JP3711024B2 - ガス燃焼器監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器等のガス燃焼器の不完全燃焼等を監視するガス燃焼器監視装置に関し、特に、高沸点の有機物等にガスセンサが汚染され、ゼロ点変動が発生した場合でも安定したセンサ出力を検出することが可能なガス燃焼器監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器等のガス燃焼器の監視制御をするため、ガス排気中のＣＯ濃度を検出する検出素子として接触燃焼式センサを用いたガス燃焼器監視装置がある。この種の接触燃焼式センサは、例えば、図２に示すように、２０〜５０μｍの細い白金線２１をコイル状に形成し、この上に触媒２２（Ａｌ2Ｏ3）を塗布し、更に乾燥及び焼成がおこなわれて形成されている。そして、このセンサは不完全燃焼ガスが存在すると、その中に含まれるＣＯ、Ｈ2と触媒との反応熱で白金線コイルの抵抗値が上昇する現象を利用して、不完全燃焼ガスの検知を行う。そして不完全燃焼ガスを検知すると、この監視装置は不完全燃焼ガスを排気しているガス燃焼器の遮断制御等の異常処理を行う。なお、上述の接触燃焼式センサの一例は、特開平９−２６４８６２号公報にも記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この接触燃焼式センサは、被測定ガス中のＣＯ濃度に対応して発生する起電力に基づく電位差によりＣＯ濃度を検知することができるが、長時間、センサが無通電の状態にあると高沸点物質等がセンサ表面に付着し、このため再起動した際にセンサのゼロ点変動が生じ、正確にＣＯ濃度を検出できないという問題があった。このため、確実に給湯器の制御を行うことができない可能性があった。
【０００４】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、センサが高沸点の有機物等にセンサが汚染され、ゼロ点変動が発生した場合でも、安定したセンサ出力を供給し、確実に給湯器の制御を行うことができるガス燃焼器監視装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載のガス燃焼器監視装置は、図１の基本構成図に示すように、ガス燃焼器７から排出される排気中のＣＯ濃度を接触燃焼式ＣＯセンサ２にて検出し、前記ＣＯ濃度を示すＣＯ濃度検出出力に基づいて前記ガス燃焼器７の監視制御を行うガス燃焼器監視装置であって、前記ＣＯセンサ２に電源を供給するセンサ電源回路３と、前記ＣＯセンサ２にヒートアップのための電源供給制御をすることにより、前記ＣＯセンサ２に付着した汚染物質を除去するための汚染物質除去温度に前記ＣＯセンサ２をヒートアップするヒートアップ手段１０１と、一定のＣＯ濃度における前記ＣＯ濃度検出出力の基準値からのずれであるゼロ点変動値を、基準値であるゼロ点にソフトウエア的に補正するゼロ点補正手段１０２と、前記センサ電源回路３による前記ＣＯセンサ２に対する継続的な無通電時間を積算する無通電時間積算手段１０３と、前記積算された前記無通電時間が所定の基準積算値を超えたと判断される場合、前記センサ電源回路３から前記ＣＯセンサ２に対する電源供給制御をすると共に、前記ゼロ点変動値を検出するゼロ点変動値検出手段１０４と、前記ゼロ点変動値検出手段１０４にて検出された前記ゼロ点変動値が、正常であると判断される正常基準値より小さい場合、前記無通電時間積算手段１０３が新たに無通電時間を積算するように制御する正常時制御手段１０５と、前記ゼロ点変動値検出手段１０４にて検出された前記ゼロ点変動値が、前記ゼロ点変動値が異常であると判断される前記異常基準値より大きい場合、前記ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップするように前記ヒートアップ手段１０１を制御すると共に前記ゼロ点変動値を補正するように前記ゼロ点補正手段１０２を制御した後、新たに無通電時間を積算するように前記無通電時間積算手段１０３を制御する第１異常時制御手段１０６とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、ヒートアップ手段１０１はＣＯセンサ２に付着した汚染物質を除去するための汚染物質除去温度にＣＯセンサ２をヒートアップする。ゼロ点補正手段１０２はゼロ点変動値をソフトウエア的に補正する。無通電時間積算手段１０３はＣＯセンサ２に対する継続的な無通電時間を積算する。ゼロ点変動値検出手段１０４は積算された無通電時間が所定の基準積算値を超えたと判断される場合、ＣＯセンサ２に対する電源供給制御をすると共に、ゼロ点変動値を検出する。正常時制御手段１０５は検出されたゼロ点変動値が正常基準値より小さい場合、無通電時間積算手段１０３が新たに無通電時間を積算するように制御する。そして、第１異常時制御手段１０６は検出されたゼロ点変動値が異常基準値より大きい場合、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップするようにヒートアップ手段１０１を制御すると共にゼロ点変動値を補正するようにゼロ点補正手段１０２を制御した後、新たに無通電時間を積算するように無通電時間積算手段１０３を制御する。このように、ゼロ点変動値が異常基準値より大きい場合、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすると共にゼロ点変動値を補正した後、新たに無通電時間を積算するようにしているので、無通電状態が続いた後でも常に安定的にＣＯ濃度検知ができるようになる。
