(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電圧が印加されてＣＯの検知に応じて変化した電圧を出力するＣＯセンサと、該ＣＯセンサからの出力に基づいて所定のＣＯ濃度に対応する所定の出力が得られるように、ＣＯセンサからの出力電圧より低い所定のオフセット電圧を付与してＣＯ濃度出力を生成すべく該ＣＯセンサからの出力電圧と該オフセット電圧との差を増幅する増幅手段とを備えるＣＯセンサ装置において、
前記増幅手段のオフセット電圧を前記所定のオフセット電圧より低いレベルに強制的に変更するオフセット電圧変更手段と、
該オフセット電圧変更手段によってオフセット電圧が変更された前記増幅手段からのＣＯ濃度出力が所定値未満のとき前記増幅手段の異常を検出する増幅異常検出手段とを設け、
前記ＣＯセンサは、バーナを備える燃焼装置に設けられて該バーナから発生するＣＯを検知し、
前記増幅手段は、該燃焼装置に設けられて前記増幅手段からのＣＯ濃度出力により前記バーナの不完全燃焼を判定する不完全燃焼監視手段に接続され、
前記オフセット電圧変更手段による前記増幅手段のオフセット電圧の変更は、前記燃焼装置の運転動作を開始した時から前記バーナへの点火動作が行われるまでの間に前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して行われることを特徴とするＣＯセンサ装置。
【請求項２】
前記燃焼装置のバーナの燃焼運転が行われているときに所定時間が経過する毎に前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して前記オフセット電圧変更手段を作動させるタイマを設けたことを特徴とする請求項１記載のＣＯセンサ装置。
【請求項３】
前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して前記オフセット電圧変更手段を作動させる操作スイッチを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のＣＯセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置等に設けたＣＯセンサによりＣＯの検出を行うＣＯセンサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バーナを備える燃焼装置においては、バーナ燃焼時の不完全燃焼を検出するために、ＣＯセンサ装置が設けられる。この種のＣＯセンサ装置は、バーナが収容された燃焼室の排気通路に設けられるＣＯセンサと、該ＣＯセンサの出力を所定の倍率に増幅すると共に、所定のＣＯ濃度のときに所定の電圧となるようにオフセット電圧を調整してＣＯ濃度出力を生成する増幅手段とを備えている。
【０００３】
このように構成されたＣＯセンサ装置を燃焼装置に設けておくことにより、該燃焼装置の運転を制御する燃焼制御手段は、前記ＣＯセンサ装置のＣＯ濃度出力に応じて燃焼運転を制御することができ、具体的には、燃焼時に所定量以上のＣＯが発生した場合に不完全燃焼とみなして燃焼運転を停止するといった制御を行うことができる。
【０００４】
しかし、この種のＣＯセンサ装置において、前記増幅手段が故障した場合には、例えば前記ＣＯセンサ出力が増幅されず、正確なＣＯ濃度出力を生成することができなくなる不都合がある。