JP2002022159A - 一酸化炭素の検知装置 - Google Patents

一酸化炭素の検知装置

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JP2002022159A
JP2002022159A JP2000206459A JP2000206459A JP2002022159A JP 2002022159 A JP2002022159 A JP 2002022159A JP 2000206459 A JP2000206459 A JP 2000206459A JP 2000206459 A JP2000206459 A JP 2000206459A JP 2002022159 A JP2002022159 A JP 2002022159A
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JP
Japan
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carbon monoxide
voltage
sensor
output
temperature
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JP2000206459A
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English (en)
Inventor
Takashi Niwa
孝 丹羽
Masao Maki
正雄 牧
Katsuhiko Uno
克彦 宇野
Kunihiro Tsuruta
邦弘 鶴田
Takahiro Umeda
孝裕 梅田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼機器の不完全燃焼防止装置に用いる一酸
化炭素センサの基準原点を決める必要がある。 【解決手段】 燃焼器が定常燃焼した時点をタイマー手
段28で検出し、その時の一酸化炭素センサ17の電極
12、13間の電圧を増幅器24で増幅し、増幅電圧を
電圧記憶部25に記憶し、一酸化炭素検知の原点とす
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、一酸化炭素センサ
の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の一酸化炭素センサの制御装置の構
成では例えば図8(実開平5−90148号公報)に示
すように警報出力の原点にあたる基準値(以下ゼロ点と
いう)を記憶手段に記憶し、センサの出力と比較し、セ
ンサ出力とゼロ点間に一定以上の差が発生したことを検
出した時に警報を発するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図8に示
す従来の一酸化炭素センサの制御方法にあっては、ゼロ
点が燃焼機器が燃焼していない時のセンサ出力を基準と
し、ある大きさの電圧変化が検出された時が一酸化炭素
の発生時としていた。しかしこの制御方式によると、一
酸化炭素が発生していない時のセンサ出力を基準として
いるために、センサ出力が出なくなっても、センサの異
常を知ることができず、正確な一酸化炭素ガス濃度を検
知できない可能性があるという課題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、一定温度に加熱されることにより、一酸
化炭素を検出する能力を有し検出濃度を電圧で出力する
一酸化炭素センサ、一酸化炭素センサに密着設置した発
熱体と発熱体の温度制御手段、一酸化炭素センサからの
出力電圧を増幅する増幅部と、増幅後電圧を記憶する電
圧記憶部と、記憶電圧と増幅後電圧を比較する電圧比較
部、燃焼機器の燃焼開始からの時間を係数するタイマー
手段を有し、タイマー手段からの出力により、増幅後電
圧を電圧記憶部へ記憶するというものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は、一定温度に加熱される
ことにより、一酸化炭素を検出する能力を有し検出濃度
を電圧で出力する一酸化炭素センサ、一酸化炭素センサ
に密着設置した発熱体と発熱体の温度制御手段、一酸化
炭素センサからの出力電圧を増幅する増幅部と、増幅後
電圧を記憶する電圧記憶部と、記憶電圧と増幅後電圧を
比較する電圧比較部、燃焼機器の燃焼開始からの時間を
係数するタイマー手段を有し、タイマー手段からの出力
により、増幅後電圧を電圧記憶部へ記憶するものであ
り、燃焼装置が定常燃焼にある時の一酸化炭素センサの
