JPH11182843A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石油ファンヒータにおいて、液面センサの発
光素子の寿命を延ばすとともに、その発光量が不足した
場合の空運転による異常燃焼を回避する。 【解決手段】 液位センサ１０の発光素子１３をフォト
インタラプタ２３による回転パルス信号を利用して断続
的に発光させるとともに、マイコン２１に出力するスイ
ッチング回路２０を備える。マイコン２１は受光パルス
信号の周波数と回転パルス信号の周波数とを比較して液
位センサ１０の故障を検出する。これにより、既存の回
転パルス信号を利用して液位センサ１０の発光素子１３
への通電を行えるため、液位センサ１０の発光素子１３
の通電時間が大幅に短くなり、発光素子１３の寿命を延
ばすことができる。また、専用のパルス発生処理が不要
となり、マイコン２１の信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石油ファンヒータ
等の液体燃料燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の液体燃料燃焼装置の液位セ
ンサの作動機構を示す原理図であり、（ａ）は液体燃料
がある場合の正面図、（ｂ）は液体燃料がない場合の正
面図である。

【０００３】従来この種の液位センサとしては、例えば
特開平３−１５２３０８号公報に開示されているよう
に、灯油などの液体燃料と空気との屈折率の差に着目
し、スネルの法則を利用したものが知られていた。

【０００４】すなわち、このような液位センサでは、図
８に示すように、発光ダイオード等の発光素子１３とフ
ォトトランジスタ等の受光素子１４が合成樹脂製の透光
体１２に埋設されており、この透光体１２の屈折率は空
気の屈折率よりも大きく、かつ液体燃料１５の屈折率よ
りも小さい。

【０００５】そして、燃料タンク内に液体燃料１５があ
る場合には、図８（ａ）に示すように、透光体１２が液
体燃料１５中に浸漬された状態となっているため、発光
素子１３から放射された光は透光体１２と液体燃料１５
との境界面を透過して液体燃料１５中を直進してしま
い、受光素子１４には入射しない。その結果、受光素子
１４に接続されたスイッチング回路がＯＦＦとなって電
磁ポンプが駆動され、燃料タンク内の液体燃料１５がバ
ーナへ供給されて燃焼するように制御される。

【０００６】また、燃料タンク内の液体燃料１５がなく
なると、図８（ｂ）に示すように、透光体１２が液体燃
料１５から上方に露出し、透光体１２の周囲には空気が
存在する状態となるため、発光素子１３から放射された
光は透光体１２と液体燃料１５との境界面で全反射して
受光素子１４に入射する。その結果、受光素子１４に接
続されたスイッチング回路がＯＮとなって電磁ポンプの
駆動が停止し、液体燃料１５のバーナへの供給が停止す
るように制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この液体燃料
燃焼装置を長期間にわたって使用すると、発光素子１３
の通電時間が増大するに伴って発光素子１３の発光量が
低減し、その寿命が短くなるのが通常である。そして、
発光素子１３の発光量が一定値以下となった場合には、
燃料タンク内に液体燃料１５がないにも拘らず液体燃料
１５があると誤認され、液体燃料１５がない状態で電磁
ポンプが駆動されて空運転が行われ、異常燃焼が発生し
てしまう危険性があった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑み、液位センサの
発光素子の寿命を延ばすことができるとともに、その発
光量が不足しても空運転による異常燃焼を回避すること
ができる点で安全性の高い液体燃料燃焼装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、運転
スイッチがＯＮのときに基準パルス信号を送出するよう
に制御するマイコンを備えた液体燃料燃焼装置であっ
て、発光素子と受光素子とが対向し、かつ、これら発光
素子と受光素子とを結ぶ光軸が液面と平行になるように
両素子を透光体内に埋設し、前記光軸上に液体燃料がな
いときに前記発光素子から前記受光素子へ向かう光が前
記透光体との境界面で全反射されて前記受光素子へ向か
わなくするように前記透光体にプリズム部を設け、前記
受光素子が受光しないときに前記燃料タンク内の液体燃
料が所定レベル未満に減少したことを検出し、前記受光
素子が受光したときに前記マイコンに受光パルス信号を
出力する液位センサと、この液位センサの発光素子を前
記基準パルス信号を利用して断続的に発光させるととも
に、前記基準パルス信号を前記マイコンに出力するスイ
ッチング回路とを備え、前記マイコンは前記受光パルス
信号と前記基準パルス信号とを比較して前記液位センサ
の故障を検出するようにして構成される。

