JP2598489Y2 - 加熱式センサおよびその設置構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、燃焼機器の排気ガス中
のＣＯガス（一酸化炭素ガス）の濃度を検出するＣＯセ
ンサや、燃焼空気の供給量を検出する風速センサ等の加
熱式センサおよびその設置構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】給湯器等の燃焼機器の排気側には、ＣＯ
ガスの発生による危険防止を図るために、加熱式センサ
としてのＣＯセンサが設けられている。

【０００３】この種のＣＯセンサの一例が図７に示され
ている。このＣＯセンサ15は、フェノール樹脂等よりな
る第１のボディ１上に、図８の（ｂ）に示すように、２
対の端子ピン２が突設され、各対の端子ピン間に直径数
10μｍの細い白金線を介して、ＣＯガスに感応しない比
較素子４と、ＣＯガスに感応する検出素子５とが設けら
れ、この比較素子４と検出素子５は仕切り板に６によっ
て仕切られている。前記比較素子４および検出素子５
は、常時200 ℃前後に加熱されて加熱式センサが構成さ
れている。

【０００４】前記第１のボディ１の周りには、図７に示
されるように、第１のボディ１を支持固定するために、
黄銅等の銅合金を切削加工して形成した形状の大きい第
２のボディ３が設けられており、この第２のボディ３は
取り付け板７に取り付けられている。また、前記比較素
子４と検出素子５は金属カバー８で覆われている。この
金属カバー８の周壁には、図８の（ａ）に示されるよう
に、排気ガス導通口10が形成されており、この導通口10
から排気ガスが内部に入り込むように形成されている。

【０００５】前記ＣＯセンサ15は、例えば、図９に示す
燃焼装置の排気系経路の内壁16に配置されている。燃焼
装置のバーナ19により燃料ガスが燃焼すると、排気ガス
は排気経路の出口から排出されるが、この排気ガス中の
ＣＯ濃度をＣＯセンサ15が検出し、例えば、ＣＯ濃度が
規格値を越えたときには危険情報を出力し、ブザー等で
報知するようになっている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】ところで、前記ＣＯセ
ンサ15は、製造された状態では各ＣＯセンサ15の温度特
性はばらつているので、この温度特性のばらつきを調整
した後、内壁16に設置することになる。この温度特性の
ばらつきを調整する際には、例えば、図10に示されるよ
うに、恒温槽内の温度を排気ガスの温度範囲70℃〜220
℃内の所定の基準温度に調整後、この基準温度の恒温槽
の穴に、保持板18に取り付けたＣＯセンサ15の金属カバ
ー８側を挿入し、この状態で、予め定めた基準温度のセ
ンサレベルにＣＯセンサのレベルを合わせて、ＣＯセン
サ15の出力の調整を行っている。このとき、ＣＯセンサ
15の底部、つまり、ボディ１，３の外側は殆ど室温に近
い状態にある。

【０００７】一方、図９に示すように、ＣＯセンサ15を
燃焼装置の排気経路の壁面16に取り付けたときには、壁
面16は燃焼ガスによる熱のフレーム12を介しての熱伝導
や、排気ガスの熱によって加熱される。この壁面16の熱
は、ＣＯセンサ15の底部のボディ３に伝達される。ボデ
ィ３は黄銅等の大型切削品で形成されているので、熱容
量が大きく、かつ、熱伝導が良好のため、内壁16からの
熱を蓄熱し、見掛け上熱源となってセンサ検出部４，５
に熱伝達を行う。

【０００８】図11には、ＣＯセンサの温度特性（出力特
性の温度依存性）の一例が示されており、温度特性のば
らつきを調整する際に、恒温槽の温度を、例えばＴ₀ に
設定し、このときのＣＯセンサ15の出力レベルを温度Ｔ
₀ に対応する基準レベルＶ₀に調整する。このＣＯセン
サ15を排気経路の内壁16に取り付けると、センサ検出部
４，５は見掛け上の熱源であるボディ３からの熱を受け
るため、排気ガスの温度がＴ₀ であってもボディ３側か
ら受ける熱のために、センサ出力はＶ₀ よりも高目のＶ
1 を出力することとなり、調整点が見掛け上狂うことに
なる。このように、ＣＯセンサ15の温度特性のレベル調
整を行うときと、ＣＯセンサ15を排気経路に取り付けて
燃焼運転を行ったときとは、環境条件が著しく異なるた
め、温度に対する出力レベルの見掛け上の調整点が変化
する。そのため、折角温度特性のばらつきを調整して
も、ＣＯセンサ15の出力レベルの調整点が見掛け上変化
してしまうため、正確なＣＯ濃度を検出することができ
ないという問題があった。

