JP5940417B2

JP5940417B2 - 電気機器及び燃焼装置

Info

Publication number: JP5940417B2
Application number: JP2012198011A
Authority: JP
Inventors: 祥子須坂; 仁堀
Original assignee: Dainichi Co Ltd
Current assignee: Dainichi Co Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: JP2014052151A

Description

本発明は、例えば石油ファンヒータ等の電気機器に関し、特に液体の有無を検出する液面センサと液体の重量を検出する荷重センサを備えた電気機器に関するものである。

従来、石油ファンヒータ等の電気機器に使用されている液面センサには、発光素子と受光素子を備えプリズム反射面の液体の有無による光の変化により液体貯留部内の液体の有無を検知する光学式液面センサが知られている（特許文献１）。

一方、液体燃料を補給するカートリッジタンクの重量を荷重センサで検出し、この重量データにより液体燃料の残量を油量表示器等の液量表示部に表示させる燃焼装置が知られている（特許文献２）。このような液量表示部を備えた電気機器には荷重センサとともに特許文献１記載の光学式液面センサも備えているものもある。

例えば、カートリッジタンクの故障により液体が液体貯留部に供給されなくなってしまったとすると、機器の運転により液体貯留部内の液体が消費されてなくなることで光学式液面センサが液体貯留部には液体はないとの検出を行なう。ところが、カートリッジタンク内には液体が入っているため、荷重センサは重量を検出している。このように、光学式液面センサが液体はないと検出するが、荷重センサが液体重量を検出した場合には、液量表示部の表示を「残量なし」の状態に更新するとともに異常であることを報知する。これにより、液体貯留部には液体が供給されていないという機器の状態を正確に液量表示部に表示させている。

特開２００３−３５４１６号公報実開平１−１３６２５４号公報

ところが、従来は機器の運転停止中には光学式液面センサを駆動させていなかったため、液体貯留部に液体が供給されないといった異常が生じても運転停止中には異常な状態であることを検出することができなかった。そこで、この問題を解決するためには、機器の運転状態に関わらず光学式液面センサを駆動させ液体の有無判定を常に実施すれば、液体貯留部内の状態について正確に表示を行なわせることができるようになる。

しかしながら、光学式液面センサは経時変化により発光素子の輝度が低下し、光学式液面センサとしての寿命が短くなるものであり、運転状態に関わらず光学式液面センサを一定の周期で駆動させることで発光素子を発光させる頻度が増大し、製品寿命が訪れる前に発光素子の寿命に達してしまう恐れがある。その結果、光学式液面センサに故障が生じて正確な液面検出ができなくなり、誤判定を発生させてしまう。

本発明は上記課題を解決するためのもので、機器の運転状態に関わらず光学式液面センサを駆動させ液体の有無を検出するとともに、光学式液面センサの発光素子の寿命を延ばすことによって誤判定の発生を回避できる信頼性の高い液面検出装置を有する電気機器、およびその液面検出装置を備えた燃焼装置を提供することを目的とする。

本発明は、液体貯留部に液体を供給するタンクと、前記タンクの重量を検出する荷重センサと、前記荷重センサの検出値により前記タンク内の液体の残量を表示する液量表示部と、光を利用して液体貯留部内の液体の有無を検出する光学式液面センサと、前記光学式液面センサの駆動信号をパルス状にして駆動させて前記光学式液面センサからの出力信号により液体の有無を判定するとともに、この判定に対応して前記液量表示部の表示を補正する制御部を備えた電気機器において、前記制御部は、前記光学式液面センサを駆動させるために通電する周期を前記機器の運転時と運転停止時とにおいて可変させ、運転停止時の通電周期を運転時の通電周期よりも長くすることを特徴とする電気機器に係わるものである。

また、着脱自在に装着され油受皿に液体燃料を供給するカートリッジタンクと、前記カートリッジタンクの重量を検出する荷重センサと、前記荷重センサの検出値により前記カートリッジタンク内の残油量を表示する油量表示部と、光を利用して前記油受皿内の液体燃料の有無を検出する光学式液面センサと、前記光学式液面センサの駆動信号をパルス状にして駆動させて前記光学式液面センサからの出力信号により液体燃料の有無を判定するとともに、この判定に対応して前記油量表示部の表示を補正する制御部を備えた燃焼装置において、前記制御部は、前記光学式液面センサを駆動させるために通電する周期を運転時と運転停止時とにおいて可変させ、運転停止時の通電周期を運転時の通電周期よりも長くすることを特徴とする燃焼装置に係わるものである。

