特開 2023-25530 酸素センサユニット及び給湯制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023025530

(43)【公開日】2023-02-22

(54)【発明の名称】酸素センサユニット及び給湯制御システム

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/24 20060101AFI20230215BHJP

【ＦＩ】

F23N5/24 113

F23N5/24 107Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021130832

(22)【出願日】2021-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】福田 悠太

【テーマコード（参考）】

3K003

【Ｆターム（参考）】

3K003TA01

3K003TA06

3K003TB07

3K003XA05

3K003XB01

3K003XC03

(57)【要約】

【課題】酸素濃度の検出用の回路部に異常抵抗が生じた場合にその影響を抑えて給湯設備における燃焼の適正化に寄与することができる酸素センサユニットを提供する。
【解決手段】ガス給湯器に付属のセンサユニット４０には、Ａ／Ｆセンサ５０のセンサ素子５１及び酸素濃度を示す検出信号をセンサ素子５１からセンサ基板６０のＣＰＵ６１へ伝達する素子ラインＳＬを含む検出回路部ＳＣと、センサ素子５１を加熱可能なヒータ抵抗５２及びセンサ制御基板６０に設けられた電力供給部６５からヒータ抵抗５２に電力を供給するヒータラインＨＬを含む加熱回路部ＨＣとが設けられている。ＣＰＵ６１は、素子ラインＳＬから取得した制御パラメータに応じてヒータ抵抗５２に電力を供給することでセンサ素子５１の温度調整を行う。また、ＣＰＵ６１はヒータラインＨＬから取得したヒータ抵抗５２の温度に相関のある監視パラメータに基づいて検出回路部ＳＣの異常を監視する。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス給湯器に適用され、当該ガス給湯器から排出されたガスの酸素濃度を検出する酸素センサと当該酸素センサが接続されるセンサ制御基板とを有し、検出した前記酸素濃度を前記ガス給湯器の給湯制御装置へ出力可能な酸素センサユニットであって、
前記酸素センサのセンサ素子と、前記センサ素子から出力された前記酸素濃度を示す検出信号を前記センサ制御基板の制御部へ伝達する信号伝達経路とを含む検出回路部と、
前記センサ素子に併設され当該センサ素子を加熱可能なヒータ抵抗と、前記センサ制御基板に設けられた電力供給部から前記ヒータ抵抗に電力を供給する電力供給経路とを含む加熱回路部と、
前記信号伝達経路を介して前記センサ素子の抵抗値又は当該抵抗値に相関のある相関値を制御パラメータとして取得する制御パラメータ取得部と、
前記制御パラメータ取得部により取得された前記制御パラメータに応じて前記電力供給部から前記ヒータ抵抗に電力を供給することにより前記センサ素子の温度が所定温度となるように制御する温度制御部と、
前記ヒータ抵抗の温度又は当該温度に相関のある相関値を監視パラメータとして取得する監視パラメータ取得部と、
前記監視パラメータ取得部により取得された前記監視パラメータに基づいて前記検出回路部の異常を監視する異常監視部と
を備えている酸素センサユニット。

【請求項2】

前記異常監視部は、前記監視パラメータ取得部により取得された前記監視パラメータから前記ヒータ抵抗の現在の抵抗値を算出する算出部を有し、当該算出部により算出された現在の抵抗値から前記検出回路部に前記センサ素子の温度が前記所定温度を超える要因となる前記異常が発生していないかを監視する請求項１に記載の酸素センサユニット。

【請求項3】

前記加熱回路部は、
前記センサ制御基板に設けられたグランドと、
前記ヒータ抵抗と前記グランドとの間に設けられたプルダウン抵抗と
を有し、
前記監視パラメータ取得部は、前記ヒータ抵抗と前記プルダウン抵抗との接続点の電圧値を前記監視パラメータとして取得し、
前記異常監視部は、前記監視パラメータ取得部により取得された前記監視パラメータと、前記電力供給部の電圧値と、前記プルダウン抵抗の抵抗値とに基づいて、前記ヒータ抵抗の現在の抵抗値を算出する算出部を有している請求項１に記載の酸素センサユニット。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された酸素センサユニットと、当該酸素センサユニットから出力された前記酸素濃度の検出結果に基づいて前記ガス給湯器の燃焼制御を行う燃焼制御装置とを備えている給湯制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸素センサユニット、酸素センサユニットを有する給湯制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

給湯設備には、ガス給湯器から排出された燃焼ガスの酸素濃度をＡ／Ｆセンサ等の酸素センサによって検出しその検出結果に基づいてガスの供給量等を調節することにより、燃焼の適正化が図られているものがある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１－９８８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した酸素センサについては、検出機能を正しく発揮させる上でセンサ素子の温度を適正温度（例えば７５０°Ｃ）となるように昇温させる必要がある。本願の発明者は、センサ素子の温度と抵抗値との関係、具体的には温度が高くなることで抵抗値が小さくなるという性質に着目し、センサ素子の抵抗値（推定値）に基づいてヒータをＯＮ／ＯＦＦすることでセンサ素子の温度調整を行う構成を考案した。この抵抗値は、例えばセンサ素子が配設された回路部（検出回路部）を流れる電流の電流値や電圧値から推定される。

【0005】

但し、このような構成においては、仮に上記回路部を形成している配線の潰れやコネクタの接続不良によって当該回路部に異常抵抗が生じた場合に、その異常抵抗を含んだ抵抗値に基づいて上記温度調整が行われることで以下の不都合が生じ得る。すなわち、異常抵抗によってセンサ素子の実際の温度よりも低い温度を想定して加熱されることで、センサ素子が上述した適正温度を超えて昇温され得る。異常抵抗が大きくなれば実際の温度と想定される温度との乖離が大きくなり適正温度の超過も顕著となる。このような状況が続くことは、センサ素子の劣化が進んだり当該センサ素子が損傷したりする要因となり、燃焼の適正化を図る上で妨げになる。

【0006】

なお、回路部に異常抵抗が生じた場合には当該異常抵抗が生じている箇所を酸素センサごと交換することで適正な燃焼が可能とはなるものの、酸素センサの交換が必要になった場合には、配線やコネクタ等の異常抵抗が発生している箇所のみを修理する場合と比較して、給湯設備の修理の費用や手間が大幅に増えることとなる。このように、検出回路部に異常抵抗が生じた場合にその影響を抑えて修理の費用や手間を抑える上でも酸素濃度の検出に係る構成には未だ改善の余地がある。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、酸素濃度の検出用の回路部に異常抵抗が生じた場合にその影響を抑えて給湯設備における燃焼の適正化に寄与することができる酸素センサユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下、上記課題を解決するための手段について記載する。

【0009】

手段１．ガス給湯器に適用され、当該ガス給湯器から排出されたガスの酸素濃度を検出する酸素センサと当該酸素センサが接続されるセンサ制御基板とを有し、検出した前記酸素濃度を前記ガス給湯器の給湯制御装置へ出力可能な酸素センサユニットであって、
前記酸素センサのセンサ素子と、前記センサ素子から出力された前記酸素濃度を示す検出信号を前記センサ制御基板の制御部へ伝達する信号伝達経路とを含む検出回路部と、
前記センサ素子に併設され当該センサ素子を加熱可能なヒータ抵抗と、前記センサ制御基板に設けられた電力供給部から前記ヒータ抵抗に電力を供給する電力供給経路とを含む加熱回路部と、
前記信号伝達経路を介して前記センサ素子の抵抗値又は当該抵抗値に相関のある相関値を制御パラメータとして取得する制御パラメータ取得部と、
前記制御パラメータ取得部により取得された前記制御パラメータに応じて前記電力供給部から前記ヒータ抵抗に電力を供給することにより前記センサ素子の温度が所定温度となるように制御する温度制御部と、
前記ヒータ抵抗の温度又は当該温度に相関のある相関値を監視パラメータとして取得する監視パラメータ取得部と、
前記監視パラメータ取得部により取得された前記監視パラメータに基づいて前記検出回路部の異常を監視する異常監視部と
を備えている酸素センサユニット。