【００１０】また本発明は、上記受光パルス信号と上記
基準パルス信号との比較をその周波数で行うようにして
構成される。

【００１１】さらに本発明は、上記マイコンは故障を検
出したときにフェイルセーフ運転を行うようにして構成
される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１３】図１は本発明による石油ファンヒータの一
実施形態を示す斜視図、図２は図１に示す石油ファンヒ
ータの燃料タンク付近の拡大図、図３は液位センサの一
例を示す図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその
底面図、図４は図３に示す液位センサの拡大図であり、
（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、図
５は図３に示す液位センサの作動機構を示す原理図であ
り、（ａ）は液体燃料が所定レベルにある場合の底面
図、（ｂ）は液体燃料が所定レベルにない場合の底面
図、図６はスイッチング回路の一例を示す回路図、図７
は各種のパルス信号を示す波形図である。

【００１４】本発明による液体燃料燃焼装置である石油
ファンヒータ１は、図１に示すように、ケーシング２を
有しており、ケーシング２の前面には温風吹出口３が形
成されている。また、ケーシング２の上面には蓋５が開
閉自在に取り付けられており、蓋５の下方のケーシング
２内には燃料タンク６が設置されている。燃料タンク６
内の燃料貯留空間８には、図２に示すように、灯油など
の液体燃料１５が貯留されており、燃料タンク６の上側
にはカートリッジタンク７が着脱自在に載置されてい
る。また、燃料タンク６の上面には電磁ポンプ９がその
吸込筒部９ａを下方に向けた形で装着されており、電磁
ポンプ９の近傍には液位センサ１０が取り付けられてい
る。

【００１５】この液位センサ１０は、図３に示すよう
に、本体１１を有しており、本体１１の下側にはΠ字形
の透明な合成樹脂からなる透光体１２が付設されてい
る。透光体１２の発光脚部１２ａには、図４に示すよう
に、透光させにくい色、例えば黒色の合成樹脂からなる
発光暗箱１６が埋設されており、発光暗箱１６には縦長
の発光スリット１６ａが形成されている。さらに、発光
暗箱１６内には発光ダイオード等の発光素子１３が収容
されている。一方、透光体１２の受光脚部１２ｂには黒
色の合成樹脂からなる受光暗箱１７が埋設されており、
受光暗箱１７には縦長の受光スリット１７ａが前記発光
暗箱１６の発光スリット１６ａに対向する形で形成され
ている。さらに、受光暗箱１７内にはフォトトランジス
タ等の受光素子１４が収容されている。

【００１６】ここで、透光体１２の発光脚部１２ａに
は、図３に示すように、プリズム部１２ｃが発光素子１
３と受光素子１４とを結ぶ光軸上に形成されており、こ
の光軸上には燃料検出空間１９が燃料タンク６内の燃料
貯留空間８と連通するように形成されている。

【００１７】また、図６に示すように、石油ファンヒー
タ１はマイコン２１を有しており、マイコン２１と液位
センサ１０とを結ぶ形でスイッチング回路２０が組み込
まれている。さらに、石油ファンヒータ１は、燃焼ファ
ン（図示せず）の回転数を検出するためのフォトインタ
ラプタ２３を具備しており、フォトインタラプタ２３は
発光部２５と受光部２６から構成されている。なお、こ
の明細書ではマイクロコンピュータのことをマイコンと
記している。