上述の構成にすることにより、運転状態に関わらず液体の有無を判定することができるため、運転停止時においても運転時同様に液量表示部の表示の補正が適切に行われることから、液体貯留部内の異常状態を正確に表示させることができる。

また、運転状態に関わらず常に一定の周期で光学式液面センサに通電したときと比較して光学式液面センサに通電する頻度を低減できるので、光学式液面センサの発光素子が寿命に達するまでの時間が長くなり、故障を生ずることなく正確な判定を行なうことができる。

本発明の光学式液面センサと油量表示部を備える燃焼装置の液体燃料供給部の概略説明図である。本発明の光学式液面センサの構造図である。本発明の光学式液面センサの原理を説明する図である。本発明の制御部による液面検知の動作を示すタイムチャートである。本発明の光学式液面センサに通電するタイムチャートである。本発明の他の実施例における光学式液面センサに通電するタイムチャートである。

好適と考える本発明の最良の形態を、本発明の作用効果を示して簡単に説明する。

本発明の電気機器は、光学式液面センサによる液体の有無の判定から荷重センサの検出値を補正する機器において光学式液面センサを駆動させる通電周期を機器の運転時と運転停止時とにおいて可変させ、運転停止時の通電周期を運転時の通電周期よりも長くするようにしたものである。つまり、常に液体の有無を検出するために機器の運転状態に関わらず光学式液面センサを駆動させ、さらに、機器が運転しているときには機器の液体貯留部に貯留する液体が消費されるため、通電周期を短くして頻繁に液面検出を行なうが、逆に機器が運転を停止しているときには貯留する液体が消費されないため、それほど頻繁に液面検出する必要がないので通電周期を長くするのである。

これにより、機器の運転状態に関わらず常に液体の有無を検出できることから、例えば機器に供給する液体がなくなり運転停止となった場合において、何らかの故障でタンクから液体貯留部に液体が供給されない状態となってもこれを異常な状態と検出することが可能となる。したがって、運転停止中でも運転中同様に液量表示部に「残量なし」の状態を表示できるので、運転状態に関わらず液体貯留部に異常が生じたことを正確に表示させることができる。

さらに、機器の運転状態に関わらず一定の周期で光学式液面センサに通電したときと比較して光学式液面センサに通電される頻度を低減できることから、光学式液面センサの発光素子の寿命を光学式液面センサが搭載される機器の寿命よりも長く延ばすことが可能となるので、光学式液面センサの故障によって生じる誤判定を防止できることとなる。

また、機器の運転時よりも運転停止時の光学式液面センサの通電周期を長くすることにより、制御部は運転停止中のクロック周波数を運転時よりも低速とすることで待機電力の消費を抑えることも可能となる。

また、燃焼装置に用いられるカートリッジタンクは耐熱性および耐油性の点から板金加工にて形成されているために、内部に貯留される液体燃料の残量を外部からは確認しにくく、液体燃料の残量の確認は荷重センサの検出値に基づいた油量表示部による残量表示にて行なっている。そのため、例えばカートリッジタンクを透明な樹脂で成型することで内部に貯留される液体の残量を外部からも確認できる他の機器に比べて、油量表示部の表示に正確性が要求される。本発明の適用により、運転状態に関わらず光学式液面センサによる判定結果から荷重センサによる油量表示部の表示を補正することで正確な表示が行なえるため、残量表示の信頼性が高くなり使用者に対する利便性を向上できる。

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

図１は液面検出装置と油量表示部を備える燃焼装置の液体燃料供給部の概略説明図であり、１は光学式液面センサ、２は電磁ポンプ、３は電磁ポンプ２と光学式液面センサ１を取り付けた液体貯留部としての油受皿であり、４は油受皿３に液体燃料を供給するカートリッジタンクである。５はカートリッジタンク４内の残油量を多段階にバーグラフ表示する油量表示部、６はカートリッジタンク４の重量を検出することでカートリッジタンク４内の残油量を制御部７に演算させる荷重センサであり、これらは制御部７と接続されている。また、制御部７の出力側には使用者への給油報知を行なう報知手段８が接続されている。

図２は光学式液面センサ１の構造図であり、図２（Ａ）は要部断面図、図２（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。光学式液面センサ１は、側面にプリズム９を一体成型した円筒状の透明樹脂製ハウジング１０と、発光ダイオード等の発光素子１１及びフォトトランジスタ等の受光素子１２を並列にプリズム９に向けて配置し、発光素子１１、受光素子１２及びその他の各種電子部品を固定して透明樹脂製ハウジング１０内に収容したプリント配線基板１３と、プリント配線基板１３に接続された外部リード線１４から構成されている。

