JP2000161665A - Ｃｏセンサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】増幅手段の異常を確実に検出して不正確なＣＯ
濃度出力の生成を防止することができるＣＯセンサ装置
を提供する。 【解決手段】ＣＯセンサ２０と、ＣＯセンサ出力を増幅
してＣＯ濃度出力を生成する増幅手段２４とを備える。
増幅手段２４のオフセット電圧を通常より低いレベルに
強制的に変更するオフセット電圧変更手段２５を設け
る。オフセット電圧変更手段２５によってオフセット電
圧が変更された増幅手段２４からの出力が所定値未満の
とき増幅手段２４の異常を検出する増幅異常検出手段３
１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置等に設け
たＣＯセンサによりＣＯの検出を行うＣＯセンサ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バーナを備える燃焼装置において
は、バーナ燃焼時の不完全燃焼を検出するために、ＣＯ
センサ装置が設けられる。この種のＣＯセンサ装置は、
バーナが収容された燃焼室の排気通路に設けられるＣＯ
センサと、該ＣＯセンサの出力を所定の倍率に増幅する
と共に、所定のＣＯ濃度のときに所定の電圧となるよう
にオフセット電圧を調整してＣＯ濃度出力を生成する増
幅手段とを備えている。

【０００３】このように構成されたＣＯセンサ装置を燃
焼装置に設けておくことにより、該燃焼装置の運転を制
御する燃焼制御手段は、前記ＣＯセンサ装置のＣＯ濃度
出力に応じて燃焼運転を制御することができ、具体的に
は、燃焼時に所定量以上のＣＯが発生した場合に不完全
燃焼とみなして燃焼運転を停止するといった制御を行う
ことができる。

【０００４】しかし、この種のＣＯセンサ装置におい
て、前記増幅手段が故障した場合には、例えば前記ＣＯ
センサ出力が増幅されず、正確なＣＯ濃度出力を生成す
ることができなくなる不都合がある。そして、前記増幅
手段の故障によって正確なＣＯ濃度出力が得られない
と、燃焼制御手段は不完全燃焼を検出することが困難と
なり、場合によっては、不完全燃焼であっても燃焼装置
の燃焼運転が継続されるおそれがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる不都合を解消し
て、本発明は、増幅手段の異常を確実に検出して不正確
なＣＯ濃度出力の生成を防止することができるＣＯセン
サ装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、所定の電圧が印加されてＣＯの検知に
応じて変化した電圧を出力するＣＯセンサと、該ＣＯセ
ンサからの出力に基づいて所定のＣＯ濃度に対応する所
定の出力が得られるように、ＣＯセンサからの出力電圧
より低い所定のオフセット電圧を付与してＣＯ濃度出力
を生成すべく該ＣＯセンサからの出力電圧と該オフセッ
ト電圧との差を増幅する増幅手段とを備えるＣＯセンサ
装置において、前記増幅手段のオフセット電圧を前記所
定のオフセット電圧より低いレベルに強制的に変更する
オフセット電圧変更手段と、該オフセット電圧変更手段
によってオフセット電圧が変更された前記増幅手段から
のＣＯ濃度出力が所定値未満のとき前記増幅手段の異常
を検出する増幅異常検出手段とを設けたことを特徴とす
る。

【０００７】前記ＣＯセンサはＣＯの検知に伴い出力電
圧が変化（例えば、ＣＯセンサの検知素子の抵抗値が変
化）する。前記増幅手段はＣＯセンサの出力に基づいて
ＣＯ濃度出力を生成する。即ち、前記増幅手段は、ＣＯ
センサからの出力電圧と、所定のオフセット電圧との差
を増幅する。このとき、該増幅手段においては、ＣＯが
発生していない状態でのＣＯ濃度出力を定めるために前
記オフセット電圧が調整されている。具体的に説明すれ
ば、例えば、ＣＯが発生していない状態で（ＣＯが０pp
m のとき）、ＣＯ濃度出力が１Ｖとなるように予めオフ
セット電圧を調整し、１Ｖからの変動によってＣＯの検
出が行えるようになっている。

【０００８】そして、本発明においては、前記オフセッ
ト電圧変更手段により、増幅手段の予め調整されたオフ
セット電圧（所定のオフセット電圧）より低いレベルに
強制的に変更する。このとき、ＣＯ濃度出力が変更され
た低いレベルのオフセット電圧に対応した値以上の出力
とならない場合には（ＣＯ濃度出力が所定値未満の場
合）、ＣＯセンサの出力電圧とオフセット電圧との差を
増幅できない状態であり、前記増幅異常検出手段により
増幅手段の異常が検出される。

