JPS61202013A - 気化式石油スト−ブの気化器ヒ−タ制御装置 - 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】 ［・発明の技術分野］ この発明は気化式石油ストーブの気化器ヒータ制御装置
に関する。

［発明の技術的背景］ 気化式石油ストーブは石油を気化させる気化器を設け、
油タンクから供給される石油を気化器で気化させて燃焼
用空気とともにバーナに送込み、燃焼させるようにして
いる。このようなストーブに使用される気化器は気化器
ヒータが埋設されており、この気化器ヒータによって加
熱されるようになっている。

従来、この気化器ヒータの制御は気化器の温度を温度検
出素子で検出し、その検出温度が第７図に示すように予
め設定された気化器温度Ｔ’Ｃ以下のときにはヒータと
直列に介挿された双方向性３端子サイ１ノスタをオン動
作してヒータをオンし、またＴ’Ｃを越えたときには双
方向性３＠子サイリスタをオフ動作してヒータをオフす
ることによって行なわれていた。

［背景技術の問題点］ このようなヒータの制御用に使用されるサイリスタ１は
比較的大きな電流を制御するため発熱が大ぎく、このた
め第８図に示すように放熱器２に取付けられている。こ
のようなサイリスタ１の温度状態を見ると、第９図にａ
で示すように予熱時には一定の連続時間オン動作されて
通電を行なうのでその温度はある程度高くなるが、気化
器の温度が設定温度Ｔ’Ｃに達した後はその温度Ｔ’Ｃ
を基準に比較的短い周期でオン、オフ動作をくり返すの
で、サイリスタの温度は第９図のｂに示すようにおる温
度幅をもって安定するようになる。しかし、何等かの異
常、例えば温度検出素子の動作に異常が生じて気化器の
温度状態と関係なく、サイリスタ１のオン時間が長くな
り、オフ時間が短くなると、第９図のＣに示すようにサ
イリスタ１の温度は上昇してしまう。また、温度検出素
子が常に低温状態を検出する方向に故障することがある
とこのとぎにはサイリスタ１が連続してオン状態となる
ため第９図に点線ｄで示すようにサイリスタ１の温度は
さらに急速に上昇することになる。

従って、従来ではこのような状態が発生してもサイリス
タの温度が最大許容温度を越えないように大きな放熱器
２を使用していた。このため、従来では大きな回路基板
を使用しなければならず、従って回路部を小ざくするこ
とができず、また使用する放熱器がコスト高となるなど
の問題があった。

［発明の目的］ この発明はこのような問題を解決するために為されたも
ので、気化器ヒータへの通電を制御する半導体スイッチ
ング素子を取付ける放熱器を小さくでき、従って使用す
る回路基板を小さくできるとともにコスト低下を図るこ
とが２できる気化式石油ストーブの気化器ヒータ制御装
置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ この発明は、バーナに供給する石油を気化さぜる気化器
を加熱する気化器ヒータと、この気化器ヒータと電源と
の間に直列に介挿され、気化器ヒータへの通電を制御す
る半導体スイッチング素子と、気化器の温度を検出する
温度検出素子と、この温度検出素子が予め設定された所
定温度以下を検出すると半導体スイッチング素子をオン
動作し、また所定温度より高い温度を検出すると半導体
スイッチング素子をオフ動作する通電制御手段と、この
通電制御手段による半導体スイッチング素子のオン動作
時間をカウントするオンタイムカウンタと、このオンタ
イムカウンタのカウント時間が予め設定された半導体ス
イッチング素子の最大許容温度を基に設定された許容最
大連続通電時間を越えたとぎ半導体スイッチング素子を
強制的にオフ動作して気化器ヒータへの通電を停止制御
する通電停止制御手段とを設け、半導体スイッチング素
子への連続通電がその素子の最大許容温度を基に設定さ
れた許容最大連続通電時間を越えたときその素子を強制
的にオフ動作してそれ以上の温度上昇を阻止している。