【００１８】石油ファンヒータ１は以上のような構成を
有するので、燃焼運転を開始すべく運転スイッチ（図示
せず）を入れると、燃料タンク６内に所定レベルの液体
燃料１５がある場合に限ってその燃焼が行われ、それ以
外の場合（燃料タンク６内の液体燃料１５が所定レベル
未満となった場合、発光素子１３が暗くなった場合な
ど）には液体燃料１５の燃焼が行われないこととなり、
燃料タンク６内の液体燃料１５が電磁ポンプ９の吸込筒
部９ａに達していない状態での空運転を未然に防止して
異常燃焼の発生などを防ぎ、石油ファンヒータ１の安全
性を高めることができる。

【００１９】すなわち、前記運転スイッチがＯＮになる
と、前記燃焼ファンが回転し、フォトインタラプタ２３
の発光部２５から受光部２６に向けて断続的に発光す
る。すると、トランジスタＴ１は所定の時間間隔でＯＮ
／ＯＦＦを繰り返し、そのため発光素子１３に断続的に
電流が通じて発光すると同時に、回転パルス信号が基準
パルス信号として第１入力ポートＰ１を介してマイコン
２１に入力されることとなる。

【００２０】ここで、燃料タンク６内に所定レベルの液
体燃料１５がある場合には、図５（ａ）に示すように、
液位センサ１０の透光体１２が液体燃料１５中に浸漬さ
れた状態となっているため、発光素子１３から放射され
た光は透光体１２のプリズム部１２ｃと液体燃料１５と
の境界面を所定の屈折角で屈折しつつ透過した後、液体
燃料１５中を直進し、液体燃料１５と透光体１２の受光
脚部１２ｂとの境界面を所定の屈折角で屈折しつつ透過
して受光素子１４に入射する。すると、所定の受光パル
ス信号が第２入力ポートＰ２を介してマイコン２１に入
力されるので、マイコン２１は電磁ポンプ９を駆動す
る。その結果、燃料タンク６内の液体燃料１５がバーナ
（図示せず）へ供給されて燃焼する。

【００２１】この際、マイコン２１は、回転パルス信号
と受光パルス信号とを比較することにより、発光素子１
３の劣化その他の故障を検出することができる。すなわ
ち、第１入力ポートＰ１からマイコン２１に入力される
回転パルス信号は、図７（ａ）に示すように、矩形のパ
ルス波形を示すのに対して、第２入力ポートＰ２からマ
イコン２１に入力される受光パルス信号は、図７（ｂ）
に示すように、受光素子１４の容量分だけ鈍った波形と
なるので、図７（ｃ）に示すように、この受光パルス信
号を一定のスレッシュホールドレベルと比較して、図７
（ｄ）に示すように、矩形のパルス波形に変換する。そ
して、この変換パルス信号を回転パルス信号と比べるこ
とにより、回転パルス信号と受光パルス信号との異同を
判定する。このとき、変換パルス信号および回転パルス
信号をその周波数で読んで比較するようにすれば、受光
素子１４の容量分の鈍りを補正することが可能となる。

【００２２】なお、発光素子１３から放射される光は発
光暗箱１６そのもので受光素子１４側へ案内されるだけ
でなく、発光暗箱１６の発光スリット１６ａで発光方向
が受光素子１４側にさらに限定されるので、この光が受
光素子１４以外の部位に放射されることがなく、受光素
子１４への光の指向性を高めることができる。また、透
光体１２に入射する光は受光暗箱１７そのもので受光素
子１４側へ案内されるだけでなく、受光暗箱１７の受光
スリット１７ａで受光方向が受光素子１４側にさらに限
定されるので、発光素子１３以外の光源からの光や他部
位で反射した光が受光素子１４に入射して誤動作を招く
事態を回避することが可能となる。