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載のガス燃焼器監視装置は、図１の基本構成図に示すように、請求項１記載のガス燃焼器監視装置において、前記ゼロ点変動値検出手段１０４にて検出された前記ゼロ点変動値が、前記正常基準値から前記異常基準値の間である場合、前記ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、前記ゼロ点変動値を補正するように前記ゼロ点補正手段１０２を制御した後、新たに無通電時間を積算するように前記無通電時間積算手段１０３を制御する第２異常時制御手段１０７を更に有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、ゼロ点変動値が、正常基準値から異常基準値の間である場合には、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、ゼロ点変動値を補正した後、新たに無通電時間を積算するようにしているので、低消費電力化の一助となる。すなわち、ゼロ点変動値が上記のように中間的な値である場合には、ヒートアップなしにゼロ点補正のみが行われて、新たに無通電時間の積算をすることにより、必要な場合のみにヒートアップが行われるようになる。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載のガス燃焼器監視装置は、図１の基本構成図に示すように、請求項２記載のガス燃焼器監視装置において、前記積算された前記無通電時間が所定の基準積算値を超えない場合には、前記ガス燃焼器７がオンされない限り、前記センサ電源回路３から前記ＣＯセンサ２に対する電源供給停止制御をする電源供給停止制御手段１０８を更に有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、積算された無通電時間が所定の基準積算値を超えない場合には、ガス燃焼器７がオンされない限り、センサ電源回路３からＣＯセンサ２に対する電源供給停止制御をするようにしているので、ＣＯ濃度検出時以外はＣＯセンサ２をオフ状態に維持することができるようになる。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載のガス燃焼器監視装置は、図１の基本構成図に示すように、請求項１〜３記載いずれか記載のガス燃焼器監視装置において、前記ヒートアップの温度は、約摂氏５９０度であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、ヒートアップの温度は約摂氏５９０度である。すなわち、この温度は一般的に有機物の離脱温度としては、炭素分解させるために最適であるとされているものであり、上記汚染物質の主成分である付着した有機物を効果的に除去できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本実施形態のガス燃焼器監視装置に関わるハードウエア構成について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態のガス燃焼器監視装置の概要を示すブロック図である。
図３のブロック図に示すように、本ガス燃焼器監視装置は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）１、ＣＯセンサ２、センサ電源回路３、増幅回路４、異常報知部５、電源スイッチ（ＳＷ）６を含んで構成される。このような構成のガス燃焼器監視装置は、監視されるべき給湯器７等のガス燃焼器に接続される。本ガス燃焼器監視装置は、給湯器７がオンされたことに応答して監視を開始し、監視中にＣＯ濃度異常を検出した際には図示しない遮断弁を閉じて給湯器７のガス供給を遮断制御するように接続されている。更に、本ガス燃焼器監視装置は給湯器７の排気ガスに含まれるＣＯガスの濃度を検出できるように、給湯器７の排気口内部にはＣＯセンサ２が配置されている。
なお、実際的には、検出素子としての上記ＣＯセンサ２は、温度補償素子と共にブリッジ回路を構成している。この構成は、例えば、上記特開平９−２６４８６２号公報にも記載されており、ここでは、排気中のＣＯガスによりＣＯセンサ２の抵抗値が上昇することで、ブリッジ回路の平衡が崩れることにより生成する電流値を検出することによって、ＣＯ濃度値を検出するようになっている。そして、補償素子は雰囲気温度の変動によるＣＯセンサ２の抵抗値の変動を相殺して、ＣＯセンサ２のＣＯ濃度による抵抗値の上昇のみを取り出せるようにしている。但し、本実施形態の要旨を理解するためには、この補償素子は必要ないので、図面には記載していない。
【００１４】
上記ＭＰＵ１は、給湯器７からのオン信号を受信すると、センサ電源回路３によりＣＯセンサ２に所定の駆動電流を供給させてＣＯ濃度検出を開始させる。また、図４を用いて後述するが、ゼロ点変動が起きた場合の不具合を解決するため、ＭＰＵ１はゼロ点監視処理及び高温ヒートアップ処理を通常の監視処理に挿入して、安全にＣＯ検知できるように制御する。
更にＭＰＵ１は、内部に図示しない読み出し専用のメモリ（以下ＲＯＭと略記）、読み出し書き込み自在のメモリ（以下ＲＡＭと略記）、及び後述の無通電時間積算のための時刻情報を出力するタイマを有している。ＲＯＭには本実施形態に関わるプログラムや固定データ等が予め格納されている。ＲＡＭは処理の過程で発生する各種のデータを格納する各種格納エリア等を有して構成されている。
【００１５】
ＣＯセンサ２は、図２で示した接触燃焼式ＣＯセンサである。給湯器７からの排気ガスは、給湯器７の排気ガス入口より流入し、前述のようにＣＯセンサ２に導入されてセンサ素子に接触することによりＣＯ濃度が検出されて、給湯器７のガス出口から流出する。
【００１６】
センサ電源回路３は、ＣＯセンサ２をヒートアップしたり、最適に駆動させたりするための電源を供給するものである。増幅回路４は、ＣＯセンサ２によるＣＯ濃度検出出力を増幅して、それをＭＰＵ１に供給する。異常報知部５は、ＣＯ濃度異常が判定された際、ＭＰＵ１に指令されて警報音を発生させたり、警報を表示させたりしてのＣＯ濃度異常を報知する音声発生装置及び表示装置である。
【００１７】