そして、光学式液面センサ１は図１に示すように、液体燃料が油受皿３内で定油面を維持している状態で、光学式液面センサ１のプリズム９部分が液体燃料の中に埋没するように油受皿３に取り付けられている。

次に、光学式液面センサ１が油受皿３内の液体燃料の有無を判定する原理を図３（Ａ）、（Ｂ）より説明する。まず、図３（Ａ）に示すようにプリズム９の周囲が液体燃料に囲まれている場合、つまり油受皿３内に液体燃料がある場合には、発光素子１１からの光はプリズム９内で反射されることなく液体燃料中に進むか、またはプリズム９内で異方向に進むので受光素子１２に光が入射しないため光が出力電流に変換されず出力信号は出ないことになる。

しかし、図３（Ｂ）に示すように油受皿３内の液体燃料が少なくなった場合、つまりプリズム９の周囲が液体燃料で囲まれていないときには、発光素子１１からの光はプリズム９内で反射され受光素子１２に入射し、この入射した光が電流に変換されて出力信号となる。そして、この出力信号により油受皿３内に液体燃料がないと判定され、給油表示やブザー等の報知手段８により使用者への給油報知を行なうようになっている。

次に、制御部７による液面検知の動作について、図４のタイムチャートにより説明する。まず、燃焼装置に電源が投入されると制御部７からはパルス状の駆動信号が光学式液面センサ１に出力され、この信号により光学式液面センサ１にパルス電流が供給され発光素子１１を間欠的に発光させると同時に、この駆動信号に同期したタイミングで制御部７では光学式液面センサ１の出力信号を各パルス毎に１回チェックしている。

油受皿３内に液体燃料がある場合には区間Ａのように光学式液面センサ１からの出力信号は発生しないため、制御部７では液体燃料があると判定して報知手段８による給油報知は行なわない。しかし、油受皿３内に液体燃料がない場合には区間Ｂのように光学式液面センサ１から出力信号が発生する。このとき、制御部７では光学式液面センサ１からの出力信号を各パルス毎に１回ずつチェックすると同時に検知しており、この連続して検知した検知回数が予め設定されている所定検知回数（本実施例では４回）以上であるならば油受皿３内に液体燃料がないと判定し、区間Ｃのように報知手段８により使用者への給油報知を行なうのである。

なお、燃焼装置に電源が投入されると、制御部７は荷重センサ６からの出力信号によりカートリッジタンク４内の液体燃料の残油量を演算するとともに、この演算結果を油量表示部５に出力させる。燃焼運転が開始されると油受皿３内の液体燃料が減少していくので、カートリッジタンク４より随時液体燃料が供給される。そして、この供給によりカートリッジタンク４内の残油量が減少するので、油量表示部５は制御部７の演算結果によりバーグラフの表示を減らしていくことで残油量が減少していることを表示する。

このとき、例えばカートリッジタンク４の給油口の故障など何らかの要因によって油受皿３内に液体燃料が供給されない状態となった場合、燃焼継続により油受皿３内の液体燃料が消費されると制御部７は光学式液面センサ１により油受皿３内には液体燃料はないとの判定を行ない、荷重センサ６によりカートリッジタンク４に液体燃料が残っていることを検出していたとしても油量表示部５の表示を「残油量なし」の状態に更新するとともに、報知手段８を作動させることによって使用者に燃焼装置に異常が生じていることを報知する。

ここで、光学式液面センサ１を駆動させる通電制御について図５を用いて詳細に説明する。

燃焼装置に電源が投入されている間は油量表示部５では常に油量表示が行なわれており、この油量表示部５に常に正確な油量表示を行なわせるために制御部７は燃焼装置の運転状態に関わらず光学式液面センサ１に通電させている。さらに、制御部７において光学式液面センサ１に通電する周期の長さを燃焼装置の運転時と運転停止時とで変えており、運転時に比べて運転停止時に通電する周期を長くしている。図５は光学式液面センサ１に通電するタイムチャートであり、区間Ａは運転時、区間Ｂは運転停止時における通電のタイミングである。例えば、本実施例では運転時の光学式液面センサ１への通電周期をＸｍｓｅｃ．と設定した場合、運転停止時の通電周期はその倍の時間である２Ｘｍｓｅｃ．と設定している。

燃焼装置の運転中は燃焼により油受皿３内に貯留される液体燃料が消費されるため、光学式液面センサ１へ通電する周期を短くして頻繁に液体燃料の有無を検出する必要がある。一方、運転停止中は燃焼が行なわれておらず液体燃料の消費がないことから油受皿３内の液体燃料の量がほとんど変化せず、運転中のように頻繁に液体燃料の有無を検出する必要もない。したがって、制御部７は光学式液面センサ１に通電する周期を運転時に比べて運転停止時を長く設定することができるのである。