【０００９】このように、本発明によれば、オフセット
電圧変更手段によって増幅手段のオフセット電圧を低い
レベルに変更するだけで、前記増幅異常検出手段による
増幅手段の異常検出を容易に行うことができ、増幅手段
の異常による不正確なＣＯ濃度出力の生成を防止するこ
とができる。

【００１０】本発明において、前記ＣＯセンサは、バー
ナを備える燃焼装置に設けられて該バーナから発生する
ＣＯを検知し、前記増幅手段は、該燃焼装置に設けられ
て前記増幅手段からのＣＯ濃度出力により前記バーナの
不完全燃焼を判定する不完全燃焼監視手段に接続され、
前記オフセット電圧変更手段による前記増幅手段のオフ
セット電圧の変更は、前記燃焼装置の運転動作を開始し
た時から前記バーナへの点火動作が行われるまでの間に
前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して行われること
を特徴とする。

【００１１】本発明のＣＯセンサ装置を燃焼装置に設け
て、ＣＯセンサ装置からのＣＯ濃度出力に基づいて不完
全燃焼監視手段によりバーナの不完全燃焼を検出すると
きには、前記燃焼装置の運転開始時から前記バーナへの
点火が行われるまでの間に、前記オフセット電圧変更手
段を作動させる。これにより、バーナへの点火前に、増
幅手段の異常を検出することができ、不正確なＣＯ濃度
出力に基づいて燃焼装置の制御が行われるのを未然に防
止することができる。

【００１２】また、本発明において、前記燃焼装置のバ
ーナの燃焼運転が行われているときに所定時間が経過す
る毎に前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して前記オ
フセット電圧変更手段を作動させるタイマを設けたこと
を特徴とする。該タイマを設けることによって、燃焼運
転中に所定時間が経過する毎に、繰り返し前記オフセッ
ト電圧変更手段を作動させることができる。即ち、該オ
フセット電圧変更手段は、燃焼運転中に前記タイマによ
る計時を行って所定時間が経過する毎に、前記不完全燃
焼監視手段によるＣＯの検出を停止させ、前記増幅手段
のオフセット電圧を通常より低いレベルに強制的に変更
する。このとき、増幅手段からのＣＯ濃度出力が所定値
未満であれば、前記増幅異常検出手段により増幅手段の
異常（故障）が検出される。これにより、燃焼運転中で
あっても、増幅手段の異常を検出することができ、不正
確なＣＯ濃度出力に基づいて燃焼装置の制御が行われる
のを防止することができる。

【００１３】また、本発明のＣＯセンサ装置に、必要に
応じて前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して前記オ
フセット電圧変更手段を作動させる操作スイッチを設け
たことを特徴とする。これにより、該操作スイッチを手
動により操作することにより、例えば、出荷時、燃焼運
転開始前、燃焼運転中、燃焼運転停止後等に、必要に応
じて増幅手段の異常（故障）の有無を確認することがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本実施形態のＣＯセンサ装置を備
えた給湯器を模式的に示す説明図、図２は本実施形態の
ＣＯセンサ装置の構成を示すブロック図、図３はＣＯセ
ンサ装置の作動を示すフローチャートである。

【００１５】図１に示すように、給湯器１は、燃焼装置
２と、該燃焼装置２を制御するコントローラ３とを備え
ている。

【００１６】前記燃焼装置２は、吸気口４と排気口５と
が形成された燃焼ハウジング６と、該燃焼ハウジング６
内に収容されたガスバーナ７とを備えており、該ガスバ
ーナ７の上方には、内部に加熱される水が導通する熱交
換器８が配設されている。また、燃焼装置２は、熱交換
器８の水供給管９に設けられている水量調整器１０、水
量センサ１１、湯温センサ１２、ガスバーナ７へのガス
供給管１３に設けられている元ガス電磁弁１４、主電磁
弁１５、ガバナ式ガス比例電磁弁１６、及び、ガスバー
ナ７に設けられた点火器１７、フレームロッド１８等を
備えている。

【００１７】前記コントローラ３は、前記燃焼装置２の
燃焼運転を制御する燃焼運転制御手段１９と、前記排気
口５に設けられたＣＯセンサ２０に接続されて本発明の
ＣＯセンサ装置を構成するＣＯセンサ制御手段２１とを
備え、マイクロコンピュータ及び複数の電子部品により
構成されている。