このような構成の本ガス燃焼器監視装置の処理動作を次に図４を用いて説明する。図４は本実施形態のガス燃焼器監視装置に関わる処理動作を示すフローチャートである。
電源ＳＷ６がオンされた後、ステップＳ１においてＭＰＵ１は待機状態を維持する。すなわち、ここで、ＭＰＵ１はセンサ電源回路３を制御してＣＯセンサ２を無通電状態に維持する。なお、ここでは上記ＲＡＭ中の無通電時間の積算値を格納する無通電カウンタがゼロクリアされる。
【００１８】
次にステップＳ２において、ＭＰＵ１は上記タイマを利用して無通電時間の積算を行ない、積算値を上記無通電カウンタに書き込む。このステップＳ２は、請求項１の通電時間積算手段に相当する。
次にステップＳ３において、ＭＰＵ１は無通電時間が４時間以上であるかどうかを判定する。すなわち、ＭＰＵ１は上記無通電カウンタの積算値を参照して、その値が例えば４時間以上であるかどうかを判定し、それが４時間以上であればゼロ点補正及び／又はヒートアップを行うべくステップＳ１０に移行し（ステップＳ３のＹ）、まだ４時間に達していなければステップＳ４に移行する。なおこの４時間は、請求項１の基準積算値に相当する。
【００１９】
ステップＳ４において、ＭＰＵ１は給湯器７がオンされているかどうかを判定する。ここで、給湯器７がオンされていると判定されない限り、ステップＳ１に戻り待機状態維持及び無通電時間の積算を継続する（ステップＳ４のＮ）。このように、ＣＯ濃度検出時以外はＣＯセンサ２をオフ状態に維持することにより低消費電力化が促進される。オフ状態を継続することによるＣＯセンサ２に付着する汚染物質は、後述するヒートアップ処理によって除去されるので、ガス燃焼器稼働時のＣＯ濃度監視も安全確実に行われる。
このステップＳ４において、給湯器７がオンされていると判定されるとＣＯ濃度異常の監視をおこなうべく処理はステップＳ５に移行する（ステップＳ４のＹ）。このステップＳ４は、請求項３の電源供給停止制御手段に相当する。
【００２０】
ステップＳ５において、ＭＰＵ１はセンサ電源回路３を制御してＣＯセンサ２をオンする。すなわち、ＣＯセンサ２はセンサ電源回路３から、ＣＯ濃度検出をするのに適当な電源供給を開始する。
次にステップＳ６において、ＭＰＵ１は増幅回路４により増幅されたＣＯセンサ２からのＣＯ濃度検出を受信し、ステップＳ７において、受信したＣＯ濃度検出値を、ＣＯ濃度異常と判定される予め定められた基準値と比較して濃度判定を行う。ＣＯ濃度が正常であると判定される限り処理はステップＳ６に戻りＣＯ濃度監視が継続されるが（ステップＳ７の正常時）、ＣＯ濃度が異常であると判定されると異常処理を行うべく処理はステップＳ８に移行する（ステップＳ７の異常時）。
【００２１】
異常処理として、ステップＳ８において給湯器７へのガス遮断処理が行われ、ステップＳ９において異常報知部５が制御されて警報音発生や警報表示等の異常報知が行われる。なお、所定時間、この警報報知が継続した後、又は所定の警報停止トリガー等により、警報停止されると処理は再びステップＳ１に戻る。なお、上記ステップＳ５〜９は、請求項４の監視制御手段に相当する。
【００２２】
一方、上述したステップＳ３で無通電時間が４時間以上であると判定された結果移行したステップＳ１０においては、まずＣＯセンサ２の電源がオンされる。更にステップＳ１１において、ゼロ点補正チェックが行われる。すなわち、ここでは給湯器７はオフ状態であるので、例えば、大気ベースのＣＯ濃度を利用してゼロ点が前回と比較してどの程度変動しているかが検出された後、処理はステップＳ１２に移行する。なお、これらステップＳ１０及び１１は、請求項１のゼロ点変動値検出手段に相当する。
【００２３】
ステップＳ１２及びステップＳ１３においては、ステップＳ１１において検出されたゼロ点変動値に基づいて、その変動値に対応した処理が割り当てられる。まず、ステップＳ１２においては、ゼロ点変動値が正常であると判断される正常基準値Ｘｐｐｍと比較される。ここで、ゼロ点変動値が正常基準値Ｘｐｐｍより小さいと判定された場合、ゼロ点補正の必要はないので、待機状態を継続すべく、直接処理をステップＳ１に戻す（ステップＳ１２のＹ）。これは、請求項１の正常時制御手段に相当する。
このように、ゼロ点変動値が正常基準値Ｘｐｐｍより小さい場合には、直接待機状態に戻されるので、無駄な制御や電力消費が発生することがない。またステップＳ１２で、ゼロ点変動値が正常基準値Ｘｐｐｍ以上であると判定された場合、ゼロ点補正及び／又はヒートアップの必要性があるので、処理をステップＳ１３に移行する（ステップＳ１２のＮ）。
【００２４】
ステップＳ１３においては、ステップＳ１１において検出されたゼロ点変動値が、更に異常であると判断される異常基準値Ｙｐｐｍも加えて比較される。ここで、ゼロ点変動値が正常基準値Ｘｐｐｍと異常基準値Ｙｐｐｍとの間にあると判定された場合には、ゼロ点補正を行うべく処理はステップＳ１５に移行し（ステップＳ１３のＹ）、ゼロ点変動値が異常基準値Ｙｐｐｍより大きいと判定された場合には、ヒートアップかつゼロ点補正を行うべく処理はステップＳ１４に移行する（ステップＳ１３のＮ）。
上述のように、ゼロ点変動値が正常基準値から異常基準値の間である場合には、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、ゼロ点変動値を補正した後、再び無通電時間を積算するようにしているので、低消費電力化の一助となる。これに関わるステップＳ１２、１３及び１５は請求項１の第２異常時制御手段に相当する。
【００２５】
ステップＳ１４において、ＭＰＵ１はセンサ電源回路３を制御して、ＣＯセンサ２から高沸点の有機物等を除去すべく、例えば、２０〜３０秒間、摂氏５９０度にＣＯセンサ２をヒートアップする。この摂氏５９０度というヒートアップ温度は、一般的に有機物の離脱温度としては、炭素分解させるために最適であるとされているもので、請求項の汚染物質除去温度に相当する。このヒートアップによる効果を図５のグラフを用いて説明すると、有機物が付着した状態の図中初期値（黒丸印）で示すヒートアップ前のセンサの温度特性が、摂氏５９０度のヒートアップ後には図中ヒートアップ後（黒四角印）に示すような特性に変化する。すなわち、摂氏５９０度のヒートアップ後には、付着した有機物等が除去されて、温度変化に対して換算濃度の変化量が小さくなり、より正確にＣＯ濃度検出が行えるようになる。なお、このステップＳ１４は、請求項１のヒートアップ手段に相当する。