【0010】

本手段に示す温度制御部は、センサ素子の抵抗値又は当該抵抗値に相関のある相関値である制御パラメータに応じて、電力供給部からヒータ抵抗に電力を供給することによりセンサ素子の温度が所定温度（例えば７５０°Ｃ）となるように温度を調整する。このため、センサ素子の温度を制御する際には、ヒータ抵抗の温度又は当該温度に相関のある相関値である監視パラメータを取得する必要はない。

【0011】

しかし、信号伝達経路を介して制御パラメータを取得する構成においては、仮に信号伝達経路を形成している配線の潰れやコネクタの接続不良によって信号伝達経路に異常抵抗が生じた場合に、その異常抵抗の影響を受けた制御パラメータに基づいて温度調整が行われることで以下の不都合が生じ得る。すなわち、異常抵抗によってセンサ素子の実際の温度よりも低い温度を想定して加熱されることで、センサ素子が所定温度を超えて昇温され得る。そして、温度制御部は、このような異常が生じていることを検知することができない。

【0012】

この点、本手段に示す酸素センサユニットによれば、センサ素子の温度制御に本来必要のない監視パラメータを敢えて取得し、取得した監視パラメータに基づいて検出回路部（詳しくは所定区間）の異常を監視している。例えばセンサ素子が所定温度を超えて昇温されている場合には、そのような状況であることを速やかに発見できるため、その旨をユーザに報知したり、センサ素子の過熱を規制したりするといった対応が可能となる。これにより、センサ素子が使用継続を困難とするダメージを受けることを抑制できる。これは、検出回路部に生じた異常抵抗の影響を抑えて給湯設備の修理の費用や手間を軽減する上で好ましい。また、酸素センサユニットが過度に昇温されることで、本来の酸素濃度を超えた酸素濃度となっているかのような誤検出の結果が出力される機会が減ることとなり、当該誤検出に起因したガス給湯器における燃焼効率の悪化等を好適に抑制できる。

【0013】

手段２．手段１に記載された酸素センサユニットと、当該酸素センサユニットから出力された前記酸素濃度の検出結果に基づいて前記ガス給湯器の燃焼制御を行う燃焼制御装置とを備えている給湯制御システム。

【0014】

本手段に示す給湯制御システムによれば、仮に酸素センサユニットの検出回路部にて異常抵抗が発生した場合であっても、当該異常抵抗の影響によってガス給湯器の燃焼効率が低下したり排ガスの清浄度が低下したりするといった不都合を好適に抑制できる。また、検出回路部にて異常抵抗が発生した場合に酸素センサユニットの交換が必要になることを抑制できる。これは、給湯制御システム（給湯設備）の修理の費用や手間を軽減する上で好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】給湯設備の概略図。

【図2】Ａ／Ｆセンサ及びその周辺を示す図１の部分拡大図。

【図3】センサユニットの電気的構成を示すブロック図。

【図4】センサ基板のＣＰＵにて実行される温度調整処理を示すフローチャート。

【図5】センサ素子の抵抗値とセンサ素子の温度との関係を示す概略図。

【図6】異常抵抗を例示した概略図。

【図7】異常抵抗発生時の温度のずれを示す概略図。

【図8】センサ基板のＣＰＵにて実行される異常監視処理を示すフローチャート。

【図9】ヒータ抵抗の抵抗値の推定に係る構成を示す概略図。

【図10】ヒータ抵抗の抵抗値と温度との関係を示す概略図。

【図11】異常抵抗が発生した場合の給湯設備の挙動を例示したタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は住宅等の建物に設置された給湯設備として具現化している。

【0017】

図１に示すように、給湯設備１０は、貯湯式のガス給湯器１１と、当該ガス給湯器１１の給湯制御を行う給湯制御装置１２とを有してなる。ガス給湯器１１には、湯を蓄える貯湯タンク２１が設けられている。貯湯タンク２１には当該貯湯タンク２１の内部を上下に仕切る仕切りが設けられており、この仕切りよりも下側が燃焼室２４、上側が貯湯室２５となるように構成されている。貯湯室２５の下部には、給水管２２が接続されており、この給水管２２を通じて水道から水が供給される。貯湯室２５の上部には風呂等の蛇口と当該貯湯室２５とを繋ぐ給湯管２３が接続されており、この給湯管２３を通じて湯が供給される。

【0018】

燃焼室２４には吸気管３１が接続されており、この吸気管３１には送風機３２が配設されている。送風機３２は給湯制御装置１２による駆動制御の対象となっており、当該給湯制御装置１２からの駆動信号に基づいて動作する。送風機３２が動作することで外部の空気が吸気管３１を通じて燃焼室２４に供給される。吸気管３１の途中位置にはガス供給管３３のノズルが接続されている。ガス供給管３３には制御弁が設けられており、この制御弁が給湯制御装置１２によって駆動制御されることで吸気管３１へのガスの供給量が調整される構成となっている。

【0019】

燃焼室２４には、吸気管３１を通じて燃焼室２４に供給されたガスと空気との混合気体である燃焼用空気を燃焼させるバーナ３４と点火プラグ３５とが設けられている。燃焼室２４にて生成された燃焼ガスは、燃焼室２４に接続された排気管３９（排気通路）を通じて燃焼室２４から排出される。排気管３９は、貯湯室２５内を通過するようにして配設されており、当該貯湯室２５内に蓄えらえた水と接している。燃焼ガスが排気管３９を通じて排出される過程で、当該排気管３９を介して燃焼ガスと水との間で熱交換が行われる。この熱交換によって貯湯タンク２１内の水が温められ、湯が生成される。

【0020】

排気管３９は貯湯タンク２１の天井部から上方に突出しており、この突出部分に排気管３９の出口が形成されている。排気管３９（詳しくは出口付近）には、排気管３９を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ５０（「酸素センサ」に相当）が配設されている。Ａ／Ｆセンサ５０は当該Ａ／Ｆセンサ５０用の制御基板であるセンサ基板６０とともにセンサユニット４０を構築している。センサ基板６０については、後述する配線によりＡ／Ｆセンサ５０に接続（有線接続）されており、排気管３９から離れた位置、すなわちガス給湯器１１の排熱の影響範囲外となる位置に配置されている。

【0021】

センサ基板６０は上記給湯制御装置１２に接続されており、給湯制御装置１２ではセンサユニット４０（センサ基板６０）から入力される酸素濃度の検出情報（検出信号）に基づいてガスの噴射量等を制御する。具体的には、空燃比が予め設定された値（理論空燃比）となるようにしてフィードバック制御を行う。これにより、ガス給湯器１１の燃焼効率の向上が図られている。

【0022】

ここで、図２（図１の部分拡大図）を参照して、Ａ／Ｆセンサ５０の構造について説明する。Ａ／Ｆセンサ５０は、ジルコニアからなるセンサ素子５１と当該センサ素子５１を収容するハウジング５３とを有してなり、ハウジング５３が排気管３９の内部に突出するようにして当該排気管３９に固定されている。ハウジング５３には複数の貫通孔が形成されており、それら貫通孔を通じてハウジング５３内に流入した燃焼ガスはセンサ素子５１へ案内される構成となっている。