【００１８】前記ＣＯセンサ２０は、図示しないＣＯ検
出用素子を備え、ＣＯを検知すると、そのときのＣＯ濃
度に応じて抵抗値が変化するものが採用されている。

【００１９】前記ＣＯセンサ制御手段２１は、図２に示
すように、定電圧印加回路２２と、温度補償回路２３
と、本発明の増幅手段である増幅回路２４と、本発明の
オフセット電圧変更手段であるオフセット電圧変更回路
２５とを備えている。定電圧印加回路２２は、所定の電
圧をＣＯセンサ２０に印加して該ＣＯセンサ２０を作動
させるものである。温度補償回路２３は、ＣＯセンサ２
０の温度特性を調整するものであり、ＣＯセンサ２０の
ＣＯ検出用素子が周囲の温度変化の影響を受けて出力変
動が過剰に大となることを防止するものである。

【００２０】前記増幅回路２４は、前記ＣＯセンサ２０
から前記温度補償回路２３を経て出力される電圧とオフ
セット電圧との差を増幅（本実施形態においては１００
倍に増幅）してＣＯ濃度出力電圧を出力する。このと
き、オフセット電圧は、前記ＣＯセンサ２０からの出力
電圧より低く設定されており（例えば０．９Ｖ〜１．１
Ｖ）、且つ、ＣＯセンサ２０が検知するＣＯ濃度が０pp
m のときのＣＯセンサ２０の出力電圧とオフセット電圧
との差を増幅したときのＣＯ濃度出力電圧が１Ｖになる
ように（これを通常とする）調整されている。前記オフ
セット電圧変更回路２５は、前記オフセット電圧を通常
よりも小となるように（例えば０．８Ｖ〜０．９Ｖ）変
更する。これにより、ＣＯセンサ２０の出力電圧とオフ
セット電圧との差が大となり、その結果、ＣＯ濃度が０
ppm であってもＣＯ濃度出力電圧が１Ｖより大となる。

【００２１】前記燃焼運転制御手段１９は、運転スイッ
チ２６の操作に従い燃焼装置の燃焼運転を制御する燃焼
運転制御部２７を備えており、それ以外に、オフセット
電圧変更指示部２８と、本発明の不完全燃焼監視手段で
ある不完全燃焼監視部２９と、タイマ３０とを備えてい
る。また、不完全燃焼監視部２９は、本発明の増幅異常
検出手段である増幅異常検出部３１を備えている。

【００２２】不完全燃焼監視部２９は、前記増幅回路２
４から出力されたＣＯ濃度出力電圧の１Ｖからの変動
（増加）を監視し、該ＣＯ濃度出力電圧が所定の電圧
（例えば１．５Ｖ）を越えたときＣＯの発生を検出して
燃焼運転制御部２７に出力する。燃焼運転制御部２７に
おいては、不完全燃焼監視部２９のＣＯ検出に基づいた
燃焼制御が行われる。

【００２３】前記オフセット電圧変更指示部２８は、前
記オフセット電圧変更回路２５の作動を指示し、前記オ
フセット電圧変更回路２５を作動させたときには不完全
燃焼監視部２９のＣＯ検出を停止させ、且つ増幅異常検
出部３１を作動させる。前記オフセット電圧変更回路２
５が作動したときには前記増幅回路２４のオフセット電
圧が低下し、変更されたオフセット電圧に応じたＣＯ濃
度出力電圧が増幅回路２４から出力されることは前述し
た通りである。増幅異常検出部３１はこのときのＣＯ濃
度出力電圧が、変更されたオフセット電圧に応じて得ら
れるべきＣＯ濃度出力電圧よりも小さいとき（本実施形
態においては、ＣＯ濃度出力電圧が４Ｖよりも小である
とき）、増幅回路２４によるセンサ出力の増幅が不充分
であり、増幅回路２４が故障しているとして増幅回路２
４の異常を前記燃焼運転制御部２７に出力し、燃焼運転
制御部２７により燃焼運転を停止させる（或いは、燃焼
運転不可とする）。

【００２４】次に、本発明のＣＯセンサ装置の作動を図
３を参照して詳細に説明する。図３に示すように、ＳＴ
ＥＰ１において運転スイッチ２６が操作されてＯＮとさ
れると前記燃焼運転制御部２７が作動しＳＴＥＰ２へ進
んで水供給管９への給水を開始し、水量センサ１１や湯
温センサ１２の作動を開始するといった初期動作が行わ
れる。