【０００９】また、ＣＯセンサ15の第２のボディ３は、
黄銅等の切削成形品によって構成されており、体積が大
きく熱容量が大のため、内壁16からの熱を蓄熱して、そ
の熱をセンサ検出部４，５に伝達するので、センサ検出
部４，５は第２のボディ３からの熱の影響を受けて、排
気ガスの温度変化に対して追随性が悪くなるという問題
があった。

【００１０】さらに、第２のボディ３は黄銅等の切削加
工によって形成しているので、加工コストが高くつき、
かつ、加工時間がかかるため、コストアップの要因とな
っていた。

【００１１】本考案は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、排気ガス中のＣＯ濃度を
正確に検知できる安価な加熱式センサおよびその設置構
造を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
考案は、排気ガス通路の壁面に配設される加熱式センサ
において、加熱部を備えたセンサ検出部が前記排気ガス
通路の壁面への取り付け側となるボディ上に設置され、
前記センサ検出部のセンサ出力特性は温度依存性を有す
るものであり、前記ボディにセンサカバーが嵌合し被せ
られて前記センサ検出部がセンサカバーにより覆われて
おり、前記ボディはその全体が金属よりも熱伝導率の小
さい材料によって形成され、前記センサカバーは金属板
のプレス成形品により構成されていることを特徴として
構成されている。また、ボディは金属よりも熱伝導率が
小さいフェノール樹脂又はセラミック材により形成され
ていること、加熱式センサはＣＯセンサ又は風速センサ
であること、金属カバーの基端側には複数の取り付け爪
が突設されていること、ボディの底部側に配される取り
付け基板には複数の取り付け穴が設けられ、金属カバー
の各取り付け爪が対応する取り付け穴に嵌合し折り曲げ
られてボディを収容して成る金属カバーが前記取り付け
基板に固定されていることも本考案の特徴とするところ
である。

【００１３】また、本考案の加熱式センサの設置構造
は、前記の加熱式センサにおける金属カバーの基部側に
は複数の取り付け爪が突設されており、一方、加熱式セ
ンサの設置空間部の壁面には複数の取り付け穴が設けら
れ、前記各取り付け爪が対応する取り付け穴に嵌合し折
り曲げられて前記加熱式センサが直接設置空間部の壁面
に取り付けられていることを特徴として構成されてい
る。

【００１４】

【作用】例えば、燃焼装置の排気ガス中のＣＯ濃度を検
出する際に、壁面からＣＯセンサのセンサ検出部に熱が
伝わろうとするが、センサのボディ全体を金属よりも熱
伝導率の小さい材料で形成したため、センサ検出部への
熱伝導が抑制され、この熱伝導の悪影響を回避してＣＯ
センサの検出精度の低下を防止する。

【００１５】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一の符号を付し、その詳細な重複説明は
省略する。図１には、第１の実施例の加熱式センサとし
てのＣＯセンサの要部構成が示されている。同図におい
て、常時200 ℃前後に加熱されている加熱部を備えたセ
ンサ検出部、すなわち、比較素子４と、ＣＯ濃度を検知
する検出素子５とを設置するボディ１は、その全体が従
来の第２のボディ３等の金属よりも熱伝導率のはるかに
小さい材料、例えば、フェノール樹脂によって形成され
ている。このボディ１には、金属板をプレス加工して薄
肉形成した金属カバー８が被せられている。

【００１６】前記金属カバー８の基部側には、図１に示
すように、プレス加工によって複数の取り付け爪13が突
設されており、同様に、図２に示されるように、プレス
加工によって取り付け基板７側には、取り付け爪13に対
応する取り付け穴14が設けられ、各取り付け爪13が対応
する取り付け穴14に嵌合し折り曲げられて、ＣＯセンサ
15が取り付け基板７に取り付けられている。

【００１７】また、本実施例では、排気ガスの排出速度
が変化しても、速度変化の影響を少なくするために、図
４に示すように、燃焼装置の排気経路にチャンバ９が設
けられ、このチャンバ９内の壁面16に、つまり、排気ガ
ス通路の壁面に、図３に示すように、ＣＯセンサ15がボ
ディ１を取り付け側にして取り付けられている。

【００１８】次に、本実施例のＣＯセンサのセンサ検出
部への熱伝導抑制効果を、図１および図３に基づいて説
明する。まず、図３に示すように、ＣＯセンサ15を設置
したチャンバ９内に排気ガスが流入すると、ＣＯセンサ
15は排気ガス中のＣＯ濃度を検出するが、このＣＯセン
サ15は図１に示されるように、ボディ１全体が従来の第
２のボディ３等の金属よりも熱伝導率のはるかに低いフ
ェノール樹脂で形成されているので、フレーム12からチ
ャンバ９の壁16を介して伝導する熱は、前記ボディ１に
よってセンサ検出部４，５への熱伝導が抑制され、その
熱はセンサ検出部４，５に殆ど伝達しない。この使用状
態の環境条件と、ＣＯセンサ15の温度特性のばらつきを
調整するときの環境条件が殆ど同一条件となるため、こ
のＣＯセンサ15は使用状態においてもボディ１が見掛け
上熱源となって、レベル調整点を狂わせるということが
ない。