【0023】

Ａ／Ｆセンサ５０の検出性能を正しく発揮させる上ではセンサ素子５１を適正な温度（以下、基準温度という）、本実施形態において７５０°Ｃとする必要がある。つまり、Ａ／Ｆセンサ５０の検出結果の確からしさを向上させて燃焼の適正化を図るには、センサ素子５１を上記基準温度まで昇温させる必要がある。このような事情に配慮して、Ａ／Ｆセンサ５０にはセンサ素子５１を昇温させるための電気式のヒータとしてヒータ抵抗５２（例えばセラミックヒータ）が設けられている。

【0024】

ヒータ抵抗５２はセンサ素子５１に接しており、ヒータ抵抗５２の熱がセンサ素子５１に伝わることで当該センサ素子５１が加熱される。ヒータ抵抗５２については、上記センサ基板６０（図１参照）に接続されており、当該センサ基板６０（後述するＣＰＵ）によって電力が供給される通電状態（ヒータＯＮ）と電力が供給されない非通電状態（ヒータＯＦＦ）とに切替可能となっている。

【0025】

次に、図３のブロック図を参照して、センサユニット４０の電気的構成について説明する。

【0026】

センサユニット４０には、燃焼ガスの酸素濃度を検出する検出回路ＳＣと、ヒータ抵抗５２の温度制御を行う加熱回路ＨＣとが設けられている。それら検出回路ＳＣ及び加熱回路ＨＣは何れもＡ／Ｆセンサ５０とセンサ基板６０とに跨るように形成されており、センサ基板６０には検出回路ＳＣからの情報に基づいて加熱回路ＨＣを制御する制御部としてのＣＰＵ６１が設けられている。

【0027】

検出回路ＳＣは、Ａ／Ｆセンサ５０のセンサ素子５１と、センサ素子５１からの検出信号をセンサ基板６０に実装されたＡＳＩＣ６２を介してＣＰＵ６１に伝達する信号伝達経路である素子ラインＳＬとで構成されている。本実施形態に示すセンサ素子５１には、燃焼ガスの酸素濃度に応じた起電力が生じる。ＡＳＩＣ６２は、センサ素子５１を流れる電流の電流値及び電圧値を各々取得し、取得した電流値及び電圧値をＣＰＵ６１へ出力する。

【0028】

ＣＰＵ６１では、ＡＳＩＣ６２から取得した電流値及び電圧値のうち少なくとも一方（本実施形態においては電圧値）に基づいて酸素濃度を特定（推定）する。なお、本実施形態においては、センサ素子５１の電圧値については、酸素濃度が低くなると大きくなり、酸素濃度が高くなると小さくなる。ＣＰＵ６１は特定した酸素濃度を示す情報を酸素濃度の検出情報として給湯制御装置１２に送信する。給湯制御装置１２では、受信した検出情報に基づいてガス給湯器１１の燃焼制御（フィードバック制御）を行う。

【0029】

また、ＣＰＵ６１では、ＡＳＩＣ６２から取得した電流値及び電圧値を用いてセンサ素子５１の抵抗値を算出（推定）する。センサ素子５１の抵抗値については、センサ素子５１の温度と相関がある。具体的には、センサ素子５１の温度が低くなることでセンサ素子５１の抵抗が大きくなり、センサ素子５１の温度が高くなることでセンサ素子５１の抵抗が小さくなる（図３参照）。ＣＰＵ６１は算出した抵抗値に基づいてヒータ抵抗５２の通電制御（通電状態／非通電状態の切り替え）を行う。

【0030】

なお、本実施形態では、ＡＳＩＣ６２からＣＰＵ６１へセンサ素子５１の電流値及び電圧値を出力する構成としたが、これに限定されるものではない。ＡＳＩＣ６２にて抵抗値を算出し、算出した抵抗値をＣＰＵ６１に出力する構成としてもよい。

【0031】

加熱回路ＨＣは、Ａ／Ｆセンサ５０のヒータ抵抗５２と、センサ基板６０に設けられた電力供給部６５からヒータ抵抗５２に電力を供給する電力供給経路であるヒータラインＨＬとを含む。ヒータラインＨＬにおいて、ヒータ抵抗５２とグランド６９との間にはＮ型のＭＯＳＦＥＴ６６が配設されている。ＭＯＳＦＥＴ６６のドレイン側にヒータ抵抗５２が接続され、ソース側にプルダウン抵抗６７を介してグランド６９が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ６６のゲートにはＣＰＵ６１が接続されており、ＣＰＵ６１は算出したセンサ素子５１の抵抗値に基づいてゲートをＯＮ／ＯＦＦする。これにより、ヒータ抵抗５２が通電状態／非通電状態に切り替わる。

【0032】

ここで、図４を参照して、ＣＰＵ６１によるヒータ抵抗５２（センサ素子５１）の温度制御用の処理（温度制御処理）について説明する。温度制御処理は、ＣＰＵ６１において定期処理の一環として実行される処理である。

【0033】

温度調整処理においては先ずステップＳ１０１にて、センサ素子５１を流れる現在の電流の電流値及び電圧値を素子ラインＳＬから、詳しくはＡＳＩＣ６２から取得する。取得した電流値及び電圧値はＣＰＵ６１に付属のメモリに記憶される。続くステップＳ１０２では、それら電流値及び電圧値に基づいてセンサ素子５１の抵抗値を算出する。

【0034】

なお、この抵抗値には配線７１の抵抗値やコネクタ７２の抵抗値も含まれる。但し、配線７１に潰れが発生していない場合の配線７１の抵抗値や接触不良が生じていない場合のコネクタ７２の抵抗値についてはセンサ素子５１の抵抗値よりも小さく、実質的に無視できる程度である。

【0035】

続くステップＳ１０３では、算出した現在の抵抗値が基準抵抗値よりも大きいか否かを判定する。具体的には、センサ素子５１の温度が上述した基準温度（７５０°Ｃ）である場合の当該センサ素子５１の抵抗値（例えば３８Ω）がＣＰＵ６１に付属のメモリに基準抵抗値として記憶されている。現在の抵抗値が基準抵抗値よりも大きい場合には、センサ素子５１の温度が基準温度に達していないと想定される。この場合には、ステップＳ１０３にて肯定判定をし、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、加熱回路ＨＣを用いてセンサ素子５１を加熱している最中であるかを判定する。ステップＳ１０４にて肯定判定をした場合にはそのまま本温度調整処理を終了する。ステップＳ１０４にて否定判定をした場合にはステップＳ１０５にてヒータ抵抗５２を通電状態（ヒータＯＮ）とした後、本温度調整処理を終了する。

【0036】

ステップＳ１０３の説明に戻り、センサ素子５１の抵抗値が基準抵抗値以下となっている場合には、センサ素子５１の温度が基準温度に達していると想定される。この場合には、ステップＳ１０３にて否定判定をしてステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、加熱回路ＨＣを用いてセンサ素子５１を加熱している最中であるかを判定する。ステップＳ１０６にて否定判定をした場合にはそのまま本温度調整処理を終了する。ステップＳ１０６にて肯定判定をした場合にはステップＳ１０７にてヒータ抵抗５２を非通電状態（ヒータＯＦＦ）とした後、本温度調整処理を終了する。

