JP3777754B2

JP3777754B2 - ガス検知センサのクリーニング装置及びその方法

Info

Publication number: JP3777754B2
Application number: JP30045397A
Authority: JP
Inventors: 浩二守家; 孝弘佐古
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: JPH11132986A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータによってガス検知センサに付着した付着物を除去してクリーニングするクリーニング装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
屋内設置型給湯器、ファンヒータ、ストーブ等のガス燃焼装置においては、不完全燃焼を防止するために一酸化炭素等の可燃ガスの濃度を測定するガス検知センサを設け、このガス検知センサからの信号に基づいて安全装置を作動させている。ところで、上記ガス燃焼装置が家庭で使用される場合には販売後、故障の時以外にはメンテナンスは困難であるため、ガス検知センサは器具の寿命以上の耐久性が望まれる。しかしながら、ガス燃焼装置を使用していると、ガス検知センサに油、埃、硫黄酸化物等の付着物が付着して感度が鈍るということがある。また、室内に配置されたガスもれ警報器においても同様なことが考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、従来よりガス検知センサにヒータを設けて、このヒータの熱によって付着物を除去するクリーニング装置が提案されている（特開平８−１０１１５５号）。
【０００４】
上記クリーニング装置の動作状態を示したものが図８のグラフであり、図８の下のグラフは、ガス検知センサのヒータにかけるヒータ電圧と時間との関係を示し、上のグラフがセンサ温度と時間との関係を示したものである。
【０００５】
通常の使用時においては、図８の上のグラフの実線に示すように、ヒータ電圧をかけてガス検知センサを加熱しても、その付着物は少ないため、センサの感度に悪影響を及ぼす限界温度に至ることはない。
【０００６】
ところが、給湯器、ガスもれ警報器等を油煙が多く発生する料理店及び家庭等で使用している場合には油がガス検知センサに付着することが多い（以下、この環境を特定環境という）。そのため、図８の上のグラフの点線に示すように、ヒータを加熱すると付着した油が発火してセンサ温度が異常に上昇する場合がある。この場合には、センサ温度が限界温度以上になり、センサの感度に悪影響を及ぼす。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ガス検知センサを加熱してクリーニングを行う場合であっても、センサの感度に悪影響を及ぼさないクリーニング装置及びその方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のガス検知センサのクリーニング装置は、ヒータを備えたガス検知センサと、前記ヒータを加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する制御手段とを有したガス検知センサのクリーニング装置において、前記制御手段による制御は、付着物が燃焼せずに脱着する温度まで上昇させる第１の段階と、前記第１の段階において脱着しなかった付着物を前記ガス検知センサの焼結温度である限界温度以下で燃焼させて除去する温度までさらに上昇させる第２の段階とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２のガス検知センサのクリーニング装置は、請求項１のものにおいて、前記制御手段は、前記加熱手段によって前記ヒータの温度を、予め記憶された温度上昇パターンに基づいて前記除去温度まで上昇するように加熱手段を制御するものである。
【００１２】
請求項３のガス検知センサのクリーニング装置は、請求項１または請求項２のものにおいて、前記ガス検知センサが、接触燃焼式センサであるものである。
【００１３】
請求項４のガス検知センサのクリーニング方法は、ヒータを備えたガス検知センサにおいて、前記ガス検知センサに付着した付着物を除去できる除去温度まで段階的に上昇するようにしたガス検知センサのクリーニング方法において、前記温度上昇は、付着物が燃焼せずに脱着する温度まで上昇させる第１の段階と、前記第１の段階において脱着しなかった付着物を前記ガス検知センサの焼結温度である限界温度以下で燃焼させて除去する温度までさらに上昇させる第２の段階とからなることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５のガス検知装置のクリーニング方法は、請求項４のものにおいて、前記ヒータの温度を、予め記憶された温度上昇パターンに基づいて前記除去温度まで上昇するようにしたものである。