そして、前記増幅手段の故障によって正確なＣＯ濃度出力が得られないと、燃焼制御手段は不完全燃焼を検出することが困難となり、場合によっては、不完全燃焼であっても燃焼装置の燃焼運転が継続されるおそれがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、増幅手段の異常を確実に検出して不正確なＣＯ濃度出力の生成を防止することができるＣＯセンサ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、所定の電圧が印加されてＣＯの検知に応じて変化した電圧を出力するＣＯセンサと、該ＣＯセンサからの出力に基づいて所定のＣＯ濃度に対応する所定の出力が得られるように、ＣＯセンサからの出力電圧より低い所定のオフセット電圧を付与してＣＯ濃度出力を生成すべく該ＣＯセンサからの出力電圧と該オフセット電圧との差を増幅する増幅手段とを備えるＣＯセンサ装置において、前記増幅手段のオフセット電圧を前記所定のオフセット電圧より低いレベルに強制的に変更するオフセット電圧変更手段と、該オフセット電圧変更手段によってオフセット電圧が変更された前記増幅手段からのＣＯ濃度出力が所定値未満のとき前記増幅手段の異常を検出する増幅異常検出手段とを設け、前記ＣＯセンサは、バーナを備える燃焼装置に設けられて該バーナから発生するＣＯを検知し、前記増幅手段は、該燃焼装置に設けられて前記増幅手段からのＣＯ濃度出力により前記バーナの不完全燃焼を判定する不完全燃焼監視手段に接続され、前記オフセット電圧変更手段による前記増幅手段のオフセット電圧の変更は、前記燃焼装置の運転動作を開始した時から前記バーナへの点火動作が行われるまでの間に前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して行われることを特徴とする。
【０００７】
前記ＣＯセンサはＣＯの検知に伴い出力電圧が変化（例えば、ＣＯセンサの検知素子の抵抗値が変化）する。前記増幅手段はＣＯセンサの出力に基づいてＣＯ濃度出力を生成する。即ち、前記増幅手段は、ＣＯセンサからの出力電圧と、所定のオフセット電圧との差を増幅する。このとき、該増幅手段においては、ＣＯが発生していない状態でのＣＯ濃度出力を定めるために前記オフセット電圧が調整されている。具体的に説明すれば、例えば、ＣＯが発生していない状態で（ＣＯが０ppm のとき）、ＣＯ濃度出力が１Ｖとなるように予めオフセット電圧を調整し、１Ｖからの変動によってＣＯの検出が行えるようになっている。
【０００８】
そして、本発明においては、前記オフセット電圧変更手段により、増幅手段の予め調整されたオフセット電圧（所定のオフセット電圧）より低いレベルに強制的に変更する。このとき、ＣＯ濃度出力が変更された低いレベルのオフセット電圧に対応した値以上の出力とならない場合には（ＣＯ濃度出力が所定値未満の場合）、ＣＯセンサの出力電圧とオフセット電圧との差を増幅できない状態であり、前記増幅異常検出手段により増幅手段の異常が検出される。
【０００９】
このように、本発明によれば、オフセット電圧変更手段によって増幅手段のオフセット電圧を低いレベルに変更するだけで、前記増幅異常検出手段による増幅手段の異常検出を容易に行うことができ、増幅手段の異常による不正確なＣＯ濃度出力の生成を防止することができる。
【００１１】
前記ＣＯセンサと増幅手段とは、バーナを備える燃焼装置に設けられる。そして、増幅手段からのＣＯ濃度出力に基づいて不完全燃焼監視手段によりバーナの不完全燃焼を検出する。このとき、前記燃焼装置の運転開始時から前記バーナへの点火が行われるまでの間に、前記オフセット電圧変更手段を作動させる。これにより、バーナへの点火前に、増幅手段の異常を検出することができ、不正確なＣＯ濃度出力に基づいて燃焼装置の制御が行われるのを未然に防止することができる。
【００１２】