【0037】

このように、本実施形態では、センサ素子５１の温度に相関のある当該センサ素子５１の抵抗値に基づいてヒータ抵抗５２を通電状態／非通電状態とする。具体的には、センサ素子５１の温度が基準温度に達していない場合にはヒータ抵抗５２を通電状態とすることでセンサ素子５１を加熱し、センサ素子５１の温度が基準温度を超えている場合にはヒータ抵抗５２を非通電状態とすることでセンサ素子５１の温度を下げる。これにより、センサ素子５１の温度が基準温度に保たれることとなる（図５参照）。

【0038】

ここで、本実施形態に示すセンサユニット４０については、Ａ／Ｆセンサ５０とセンサ基板６０とが配線７１，７５を介して接続されてなる。これらの配線７１，７５によってセンサ基板６０を排気管３９の熱の影響が及ぶ範囲外、詳しくはガス給湯器１１の熱の影響が及ぶ範囲外にセンサ基板６０を配置可能な構成を実現している。しかしながら、このような構成では、図６に示すように、検出回路ＳＣの素子ラインＳＬを形成している配線７１に潰れが生じたり、コネクタ７２に接触不良が生じたりすることで素子ラインＳＬに異常抵抗が発生し得る。上述した温度調整においては、取得した電圧値及び電流値からセンサ素子５１の抵抗値を算出（推定）しているが、この抵抗値に上記異常抵抗の抵抗値が含まれることで以下の不都合が生じる。

【0039】

すなわち、図７に示すように、算出した抵抗値に異常抵抗の抵抗値が含まれることにより、ＣＰＵ６１はセンサ素子５１の抵抗値が本来の抵抗値よりも大きいと誤認し得る。このようにして、実際の温度よりも低く誤認することで、センサ素子５１が上述した基準温度を超えて昇温され得る。特に、センサ素子５１については、温度が上昇することで抵抗が大きく低下するため、異常抵抗の影響が顕著となる。そして、異常抵抗が大きくなれば実際の温度と想定される温度との乖離が大きくなり基準温度の超過も顕著となる。このような状況が続くことは、センサ素子５１の劣化が進んだり当該センサ素子５１が損傷したりする要因となり、燃焼の適正化を図る上で妨げになる。

【0040】

検出回路ＳＣに異常抵抗が生じた場合には異常抵抗が生じている箇所を含めてセンサ素子５１ごと交換すること、すなわちＡ／Ｆセンサ５０をまるごと交換することで適正な燃焼が可能とはなるものの、このような交換が必要になった場合には、配線７１やコネクタ７２等の異常抵抗が発生している箇所のみを修理する場合と比較して、給湯設備１０の修理の費用や手間が大幅に増えることとなる。本実施形態では、検出回路ＳＣに異常抵抗が生じた場合にその影響を抑えて修理の費用や手間を抑える工夫がなされていることを特徴の１つとしている。具体的には、検出回路ＳＣの異常（異常抵抗の発生）を監視して、当該異常が発生した場合には速やかな修理を促すことにより、センサ素子５１が使用継続を困難とするダメージを受けることを抑制していることを特徴の１つとしている。以下、図８のフローチャートを参照して、ＣＰＵ６１による異常監視用の処理（異常監視処理）について説明する。異常監視処理は、ＣＰＵ６１において定期処理の一環として実行される処理であり、後述する異常停止信号の出力中やセンサ停止中はスキップされる。

【0041】

異常監視処理においては先ず、ステップＳ２０１にてセンサ素子５１の抵抗値（推定値）を確認する。具体的には上記ステップＳ１０２にて算出された抵抗値をメモリから読み出す。続くステップＳ２０２ではセンサ素子５１に高温異常（許容上限を超える温度となる異常）が発生しているかを判定する。具体的には、読み出した抵抗値が設定下限Ｘ１よりも小さくなっているか否かを判定する。設定下限Ｘ１は、センサ素子５１の温度が許容上限である７８０°Ｃとなった場合の抵抗値、具体的には３０Ωである。例えば、加熱回路ＨＣのＭＯＳＦＥＴ６６が故障する等して、センサ素子５１が過剰に昇温される状態となっている場合にはステップＳ２０２にて肯定判定される。

【0042】

ステップＳ２０２にて肯定判定をした場合には、ステップＳ２０３に進み、上記メモリに設けられている高温側エラーカウンタＣ１を更新（具体的には１加算）する。高温側エラーカウンタＣ１は許容上限よりも高い温度となった回数を記憶するカウンタである。続くステップＳ２０４では、高温側エラーカウンタＣ１の値が閾値Ｍを超えているか否かを判定する。

【0043】

高温側エラーカウンタＣ１の値が閾値Ｍを超えている場合には、ステップＳ２０５に進み、給湯制御装置１２に第１種異常停止信号を出力する。給湯制御装置１２はこの第１種異常停止信号を受信した場合に、当該給湯制御装置１２の表示画面等にセンサユニット４０に故障が発生している旨のメッセージを表示する。例えば「センサ故障 センサを交換して下さい」の文字が表示される。また、ガス給湯器１１の燃焼制御を、センサユニット４０からの酸素濃度の情報を用いたフィードバック制御から、当該情報を用いないオープン制御に切り替える。オープン制御にて燃焼制御を行うことで、給湯設備１０が使用不可となって当該給湯設備１０の利便性が低下することを回避している。

【0044】

その後、ステップＳ２０６ではセンサユニット４０を停止させて本異常監視処理を終了する。これにより、センサ素子５１の加熱及び酸素濃度の検出が中止されることとなる。

【0045】

ステップＳ２０２の説明に戻り、当該ステップＳ２０２にて否定判定をした場合、すなわちセンサ素子５１の抵抗値が設定下限Ｘ１以上となっている場合にはステップＳ２０７に進む。続くステップＳ２０７ではセンサ素子５１に低温異常（許容下限を下回る温度となる異常）が発生しているかを判定する。具体的には、読み出した抵抗値が設定上限Ｘ２よりも大きくなっているか否かを判定する。設定上限Ｘ２は、センサ素子５１の温度が６６０°Ｃとなった場合の抵抗値、具体的には９０Ωである。例えば、加熱回路ＨＣが故障する等して、センサ素子５１が十分に昇温されない状態となっている場合にはステップＳ２０７にて肯定判定される。

【0046】

ステップＳ２０７にて肯定判定をした場合には、ステップＳ２０８に進み、上記メモリに設けられている低温側エラーカウンタＣ２を更新（具体的には１加算）する。低温側エラーカウンタＣ２は、許容下限よりも低い温度となった回数を記憶するカウンタである。続くステップＳ２０９では、低温側エラーカウンタＣ２の値が閾値Ｎを超えているか否かを判定する。

【0047】

低温側エラーカウンタＣ２の値が閾値Ｎを超えている場合には、ステップＳ２０５にて給湯制御装置１２に第１種異常停止信号を出力し、ステップＳ２０６にてセンサユニット４０を停止させて本異常監視処理を終了する。

【0048】

なお、図示は省略するが、高温側エラーカウンタＣ１及び低温側エラーカウンタＣ２については、センサ素子５１の抵抗値が設定下限Ｘ１～設定上限Ｘ２に含まれている場合に１ずつ減算される。また、上述したセンサ停止時に初期値０となるようにリセットされる。

【0049】

ステップＳ２０４，Ｓ２０７，Ｓ２０９の何れかにて否定判定をした場合には、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、ヒータラインＨＬから電圧値を取得する。具体的には、ヒータ抵抗５２とプルダウン抵抗６７と接続点の電圧値Ｖ１（図９参照）を取得する。