【００１７】
請求項６のガス検知センサのクリーニング方法は、請求項４または請求項５のものにおいて、前記ガス検知センサが、接触燃焼式センサであるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例を説明する。
【００２３】
図３はガス給湯器のガス燃焼装置１に適応した一実施例を示したものであり、給湯器本体１０の下端部には、バーナ１２に必要な空気を供給するファン１４が設けられており、このファン１４からの空気と図示しない都市ガス１３Ａのガス供給管からのガスとが本体１０内部のバーナ１２に送られて、ガスが燃焼する。このバーナ１２の上方に配設された熱交換器１６において、図示しない給水管からの水が所定温度の湯に沸き上げられる。また、本体１０の上端部には排気口１８が設けられており、バーナ１２からの一酸化炭素等の可燃ガスを含んだ燃焼ガスが排気される。さらに、本体１０の上端部であって燃焼ガスが通過する位置には、ＣＯ検知器２０の接触燃焼式ガス検知センサ（以下、単にセンサという）２２が配設されている。ＣＯ検知器２０は、上記したセンサ２２とセンサ駆動回路２４とよりなり、センサ駆動回路２４にはＣＰＵのマイクロコンピュータからなる制御回路２６に接続されている。この制御回路２６には、警報ブザー３０、ファン駆動回路３２、バーナ制御回路３４が接続されている。
【００２４】
次に、ＣＯ検知器２０の構造について図１及び図２に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、センサ２２の拡大斜視図であり、図２は、センサ駆動回路２４と制御回路２６を示している。
【００２６】
センサ２２は、図１に示すように円盤型の取付台２３に、第１検知部４２と温度補償用の第２検知部４４を突出させている。第１検知部４２は、線径が２０〜３０μｍの白金線４３をコイル状に成形し、このコイルの上に貴金属触媒４８を担持したアルミナをビード状に成形した焼結体４６よりなる。一方、第２検知部４４も、白金線に焼結体５０を設けている点は同一であるが、貴金属触媒４８を担持していない。
【００２７】
センサ２２からの出力信号を検知するのがセンサ駆動回路２４である。この回路は、第１検知部４２と温度補償用の第２検知部４４と２つの可変抵抗Ｒ１，Ｒ２がブリッジ回路を構成している。第１検知部４２が排気に触れることで排気中のＣＯ濃度に応じて発熱し、第１検知部４２の抵抗値が変化することでブリッジ回路の平衡状態が崩れ、非平衡度に応じた大きさの電圧が検知出力Ｖ０として出力される。この時センサ温度は約２００℃に保たれている。このＶ０をアンプ５２で増幅して、制御回路２６に出力する。
【００２８】
制御回路２６ではアンプ５２によって増幅された検知出力Ｖ０が閾値を超えた場合には、一酸化炭素濃度が危険状態になったと判断して、警報ブザー３０を駆動させる。これにより、中毒事故を防止する。
【００２９】
一方、ブリッジ回路には第１検知部４２と第２検知部４４に直流電流を流すための電源部５４が接続されている。そして、この電源部５４は制御回路２６からの制御信号に基づいてブリッジ回路にかけるヒータ電圧を制御できる。
【００３０】
ところで、従来技術でも説明したように、このセンサ２２に付着した付着物または吸着した吸着物（以下、単に「付着物」という）をクリーニングするために、バーナ１２を点火する度にクリーニング動作を行っている。このクリーニングの時には、ＣＯ検出はできず、クリーニング終了後センサ温度が検出温度である約２００℃の一定温度に保たれた時にＣＯセンサが動作可能になりＣＯ検出ができる状態になる。
【００３１】
以下、そのクリーニング動作を図２のセンサ駆動回路２４及び図４のグラフに基づいて説明する。
【００３２】
バーナ１２が点火する時点が、クリーニング開始時点にあたる。この時点で制御回路２６は電源部５４に対しブリッジ回路にヒータ電圧を図４の下のグラフに示すように、Ｖ１とＶ２の２段階でヒータ電圧を上昇させる。これにより、発熱する第１検知部４２のセンサ温度は、図４の上のグラフが示すように、２段階の上昇となる。
【００３３】
すなわち、センサ温度Ｔ１のときには付着物が燃焼せずに脱着する。この時の脱着は吸熱現象である。したがって、付着物が多い特定環境下でも、付着物の少ない通常の環境下でもセンサ温度から急激に上昇することがない。
【００３４】
