JPH095277A

JPH095277A - Ｃｏセンサ

Info

Publication number: JPH095277A
Application number: JP17941795A
Authority: JP
Inventors: Masanori Enomoto; 正徳榎本; Shingo Kimura; 新悟木村; Takuji Shigeoka; 卓二重岡; Kazutoshi Yasugata; 和俊安形; 薫 ▲荻▼野; Kaoru Ogino; Kazuhiro Oishi; 和広大石
Original assignee: Yazaki Corp; Gastar Co Ltd
Current assignee: Yazaki Corp; Gastar Co Ltd
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-01-10
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JP3546097B2

Abstract

(57)【要約】【目的】排気ガスの流速による影響を受けることのな
いＣＯセンサを提供する。【構成】センサ基台１の表面側に比較素子４と検出素
子を設けたＣＯ検出機構部３を形成し、カバー35によっ
て覆う。カバー35の先端側には入口開口36と出口開口37
を形成して内部空間を減速導入室38と成し、カバー35内
の基端側は拡散室41と成し、拡散室41と減速導入室38は
区画壁40で区画する。区画壁40には微小連通孔42を形成
する。排気ガスは減速して減速導入室38に導入し、さら
に微小連通孔42を通るときに減速して殆ど流速のない状
態にして排気ガスを拡散室41内に導く。拡散室41内では
ほぼ流速零の状態の排気ガスが拡散してＣＯ検出機構部
３に達し、流速の影響を受けることなくＣＯ検出機構部
３で排気ガス中のＣＯ濃度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼装置の排気側に設
けられて排気ガス中の一酸化炭素ガス（ＣＯガス）の濃
度を検出するＣＯセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスや石油を燃料とする給湯器、風呂
釜、暖房機等の燃焼装置の排気トップ（燃焼室の排気
側）には、燃焼室から出る排気ガス（燃焼排気ガス）中
のＣＯ濃度（ＣＯガス濃度）を検出するＣＯセンサが設
けられており、ＣＯセンサにより排気ガス中のＣＯ濃度
を検出して、ＣＯ検出濃度が所定の基準濃度を越えたと
きに警報を発したり、燃料供給遮断等の安全動作が行わ
れるようになっている。

【０００３】この種のＣＯセンサの一例が図４および図
５に示されている。これらの図において、センサ基台１
の上面（表面側）には３対の端子ピン２が突設され、各
対の端子ピン間に、例えば直径数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、温度検出素子12が設けられて
（この温度検出素子12は省略される場合もある）ＣＯ検
出機構部３が形成され、比較素子４と検出素子５は仕切
り板６によって仕切られている。なお、比較素子４と検
出素子５は図７に示すように、抵抗ブリッジ回路に組み
込まれている。

【０００４】検出素子５は、図６に示すように、抵抗線
として機能する白金線の中央部にコイル形状部分13を形
成し、このコイル形状部分13を、例えば白金、パラジウ
ム、ロジウム等の適宜の触媒を含有させたセラミック材
料で覆ってボール状（球状）に形成したものであり、比
較素子４は、同様に、白金線の中央部に形成したコイル
形状部分13を触媒を含有しないセラミック材料により覆
ってボール状に形成したものである。

【０００５】これら比較素子４と検出素子５の周りは、
上下両端側が開口された筒状のグラスウール７に覆わ
れ、さらに、その外側は、金属カバー21により覆われて
いる。この金属カバー21の周壁内面には羽根状の板20が
切り起こしにより形成されており、切り起こし開口11か
ら排気ガスが内部に入り込むように形成されている。

【０００６】センサ基台１の裏面側には端子ピンの結線
パターンが形成された基板が設けられ、この基板の導体
結線パターンには燃焼装置のＣＯ安全動作を行う回路等
にセンサ信号を出力するためのリード線が接続される
が、これら基板の図示は省略されている。

