JP2002071615A - 気体濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結露などによる気体濃度検出センサのゼロ点
出力値の大きな変動や気体濃度検出センサの劣化を防止
し、装置全体としての劣化を防止する。 【解決手段】 特定成分の気体濃度を検出するときに通
電状態に切り換え、特定成分の気体濃度を検出しないと
きに非通電状態に切り換えるべく、気体濃度検出センサ
Ｓへの通電を繰り返し断続させて通電させる制御手段Ｈ
は、気体濃度検出センサＳへの通電が通電状態であると
きには、特定成分がゼロの状態と予測される状態での気
体濃度検出センサＳのゼロ点出力値を、基準出力値とし
て記憶するとともに、前回の通電状態における基準出力
値と今回の通電状態におけるゼロ点出力値とのゼロ点偏
差がゼロ点適正値よりも大きいと、その後の特定成分の
気体濃度を検出しないときも気体濃度検出センサＳへの
通電を通電状態に維持するように構成されている気体濃
度検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通電状態におい
て、検出対象気体中の特定成分の気体濃度を検出する気
体濃度検出センサと、その特定成分の気体濃度を検出す
るときに通電状態に切り換え、かつ、前記特定成分の気
体濃度を検出しないときに非通電状態に切り換えるべ
く、前記気体濃度検出センサへの通電を繰り返し断続さ
せて通電させる制御手段とが設けられている気体濃度検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような気体濃度検出装置は、気体
濃度検出センサの寿命が短くなることを防止したり、気
体濃度検出センサへの通電によるランニングコストの低
減のために、特定成分の気体濃度を検出するときに通電
状態に切り換え、かつ、特定成分の気体濃度を検出しな
いときに非通電状態に切り換えるべく、気体濃度検出セ
ンサへの通電を繰り返し断続させて通電させるものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の気体濃度検
出装置では、気体濃度検出センサへの通電を繰り返し断
続させて通電させるものであるために、気体濃度検出セ
ンサへの通電を停止しているときには、その気体濃度検
出センサの温度が低くなり、気体濃度検出センサに結露
を生じ易い状態となる。そして、気体濃度検出センサに
結露が生じると、特定成分がゼロの状態と予測される状
態での気体濃度検出センサのゼロ点出力値が大幅に低下
側に変動することとなる。したがって、気体濃度検出セ
ンサに結露が生じた状態が継続したり、頻繁に繰り返さ
れると、気体濃度検出センサのゼロ点出力値の低下量が
累積されることとなって、そのゼロ点出力値が回復不能
なほど低下してしまったり、気体濃度検出センサの感度
劣化を早めてしまうこととなり、装置全体としての劣化
を早めてしまう虞があった。

【０００４】ちなみに、特定成分がゼロの状態と予測さ
れる状態での気体濃度検出センサのゼロ点出力値は、検
出対象気体中の特定成分の気体濃度を検出する際に、基
準となる値であり、そのゼロ点出力値が回復不能なほど
低下してしまうと、装置そのものが動作不能となる虞が
ある。

【０００５】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、結露などによる気体濃度検出セ
ンサのゼロ点出力値の大きな変動や気体濃度検出センサ
の劣化を防止し、装置全体としての劣化を防止すること
が可能となる気体濃度検出装置を提供する点にある。

【０００６】

【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、通電状態におい
て、検出対象気体中の特定成分の気体濃度を検出する気
体濃度検出センサと、その特定成分の気体濃度を検出す
るときに通電状態に切り換え、かつ、前記特定成分の気
体濃度を検出しないときに非通電状態に切り換えるべ
く、前記気体濃度検出センサへの通電を繰り返し断続さ
せて通電させる制御手段とが設けられている気体濃度検
出装置において、前記制御手段は、前記気体濃度検出セ
ンサへの通電が通電状態であるときには、前記特定成分
がゼロの状態と予測される状態での前記気体濃度検出セ
ンサのゼロ点出力値を、基準出力値として記憶するとと
もに、前回の通電状態において記憶された基準出力値と
今回の通電状態における前記気体濃度検出センサのゼロ
点出力値とに基づいて、その基準出力値とゼロ点出力値
とのゼロ点偏差がゼロ点適正値よりも大きいと、その後
の前記特定成分の気体濃度を検出しないときも前記気体
濃度検出センサへの通電を通電状態に維持するように構
成されている。

【０００７】すなわち、制御手段は、気体濃度検出セン
サへの通電が通電状態であるときには、前回の通電状態
において記憶された基準出力値と今回の通電状態におけ
る気体濃度検出センサのゼロ点出力値とのゼロ点偏差が
ゼロ点適正値よりも大きいと、その後の前記特定成分の
気体濃度を検出しないときも気体濃度検出センサへの通
電を通電状態に維持させることとなるので、結露などに
より気体濃度検出センサのゼロ点出力値が前回の通電状
態におけるゼロ点出力値から変動し、ゼロ点偏差がゼロ
点適正値よりも大きくなると、通常は、気体濃度検出セ
ンサへの通電を非通電状態に切り換える特定成分の気体
濃度を検出しないときも、気体濃度検出センサへの通電
を通電状態に維持して、気体濃度検出センサの温度を高
く維持させることが可能となる。

【０００８】したがって、気体濃度検出センサに結露が
生じると、特定成分の気体濃度を検出しないときも、気
体濃度検出センサの温度を高く維持させることができる
こととなって、結露などによる気体濃度検出センサのゼ
ロ点出力値の大きな変動や気体濃度検出センサの劣化を
防止し、装置全体としての劣化を防止することが可能と
なる気体濃度検出装置を提供することができるに到っ
た。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、前記制御
手段は、前記特定成分の気体濃度を検出しないときに前
記気体濃度検出センサへの通電を通電状態に維持してい
る状態において、定期的に、前記特定成分がゼロの状態
と予測される状態での前記気体濃度検出センサの復帰判
別用のゼロ点出力値を検出し、その復帰判別用のゼロ点
出力値が、その前の前記特定成分の気体濃度を検出する
ときにおける前記気体濃度検出センサのゼロ点出力値か
ら、そのときのゼロ点偏差をゼロ点適正値よりも小さく
する側に復帰判別値以上変動していると、前記気体濃度
検出センサへの通電を通電状態に維持することを解除す
るように構成されている。