またステップＳ１５においては、ＭＰＵ１はステップＳ１１で検出したゼロ点変動値をキャンセルするように、検出電流−ＣＯ濃度変換テーブルの内容を補正したりする。そして、この処理が終了すると、待機状態を継続すべく、処理はステップＳ１に戻される。なお、このステップＳ１４は、請求項１のゼロ点補正手段に相当する。
【００２６】
上述のように、ゼロ点変動値が異常基準値より大きい場合、ステップＳ１４でＣＯセンサ２を約摂氏５９０度にヒートアップすると共にステップＳ１５でゼロ点変動値を補正した後ステップＳ１に戻り、新たに無通電時間を積算するようにしているので、無通電状態が続いた後でも常に安定的にＣＯ濃度検知ができるようになる。これらステップＳ１２〜１５は、請求項１の第１異常時制御手段に相当する。また、ステップＳ１に戻った後は、給湯器７がオンされない限り、再度ＣＯセンサ２を無通電状態に維持するようにしているので、無駄な電力を消費することもない。
以上のように、本実施形態によれば、無駄な電力を抑制しつつ、安全確実にガス燃焼器７の監視ができるガス燃焼器監視装置が得られるようになる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、ゼロ点変動値が異常基準値より大きい場合、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすると共にゼロ点変動値を補正した後、新たに無通電時間を積算するようにしているので、無通電状態が続いた後でも常に安定的にＣＯ濃度検知ができるようになる。この結果、請求項１記載の発明によれば、安全確実にガス燃焼器７の監視ができるようになる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、ゼロ点変動値が、正常基準値から異常基準値の間である場合には、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、ゼロ点変動値を補正した後、新たに無通電時間を積算するようにしているので、低消費電力化の一助となる。すなわち、ゼロ点変動値が上記のように中間的な値である場合には、ヒートアップなしにゼロ点補正のみが行われて、新たに無通電時間の積算をすることにより、必要な場合のみにヒートアップが行われるようになるので、請求項２記載の発明によれば、低消費電力化を達成しつつかつ安全確実にガス燃焼器７の監視ができるようになる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、積算された無通電時間が所定の基準積算値を超えない場合には、ガス燃焼器７がオンされない限り、センサ電源回路３からＣＯセンサ２に対する電源供給停止制御をするようにしているので、ＣＯ濃度検出時以外はＣＯセンサ２をオフ状態に維持することができるようになり、更に低消費電力化を促進しつつ安全確実にガス燃焼器７の監視ができる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、ヒートアップの温度は、約摂氏５９０度である。すなわち、この温度は一般的に有機物の離脱温度としては、炭素分解させるために最適であるとされているものであり、上記汚染物質の主成分である付着した有機物を効果的に除去できる。この結果、請求項４記載の発明によれば、更に安全確実にガス燃焼器７の監視ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス燃焼器監視装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に関わる接触燃焼式センサを示す概略図である。
【図３】本実施形態のガス燃焼器監視装置の概要を示すブロック図である。
【図４】本実施形態のガス燃焼器監視装置に関わる処理動作を示すフローチャートである。
【図５】ヒートアップ前後の温度と換算濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ＭＰＵ
２ ＣＯセンサ
３ センサ電源回路
４ 増幅回路
５ 異常報知部
６ 電源ＳＷ
７ 給湯器（ガス燃焼器）
２１ 白金線
２２ 触媒
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器等のガス燃焼器の不完全燃焼等を監視するガス燃焼器監視装置に関し、特に、高沸点の有機物等にガスセンサが汚染され、ゼロ点変動が発生した場合でも安定したセンサ出力を検出することが可能なガス燃焼器監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器等のガス燃焼器の監視制御をするため、ガス排気中のＣＯ濃度を検出する検出素子として接触燃焼式センサを用いたガス燃焼器監視装置がある。この種の接触燃焼式センサは、例えば、図２に示すように、２０〜５０μｍの細い白金線２１をコイル状に形成し、この上に触媒２２（Ａｌ2Ｏ3）を塗布し、更に乾燥及び焼成がおこなわれて形成されている。そして、このセンサは不完全燃焼ガスが存在すると、その中に含まれるＣＯ、Ｈ2と触媒との反応熱で白金線コイルの抵抗値が上昇する現象を利用して、不完全燃焼ガスの検知を行う。そして不完全燃焼ガスを検知すると、この監視装置は不完全燃焼ガスを排気しているガス燃焼器の遮断制御等の異常処理を行う。なお、上述の接触燃焼式センサの一例は、特開平９−２６４８６２号公報にも記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この接触燃焼式センサは、被測定ガス中のＣＯ濃度に対応して発生する起電力に基づく電位差によりＣＯ濃度を検知することができるが、長時間、センサが無通電の状態にあると高沸点物質等がセンサ表面に付着し、このため再起動した際にセンサのゼロ点変動が生じ、正確にＣＯ濃度を検出できないという問題があった。このため、確実に給湯器の制御を行うことができない可能性があった。
