JPH095280A - Ｃｏセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＯセンサのカバーの製造を容易化し、か
つ、排気ガスの流速の悪影響を受けない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
子を備えたＣＯ検出機構部３を形成し、このＣＯ検出機
構部３をセンサ基台１に被せたカバー35で覆う。カバー
35はフィルタ材15の表裏両側をメッシュ16で挟んだフィ
ルタ材15とメッシュ16の複合材で構成する。フィルタ材
15には貫通小穴40を散在形成する。排気ガスはメッシュ
16とフィルタ材15を通して流速をほぼ零に近い状態にし
てカバー35内に導入し、流速の影響のない状態で排気ガ
ス中のＣＯ濃度をＣＯ検出機構部３で検出する。フィル
タ材15に目詰まりが生じても、排気ガスは貫通小穴40を
通してカバー35内に入り込め、支障なく排気ガス中のＣ
Ｏ濃度の検出が可能となる。

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２および図
３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とが設けられ
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５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４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の裏面側には基板（図示せ
ず）が配設されており、この基板には端子ピン２の導体
接続部が形成され、その導体接続部には燃焼装置の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（図示せず）が接続されるようになっている。

【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、抵抗ブリッジ回路上で
比較素子４側と検出素子５側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ＣＯ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６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。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】従来のＣＯセンサ９を
構成する金属カバー21はキャップ状の周壁に板20を切り
起こして開口11を形成する構成のものであるため、その
製造に際しては、金属板の絞り加工等によりキャップ状
に形成した周壁に切り起こしを加工する作業が必要とな
り、その作業は非常に複雑となり、カバーの生産性（生
産効率）が低く、センサコストも高くなるという問題が
あった。

【００１０】また、金属カバー21の切り起こし開口11に
は切り起こしの板20がカバーの周壁内面に設けられるた
めに、切り起こし開口11からカバーの内部に入り込む排
気ガスの流れは渦を伴った流れとなり、このため、比較
素子４と検出素子５に触れる排気ガスの流れの流速にば
らつきが生じ、比較素子４と排気ガスとの温度差による
熱交換量と、検出素子５と排気ガスとの温度差による熱
交換量とに差が生じることとなり、この流速のばらつき
によりＣＯ検出出力が変動してしまい、正確なＣＯ濃度
の検出ができなくなるという問題があった。

【００１１】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、ＣＯ検出機構部を覆
うカバー生産の作業性を高め、かつ、カバー内部での流
速のばらつきに起因するセンサ出力の変動をなくして、
ＣＯ濃度の検出精度を十分に高めることが可能なＣＯセ
ンサを提供することにある。

【００１２】

【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、センサ基台面上にＣＯ濃度を検出するＣＯ検出
機構部が形成され、このＣＯ検出機構部がセンサ基台に
被せられたカバーによって覆われているＣＯセンサにお
いて、前記カバーはフィルタ材の表裏両面をメッシュに
よってサンドイッチ状に挟んだメッシュとフィルタ材と
の複合材によって構成され、前記フィルタ材には複数の
貫通穴が形成されていることを特徴として構成されてい
る。

【００１３】

【作用】本発明のＣＯセンサを用いて排気ガス中のＣＯ
濃度の検出を行う場合、排気ガスはカバーに当たり、表
面側のメッシュから、内部のフィルタ材を通り、次に内
側のメッシュを通ってカバー内に入り込む。このとき、
排気ガスは表面のメッシュを通るときに減速され、次に
フィルタ材を通るときには、フィルタ材内部の極めて微
小な隙間空間を通るために、排気ガスはフィルタ材から
染み出すように出て内側のメッシュを通りカバー内に入
り込むため、排気ガスは殆ど流速が零に近い状態にまで
減速されてカバー内に入り込む。カバー内では排気ガス
は殆ど流速零の状態でＣＯ検出機構部３側に拡散してい
き、ＣＯ検出機構部でＣＯ濃度が正確に検出される。

【００１４】

【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には本発明の一実施例が示さ
れている。この実施例も、前記図２および図３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、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。