出力をゼロ点にしているので常にセンサ出力を監視しな
がら燃焼機器の不完全燃焼を検知をすることができる。
【0006】また、発熱体の温度制御手段は、制御温度
を一時的に変更するスイッチを有する構成としたもので
あり、一時的に一定時間一酸化炭素センサの温度を上げ
ることにより、燃焼排ガスによる一酸化炭素センサの汚
れをきれいにし、長時間センサの検知能力を維持するこ
とを可能とするものである。
【0007】また、制御温度を一時的に変更するスイッ
チが有効となった時は、一酸化炭素の検出をしない構成
としたものであり、誤検知を防いでいる。
【0008】また、制御温度を一時的に変更するスイッ
チ動作を第二のタイマ手段により設定される一定時間間
隔毎に行うものであり、センサの使用開始時と長時間使
用中の一定間隔毎に発熱体の温度を変更してセンサの清
浄化を行うものである。
【0009】また、一定温度に加熱されることにより、
一酸化炭素を検出する能力を有し検出濃度を電圧で出力
する一酸化炭素センサ、一酸化炭素センサに密着設置し
た発熱体と、発熱体の温度制御手段、一酸化炭素センサ
からの出力電圧を増幅する増幅部と、増幅後電圧を記憶
する電圧記憶部と、記憶電圧と増幅後電圧を比較する電
圧比較部、燃焼機器の燃焼開始からの時間を係数するタ
イマー手段を有し、タイマー手段からの出力により、電
圧記憶部へ記憶された記憶電圧が一定値よりも大きい時
はエラー警報を発する警報手段を設置したものであり、
センサの異常、あるいは燃焼機器の異常を報知すること
ができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図1から図7
を用いて固体電解質方式の一酸化炭素センサを例にとっ
て説明する。
【0011】(実施例1)図1は、本発明の実施例1に
おける一酸化炭素の検知装置の構成図である。
【0012】図1において、11は400℃〜500℃
の高温下で酸素イオン導電性を有する固体電解質板で、
その表面には一対の電極12、13を設置し、これらの
電極12、13は、エレクトロンビーム蒸着またはスパ
ッタリングまたは厚膜印刷法により形成されている。電
極は通常白金電極が用いられる。
【0013】また、14は一酸化炭素の酸化触媒を含浸
保持したセラミックペーパー(図は一部分切り欠いて描
いている)で、通気性を有し、電極12を覆っている。
そして、15はセラミック板16の表面に蒸着もしくは
印刷によって形成されたヒータであり、固体電解質板1
1およびセラミックペーパー14を加熱して一酸化炭素
センサとして動作させる。固体電解質板11とセラミッ
ク板16とセラミックペーパー14によって一酸化炭素
センサ17を構成しているものである。
【0014】図2にセンサ出力と一酸化炭素濃度の関係
を示す。温度が低過ぎると出力は大きいが、検出に時間
がかかり、また一酸化炭素ガスの電極12、13表面へ
の吸着が起こり、一酸化炭素センサとしての動作が保証
されない。温度が高くなると、出力は小さくなるが、一
酸化炭素ガスの電極12、13表面への吸着は起こら
ず、感度は良くなる。最適な温度範囲は350℃程度か
ら550℃程度である。また検知するガスの組成によ
り、最適な加熱温度があることがわかっている。
【0015】まず上記の構成による一酸化炭素センサの
作用を説明する。セラミックペーパー14を通過した一
酸化炭素ガスは、セラミックペーパー14を通過する時
に酸化されて電極12には到達しない。従って、固体電
解質板11中の電極12の近傍では式(1)で示される
反応によって電極12に吸着された酸素原子がイオン化
される。
【0016】O+2e-→O2- 式(1) 一方、電極13の近傍では式(1)で示される反応に加
えて、一酸化炭素ガスが到達して来るので式(2)で示
される反応も起きている。
【0017】CO+O2-→CO2+2e- 式(2) そして、固体電解質板11の電極12と13の近傍での
反応の差によって電極12、13間に電位差が発生す
る。すなわち一酸化炭素の濃度に応じて電位差が変化
し、一酸化炭素センサとして動作する。
【0018】ヒータ15は式(1)、式(2)の反応が
安定して起こるように、固体電解質板11、セラミック
ペーパー14を一定の温度に加熱するための熱源であ
り、正の温度勾配を有している。電流源18からの電流
がヒータ15に流れるとヒータ抵抗による電圧が発生
し、比較器19の+端子に入ると共に電流はリレー20
の接点21を経由して流れる。比較器19のー端子には
制御電圧22が加えられ、比較器19の出力でリレー2
0のコイル23の電圧を制御することによってヒータ1
5の温度を制御している。電極12、13間に発生した