【００１９】また、金属カバー８は金属板をプレス加工
して薄肉形成したので、この金属カバー８の熱容量は小
さい。したがって、内壁16からの熱がこの金属カバー８
を介してボディ１に伝導しても、金属カバー８は熱容量
が小さく、かつ、ボディ１は熱伝導率が小さいために、
殆どボディ１に蓄熱されることがなく、ボディ１があた
かも見掛け上熱源となって、ボディ１からセンサ検出部
４，５にその熱が伝達されるということがない。つま
り、センサ検出部４，５はボディ１からの熱の影響を殆
ど受けないため、このＣＯセンサ15は排気ガスの温度変
化に対して迅速に追随する。

【００２０】本実施例によれば、加熱部を備えたセンサ
検出部４，５を設置するボディ１全体を、金属よりも熱
伝導のはるかに小さいフェノール樹脂で形成し、燃焼装
置の排気側内壁16からの熱がボディ１に伝達されたと
き、ボディ１によってセンサ検出部４，５への熱伝導を
抑制する構成としたので、この使用状態における環境条
件が、ＣＯセンサ15の温度特性のばらつきを調整すると
きの環境条件とほぼ同一となり、使用状態においてもボ
ディ１が見掛け上熱源となって、基準レベルの調整点を
狂わせることがない。また、金属カバー８は薄肉形成さ
れているので、熱容量が小さく、ボディ１に蓄熱される
ことがなく、センサ検出部４，５はボディ１からの熱の
影響を殆ど受けることがないため、このＣＯセンサ15は
排気ガスの温度変化に対して迅速に追随することができ
る。これにより、ＣＯセンサの検出精度の低下を防止す
ることができる。

【００２１】さらに、黄銅等を切削加工して形成する第
２のボディ３が不要となるので、加工費用を大幅に低減
することができる。

【００２２】さらにまた、プレス加工によって金属カバ
ー８の基部側に取り付け爪13を形成し、取り付け板７側
にもプレス加工によって取り付け穴14を形成し、取り付
け爪13を取り付け穴14に嵌合して、取り付け爪13を折り
曲げるだけで、ＣＯセンサ15を取り付け板７に取り付け
ることができるので、金属カバー８や取り付け板７の作
製や組み立て作業が極めて簡単となり、大幅なコストダ
ウンが図れる。

【００２３】次に、第２の実施例のＣＯセンサおよびそ
の設置構造を図面に基づいて説明する。この第２の実施
例のＣＯセンサは、図５に示されるように、第１の実施
例のＣＯセンサ15の取り付け板７を省略したもので、こ
のＣＯセンサ15には第１の実施例と同様に、金属板をプ
レス成型して金属カバー８の基部側に複数の取り付け爪
13が設けられている。このＣＯセンサ15の設置構造は、
図３に示されるように、ＣＯセンサ15を設置するチャン
バ９の壁面16、あるいは、排気経路の壁面に前記ＣＯセ
ンサ15が直接取り付けられるもので、壁面16に図２に示
すような、前記取り付け爪13に嵌合するための取り付け
穴14を設け、各取り付け爪13を対応する取り付け穴14に
嵌合し、取り付け爪13を折り曲げて、ＣＯセンサ15が直
接壁面16に取り付けられるＣＯセンサの設置構造であ
る。

【００２４】第２の実施例では、ＣＯセンサ15を金属カ
バー８の取り付け爪13を利用して、燃焼装置の排気経路
の壁16に直接取り付ける構造としたので、取り付け板７
が不要となり、取り付け爪13を取り付け穴14に嵌合し折
り曲げるだけのため、取り付け作業が容易となって大幅
なコストダウンが図れる。

【００２５】本考案は上記実施例に限定されることはな
く、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例
では、ボディ１としてフェノール樹脂材を用いたが、フ
ェノール樹脂材の替わりにセラミック材を用いてもよ
く、金属よりも熱伝導率の小さい耐熱性材料ならば、そ
の材質は問わない。

【００２６】また、ボディ材料として耐熱性が若干劣っ
ても、金属よりも熱伝導率が小さければ、その材料を、
例えば耐熱膜でサンドイッチし、この耐熱膜を熱遮蔽層
として耐熱性をアップしたものをボディ材料として用い
てもよい。

【００２７】さらに、上記実施例では、金属カバー８に
排気ガス導通口10として円形状の貫通穴を設けたが、例
えば、図６の（ａ）に示すように、メッシュを積層して
網目状形状17としてもよく、図６の（ｂ）のように、羽
根状板11を切り起こし、切り起こし開口10を設けてもよ
い。