【００１０】すなわち、制御手段は、請求項１に記載の
如く、ゼロ点偏差がゼロ点適正値よりも大きいとして、
その後の特定成分の気体濃度を検出しないときに気体濃
度検出センサへの通電を通電状態に維持している状態に
おいて、特定成分の気体濃度を検出しないときに気体濃
度検出センサへの通電を通電状態に維持することによ
り、結露などにより大きく変動した気体濃度検出センサ
のゼロ点出力値が、ゼロ点偏差をゼロ点適正値よりも小
さくする側に、すなわちゼロ点出力値が適正な値となる
側に、復帰判別値以上復帰しているか否かを定期的に判
別し、気体濃度検出センサのゼロ点出力値が復帰判別値
以上復帰していると、気体濃度検出センサへの通電を通
電状態に維持することを解除して、気体濃度検出センサ
への通電を非通電状態に切り換えることとなる。

【００１１】したがって、制御手段が、気体濃度検出セ
ンサへの通電を通電状態に維持することにより、気体濃
度検出センサのゼロ点出力値が復帰していることを判別
することができれば、気体濃度検出センサへの通電を停
止させるので、制御手段が、ゼロ点偏差がゼロ点適正値
よりも大きいとして、単純に、その後の特定成分の気体
濃度を検出しないときの間中、気体濃度検出センサへの
通電を通電状態に維持するものと比較して、気体濃度検
出センサへの通電を短い時間とすることが可能となっ
て、通電による気体濃度検出センサ自体の劣化を防止す
ることが可能となる。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、前記制御
手段には、前記特定成分がゼロの状態と予測される状態
での前記気体濃度検出センサの初期基準値が記憶され、
前記制御手段は、前記気体濃度検出センサへの通電が通
電状態であるときには、前記特定成分がゼロの状態と予
測される状態での前記気体濃度検出センサのゼロ点出力
値と前記初期基準値とに基づいて、そのゼロ点出力値と
前記初期基準値との偏差がセンサ異常判別値以上である
と、前記気体濃度検出センサの異常と判別するように構
成されている。

【００１３】すなわち、制御手段は、気体濃度検出セン
サへの通電が通電状態であるときには、気体濃度検出セ
ンサのゼロ点出力値と記憶されている初期基準値との偏
差がセンサ異常判別値以上であると、気体濃度検出セン
サの異常と判別することなるので、気体濃度検出センサ
のゼロ点出力値が初期基準値からあまりに大きく変動し
ているような気体濃度検出センサの異常を検出すること
ができ、その異常を検出した場合に、使用者に気体濃度
検出センサの交換を促したり、その後の装置の動作など
を抑制することにより、気体濃度検出センサが異常のま
まで使用されることによる新たな異常の発生を未然に防
止することが可能となる。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、前記気体
濃度検出センサが、通風手段により供給される燃焼用空
気と燃料とを燃焼させるバーナにて燃焼された燃焼排ガ
スを検出対象気体とし、その燃焼排ガス中の特定成分の
ガス濃度を検出するように構成され、前記制御手段が、
前記バーナの燃焼中および前記バーナの燃焼停止後の前
記通風手段によるポストパージ中を前記特定成分の気体
濃度を検出するときとし、かつ、前記ポストパージ後か
ら次回の前記バーナの燃焼開始までの間を前記特定成分
の気体濃度を検出しないときとするように構成されてい
る。

【００１５】すなわち、気体濃度検出センサが、結露な
どが生じる虞のある燃焼排ガスを検出対象気体とし、そ
の燃焼排ガス中の特定成分のガス濃度を検出することと
なるので、請求項１との協働作用により、検出対象気体
中に結露が生じても、装置全体としての劣化を防止する
ことが可能となることを有効に活用しつつ、燃焼排ガス
中の特定成分のガス濃度を的確に検出することが可能と
なり、気体濃度検出センサを的確に適応させることが可
能となる。また、制御手段が、バーナの燃焼中およびバ
ーナの燃焼停止後の通風手段によるポストパージ中を特
定成分の気体濃度を検出するときとし、かつ、ポストパ
ージ後から次回の前記バーナの燃焼開始までの間を特定
成分の気体濃度を検出しないときとするので、バーナの
燃焼に合わせて気体濃度検出センサに通電させることが
でき、燃焼排ガス中の特定成分のガス濃度を的確に検出
することが可能となる。

【００１６】請求項５に記載の発明によれば、前記気体
濃度検出センサが、前記燃焼排ガス中の一酸化炭素ガス
濃度を検出するように構成されている。すなわち、請求
項４との協働作用により、気体濃度検出センサにて、バ
ーナにて燃焼された燃焼排ガス中の一酸化炭素ガス濃度
を検出させることとなるので、燃焼排ガス中に結露が生
じても、装置全体としての劣化を防止しつつ、燃焼排ガ
ス中の一酸化炭素ガス濃度を検出することができること
となる。したがって、バーナの不完全燃焼による一酸化
炭素ガスの発生を的確に検出することができ、バーナの
不完全燃焼による異常の発生を未然に防止することが可
能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる気体濃度検
出装置を、気体濃度検出センサがバーナにて燃焼された
燃焼排ガス中のガス濃度を検出する構成として給湯装置
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、給水路８から供給された水を加熱して給湯路７に給
湯する給湯部Ｙと、その給湯部Ｙの動作を制御する制御
手段としての制御部Ｈと、その制御部Ｈに制御動作のた
めの指令を指令するリモコン装置とから構成されてい
る。