【０００７】この種のＣＯセンサの使用時においては、
比較素子４および検出素子５はリード線、端子ピン２を
介しての通電により約200 ℃に加熱されており、この状
態で検出素子５にＣＯガスが接触すると、触媒による接
触燃焼反応が生じ、この反応により検出素子５の温度が
上昇して電気抵抗が大きくなり、接触燃焼反応を起こさ
ない比較素子４との抵抗バランスが崩れ、この抵抗バラ
ンスの崩れに応じてＣＯセンサの抵抗ブリッジ回路から
取り出される電圧の変化が生じ、その変化に基づいてＣ
Ｏガス濃度が検出される。なお、このとき、温度検出素
子12により検出される温度情報に基づいて、ＣＯセンサ
出力の温度補正が行われる。

【０００８】図８は燃焼装置として一般的に知られてい
る給湯器の排気側にＣＯセンサ９を設置したセンサ使用
例を示したものである。ＣＯセンサ９は排気トップ８の
隅部に形成された排気ガスの流速減速室17内に設置され
る。この種の給湯器には燃焼制御装置33が設けられてお
り、この燃焼制御装置33の制御により、燃焼室29内のノ
ズルホルダ24にガス管25から燃料ガスが供給され、一
方、燃焼ファン23の回転により、空気が図の矢印Ｂに示
すように吸気部30から装置内に入って図示されていない
バーナ側に空気が送り込まれ、この空気と前記燃料ガス
とによりバーナの燃焼が行われ、給水管26から熱交換器
22に供給される水が熱交換器22を通ってバーナ燃焼によ
り加熱され、湯となって、給湯管28から台所等の所望の
場所に供給されるようになっている。そして、このよう
な燃焼動作により発生した燃焼排気ガスが前記のように
排気トップ８に流れ、排気ガス中のＣＯ濃度がＣＯセン
サ９によって検出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ＣＯセンサ９を給湯器
に設置する場合、かつては、図９に示すように、排気通
路中に前記図８に示すような流速減速室17を設けること
なく、ＣＯセンサ９を排気通路の壁面に直接取り付けて
いた。しかしながら、ＣＯセンサ９を排気通路に直接む
き出しの状態で取り付けた場合には、ＣＯセンサ９に排
気ガスの流れが強く当たり、ＣＯセンサ９の切り起こし
開口11から速い流れとなって金属カバー21内に入り込
み、しかも、排気ガスの流れは切り起こし開口11の板20
に沿って流れるため、渦を伴った流れとなってＣＯ検出
機構部３の比較素子４および検出素子５に接触する。こ
のとき、排気ガスの流れが速く、かつ、その流れに乱れ
があるために、比較素子４と検出素子５に触れる流速に
大きな差が生じ、この流速の流れの差によって、排気ガ
スと比較素子４の温度差に伴う熱交換量と、排気ガスと
検出素子５の温度差に伴う熱交換量とのバランスが崩
れ、これに起因する比較素子４と検出素子５の抵抗変化
の差がＣＯ検出成分として取り出されてしまうため、正
確なＣＯ検出濃度を検出することができなくなるという
問題があった。

【００１０】そこで、最近においては、前記図８に示し
たように、給湯器の排気トップ８の隅部に流速減速室17
を形成し、排気ガスの流れを減速して室17内に取り込
み、その上で、減速した排気ガスの流れを切り起こし開
口11からＣＯ検出機構部３に導くようにして比較素子４
と検出素子５側とに大きな流速の差が生じないようにし
ている。

【００１１】しかしながら、前記減速流速室17は、排気
トップ８の内壁面に区画板34を溶接等により接合して作
製するという煩雑な作業となり、給湯器の生産性が落
ち、給湯器のコストアップを招くという問題があった。

【００１２】また、流速減速室17は排気トップ８の隅部
等、作製する場所が限られてしまい、ＣＯセンサ９を望
む位置に設置できなくなるという不都合があった。

【００１３】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、給湯器等の燃焼装置
側に流速減速室を設けることを要せず、排気側通路の望
む位置に設置して正確なＣＯ濃度を検出することができ
るＣＯセンサを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、センサ基台の表面側にＣＯ検出機構部が形成さ
れ、このＣＯ検出機構部がカバーによって覆われている
ＣＯセンサにおいて、前記カバーの先端側には被検ガス
の流れの経路の上流側となる位置に入口開口が、下流側
となる位置に出口開口がそれぞれ設けられてカバーの先
端側内部空間を被検ガスの減速導入室と成し、カバー内
部の先端側と基端側の境界領域は連通孔をもった区画壁
で区画してカバーの基端側空間を減速導入室に導入され
た被検ガスの拡散室と成し、前記ＣＯ検出機構部は拡散
室内に設けられていることを特徴として構成されてい
る。

