JP2001179039A - 空気清浄機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】窓の開閉や空調機の運転等の影響を受けること
がなく、使用者の実感に合った空気清浄機の運転制御が
できる空気清浄機の制御回路を提供するにある。 【解決手段】演算回路部１１は設置場所の部屋の窓が開
かれて室温が急速に低下し、それに伴って半導体ガスセ
ンサ９の出力電圧が急速に低下する場合、予め設定した
時間Ｔ４における出力電圧の下降量が予め定めた値Ｖ５
以上の場合には、窓が開けられたと判断し、判断時点か
ら予め定めた期間Ｔ３の間基準値の更新を休止する。つ
まりそれまでの基準値Ｖ１が保持されることになり、期
間Ｔ３の間に窓が閉じられて、室温が上って半導体ガス
センサ９の出力電圧が上昇しても演算回路部１１は空気
汚染と判断せず、駆動回路部１２に制御信号を出力しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内の汚れを検知
し、清浄化させる空気清浄機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】室内のタバコの煙に含まれる臭い成分
（主に水素成分など）を汚染ガスとして半導体ガスセン
サにより検出し、その半導体ガスセンサの検出信号に基
づいて空気清浄用ファンの運転を制御する空気清浄機が
従来提供されている。

【０００３】この従来の空気清浄機は、半導体ガスセン
サの検出信号の電気量を一定間隔でサンプリングして所
定時間における上記半導体ガスセンサの検出信号の電気
量が基準値から所定量以上上昇すると、空気清浄用の吸
気ファンの運転を開始し、該開始から一定時間経過する
までに上記半導体ガスセンサの検出信号の電気量が上記
基準値に低下すると上記吸気ファンを停止させる制御を
行うものであるが、上記基準値は、半導体ガスセンサの
検出信号の電気量に基づいていた。尚半導体ガスセンサ
は感ガス体に検出対象ガスが接触すると感ガス体の両端
抵抗値が低下する特性を持つもので、通常感ガス体と負
荷抵抗の直列回路に安定化した直流電圧を印加して感ガ
ス体の抵抗値変化を負荷抵抗の両端電圧に変換し、その
両端電圧を検出信号としており、検出対象ガスの濃度が
高い程検出信号の電圧レベルが高くなるようになってい
る。半導体ガスセンサの検出信号の電気量（出力電圧）
とはこの負荷抵抗の両端電圧を言う。

【０００４】次に上記基準値の設定について説明する。
まず図７（ｂ）に示すように空気清浄機の通電開始直後
は、半導体ガスセンサの特性が安定しない不安定な期間
がある。半導体ガスセンサの出力電圧はこの不安定期間
では、急速に上昇した後下降する傾向があり、この不安
定期間が経過すると出力電圧が安定することになる。そ
こで空気清浄機では、この安定した時の出力電圧を初期
（第１）の基準値Ｖ１として設定する。

【０００５】以後所定のサンプリング時間間隔で半導体
ガスセンサの出力電圧をサンプリングし、所定時間毎に
半導体ガスセンサの出力電圧の変化量（所定時間内で複
数サンプリングした値の平均値）をチェックし、その変
化量が基準値Ｖ１から所定値Ｖ２以上に達する上昇値で
あれば、図７（ａ）に示すように吸気ファンの運転をオ
ンするのである。そしてこの吸気ファンの運転により空
気清浄機内の脱臭フィルタによる汚染ガスの除去が行わ
れることで、室内の汚染ガス濃度が低下するため、半導
体ガスセンサの出力電圧が基準値Ｖ１まで低下すること
になり、基準値Ｖ１まで低下したことが検出されると、
吸気ファンの運転をオフさせる。ところが基準値Ｖ１ま
で低下するのが遅く、図８（ｂ）に示すように予め設定
している一定時間Ｔ２を経過するまで低下しなかった場
合には、その一定時間Ｔ２の経過時点の半導体センサの
出力電圧Ｖ３を新たな（第２の）基準値として基準値を
更新する。これにより半導体センサの出力電圧が基準値
Ｖ３まで低下したことになり、図８（ａ）に示すように
吸気ファンの運転を強制的にオフさせる。

【０００６】ところで吸気ファンの運転期間以外におい
て、サンプリングした半導体ガスセンサの出力電圧が基
準値Ｖ１を下回った場合には図９（ｂ）の如く、サンプ
リング値Ｖ４で基準値を逐次更新するようになってい
る。

