JPH11148645A - ガス検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスセンサへの通電を的確に行い、ガスセン
サの劣化を極力防ぎ、ガスセンサの耐用年数が短くなる
のを防ぐことが可能となるガス検出装置を提供する点に
ある。 【解決手段】 通電により特定ガスを検出するガスセン
サＳと、ガスセンサＳへの通電を検出作用状態と非検出
作用状態とに切り換え制御する通電制御手段１０１とを
備えたガス検出装置であって、通電制御手段１０１によ
る通電が非検出作用状態において、ガスセンサＳからの
出力値が検出作用状態に対応する出力値であると、異常
であると判別する異常判別手段１０３を設けてあるガス
検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通電により特定ガ
スを検出するガスセンサと、前記ガスセンサを検出作用
状態と非検出作用状態とに切り換えるように通電を制御
する通電制御手段とを備えたガス検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなガス検出装置としては、例え
ば、特開平７−１０３４６９号公報に記載のように、Ｃ
Ｏガスを検出する接触燃焼式のＣＯセンサを備えさせ
て、そのＣＯセンサを高温度にまで加熱した検出作用状
態と、低温度にまで加熱した非検出作用状態とに切り換
えるように通電を制御するように構成したものが知られ
ている。そして、この公報に記載のものを含めて、ガス
センサへの通電の制御によってガスセンサを検出作用状
態と非検出作用状態とに切り換えるガス検出装置におい
ては、従来、非検出作用状態に切り換え制御している
際、短絡故障などにより誤って検出作用状態に対応する
通電が実行されていても、それを検出する特別な対策が
講じられていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、非検出作
用状態に切り換えられたにもかかわらず、誤って検出作
用状態に対応する通電が実行されていても、そのまま放
置することになり、ガスセンサへの不必要な通電によっ
てガスセンサが劣化し、耐用年数が短くなるという問題
があった。

【０００４】本発明は、かかる点に着目してなされたも
のであり、その目的は、ガスセンサへの通電を的確に行
い、ガスセンサの劣化を極力防ぎ、ガスセンサの耐用年
数が短くなるのを防ぐことが可能となるガス検出装置を
提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明によれば、ガスセンサを検出
作用状態と非検出作用状態とに切り換え制御する通電制
御手段により、ガスセンサが非検出作用状態に切換えら
れた状態において、ガスセンサからの出力値が検出作用
状態に対応する出力値であると、異常であると判別する
異常判別手段を設けてある。つまり、通電制御手段によ
る通電制御がガスセンサの非検出作用状態に対応する場
合に、ガスセンサからの出力値が検出作用状態に対応す
る出力値であれば、通電制御手段の故障や短絡故障など
により、誤って検出作用状態に対応する通電が実行され
ていると見なすことができる。それによって、ガスセン
サへの通電の異常を確実に判別することができ、ガスセ
ンサの劣化を極力防ぎ、耐用年数が短くなるのを防ぐこ
とが可能となる。

【０００６】請求項２に記載の発明によれば、通電制御
手段が、ガスセンサへの通電を断続して、検出作用状態
と非検出作用状態とに切り換え制御するように構成され
ている。つまり、非検出作用状態のときには、ガスセン
サへの通電を停止し、ガスセンサへの不必要な通電を実
行しないようにして、ガスセンサの劣化を極力防ぎつ
つ、ランニングコストの低減を図っている。

【０００７】請求項３に記載の発明によれば、通電制御
手段が、通電を断続する複数のスイッチ手段を直列に接
続して構成されているので、非検出作用状態において、
たとえひとつのスイッチ手段が短絡故障しても、ガスセ
ンサへの通電の実行を極力回避することができる。した
がって、不必要なガスセンサへの通電によるガスセンサ
の劣化を極力防ぎ、ガスセンサの耐用年数が短くなるの
を防ぐことが可能となる。

【０００８】請求項４に記載の発明によれば、異常判別
手段が異状を判別すると作動する警報手段を設けてある
ので、警報作動によって使用者などに知らせることがで
き、ガスセンサへの通電の異常が発生したままの状態で
放置されるのを回避することが可能となる。