【００１５】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を被せ、カ
バー35の基端側を前記センサ基台１の段部34に嵌合して
いる。そして、カバー35の外側にリング36が嵌め込ま
れ、さらにそのリング36の外側にセンサ取り付け板37の
筒部38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、また、カバー35
はリング36のかしめによってセンサ基台１に固定されて
いる。

【００１６】本実施例において特徴的なことは、カバー
35を特有な構成としたもので、ガラス濾紙等のフィルタ
材15の表裏両面を金属のメッシュ16で挟み、フィルタ材
15とメッシュ16との複合材によりカバー35を構成し、さ
らに、フィルタ材15に、例えば、直径１mm程度の貫通小
穴40を散在形成されたり、あるいは直線上の一定間隔を
もつ等の規則性をもって形成している。

【００１７】本実施例のＣＯセンサ９はセンサ取り付け
板37に設けた取り付け穴41を利用して、ねじ止め等によ
り給湯器等の燃焼装置の排気側に取り付けられ、排気ガ
ス中のＣＯ濃度の検出が行われる。

【００１８】本実施例では、カバー35をフィルタ材15と
メッシュ16の複合材により形成したものであるから、従
来例のように金属板を用いてキャップ状に形成し、切り
起こし開口11を形成するという複雑な製造工程は不要と
なり、極めて容易にキャップ状のカバー35を作製するこ
とが可能となり、カバー35の生産効率が向上し、コスト
の低減を図ることができると共に、量産を図る上で有利
となる。

【００１９】また、フィルタ材15は表裏両面からメッシ
ュ16により挟まれて保持されているので、カバー35が型
崩れ（形状変形）するということはない。さらに、排気
経路の排気ガスはカバー35の外側のメッシュを通るとき
に第１段の減速が成され、次に、フィルタ材15を通ると
きに減速されるが、フィルタ材15を通る大部分の排気ガ
スはフィルタ材15の内部の微小隙間空間を通るので、フ
ィルタ材15の内部で殆ど流速零となる第２段の大幅な減
速が成され、フィルタ材15の内部から染み出る状態とな
り、これらフィルタ材15から出る排気ガスはさらに内側
のメッシュ16を通るときに第３段の減速が成される。こ
れらの結果、カバー35の内部に入り込む時点では、殆ど
排気ガスの流速は零の状態となり、排気ガスはこの流速
零に近い状態で比較素子４や検出素子５が配置されてい
るＣＯ検出機構部３側へ拡散していってＣＯ濃度の検出
が行われることとなる。

【００２０】したがって、本実施例のＣＯセンサ９によ
れば、流速の速い排気ガス中に晒されても、その流速に
よる影響を受けることなく、つまり、従来例のように比
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、その流速の差に起因してセンサ出力が変動するとい
う不具合を効果的に防止でき、高精度の正確なＣＯ濃度
の検出が可能となる。

【００２１】従来例のＣＯセンサの場合には、前記した
如く、排気ガスの流れの影響によってセンサ出力が変動
するため、図６に示す如く、ＣＯセンサ９は排気ガスの
流れを減速するための流速減速室17を排気トップ８側に
設け、ＣＯセンサ９をその流速減速室17内に設置しなけ
ればならなかったが、本実施例では、特にこのような流
速減速室17を器具側に設ける必要はなく、排気側のどの
場所にＣＯセンサを設置しても、排気ガスの流速の影響
を受けずにＣＯ濃度を正確に検出できることとなる。こ
のため、本実施例のＣＯセンサを用いることにより、器
具側に流速減速室17を作製する手間隙が省略できるの
で、給湯器等の器具の生産性およびコスト低減を図るこ
とも可能となる。

【００２２】さらに、ＣＯセンサ９を長期にわたって使
用しているうちに、塵や煤（カーボン）等によりフィル
タ材15の内部の微小隙間空間に目詰まりが生じる虞れが
あるが、たとえ、その目詰まりが生じても、フィルタ材
15には貫通小穴40が散在形成されているので、これらの
貫通小穴40を通して排気ガスを支障なくカバー35内に流
速を減速した状態で導入できるので、ＣＯ濃度の検出を
支障なく行うことが可能となる。