［発明の実施例コ 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は石油ストーブの概略構成を示すもので、油タン
ク１１内の石油を電磁ポンプ１２によって吸い上げて気
化器１３へ供給している。前記気化器１３は気化器ヒー
タ１４を埋設し、その気化器ヒータ１４で加熱されて供
給される石油を気化ざぜ、２ノズル１５を介してバーナ
１６に供給している。前記気化器１３の温度は温度検出
素子としての負特性サーミスタ１７で検出している。

第２図は気化器ヒータ１４の制御回路で、交流電源２１
に半導体スイッチング素子である双方向性３端子サイリ
スタ２２を直列に介して前記気化器ヒータ１４を接続し
ている。

また前記交流電源２１にトランス２３の一次巻線を接続
している。前記トランス２３の二次巻線には仝波整流用
ダイオードブリッジ回路２４の入力端子並びにダイオー
ド２５．２６かうなる全波整流回路の入力端子が接続さ
れている。前記ダイオードブリッジ回路２４の出力端子
には平滑コンデンサ２７が接続され、その平滑コンデン
サ２７にＮＰＮ形の第１のトランジスタ２８及び抵抗２
９を直列に介してパルストランス３０の一次巻線を接続
している。前記パルストランス３０の二次巻線はダイオ
ード３１を介して前記サイリスタ２２のゲート・端子間
に接続されている。なお、前記パルストランス３０の一
次巻線にはサージ吸収用のダイオード３２が並列に接続
され、前記第１のトランジスタ２８のベース・エミッタ
間には抵抗３３が接続されている。また、前記平滑コン
デンサ２７にはＮＰＮ形の第２のトランジスタ３４のコ
レクタ・ベースを介して第１の定電圧ダイオード３５が
並列に接続されている。なお、前記第２のトランジスタ
３４のコレクタ・ベース間には抵抗４５が接続されてい
る。前記第２のトランジスタ３４のエミッタ・ベースと
第１の定電圧ダイオード３５との直列回路に第２の定電
圧ダイオード３６と抵抗３７との直列回路を並列に接続
している。前記第２の定電圧ダイオード３６に前記負特
性サーミスタ１７と抵抗３８との直列回路を並列に接続
している。なお、前記第２のトランジスタ３４のエミッ
タから＋Ｖｃ電圧を出力している。

前記ダイオード２５．２６からなる全波整流回路の出力
端子に抵抗３９．４０の直列回路を接続し、その抵抗３
９．４０の接続点をＮＰＮ形の第３のトランジスタ４１
のベースに接続している。

前記第３のトランジスタ４１は＋Ｖｃ電圧源に抵抗４２
を介してそのコレクタ・エミッタが接続されている。

また、前記＋■０電圧源にマイクロコンピュータ４３を
接続している。そしてそのマイクロコンピュータ４３の
入力端子Ｉｏに前記第３のトランジスタ４１のコレクタ
を接続し、入力端子１１に前記サーミスタ１７と抵抗３
８との接続点を接続し、入力端子ＶＨに前記第２の定電
圧ダイオード３６のアノードを接続し、かつ出力端子Ｏ
ｏに前記第１のトランジスタ２８のベースを抵抗４４を
介して接続している。

前記双方向性３端子サイリスタ２２は第３図に氷すよう
に放熱器４６に取付けられている。

前記マイクロコンピュータ４３にはＣＰＵ　（中央処理
装置）、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）、ＲＡＭ
（ランダム・アクセス・メモリ）、Ａ／Ｄ変換器を有す
るＩ１０ポート、基準クロック発生器などが設けられ、
前記ＣＰＵによってＲＯＭのプログラムデータに基づい
てＲＡＭや■１０ポートの制御が行われるようになって
いる。前記ＲＡＭには第４図に示すようにヒータのオン
時間をカウントするオン時間カウンタＴ１、ヒータのオ
フ時間をカウントするオフ時間カウンタＣＴ２、予め設
定された基準時間をカウントするサイクルタイマＣＹ、
前記サイリスタ２２の最大許容温度を基に設定された許
容最大連続通電時間に対応したカウント値ＭＯを格納し
た第１の時間メモリＴＭ１、ヒータの許容最小連続通電
時間に対応したカウント値Ｍ１を格納した第２の時間メ
モーリＴＭ２などが設けられている。