【０００９】請求項５に記載の発明によれば、ガスセン
サが、通電による加熱状態でＣＯガスを検出する接触燃
焼式のＣＯセンサであり、検出作用状態時には、高温に
なるようにＣＯセンサへの通電を行うので、ＣＯセンサ
への通電の異常が発生していると、加熱によりＣＯセン
サの劣化が促進されるので、このような接触燃焼式のＣ
Ｏセンサにおいて特に有効である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明によるガス検出装置を給湯
装置に適応した例を図面に基づいて説明する。この給湯
装置は、図１に示すように、供給される水を加熱して図
外の給湯栓に給湯する給湯部Ｋ、この給湯部Ｋの動作を
制御する制御部Ｈ、この制御部Ｈに動作情報を指令する
リモコン操作部Ｒなどを備えて構成されている。

【００１１】前記給湯部Ｋは、燃焼室１内に、水加熱用
の熱交換器２、この熱交換器２を加熱するガス燃焼式の
バーナ３、このバーナ３に下方から燃焼用空気を通風す
るとともに、その通風量を変更調整自在なファン４、バ
ーナ３の燃焼ガスを室外に排出する排気路５などが備え
られ、熱交換器２には、例えば家庭用の水道などから水
が供給される入水路６、加熱後の湯を図外の給湯栓から
出湯する出湯路７がそれぞれ接続されている。

【００１２】前記排気路５には、通電による加熱状態で
ＣＯガスを検出する接触燃焼式のガスセンサとしてのＣ
ＯセンサＳが設けられている。そして、入水路６には、
熱交換器２への通水量を検出する通水量センサ８、入水
温度を検出する入水温サーミスタ９がそれぞれ備えら
れ、出湯路７には、出湯温度を検出する出湯温サーミス
タ１０が備えられている。

【００１３】バーナ３に対する燃料供給路１１には、燃
料供給を断続する電磁操作式の断続弁１２、燃料供給量
（バーナ３の燃焼量）を変更調節自在な電磁操作式のガ
ス量調節弁１３が備えられ、バーナ３の近くには、バー
ナ３に対する点火動作を実行するイグナイタ１４と、バ
ーナ３に着火されたか否かを検出するフレームロッド１
５とがそれぞれ備えられている。

【００１４】リモコン操作部Ｒは、給湯部Ｋの運転の開
始・停止を指令する運転スイッチ１６、出湯用の目標温
度を変更設定自在な温度設定スイッチ１７、出湯温度や
目標温度などを表示する表示部１８、警報手段としての
警報ランプ１９と警報ブザー２０などを備えて構成され
ている。

【００１５】前記ＣＯセンサＳは、バーナ３の燃焼ガス
に接触する状態で設けられ、燃焼ガス中に含まれるＣＯ
ガスの濃度Ｄに応じた検出値Ｖｓを出力するように構成
されている。具体的に説明すると、ＣＯセンサＳは、図
２に示すように、ステンレス製の保護枠２１の内側の台
座２２にセンサ素子２３、温度補償用リファレンス素子
２４、および、ＣＯセンサＳの雰囲気温度Ｔを検出する
温度センサ２５を備えている。このセンサ素子２３、温
度補償用リファレンス素子２４はそれぞれ触媒を担持し
た白金線で構成されている。そして、図３に示すよう
に、センサ素子２３、温度補償用リファレンス素子２
４、および、抵抗素子２６，２７は、ブリッジ回路状態
に接続されている。なお、コネクタ部２８は、リード線
を介して制御部Ｈと接続している。

【００１６】つまり、センサ素子２３、温度補償用リフ
ァレンス素子２４は、電流が流れることで検出作用状態
となる検出用設定温度（約２００°Ｃ）に加熱され、そ
の表面に接触する未燃成分が触媒作用によって燃焼す
る。このとき、センサ素子２３に担持された触媒には、
ＣＯに対する選択性があるため、センサ素子２３、温度
補償用リファレンス素子２４それぞれの素子温度に差が
生じる。