この通電制御により、制御部７は運転停止中であっても運転中同様に液体燃料の有無を検出することができる。つまり、運転状態に関わらず光学式液面センサ１の判定結果から荷重センサ６による油量表示部５の表示を補正することにより、例えば燃料切れにより運転停止となった場合において、カートリッジタンク４の故障でカートリッジタンク４から油受皿３に液体燃料が供給されない状態となってもこれを異常と検知することができ、運転中同様に油量表示部５に「残油量なし」の状態を表示させることができるため、燃焼装置に異常が生じたことを使用者に正確に伝えることができる。

さらに、運転停止中の通電の頻度を減らすことで光学式液面センサ１の寿命に相当する総通電時間に達する期間を長く延ばすことが可能となる。つまり、光学式液面センサ１が搭載された燃焼装置の寿命よりも光学式液面センサ１を長く使用できることとなるので、光学式液面センサ１に故障を生ずることなく正確な判定を行なうことができる。

また、運転停止時は光学式液面センサ１への通電周期を長くできることから、制御部７は運転停止時のクロック周波数を運転時よりも低速とすることで運転停止時の待機電力の消費を抑えながら、本発明の通電制御を実施することが可能となる。

なお、本実施例では一例として液面検出装置を有する石油ファンヒータ等の燃焼装置を用いて説明を行なったが、これに限定されるものではなく、加湿器や貯湯式の給湯器などの液面検出装置を必要とする他の電気機器においても用いられるものである。

本発明のその他の実施例について、図６のタイムチャートを用いて説明する。

制御部７において、光学式液面センサ１に通電する周期は燃焼装置の燃焼運転中の出力によって長さを変えており、大火力燃焼時に比べて小火力燃焼時の通電する周期の方を長くしている。例えば、本実施例では図６のように大火力燃焼時（区間Ａ）の光学式液面センサ１への通電周期をＸｍｓｅｃ．と設定した場合、小火力燃焼時（区間Ｂ）の通電周期はその倍の時間である２Ｘｍｓｅｃ．と設定している。さらに、運転停止時（区間Ｃ）の通電周期については更に長い３Ｘｍｓｅｃ．と設定している。

これは、燃焼装置が大火力で燃焼しているときには油受皿３内部に貯留する液体燃料の消費量が大きいために通電周期を短くして頻繁に検出を行なう必要があるが、燃焼装置が小火力で燃焼しているときには液体燃料の消費量も小さいため、大火力燃焼のときほど頻繁に検出する必要がないからである。

これにより、光学式液面センサ１の寿命に相当する総通電時間に達する期間を長く延ばすことが可能となることから、光学式液面センサ１に故障を生ずることなく正確な判定を行なうことができる。

１光学式液面センサ
３油受皿（液体貯留部）
４カートリッジタンク
５油量表示部（液量表示部）
６荷重センサ
７制御部

Claims

液体貯留部に液体を供給するタンクと、前記タンクの重量を検出する荷重センサと、前記荷重センサの検出値により前記タンク内の液体の残量を表示する液量表示部と、光を利用して液体貯留部内の液体の有無を検出する光学式液面センサと、前記光学式液面センサの駆動信号をパルス状にして駆動させて前記光学式液面センサからの出力信号により液体の有無を判定するとともに、この判定に対応して前記液量表示部の表示を補正する制御部を備えた電気機器において、前記制御部は、前記光学式液面センサを駆動させるために通電する周期を前記機器の運転時と運転停止時とにおいて可変させ、運転停止時の通電周期を運転時の通電周期よりも長くすることを特徴とする電気機器。
着脱自在に装着され油受皿に液体燃料を供給するカートリッジタンクと、前記カートリッジタンクの重量を検出する荷重センサと、前記荷重センサの検出値により前記カートリッジタンク内の残油量を表示する油量表示部と、光を利用して前記油受皿内の液体燃料の有無を検出する光学式液面センサと、前記光学式液面センサの駆動信号をパルス状にして駆動させて前記光学式液面センサからの出力信号により液体燃料の有無を判定するとともに、この判定に対応して前記油量表示部の表示を補正する制御部を備えた燃焼装置において、前記制御部は、前記光学式液面センサを駆動させるために通電する周期を運転時と運転停止時とにおいて可変させ、運転停止時の通電周期を運転時の通電周期よりも長くすることを特徴とする燃焼装置。