さらに、センサ温度Ｔ１以上に温度が上昇すると、脱着しなかった付着物を燃焼させて除去できる。この場合に、通常環境下においては、センサへの付着物はほとんどなく、ついたとしてもセンサ温度Ｔ１にすることにより付着物はほとんど脱着しているので燃焼による発熱は少なくセンサ温度の急激な上昇は起こらない（図４の上のグラフの実線の状態）。
【００３５】
また、特定環境下においてはセンサ温度Ｔ１の時点で付着物の大部分が脱着するが、通常の環境下で付着している量よりも多くの付着物が残っているので、電圧Ｖ２まで上昇させると油が燃焼して、センサ温度が通常環境下よりも上昇するが限界温度を超えることはない（図４の上のグラフの点線の状態）。
【００３６】
このことにより、センサ２２の感度比に影響を及ぼす限界温度までセンサ温度が上昇することがない。
【００３７】
次に、制御回路２６が電源部５４を制御してヒータ電圧を上記のように２段階で上昇させる制御方法を説明する。
【００３８】
ＣＰＵである制御回路２６に内蔵されているタイマーで、バーナ１２が点火された時点からｔ１秒間だけＶ１の電圧を維持し、その後ｔ２秒間だけ電圧Ｖ２を維持するように制御する。すなわち、タイマーがカウントする時間によって段階的にヒータ電圧を上昇させる。ｔ１としては１〜２０秒間（好ましくは１０秒〜２０秒間）であり、ｔ２としては１〜２０秒間（好ましくは５〜１２秒間）である。これは、バーナ１２が点火された後にＣＯ検知器２０がすぐに動作状態になるのが好ましいが、あまりクリーニングのための時間（ｔ１＋ｔ２）が短いと、付着物を除去できないから上記に示した時間をかけることが必要である。
【００３９】
センサ温度Ｔ１としては、油等が燃焼せずに第１検知部４２から脱離する温度である１００〜３５０℃であり、Ｔ２としては３００〜６００℃が好適である。ただし、この温度Ｔ２は使用するセンサ２２の種類や検知するガスによって異なってくる。しかしながら、最も重要な点はセンサ温度Ｔ２がセンサ２２に悪影響を及ぼす許容温度まで到達しないようにすることである。ここで許容温度とは、センサ素子の焼結温度である限界温度よりも余裕を持った温度、例えば、限界温度よりも約１００℃以下の温度が好ましい。例えば、７００℃で焼結されたＣＯ検知器２２の場合には、許容温度は６００℃以下に設定する。なお、ＣＯ検知器２２は６００℃から９００℃の間で焼結されるので、その焼結温度に対応した許容温度とする。なお、以下で説明する実施例における許容温度も同じ意味である。
【００４０】
この第１の実施例の制御方法においては２段階で電圧を上げたが、これに限らず３段階またはそれ以上の段階で電圧を上げていっても良い。また、段階的に電圧を上げるだけでなく、時間と比例して電圧を次第に上昇させても同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（第２の実施例）
本実施例と第１の実施例の異なる点は、制御回路２６のメモリで予めこのヒータ電圧の上昇パターン、すなわち、センサ温度の温度パターンを記憶させておき、この記憶したデータに基づいて電源部５４を制御する点にある。
【００４２】
図５のグラフがそのパターンによって再現したセンサ温度とヒータ電圧との関係を示すグラフであり、時間と比例してヒータ電圧の上昇速度を２段階で次第に許容温度まで上昇させている。これによるとセンサ温度が２００℃から３００℃に２０秒間で次第に上昇するときに付着物が燃焼せずに脱着する。この時の脱着は吸熱現象である。したがって、付着物が多い特定環境下でも、付着物の少ない通常の環境下でもセンサ温度から急激に上昇することがない。
【００４３】
さらに、センサ温度が３００℃から５００℃に１０秒間で次第に上昇すると、脱着しなかった付着物を燃焼させて除去できる。この場合に、センサ温度が２００℃から３００℃が上昇するときに殆ど付着物は脱着しているので燃焼による発熱は少なく通常の環境下においてはセンサ温度の急激な上昇は起こらない。
【００４４】
なお、この第２の実施例の制御方法においても、２段階でヒータ電圧の上昇速度を上げてもよく、また、３段階またはそれ以上の段階で電圧の上昇速度を上げていっても良い。
【００４５】
（第３の実施例）
次に、図６及び図７に基づいて、ＣＯ検知器１２２の第２の実施例について説明する。
【００４６】
本実施例と、第１の実施例のＣＯ検知器２２との基本構成は殆ど同じであるが、異なる点は、クリーニングの動作状態にある。
【００４７】
図６に示すように、第１検知部４２の両端の電圧を測れるようにするための第１電圧計５６が設けられ、また、第１検知部４２と直列に接続された抵抗ＲＬの両端の電圧を測定する第２電圧計５８が設けられている。第１電圧計５６の目的は、第１検知部４２の両端の電圧を測定することが目的であり、第２電圧計５８は、抵抗ＲＬの両端の電圧を測定して、そこから第１検知部４２へ流れる電流Ｉを測定することが目的である。すなわち、第１検知部４２の両端の電圧Ｖと、それを流れる電流Ｉとを測定することにより、第１検知部４２に与えられる電力が計算される。これによって、第１検知部４２の現在の電力値を介してセンサ温度を直接測定できることとなる。