【００１７】前記白金線は、温度により抵抗値が変化す
るので、燃焼ガス中のＣＯ濃度Ｄが大になるほど、セン
サ素子２３と温度補償用リファレンス素子２４の抵抗値
の差が大となる。したがって、ブリッジ回路における、
センサ素子２３と温度補償用リファレンス素子２４との
接続部、および、抵抗素子２６と２７との接続部から電
圧値としての出力値Ｖｓが、燃焼ガス中のＣＯ濃度Ｄに
応じた値を出力し、ＣＯ濃度Ｄを検出する。ただし、温
度センサ２５が検出する雰囲気温度Ｔに応じて、出力値
Ｖｓを補正してＣＯ濃度Ｄが算出される。

【００１８】前記制御部Ｈは、マイクロコンピュータを
備えて構成され、バーナ３の燃焼動作やファン４の動作
などを制御する燃焼制御手段１００、ＣＯセンサＳへの
通電を断続して制御する通電制御手段１０１、ＣＯガス
濃度Ｄを検出し、バーナ３の不完全燃焼状態を判別する
不完全燃焼判別手段１０２、ＣＯセンサＳへの通電の異
常を判別する異常判別手段１０３のそれぞれが設けられ
ている。

【００１９】前記燃焼制御手段１００は、給湯部Ｋが運
転状態にあるとき、熱交換器２への通水が開始されるに
伴ってバーナ３の燃焼を開始して、熱交換器２への通水
が停止されるに伴ってバーナ３の燃焼を停止させるよう
に制御するとともに、熱交換器２への通水が検出されて
いるとき、給湯温度が目標温度になるようにバーナ３の
燃焼量を調整する通常燃焼制御を実行するように構成さ
れている。

【００２０】具体的に説明すると、運転スイッチ１６の
ＯＮ操作に伴って運転状態に設定された後、給湯栓の開
操作に伴って通水量センサ８にて検出される通水量が設
定水量を越えると、ファン４による通風作動を開始し、
かつ、断続弁１２を開弁させてガス量調節弁１３を点火
用ガス量になるように開弁調整し、イグナイタ１４によ
ってバーナ３へ着火してフレームロッド１５によって確
認する。

【００２１】そして、入水温サーミスタ９、出湯温サー
ミスタ１０、通水量センサ８のそれぞれの検出情報、お
よび、温度設定スイッチ１７にて設定されている目標温
度の情報に基づいて、給湯温度を目標温度にするために
必要なバーナ３の燃焼量を演算にて求め、求めた燃焼量
に対応するガス量になるようにガス量調節弁１３を調整
制御するとともに、ファン４の通風量が調整ガス量に対
して適正燃焼状態になるようにファン４の通風量を調整
制御するのである。このようにして、出湯路７からは目
標温度の湯が給湯されることになる。

【００２２】前記通電制御手段１０１は、図４に示すよ
うに、２つの駆動素子Ｔ１，Ｔ２を直列に接続し、この
駆動素子Ｔ１，Ｔ２は駆動回路Ｄ１，Ｄ２により駆動状
態と非駆動状態とに切り換え可能に構成されている。つ
まり、駆動素子Ｔ１と駆動回路Ｄ１とによってひとつの
スイッチ手段Ｔが構成され、さらに、駆動素子Ｔ２と駆
動回路Ｄ２とによってひとつのスイッチ手段Ｔが構成さ
れている。そして、これらスイッチ手段Ｔにより、ＣＯ
センサＳへの通電を断続して検出作用状態と非検出作用
状態とに切り換え制御するように構成されている。

【００２３】具体的に説明すると、バーナ３に着火され
ると、駆動素子Ｔ１，Ｔ２がともに駆動状態に切り換え
られ、ＣＯセンサＳへの通電を開始して、センサ素子２
３、温度補償用リファレンス素子２４を検出用設定温度
（約２００°Ｃ）に加熱させ、ＣＯセンサＳを検出作用
状態に切り換えさせる。また、駆動素子Ｔ１，Ｔ２がと
もに駆動状態に切り換えられたときのみ、ＣＯセンサＳ
への通電を開始するので、非通電時に短絡故障などで駆
動素子Ｔ１，Ｔ２の一方が誤って駆動状態に切り換えら
れても、ＣＯセンサＳへの通電を開始されないようにし
ている。