【００１８】前記給湯部Ｙは、燃焼室１、燃焼室１の内
部に備えられているバーナ２、水加熱用の熱交換器３な
どから構成され、燃焼室１の上部に接続され、バーナ２
の燃焼ガスを室外に排出する排気路５と、バーナ２に燃
焼用空気を通風し、かつ、バーナ２の燃焼ガスを排気路
５を通じて室外に排出する通風手段としてのファン４も
設けられている。そして、熱交換器３には、加熱用の水
を供給する給水路６と、熱交換器３において加熱された
湯を図示しない給湯栓に供給する給湯路７とが接続さ
れ、バーナ２に対して燃料ガスを供給する燃料供給路８
が備えられている。

【００１９】前記給水路６には、熱交換器３への給水量
Ｑｉを検出する給水量センサ９が備えられ、給湯路７に
は、給湯栓に対する給湯温度Ｔｘを検出する給湯温セン
サ１０が備えられている。前記燃料供給路８は、一般家
庭用のガス供給管に接続され、この燃料供給路８には、
バーナ２への燃料供給量Ｉｐを調節する電磁比例弁１１
と、燃料の供給を断続する開閉弁１２とが備えられてい
る。前記バーナ２の近くにはバーナ２に点火するイグナ
イタ１８、着火したことを検出するフレームロッド１９
が備えられている。

【００２０】前記リモコン装置Ｒは、有線または無線に
よって制御部Ｈと接続され、給湯装置の運転および停止
を指示する運転スイッチ１３や、設定目標給湯温度Ｔｐ
を設定する温度設定スイッチ１４や、種々の情報を表示
する表示ランプ１５，１６，１７などが備えられてい
る。なお、表示ランプ１５は、給湯装置が運転されてい
るか否かを表示し、表示ランプ１６，１７は、後述する
ような異常状態を表示するように構成されている。

【００２１】前記排気路５には、気体濃度検出センサと
しての接触燃焼式ＣＯセンサＳが、バーナ２の燃焼ガス
に接触する状態で設けられ、このＣＯセンサＳは、バー
ナにて燃焼された燃焼排ガス中に含まれる一酸化炭素
（ＣＯ）ガス濃度Ｄに応じた出力値を出力するように構
成されている。すなわち、ＣＯセンサＳは、熱交換器３
により熱交換された後のバーナ２にて燃焼された燃焼排
ガスを検出対象気体とし、その燃焼排ガス中の一酸化炭
素ガス濃度Ｄを検出するように構成されている。

【００２２】前記ＣＯセンサＳについて具体的に説明す
ると、図２に示すように、ＣＯセンサＳは、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Ｔａを検出する温度センサ２５を装備して
いる。このセンサ素子２３、温度補償用リファレンス素
子２４は夫々触媒を担持した白金線で構成されており、
また、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とは、図３に示すよう
に、ブリッジ回路状態に接続されている。

【００２３】そして、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用設定温
度として約２５０°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夫々の素子温度に差が生じる。また、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Ｃ
Ｏ濃度が大になるほど、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。

【００２４】したがって、燃焼ガス中のＣＯ濃度に応じ
た出力値Ｖｓが、ブリッジ回路における、センサ素子２
３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（単位；
ボルト）として出力されるように構成されている。な
お、図２中の２８は、制御部Ｈと接続しているリード線
とのコネクタ部である。

【００２５】前記ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓは、ＣＯ濃
度が同じであっても雰囲気温度Ｔａに応じて変化すると
いう温度特性を有しており、その関係が図４に示されて
いる。すなわち、図４は、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予
測されるときにおけるＣＯセンサＳの出力値Ｖｓの温度
特性を示したものであり、図４中の実線Ｌ１は、ＣＯセ
ンサＳが劣化していないとき（例えば、出荷時や最初の
バーナの燃焼までの間）のＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予
測されるときにおけるＣＯセンサＳのゼロ点出力値の温
度特性を示している。

【００２６】また、図４において、ＣＯ濃度Ｄが大にな
るほど実線Ｌ１を出力値が大になる方向に平行移動した
状態で、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓは増加する。なお、
図４において、雰囲気温度Ｔａが７０〜２００°Ｃの範
囲は、概ねバーナ２が燃焼している領域に相当し、７０
°Ｃ以下の範囲は、概ねバーナ２の燃焼が停止している
領域に相当する。

【００２７】そして、雰囲気温度Ｔａを所定の温度に固
定した場合、ＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓとの間には、 Ｖｓ＝α×Ｄ＋β にて示される相関関係がある。ちなみに、αはＣＯセン
サＳの感度、βは雰囲気温度Ｔａが所定の温度のときの
ＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予測されるときにおけるゼロ
点出力値である。図５は、ＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓとの
相関関係を示し、図５中の実線Ｍ１は、ＣＯセンサＳが
劣化していないとき（例えば、出荷時や最初のバーナの
燃焼までの間などの初期）の相関関係を示す。

【００２８】前記ＣＯセンサＳの使用に伴う出力値Ｖｓ
とＣＯ濃度Ｄとの関係について説明する。なお、図４中
において破線Ｌ２で示すように、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状
態と予測されるときにおけるゼロ点出力値が低下した場
合、ＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓとの相関関係は、図５中に
おいて破線Ｍ２で示すようになり、同様に、図４中にお
いて破線Ｌ３で示すように、ＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と
予測されるときにおけるゼロ点出力値が低下した場合、
ＣＯ濃度Ｄと出力値Ｖｓとの相関関係は、図５中におい
て破線Ｍ３で示すようになる。