前記マイクロコンピュータ４３のＣＰＵは第５図に示す
プログラム制御を行なう。先ず、オン時間カウンタＣＴ
１をリセットしオンタイムをクリアする。またオフ時間
カウンタＣＴ２をリセットしオフタイムをクリアする。

続いて入力端子■１の入力によって気化器１３の温度が
その保持温度であるＴ°Ｃ以下になっているか否かを判
断する。

そしてＴ℃以下であれば出力端子００にパルス信号を出
力してヒータのオン制御を行ない、かつオフ時間カウン
タＣＴ２をリセットする。続いてサイクルタイマＣＹ＝
１か否かを判断する。ＣＹ−１であれば基準時間が経過
したと判断してオン時間カウンタＣＴ１を＋１インクリ
メントしてサイクルタイマＣＹをゼロクリアする。また
、ＣＹ＝Ｏであればこの処理をパスする。続いてオン時
間カウンタＣＴｒのオンタイムカウント１直が第１の時
間メモリＴＭ１に格納されているカウント値Ｍｏよりも
大きいか否かを判断する。そしてカウント値Ｍｏ以下で
あればルーチンを気化器１３の温度判断に戻す。またカ
ウント値Ｍｏよりも大きければ異常有りと判断して出力
端子００へのパルス信号の出力を強制的に禁止し、かつ
ス１−一ブの消火制御を行なう。

また、前記気化器１３の温度判断において気化器１３の
温度がＴ℃を越えていると判断したときには出力端子０
（ｌへのパルス信号の出力を停止してヒータのオフ制御
を行ない、かつオン時間カウンタＣＴＩをリセットする
。続いてサイクルタイマＣＹ＝１か否かを判断する。Ｃ
Ｙ＝１であれば基準時間が経過したと判断してオフ時間
カウンタＣＴ２を＋１インクリメントしてサイクルタイ
マＣＹをゼロクリアする。また、ＣＹ＝Ｏであればこの
処理をバスする。続いて再度入力端子■１からの入力に
よって気化器１３の温度を判断し、気化器１３の温度が
まだＴ’Ｃを越えていると判断したときには再度ヒータ
のオフ制御、オン時間カウンタＣＴ１のリセット制御、
サイクルタイマＣＹの判断、気化器１３の温度判断をく
り返し行なう。

この処理で気化器１３の温度がＴ”Ｃ以下になったと判
断すると次にオフ時間カウンタＣＴ２のオフタイムカウ
ント値が第２の時間メモリＴＭ２に格納されているカウ
ント値Ｍ１よりも大きいか否かを判断する。そしてカウ
ント値Ｍ１より大きければルーチンをヒータのオン制御
に戻す。またカウント値Ｍ１以下でおれば異常有りと判
断してヒータのオン制御を行なうことなくスト−ブの消
火制御を行なう。

このような構成の本発明実施例においてはダイオード２
５．２６のアノードには仝波整流波形が出力され、これ
によって第３のトランジスタ４１が金波波形の略ゼロボ
ルト付近でオフ動作される。