【０００４】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、センサが高沸点の有機物等にセンサが汚染され、ゼロ点変動が発生した場合でも、安定したセンサ出力を供給し、確実に給湯器の制御を行うことができるガス燃焼器監視装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載のガス燃焼器監視装置は、図１の基本構成図に示すように、ガス燃焼器７から排出される排気中のＣＯ濃度を接触燃焼式ＣＯセンサ２にて検出し、前記ＣＯ濃度を示すＣＯ濃度検出出力に基づいて前記ガス燃焼器７の監視制御を行うガス燃焼器監視装置であって、前記ＣＯセンサ２に電源を供給するセンサ電源回路３と、前記ＣＯセンサ２にヒートアップのための電源供給制御をすることにより、前記ＣＯセンサ２に付着した汚染物質を除去するための汚染物質除去温度に前記ＣＯセンサ２をヒートアップするヒートアップ手段１０１と、一定のＣＯ濃度における前記ＣＯ濃度検出出力の基準値からのずれであるゼロ点変動値を、基準値であるゼロ点にソフトウエア的に補正するゼロ点補正手段１０２と、前記センサ電源回路３による前記ＣＯセンサ２に対する継続的な無通電時間を積算する無通電時間積算手段１０３と、前記積算された前記無通電時間が所定の基準積算値を超えたと判断される場合、前記センサ電源回路３から前記ＣＯセンサ２に対する電源供給制御をすると共に、前記ゼロ点変動値を検出するゼロ点変動値検出手段１０４と、前記ゼロ点変動値検出手段１０４にて検出された前記ゼロ点変動値が、正常であると判断される正常基準値より小さい場合、前記無通電時間積算手段１０３が新たに無通電時間を積算するように制御する正常時制御手段１０５と、前記ゼロ点変動値検出手段１０４にて検出された前記ゼロ点変動値が、前記ゼロ点変動値が異常であると判断される前記異常基準値より大きい場合、前記ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップするように前記ヒートアップ手段１０１を制御すると共に前記ゼロ点変動値を補正するように前記ゼロ点補正手段１０２を制御した後、新たに無通電時間を積算するように前記無通電時間積算手段１０３を制御する第１異常時制御手段１０６とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、ヒートアップ手段１０１はＣＯセンサ２に付着した汚染物質を除去するための汚染物質除去温度にＣＯセンサ２をヒートアップする。ゼロ点補正手段１０２はゼロ点変動値をソフトウエア的に補正する。無通電時間積算手段１０３はＣＯセンサ２に対する継続的な無通電時間を積算する。ゼロ点変動値検出手段１０４は積算された無通電時間が所定の基準積算値を超えたと判断される場合、ＣＯセンサ２に対する電源供給制御をすると共に、ゼロ点変動値を検出する。正常時制御手段１０５は検出されたゼロ点変動値が正常基準値より小さい場合、無通電時間積算手段１０３が新たに無通電時間を積算するように制御する。そして、第１異常時制御手段１０６は検出されたゼロ点変動値が異常基準値より大きい場合、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップするようにヒートアップ手段１０１を制御すると共にゼロ点変動値を補正するようにゼロ点補正手段１０２を制御した後、新たに無通電時間を積算するように無通電時間積算手段１０３を制御する。このように、ゼロ点変動値が異常基準値より大きい場合、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすると共にゼロ点変動値を補正した後、新たに無通電時間を積算するようにしているので、無通電状態が続いた後でも常に安定的にＣＯ濃度検知ができるようになる。
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載のガス燃焼器監視装置は、図１の基本構成図に示すように、請求項１記載のガス燃焼器監視装置において、前記ゼロ点変動値検出手段１０４にて検出された前記ゼロ点変動値が、前記正常基準値から前記異常基準値の間である場合、前記ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、前記ゼロ点変動値を補正するように前記ゼロ点補正手段１０２を制御した後、新たに無通電時間を積算するように前記無通電時間積算手段１０３を制御する第２異常時制御手段１０７を更に有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、ゼロ点変動値が、正常基準値から異常基準値の間である場合には、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、ゼロ点変動値を補正した後、新たに無通電時間を積算するようにしているので、低消費電力化の一助となる。すなわち、ゼロ点変動値が上記のように中間的な値である場合には、ヒートアップなしにゼロ点補正のみが行われて、新たに無通電時間の積算をすることにより、必要な場合のみにヒートアップが行われるようになる。