【００１５】また、前記被検ガスの減速導入室と拡散室
を区画する区画壁を、金属メッシュ又は金属メッシュと
フィルタ材の積層体により構成したこと、あるいはフィ
ルタ材の表裏両側を金属メッシュで挟んだサンドイッチ
状の積層体とし、フィルタ材には目詰まり担保用の複数
の孔を貫通形成したことも本発明の特徴とするところで
ある。

【００１６】

【作用】本発明のＣＯセンサは例えば、給湯器等の燃焼
装置の排気側の望む位置に設置される。燃焼によって発
生する排気ガスはＣＯセンサのカバーに当たる。そし
て、カバー先端側の入口開口から絞られてカバー先端側
の減速導入室に入り込み、さらに減速導入室から絞られ
て出口開口から排出される。このことで、排気ガスの流
れは減速されて減速導入室に導かれる。

【００１７】この減速導入室側から拡散室側へ排気ガス
が入り込むが、排気ガスは、減速導入室で減速された流
れとなり、しかも、減速導入室の入口開口から出口開口
に向かう流れの向きと、減速導入室から拡散室に向かう
方向は異なる方向であるために、減速導入室から拡散室
に向かう排気ガスの流れはさらに小さくなり、しかも、
拡散室に入り込むときには、区画壁の連通孔を通るため
に、流速が殆どない状態で拡散室に入り込む。拡散室内
では排気ガスがほとんど流速がない状態で拡散しながら
ＣＯ検出機構部に達するので、ＣＯ検出機構部において
は、排気ガスの流れの乱れに起因する誤差成分が生じな
いため、排気ガスの流速ばらつきの影響を受けない正確
なＣＯ濃度の検出が可能となる。なお、本明細書中の被
検ガスとは、検出対象となる物質を含む検査対象となる
ガスである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係るＣＯセンサの実施例を図
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符号を付し、その
重複説明は省略する。図１には本発明の第１の実施例が
示されている。この実施例も、前記図４および図５に示
す従来例と同様に、センサ基台１の表面側に複数のピン
２が突設されて、一対の端子ピン２間に比較素子４が、
他の一対の端子ピン間に検出素子５が、さらに必要に応
じ、他の一対の端子ピン２間に温度検出素子12が配設さ
れてＣＯ検出機構部３が形成されており、比較素子４と
検出素子５は仕切り板６により仕切られた構造となって
いる。この実施例では、従来例のグラスウール７は省略
されているが、もちろん、必要に応じグラスウール７を
設けたものでもよい。

【００１９】本実施例ではセンサ基台１の表面側の端縁
部に段部34が形成され、この段部にカバー35が被せられ
ている。そして、カバー35の外側にセンサ取り付け板37
の筒部39が嵌合され、センサ取り付け板37はセンサ基台
１に圧入等の適宜の手段により固定されている。

【００２０】本実施例において特徴的なことは、前記図
８の給湯器側に設けられる減速導入室17と同一の機能を
ＣＯセンサのカバー35内に形成したことである。すなわ
ち、カバー35は、二重構造と成し、背の高い外側カバー
35ａの内側に、背の低い内側カバー35ｂを嵌め込んで、
二重構造のカバー35としている。

【００２１】外側カバー35ａの先端側の周壁には、排気
ガスの流れの経路の上流側位置に入口開口36が形成さ
れ、下流側位置に出口開口37が形成されて、外側カバー
35ａと内側カバー35ｂとに囲まれたカバー35の先端側内
部空間は排気ガスの減速導入室38となっており、この減
速導入室38は前記給湯器側に設けられている流速減速室
17と同等の機能を持つ。