しかして、マイクロコンピュータ４３の入力端子Ｉｎに
はゼロクロス検出信号が入力される。一方、マイクロコ
ンピュータ４３の入力端子ＶＲには第２の定電圧ダイオ
ード３６の両端間電圧がＡ／Ｄ変換の基準電圧として入
力され、かつ入力端子１１には負特性サーミスタ１７の
両端間電圧が入力される。これによりマイクロコンピュ
ータ４３は入力端子ＶＲへの入力電圧と入力端子■１へ
の入力電圧との比から気化器１３の温度状態を判別する
。そして気化器１３の温度が保持温度Ｔ’Ｃ以下でおれ
ば入力端子Ｉｏに入力されるゼロクロス検出信号に同期
したパルス信号を出力端子Ｏａに出力する。こうして第
１のトランジスタ２８が交流波形がゼロクロスするタイ
ミングでオン動作され、それによってパルストランス３
０の二次巻線にパルス電圧が発生し、サイリスタ２２が
オン動作される。こうしてサイリスタ２２は交流波形が
ゼロクロスするタイミングでゼロクロススイッチング動
作され、気化器ヒータ１４に対して通電制御を行なう。

気化器ヒータ１４への通電が開始されるとオフ時間カウ
ンタＣＴ２がリセットされるとともにオン時間カウンタ
ＣＴ１がサイクルタイマＣＹが基準時間をカウントする
回数をカウントする。そしてこのカウント値が第１の時
間メモリＴＭＩのカウント値Ｍｏを越える前に気化器１
３の温度がＴ℃を越えたと判断されると出力端子Ｏｏか
らのパルス信号の出力が停止され、第１のトランジスタ
２８がオフ状態に保持される。しかしてサイリスタ２２
は次の半サイクルでオフ動作され、気化器ヒータ１４へ
の通電が停止される。

そしてオン時間カウンタＣ丁１かリセットされるととも
にオフ時間カウンタＣ丁２がサイクルタイマＣＹが基準
時間をカウントする回数をカウントする。そしてこのカ
ウント値が第２の時間メモリＴＭ２のカウント値Ｍ１を
越えてから気化器１３の温度がＴ″ＣＣ以下ると出力端
子ＯＯから再度パルス信号が出力されてサイリスタ２２
がゼロクロススイッチング動作され、気化器ヒータ１４
への通電が行われる。このような正常動作を行なってい
るときのサイリスタ２２の温度状態を見ると、最初の予
熱時では第６図の′ａに示すように気化器１３の温度が
低温状態から温度Ｔ’Ｃに達するまでサイリスタ２２を
オン動作しなければならす、従ってサイリスタ２２のオ
ン時間が比較的長くサイリスタ２２の温度はある程度上
昇する。しかしこの温度上昇は最大許容温度に比べてか
なり低くなっている。その後気化器１３の温度変化に応
じてサイリスタ２２は比較的短い時間でオン、オフをく
り返すので、サイリスタ２２の温度は第６図のｂに示す
ように低い状態に保持される。なお、この場合前述した
従来のサイリスタの温度状ｇ／第９徊のｂ）に比べてそ
の温度が若干高くなっているのは従来に比べて放熱器４
６を小さくしているためでおる。

また、負特性サーミスタ１７の温度特性に異常が生じて
もサイリスタ２２０オン動作時間に対応するオン時間カ
ウンタＣＴＩのカウント値が第１の時間メモリＴｆＶｈ
のカウント値Ｍ（ｌ以下であり、かつサイリスタ２２の
オフ動作時間に対応するオフ時間カウンタＣＴ２のカウ
ント値が第２の時間メモリＴＭ２のカウント値Ｍ１より
大きければサイリスタ２２の温度は第６図のＣに示すよ
うに変化する。しかして、このときの最大温度がサイリ
スタ２２の最大許容温度以下になるように放熱器４６の
大きさを決めればよい。このようにサイリスタ２２の許
容最大連続通電時間と許容最小連続非通電時間と最大許
容温度との関係で放熱器４６の大きさを決めることがで
きるので、放熱器４６の大きざを最小限に設定でき、従
来に比べてかなり小さくできる。従って、その弁回路基
板も小さくでき、かつコスト低下を図ることができる。

