気体濃度検出装置

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【発明の名称】	気体濃度検出装置
【発明者】	【氏名】白倉俊也【氏名】芝光真
【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。

【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。

【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２４、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ＣＯ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（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Ｐ１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１０３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、ＣＯ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ＣＯ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ＣＯ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ＥＥＰＲＯＭ（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×ΔＶ）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、ＣＯ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Ｑｉ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１３，１４）。
【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Ｖｓ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Ｑｉ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１０４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（Ｔａ，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。

【出願人】	【識別番号】０００１３５４１６【氏名又は名称】株式会社ハーマン企画
【出願日】	平成１２年８月２８日（２０００．８．２８）
【代理人】	【識別番号】１００１０７３０８【弁理士】【氏名又は名称】北村修一郎
【公開番号】	特開２００２－７１６１５（Ｐ２００２－７１６１５Ａ）
【公開日】	平成１４年３月１２日（２００２．３．１２）
【出願番号】	特願２０００－２５７４０４（Ｐ２０００－２５７４０４）