JP6727753B2 - ガス検出装置 - Google Patents
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Description
本実施形態のガス検出装置1は、図1に示すように、ガスセンサ2と、駆動部3と、検出部4とを備えている。
半導体式ガスセンサからなるガスセンサ2は、図2に示すように、酸化第二スズ(SnO2)などの金属酸化物半導体を主成分とし、略球状に形成された、いわゆる焼結体型の感ガス体20を有している。このガスセンサ2は、白金線からなり通電により発熱するヒータコイル21と、貴金属線からなる検出電極22とを、感ガス体20中に有している。検出電極22は、直線状に形成されており、ヒータコイル21は、検出電極22の周囲に巻き回されたコイル状に形成されている。
以下、相対値検知の詳細について、図3および図4を参照して説明する。図3では、横軸を時間軸とし、ヒータ電圧と、ガスセンサ2の抵抗値との関係を表している。
本実施形態では、検出部4は、基準値に応じて判定閾値を変化させるように構成されている。つまり、判定閾値は固定値ではなく、上述した基準値に応じて変化する可変値である。言い換えれば、随時更新される基準値に合わせて、判定閾値も随時更新されることになる。
次に、本実施形態のガス検出装置1の動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。
以上説明した本実施形態のガス検出装置1によれば、燃焼装置の着火直後の期間が待機期間となり、待機期間が経過するまでは駆動部3がガスセンサ2を駆動せず、待機期間が経過した時点でガスセンサ2の駆動を開始する。そのため、ガス検出装置1は、燃焼ガス中の酸素濃度が変動しやすい燃焼装置の着火直後の期間を避け、燃焼ガス中の酸素濃度が比較的安定した状況で対象ガスを検出することができる。したがって、ガス検出装置1は、燃焼装置の燃焼ガス中であっても信頼性の高い検出が可能である。
本実施形態の変形例として、ガス検出装置1は、燃焼装置の着火直後の待機期間においても、ガスセンサ2を初期モードとして一時的に駆動するに構成されていてもよい。たとえば燃焼装置の機械的損傷などが原因で、燃焼装置の着火時に不完全燃焼が生じる場合がある。本変形例の構成によれば、このような場合であっても不完全燃焼が生じたときに発生する一酸化炭素を検出し、燃焼装置の不完全燃焼を検知できる。
本実施形態のガス検出装置1は、駆動部3が、燃焼装置の着火時点から、温度センサで計測される燃焼装置の燃焼ガスの温度が所定条件を満たすまでの期間を、待機期間とする点で、実施形態1と相違する。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
次に、本実施形態のガス検出装置1の動作について、図8のフローチャートを参照して説明する。
以上説明した本実施形態のガス検出装置1によれば、温度センサ5で計測される燃焼装置の燃焼ガスの温度に応じて、待機期間が決まることになる。つまり、待機期間は、固定長の期間ではなく、燃焼装置の燃焼状態に順応して長さが変化する可変長の期間となる。したがって、燃焼装置の着火時点から定常燃焼に移行するまでの時間にばらつきがある場合でも、燃焼装置が定常燃焼に移行後、ガス検出装置1は、速やかにガスセンサ2の駆動を開始して、対象ガスを検出することができる。
本実施形態の変形例として、温度センサは、ヒータコイル21の抵抗値に基づいて燃焼ガスの温度を計測するように構成されていてもよい。すなわち、ガスセンサ2は、通電により発熱するヒータコイル21を有している。本変形例では、温度センサはガスセンサ2と別に設けられるのではなく、ガスセンサ2のヒータコイル21が温度センサとして兼用される。
本実施形態のガス検出装置1は、駆動部3が、燃焼装置の着火時点から、燃焼装置の燃焼ガス中の対象ガス以外の参照ガスの濃度を補助センサで検出した結果が所定条件を満たすまでの期間を、待機期間とする点で、実施形態1と相違する。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