また、本発明において、前記燃焼装置のバーナの燃焼運転が行われているときに所定時間が経過する毎に前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して前記オフセット電圧変更手段を作動させるタイマを設けたことを特徴とする。該タイマを設けることによって、燃焼運転中に所定時間が経過する毎に、繰り返し前記オフセット電圧変更手段を作動させることができる。即ち、該オフセット電圧変更手段は、燃焼運転中に前記タイマによる計時を行って所定時間が経過する毎に、前記不完全燃焼監視手段によるＣＯの検出を停止させ、前記増幅手段のオフセット電圧を通常より低いレベルに強制的に変更する。このとき、増幅手段からのＣＯ濃度出力が所定値未満であれば、前記増幅異常検出手段により増幅手段の異常（故障）が検出される。これにより、燃焼運転中であっても、増幅手段の異常を検出することができ、不正確なＣＯ濃度出力に基づいて燃焼装置の制御が行われるのを防止することができる。
【００１３】
また、本発明のＣＯセンサ装置に、必要に応じて前記不完全燃焼監視手段の作動を停止して前記オフセット電圧変更手段を作動させる操作スイッチを設けたことを特徴とする。これにより、該操作スイッチを手動により操作することにより、例えば、出荷時、燃焼運転開始前、燃焼運転中、燃焼運転停止後等に、必要に応じて増幅手段の異常（故障）の有無を確認することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態のＣＯセンサ装置を備えた給湯器を模式的に示す説明図、図２は本実施形態のＣＯセンサ装置の構成を示すブロック図、図３はＣＯセンサ装置の作動を示すフローチャートである。
【００１５】
図１に示すように、給湯器１は、燃焼装置２と、該燃焼装置２を制御するコントローラ３とを備えている。
【００１６】
前記燃焼装置２は、吸気口４と排気口５とが形成された燃焼ハウジング６と、該燃焼ハウジング６内に収容されたガスバーナ７とを備えており、該ガスバーナ７の上方には、内部に加熱される水が導通する熱交換器８が配設されている。また、燃焼装置２は、熱交換器８の水供給管９に設けられている水量調整器１０、水量センサ１１、湯温センサ１２、ガスバーナ７へのガス供給管１３に設けられている元ガス電磁弁１４、主電磁弁１５、ガバナ式ガス比例電磁弁１６、及び、ガスバーナ７に設けられた点火器１７、フレームロッド１８等を備えている。
【００１７】
前記コントローラ３は、前記燃焼装置２の燃焼運転を制御する燃焼運転制御手段１９と、前記排気口５に設けられたＣＯセンサ２０に接続されて本発明のＣＯセンサ装置を構成するＣＯセンサ制御手段２１とを備え、マイクロコンピュータ及び複数の電子部品により構成されている。
【００１８】
前記ＣＯセンサ２０は、図示しないＣＯ検出用素子を備え、ＣＯを検知すると、そのときのＣＯ濃度に応じて抵抗値が変化するものが採用されている。
【００１９】
前記ＣＯセンサ制御手段２１は、図２に示すように、定電圧印加回路２２と、温度補償回路２３と、本発明の増幅手段である増幅回路２４と、本発明のオフセット電圧変更手段であるオフセット電圧変更回路２５とを備えている。定電圧印加回路２２は、所定の電圧をＣＯセンサ２０に印加して該ＣＯセンサ２０を作動させるものである。温度補償回路２３は、ＣＯセンサ２０の温度特性を調整するものであり、ＣＯセンサ２０のＣＯ検出用素子が周囲の温度変化の影響を受けて出力変動が過剰に大となることを防止するものである。
【００２０】
前記増幅回路２４は、前記ＣＯセンサ２０から前記温度補償回路２３を経て出力される電圧とオフセット電圧との差を増幅（本実施形態においては１００倍に増幅）してＣＯ濃度出力電圧を出力する。このとき、オフセット電圧は、前記ＣＯセンサ２０からの出力電圧より低く設定されており（例えば０．９Ｖ〜１．１Ｖ）、且つ、ＣＯセンサ２０が検知するＣＯ濃度が０ppm のときのＣＯセンサ２０の出力電圧とオフセット電圧との差を増幅したときのＣＯ濃度出力電圧が１Ｖになるように（これを通常とする）調整されている。前記オフセット電圧変更回路２５は、前記オフセット電圧を通常よりも小となるように（例えば０．８Ｖ〜０．９Ｖ）変更する。これにより、ＣＯセンサ２０の出力電圧とオフセット電圧との差が大となり、その結果、ＣＯ濃度が０ppm であってもＣＯ濃度出力電圧が１Ｖより大となる。
