(57)【要約】  【課題】  従来のガスセンサ回路は、センサのばらつき等により絶対値検出が困難であり、さらに使用環境による影響が大きくこれらの誤差を少なくするため、測定開始時の初期値と所定時間ごとに検出した結果の差分によりＣＯ２濃度の増減量を判定するなどの制御を行っていたが、制御を保証するものではなかった。  【解決手段】  二酸化炭素等のガスを選択的に検出するセンサとセンサ出力を安定したレベルに変換する変換部と、前記変換部の出力を入力してアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄ変換結果をもとに、種々の制御を行うマイクロコンピュータとで構成され、センサ出力が異常となったときマイコンのＡ／Ｄ変換結果による制御より時間制御に移行する。【選択図】  図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素等のガスを選択的に検出するセンサと、センサ出力を安定したレベルに変換する変換部と、前記変換部の出力をアナログ/ディジタル変換(以下Ａ／Ｄ変換)するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄ変換結果をもとに種々の制御を行うマイクロコンピュータ(以下マイコン)とで構成され、センサ出力が「異常」となったとき、マイコンのＡ／Ｄ変換結果による制御より離脱し、時間制御に移行することを特徴とするセンサ回路。
【請求項２】
センサからの出力を「異常」として検出した後、所定時間経過後再度センサ出力を検出し、「正常」であればＡ／Ｄ変換結果による制御に復帰することを特徴とする、請求項１記載のセンサ回路。
【請求項３】
センサからの出力を「異常」として検出した後、所定時間経過後再度センサ出力を検出した結果が「正常」となったことが複数回連続したとき、前記センサは正常に復帰したと判断し、以降Ａ／Ｄ変換結果による制御に復帰することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のセンサ回路。
【請求項４】
センサ用電源の供給を入り切りするＳＷ回路を有し、センサからの出力が「異常」と検出した場合、前記ＳＷ回路によりセンサへの電源供給を遮断し、センサの状態をリセットした後再度前記ＳＷ回路によりセンサへ電源供給することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ回路。
【請求項５】
センサ出力を安定したレベルに増幅変換する変換部を複数有し、前記複数の変換部をそれぞれ異なる増幅率に設定したことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ回路。
【請求項６】
センサ出力を安定し、且つそれぞれ異なる増幅率で増幅変換する、すなくとも２回路以上の変換部と、前記変換部からマイコンのＡ／Ｄ変換部への入力を切替える切替え部を有し、Ａ／Ｄ変換のレベルに応じて増幅率を選択することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素等のガスを選択的に検出するセンサを使用したセンサ回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の二酸化炭素等のガスを選択的に検出するセンサ回路（以下ＣＯ２センサ）において、従来のＣＯ２センサは内部ヒータにより熱せられ、所定の温度に達すると素子が活性化して二酸化炭素濃度に応じた電位を発生する。またその電位は二酸化炭素濃度が増加すると初期値からその電位が低くなる。検出回路はこの変化を利用して発生電位の変化量により二酸化炭素濃度が初期値に対する増減を検出し、例えば空調機器においてはこの検出値により酸素供給量などの制御に利用するものであった。
【０００３】
ここで第７図(a)に従来のセンサ回路のブロック図を示す。センサ１がＣＯ
２センサの概略構成、ヒータ１はセンサ１内部に設置されたヒータ部、素子１はＣＯ２センサの主体である二酸化炭素に反応し電位を発生させるガス反応部である。検出部１はセンサ１の微小出力を所定の安定レベルに増幅変換する。
第７図’（ｂ）は従来例におけるＣＯ２センサ出力の検出状態である。ここで室外から酸素を選択的にとりこみ室内へ供給することができる空気調和機での応用にて説明する。この空気調和機では室内の二酸化炭素濃度が高くなると酸素供給量を増加し、二酸化炭素濃度が低くなると酸素供給量を低下させ室内の酸素濃度を所定に保持する制御を行っている。二酸化炭素濃度と酸素供給の関係は一般に人が存在することは酸素を消費しその結果二酸化炭素が増加することからその部屋の酸素不足量を推定するものである（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１記載の構成には、ＣＯ２センサ検出結果を用いてファジイ制御により種々の制御を行うことが記載されている。また、特許文献２記載の構成ではＣＯ２センサとセンサ出力の検出回路を断続的に接続することで、検出精度を向上させることが記載されている。また、特許文献３の構成では感度の異なる複数のＣＯ２センサを設置し、それぞれの差分により低濃度ガスを高精度で検出することが記載されている。