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載のガス燃焼器監視装置は、図１の基本構成図に示すように、請求項２記載のガス燃焼器監視装置において、前記積算された前記無通電時間が所定の基準積算値を超えない場合には、前記ガス燃焼器７がオンされない限り、前記センサ電源回路３から前記ＣＯセンサ２に対する電源供給停止制御をする電源供給停止制御手段１０８を更に有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、積算された無通電時間が所定の基準積算値を超えない場合には、ガス燃焼器７がオンされない限り、センサ電源回路３からＣＯセンサ２に対する電源供給停止制御をするようにしているので、ＣＯ濃度検出時以外はＣＯセンサ２をオフ状態に維持することができるようになる。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載のガス燃焼器監視装置は、図１の基本構成図に示すように、請求項１〜３記載いずれか記載のガス燃焼器監視装置において、前記ヒートアップの温度は、約摂氏５９０度であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、ヒートアップの温度は約摂氏５９０度である。すなわち、この温度は一般的に有機物の離脱温度としては、炭素分解させるために最適であるとされているものであり、上記汚染物質の主成分である付着した有機物を効果的に除去できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本実施形態のガス燃焼器監視装置に関わるハードウエア構成について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態のガス燃焼器監視装置の概要を示すブロック図である。
図３のブロック図に示すように、本ガス燃焼器監視装置は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）１、ＣＯセンサ２、センサ電源回路３、増幅回路４、異常報知部５、電源スイッチ（ＳＷ）６を含んで構成される。このような構成のガス燃焼器監視装置は、監視されるべき給湯器７等のガス燃焼器に接続される。本ガス燃焼器監視装置は、給湯器７がオンされたことに応答して監視を開始し、監視中にＣＯ濃度異常を検出した際には図示しない遮断弁を閉じて給湯器７のガス供給を遮断制御するように接続されている。更に、本ガス燃焼器監視装置は給湯器７の排気ガスに含まれるＣＯガスの濃度を検出できるように、給湯器７の排気口内部にはＣＯセンサ２が配置されている。
なお、実際的には、検出素子としての上記ＣＯセンサ２は、温度補償素子と共にブリッジ回路を構成している。この構成は、例えば、上記特開平９−２６４８６２号公報にも記載されており、ここでは、排気中のＣＯガスによりＣＯセンサ２の抵抗値が上昇することで、ブリッジ回路の平衡が崩れることにより生成する電流値を検出することによって、ＣＯ濃度値を検出するようになっている。そして、補償素子は雰囲気温度の変動によるＣＯセンサ２の抵抗値の変動を相殺して、ＣＯセンサ２のＣＯ濃度による抵抗値の上昇のみを取り出せるようにしている。但し、本実施形態の要旨を理解するためには、この補償素子は必要ないので、図面には記載していない。
【００１４】
上記ＭＰＵ１は、給湯器７からのオン信号を受信すると、センサ電源回路３によりＣＯセンサ２に所定の駆動電流を供給させてＣＯ濃度検出を開始させる。また、図４を用いて後述するが、ゼロ点変動が起きた場合の不具合を解決するため、ＭＰＵ１はゼロ点監視処理及び高温ヒートアップ処理を通常の監視処理に挿入して、安全にＣＯ検知できるように制御する。
更にＭＰＵ１は、内部に図示しない読み出し専用のメモリ（以下ＲＯＭと略記）、読み出し書き込み自在のメモリ（以下ＲＡＭと略記）、及び後述の無通電時間積算のための時刻情報を出力するタイマを有している。ＲＯＭには本実施形態に関わるプログラムや固定データ等が予め格納されている。ＲＡＭは処理の過程で発生する各種のデータを格納する各種格納エリア等を有して構成されている。
【００１５】
ＣＯセンサ２は、図２で示した接触燃焼式ＣＯセンサである。給湯器７からの排気ガスは、給湯器７の排気ガス入口より流入し、前述のようにＣＯセンサ２に導入されてセンサ素子に接触することによりＣＯ濃度が検出されて、給湯器７のガス出口から流出する。
【００１６】
センサ電源回路３は、ＣＯセンサ２をヒートアップしたり、最適に駆動させたりするための電源を供給するものである。増幅回路４は、ＣＯセンサ２によるＣＯ濃度検出出力を増幅して、それをＭＰＵ１に供給する。異常報知部５は、ＣＯ濃度異常が判定された際、ＭＰＵ１に指令されて警報音を発生させたり、警報を表示させたりしてのＣＯ濃度異常を報知する音声発生装置及び表示装置である。
【００１７】
このような構成の本ガス燃焼器監視装置の処理動作を次に図４を用いて説明する。図４は本実施形態のガス燃焼器監視装置に関わる処理動作を示すフローチャートである。
電源ＳＷ６がオンされた後、ステップＳ１においてＭＰＵ１は待機状態を維持する。すなわち、ここで、ＭＰＵ１はセンサ電源回路３を制御してＣＯセンサ２を無通電状態に維持する。なお、ここでは上記ＲＡＭ中の無通電時間の積算値を格納する無通電カウンタがゼロクリアされる。
【００１８】
次にステップＳ２において、ＭＰＵ１は上記タイマを利用して無通電時間の積算を行ない、積算値を上記無通電カウンタに書き込む。このステップＳ２は、請求項１の通電時間積算手段に相当する。
次にステップＳ３において、ＭＰＵ１は無通電時間が４時間以上であるかどうかを判定する。すなわち、ＭＰＵ１は上記無通電カウンタの積算値を参照して、その値が例えば４時間以上であるかどうかを判定し、それが４時間以上であればゼロ点補正及び／又はヒートアップを行うべくステップＳ１０に移行し（ステップＳ３のＹ）、まだ４時間に達していなければステップＳ４に移行する。なおこの４時間は、請求項１の基準積算値に相当する。
【００１９】
ステップＳ４において、ＭＰＵ１は給湯器７がオンされているかどうかを判定する。ここで、給湯器７がオンされていると判定されない限り、ステップＳ１に戻り待機状態維持及び無通電時間の積算を継続する（ステップＳ４のＮ）。このように、ＣＯ濃度検出時以外はＣＯセンサ２をオフ状態に維持することにより低消費電力化が促進される。オフ状態を継続することによるＣＯセンサ２に付着する汚染物質は、後述するヒートアップ処理によって除去されるので、ガス燃焼器稼働時のＣＯ濃度監視も安全確実に行われる。
