る。そして灯芯１４が上昇したとき点火つまみ５
を押すとそれに連動して乾電池電源１７より供給
された電圧がスイツチ１５により点火ヒータ１６
に供給されるようになつている。また灯芯１４は
燃料タンク１８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つており、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Ａ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つて制御
回路２４に接続する。制御回路２４には他のリー
ド線２５により熱発電素子７が接続されている。

第６図は熱発電素子を使用しない従来の回路構
成を示しており電源として点火用の乾電池電源１
７を共用した一例である。２６は回転つまみ４の
操作により灯芯１４が燃焼位置にセツトされたこ
とを示すスイツチで、点火スイツチ１５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。一方同時にトランジスタ
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トランジスタ２９がオンする。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、スイツチ１５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。

２ 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、一酸化炭素
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′をロツクするタ
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つのブロツクに分れ、下のブロツクは乾電池
電源１７と点火スイツチ１５、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″は上のブロツクに含まれ、
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。

今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。従つて第７図のａ点
の電位が上昇し、抵抗３３′と３４とで設定され
る電位ｂもａ点電位に追従して上昇する。ｂ点電
位がツエナーダイオード３５のツエナー電位より
低い場合、ツエナーダイオード３５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ツタ電
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点電位がツエナー電位以上となるツ
エナーダイオード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３３の
ベース電流を引き込む。その結果トランジスタ３
３がオンするので、酸欠検出回路２４″に電源が
供給される。３１′はＣ，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内に蓄つた未
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
をロツクしておくものである。

トランジスタ３３がオンし、ｃ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ｅ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の出力は「Low」から「High」に変化す
る。一方酸欠センサー２１と抵抗４３，４４，４
５とでブリツジ回路が構成されており、抵抗４４
と４５の分割点ｆは差動増幅器４６の入力側
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
点の電位よりｆ点の電位の方が高いので、差動増
幅器４６の出力は「Low」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ｆ点の電位よ
り高くなり、差動増幅器４６の出力は「High」
となる。このためトランジスタ４９はオンして警
報手段（例えばブザー）５０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５１を介して強
制的にｆ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５０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。さらに酸欠検
出回路への供給電圧は一定電圧以上にならないと
行なわれないようにしているので電圧が低すぎる
ことによる誤動作も上記と同様防止でき、信頼性
の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的石油ストーブの斜視図、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
５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″……酸欠検出回路、３
１′……タイマー回路。

Claims (1)

【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、この酸欠センサーから
   の出力によつ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、上
   記酸欠検出回路は酸欠センサーと抵抗とで分割さ
   れる電位と基準電位とを差動増幅器で比較し、そ
   の出力により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ように構成するとともに、熱
   発電素子と酸欠検出回路とは熱発電素子からの供
   給電圧が一定値以上になるとこの供給電圧を酸欠
   検出回路に印加する電圧検出回路を介して接続し
   た燃焼器の酸欠安全装置。