【００２８】さらに、上記実施例では、ＣＯセンサとし
て接触式のものを例にして説明したが、もちろん加熱部
を有する半導体式のＣＯセンサについても本考案が適用
されるものである。

【００２９】さらにまた、上記実施例では、加熱式セン
サとしてＣＯセンサについて説明したが、加熱式センサ
としては、例えば、燃焼空気の供給量を検出する熱線ヒ
ータ方式の風速センサでもよく、加熱方式ならばセンサ
の種類は問わない。

【００３０】

【考案の効果】本考案の加熱式センサは、加熱部を備え
たセンサ検出部を設置するボディ全体を金属よりも熱伝
導率の小さい材料で形成し、加熱式センサの設置空間部
の壁面である排気ガス通路壁面からボディを介してセン
サ検出部への熱伝導を抑制する構成としたので、設置空
間部の内壁から伝わる熱によってボディが見掛け上熱源
となって、センサの基準レベルの調整点を狂わせるとい
うことがなく、かつ、金属カバーは熱容量が小さく、ボ
ディは熱伝導率が小さいために、ボディには大きな熱量
が蓄熱されることがないので、ボディが熱源となってボ
ディからセンサ検出部に熱が伝達されるということがな
いため、この加熱式センサは、例えば、排気ガスの温度
変化に対して迅速に追随することができる。これによ
り、加熱式センサの検出精度の低下を防止することがで
きる。

【００３１】また、ボディ全体を金属よりも熱伝導率の
小さい材料で形成し、従来のような黄銅等の合金を切削
加工する必要がなく、加工費用を大幅に低減することが
できる。

【００３２】さらに、金属カバーに取り付け爪を設け、
加熱式センサの設置空間部の壁面に取り付け穴を設け
て、加熱式センサを直接壁面に取り付ける構成としたも
のにあっては、取り付け板も不要となり、取り付け作業
も容易となって、大幅なコストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の加熱式センサの説明図である。

【図２】本実施例の加熱式センサの取り付け板の説明図
である。

【図３】本実施例の加熱式センサが設置されるチャンバ
の説明図である。

【図４】燃焼装置の排気経路にチャンバを設けた説明図
である。

【図５】第２の実施例の加熱式センサの説明図である。

【図６】他構成の加熱式センサの説明図である。

【図７】従来のＣＯセンサの説明図である。

【図８】従来のＣＯセンサの要部構成の説明図である。

【図９】従来のＣＯセンサを燃焼装置の排気経路に設置
した状態の説明図である。

【図10】ＣＯセンサの温度特性のばらつきを調整する一
例の説明図である。

【図11】ＣＯセンサの温度特性の説明図である。

【符号の説明】 １ 第１のボディ ３ 第２のボディ ４ 比較素子 ５ 検出素子 ７ 取り付け板 ８ 金属カバー ９ チャンバ 13 取り付け爪 14 取り付け穴 15 加熱式センサ 16 チャンバの壁

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01P 5/10 G01N 27/12 G01N 27/16

Claims (6)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガス通路の壁面に配設される加熱式
   センサにおいて、加熱部を備えたセンサ検出部が前記排
   気ガス通路の壁面への取り付け側となるボディ上に設置
   され、前記センサ検出部のセンサ出力特性は温度依存性
   を有するものであり、前記ボディにセンサカバーが嵌合
   し被せられて前記センサ検出部がセンサカバーにより覆
   われており、前記ボディはその全体が金属よりも熱伝導
   率の小さい材料によって形成され、前記センサカバーは
   金属板のプレス成形品により構成されていることを特徴
   とする加熱式センサ。
2. 【請求項２】 ボディは金属よりも熱伝導率が小さいフ
   ェノール樹脂又はセラミック材により形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の加熱式センサ。
3. 【請求項３】 加熱式センサはＣＯセンサ又は風速セン
   サであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
   加熱式センサ。
4. 【請求項４】 金属カバーの基端側には複数の取り付け
   爪が突設されていることを特徴とする請求項１又は請求
   項２又は請求項３記載の加熱式センサ。
5. 【請求項５】 ボディの底部側に配される取り付け基板
   には複数の取り付け穴が設けられ、金属カバーの各取り
   付け爪が対応する取り付け穴に嵌合し折り曲げられてボ
   ディを収容して成る金属カバーが前記取り付け基板に固
   定されていることを特徴とする請求項４記載の加熱式セ
   ンサ。
6. 【請求項６】 加熱式センサの設置空間部の壁面には複
   数の取り付け穴が設けられ、金属カバーに設けられた各
   取り付け爪が対応する取り付け穴に嵌合し折り曲げられ
   て請求項４記載の加熱式センサが直接設置空間部の壁面
   に取り付けられている加熱式センサの設置構造。