電圧は増幅器24で増幅され、その出力の一方は電圧記
憶部25への入力となり、他方は電圧比較部26の入力
になる。一方、熱電対27からの信号から燃焼開始を検
出するとタイマー手段28が係数を開始し、タイマー手
段28の出力により、電圧記憶部25へ増幅器24から
の出力電圧が記憶される。増幅器24の出力と電圧記憶
部25の出力は電圧比較部26で比較され、一定の大き
さ以上になると一酸化炭素が過剰に出ているとして機器
を停止する信号29を出力する。
【0019】上記の構成によって、一酸化炭素の検出の
原点は、燃焼機器が定常燃焼している時の一酸化炭素の
レベルとなり、真に不完全燃焼等によって一酸化炭素が
過剰に発生したときに、信号を発することが可能とな
る。
【0020】なお一酸化炭素センサ17のセラミックペ
ーパー14の代わりに一酸化炭素酸化触媒を保持し、通
気性のある素材で構成してもよく、例えば繊維状のメタ
ルを用いても効果は変わらない。以下の実施例でも同様
である。
【0021】(実施例2)図3は、本発明の実施例2に
おける一酸化炭素の検知装置の構成図である。
【0022】比較器19のー端子に入力される電圧を制
御電圧22から制御電圧より高い加熱電圧30にスイッ
チ31で切り換えることによって、ヒータ15の加熱温
度を上昇させることができる。温度上昇させることによ
って一酸化炭素センサ17に付着した汚染物質を焼き切
ることによって一酸化炭素検知性能を回復することがで
きる。なおスイッチ31の切り換えは、図3では手動で
行うように書いたが、外部からの制御端子出力で行うこ
とも可能である。
【0023】(実施例3)図4は本発明の実施例3にお
ける一酸化炭素センサ制御のフローチャートである。ス
イッチ31が加熱電圧側に入っている時は、信号29は
OFFになり、スイッチ31が制御電圧22側に入って
いる時のみ電圧比較を行い、信号29が出力されるよう
になる。このようにすることによって一酸化炭素センサ
17の清浄化を行なっている時に、一酸化炭素の検出を
行わないようにする事ができる。
【0024】(実施例4)図5は本発明の実施例4にお
ける一酸化炭素の検知装置の構成図である。第2のタイ
マー手段32でスイッチ31、電圧比較部26を制御す
る。
【0025】図6は本発明の実施例4の制御動作を示す
フローチャートである。燃焼器が点火してから第2のタ
イマー手段32が起動し、ONの時は信号29はOFF
され、スイッチ31が加熱電圧30側に倒れ、一酸化炭
素センサ17の清浄化を行ない、一酸化炭素の検出を行
わないようにする事ができる。
【0026】(実施例5)図7は実施例5における一酸
化炭素の検知装置の構成図である。タイマー手段28で
一定時間が係数された後、電圧記憶部25の出力電圧は
記憶電圧比較部33にも入力され、比較電圧34と比較
され、大きいと判断されたら警報出力35が出力され
る。これによって、一酸化炭素センサ17の異常、ある
いは燃焼機器の燃焼当初からの過剰な一酸化炭素の排出
を検知することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。
【0028】(1)燃焼装置が定常燃焼にある時の一酸
化炭素センサの出力をゼロ点にしているので常にセンサ
出力を監視しながら燃焼機器の不完全燃焼を検知をする
ことができる。
【0029】(2)一時的に一定時間一酸化炭素センサ
の温度を上げることにより、燃焼排ガスによる一酸化炭
素センサの汚れをきれいにし、長時間センサの検知能力
を維持することを可能とすることができる。
【0030】(3)制御温度を一時的に変更するスイッ
チが有効となった時は、一酸化炭素の検出をしない構成
としたことにより、誤検知を防ぐことができる。
【0031】(4)定期的にセンサを清浄化することが
できる。
【0032】(5)警報装置により、一酸化炭素センサ
の異常、燃焼機器の初期の不完全燃焼の警報を発するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における一酸化炭素の検知装
置の構成図
【図2】本発明の実施例1におけるセンサ出力と一酸化
炭素濃度の関係を示す図
【図3】本発明の本発明の実施例2における一酸化炭素
の検知装置の構成図
【図4】本発明の実施例3における一酸化炭素センサ制
御のフローチャート
【図5】本発明の実施例4における一酸化炭素の検知装
置の構成図
【図6】本発明の実施例4の制御動作を示すフローチャ
ート
【図7】本発明の実施例5における一酸化炭素の検知装
置の構成図
【図8】従来のガスセンサの制御方法を示す図
【符号の説明】
