JPH11132986A - ガス検知センサのクリーニング装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
クリーニング装置を提供する。 【解決手段】 ヒータ電圧を２段階で上昇させることに
より、第１段階で付着物の殆どを脱着し、第２段階の電
圧で残った付着物を燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
サにおいて、前記ヒータを、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加熱する加熱手段
と、前記ヒータの温度を前記除去温度まで次第に上昇す
るように前記加熱手段を制御する制御手段とよりなるも
のである。

【０００９】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前記除去温度ま
で段階的に上昇するように加熱手段を制御するものであ
る。

【００１０】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。

【００１１】請求項４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において、前記
ヒータを、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加熱する加熱手段と、前記ガス検知
センサの温度を検出するセンサ温度検出手段と、前記セ
ンサ温度検出手段によって検出したセンサ温度が、セン
サ許容温度に到達したときに、前記加熱手段の加熱量を
減少させ、許容温度以下に保つ保持手段とよりなるもの
である。

【００１２】請求項５のガス検知センサのクリーニング
装置は、請求項１から請求項４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６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、前記ヒータの温度を次第に上昇するようにしたも
のである。

【００１４】請求項７のガス検知センサのクリーニング
方法は、請求項６のものにおいて、前記ヒータの温度を
前記除去温度まで段階的に上昇するようにした。

【００１５】請求項８のガス検知装置のクリーニング方
法は、請求項６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。

【００１６】請求項９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
ヒータを、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加熱する加熱ステップと、前記ガス
検知センサの温度を検出するセンサ温度検出ステップ
と、前記センサ温度検出ステップにおいて検出したセン
サ温度が、センサ許容温度に到達したときに、前記加熱
ステップの加熱量を減少させ、許容温度以下に保つ保持
ステップとよりなるものである。

【００１７】請求項１０のガス検知センサのクリーニン
グ方法は、請求項６から請求項９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。

【００１８】請求項１のガス検知センサのクリーニング
装置においては、制御手段はヒータの温度を除去温度ま
で次第に上昇するように加熱手段を制御している。その
ため、ヒータの温度が除去温度までいきなり上昇するこ
とがない。そのため、次第に上昇する過程において油等
の付着物が蒸発し燃焼による発熱が起こる恐れがない。

【００１９】請求項２の制御手段においては、除去温度
までヒータの温度を段階的に上昇するように加熱手段を
制御して、ヒータの温度がいきなり除去温度まで上昇す
ることがない。そのため、次第に上昇する過程において
油等の付着物が蒸発し燃焼による発熱が起こる恐れがな
い。

【００２０】請求項３の制御装置においては、予め記憶
された温度上昇パターンに基づいてヒータの温度を次第
に上昇させることにより除去温度まで到達させる。これ
によりヒータの温度がいきなり除去温度まで上昇するこ
とがない。そのため、次第に上昇する過程において油等
の付着物が蒸発し燃焼による発熱が起こる恐れがない。

【００２１】請求項４のガス検知センサにおいては、セ
ンサ温度を検出しつつ加熱手段によってヒータの温度を
上昇させるため、センサの許容温度を超えてヒータがガ
ス検知センサを加熱することがない。そのため、油等の
付着物が蒸発し燃焼による発熱が起こる恐れがない。

【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１
４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２
６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２
０〜３０μｍ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４
４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４
２と温度補償用の第２検知部４４と２つの可変抵抗Ｒ
１，Ｒ２がブリッジ回路を構成している。第１検知部４
２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Ｔ
１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Ｖ
２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〜２
０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＋ｔ
２）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１００〜３５
０℃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６０
０℃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２
２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Ｒ
Ｌ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１
００℃より低い許容温度に到達した場合には、電源部５
４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】

２０ ＣＯ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 (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒータを備えたガス検知センサにおいて、 前記ヒータを、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加熱する加熱手段と、 前記ヒータの温度を前記除去温度まで次第に上昇するよ
   うに前記加熱手段を制御する制御手段とよりなることを
   特徴とするガス検知センサのクリーニング装置。
2. 【請求項２】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前記除去温度
   まで段階的に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。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】ヒータを備えたガス検知センサにおいて、 前記ヒータを、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加熱する加熱手段と、 前記ガス検知センサの温度を検出するセンサ温度検出手
   段と、 前記センサ温度検出手段によって検出したセンサ温度
   が、センサ許容温度に到達したときに、前記加熱手段の
   加熱量を減少させ、許容温度以下に保つ保持手段よりな
   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。
5. 【請求項５】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から請求項４記載のガ
   ス検知センサのクリーニング装置。
6. 【請求項６】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、前記ヒータの温度を次第に上昇するようにし
   たことを特徴とするガス検知センサのクリーニング方
   法。
7. 【請求項７】前記ヒータの温度を前記除去温度まで段階
   的に上昇するようにしたことを特徴とする請求項６記載
   のガス検知センサのクリーニング方法。
8. 【請求項８】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６記載のガス検知センサ
   のクリーニング方法。
9. 【請求項９】ヒータを備えたガス検知センサにおいて、 前記ヒータを、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加熱する加熱ステップと、 前記ガス検知センサの温度を検出するセンサ温度検出ス
   テップと、 前記センサ温度検出ステップにおいて検出したセンサ温
   度が、センサ許容温度に到達したときに、前記加熱ステ
   ップにおける加熱量を減少させ許容温度以下に保持する
   保持ステップとより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。
10. 【請求項１０】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６から請求項９記載の
    ガス検知センサのクリーニング方法。