【０００７】このように基準値を更新することで、半導
体ガスセンサを用いた空気清浄機は確実に雰囲気の汚染
ガス（タバコの煙に含まれる臭い成分（主には水素成分
など））を検出して自動運転が行えるのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで半導体ガスセ
ンサは、湿度の急激な変化や温度の急激な変化により、
その抵抗値が急激に変化して、出力電圧を変化させてし
まうという特性があり、上記のように半導体ガスセンサ
の出力電圧が基準値から所定量Ｖ２まで上昇したときに
吸気ファンを運転させる空気清浄機では、空気清浄機を
設置している部屋のドアや窓が一時的に開放された場合
や、空調機の運転を開始したり停止した場合には室温や
室内の湿度が急激に変化し、それに応じて出力電圧が変
化する場合がある。

【０００９】例えば図１０（ｂ）に示すように半導体ガ
スセンサの出力電圧が初期の基準値Ｖ１に略等しく安定
している場合において、窓が時点ｔ１で開かれて室外の
空気が流れ込むと、室温が急激に変化したり湿度の変化
の影響を受け、半導体ガスセンサの出力電圧が低下し、
そのため低下した値Ｖ４が基準値として更新されること
になる。そして窓が短時間（時点ｔ２）で閉じられる
と、室温や湿度の回復に伴って出力電圧が急激に上昇
し、所定期間Ｔ１での上昇量がＶ２を越えてしまい、そ
の結果空気清浄下であっても吸気ファンの運転を図１０
（ａ）に示すようにオンさせてしまい、使用者の実感に
合わない不都合が生じてしまうという問題があった。勿
論空調機の運転により乾燥した空気が直接空気清浄機に
触れた場合等も同様な問題があった。

【００１０】本発明は上記の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは窓の開閉や空調機の運転
等の影響を受けることがなく、使用者の実感に合った空
気清浄機の運転制御ができる空気清浄機の制御回路を提
供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、周
囲雰囲気の汚染ガスの成分濃度に応じた電気量を持つ検
出信号を出力する半導体ガスセンサと、該半導体ガスセ
ンサの検出信号の電気量を一定間隔でサンプリングして
所定時間における上記半導体ガスセンサの検出信号の電
気量が第１の基準値から所定量以上上昇すると、空気清
浄用の吸気ファンの運転を開始し、該開始から一定時間
経過するまでに上記半導体ガスセンサの検出信号の電気
量が上記基準値に低下すると上記吸気ファンを停止させ
る制御手段と、上記吸気ファンの運転が上記一定時間を
経過するまで継続された場合には一定時間経過時点の上
記半導体ガスセンサの検出信号の電気量を第２の基準値
として基準値を更新し、上記吸気ファンの運転期間以外
において、上記半導体ガスセンサの検出信号の電気量が
第１の基準値を下回るとその下回った電気量で基準値を
逐次更新する更新手段とを備えた空気清浄機の制御装置
において、上記半導体ガスセンサの検出信号の電気量の
一定の時間当たりの低下量が一定量以上ある場合には、
基準値更新手段は基準値の更新動作を一定の期間休止す
ることを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、上記空気清浄用の吸気ファンが温風暖房機に具備
される空気清浄機の吸気ファンであることを特徴とす
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明を一実施形態により説
明する。

【００１４】図２は本発明の制御装置を用いた空気清浄
機１の構造の一例を示しており、この空気清浄機１は、
箱状の清浄機本体２内部に、清浄機本体２前面に設けた
吸気口４から室内の空気を吸気するための吸気ファン３
を内蔵するとともに、この吸気口４を清浄機本体２内部
から覆うように配設され吸気口４から内部へ吸気された
空気中に含まれる汚染ガス（タバコの煙に含まれる臭い
成分）を除去する脱臭フィルタや、タバコの煙粒子等を
除去するフィルタからなるフィルタ部５を内蔵し、清浄
機本体２の上面には清浄化された空気を室内へ戻す排気
口６を開口するとともに、操作キーや表示ランプからな
る操作表示部７を設けてある。

【００１５】また清浄機本体２の前面上部片側には半導
体ガスセンサ９を収納し、前面開口より室内の空気を半
導体ガスセンサ９に接触させるようになっているセンサ
収納部８を設け、更に清浄機本体２内部には図１に示す
制御装置の回路部を配設してある。