【００２９】図４において、破線Ｌ２，Ｌ３にて示すよ
うに、ＣＯセンサＳが使用されるに連れて、ＣＯ濃度Ｄ
がゼロの状態と予測されるときにおけるゼロ点出力値
は、実線Ｌ１を出力値が小になる方向に平行移動した状
態で低下する傾向を示す。したがって、図５に示す如
く、ＣＯセンサＳの使用中と初期との間における、ＣＯ
濃度Ｄがゼロの状態と予測されるときのゼロ点出力値の
偏差をΔＶとすると、ＣＯセンサＳが使用されるに連れ
て偏差ΔＶは大になる傾向を示す。また、ＣＯセンサＳ
が使用されるに連れてＣＯセンサＳの感度αも変化する
が、感度αと偏差ΔＶとの間には、 α＝αＣ×（１−Ｋ１×ΔＶ） （ちなみに、αＣは初
期値） にて示される相関関係があることが、実験により求めら
れている。

【００３０】つまり、使用されるに連れて、ＣＯ濃度Ｄ
がゼロの状態と予測されるときにおけるゼロ点出力値が
低下するとともに、感度αも低い（傾斜が緩い）ものに
なる。ちなみに、Ｋ１は所定の定数である。したがっ
て、使用中におけるＣＯセンサＳのＣＯ濃度Ｄと出力値
Ｖｓとの相関関係は、 Ｖｓ＝α×Ｄ＋β＝αＣ×（１−Ｋ１×ΔＶ）×Ｄ＋β で示される。

【００３１】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、図１に示すように、バーナ２の燃焼動
作およびファン４の動作を制御する燃焼制御手段１０１
と、ＣＯセンサＳの出力値に基づいて不完全燃焼状態を
判別する不完全燃焼判別手段１０２と、ＣＯ濃度Ｄを検
出するときに通電状態に切り換え、かつ、ＣＯ濃度Ｄを
検出しないときに非通電状態に切り換えるべく、ＣＯセ
ンサＳへの通電を繰り返し断続させて通電させるＣＯセ
ンサ制御手段１０３と、各種制御情報を記憶する記憶手
段１０４などから構成されている。

【００３２】前記ＣＯセンサ制御手段１０３は、バーナ
２の燃焼中およびバーナ２の燃焼停止後のファン４によ
るポストパージ中をＣＯ濃度Ｄを検出するときとして、
そのＣＯ濃度Ｄを検出するときにＣＯセンサＳへの通電
を通電状態にし、かつ、ポストパージ後から次回のバー
ナ２の燃焼開始までの間をＣＯ濃度Ｄを検出しないとき
として、そのＣＯ濃度Ｄを検出しないときにＣＯセンサ
Ｓへの通電を非通電状態とすべく、ＣＯセンサＳへの通
電を繰り返し断続させて通電させるように構成されてい
る。

【００３３】また、ＣＯセンサ制御手段１０３は、ＣＯ
センサＳへの通電が通電状態であるときには、ＣＯ濃度
Ｄがゼロの状態と予測される状態でのＣＯセンサＳのゼ
ロ点出力値を、記憶手段１０４に基準出力値Ｖｍとして
記憶し、前回の通電状態において記憶手段１０４に記憶
された基準出力値Ｖｍと今回の通電状態におけるＣＯセ
ンサＳのゼロ点出力値とに基づいて、その基準出力値と
ゼロ点出力値とのゼロ点偏差Ｐ１とゼロ点適正値Ｐｔと
を比較するゼロ点チェック処理を実行し、ゼロ点偏差Ｐ
１がゼロ点適正値Ｐｔよりも大きいと、その後のＣＯ濃
度Ｄを検出しないときもＣＯセンサＳへの通電を通電状
態に維持するように構成されている。

【００３４】すなわち、ＣＯセンサ制御手段１０３は、
ＣＯ濃度Ｄを検出するときにＣＯセンサＳへ通電するご
とに、ＣＯセンサＳのゼロ点出力値を基準出力値として
記憶手段１０４に記憶し、前回のＣＯセンサＳに通電し
たときに記憶手段１０４に記憶された基準出力値と今回
のＣＯセンサＳに通電したときのＣＯセンサＳのゼロ点
出力値を比較し、そのゼロ点偏差Ｐ１がゼロ点適正値
（例えば、１００ボルト）よりも大きいと、通常、ＣＯ
センサＳへの通電を停止するその後のＣＯ濃度Ｄを検出
しないときも、ＣＯセンサＳへの通電を継続させるよう
に構成されている。ちなみに、ゼロ点適正値は、ＣＯセ
ンサＳに結露が生じたときにゼロ点出力値が低下する低
下量を鑑みて設定されているものであり、ＣＯセンサＳ
に結露が生じると、ゼロ点偏差Ｐ１がゼロ点適正値より
も大きくなるように設定されている。

【００３５】このようにして、ＣＯセンサ制御手段１０
３は、ＣＯ濃度Ｄを検出しないときにもＣＯセンサＳへ
の通電を通電状態に維持することとなるが、この通電状
態を維持している状態において、定期的に、ＣＯ濃度Ｄ
がゼロの状態と予測される状態でのＣＯセンサＳの復帰
判別用のゼロ点出力値を検出し、その復帰判別用のゼロ
点出力値とその前のＣＯ濃度Ｄを検出するときにおける
ＣＯセンサＳのゼロ点出力値とを比較し、復帰判別用の
ゼロ点出力値が、その前のＣＯ濃度Ｄを検出するときに
おけるＣＯセンサＳのゼロ点出力値から、そのときのゼ
ロ点偏差Ｐ１をゼロ点適正値Ｐｔよりも小さくする側に
復帰判別値以上変動してゼロ点が回復しているか否かを
判別するゼロ点回復判別処理を実行し、ゼロ点が回復し
ているときには、ＣＯセンサＳへの通電を通電状態に維
持することを解除するように構成されている。