【００２３】また、燃料タンク６内の液体燃料１５が消
費されて所定レベルよりも低くなると、図５（ｂ）に示
すように、液位センサ１０の透光体１２が液体燃料１５
から上方に露出し、透光体１２の周囲には空気が存在す
る状態となるため、発光素子１３から放射された光の大
部分は透光体１２のプリズム部１２ｃと液体燃料１５と
の境界面で全反射してしまい、受光素子１４に入射する
光は少なくなる。すると、それまでマイコン２１に入力
されていた受光パルス信号がなくなるので、マイコン２
１は電磁ポンプ９の駆動を停止させる。その結果、液体
燃料１５のバーナへの供給が停止する。すなわち、故障
が検出されたときに運転停止（フェイルセーフ運転）が
行われる。なお、このとき運転停止とともに報知（表示
ランプの点灯や警報音を鳴らすこと）を行うように石油
ファンヒータ１（液体燃料燃焼装置）を構成しても構わ
ない。

【００２４】ところで、発光素子１３の発光量が何らか
の原因（発光素子１３の寿命など）で低減して暗くなっ
た場合、燃料タンク６内の液体燃料１５が所定レベルよ
りも大幅に低下したときには、発光素子１３の発光量が
十分ある場合と同様、発光素子１３から放射された光が
受光素子１４側に入射することはないので、燃料タンク
６内の液体燃料１５が所定レベルよりも大幅に低下して
いるにも拘らず液体燃料１５が所定レベルにあると誤認
されることはない。従って、たとえ発光素子１３の発光
量が不足しても空運転による異常燃焼を回避することが
可能となり、安全性に優れる。他方、燃料タンク６内の
液体燃料１５が所定レベルにあるときには、発光素子１
３の発光量が十分ある場合と同様、発光素子１３から放
射された光は受光素子１４に入射するものの、発光素子
１３の発光量不足のため受光素子１４の受光量も低減す
るので、燃料タンク６内の液体燃料１５が所定レベルに
あるにも拘らず液体燃料１５が所定レベルよりも大幅に
低下したと誤認される恐れはあるが、これは危険性を伴
わない誤認であり、特に問題は生じない。

【００２５】一方、燃焼運転を停止すべく前記運転スイ
ッチを切ると、発光停止スイッチＳ１が閉じる。する
と、トランジスタＴ１は常時ＯＦＦとなるため、発光素
子１３には電流が通じない状態が維持される。

【００２６】このように、発光素子１３に通電されるの
は前記運転スイッチがＯＮになっている時のみであり、
しかも、その通電は断続的であるので、前記運転スイッ
チのＯＮ／ＯＦＦに拘わらず発光素子１３に連続的に通
電する場合と比べて、発光素子１３の通電時間を大幅に
短縮することができ、それだけ発光素子１３の寿命を延
ばすことが可能となる。また、発光素子１３の発光は、
フォトインタラプタ２３による既存の回転パルス信号を
利用して行われるので、発光素子１３の発光のためにマ
イコン２１でパルス発生処理を行う必要がなく、マイコ
ン２１の信頼性が低下することはない。

【００２７】なお、上述の実施形態においては石油ファ
ンヒータ１の液位センサ１０について説明したが、石油
ファンヒータ１以外の液体燃料燃焼装置、例えばＦＦ式
と呼ばれている強制給排気式の液体燃料燃焼装置に本発
明を適用することも可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、運
転スイッチがＯＮのときに回転パルス信号などの基準パ
ルス信号を送出するように制御するマイコンを備えた石
油ファンヒータ等の液体燃料燃焼装置であって、発光素
子と受光素子とが対向し、かつ、これら発光素子と受光
素子とを結ぶ光軸が液面と平行になるように両素子を透
光体内に埋設し、前記光軸上に液体燃料がないときに前
記発光素子から前記受光素子へ向かう光が前記透光体と
の境界面で全反射されて前記受光素子へ向かわなくする
ように前記透光体にプリズム部を設け、前記受光素子が
受光しないときに前記燃料タンク内の液体燃料が所定レ
ベル未満に減少したことを検出し、前記受光素子が受光
したときに前記マイコンに受光パルス信号を出力する液
位センサと、この液位センサの発光素子を前記基準パル
ス信号を利用して断続的に発光させるとともに、前記基
準パルス信号を前記マイコンに出力するスイッチング回
路とを備え、前記マイコンは前記受光パルス信号と前記
基準パルス信号とを比較して前記液位センサの故障を検
出するようにして構成したので、既存の基準パルス信号
を利用して液位センサの発光素子への通電を行えること
から、液位センサの発光素子の通電時間を大幅に短縮す
ることができ、発光素子の寿命を延ばすことが可能とな
ると同時に、専用のパルス発生処理が不要となり、マイ
コンの信頼性が向上する。しかも、燃料タンク内に液体
燃料がない場合には、液位センサの発光素子の発光量が
十分あるか否かを問わず、発光素子から放射された光が
受光素子に入射することはないことから、燃料タンク内
に液体燃料がないにも拘らず液体燃料があると誤認され
ることはなく、たとえ発光素子の発光量が不足しても空
運転による異常燃焼を回避することが可能となる。