【００４８】
制御回路２６は、図７に示すように、バーナ１２の点火時点から電源部５４に対しヒータ電圧を上げるように指示する。電源部５４はその指示にしたがってヒータ電圧を上昇させる。一方、制御回路２６は、第１電圧計５６、第２電圧計５８から上記したセンサ温度をリアルタイムに計測し、センサ温度が限界温度より１００℃より低い許容温度に到達した場合には、電源部５４に対しヒータ電圧を下げるように制御する。すなわち、制御部２６はセンサ温度をリアルタイムに観測して、センサ温度が許容温度に到達した場合にはそれ以上センサ温度が上がらないように電源部５４をフィードバック制御している。
【００４９】
この制御方法であっても、付着物が燃焼を開始した場合にヒータから加える熱量を減少させ第１検知部４２のセンサ温度を一定に保つことができるため、油等が発火することがなく、限界温度を超えることがない。
【００５０】
（他の適用例）
ＣＯ検知器に限らずメタンガス検知器、Ｈ₂ 検知器等のクリーニング装置に使用してもよい。
【００５１】
ここで、メタンガス検知器の限界温度、すなわち、焼結温度は７００℃から９００℃であるので、許容温度はそれよりも１００℃低い６００℃から８００℃であり、Ｈ₂ 検知器の限界温度、すなわち、焼結温度は６００℃から９００℃であるので、許容温度はそれよりも１００℃低い５００℃から８００℃とする。
【００５２】
【発明の効果】
以上により本発明のガス検知センサのクリーニング装置及びその方法であると、ガス検知センサを除去温度まで加熱する場合において、付着物が燃焼等して限界温度に至らないようにヒータの温度を制御するため、ガス検知センサがそれによって悪影響が及ぶことがない。したがって、長期間常に好適な状態でガスを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】センサの拡大斜視図である。
【図２】センサ駆動回路の回路図である。
【図３】給湯器のブロック図である。
【図４】第１の制御方法のセンサ温度とヒータ電圧の関係を示すグラフである。
【図５】第２の制御方法のセンサ温度とヒータ電圧の関係を示すグラフである。
【図６】第３の制御方法のセンサ駆動回路の回路図である。
【図７】第３の制御方法のセンサ温度とヒータ電圧の関係を示すグラフである。
【図８】従来のセンサ温度とヒータ電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２０ＣＯ検知器
２２センサ
２４センサ駆動回路
２６制御回路
４２第１検知部
４４第２検知部

Claims

ヒータを備えたガス検知センサと、
前記ヒータを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する制御手段とを有したガス検知センサのクリーニング装置において、
前記制御手段による制御は、
付着物が燃焼せずに脱着する温度まで上昇させる第１の段階と、
前記第１の段階において脱着しなかった付着物を前記ガス検知センサの焼結温度である限界温度以下で燃焼させて除去する温度までさらに上昇させる第２の段階とからなる
ことを特徴とするガス検知センサのクリーニング装置。
前記制御手段は、
前記加熱手段によって前記ヒータの温度を、予め記憶された温度上昇パターンに基づいて前記除去温度まで上昇するように加熱手段を制御することを特徴とする請求項１記載のガス検知センサのクリーニング装置。
前記ガス検知センサが、接触燃焼式センサであることを特徴とする請求項１または２に記載のガス検知センサのクリーニング装置。
ヒータを備えたガス検知センサにおいて、
前記ガス検知センサに付着した付着物を除去できる除去温度まで段階的に上昇するようにしたガス検知センサのクリーニング方法において、
前記温度上昇は、
付着物が燃焼せずに脱着する温度まで上昇させる第１の段階と、
前記第１の段階において脱着しなかった付着物を前記ガス検知センサの焼結温度である限界温度以下で燃焼させて除去する温度までさらに上昇させる第２の段階とからなる
ことを特徴とするガス検知センサのクリーニング方法。
前記ヒータの温度を、予め記憶された温度上昇パターンに基づいて前記除去温度まで上昇するようにしたことを特徴とする請求項４記載のガス検知センサのクリーニング方法。
前記ガス検知センサが、接触燃焼式センサであることを特徴とする請求項４または５に記載のガス検知センサのクリーニング方法。