これらはＣＯ２センサによる二酸化炭素の検出精度を向上させることを目的としている。
【特許文献１】特開平５−４４９７３号公報
【特許文献２】特開平７−２７７４１号公報
【特許文献３】特開平９−３３４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来はＣＯ２センサにより二酸化炭素濃度を検出するが、ＣＯ２センサが故障等により例えばその検出値が変化しなくなると二酸化炭素濃度は低いと制御され、本来酸素を高レベルで供給すべき制御により十分酸素を供給しなくなってしまうといった課題があった。また、いずれもＣＯ２センサはあくまで正常であり故障やイレギュラーな環境下での検出結果に対しては特に制御を保証するものではなかった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するもので、二酸化炭素等のガスを選択的に検出するＣＯ２センサとＣＯ２センサ出力を安定したレベルに変換する変換部と、前記変換部の出力を入力
してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータを有し、前記Ａ／Ｄ変換結果をもとに、種々の制御を行うマイコンとで構成され、ＣＯ２センサ出力が異常となったときマイコン３のＡ／Ｄ変換結果による制御より離脱する構成としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のセンサ回路は、二酸化炭素等のガスを選択的に検出するセンサと、センサ出力を安定したレベルに変換する変換部と、前記変換部の出力をアナログ/ディジタル変換(以下Ａ／Ｄ変換)するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄ変換結果をもとに種々の制御を行うマイクロコンピュータ(以下マイコン)とで構成され、センサ出力が「異常」となったとき、マイコンのＡ／Ｄ変換結果による制御より離脱し、時間制御に移行するものである。
【０００８】
これによって、ＣＯ２センサが異常であったり使用環境が変化した条件下で、前記センサからの出力が異常になったとしても、時間制御に移行できるので、検出精度を劣化させることがない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のセンサ回路は、ＣＯ２センサが故障等によりその検出電位が変化しなくなったり、発生電位が本来発生しえないはずの出力レベルを検出しても、ＣＯ２センサ搭載機器の機能を損なうことがない。
【００１０】
また、長時間の通電保持により内部素子が安定し正常に戻る可能性を生かし、所定時間経過後再度センサ出力を検出し、正常値であればＡ／Ｄ変換結果による制御に即時復帰するフローとすることで、本来のきめ細かな制御に復帰することができる。
【００１１】
また、確実にＣＯ２センサが正常となったときのみセンサ制御に移行することが可能となり、ＣＯ２センサの値による制御と時間制御のハンチング状態を回避することができる
また、所定時間経過後で且つ複数回の復帰動作後でもセンサ出力が正常値とならなかった場合でも、ＣＯ２センサを含むセンサ回路への電源をＳＷ部にて一旦遮断し、所定時間後再度電源供給する回路リセット制御によりセンサ回路を復帰する機会を得ることができる。
【００１２】
また、わずかのレベル変化により即時異常判定し本来のＣＯ２センサ検出結果によるきめ細かな制御を行う機会減少を少なくすることができる。
また、比較的安価でかつ容易に本来のＣＯ２センサ検出結果によるきめ細かな制御を行う機会減少を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、二酸化炭素等のガスを選択的に検出するセンサとセンサ出力を安定したレベルに変換する変換部と、前記変換部の出力を入力してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータを有し、前記Ａ／Ｄ変換結果をもとに、種々の制御を行うマイコンとで構成され、センサ出力が異常となったときマイコンのＡ／Ｄ変換結果による制御より離脱するものである。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明のセンサからの出力を異常として検出した後、所定時間経過後再度センサ出力を検出し、正常値であればＡ／Ｄ変換結果による制御に復帰するものである。