11 固体電解質板 12、13 電極 14 セラミックペーパー(一酸化炭素酸化触媒層) 15 ヒータ 16 セラミック板 17 一酸化炭素センサ 18 電流源 19 比較器 20 リレー 21 接点 22 制御電圧 23 コイル 24 増幅器 25 電圧記憶部 26 電圧比較部 27 熱電対 28 タイマー手段 29 信号 30 加熱電圧 31 スイッチ 32 第2のタイマー手段 33 記憶電圧比較部 34 比較電圧 35 警報出力
フロントページの続き (72)発明者 宇野 克彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鶴田 邦弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 梅田 孝裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3K003 EA02 FA05 3K005 HA00 3K058 AA42 BA00 CA23 CA69 3K068 NA01 PA04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定温度に加熱されることにより、一酸
    化炭素を検出する能力を有し検出濃度を電圧で出力する
    一酸化炭素センサ、一酸化炭素センサに密着設置した発
    熱体と発熱体の温度制御手段、一酸化炭素センサからの
    出力電圧を増幅する増幅部と、増幅後電圧を記憶する電
    圧記憶部と、記憶電圧と増幅後電圧を比較する電圧比較
    部、燃焼機器の燃焼開始からの時間を係数するタイマー
    手段を有し、タイマー手段からの出力により、増幅後電
    圧を電圧記憶部へ記憶する一酸化炭素の検知装置。
  2. 【請求項2】 発熱体の温度制御手段は、制御温度を一
    時的に変更するスイッチを有する構成とした請求項1記
    載の一酸化炭素の検知装置。
  3. 【請求項3】 制御温度を一時的に変更するスイッチが
    有効となった時は、一酸化炭素の検出をしない請求項1
    記載の一酸化炭素の検知装置。
  4. 【請求項4】 制御温度を一時的に変更するスイッチ動
    作を第二のタイマ手段により設定される一定時間間隔毎
    に行う請求項1記載の一酸化炭素。
  5. 【請求項5】 一定温度に加熱されることにより、一酸
    化炭素を検出する能力を有し検出濃度を電圧で出力する
    一酸化炭素センサ、一酸化炭素センサに密着設置した発
    熱体と、発熱体の温度制御手段、一酸化炭素センサから
    の出力電圧を増幅する増幅部と、増幅後電圧を記憶する
    電圧記憶部と、記憶電圧と増幅後電圧を比較する電圧比
    較部、燃焼機器の燃焼開始からの時間を係数するタイマ
    ー手段を有し、タイマー手段からの出力により、電圧記
    憶部へ記憶された記憶電圧が一定値よりも大きい時はエ
    ラー警報を発する警報手段を設置した一酸化炭素の検知
    装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6902988B2 (en) 1999-08-20 2005-06-07 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. Method for treating substrates for microelectronics and substrates obtained by said method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6902988B2 (en) 1999-08-20 2005-06-07 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. Method for treating substrates for microelectronics and substrates obtained by said method
US7235427B2 (en) 1999-08-20 2007-06-26 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Method for treating substrates for microelectronics and substrates obtained by said method

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