【0050】

続くステップＳ２１１では、ヒータ抵抗５２の抵抗値を算出する。具体的には、ステップＳ２１０にて取得した電圧値Ｖ１と、メモリに記憶されているプルダウン抵抗６７の抵抗値Ｒ２とに基づいて当該プルダウン抵抗６７を流れる電流の電流値Ｉ（図９参照）を算出する。プルダウン抵抗６７についてはヒータ抵抗５２やガス給湯器１１の熱の影響を受けない位置に配置されており、メモリに記憶されているプルダウン抵抗６７の抵抗値Ｒ２については常温域での抵抗値（例えば平均値や中央値）となっている。

【0051】

次に、取得した電圧値Ｖ１と、算出した電流値Ｉと、メモリに記憶されている電力供給部６５の電圧値Ｖ０とに基づいて、ヒータ抵抗５２の抵抗値Ｒ１を算出する。「抵抗値Ｒ１＝（電圧値Ｖ０－電圧値Ｖ１）／電流値Ｉ」である。

【0052】

その後、ステップＳ２１２では、ステップＳ２１１にて算出したヒータ抵抗５２の抵抗値が設定上限Ｙを上回っているか否かを判定する。ヒータ抵抗５２の抵抗値とヒータ抵抗５２の温度（センサ素子５１の温度）については相関があり、ヒータ抵抗５２の温度が高くなることで当該ヒータ抵抗５２の抵抗値が大きくなる（図１０参照）。設定上限Ｙについては、上記設定下限Ｘ１に相当する温度（７８０°Ｃ）よりも高く且つセンサ素子５１の耐熱温度（例えば９００°Ｃ）よりも低い温度に対応した値（例えば６．５Ω）となるように設定されている。

【0053】

ステップＳ２１２にて抵抗値が設定上限Ｙ以下であると判定した場合には、そのまま本異常監視処理を終了する。ステップＳ２１２にて抵抗値が設定上限Ｙを上回っていると判定した場合、すなわち異常が発生していると想定される場合には、ステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１３では、給湯制御装置１２へ第２種異常停止信号を出力する。給湯制御装置１２はこの第２種異常停止信号を受信した場合に、当該給湯制御装置１２の表示画面等にセンサユニット４０に異常抵抗が発生している旨のメッセージを表示する。例えば「センサの配線を確認して下さい」の文字が表示される。また、ガス給湯器１１の燃焼制御を、センサユニット４０からの酸素濃度の情報を用いたフィードバック制御から、当該情報を用いないオープン制御に切り替える。

【0054】

その後、ステップＳ２０６ではセンサユニット４０を停止させて本異常監視処理を終了する。これにより、センサ素子５１の加熱及び酸素濃度の検出が中止されることとなる。

【0055】

次に、図１１のタイミングチャートを参照して、上述した異常抵抗が発生した場合の給湯設備１０の挙動について例示する。

【0056】

湯沸かしが行われていないｔ０のタイミングでは、ユーザが配線７１を取り外して清掃等のメンテナンス作業を行っている。ｔ１のタイミングでは配線７１を戻してはいるものの、コネクタ７２とコネクタ６３とが正常に接続されず、コネクタ７２とコネクタ６３との接続箇所に異常抵抗が発生している。

【0057】

メンテナンス作業を終了した後のｔ２のタイミングではユーザにより湯沸かし操作が行われており、当該操作を契機として湯沸かし（燃焼制御）が開始されるとともにセンサユニット４０においてはヒータ抵抗５２による加熱が開始されている。なお、湯沸かし開始時からセンサ素子５１の昇温が完了するまでの間は、燃焼制御がセンサユニット４０からの情報を考慮しないオープン制御として実行される。

【0058】

図１１に示す例では、センサユニット４０の検出回路ＳＣに異常抵抗が発生しており、センサ素子５１の抵抗値が実際の抵抗値よりも高く推定されている。この結果、センサ素子５１の推定温度については実際の温度（実温度）よりも低く想定されている。このため、ヒータ抵抗５２による加熱を開始した後のｔ３のタイミングでは、実温度が基準温度に達しているにも関わらず、加熱が継続されている。これにより、実温度は基準温度を超えている。その後のｔ４のタイミング、具体的には実温度が耐熱温度に達する前のタイミングでは、ヒータ抵抗５２の抵抗値が上述した設定上限Ｙに達している。これを契機として、ヒータ抵抗５２による加熱が停止され、給湯設備１０では異常報知が実行される。この異常報知では、給湯制御装置１２の表示画面にセンサユニット４０の配線７１の確認を促すメッセージが表示される。なお、この時点では酸素濃度の検出は開始されていないが、酸素濃度の検出が行われている場合には当該検出が不可となるように規制される。この規制については、ユーザによりリセット操作が行われることで解除されることとなる。

【0059】

以上詳述した実施形態によれば、以下の優れた効果が期待できる。

【0060】

素子ラインＳＬを形成している配線７１から電流値や電圧値を制御パラメータとして取得する構成においては、センサ素子５１の温度を簡易に推測することができる一方、上述した異常抵抗発生時のダメージへの懸念が強くなる。すなわち、配線７１の潰れやコネクタ７２の接続不良によって素子ラインＳＬに異常抵抗が生じた場合に、その異常抵抗の影響を受けた制御パラメータに基づいて温度調整が行われることで、センサ素子５１が基準温度を超えて昇温され得る。この点、本実施形態に示したセンサユニット４０によれば、センサ素子５１の温度制御に本来必要のない監視パラメータを敢えて取得し、取得した監視パラメータに基づいて検出回路ＳＣの異常を監視している。例えばセンサ素子５１が基準温度を超えて昇温されている場合には、そのような状況であることを速やかに発見できる。そして、その旨をユーザに報知したり、センサ素子５１の過熱を規制したりすることにより、センサ素子５１が使用継続を困難とするダメージを受けることを抑制できる。これは、検出回路ＳＣに生じた異常抵抗の影響を抑えて給湯設備１０の修理の費用や手間を軽減する上で好ましい。また、センサユニット４０（センサ素子５１）が過度に昇温されることで、本来の酸素濃度を超えた酸素濃度となっているかのような誤検出の結果が出力される機会が減ることとなり、当該誤検出に起因したガス給湯器における燃焼効率の悪化等を好適に抑制できる。これは、排ガスの清浄度の低下を図る上でも好ましい。

【0061】

本実施形態では、監視パラメータとして加熱回路ＨＣから電圧値を取得し、当該電圧値からヒータ抵抗５２の現在の抵抗値を算出する構成とした。このような構成とすれば、ヒータ抵抗５２の温度すなわちセンサ素子５１の温度を直接計測するための温度計等を追加することなく、基準温度の超過の要因が発生していないかを簡易に監視できる。

【0062】

本実施形態に示したように、センサ基板６０に実装されたプルダウン抵抗６７とＡ／Ｆセンサ５０に配設されたヒータ抵抗５２との接続点の電圧値を監視パラメータとして取得する構成とすることにより、監視パラメータを取得するための回路を別途設ける必要が無く、センサユニット４０の構成の複雑化を好適に抑制できる。