【００１５】
第３の発明は、特に第１〜２の発明のいずれかのセンサからの出力を異常として検出した後、所定時間経過後再度センサ出力を検出した結果が正常値となったことが複数回連続
したとき、前記センサは正常に復帰したと判断し、以降Ａ／Ｄ変換結果による制御に復帰するものである。
【００１６】
第４の発明は、特に第１〜３の発明のいすれかのセンサ用電源供給を入り切りするＳＷ回路を有し、センサからの異常な出力を検出した場合、前記ＳＷ回路によりセンサへの電源供給を遮断し、センサの状態をリセットした後再度前記ＳＷ回路によりセンサへ電源供給するものである。
【００１７】
第５の発明は、特に第１〜４の発明のいすれかのセンサ出力を安定したレベルに増幅変換する変換部を複数有し、前記複数の変換部をそれぞれ異なる増幅率に設定したものである。
【００１８】
第６の発明は、特に第１〜５の発明のいずれかのセンサ出力を安定したレベルに増幅変換するとともにそれぞれ異なる増幅率に設定したしすなくとも２回路以上の変換部と、前記変換部からマイコンのＡ／Ｄ変換部への入力を切り替える切り替え部有し、Ａ／Ｄ変換のレベルにより前記切り替え部によりＡ／Ｄコンバータへの接続される変換部すなわち、増幅率を選択するものである。
【００１９】
この構成により、ＣＯ２センサが故障したり、使用環境変化などで本来発生し得ないはずの出力レベルを検出したＣＯ２センサ搭載機器の機能を損なうことがない。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は第１の実施の形態のＣＯ２センサ出力のフローチャートである。ＣＯ２センサが故障等によりその検出電位が変化しなくなったり、発生電位が本来発生しえないはずの高または低レベルを検出した場合、ＣＯ２センサは異常と判断し、センサ出力の変化により行っていたマイコンのＡ／Ｄ変換結果による種々の制御より離脱し時間をファクターにした制御に移行する制御とした。このことによりＣＯ２センサが異常となった場合でも本保護制御により、ＣＯ２センサ利用機器（ここでは酸素を供給可能な空気調和機）の機能を損なうことがない。
時間制御の例としては、運転当初所定時間は酸素供給量最大、以降は酸素供給量小の制御を所定時間継続し、さらに長時間経過後では所定時間酸素供給量大の制御となり以降は前記制御を繰り返すのである。
【００２２】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態におけるＣＯ２センサ出力のフローチャートである。第１の実施の形態では、ＣＯ２センサ利用機器の機能を損なうことはないが、時間制御であるため本来のＣＯ２センサ検出結果によるきめ細かな制御にはならない。
【００２３】
一方、ＣＯ２センサの異常状態には種々あるが、その中には長時間の通電保持により内部素子が安定し正常に戻る可能性もある。
本実施の形態では、所定時間経過後再度ＣＯ２センサ出力を検出し、正常値であればＡ／Ｄ変換結果による制御に即時復帰するフローとした。このことにより本来のきめ細かな制御に復帰することができる。
【００２４】
（実施の形態３）
図３にて第３の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態の構成において、ＣＯ２センサ出力を異常判定し、マイコンのＡ／Ｄ変
換結果による制御より離脱した後は、一旦ＣＯ２センサ出力を無視するが、所定時間経過後ごとに出力をとりこみ、その値が正常値と判定すると即時本来のＣＯ２センサ制御に復帰するものである。しかしながら、ＣＯ２センサが完全に正常になっておらず不安定な状態で偶発的にその出力が正常範囲になったタイミングでマイコンが検出した場合では、再びＣＯ２センサ出力は異常値となり最悪の場合、ＣＯ２センサの値による制御と時間制御のハンチング状態となる。
【００２５】
本実施の形態では、上記課題を解決するためにＣＯ２センサからの出力異常を検出した後、所定時間経過後再度ＣＯ２センサ出力を検出した結果が正常値となったことが複数回連続したとき、前記ＣＯ２センサは正常に復帰したと判断し、以降Ａ／Ｄ変換結果による制御に復帰する構成とした。
このことにより、確実にＣＯ２センサが正常となったときのみセンサ制御に移行することが可能となり実施の形態２の構成により起こりうる課題を回避することができる。
【００２６】
（実施の形態４）
図４にて第４の実施の形態を説明する。実施の形態２〜３では、一旦異常と判定されたＣＯ２センサが長期通電による自然回復することを期待した制御である。一方、ＣＯ２センサは原理的に内部に設置されたヒータにより二酸化炭素検出素子が活性化することにより二酸化炭素による感度を得るものであるが、センサ異常出力の原因は種々の可能性が考えられ、長時間通電による検出素子の分極異常や検出回路の誤動作もあり得る。従って、前記実施の形態のように時間を掛けて待つだけでは正常な回復ができない可能性もある。