次に、本実施形態のガス検出装置1の動作について、図11のフローチャートを参照して説明する。
以上説明した本実施形態のガス検出装置1によれば、補助センサ6で計測される燃焼装置の燃焼ガス中の参照ガスの濃度に応じて、待機期間が決まることになる。つまり、待機期間は、固定長の期間ではなく、燃焼装置の燃焼状態に順応して長さが変化する可変長の期間となる。したがって、燃焼装置の着火時点から定常燃焼に移行するまでの時間にばらつきがある場合でも、燃焼装置が定常燃焼に移行後、ガス検出装置1は、速やかにガスセンサ2の駆動を開始して、対象ガスを検出することができる。
本実施形態の変形例1として、補助センサ6は、たとえば窒素酸化物(NOX)や水素(H2)など、酸素以外のガスの濃度を参照ガスの濃度として検出する構成であってもよい。すなわち、補助センサ6は、たとえば窒素酸化物や水素など、酸素以外のガスに対して感度を有するガスセンサからなる。
本実施形態の変形例2として、ガス検出装置1は、待機期間においては、ガスセンサ2を第2温度にすることでガスセンサ2を補助センサとして用い、待機期間の経過後に、ガスセンサ2を第1温度にすることでガスセンサ2の駆動を開始する構成であってもよい。すなわち、駆動部3は、上述したようにガスセンサ2の温度を、ガスセンサ2の対象ガス(ここでは一酸化炭素)に対する感度が所定値以上になる第1温度と、ガスセンサ2の対象ガスに対する感度が所定値未満になる第2温度とで切替可能である。そこで、駆動部3は、第2温度を、ガスセンサ2の参照ガス(酸素や窒素酸化物、水素等)に対する感度が所定値以上になる温度とすることで、ガスセンサ2を補助センサとして用いることが可能である。要するに、本変形例では、補助センサはガスセンサ2と別に設けられるのではなく、ガスセンサ2が補助センサとして兼用される。
上記各実施形態では、たとえば産業用の温水器や空調設備、吸収式冷凍機などに用いられる燃焼装置の燃焼ガス中の対象ガスを検出するガス検出装置を例示した。ただし、ガス検出装置が用いられる燃焼装置は、産業用の燃焼装置に限らず、たとえば家庭用給湯器や、自動車のエンジン等の内燃機関などであってもよい。燃焼装置が内燃機関である場合、燃焼装置の着火とは、内燃機関の燃焼開始(始動)を意味する。
2 ガスセンサ
3 駆動部
4 検出部
5 温度センサ
6 補助センサ
21 ヒータコイル
Claims (3)
- 半導体式ガスセンサからなり、燃焼装置の燃焼ガス中の対象ガスの濃度に応じて抵抗値が変化するガスセンサと、
前記ガスセンサを駆動する駆動部と、
前記ガスセンサの駆動中の抵抗値に基づいて前記対象ガスを検出する検出部とを備え、
前記駆動部は、前記燃焼装置の着火時点から待機期間が経過するまでは前記ガスセンサを駆動せず、前記待機期間が経過した時点で前記ガスセンサの駆動を開始するように構成されており、
前記駆動部は、前記燃焼装置の着火時点から、前記燃焼装置の燃焼ガス中の前記対象ガス以外の参照ガスの濃度を補助センサで検出した結果が所定条件を満たすまでの期間を、前記待機期間とする、
ガス検出装置。 - 前記駆動部は、前記ガスセンサの温度を、前記ガスセンサの前記対象ガスに対する感度が所定値以上になる第1温度と、前記ガスセンサの前記参照ガスに対する感度が所定値以上になる第2温度とで切替可能であって、
前記待機期間においては、前記ガスセンサを前記第2温度にすることで前記ガスセンサを前記補助センサとして用い、
前記待機期間の経過後に、前記ガスセンサを前記第1温度にすることで前記ガスセンサの駆動を開始するように構成されている、
請求項1に記載のガス検出装置。 - 前記検出部は、
過去の所定期間における前記ガスセンサの抵抗値に基づいて基準値を随時更新し、
前記ガスセンサの抵抗値の前記基準値からの変化量と判定閾値とを比較することにより前記対象ガスを検出しており、
前記基準値に応じて前記判定閾値を変化させるように構成されている、
請求項1または請求項2に記載のガス検出装置。
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