【００３６】すなわち、ＣＯ濃度Ｄを検出するときにゼ
ロ点偏差Ｐ１がゼロ点適正値よりも大きくなり、その後
のＣＯ濃度Ｄを検出しないときも、ＣＯセンサＳへの通
電を継続させている状態において、ＣＯセンサＳの復帰
判別用のゼロ点出力値を検出し、その復帰判別用のゼロ
点出力値が、ＣＯ濃度Ｄを検出するときのゼロ点出力値
からゼロ点偏差Ｐ１をゼロ点適正値Ｐｔよりも小さくす
る側に復帰判別値（例えば、２０ボルト）変動している
と、ＣＯセンサＳへの通電を停止させるように構成され
ている。

【００３７】ちなみに、ゼロ点偏差Ｐ１をゼロ点適正値
Ｐｔよりも小さくする側とは、ＣＯ濃度Ｄを検出すると
きのゼロ点出力値が基準出力値よりも大きかったときに
は、ＣＯ濃度Ｄを検出するときのゼロ点出力値から低下
する側を示し、ＣＯ濃度Ｄを検出するときのゼロ点出力
値が基準出力値よりも小さかったときには、ＣＯ濃度Ｄ
を検出するときのゼロ点出力値から上昇する側を示す。
なお、結露によりＣＯセンサＳのゼロ点出力値が大きく
変動するときには、ＣＯ濃度Ｄを検出するときのゼロ点
出力値が基準出力値よりも小さくなるので、結露に起因
して、その後のＣＯ濃度Ｄを検出しないときも、ＣＯセ
ンサＳへの通電を継続させている状態においては、ゼロ
点偏差Ｐ１をゼロ点適正値Ｐｔよりも小さくする側と
は、ＣＯ濃度Ｄを検出するときのゼロ点出力値から復帰
判別値（例えば、２０ボルト）上昇していると、ＣＯセ
ンサＳへの通電を停止させることとなる。

【００３８】また、ＣＯセンサ制御手段１０３は、ＣＯ
センサＳへの通電が通電状態であるときには、記憶手段
１０４に記憶されているＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予測
される状態でのＣＯセンサＳの初期基準値ＶｏとＣＯセ
ンサＳのゼロ出力値とに基づいて、そのゼロ出力値と初
期基準値Ｖｏとの偏差がセンサ異常判別値Ｐａ（例え
ば、１０００ボルト）以上であると、ＣＯセンサＳの異
常と判別するように構成されている。

【００３９】なお、制御部Ｈには、リモコン装置Ｒ、フ
ァン４、給水量センサ９、給湯温センサ１０、電磁比例
弁１１、断続弁１２、イグナイタ１８、フレームロッド
１９、ＣＯセンサＳ、温度センサ２５が接続されてい
る。

【００４０】このようにして、結露などによりＣＯセン
サＳのゼロ点出力値が前回の通電状態におけるゼロ点出
力値から変動し、ゼロ点偏差がゼロ点適正値よりも大き
くなると、通常は、ＣＯセンサＳへの通電を非通電状態
に切り換えるＣＯ濃度Ｄを検出しないときも、ＣＯセン
サＳへの通電を通電状態に維持して、ＣＯセンサＳの温
度を高く維持させるように構成されている。そして、Ｃ
ＯセンサＳに結露が生じると、ＣＯ濃度Ｄを検出しない
ときも、ＣＯセンサＳの温度を高く維持させて、結露な
どによるＣＯセンサＳのゼロ点出力値の大きな変動やＣ
ＯセンサＳの劣化を防止し、装置全体としての劣化を防
止することが可能となる。

【００４１】また、ゼロ点偏差がゼロ点適正値よりも大
きいとして、その後のＣＯ濃度Ｄを検出しないときにＣ
ＯセンサＳへの通電を通電状態に維持している状態にお
いて、ＣＯセンサＳへの通電を通電状態に維持すること
により、結露などにより大きく変動したＣＯセンサＳの
ゼロ点出力値が、ゼロ点偏差をゼロ点適正値よりも小さ
くする側に、すなわちゼロ点出力値が適正な値となる側
に、復帰判別値以上復帰しているか否かを定期的に判別
し、ＣＯセンサＳのゼロ点出力値が復帰判別値以上復帰
していると、ＣＯセンサＳへの通電を通電状態に維持す
ることを解除して、ＣＯセンサＳへの通電を極力短い時
間とし、通電によるＣＯセンサＳ自体の劣化をも防止す
るように構成されている。

【００４２】前記燃焼制御手段１０１は、給湯栓によっ
て調節され給水量センサ９により検出される給水量Ｑｉ
が設定水量になると、バーナ２の点火制御を実行し、給
湯温度Ｔｘが設定目標給湯温度Ｔｐになるようにバーナ
２の燃料供給量Ｉｐを調節するとともに、ファン４の回
転速度が燃料供給量Ｉｐに対して予め設定されている目
標回転速度になるようにファン４の回転速度を制御する
燃焼制御処理を実行し、給水量Ｑｉが設定水量未満にな
ると、バーナ２の燃焼を停止させるように構成されてい
る。

【００４３】前記記憶手段１０４は、例えばＥＥＰＲＯ
Ｍ（電気的に書き込み消去可能な不揮発性メモリ）など
により構成され、ＣＯセンサＳが劣化していないとき
（出荷時など）のＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予測される
状態でのＣＯセンサＳの初期基準値Ｖｏ、および、ＣＯ
センサＳ使用中におけるＣＯ濃度Ｄがゼロの状態と予測
される状態でのＣＯセンサＳのゼロ点出力値を基準出力
値Ｖｍとして記憶するように構成されている。上述した
ようにＣＯセンサＳは、ＣＯ濃度Ｄが同じであっても雰
囲気温度Ｔａに応じて変化するという温度特性を有して
いるから、記憶手段１０４は、初期基準値Ｖｏを雰囲気
温度Ｔａに対応付けた状態で、つまり、図４の実線Ｌ１
に示される如き出力値データをマップデータの形式で記
憶するように構成されている。