【００２２】カバー35内空間の先端側と基端側の境界領
域は区画壁として機能する内側カバー35ｂの頂壁（区画
壁）40によって区画され、カバー35の基端側空間は拡散
室41となっている。この拡散室41内に前記ＣＯ検出機構
部３が形成されている。

【００２３】減速導入室38と拡散室41を区画する区画壁
40には、例えば、直径が約１mmの微小連通孔42が複数開
けられており、減速導入室38に導入された排気ガスはこ
の微小連通孔42を通して拡散室41へ入り込むようになっ
ている。

【００２４】図１の例では、内側カバー35ｂは金属性の
カバーにより形成されており、この金属性カバーの頂壁
（区画壁）40に微小連通孔42が穿設により形成されてい
るが、区画壁40およびその微小連通孔42は様々な形態で
構成可能であり、例えば、図２の（ａ）に示すように、
内側カバー35ｂを１枚あるいは２枚以上重合わせた（図
示の例では２枚重られている）微小網目の金属のメッシ
ュ43を用いて形成し、このメッシュ43の網目孔を微小連
通孔としてもよく、あるいは、図２の（ｂ）に示すよう
に、区画壁40を、ガラス濾紙等のフィルタ材44の片面又
は表裏両面（図示の例では表裏両面）にメッシュ43を積
層した積層体によって形成し、メッシュ43の孔とフィル
タ材44の内部微小隙間空間を微小連通孔として構成して
もよく、さらには、図２の（ｃ）に示すように、ガラス
濾紙等のフィルタ材44の表裏両側をメッシュ43でサンド
イッチ状に挟んだ積層体と成し、フィルタ材44に複数の
目詰まり担保の例えば直径１mm程度の小径孔45を形成し
た構成としてもよく、区画壁40は様々な形態で構成し得
る。さらに孔形状は限定されない。

【００２５】本実施例のＣＯセンサは給湯器等の燃焼装
置の排気側の望む位置に従来例の流速減速室17を要する
ことなく取り付けられる。燃焼運転によって排気ガスの
流れがＣＯセンサに当たる。このとき、排気ガスは入口
開口36から絞られて流速導入室38内に入り込み、この減
速導入室38から再び絞られて出口開口37を通って流出す
る。排気ガスの流速は入口開口36および出口開口37で絞
られるので、減速されて減速導入室38内に導入される。

【００２６】減速導入室38から拡散室41に入り込む排気
ガスの流れの向きは、前記入口開口36と出口開口37を結
ぶ減速導入室38内の排気ガスの流れの向きと異なる直交
方向の向きとなるため、減速導入室38から拡散室41に向
かう排気ガスの流れはさらに減速された流れとなり、し
かも、区画壁40の微小連通孔42を通るために、その微小
連通孔42を通るときにさらに減速され、拡散室41に入る
ときには殆ど排気ガスの流速がない状態となり、拡散室
41内では殆ど流速が零の状態で拡散し、比較素子および
検出素子５に触れる。

【００２７】したがって、比較素子４と検出素子５に触
れる排気ガスの流れに差が生じるということがなく、排
気ガスの流速に起因する誤差成分を生じることなくＣＯ
濃度を正確に検出できるという優れた効果を奏すること
ができる。

【００２８】減速導入室38と拡散室41の区画壁40を図２
の（ａ）に示すようなメッシュによって構成した場合
も、同様な効果を奏することとなり、また、区画壁40を
図２の（ｂ）に示すものに構成した場合には、フィルタ
材11の内部隙間空間が非常に狭く、排気ガスはフィルタ
材44を通って染み出すように拡散室41に入り込むので、
排気ガスの減速効果はさらにアップされ、排気ガスの流
速による影響を完璧に防止することができる。