【００１６】制御装置の回路部は、図１に示すように交
流電源ＡＣから安定化した直流電圧を得るための安定化
電源部１０と、この安定化電源部１０から得られる安定
化した直流電圧を電源とするＣＰＵ等から構成された演
算回路部１１と、操作表示部７に設けた操作キーからの
操作入力信号を取り込む操作回路部１２と、空気清浄機
１の動作状態を操作表示部に表示する表示回路部１３
と、交流電源ＡＣを電源とする吸気ファン３用モータＭ
の駆動回路部１４と、半導体ガスセンサ９とで構成さ
れ、演算回路部１１は半導体ガスセンサ９の検出信号た
る出力電圧に基づいて駆動回路部１４を通じて吸気ファ
ン３の自動運転制御を行う制御手段としての機能と、自
動運転制御を半導体ガスセンサ９の出力電圧に基づいて
行う際の制御のための基準値の設定・更新を行う基準値
更新手段としての機能と、操作回路部１２からの操作信
号に基づいた制御動作や動作状態に基づいて表示回路部
１３を制御することで操作表示部７の表示ランプの点灯
／消灯を行う制御機能とを備えている。

【００１７】次の本実施形態の制御装置の動作を説明す
る。

【００１８】まず操作表示部７の交流電源ＡＣに電源プ
ラグ（図示せず）を接続し、操作表示部７の自動運転キ
ーを操作すると、空気清浄機１は半導体ガスセンサ９の
検出による自動運転待機状態に入り、半導体ガスセンサ
９に通電が為される。

【００１９】ここで設置場所の雰囲気の空気が清浄な場
合にあると、図３（ｂ）示すように半導体ガスセンサ９
の出力電圧が一端上昇した後下降して一定の出力電圧Ｖ
１に安定する。演算回路部１１は予め想定して定めた不
安定期間Ｔ０を経過した時点の半導体ガスセンサ９の出
力電圧Ｖ１を初期の基準値として設定し、以後所定のサ
ンプリング間隔で半導体ガスセンサ９の出力電圧のサン
プリングを行い、所定期間Ｔ１における複数のサンプリ
ング値の平均値を演算してその値が予め定め値Ｖ２以上
上昇しているか否かのチェックを開始する。

【００２０】ここで部屋を閉め切った状態で、タバコの
煙を発生させると、半導体ガスセンサ９の出力電圧が上
昇し、所定期間Ｔ１における上昇がＶ２に達すると演算
回路部１１は駆動回路部１４に制御信号を出力してモー
タＭを駆動させ、図３（ａ）に示すように吸気ファン３
の運転をオンさせる。この吸気ファン３の運転開始によ
り室内の空気の清浄化が進み、一定時間Ｔ２内で半導体
ガスセンサ９の出力電圧が基準値Ｖ１まで低下すると、
演算回路部１１は駆動回路部１４への上記制御信号の出
力を止め、吸気ファン３の運転をオフさせる。尚半導体
ガスセンサ９の出力電圧が一定時間Ｔ２内で基準値Ｖ１
まで低下しない場合には一定時間Ｔ２経過時点での半導
体ガスセンサ９の出力電圧により基準値を更新する。

【００２１】尚運転期間中においては基準値の更新は停
止しているが、運転期間が終了した後半導体ガスセンサ
９の出力電圧が初期の基準値Ｖ１を下回ると、逐次サン
プリング時点（或いは所定期間Ｔ１の平均値）の半導体
ガスセンサ９の出力電圧に基準値を更新する。図３
（ｂ）では運転終了後出力電圧がＶ３に安定した後、基
準値がＶ３と更新されている状態を示す。

【００２２】ここまでの動作は上述した従来例と同じで
あるが、清浄な雰囲気にある部屋のドア、窓の開閉や、
空調機の運転開始時などにおける更新処理が本実施形態
では次のように為される。