【００４４】また、基準出力値Ｖｍとしては、ＣＯ濃度
Ｄがゼロの状態と予測される状態でのＣＯセンサＳのゼ
ロ点出力値を設定温度（例えば２５°Ｃ）に対応させて
補正した値を記憶するように構成されている。

【００４５】前記不完全燃焼判別手段１０２は、基本的
には、ＣＯセンサＳの出力値Ｖｓに基づいて、 Ｖｓ＝α×Ｄ＋β なる関係式にてＣＯ濃度Ｄを算出する。つまり、前記設
定温度に対応する初期基準値Ｖｏと基準出力値Ｖｍとの
偏差ΔＶに基づいて、αをα＝αＣ×（１−Ｋ１×Δ
Ｖ）なる関係式にて変更し、かつ、βを雰囲気温度Ｔａ
と上記ΔＶの関数Ｆ（Ｔａ，ΔＶ）として設定して、Ｃ
Ｏ濃度Ｄを算出するように構成されている。なお、αＣ
（初期値）は予め記憶されている。

【００４６】さらに、不完全燃焼判別手段１０２は、算
出濃度が設定濃度（例えば、１０００ｐｐｍ）以上とな
る状態が設定時間（例えば、２０秒間）以上継続する
と、不完全燃焼状態であると判別して、表示ランプ１７
を点灯することにより不完全燃焼状態であることを報知
する。

【００４７】なお、バーナ２の燃焼開始直後は、バーナ
２の燃焼に過渡的な不完全燃焼状態が生じ、ＣＯ濃度Ｄ
が一時的に非常に高くなるので、燃焼開始直後の過渡的
な不完全燃焼状態を判別しないように、燃焼開始後設定
時間（例えば６０秒）が経過する間は、不完全燃焼判別
作動を実行しないように構成されている。

【００４８】以下、制御部Ｈにおける制御動作を、図６
〜図８に示すフローチャートに基づいて説明する。給湯
が開始されて給水量センサ９により検出される給水量Ｑ
ｉが設定水量を越えることにより、燃焼開始が指令され
ると（ステップ１）、ＣＯセンサＳの電源をＯＮさせて
素子温度を検出用設定温度（約２５０℃）に設定し（ス
テップ２）、続いて、バーナ２の点火制御処理を実行す
る（ステップ３）。つまり、電磁比例弁１１および開閉
弁１２を開弁して燃料ガスをバーナ２に供給するととも
に、イグナイタ１８による点火を行う。

【００４９】ちなみに、通常、燃焼開始が指令される
と、バーナ２に点火する前にファン４のみを通風作動さ
せるプレパージを行うが、ＣＯセンサＳの電源をＯＮさ
せるタイミングは、プレパージを行うと同時や、プレー
パージ後におけるイグナイタ１８による点火時でもよ
い。

【００５０】そして、フレームロッド１９により着火が
確認されると（ステップ４）、燃焼制御処理、後述する
不完全燃焼判別制御処理、不完全燃焼か否かの判別を実
行する（ステップ５〜７）。上述の点火制御処理におい
て、着火が確認されないとき、または、不完全燃焼判別
制御処理において、不完全燃焼と判別されたときは（ス
テップ７）、電磁弁１１および開閉弁１２を閉弁してバ
ーナ２の燃焼を停止させる燃焼停止処理を実行して、表
示ランプ１７を点灯させて、異常を表示するとともに、
ＣＯセンサＳの電源をＯＦＦして、装置電源スイッチの
ＯＦＦ／ＯＮなどのリセット動作があるまで、バーナ２
の燃焼作動を禁止する（ステップ８〜１１）。

【００５１】不完全燃焼か否かの判別において、不完全
燃焼が判別されなかったときは、給湯栓が閉じられて給
水量センサ９により検出される給水量Ｑｉが設定水量を
下回ることに基づく燃焼停止命令が指令されるまで（ス
テップ１２）、燃焼制御処理、不完全燃焼判別制御処理
を繰り返す。そして、燃焼停止命令が指令されると、燃
焼停止処理を実行して、続いて、バーナ２の燃焼が停止
した後もポストパージ用設定時間（５分間）だけファン
４による通風（ポストパージ）を実行する（ステップ１
３，１４）。

【００５２】そして、燃焼停止後ポストパージ用設定時
間（５分間）だけファン４により通風を行うと、バーナ
２が燃焼していないので、ＣＯ濃度Ｄがゼロと予測され
る状態であるから、そのときのＣＯセンサＳの出力値Ｖ
ｓをゼロ点出力値として読み込み、そのゼロ点出力値を
前記設定温度に対応させて補正し、その温度補正された
ゼロ点出力値を基準出力値Ｖｍとして記憶するととも
に、そのゼロ点出力値と前回の通電状態において記憶さ
れた基準出力値Ｖｍとを比較してゼロ点チェック処理を
実行する（ステップ１５）。

【００５３】ちなみに、この実施形態においては、ゼロ
点チェック処理を燃焼停止後ポストパージ用設定時間
（５分間）だけファン４を通風作動させた後に実行し、
そのゼロ点チェック処理の時間もポストパージに含め、
そのポストパージ中およびバーナ２の燃焼中をＣＯ濃度
Ｄを検出するときとしている。なお、ゼロ点チェック処
理を燃焼停止後ポストパージ用設定時間（５分間）だけ
ファン４を通風作動させている途中などに実行すること
も可能である。

【００５４】上述の温度補正後のＣＯセンサＳのゼロ点
出力値と前記設定温度に対応する初期基準値Ｖｏとの偏
差Ｐ２がセンサ異常判別値Ｐａ以上であると、ＣＯセン
サＳの異常と判別し、表示ランプ１６を点灯させてメン
テナンスが必要であることを報知するとともに、ＣＯセ
ンサＳの電源をＯＦＦし、以後の装置の作動を禁止する
インターロックをかける（ステップ１６〜１９）。