【００２７】
本実施の形態はこの課題を解決するもので、検出回路への電源供給を入り、切りするＳＷ部を有したセンサ回路の構成とした。この構成により所定時間かつ複数回の復帰動作後でもセンサ出力が正常値とならなかった場合、ＣＯ２センサを含むセンサ回路への電源をＳＷ部にて一旦遮断し、所定時間後再度電源供給する回路リセット制御によりセンサ回路を復帰させるものである。
【００２８】
（実施の形態５）
図５にて第５の実施の形態を説明する。実施の形態１〜４ではセンサ回路の出力が異常/正常を判定し、その判定結果に基づき種々の制御を行うといった構成であった。しかしながら、その判定条件としてマイコンのＡ/Ｄ変換結果が所定のレベル以上もしくは、以下を設定するのであるがその設定レベルによってはＣＯ２センサは故障しておらずそのばらつきまたは経年変化による二酸化炭素の検出機能変化等により出力が異常/正常判定レベルを超えてしまう可能性もある。
【００２９】
従って、前記構成ではまだ機能しているセンサを無視することになり、センサによるきめ細かな制御を行う機会が減少することになる。
本発明はこの課題を解決するもので、ＣＯ２センサの出力を安定したレベルに増幅変換する変換部を複数有し、前記複数の変換部をそれぞれ異なる増幅率に設定するとともにそれぞれの変換部出力をそれぞれ異なったマイコンのＡ／Ｄ変換入力する構成とした。
【００３０】
ここで変換部の増幅率を変換部１＜変換部２と設定した例で説明する。本構成において初期状態では変換部１の値すなわちＡ／Ｄ変換１を採用する設定として種々制御を実行する。制御期間中、ＣＯ２センサまたは検出回路がなんらかの異常により出力低下し、異常判定レベルを下回った場合、変換部２の値すなわちＡ／Ｄ変換２の値を採用する。このことにより、課題であったわずかのレベル変化により即時異常判定し本来のＣＯ２センサ検出結果によるきめ細かな制御を行う機会減少を少なくすることができる。
【００３１】
また、このときＣＯ２センサ出力の絶対値が変動するが初期値を基準に初期値からの変
化量により二酸化炭素量の増減を判定し、その増減量により種々の制御量を変化させることで絶対値変動による影響はキャンセルすることができる。
【００３２】
（実施の形態６）
図６にて第６の実施の形態を説明する。実施の形態５において、複数の変換部を有し、それぞれをマイコンの異なるＡ／Ｄ変換部に入力する構成とした場合、その変換部の数だけマイコンにはＡ／Ｄ変換部を必要とすることになる。一方、空調機器のように部屋の温度や湿度など種々の周辺環境を検出しながら種々の制御を行う機器においては多数のＡ／Ｄポートを要する。Ａ／Ｄポートを多数有するマイコンは比較的高価であり、また多種多用なセンシング実行を要するほど、Ａ／Ｄポート数は使用制限を受けるなど課題があった。
そこで本発明では、センサ出力を安定したレベルに増幅変換するとともにそれぞれ異なる増幅率に設定したしすなくとも２回路以上の変換部と、前記変換部からマイコンのＡ／Ｄ変換部への入力を切り替える切り替え部有し、Ａ／Ｄ変換のレベルにより前記切り替え部によりＡ／Ｄコンバータへの接続される変換部すなわち、増幅率を選択する構成とした。切り替え部の制御は通常のポートでの処理が容易であり、多数のＡ／Ｄポートを使用することなく多段階の増幅結果つまり複数の増幅率に設定された変換部を選択することが可能となり、比較的安価でかつ容易に本来のＣＯ２センサ検出結果によるきめ細かな制御を行う機会減少を少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかるセンサ回路は、ＣＯ２センサが故障等によりその検出電位が変化しなくなったり、発生電位が本来発生しえないはずの出力レベルを検出しても、ＣＯ２センサ搭載機器の機能を損なうことがないので、空気調和機のみならず、空気清浄機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態のフローチャート
【図２】本発明の第２の実施の形態のフローチャート
【図３】本発明の第３の実施の形態のフローチャート
【図４】本発明の第４の実施の形態の構成図
【図５】本発明の第５の実施の形態の構成図
【図６】本発明の第６の実施の形態の構成図
【図７】（ａ）は従来例の構成図（ｂ）はセンサ検出変化例を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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