【００２３】なお、本発明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
実施例ではカバー35のフィルタ材15に形成した貫通小穴
40の穴直径を１mm程度としたが、この貫通小穴40の穴の
大きさは、塵や煤等により目詰まりを回避できる穴径を
もったものであればよく、その穴径の大きさは適宜の値
に設定できるものであり、好ましくは、目詰まりを生じ
ない穴径のうちで、最小の穴径とした方が、排気ガスの
流速を減速する上ではより好ましい。さらに、穴径は大
小の複数のパターンを持たせて設けることも可能であ
る。

【００２４】また、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、他の
様々なタイプのＣＯセンサ（例えば固定電解式のＣＯセ
ンサや半導体ＣＯセンサ）にも適用されるものである。

【００２５】さらに、実施例ではフィルタ材15の表裏両
側にメッシュ16を設けたが、本発明の応用例として、一
方側のメッシュ（特に、カバーの内側のメッシュ）を省
略することもできる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、ＣＯ検出機構部を覆うカバー
を、フィルタ材の表裏両側をメッシュで挟んでフィルタ
材とメッシュとの複合材により構成したものであるか
ら、本発明のＣＯセンサを流速の速い排気ガス中に晒し
て設置しても、排気ガスはメッシュとフィルタ材を通っ
て減速されることとなり、特に、フィルタ材の内部隙間
空間は極めて微小空間であるので、フィルタ材を通ると
きに、排気ガスの流れは殆ど零に近い状態に減速されて
フィルタ材の内部から染み出すように出て次の内側のメ
ッシュで減速されてカバー内に入り込むので、カバー内
では排気ガスは殆ど流速が零に近い状態で拡散してＣＯ
検出機構部に達するので、ＣＯ検出機構部においては、
排気ガスの流速の影響を受けることなくＣＯ濃度の検出
を正確に、かつ、高精度に行うことが可能となり、ＣＯ
濃度の検出信頼性を十分に高めることができる。

【００２７】また、前記の如く、ＣＯセンサを排気ガス
の流れに晒して設置しても正確なＣＯ濃度の検出が可能
となるので、従来例の如く、排気ガスの流れを減速する
ための流速減速室を給湯器等の燃焼装置の排気側に設け
る手間隙が省略でき、その分、燃焼装置の生産性を高
め、装置コストの低減化が可能となる。

【００２８】さらに、前記本発明におけるカバーはフィ
ルタ材とメッシュの複合材としたものであるから、従来
例の金属板を用いて絞り加工等によりキャップ状に形成
し、そのキャップ状の周壁に切り起こし開口を形成する
という複雑な作業を要することなく極めて容易にキャッ
プ状のカバーを形成することが可能となり、カバーの生
産効率を格段に高めることができ、これに伴うカバーの
コスト低減を図ることができると共に、カバーの量産を
図る上で非常に有利となる。

【００２９】さらに、カバーを構成するフィルタ材には
貫通小穴が散在形成されているので、ＣＯセンサを長期
にわたって使用しているうちに、たとえ、フィルタ材に
目詰まりが生じても、排気ガスはフィルタ材の貫通小穴
を通してカバー内に導入することが可能となり、フィル
タ材に目詰まりが生じても排気ガス中のＣＯ濃度を支障
なく検出できるという画期的な効果を奏することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成説明図である。

【図２】従来のＣＯセンサの構成説明図である。

【図３】図２に示したＣＯセンサの分解斜視図である。

【図４】比較素子および検出素子の構成説明図である。

【図５】ＣＯセンサの一般的な回路図である。

【図６】ＣＯセンサの給湯器における使用例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ センサ基台 ３ ＣＯ検出機構部 ４ 比較素子 ５ 検出素子 15 フィルタ材 16 メッシュ 40 貫通小穴

───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ基台面上にＣＯ濃度を検出するＣ
   Ｏ検出機構部が形成され、このＣＯ検出機構部がセンサ
   基台に被せられたカバーによって覆われているＣＯセン
   サにおいて、前記カバーはフィルタ材の表裏両面をメッ
   シュによってサンドイッチ状に挟んだメッシュとフィル
   タ材との複合材によって構成され、前記フィルタ材には
   複数の貫通穴が形成されていることを特徴とするＣＯセ
   ンサ。