【００５５】上述の温度補正後のＣＯセンサＳのゼロ点
出力値と前記設定温度に対応する初期基準値Ｖｏとの偏
差Ｐ２がセンサ異常判別値Ｐａ未満であるときに、ゼロ
点偏差Ｐ１がゼロ点適正値Ｐｔよりも大きいと（ステッ
プ２０）、ＣＯセンサＳへの通電を継続して、バーナ２
の燃焼が停止してから回復判別用の設定時間（例えば、
３０分）経過するごとに、ゼロ点回復判別処理を実行す
る（ステップ２１，２２）。

【００５６】すなわち、バーナ２の燃焼が停止してから
回復判別用の設定時間経過するごとに、ＣＯセンサＳの
復帰判別用のゼロ点出力値を検出し、その復帰判別用の
ゼロ点出力値が、ＣＯ濃度Ｄを検出するときのゼロ点出
力値からゼロ点偏差Ｐ１をゼロ点適正値Ｐｔよりも小さ
くする側に復帰判別値（例えば、２０ボルト）変動して
ゼロ点が回復するまでゼロ点回復判別処理を繰り返す
（ステップ２３）。ちなみに、上述の如く、定期的にゼ
ロ点回復判別処理を繰り返し実行しているときに、給湯
が開始されて給水量センサ９により検出される給水量Ｑ
ｉが設定水量を越えることにより、燃焼開始が指令され
ると、ステップ２に移行する（ステップ２４）。

【００５７】また、前記ゼロ点偏差Ｐ１がゼロ点適正値
Ｐｔ以下であると（ステップ２０）、バーナ２の積算燃
焼時間がヒートクリーニング設定時間を経過するごとや
バーナ２の燃焼回数が設定回数以上となるごとにヒート
クリーニングタイミングになるが、このヒートクリーニ
ングタイミングになっていなければ、ＣＯセンサＳの電
源をＯＦＦする（ステップ２５，２７）。そして、バー
ナ２の積算燃焼時間がヒートクリーニング設定時間を経
過するなどしてヒートクリーニングタイミングになって
いると、ＣＯセンサＳの温度が出荷時などに記憶手段１
０４に記憶されているクリーニング用基準温度になるよ
うにＣＯセンサＳへの通電を制御するヒートクリーニン
グ制御処理を実行する（ステップ２６）。

【００５８】ちなみに、このヒートクリーニング制御を
実行した後は、記憶手段１０４に記憶している基準出力
値Ｖｍを出荷当初の初期基準値Ｖｏと同じ値に記憶し直
すようにしている。なお、このヒートクリーニング制御
は、ＣＯセンサＳの検知素子などの付着物を飛ばすよう
にして、ＣＯセンサＳの感度劣化の防止や検知素子の寿
命の延長などを図るためのものである。

【００５９】次に、図８に示すフローチャートに基づい
て、不完全燃焼であるか否かの判別について説明する。
なお、図８に示すフローチャートは、図６における点線
で囲まれた不完全燃焼判別制御処理およびその不完全燃
焼の判別を示すものである。まず、ＣＯセンサＳの出力
値Ｖｓを読み込み（ステップ３１）、βをβ＝Ｆ（Ｔ
ａ，ΔＶ）として設定するとともに、αをα＝αＣ×
（１−Ｋ１×ΔＶ）なる関係式にて変更し、Ｖｓ＝α×
Ｄ＋β、即ち、〔Ｖｓ＝αＣ×（１−Ｋ１×ΔＶ）×Ｄ
＋Ｆ（Ｔａ，ΔＶ）〕なる関係式にてＣＯ濃度Ｄを算出
する（ステップ３２，３３）。続いて、ＣＯ濃度Ｄが設
定濃度（例えば、１０００ｐｐｍ）より大のときは、カ
ウンタをスタートさせて、ＣＯ濃度Ｄが設定濃度より大
の状態が設定時間（例えば、２０秒）以上継続すると
（ステップ３４〜３６）、不完全燃焼状態であると判別
してステップ８に移行する。

【００６０】また、ＣＯ濃度Ｄが設定濃度より小のとき
は、計時用のカウンターをリセットしてステップ１２に
移行し（ステップ３７）、ＣＯ濃度Ｄが設定濃度より大
の状態が前記設定時間以上継続していないときは、ステ
ップ１２に移行する（ステップ３６）。

【００６１】〔別実施形態〕 （１）上記実施形態では、ＣＯセンサ制御手段１０３
が、ＣＯ濃度Ｄを検出しないときにもＣＯセンサＳへの
通電を通電状態に維持することとなるが、この通電状態
を維持している状態において、定期的に、ゼロ点回復判
別処理を実行し、ゼロ点が回復しているときには、ＣＯ
センサＳへの通電を通電状態に維持することを解除する
ように構成されているが、ＣＯセンサ制御手段１０３
が、ＣＯ濃度Ｄを検出しないときの間中、ＣＯセンサＳ
への通電を通電状態に維持するように構成して実施する
ことも可能である。すなわち、ＣＯセンサＳへの通電を
通電状態に維持しているＣＯ濃度Ｄを検出しないとき
に、上述のゼロ点回復判別処理を実行せずに、単純に、
ＣＯセンサＳへの通電を通電状態に維持することとな
る。

【００６２】（２）上記実施形態では、各種の制御情報
を記憶する記憶手段１０４に、ＣＯセンサＳの初期基準
値、および、通電状態におけるＣＯセンサＳのゼロ点出
力値を基準出力値Ｖｍとして記憶し、制御部Ｈを制御手
段として作用するように構成しているが、ＣＯセンサー
制御手段１０３にメモリーを備え、そのメモリーにＣＯ
センサＳの初期基準値、および、通電状態におけるＣＯ
センサＳのゼロ点出力値を基準出力値Ｖｍとして記憶さ
せ、ＣＯセンサー制御手段１０３のみを制御手段として
作用させて実施することも可能である。