【0063】

プルダウン抵抗６７についても抵抗の一種であり、ヒータ抵抗５２と同様に温度によって抵抗値が変化し得る。そこで、当該プルダウン抵抗６７をセンサ基板６０側に配設して、ヒータ抵抗５２から離すことにより、ヒータ抵抗５２に生じる熱によってプルダウン抵抗６７の温度が変化することを回避できる。ヒータ抵抗５２の温度変化を抑えることで、プルダウン抵抗６７の抵抗値を状況に応じて随時特定するのではなく予め記憶されている値（抵抗値Ｒ２）を参照する構成としても、ヒータ抵抗５２の抵抗値の算出結果の精度が極端に低下することを抑制できる。これにより、ヒータ抵抗５２の抵抗値の算出に係る構成を簡素化できる。

【0064】

メモリに予め記憶されている値（抵抗値Ｒ２）を用いてヒータ抵抗５２の現在の抵抗値を算出する場合には、センサ基板６０が配設されている環境の温度のばらつきが小さいことが好ましい。ここで、本実施形態に示した構成では、Ａ／Ｆセンサ５０とセンサ基板６０とは配線７１，７５を介して接続されており、少なくともプルダウン抵抗６７がガス給湯器１１の熱の影響範囲外に位置するようにして配置可能となっている。このため、ガス給湯器１１の運転状況等によってプルダウン抵抗６７の温度が上下することを抑制できる。これは、監視精度の向上を図る上で好ましい構成である。

【0065】

＜その他の実施形態＞
なお、上述した実施形態の記載内容に限定されず例えば次のように実施してもよい。ちなみに、以下の各構成を個別に上記実施形態に対して適用してもよく、一部又は全部を組み合わせて上記実施形態に対して適用してもよい。

【0066】

・上記実施形態では、プルダウン抵抗６７の電圧値からヒータ抵抗５２の抵抗値を算出し、その算出した抵抗値に基づいて検出回路ＳＣの異常を監視する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ヒータ抵抗５２の抵抗値から当該ヒータ抵抗５２の温度、すなわちセンサ素子５１の温度を推定し、その推定した温度に基づいて検出回路ＳＣの異常を監視する構成としてもよい。また、プルダウン抵抗６７の電圧値についてはセンサ素子５１の温度と相関がある点に鑑みれば、当該電圧値に基づいて検出回路ＳＣの異常を監視する構成とすることも可能である。

【0067】

・上記実施形態では、ヒータ抵抗５２の抵抗値と予め設定されている設定上限Ｙとを比較することで検出回路ＳＣの異常を把握する構成としたが、これを以下のように変更してもよい。すなわち、検出回路ＳＣ側でセンサ素子５１の温度を推定し且つ加熱回路ＨＣ側でヒータ抵抗５２（センサ素子５１）の温度を推定し、それらの推定結果を比較することで少なくとも一方の回路の異常を把握する構成としてもよい。なお、検出回路ＳＣ側の推定結果と比べて加熱回路ＨＣ側の推定結果については誤差が大きくなる。そこで、例えば両推定結果の差がそのような誤差を加味した基準範囲を超えている場合には異常が発生していると判定し、基準範囲内の場合には異常が発生していないと判定する構成とするとよい。また、ヒータ抵抗５２による加熱を開始してもセンサ素子５１の温度が基準温度となるまでにはある程度の時間を要する。この間（昇温中）は、ヒータ抵抗５２に遅れてセンサ素子５１の温度が上がるため、センサ素子５１の温度とヒータ抵抗５２の温度とのずれが大きくなり得る。そこで、加熱開始後は予め設定された加熱時間が経過するまで上記比較を規制し、当該加熱時間が経過した後に当該比較を行う構成とすることにより、タイムラグに起因した誤判定を好適に抑制できる。

【0068】

・上記実施形態に示したＡＳＩＣ６２にてセンサ素子５１の抵抗値を算出し（推定し）、その算出した抵抗値をＣＰＵ６１へ出力する構成とすることも可能である。

【0069】

・上記実施形態に示した閾値Ｍ，Ｎについては可変値としてもよい。例えば、湯沸かしを開始してからセンサ素子５１の温度が基準温度となるまでにはある程度の期間を要する。このような事情に鑑みて、湯沸かし開始してからセンサ素子５１の温度が基準温度となるまでの間で設定される閾値Ｍ，Ｎは、センサ素子５１の温度が基準温度となった後に設定される閾値Ｍ，Ｎよりも大きくするとよい。

【0070】

また、上述した異常監視処理については、センサ素子５１が基準温度まで昇温された後に契機として定期的に実行される構成とし、湯沸かし開始直後は当該異常監視処理が実行されない構成とすることも可能である。

【0071】

・ヒータ抵抗５２を流れる電流の電流値や電圧値を計測する計測ラインを上記実施形態に示したヒータラインＨＬとは別に設けてもよい。

【0072】

・温度計を用いてヒータ抵抗５２やセンサ素子５１の温度を直接計測し、当該温度を上記監視パラメータとして用いる構成を否定するものではない。

【0073】

・上記実施形態に示した配線７１，７５におけるＡ／Ｆセンサ５０側の端部にコネクタを追加し、それら配線７１，７５をセンサ基板６０及びＡ／Ｆセンサ５０の両方に対して着脱自在に取り付ける構成としてもよい。このような構成とすることで、配線の潰れやコネクタの接触不良等が生じた場合に配線７１，７５の交換が一層容易となる。

【0074】

・上記実施形態では、排気管３９にＡ／Ｆセンサ５０を配設する一方、センサ基板６０を排気管３９から外れた位置、詳しくはガス給湯器１１の熱が及ぶ範囲（影響範囲）から外れた位置に配置したが、これに限定されるものではない。少なくともプルダウン抵抗６７の温度のばらつきが無視できる程度に小さくなるのであれば当該プルダウン抵抗６７が上記影響範囲内に位置するようにしてセンサ基板６０を配置することも可能である。また、プルダウン抵抗６７の温度が大きく変化し得る場合には、当該プルダウン抵抗６７の温度と抵抗値との対応関係を予めメモリに記憶しておき、更にプルダウン抵抗６７（又は当該プルダウン抵抗６７が配置されている環境）の温度を測定し、現在のプルダウン抵抗６７の温度に対応した抵抗値に基づいてプルダウン抵抗６７の電圧を算出する構成としてもよい。

【0075】

・湯沸かし操作が行われたタイミングで湯沸かしと同時にセンサ素子５１の昇温を開始する構成に代えて、湯沸かし操作が行われた場合にはセンサ素子５１の昇温を開始し、当該センサ素子５１の温度が基準温度に達した際に湯沸かしを開始する構成とすることも可能である。

【0076】

・上記各実施形態では、センサ素子５１の基準温度を７５０°Ｃとした場合について例示したが、基準温度にある程度の幅を加味し、例えばセンサ素子５１の温度が７４５°Ｃ～７５５°Ｃの範囲に収まるように温度調整を行う構成とすることも可能である。

【0077】

・上記各実施形態に示したセンサユニット４０についてはガソリンエンジン等の内燃機関を有する他の機器（例えば自動車や発電機）に適用することも可能である。

【0078】

＜上記実施形態から抽出される発明群について＞
以下、上記実施形態から抽出される発明群の特徴について、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下においては、理解の容易のため、上記実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