【００２９】また本発明によれば、上記受光パルス信号
と上記基準パルス信号との比較をその周波数で行うよう
にして構成したので、基準パルス信号と受光パルス信号
との周波数比較によって、液位センサの発光素子の劣化
その他の故障を適正に検出することができる。

【００３０】さらに本発明によれば、上記マイコンは故
障を検出したときにフェイルセーフ運転を行うようにし
て構成したので、液体燃料燃焼装置の安全性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による石油ファンヒータの一実施形態を
示す斜視図である。

【図２】図１に示す石油ファンヒータの燃料タンク付近
の拡大図である。

【図３】液位センサの一例を示す図であり、（ａ）はそ
の正面図、（ｂ）はその底面図である。

【図４】図３に示す液位センサの拡大図であり、（ａ）
はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。

【図５】図３に示す液位センサの作動機構を示す原理図
であり、（ａ）は液体燃料がある場合の底面図、（ｂ）
は液体燃料がない場合の底面図である。

【図６】スイッチング回路の一例を示す回路図である。

【図７】各種のパルス信号を示す波形図である。

【図８】従来の液体燃料燃焼装置の液位センサの作動機
構を示す原理図であり、（ａ）は液体燃料がある場合の
正面図、（ｂ）は液体燃料がない場合の正面図である。

【符号の説明】

１……液体燃料燃焼装置（石油ファンヒータ） ６……燃料タンク １０……液位センサ １２……透光体 １２ｃ……プリズム部 １３……発光素子 １４……受光素子 １５……液体燃料 ２０……スイッチング回路 ２１……マイコン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転スイッチがＯＮのときに基準パルス
   信号を送出するように制御するマイコンを備えた液体燃
   料燃焼装置であって、 発光素子と受光素子とが対向し、かつ、これら発光素子
   と受光素子とを結ぶ光軸が液面と平行になるように両素
   子を透光体内に埋設し、前記光軸上に液体燃料がないと
   きに前記発光素子から前記受光素子へ向かう光が前記透
   光体との境界面で全反射されて前記受光素子へ向かわな
   くするように前記透光体にプリズム部を設け、前記受光
   素子が受光しないときに前記燃料タンク内の液体燃料が
   所定レベル未満に減少したことを検出し、前記受光素子
   が受光したときに前記マイコンに受光パルス信号を出力
   する液位センサと、この液位センサの発光素子を前記基
   準パルス信号を利用して断続的に発光させるとともに、
   前記基準パルス信号を前記マイコンに出力するスイッチ
   ング回路とを備え、前記マイコンは前記受光パルス信号
   と前記基準パルス信号とを比較して前記液位センサの故
   障を検出することを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】 受光パルス信号と基準パルス信号との比
   較をその周波数で行うことを特徴とする請求項１に記載
   の液体燃料燃焼装置。
3. 【請求項３】 マイコンは故障を検出したときにフェイ
   ルセーフ運転を行うことを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の液体燃料燃焼装置。