【００６３】（３）上記実施形態では、ゼロ点チェック
処理において、温度補正後のＣＯセンサＳのゼロ点出力
値と前記設定温度に対応する初期基準値Ｖｏとを比較す
るようにしているが、単純に、ＣＯセンサＳのゼロ点出
力値と初期基準値Ｖｏとを比較して実施することも可能
であり、この場合においても、ゼロ点適正値は、ＣＯセ
ンサＳに結露が生じたときにゼロ点出力値が低下する低
下量を鑑みて設定されるようにしている。

【００６４】（４）上記実施形態では、気体濃度検出セ
ンサが、バーナ２にて燃焼された燃焼排ガスを検出対象
気体とし、その燃焼排ガス中の特定成分のガス濃度とし
てＣＯ濃度Ｄを検出するように構成されているが、燃焼
排ガス中の特定成分のガス濃度としては、ＣＯ濃度に限
られるものではなく、酸素ガス濃度や水素ガス濃度など
その他各種の特定成分のガス濃度を検出するセンサを適
応させることが可能である。

【００６５】また、気体濃度検出センサが、バーナ２に
て燃焼された燃焼排ガスを検出対象気体としているが、
この検出対象気体も燃焼排ガスに限られるものではな
く、室内の空気を検出対象気体とするなど各種の気体が
適応可能である。

【００６６】（５）上記実施形態では、本発明にかかる
気体濃度検出装置を給湯装置に適応した例を示したが、
ファンヒータなどの燃焼装置などその他各種の装置に適
応可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置の概略構成図

【図２】ＣＯセンサの断面図

【図３】ＣＯセンサの回路構成図

【図４】ＣＯ濃度Ｄがゼロと予想される状態でのＣＯセ
ンサの出力値

【図５】ＣＯ濃度Ｄに対するＣＯセンサの出力値を示す
図

【図６】制御部の制御動作を示すフローチャート

【図７】制御部の制御動作を示すフローチャート

【図８】制御部の制御動作を示すフローチャート

【符号の説明】

２ バーナ ４ 通風手段 Ｈ 制御手段 Ｓ 気体濃度検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G060 AA03 AB08 AE19 AF09 AG03 BA03 BB07 BB18 BD02 HC02 HC07 HC09 HC15 HC22 HD01 HE10 KA03 3K003 EA02 FA05 GA03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電状態において、検出対象気体中の特
   定成分の気体濃度を検出する気体濃度検出センサと、 その特定成分の気体濃度を検出するときに通電状態に切
   り換え、かつ、前記特定成分の気体濃度を検出しないと
   きに非通電状態に切り換えるべく、前記気体濃度検出セ
   ンサへの通電を繰り返し断続させて通電させる制御手段
   とが設けられている気体濃度検出装置であって、 前記制御手段は、前記気体濃度検出センサへの通電が通
   電状態であるときには、前記特定成分がゼロの状態と予
   測される状態での前記気体濃度検出センサのゼロ点出力
   値を、基準出力値として記憶するとともに、前回の通電
   状態において記憶された基準出力値と今回の通電状態に
   おける前記気体濃度検出センサのゼロ点出力値とに基づ
   いて、その基準出力値とゼロ点出力値とのゼロ点偏差が
   ゼロ点適正値よりも大きいと、その後の前記特定成分の
   気体濃度を検出しないときも前記気体濃度検出センサへ
   の通電を通電状態に維持するように構成されている気体
   濃度検出装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記特定成分の気体濃
   度を検出しないときに前記気体濃度検出センサへの通電
   を通電状態に維持している状態において、定期的に、前
   記特定成分がゼロの状態と予測される状態での前記気体
   濃度検出センサの復帰判別用のゼロ点出力値を検出し、
   その復帰判別用のゼロ点出力値が、その前の前記特定成
   分の気体濃度を検出するときにおける前記気体濃度検出
   センサのゼロ点出力値から、そのときのゼロ点偏差をゼ
   ロ点適正値よりも小さくする側に復帰判別値以上変動し
   ていると、前記気体濃度検出センサへの通電を通電状態
   に維持することを解除するように構成されている請求項
   １に記載の気体濃度検出装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段には、前記特定成分がゼロ
   の状態と予測される状態での前記気体濃度検出センサの
   初期基準値が記憶され、 前記制御手段は、前記気体濃度検出センサへの通電が通
   電状態であるときには、前記特定成分がゼロの状態と予
   測される状態での前記気体濃度検出センサのゼロ点出力
   値と前記初期基準値とに基づいて、そのゼロ点出力値と
   前記初期基準値との偏差がセンサ異常判別値以上である
   と、前記気体濃度検出センサの異常と判別するように構
   成されている請求項１または２に記載の特定成分濃度検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記気体濃度検出センサが、通風手段に
   より供給される燃焼用空気と燃料とを燃焼させるバーナ
   にて燃焼された燃焼排ガスを検出対象気体とし、その燃
   焼排ガス中の特定成分のガス濃度を検出するように構成
   され、 前記制御手段が、前記バーナの燃焼中および前記バーナ
   の燃焼停止後の前記通風手段によるポストパージ中を前
   記特定成分の気体濃度を検出するときとし、かつ、前記
   ポストパージ後から次回の前記バーナの燃焼開始までの
   間を前記特定成分の気体濃度を検出しないときとするよ
   うに構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載
   の気体濃度検出装置。
5. 【請求項５】 前記気体濃度検出センサが、前記燃焼排
   ガス中の一酸化炭素ガス濃度を検出するように構成され
   ている請求項４に記載の気体濃度検出装置。