【００２３】例えば冬などにおいて窓を開けると（ｔ
１）、急激に室温が低下する。この低下の影響を半導体
ガスセンサ９の出力電圧も受けて、図４（ｂ）に示すよ
うに低下することになる。従来例では上述したように基
準値を例えばＶ４に更新する動作を行うが、本実施形態
の演算回路部１１は予め設定した一定時間Ｔ４（所定期
間Ｔ１より短く設定している）当たりの出力電圧の下降
（低下）量を常時監視しており、その下降量が予め定め
た値Ｖ５以上の場合には、窓が開けられた（或いは空調
機の冷房が開始されて乾燥した空気が接触した）と判断
し、判断時点から予め定めた期間Ｔ３の間基準値の更新
を休止する。つまり基準値Ｖ１が保持されることにな
り、期間Ｔ３の間に窓が閉じられると（ｔ２）、室温が
上って半導体ガスセンサ９の出力電圧も元のＶ１へ上昇
する。これにより所定期間Ｔ１の上昇がＶ２以上あって
も、基準値Ｖ１以下で起きる事象であるため演算回路部
１１は空気汚染と判断せず、駆動回路部１２に制御信号
を出力しない。従って吸気ファン３の運転のオフ状態は
図４（ａ）に示すように維持される。つまり使用者の実
感に合った状態にあると言える。

【００２４】次に例えばタバコを喫煙して煙を部屋内に
発生させた状態、つまり吸気ファン３が運転されている
状態で部屋の窓を開閉した実験を行った場合の、従来例
と、本実施形態との比較を図５，図６により行う。

【００２５】従来例では図５（ａ）に示すように吸気フ
ァンの運転中に窓を開けたために室温が低下して図５
（ｂ）に示すように半導体ガスセンサの出力電圧が低下
し、その出力電圧が基準値Ｖ１を下回るため、吸気ファ
ンの運転がオフされるが、基準値がＶ４に更新され、そ
の後窓を閉めた後に室温が上昇に伴って半導体センサの
出力が上昇し、その時の出力電圧の上昇分が所定量Ｖ２
より大きいため、再度吸気ファンが運転されることにな
る。

【００２６】つまり窓が開閉されることにより、外気が
取り込まれ室内の雰囲気がより清浄化されているものか
かわらず空気清浄機が再運転されているため使用者の実
感に合致しない。

【００２７】これに対して.本実施形態の空気清浄機１
は一定時間Ｔ４当たりの出力電圧の下降量が所定値Ｖ５
より大きくなると、演算回路部１１は基準値の更新動作
を休止して、所定の期間Ｔ３、基準値をＶ１に維持す
る。従って半導体ガスセンサ９の出力信号が基準値Ｖ１
以下となるため、演算回路部１１は吸気ファン３の運転
を図６（ａ）に示すようにオフさせる。その後窓が閉め
られて室温が上昇しても所定期間Ｔ３の基準値Ｖ１が更
新されず、しかも室内の空気が清浄化されているため、
室温の上昇に伴って半導体ガスセンサ９の出力電圧上が
っても基準値Ｖ１を越えることはなく、吸気ファン３の
運転のオフ状態が維持される。従って使用者の実感に伴
った運転が行われることになる。そして所定期間Ｔ３が
経過した後、半導体ガスセンサ９の出力信号に基づく基
準値の更新が再開される。

【００２８】尚本実施形態で設定される期間Ｔ１〜Ｔ５
及び上昇量Ｖ２、変化量Ｖ５は使用半導体ガスセンサ９
の特性等を考慮して自由に設定できる定数である。

【００２９】また上記の説明は、窓の開閉、特に冬季に
おける窓の開閉時についての説明であったが、例えば空
調機の運転により低湿度の空気が流れて半導体ガスセン
サ９に接触した場合にも湿度の影響を受けて、半導体ガ
スセンサ９の出力電圧が急速に低下し、それに伴って基
準値が更新された場合、雰囲気の安定化に伴って湿度が
上昇する際に、雰囲気の空気が清浄であるにも拘わら
ず、空気清浄機が運転される問題があるが、本実施形態
のように半導体ガスセンサ９の出力電圧の急速な変化が
起きた場合には所定の期間Ｔ３、基準値の更新を休止す
るため、窓の開閉時と同様に、空気清浄機１の誤運転を
防ぐことができる。