さらに、負特性サーミスタ１７の特性異常や断線などに
よってサイリスタ２２が許容最大連続通電時間よりも長
く通電されることがあると、このときにはサイリスタ２
２が直ちにオフ動作されてヒータ１４への通電が停止さ
れ、消火が行われる。

こうしてサイリスタ２２が異常加熱されるのを防止し、
サイリスタ２２が破壊されるのを防止する。

また、サイリスタ２２が許容最小連続非通電時間よりも
短い時間しかオフ動作されないことがあると、このとぎ
にはサイリスタ２２のオフ状態がそのまま保持されて消
火が行われる。こうしてサイリスタ２２が充分に冷却さ
れる時間がなく、そのために異常加熱されるのを防止し
、サイリスタ２２が破壊されるのを防止する。

なお、前記実施例においてはサイリスタのオフ時間が許
容最小連続非通電時間よりも短い場合にも気化器ヒータ
１４をオフ制御して消火動作を行なうようにしたが必ず
しもこれに限定されるものではなく、サイリスタのオン
動作時間が許容最大連続通電時間よりも長い場合にのみ
気化器ヒータ１４をオフ制御して消火動作を行なうもの
であってもよい。

また、前記実施例では温度検出素子として負特性サーミ
スタを使用したが必ずしもこれに限定されるものでない
のは勿論である。また、前記実施例では半導体スイッチ
ング素子として双方向性３端子サイリスタを使用したが
必ずしもこれに限定されるものでないのは勿論である。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、気化器ヒータへ
の通電を制御する半導体スイッチング素子を取付ける放
熱器を小ざくでき、従って使用する回路基板を小さくで
きるとともにコスト低下を図ることができる気化式石油
ストーブの気化器ヒータ制御装置を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は気化式石油ストーブの概略構成図、第２図は気化器
ヒータの制御回路図、第３図は双方向性３端子サイリス
タを放熱器に取付けた状態を示す斜視図、第４図はマイ
クロコンピュータにおレブるＲＡＭの主なメモリ構成を
示す図、第５図はマイクロコンピュータのＣＰＬＪによ
るヒータ制御を示す流れ図、第６図はサイリスタ温度の
変化特性を示すグラフ、第７図〜第９図は従来例を示す
もので、第７図はヒータ制御を示す流れ図、第８図は双
方向性３端子サイリスタを放熱器に取付けた状態を示す
斜視図、第９図はサイリスタ温度の変化特性を示すグラ
フである。 １３・・・気化器、１４・・・気化器ヒータ、１６・・
・バーナ、１７・・・負特性サーミスタ（温度検出素子
）、２２・・・双方向性３端子サイリスタ（半導体スイ
ッチング素子）、２８・・・第１のトランジスタ、３０
・・・パルストランス、４３・・・マイクロコンピュー
タ、４６・・・放熱器、ＣＴ１・・・オン時間カウンタ
、ＣＹ・・・サイクルタイマ、ＴＭＩ・・・第１の時間
メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バーナに供給する石油を気化させる気化器を加熱する気
   化器ヒータと、この気化器ヒータと電源との間に直列に
   介挿され、前記気化器ヒータへの通電を制御する半導体
   スイッチング素子と、前記気化器の温度を検出する温度
   検出素子と、この温度検出素子が予め設定された所定温
   度以下を検出すると前記半導体スイッチング素子をオン
   動作し、また所定温度より高い温度を検出すると前記半
   導体スイッチング素子をオフ動作する通電制御手段と、
   この通電制御手段による前記半導体スイッチング素子の
   オン動作時間をカウントするオンタイムカウンタと、こ
   のオンタイムカウンタのカウント時間が予め設定された
   前記半導体スイッチング素子の最大許容温度を基に設定
   された許容最大連続通電時間を越えたとき前記半導体ス
   イッチング素子を強制的にオフ動作して前記気化器ヒー
   タへの通電を停止制御する通電停止制御手段とを設けた
   ことを特徴とする気化式石油ストーブの気化器ヒータ制
   御装置。