【００２９】このように、フィルタ部材44を用いること
により、排気ガスの流速を完璧に減速できるが、ＣＯセ
ンサを長期にわたって使用しているうちに、ごみ等によ
りフィルタ材44が目詰まりする虞れがあり、目詰まりし
た場合には、減速導入室38から拡散室41内に排気ガスが
殆ど入り込めなくなるという虞れが生じる。この点、図
２の（ｃ）に示すように、フィルタ材44に小径孔45を形
成した構成とすることにより、たとえ、フィルタ材44が
目詰まりしても、小径孔45を通して減速導入室38側から
拡散室41側へ排気ガスが入り込むことができるようにな
り、フィルタ材44が目詰まりするという最悪の事態にな
っても、排気ガスのＣＯ濃度の検出を支障なく行うこと
が可能となる。

【００３０】また、本実施例においては、外側カバー35
ａに内側カバー35ｂを嵌め込むだけで流速導入室38と拡
散室41が区画壁40に区画されて形成できることとなり、
従来の如く、給湯器等の燃焼装置の排気トップ８側に減
速流速室17を形成する場合に比べ、その製造作業は極め
て簡易となり、これにより、ＣＯセンサを装備した燃焼
装置の大幅な製造の効率化とコスト低減を図ることが可
能となる。

【００３１】図３には本発明の第２の実施例が示されて
いる。この実施例が前記第１の実施例と異なる特徴的な
ことは、排気ガスの流れの経路に沿って形成するカバー
先端側の入口開口36と出口開口37をカバー35の先端頂壁
46に形成したことであり、それ以外の構成は前記第１の
実施例と同様である。

【００３２】一般に、ＣＯセンサ９は排気側の空間内に
例えば図８に示す如く、横向きに取り付けられる場合が
殆どであり、このような横向きの取り付け状態にあって
は、燃焼運転に際し、排気室の内側と外側とで温度差が
生じ、この温度差のために、ＣＯセンサの取り付け壁面
18に結露によって水滴が発生することがある。前記第１
の実施例のように入口開口36と出口開口37をカバー35の
周壁に設けた場合には、結露の水滴が出口開口37（ＣＯ
センサ９を横向きに取り付けた場合、出口開口37が上側
となる）から減速導入室38内に入り込むという心配や、
出口開口37の口径を小さくすると、水滴が出口開口37を
塞いでしまうという虞れが生じるが、第２の実施例の如
く、入口開口36と出口開口37を先端頂壁46に設けること
で、そのような問題を解消することができる。もちろ
ん、図示はされていないが、入口開口を図１に示す如く
カバー35の周壁に形成し、出口開口37を図３に示す如く
カバー35の先端頂壁46に形成した場合も、第２の実施例
と同様の効果を奏することができる。

【００３３】なお、本発明は上記各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
記各実施例では接触燃焼式のＣＯセンサを例にして説明
したが、本発明のＣＯセンサは、排気ガスの流速の影響
を受ける他の様々なタイプのＣＯセンサ（例えば固定電
解式のＣＯセンサ）にも適用されるものである。

【００３４】また、本実施例ではＣＯセンサを排気ガス
中に設けて排気ガス中のＣＯ濃度を検出したが、本発明
のＣＯセンサは給気ガスやその他のガス中に設けてＣＯ
濃度の検出を行うことができるものである。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、ＣＯ検出機構部を覆うカバー
の先端側内部空間を減速導入室と成し、カバーの基端側
内部空間を拡散室と成し、この減速導入室と拡散室とを
微小連通孔をもった区画壁で区画する構成としたので、
排気ガスの速い流れの中にＣＯセンサを設置した場合に
おいても、排気ガスは減速されて減速導入室内に導入さ
れる。そして、減速導入室から拡散室に向かう流れの方
向が減速導入室への排気ガスの導入方向と異なる方向に
なることで、減速導入室から拡散室に向かう排気ガスの
流れがさらに減速され、その上に、拡散室に入り込む際
に、区画壁の微小連通孔を通ることで、さらに減速され
る結果、拡散室内では排気ガスは殆ど流速がない状態と
なってＣＯ検出機構部に拡散することとなる。したがっ
て、ＣＯ検出機構部でＣＯ濃度を検出する際、排気ガス
の流れの影響によってＣＯ検出の誤差成分が発生すると
いうことを防止でき、排気ガス中のＣＯ濃度を高精度、
かつ、高信頼性の下で検出することが可能となる。