【００２４】前記不完全燃焼判別手段１０２は、ＣＯセ
ンサＳの出力値Ｖｓに基づいて燃焼ガス中のＣＯ濃度Ｄ
を検出して、このＣＯ濃度Ｄが設定値以上であるか否か
を判別して、バーナ３の不完全燃焼状態の発生を監視す
るように構成されている。そして、バーナ３が不完全燃
焼状態であると判別されると、断続弁１２とガス量調節
弁１３を閉じて、ファン４の作動を停止させてバーナ３
での燃焼を停止させ、警報ランプ１９と警報ブザー２０
を作動させて報知するようにしている。

【００２５】前記異常判別手段１０３は、ＣＯセンサＳ
への通電が非検出作用状態において、短絡故障などによ
り検出作用状態に対応するＣＯセンサＳの出力値Ｖｓが
検出されると、通電の異常であると判別するように構成
されている。具体的に説明すると、ＣＯセンサＳへの通
電が非検出作用状態であるにもかかわらず、短絡故障な
どにより駆動素子Ｔ１，Ｔ２がともに駆動状態である
と、ＣＯセンサＳへの通電を開始し、ＣＯセンサＳの出
力値Ｖｓが検出される。このようなときには、ＣＯセン
サＳへの通電の異常であると判別して、警報ランプ１９
と警報ブザー２０を作動し、かつ、短絡故障の発生を表
示部１８に表示する。

【００２６】制御部Ｈの制御動作について、図５および
図６のフローチャートに基づいて説明する。まず、電源
がＯＮの状態では、常にＣＯセンサＳへの通電が異常で
あるか否かを判別しており、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓ
が検出されて異常であると判別されると、警報ランプ１
９と警報ブザー２０を作動させて表示部１８に表示する
（ステップ１，２）。そして、運転スイッチ１６がＯＮ
操作された後に、図外の給湯栓が開操作されるに伴って
前記通水量センサ８の検出値が設定水量を越えて熱交換
器２への通水（水流）が検知されると（ステップ３，
４）、断続弁１２を開けてガス量調節弁１３とファン４
の作動を調整し、イグナイタ１４を作動させてバーナ３
に点火する（ステップ５）。

【００２７】そして、フレームロッド１５でバーナ３の
着火が検出されると、タイマのカウントを開始し、この
タイマがカウントアップするとバーナ３全体で着火され
たとして、出湯温サーミスタ１０にて検出される出湯温
度が温度設定スイッチ１７にて設定された目標温度にな
るようにバーナ３への燃料供給量とファン４の通風量を
制御する（ステップ６〜９）。その後、駆動素子Ｔ１，
Ｔ２をともに駆動回路Ｄ１，Ｄ２により駆動状態に切り
換えて、ＣＯセンサＳへの通電を検出作用状態となる検
出用設定温度（約２００℃）に加熱されるまで行う（ス
テップ１０，１１）。

【００２８】そして、ＣＯセンサＳが検出作用状態にな
ると、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓに基づいてＣＯ濃度Ｄ
を検出して、そのＣＯ濃度Ｄが設定値以上であるか判別
し、バーナ３が不完全燃焼状態であるか判別する（ステ
ップ１２，１３）。バーナ３が不完全燃焼状態である
と、警報ランプ１９と警報ブザー２０を作動させ、断続
弁１２とガス量調節弁１３を閉じて、ファン４の作動を
停止させてバーナ３での燃焼を停止させる（ステップ１
４，１７）。