【００２１】
前記燃焼運転制御手段１９は、運転スイッチ２６の操作に従い燃焼装置の燃焼運転を制御する燃焼運転制御部２７を備えており、それ以外に、オフセット電圧変更指示部２８と、本発明の不完全燃焼監視手段である不完全燃焼監視部２９と、タイマ３０とを備えている。また、不完全燃焼監視部２９は、本発明の増幅異常検出手段である増幅異常検出部３１を備えている。
【００２２】
不完全燃焼監視部２９は、前記増幅回路２４から出力されたＣＯ濃度出力電圧の１Ｖからの変動（増加）を監視し、該ＣＯ濃度出力電圧が所定の電圧（例えば１．５Ｖ）を越えたときＣＯの発生を検出して燃焼運転制御部２７に出力する。燃焼運転制御部２７においては、不完全燃焼監視部２９のＣＯ検出に基づいた燃焼制御が行われる。
【００２３】
前記オフセット電圧変更指示部２８は、前記オフセット電圧変更回路２５の作動を指示し、前記オフセット電圧変更回路２５を作動させたときには不完全燃焼監視部２９のＣＯ検出を停止させ、且つ増幅異常検出部３１を作動させる。前記オフセット電圧変更回路２５が作動したときには前記増幅回路２４のオフセット電圧が低下し、変更されたオフセット電圧に応じたＣＯ濃度出力電圧が増幅回路２４から出力されることは前述した通りである。増幅異常検出部３１はこのときのＣＯ濃度出力電圧が、変更されたオフセット電圧に応じて得られるべきＣＯ濃度出力電圧よりも小さいとき（本実施形態においては、ＣＯ濃度出力電圧が４Ｖよりも小であるとき）、増幅回路２４によるセンサ出力の増幅が不充分であり、増幅回路２４が故障しているとして増幅回路２４の異常を前記燃焼運転制御部２７に出力し、燃焼運転制御部２７により燃焼運転を停止させる（或いは、燃焼運転不可とする）。
【００２４】
次に、本発明のＣＯセンサ装置の作動を図３を参照して詳細に説明する。図３に示すように、ＳＴＥＰ１において運転スイッチ２６が操作されてＯＮとされると前記燃焼運転制御部２７が作動しＳＴＥＰ２へ進んで水供給管９への給水を開始し、水量センサ１１や湯温センサ１２の作動を開始するといった初期動作が行われる。
【００２５】
次いで、ＳＴＥＰ３においては、前記増幅回路２４の初期チェックを兼ねて残留ＣＯ等のＣＯを検出するために不完全燃焼監視部２９を作動させ、ＣＯ濃度出力が１．２Ｖ未満であるか否かを判断する。ＣＯ濃度出力が１．２Ｖ未満である場合にはＳＴＥＰ４へ進み、前記オフセット電圧変更指示部２８の指示により前記オフセット電圧変更回路２５を作動させる。ＣＯ濃度出力が１．２Ｖ以上であればＣＯが発生（燃焼ハウジング６内に残留）している可能性があるため、前記オフセット電圧変更指示部２８は前記オフセット電圧変更回路２５を作動させず、前記不完全燃焼監視部２９を作動させてＳＴＥＰ７へ進む。ＣＯ濃度出力は０ppm のとき１Ｖであり、誤差を考慮してＣＯ濃度出力が１．２Ｖ以上であれば、センサ出力が増幅されている。これによって増幅回路２４は正常であると判断できるため、前記増幅異常検出部３１を作動させずに不完全燃焼監視部２９によって不完全燃焼を監視する。
【００２６】
ＳＴＥＰ４において前記オフセット電圧変更回路２５が作動したときには、前記不完全燃焼監視部２９に代わって前記増幅異常検出部３１が作動し、ＳＴＥＰ５でＣＯ濃度出力が４Ｖ未満であるときにはＳＴＥＰ１６へ進んで前記燃焼運転制御部２７により運転を停止させる。即ち、ＳＴＥＰ５においてＣＯ濃度出力が４Ｖ未満である場合には、前記オフセット電圧変更回路２５によって前記増幅回路２４のオフセット電圧を変更しても（低下させても）十分な増幅が得られない状態であり、前記増幅異常検出部３１が前記増幅回路２４の異常を検出してＳＴＥＰ１６において運転を停止させる。