このステップＳ４において、給湯器７がオンされていると判定されるとＣＯ濃度異常の監視をおこなうべく処理はステップＳ５に移行する（ステップＳ４のＹ）。このステップＳ４は、請求項３の電源供給停止制御手段に相当する。
【００２０】
ステップＳ５において、ＭＰＵ１はセンサ電源回路３を制御してＣＯセンサ２をオンする。すなわち、ＣＯセンサ２はセンサ電源回路３から、ＣＯ濃度検出をするのに適当な電源供給を開始する。
次にステップＳ６において、ＭＰＵ１は増幅回路４により増幅されたＣＯセンサ２からのＣＯ濃度検出を受信し、ステップＳ７において、受信したＣＯ濃度検出値を、ＣＯ濃度異常と判定される予め定められた基準値と比較して濃度判定を行う。ＣＯ濃度が正常であると判定される限り処理はステップＳ６に戻りＣＯ濃度監視が継続されるが（ステップＳ７の正常時）、ＣＯ濃度が異常であると判定されると異常処理を行うべく処理はステップＳ８に移行する（ステップＳ７の異常時）。
【００２１】
異常処理として、ステップＳ８において給湯器７へのガス遮断処理が行われ、ステップＳ９において異常報知部５が制御されて警報音発生や警報表示等の異常報知が行われる。なお、所定時間、この警報報知が継続した後、又は所定の警報停止トリガー等により、警報停止されると処理は再びステップＳ１に戻る。なお、上記ステップＳ５〜９は、請求項４の監視制御手段に相当する。
【００２２】
一方、上述したステップＳ３で無通電時間が４時間以上であると判定された結果移行したステップＳ１０においては、まずＣＯセンサ２の電源がオンされる。更にステップＳ１１において、ゼロ点補正チェックが行われる。すなわち、ここでは給湯器７はオフ状態であるので、例えば、大気ベースのＣＯ濃度を利用してゼロ点が前回と比較してどの程度変動しているかが検出された後、処理はステップＳ１２に移行する。なお、これらステップＳ１０及び１１は、請求項１のゼロ点変動値検出手段に相当する。
【００２３】
ステップＳ１２及びステップＳ１３においては、ステップＳ１１において検出されたゼロ点変動値に基づいて、その変動値に対応した処理が割り当てられる。まず、ステップＳ１２においては、ゼロ点変動値が正常であると判断される正常基準値Ｘｐｐｍと比較される。ここで、ゼロ点変動値が正常基準値Ｘｐｐｍより小さいと判定された場合、ゼロ点補正の必要はないので、待機状態を継続すべく、直接処理をステップＳ１に戻す（ステップＳ１２のＹ）。これは、請求項１の正常時制御手段に相当する。
このように、ゼロ点変動値が正常基準値Ｘｐｐｍより小さい場合には、直接待機状態に戻されるので、無駄な制御や電力消費が発生することがない。またステップＳ１２で、ゼロ点変動値が正常基準値Ｘｐｐｍ以上であると判定された場合、ゼロ点補正及び／又はヒートアップの必要性があるので、処理をステップＳ１３に移行する（ステップＳ１２のＮ）。
【００２４】
ステップＳ１３においては、ステップＳ１１において検出されたゼロ点変動値が、更に異常であると判断される異常基準値Ｙｐｐｍも加えて比較される。ここで、ゼロ点変動値が正常基準値Ｘｐｐｍと異常基準値Ｙｐｐｍとの間にあると判定された場合には、ゼロ点補正を行うべく処理はステップＳ１５に移行し（ステップＳ１３のＹ）、ゼロ点変動値が異常基準値Ｙｐｐｍより大きいと判定された場合には、ヒートアップかつゼロ点補正を行うべく処理はステップＳ１４に移行する（ステップＳ１３のＮ）。
上述のように、ゼロ点変動値が正常基準値から異常基準値の間である場合には、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、ゼロ点変動値を補正した後、再び無通電時間を積算するようにしているので、低消費電力化の一助となる。これに関わるステップＳ１２、１３及び１５は請求項１の第２異常時制御手段に相当する。
【００２５】
ステップＳ１４において、ＭＰＵ１はセンサ電源回路３を制御して、ＣＯセンサ２から高沸点の有機物等を除去すべく、例えば、２０〜３０秒間、摂氏５９０度にＣＯセンサ２をヒートアップする。この摂氏５９０度というヒートアップ温度は、一般的に有機物の離脱温度としては、炭素分解させるために最適であるとされているもので、請求項の汚染物質除去温度に相当する。このヒートアップによる効果を図５のグラフを用いて説明すると、有機物が付着した状態の図中初期値（黒丸印）で示すヒートアップ前のセンサの温度特性が、摂氏５９０度のヒートアップ後には図中ヒートアップ後（黒四角印）に示すような特性に変化する。すなわち、摂氏５９０度のヒートアップ後には、付着した有機物等が除去されて、温度変化に対して換算濃度の変化量が小さくなり、より正確にＣＯ濃度検出が行えるようになる。なお、このステップＳ１４は、請求項１のヒートアップ手段に相当する。
またステップＳ１５においては、ＭＰＵ１はステップＳ１１で検出したゼロ点変動値をキャンセルするように、検出電流−ＣＯ濃度変換テーブルの内容を補正したりする。そして、この処理が終了すると、待機状態を継続すべく、処理はステップＳ１に戻される。なお、このステップＳ１４は、請求項１のゼロ点補正手段に相当する。
【００２６】
上述のように、ゼロ点変動値が異常基準値より大きい場合、ステップＳ１４でＣＯセンサ２を約摂氏５９０度にヒートアップすると共にステップＳ１５でゼロ点変動値を補正した後ステップＳ１に戻り、新たに無通電時間を積算するようにしているので、無通電状態が続いた後でも常に安定的にＣＯ濃度検知ができるようになる。これらステップＳ１２〜１５は、請求項１の第１異常時制御手段に相当する。また、ステップＳ１に戻った後は、給湯器７がオンされない限り、再度ＣＯセンサ２を無通電状態に維持するようにしているので、無駄な電力を消費することもない。
