(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号を送出するマイコンと、このマイコンに燃焼運転を指令する運転スイッチと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するとともに、この光軸上に燃料検出空間が形成されるように透光体を燃料タンクの燃料貯留空間内に配置し、前記燃料検出空間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当該燃料検出空間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する液位センサと、この液位センサの発光素子を前記マイコンからのパルス信号を利用して断続的に発光させるスイッチング回路と、前記運転スイッチがＯＦＦのときに前記液位センサの発光素子の発光を停止させる発光停止スイッチとを備えたことを特徴とする液体燃料燃焼装置。
【請求項２】
パルス信号が表示スキャン信号線を流れる表示パルス信号であることを特徴とする請求項１に記載の液体燃料燃焼装置。
【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）は液体燃料が所定レベルにある場合の正面図、（ｂ）は液体燃料が所定レベルに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が透明な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が所定レベル以上ある場合には、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との境界面から屈折率の大きい側に透過して液体燃料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が所定レベル未満になると、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が所定レベル未満に低下したにも拘らず液体燃料１５が所定レベルにあると誤認され、液体燃料１５が所定レベルに達してい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、パルス信号を送出するマイコンと、このマイコンに燃焼運転を指令する運転スイッチと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するとともに、この光軸上に燃料検出空間が形成されるように透光体を燃料タンクの燃料貯留空間内に配置し、前記燃料検出空間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当該燃料検出空間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する液位センサと、この液位センサの発光素子を前記マイコンからのパルス信号を利用して断続的に発光させるスイッチング回路と、前記運転スイッチがＯＦＦのときに前記液位センサの発光素子の発光を停止させる発光停止スイッチとを備えて構成される。
【００１０】
また本発明は、上記パルス信号が表示スキャン信号線を流れる表示パルス信号であるようにして構成される。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は石油ファンヒータの一例を示す斜視図、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は本発明による液位センサの一実施形態を示す図であり、（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。
【００１３】
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、本発明による液位センサ１０が取り付けられている。
【００１４】
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。
【００１５】
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１３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。
【００１６】
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。ここで、マイコン２１には４本の表示スキャン信号線２２が取り付けられており、そのうち１本の表示スキャン信号線２２には抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してトランジスタＴ１が接続されている。また、これらの抵抗Ｒ１、Ｒ２間とマイコン２１の第１入力ポートＰ１との間はダイオードＤ１を介して結線されており、ダイオードＤ１と第１入力ポートＰ１との間から分岐する形で発光停止スイッチＳ１が取り付けられている。さらに、トランジスタＴ１は発光素子１３に接続されており、受光素子１４は第２入力ポートＰ２を介してマイコン２１に接続されている。
【００１７】
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。
【００１８】
すなわち、前記運転スイッチがＯＮかＯＦＦかを問わず、マイコン２１は４本の表示スキャン信号線２２を介して表示部（図示せず）に表示パルス信号を送出しているが、前記運転スイッチがＯＮになると、発光停止スイッチＳ１が開く。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こととなる。
【００１９】
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。
【００２０】
この際、発光停止スイッチＳ１は開いた状態となっているので、表示スキャン信号線２２から取り込んだ表示パルス信号はダイオードＤ１および第１入力ポートＰ１を介してマイコン２１に入力される。従って、マイコン２１は、この表示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１３の劣化その他の故障を検出することができる。
【００２１】
すなわち、第１入力ポートＰ１からマイコン２１に入力される表示パルス信号は、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表示パルス信号と比べることにより、表示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表示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２１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。
【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、表示スキャン信号線２２を流れる既存の表示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、表示スキャン信号線２２を流れる表示パルス信号を利用して発光素子１３の断続的な通電を行う場合について説明したが、マイコン２１に専用の出力ポートを設けて発光素子１３の通電を任意の周波数で行うことも可能である。
【００２８】
また、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に本発明を適用することも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、パルス信号を送出するマイコンと、このマイコンに燃焼運転を指令する運転スイッチと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するとともに、この光軸上に燃料検出空間が形成されるように透光体を燃料タンクの燃料貯留空間内に配置し、前記燃料検出空間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当該燃料検出空間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する液位センサと、この液位センサの発光素子を前記マイコンからのパルス信号を利用して断続的に発光させるスイッチング回路と、前記運転スイッチがＯＦＦのときに前記液位センサの発光素子の発光を停止させる発光停止スイッチとを備えて構成したので、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。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。
【００３０】
また本発明によれば、上記パルス信号が表示スキャン信号線を流れる表示パルス信号であるようにして構成したので、既存の表示パルス信号を利用して液位センサの発光素子の発光を行えることから、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】石油ファンヒータの一例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】本発明による液位センサの一実施形態を示す図であり、（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）は液体燃料が所定レベルにある場合の正面図、（ｂ）は液体燃料が所定レベルに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
８……燃料貯留空間
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
１９……燃料検出空間
２０……スイッチング回路
２１……マイコン
Ｓ１……発光停止スイッチ
【図１】
0003704410.tif 000002
【図２】
0003704410.tif 000003
【図３】
0003704410.tif 000004
【図４】
0003704410.tif 000005
【図５】
0003704410.tif 000006
【図６】
0003704410.tif 000007
【図７】
0003704410.tif 000008
【図８】
0003704410.tif 000009