【００２７】
ＳＴＥＰ５でＣＯ濃度出力が４Ｖ以上であれば、前記増幅回路２４が正常に作動してオフセット電圧に応じたセンサ電圧の増幅が行われているので、ＳＴＥＰ６へ進んでオフセット電圧の変更を解除し、ＳＴＥＰ７及びＳＴＥＰ８へ進む。
【００２８】
ＳＴＥＰ７では、前記燃焼運転制御部２７によるバーナ７への点火動作が行われ、続くＳＴＥＰ８では、前記燃焼運転制御部２７によるガス量制御等の燃焼動作が行われる。これにより、燃焼装置２は燃焼運転状態となる。
【００２９】
このように、前記増幅回路２４の異常検出がＳＴＥＰ２の初期動作とＳＴＥＰ７の点火動作との間に行われるので、増幅回路２４の異常によって不完全燃焼が検出できなくなることを未然に防止することができる。
【００３０】
次いで、ＳＴＥＰ９では前記タイマ３０を駆動し、ＳＴＥＰ１０では不完全燃焼監視部２９を作動させ、ＣＯ濃度出力が１．２Ｖ未満であるか否かを判断する。ＣＯ濃度出力が１．２Ｖ以上の場合には、ＣＯが発生している可能性があるため、前記不完全燃焼監視部２９によるＣＯ濃度の監視を行い、この間図３中において省略したが、前記燃焼運転制御部２７によるＣＯ濃度に応じた燃焼制御が行われ、ＣＯが多量に発生した場合には燃焼を停止させる。
【００３１】
ＳＴＥＰ１０においてＣＯ濃度出力が１．２Ｖ未満であるときには、ＳＴＥＰ１１においてタイマの計時が１分経過するまで、ＳＴＥＰ１０が繰り返され、１分経過したらＳＴＥＰ１２でタイマ３０をリセットしてＳＴＥＰ１３へ進む。
【００３２】
ＳＴＥＰ１３では、前記ＳＴＥＰ４と同様に前記オフセット電圧変更指示部２８の指示により前記オフセット電圧変更回路２５を作動させる。次いで、ＳＴＥＰ１４でＣＯ濃度出力が４Ｖ未満であるときにはＳＴＥＰ１６へ進んで前記燃焼運転制御部２７により運転を停止させる。ＣＯ濃度出力が４Ｖ以上である場合には、ＳＴＥＰ１５へ進んでオフセット電圧の変更を解除し、前記ＳＴＥＰ９からの処理を繰り返す。即ち、本実施形態においては１分毎に前記不完全燃焼監視部２９と前記増幅異常検出部３１との動作が交代して処理を行い、燃焼運転が終了するまで繰り返される。これにより、燃焼運転の最中に増幅回路２４の故障を検出することができ、正確なＣＯ濃度出力による不完全燃焼の監視を行うことができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、図２に示すように、手動によってオフセット電圧変更指示部２８を作動させるオフセット電圧変更用操作スイッチ３２を設けてもよい。該オフセット電圧変更用操作スイッチ３２によれば、オフセット電圧変更指示部２８によって前記オフセット電圧変更回路を作動させ、増幅異常検出部３１による増幅回路２４の異常検出が手動で行える。該操作スイッチ３２を設けておくことにより、燃焼装置２の燃焼運転を開始する運転スイッチ２６の操作の有無にかかわらず、使用者が所望する時点で増幅回路２４の異常検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のＣＯセンサ装置を備えた給湯器を模式的に示す説明図。
【図２】本実施形態のＣＯセンサ装置の構成を示すブロック図。
【図３】ＣＯセンサ装置の作動を示すフローチャート。
【符号の説明】
２…燃焼装置、７…バーナ、２０…ＣＯセンサ、２１…ＣＯセンサ制御手段（ＣＯセンサ装置）、２４…増幅手段、２５…オフセット電圧変更回路（オフセット電圧変更手段）、２９…不完全燃焼監視部（不完全燃焼監視手段）、３０…タイマ、３１…増幅異常検出部（増幅異常検出手段）、３２…操作スイッチ。
【図１】
0003877884.tif 000002
【図２】
0003877884.tif 000003
【図３】
0003877884.tif 000004