以上のように、本実施形態によれば、無駄な電力を抑制しつつ、安全確実にガス燃焼器７の監視ができるガス燃焼器監視装置が得られるようになる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、ゼロ点変動値が異常基準値より大きい場合、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすると共にゼロ点変動値を補正した後、新たに無通電時間を積算するようにしているので、無通電状態が続いた後でも常に安定的にＣＯ濃度検知ができるようになる。この結果、請求項１記載の発明によれば、安全確実にガス燃焼器７の監視ができるようになる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、ゼロ点変動値が、正常基準値から異常基準値の間である場合には、ＣＯセンサ２を汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、ゼロ点変動値を補正した後、新たに無通電時間を積算するようにしているので、低消費電力化の一助となる。すなわち、ゼロ点変動値が上記のように中間的な値である場合には、ヒートアップなしにゼロ点補正のみが行われて、新たに無通電時間の積算をすることにより、必要な場合のみにヒートアップが行われるようになるので、請求項２記載の発明によれば、低消費電力化を達成しつつかつ安全確実にガス燃焼器７の監視ができるようになる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、積算された無通電時間が所定の基準積算値を超えない場合には、ガス燃焼器７がオンされない限り、センサ電源回路３からＣＯセンサ２に対する電源供給停止制御をするようにしているので、ＣＯ濃度検出時以外はＣＯセンサ２をオフ状態に維持することができるようになり、更に低消費電力化を促進しつつ安全確実にガス燃焼器７の監視ができる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、ヒートアップの温度は、約摂氏５９０度である。すなわち、この温度は一般的に有機物の離脱温度としては、炭素分解させるために最適であるとされているものであり、上記汚染物質の主成分である付着した有機物を効果的に除去できる。この結果、請求項４記載の発明によれば、更に安全確実にガス燃焼器７の監視ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス燃焼器監視装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に関わる接触燃焼式センサを示す概略図である。
【図３】本実施形態のガス燃焼器監視装置の概要を示すブロック図である。
【図４】本実施形態のガス燃焼器監視装置に関わる処理動作を示すフローチャートである。
【図５】ヒートアップ前後の温度と換算濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ＭＰＵ
２ ＣＯセンサ
３ センサ電源回路
４ 増幅回路
５ 異常報知部
６ 電源ＳＷ
７ 給湯器（ガス燃焼器）
２１ 白金線
２２ 触媒
Claims (4)
- ガス燃焼器から排出される排気中のＣＯ濃度を接触燃焼式ＣＯセンサにて検出し、前記ＣＯ濃度を示すＣＯ濃度検出出力に基づいて前記ガス燃焼器の監視制御を行うガス燃焼器監視装置であって、
前記ＣＯセンサに電源を供給するセンサ電源回路と、
前記ＣＯセンサにヒートアップのための電源供給制御をすることにより、前記ＣＯセンサに付着した汚染物質を除去するための汚染物質除去温度に前記ＣＯセンサをヒートアップするヒートアップ手段と、
一定のＣＯ濃度における前記ＣＯ濃度検出出力の基準値からのずれであるゼロ点変動値を、基準値であるゼロ点にソフトウエア的に補正するゼロ点補正手段と、
前記センサ電源回路による前記ＣＯセンサに対する継続的な無通電時間を積算する無通電時間積算手段と、
前記積算された前記無通電時間が所定の基準積算値を超えたと判断される場合、前記センサ電源回路から前記ＣＯセンサに対する電源供給制御をすると共に、前記ゼロ点変動値を検出するゼロ点変動値検出手段と、
前記ゼロ点変動値検出手段にて検出された前記ゼロ点変動値が、正常であると判断される正常基準値より小さい場合、前記無通電時間積算手段が新たに無通電時間を積算するように制御する正常時制御手段と、
前記ゼロ点変動値検出手段にて検出された前記ゼロ点変動値が、前記ゼロ点変動値が異常であると判断される前記異常基準値より大きい場合、前記ＣＯセンサを汚染物質除去温度にヒートアップするように前記ヒートアップ手段を制御すると共に前記ゼロ点変動値を補正するように前記ゼロ点補正手段を制御した後、新たに無通電時間を積算するように前記無通電時間積算手段を制御する第１異常時制御手段と、
を有することを特徴とするガス燃焼器監視装置。 - 請求項１記載のガス燃焼器監視装置において、
前記ゼロ点変動値検出手段にて検出された前記ゼロ点変動値が、前記正常基準値から前記異常基準値の間である場合、前記ＣＯセンサを汚染物質除去温度にヒートアップすることなしに、前記ゼロ点変動値を補正するように前記ゼロ点補正手段を制御した後、新たに無通電時間を積算するように前記無通電時間積算手段を制御する第２異常時制御手段
を更に有することを特徴とするガス燃焼器監視装置。 - 請求項２記載のガス燃焼器監視装置において、
前記積算された前記無通電時間が所定の基準積算値を超えない場合には、前記ガス燃焼器がオンされない限り、前記センサ電源回路から前記ＣＯセンサに対する電源供給停止制御をする電源供給停止制御手段
を更に有することを特徴とするガス燃焼器監視装置。 - 請求項１〜３記載いずれか記載のガス燃焼器監視装置において、
前記ヒートアップの温度は、約摂氏５９０度である
ことを特徴とするガス燃焼器監視装置。
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