【００２５】次いで、ＳＴＥＰ３においては、前記増幅
回路２４の初期チェックを兼ねて残留ＣＯ等のＣＯを検
出するために不完全燃焼監視部２９を作動させ、ＣＯ濃
度出力が１．２Ｖ未満であるか否かを判断する。ＣＯ濃
度出力が１．２Ｖ未満である場合にはＳＴＥＰ４へ進
み、前記オフセット電圧変更指示部２８の指示により前
記オフセット電圧変更回路２５を作動させる。ＣＯ濃度
出力が１．２Ｖ以上であればＣＯが発生（燃焼ハウジン
グ６内に残留）している可能性があるため、前記オフセ
ット電圧変更指示部２８は前記オフセット電圧変更回路
２５を作動させず、前記不完全燃焼監視部２９を作動さ
せてＳＴＥＰ７へ進む。ＣＯ濃度出力は０ppm のとき１
Ｖであり、誤差を考慮してＣＯ濃度出力が１．２Ｖ以上
であれば、センサ出力が増幅されている。これによって
増幅回路２４は正常であると判断できるため、前記増幅
異常検出部３１を作動させずに不完全燃焼監視部２９に
よって不完全燃焼を監視する。

【００２６】ＳＴＥＰ４において前記オフセット電圧変
更回路２５が作動したときには、前記不完全燃焼監視部
２９に代わって前記増幅異常検出部３１が作動し、ＳＴ
ＥＰ５でＣＯ濃度出力が４Ｖ未満であるときにはＳＴＥ
Ｐ１６へ進んで前記燃焼運転制御部２７により運転を停
止させる。即ち、ＳＴＥＰ５においてＣＯ濃度出力が４
Ｖ未満である場合には、前記オフセット電圧変更回路２
５によって前記増幅回路２４のオフセット電圧を変更し
ても（低下させても）十分な増幅が得られない状態であ
り、前記増幅異常検出部３１が前記増幅回路２４の異常
を検出してＳＴＥＰ１６において運転を停止させる。

【００２７】ＳＴＥＰ５でＣＯ濃度出力が４Ｖ以上であ
れば、前記増幅回路２４が正常に作動してオフセット電
圧に応じたセンサ電圧の増幅が行われているので、ＳＴ
ＥＰ６へ進んでオフセット電圧の変更を解除し、ＳＴＥ
Ｐ７及びＳＴＥＰ８へ進む。

【００２８】ＳＴＥＰ７では、前記燃焼運転制御部２７
によるバーナ７への点火動作が行われ、続くＳＴＥＰ８
では、前記燃焼運転制御部２７によるガス量制御等の燃
焼動作が行われる。これにより、燃焼装置２は燃焼運転
状態となる。

【００２９】このように、前記増幅回路２４の異常検出
がＳＴＥＰ２の初期動作とＳＴＥＰ７の点火動作との間
に行われるので、増幅回路２４の異常によって不完全燃
焼が検出できなくなることを未然に防止することができ
る。

【００３０】次いで、ＳＴＥＰ９では前記タイマ３０を
駆動し、ＳＴＥＰ１０では不完全燃焼監視部２９を作動
させ、ＣＯ濃度出力が１．２Ｖ未満であるか否かを判断
する。ＣＯ濃度出力が１．２Ｖ以上の場合には、ＣＯが
発生している可能性があるため、前記不完全燃焼監視部
２９によるＣＯ濃度の監視を行い、この間図３中におい
て省略したが、前記燃焼運転制御部２７によるＣＯ濃度
に応じた燃焼制御が行われ、ＣＯが多量に発生した場合
には燃焼を停止させる。

【００３１】ＳＴＥＰ１０においてＣＯ濃度出力が１．
２Ｖ未満であるときには、ＳＴＥＰ１１においてタイマ
の計時が１分経過するまで、ＳＴＥＰ１０が繰り返さ
れ、１分経過したらＳＴＥＰ１２でタイマ３０をリセッ
トしてＳＴＥＰ１３へ進む。