【００３０】尚本実施形態は、空気清浄機単体に関する
ものであるが、ガス燃焼式等の温風暖房機に付設される
空気清浄機に本実施形態の制御装置を採用しても良い。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、周囲雰囲気の汚染ガスの成分
濃度に応じた電気量を持つ検出信号を出力する半導体ガ
スセンサと、該半導体ガスセンサの検出信号の電気量を
一定間隔でサンプリングして所定時間における上記半導
体ガスセンサの検出信号の電気量が第１の基準値から所
定量以上上昇すると、空気清浄用の吸気ファンの運転を
開始し、該開始から一定時間経過するまでに上記半導体
ガスセンサの検出信号の電気量が上記基準値に低下する
と上記吸気ファンを停止させる制御手段と、上記吸気フ
ァンの運転が上記一定時間を経過するまで継続された場
合には一定時間経過時点の上記半導体ガスセンサの検出
信号の電気量を第２の基準値として基準値を更新し、上
記吸気ファンの運転期間以外において、上記半導体ガス
センサの検出信号の電気量が第１の基準値を下回るとそ
の下回った電気量で基準値を逐次更新する更新手段とを
備えた空気清浄機の制御装置において、上記半導体ガス
センサの検出信号の電気量の一定の時間当たりの低下量
が一定量以上ある場合には、基準値更新手段は基準値の
更新動作を一定の期間休止するので、窓の開閉に伴う室
温の急速の変化や、空調機の運転開始時などにおける湿
度の変化等に伴う半導体ガスセンサの出力電圧の急速な
変化があっても、基準値をそれまでの値で維持すること
ができ、結果使用者の実感に合致しない空気清浄機の誤
運転を防止することができるという効果がある。

【００３２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記空気清浄用の吸気ファンが温風暖房機に具備さ
れる空気清浄機の吸気ファンであるので、温風暖房機の
空気清浄機においても上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の回路構成図である。

【図２】同上の斜視図である。

【図３】同上を設置した部屋の雰囲気の空気が汚染した
時の動作説明用タイミングチャートである。

【図４】同上を設置した部屋の雰囲気の空気が清浄な場
合における窓開閉時の動作説明用タイミングチャートで
ある。

【図５】従来例を設置した部屋の空気が汚染している状
態での窓開閉時の動作説明用タイミングチャートであ
る。

【図６】本発明の一実施形態を設置した部屋の空気が汚
染している状態での窓開閉時の動作説明用タイミングチ
ャートである。

【図７】従来例の動作説明用タイミングチャートであ
る。

【図８】同上を設置した部屋の雰囲気の空気が汚染した
時の動作説明用タイミングチャートである。

【図９】同上を設置した部屋の雰囲気の空気が汚染した
時の別の動作説明用タイミングチャートである。

【図１０】同上を設置した部屋の窓を開閉した時の動作
説明用タイミングチャートである。

【符号の説明】

Ｍ モータ ＡＣ 交流電源 ９ 半導体ガスセンサ １０ 安定化電源部 １１ 演算回路部 １２ 操作回路部 １３ 表示回路部 １４ 駆動回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 靖典 大阪府池田市鉢塚２丁目５番26号 エフア イエス株式会社内 (72)発明者 萩原 伸一 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 安井 繁明 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内 Ｆターム(参考） 4D058 JA12 NA02 NA03 NA07 NA08 QA03 QA21 TA07 UA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲雰囲気の汚染ガスの成分濃度に応じた
   電気量を持つ検出信号を出力する半導体ガスセンサと、
   該半導体ガスセンサの検出信号の電気量を一定間隔でサ
   ンプリングして所定時間における上記半導体ガスセンサ
   の検出信号の電気量が第１の基準値から所定量以上上昇
   すると、空気清浄用の吸気ファンの運転を開始し、該開
   始から一定時間経過するまでに上記半導体ガスセンサの
   検出信号の電気量が上記基準値に低下すると上記吸気フ
   ァンを停止させる制御手段と、上記吸気ファンの運転が
   上記一定時間を経過するまで継続された場合には一定時
   間経過時点の上記半導体ガスセンサの検出信号の電気量
   を第２の基準値として基準値を更新し、上記吸気ファン
   の運転期間以外において、上記半導体ガスセンサの検出
   信号の電気量が第１の基準値を下回るとその下回った電
   気量で基準値を逐次更新する更新手段とを備えた空気清
   浄機の制御装置において、上記半導体ガスセンサの検出
   信号の電気量の一定の時間当たりの低下量が一定量以上
   ある場合には、基準値更新手段は基準値の更新動作を一
   定の期間休止することを特徴とする空気清浄機の制御装
   置。
2. 【請求項２】上記空気清浄用の吸気ファンが温風暖房機
   に具備される空気清浄機の吸気ファンであることを特徴
   とする請求項１記載の空気清浄機の制御装置。