【００２９】このような制御を図外の給湯栓が閉められ
て通水量センサ８が水流を検知しなくなるか、運転スイ
ッチ１６がＯＦＦ操作されるまで実行される（ステップ
１５，１６）。つまり、通水量センサ８が水流を検知し
なくなるか、運転スイッチ１６がＯＦＦ操作されると、
断続弁１２とガス量調節弁１３を閉じて、ファン４の作
動を停止させてバーナ３での燃焼を停止させる（ステッ
プ１７）。そして、駆動素子Ｔ１，Ｔ２をともに駆動回
路Ｄ１，Ｄ２により非駆動状態に切り換えて、ＣＯセン
サＳへの通電を停止させる（ステップ１８）。

【００３０】以上のようにして、複数のスイッチ手段Ｔ
を設けて、その一方が短絡故障しても、ＣＯセンサＳへ
の通電がされないようにして、ＣＯセンサＳの劣化を極
力防ぎ、ＣＯセンサＳの耐用年数が低下するのを防いで
いる。さらに、非通電時においても、ＣＯセンサＳへの
通電を監視することで、２つのスイッチ手段Ｔがともに
短絡故障しているときにも、警報作動して未然にＣＯセ
ンサＳへの通電を回避することが可能となり、ＣＯセン
サＳの劣化を極力防いでいる。

【００３１】〔別実施形態〕 （１）上記実施形態では、ＣＯセンサＳへの通電を断続
して、ＣＯセンサＳが検出作用状態と非検出作用状態と
に切り換えされるように構成されているが、ＣＯセンサ
Ｓへの通電を行い、例えば、高温度（約２００℃）にな
ると検出作用状態に切り換えられ、非検出作用状態のと
きには、低温度（約１００℃）になるようにＣＯセンサ
Ｓへの通電を行うように構成してもよい。

【００３２】（２）上記実施形態では、２つのスイッチ
手段Ｔを直列に接続した構成であるが、スイッチ手段Ｔ
をひとつだけ設けてもよく、また、３つ以上を直列に接
続した構成としてもよい。

【００３３】（３）上記実施形態では、ＣＯセンサＳへ
の通電が異常であると判別すると警報作動するように構
成しているが、ＣＯセンサＳへの通電が異常であると判
別すると警報作動せずに、表示部１８にエラー表示する
ようにしてもよい。

【００３４】（４）上記実施形態では、特定ガスを検出
するガスセンサの例としてＣＯセンサＳを示したが、そ
の他、ＣＯ₂ やＨ₂ など、各種のガスを検出するガスセ
ンサにも適応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置の全体を示す概略図

【図２】ＣＯセンサの構造を示す概略図

【図３】ＣＯセンサの回路構成図

【図４】ＣＯセンサと制御部のブロック図

【図５】制御動作を示すフローチャート

【図６】制御動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１９，２０ 警報手段 １０１ 通電制御手段 １０３ 異常判別手段 Ｓ ガスセンサとしてのＣＯセンサ Ｔ スイッチ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷村 愛隆 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 (72)発明者 吉山 孝三 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電により特定ガスを検出するガスセン
   サと、前記ガスセンサを検出作用状態と非検出作用状態
   とに切り換えるように通電を制御する通電制御手段とを
   備えたガス検出装置であって、 前記通電制御手段により前記ガスセンサを非検出作用状
   態に切換えた状態において、前記ガスセンサからの出力
   値が前記検出作用状態に対応する出力値であると、異常
   であると判別する異常判別手段を設けてあるガス検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記通電制御手段が、前記ガスセンサへ
   の通電を断続して、前記検出作用状態と非検出作用状態
   とに切り換え制御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。
3. 【請求項３】 前記通電制御手段が、通電を断続する複
   数のスイッチ手段を直列に接続して構成されている請求
   項２に記載のガス検出装置。
4. 【請求項４】 前記異常判別手段が異常を判別すると作
   動する警報手段を設けてある請求項１〜３のいずれか１
   項に記載のガス検出装置。
5. 【請求項５】 前記ガスセンサが、通電による加熱状態
   でＣＯガスを検出する接触燃焼式のＣＯセンサである請
   求項１〜４のいずれか１項に記載のガス検出装置。