【００３２】ＳＴＥＰ１３では、前記ＳＴＥＰ４と同様
に前記オフセット電圧変更指示部２８の指示により前記
オフセット電圧変更回路２５を作動させる。次いで、Ｓ
ＴＥＰ１４でＣＯ濃度出力が４Ｖ未満であるときにはＳ
ＴＥＰ１６へ進んで前記燃焼運転制御部２７により運転
を停止させる。ＣＯ濃度出力が４Ｖ以上である場合に
は、ＳＴＥＰ１５へ進んでオフセット電圧の変更を解除
し、前記ＳＴＥＰ９からの処理を繰り返す。即ち、本実
施形態においては１分毎に前記不完全燃焼監視部２９と
前記増幅異常検出部３１との動作が交代して処理を行
い、燃焼運転が終了するまで繰り返される。これによ
り、燃焼運転の最中に増幅回路２４の故障を検出するこ
とができ、正確なＣＯ濃度出力による不完全燃焼の監視
を行うことができる。

【００３３】なお、本実施形態においては、図２に示す
ように、手動によってオフセット電圧変更指示部２８を
作動させるオフセット電圧変更用操作スイッチ３２を設
けてもよい。該オフセット電圧変更用操作スイッチ３２
によれば、オフセット電圧変更指示部２８によって前記
オフセット電圧変更回路を作動させ、増幅異常検出部３
１による増幅回路２４の異常検出が手動で行える。該操
作スイッチ３２を設けておくことにより、燃焼装置２の
燃焼運転を開始する運転スイッチ２６の操作の有無にか
かわらず、使用者が所望する時点で増幅回路２４の異常
検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のＣＯセンサ装置を備えた
給湯器を模式的に示す説明図。

【図２】本実施形態のＣＯセンサ装置の構成を示すブロ
ック図。

【図３】ＣＯセンサ装置の作動を示すフローチャート。

【符号の説明】

２…燃焼装置、７…バーナ、２０…ＣＯセンサ、２１…
ＣＯセンサ制御手段（ＣＯセンサ装置）、２４…増幅手
段、２５…オフセット電圧変更回路（オフセット電圧変
更手段）、２９…不完全燃焼監視部（不完全燃焼監視手
段）、３０…タイマ、３１…増幅異常検出部（増幅異常
検出手段）、３２…操作スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 善弘 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内 (72)発明者 岡本 英男 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内 (72)発明者 代谷 清彦 東京都杉並区上荻１丁目15番１号丸三ビル 根本特殊化学株式会社内 (72)発明者 高橋 郁生 東京都杉並区上荻１丁目15番１号丸三ビル 根本特殊化学株式会社内 Ｆターム(参考） 3K003 TA02 TB04 TC01 TC08 XA04 XB02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の電圧が印加されてＣＯの検知に応じ
   て変化した電圧を出力するＣＯセンサと、該ＣＯセンサ
   からの出力に基づいて所定のＣＯ濃度に対応する所定の
   出力が得られるように、ＣＯセンサからの出力電圧より
   低い所定のオフセット電圧を付与してＣＯ濃度出力を生
   成すべく該ＣＯセンサからの出力電圧と該オフセット電
   圧との差を増幅する増幅手段とを備えるＣＯセンサ装置
   において、 前記増幅手段のオフセット電圧を前記所定のオフセット
   電圧より低いレベルに強制的に変更するオフセット電圧
   変更手段と、 該オフセット電圧変更手段によってオフセット電圧が変
   更された前記増幅手段からのＣＯ濃度出力が所定値未満
   のとき前記増幅手段の異常を検出する増幅異常検出手段
   とを設けたことを特徴とするＣＯセンサ装置。
2. 【請求項２】前記ＣＯセンサは、バーナを備える燃焼装
   置に設けられて該バーナから発生するＣＯを検知し、 前記増幅手段は、該燃焼装置に設けられて前記増幅手段
   からのＣＯ濃度出力により前記バーナの不完全燃焼を判
   定する不完全燃焼監視手段に接続され、 前記オフセット電圧変更手段による前記増幅手段のオフ
   セット電圧の変更は、前記燃焼装置の運転動作を開始し
   た時から前記バーナへの点火動作が行われるまでの間に
   前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して行われること
   を特徴とする請求項１記載のＣＯセンサ装置。
3. 【請求項３】前記燃焼装置のバーナの燃焼運転が行われ
   ているときに所定時間が経過する毎に前記不完全燃焼監
   視手段の作動を停止して前記オフセット電圧変更手段を
   作動させるタイマを設けたことを特徴とする請求項２記
   載のＣＯセンサ装置。
4. 【請求項４】前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して
   前記オフセット電圧変更手段を作動させる操作スイッチ
   を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載のＣＯセ
   ンサ装置。