【0079】

特徴１．ガス給湯器（ガス給湯器１１）に適用され、当該ガス給湯器から排出されたガスの酸素濃度を検出する酸素センサ（Ａ／Ｆセンサ５０）と当該酸素センサが接続されるセンサ制御基板（センサ基板６０）とを有し、検出した前記酸素濃度を前記ガス給湯器の給湯制御装置（給湯制御装置１２）へ出力可能な酸素センサユニット（センサユニット４０）であって、
前記酸素センサのセンサ素子（センサ素子５１）と、前記センサ素子から出力された前記酸素濃度を示す検出信号を前記センサ制御基板の制御部（ＣＰＵ６１）へ伝達する信号伝達経路（素子ラインＳＬ）とを含む検出回路部（検出回路ＳＣ）と、
前記センサ素子に併設され当該センサ素子を加熱可能なヒータ抵抗（ヒータ抵抗５２）と、前記センサ制御基板に設けられた電力供給部（電力供給部６５）から前記ヒータ抵抗に電力を供給する電力供給経路（ヒータラインＨＬ）とを含む加熱回路部（加熱回路ＨＣ）と、
前記信号伝達経路を介して前記センサ素子の抵抗値又は当該抵抗値に相関のある相関値を制御パラメータとして取得する制御パラメータ取得部（ＣＰＵ６１にて検出回路ＳＣから抵抗値と電圧値及び電流値との何れかを取得する機能）と、
前記制御パラメータ取得部により取得された前記制御パラメータに応じて前記電力供給部から前記ヒータ抵抗に電力を供給することにより前記センサ素子の温度が所定温度（基準温度 例えば７５０°Ｃ）となるように制御する温度制御部（ＣＰＵ６１にて温度調整処理を実行する機能）と、
前記ヒータ抵抗の温度又は当該温度に相関のある相関値を監視パラメータとして取得する監視パラメータ取得部（ＣＰＵ６１にて加熱回路ＨＣから電圧値を取得する機能）と、
前記監視パラメータ取得部により取得された前記監視パラメータに基づいて前記検出回路部の異常を監視する異常監視部（ＣＰＵ６１における監視機能）と
を備えている酸素センサユニット。

【0080】

本特徴に示す温度制御部は、センサ素子の抵抗値又は当該抵抗値に相関のある相関値である制御パラメータに応じて、電力供給部からヒータ抵抗に電力を供給することによりセンサ素子の温度が所定温度（例えば７５０°Ｃ）となるように温度を調整する。このため、センサ素子の温度を制御する際には、ヒータ抵抗の温度又は当該温度に相関のある相関値である監視パラメータを取得する必要はない。

【0081】

しかし、信号伝達経路を介して制御パラメータを取得する構成においては、仮に信号伝達経路を形成している配線の潰れやコネクタの接続不良によって信号伝達経路に異常抵抗が生じた場合に、その異常抵抗の影響を受けた制御パラメータに基づいて温度調整が行われることで以下の不都合が生じ得る。すなわち、異常抵抗によってセンサ素子の実際の温度よりも低い温度を想定して加熱されることで、センサ素子が所定温度を超えて昇温され得る。そして、温度制御部は、このような異常が生じていることを検知することができない。

【0082】

この点、本特徴に示す酸素センサユニットによれば、センサ素子の温度制御に本来必要のない監視パラメータを敢えて取得し、取得した監視パラメータに基づいて検出回路部の異常を監視している。例えばセンサ素子が所定温度を超えて昇温されている場合には、そのような状況であることを速やかに発見できるため、その旨をユーザに報知したり、センサ素子の過熱を規制したりするといった対応が可能となる。これにより、センサ素子が使用継続を困難とするダメージを受けることを抑制できる。これは、検出回路部に生じた異常抵抗の影響を抑えて給湯設備の修理の費用や手間を軽減する上で好ましい。また、酸素センサユニットが過度に昇温されることで、本来の酸素濃度を超えた酸素濃度となっているかのようにな誤検出の結果が出力される機会が減ることとなり、当該誤検出に起因したガス給湯器における燃焼効率の悪化等を好適に抑制できる。

【0083】

特徴２．前記酸素センサと前記センサ制御基板とは配線（配線７１，７５）を介して接続されており、
前記配線として、前記検出回路部の前記信号伝達経路を形成する信号伝達用配線（配線７１）を有し、
前記制御パラメータ取得部は、前記信号伝達用配線を流れる電流の電流値及び電圧値の少なくとも一方を前記制御パラメータとして取得する特徴１に記載の酸素センサユニット。

【0084】

本特徴に示すように、信号伝達用配線から電流値及び電圧値の少なくとも一方を制御パラメータとして取得する構成においては、センサ素子の温度を簡易に推測することができる一方、特徴１に示した懸念が強くなる。すなわち、信号伝達経路を形成している配線（信号伝達用配線）の潰れやコネクタの接続不良によって信号伝達経路に異常抵抗が生じた場合に、その異常抵抗の影響を受けた制御パラメータに基づいて温度調整が行われることで、センサ素子が所定温度を超えて昇温され得る。そして、上述したように温度制御部は、このような異常が生じていることを検知することができない。これは、センサ素子の劣化や損傷を招く要因になる。このような構成に対して、特徴１に示した技術的思想を適用することにより、温度制御に係る構成の簡素化を図りつつ、センサ素子の過度の温度上昇を抑制して当該センサ素子を好適に保護できる。

【0085】

特徴３．前記異常監視部は、前記監視パラメータ取得部により取得された前記監視パラメータから前記ヒータ抵抗の現在の抵抗値を算出する算出部（ＣＰＵ６１にて抵抗値を算出する機能）を有し、当該算出部により算出された現在の抵抗値から前記検出回路部に前記センサ素子の温度が前記所定温度を超える要因となる前記異常が発生していないかを監視する特徴１又は特徴２に記載の酸素センサユニット。

【0086】

ヒータ抵抗の抵抗値と温度とには相関がある。具体的には、温度が高くなれば抵抗値が大きくなり、温度が低くなれば抵抗値が小さくなる。そこで、本特徴に示すように、監視パラメータからヒータ抵抗の現在の抵抗値を算出すれば、ヒータ抵抗の温度すなわちセンサ素子の温度を直接計測するための温度計等を追加することなく、所定温度の超過の要因が発生していないかを簡易に監視できる。

【0087】

特徴４．前記加熱回路部は、
前記センサ制御基板に設けられたグランド（グランド６９）と、
前記ヒータ抵抗と前記グランドとの間に設けられたプルダウン抵抗（プルダウン抵抗６７）と
を有し、
前記監視パラメータ取得部は、前記ヒータ抵抗と前記プルダウン抵抗との接続点の電圧値を前記監視パラメータとして取得し、
前記異常監視部は、前記監視パラメータ取得部により取得された前記監視パラメータと、前記電力供給部の電圧値と、前記プルダウン抵抗の抵抗値とに基づいて、前記ヒータ抵抗の現在の抵抗値を算出する算出部（ＣＰＵ６１にて抵抗値を算出する機能）を有している特徴１又は特徴２に記載の酸素センサユニット。

【0088】

本特徴に示すように、監視パラメータ（ヒータ抵抗とプルダウン抵抗との間の電圧値）と、電力供給部の電圧値と、プルダウン抵抗の抵抗値とに基づいて、ヒータ抵抗の現在の抵抗値を算出する構成とすれば、特徴３に示した技術的思想を簡易に具現化できる。

【0089】

特徴５．前記プルダウン抵抗は、前記センサ制御基板に配設されており、
前記算出部は、前記プルダウン抵抗の抵抗値として予め記憶されている抵抗基準値を用いて前記ヒータ抵抗の現在の抵抗値を算出する特徴４に記載の酸素センサユニット。