【００３６】しかも、本発明では、ＣＯセンサ自体にＣ
Ｏガスの流れの減速手段をもつので、従来例の如く、燃
焼装置の排気側に排気ガスの流れを減速する流速減速室
を設けるという手間隙を省略でき、これにより、ＣＯセ
ンサを装備した燃焼装置の生産効率を高め、装置のコス
ト低減を図ることが可能となる。しかも、本発明のＣＯ
センサは前記の如く、燃焼装置側に流速減速室を設ける
必要がないため、ＣＯセンサの設置場所が限定されると
いうこともなくなり、望みの位置にＣＯセンサを設置で
きることとなり、非常に好都合である。

【００３７】さらに、減速導入室と拡散室を区画する区
画壁にフィルタ材を用いた構成のものにあっては、減速
導入室から拡散室に入り込む排気ガスはフィルタ材の内
部から染み出す態様で拡散室内に入り込むので、排気ガ
スの流速は完璧に零に近い状態となり、排気ガスの流速
の影響をより一層確実に除去することができる。

【００３８】さらに、前記区画壁として、フィルタ材の
表裏両側をメッシュで挟んでサンドイッチ状に形成し、
フィルタ材に目詰まり担保の複数の小径孔を貫通形成し
た構成のものにあっては、たとえ、フィルタ材が目詰ま
りを起こしても、減速導入室から排気ガスを小径孔を通
して拡散室内に拡散導入することができ、フィルタ材が
目詰まりしても、支障なく排気ガス中のＣＯ濃度を検出
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成説明図である。

【図２】減速導入室と拡散室を区画する区画壁の各種構
成例を示す説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す説明図である。

【図４】従来のＣＯセンサの構成説明図である。

【図５】図４に示したＣＯセンサの分解斜視図である。

【図６】比較素子および検出素子の構成説明図である。

【図７】ＣＯセンサの一般的な回路図である。

【図８】ＣＯセンサの給湯器における使用例を示す説明
図である。

【図９】ＣＯセンサの給湯器への他の取り付け例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１センサ基台３ＣＯ検出機構部４比較素子５検出素子 35 カバー 36 入口開口 37 出口開口 38 減速導入室 40 頂壁（区画壁） 41 拡散室 42 微小連通孔

フロントページの続き (72)発明者重岡卓二神奈川県大和市深見台３丁目４番地株式会社ガスター内 (72)発明者安形和俊静岡県天竜市二俣町南鹿島23番地矢崎計器株式会社内 (72)発明者 ▲荻▼野薫静岡県天竜市二俣町南鹿島23番地矢崎計器株式会社内 (72)発明者大石和広静岡県天竜市二俣町南鹿島23番地矢崎計器株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサ基台の表面側にＣＯ検出機構部が
形成され、このＣＯ検出機構部がカバーによって覆われ
ているＣＯセンサにおいて、前記カバーの先端側には被
検ガスの流れの経路の上流側となる位置に入口開口が、
下流側となる位置に出口開口がそれぞれ設けられてカバ
ーの先端側内部空間を被検ガスの減速導入室と成し、カ
バー内部の先端側と基端側の境界領域は連通孔をもった
区画壁で区画してカバーの基端側空間を減速導入室に導
入された被検ガスの拡散室と成し、前記ＣＯ検出機構部
は拡散室内に設けられていることを特徴とするＣＯセン
サ。
【請求項２】被検ガスの減速導入室と拡散室を区画す
る区画壁は金属メッシュによって構成されている請求項
１記載のＣＯセンサ。
【請求項３】被検ガスの減速導入室と拡散室を区画す
る区画壁は金属メッシュとフィルタ材の積層体によって
構成されている請求項１記載のＣＯセンサ。
【請求項４】被検ガスの減速導入室と拡散室を区画す
る区画壁はフィルタ材の表裏両側を金属メッシュで挟ん
だサンドイッチ状の積層体から成り、フィルタ材には目
詰まり担保用の複数の孔が貫通形成されている請求項１
記載のＣＯセンサ。