【0090】

プルダウン抵抗についても抵抗の一種であり、ヒータ抵抗と同様に温度によって抵抗値が変化し得る。そこで、当該プルダウン抵抗をセンサ制御基板側に配設して、ヒータ抵抗から離すことにより、ヒータ抵抗に生じる熱によってプルダウン抵抗の温度が変化することを回避できる。ヒータ抵抗の温度変化を抑えることで、プルダウン抵抗の抵抗値を状況に応じて随時特定するのではなく予め記憶されている抵抗基準値を参照する構成としても、ヒータ抵抗の抵抗値の算出結果の精度が極端に低下することを抑制できる。これにより、ヒータ抵抗の抵抗値の算出に係る構成を簡素化できる。

【0091】

特徴６．前記酸素センサと前記センサ制御基板とは配線（配線７１，７５）を介して接続されており、少なくとも前記プルダウン抵抗が前記ガス給湯器の熱の影響範囲外に位置するようにして配置可能となっている特徴４又は特徴５に記載の酸素センサユニット。

【0092】

特徴５に示したように予め記憶されている抵抗基準値を用いてヒータ抵抗の現在の抵抗値を算出する場合には、センサ制御基板が配設されている環境の温度のばらつきが小さいことが好ましい。ここで、本特徴に示す構成では、酸素センサとセンサ制御基板とは配線を介して接続されており、少なくともプルダウン抵抗がガス給湯器の熱の影響範囲外に位置するようにして配置可能となっているため、ガス給湯器の運転状況等によってプルダウン抵抗の温度が上下することを抑制できる。これは、監視精度の向上を図る上で好ましい構成である。

【0093】

特徴７．前記異常監視部は、
前記ヒータ抵抗の抵抗値と前記センサ素子の温度との対応関係を示す対応関係情報を記憶する記憶部（ＣＰＵ６１に併設されたメモリ）と、
前記算出部により算出された前記ヒータ抵抗の現在の抵抗値と前記記憶部に記憶されている前記対応関係情報とに基づいて前記センサ素子の現在の温度を推定する推定部と、
前記推定部により推定された前記センサ素子の現在の温度と予め記憶されている判定基準温度とを対比することにより、前記検出回路部の異常を判定する判定部と
を有している特徴３乃至特徴６のいずれかに記載の酸素センサユニット。

【0094】

本特徴に示すように、ヒータ抵抗の抵抗値からセンサ素子の現在の温度を推定し、その推定温度と予め記憶されている判定基準温度とを対比する構成とすれば、センサ素子の温度が過度に高くなっている場合に、その旨を把握できる。

【0095】

特徴８．前記算出部は、第１算出部であり、
前記異常監視部は、
前記ヒータ抵抗の抵抗値と前記センサ素子の温度との対応関係を示す第１対応関係情報を記憶する第１記憶部と、
前記第１算出部により算出された前記ヒータ抵抗の現在の抵抗値と前記第１記憶部に記憶されている前記第１対応関係情報とに基づいて前記センサ素子の現在の温度を推定する第１推定部と、
前記センサ素子の抵抗値と前記ヒータ抵抗の温度との対応関係を示す第２対応関係情報を記憶する第２記憶部と、
前記センサ素子の現在の抵抗値と前記第２記憶部に記憶されている前記第２対応関係情報とに基づいて前記センサ素子の現在の温度を推定する第２推定部と、
前記第１推定部の推定結果と前記第２推定部の推定結果とを対比することにより、前記検出回路部の異常を判定する判定部と
を有している特徴３乃至特徴６のいずれか１つに記載の酸素センサユニット。

【0096】

本特徴に示すように、ヒータ抵抗の抵抗値から推定したセンサ素子の温度と、所定区間の抵抗値から推定したセンサ素子の温度とを対比する構成とすれば、異常抵抗によってセンサ素子の温度が本来の温度よりも低く推定された場合に、検出回路部に異常が発生している旨を把握できる。

【0097】

なお、第２推定部によりセンサ素子の現在の温度を推定する場合には、制御パラメータ取得部が取得した制御パラメータである抵抗値を流用してもよいし、制御パラメータである相関値から抵抗値を算出する構成としてもよい。

【0098】

特徴９．前記判定部は、前記ヒータ抵抗による前記センサ素子の加熱が開始されてから予め設定された加熱時間が経過するまで、前記判定を行わない構成となっている特徴８に記載の酸素センサユニット。

【0099】

ヒータ抵抗による加熱を開始してもセンサ素子の温度が所定温度となるまでにはある程度の時間を要する。この間は、センサ素子の温度とヒータ抵抗の温度とのずれが大きくなると想定される。そこで、加熱開始後は予め設定された加熱時間が経過した後に判定が行われる構成とすることにより、誤判定を好適に抑制できる。

【0100】

特徴１０．前記異常監視部は、第１異常監視部であり、
前記制御パラメータ取得部により取得された前記制御パラメータに基づいて前記検出回路部の異常を監視する第２異常監視部を備えている特徴１乃至特徴９のいずれか１つに記載の酸素センサユニット。

【0101】

一般に、ヒータ抵抗の温度又は当該温度に相関のある相関値である監視パラメータはばらつきが大きい。そこで、異常監視部に加えて、第２異常監視部を備えることにより、異常抵抗に起因する異常とは異なる検出回路部の異常も監視することができる。

【0102】

特徴１１．前記第１異常監視部又は前記第２異常監視部により前記検出回路部に異常が発生していると判定された場合に異常が発生している旨を報知する報知部を有し、
前記報知部は、前記第１異常監視部によって異常が発生していると判定された場合と、前記第２異常監視部によって異常が発生していると判定された場合とを識別可能となるようにして前記報知を行う特徴１０に記載の酸素センサユニット。

【0103】

特徴１等に示したように配線やコネクタに異常抵抗が発生している場合には配線やコネクタを修理することで当該異常抵抗を解消できるため酸素センサ自体の交換は不要となる。ここで、第２異常監視手段を併用する場合には、酸素センサ（酸素センサユニット）の交換が必要となる場合もあると想定される。そこで、異常報知を行う場合には、どちらの監視部によって異常が判定されたかを識別可能とすることにより、酸素センサ（酸素センサユニット）の無駄な交換の機会を少なくすることができる。

【0104】

特徴１２．特徴１乃至特徴１１のいずれか１つに記載された酸素センサユニットと、当該酸素センサユニットから出力された前記酸素濃度の検出結果に基づいて前記ガス給湯器の燃焼制御を行う燃焼制御装置とを備えている給湯制御システム。

【0105】

本特徴に示す給湯制御システムによれば、仮に酸素センサユニットの検出回路部にて異常抵抗が発生した場合であっても、当該異常抵抗の影響によってガス給湯器の燃焼効率が低下したり排ガスの清浄度が低下したりするといった不都合を好適に抑制できる。また、検出回路部にて異常抵抗が発生した場合に酸素センサユニットの交換が必要になることを抑制できる。これは、給湯制御システム（給湯設備）の修理の費用や手間を軽減する上で好ましい。

【符号の説明】

【0106】

１０…給湯システム、１１…ガス給湯器、１２…給湯制御装置、３９…排気管、４０…センサユニット、５０…Ａ／Ｆセンサ、５１…センサ素子、５２…ヒータ抵抗、６０…センサ基板、６１…ＣＰＵ、６５…電力供給部、６７…プルダウン抵抗、７１，７５…配線、７２，７６…コネクタ、ＨＣ…加熱回路、ＨＩ…ヒータライン、ＳＣ…検出回路、ＳＩ…素子ライン、ＴＧ…基準温度、Ｙ…設定上限。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】