JP2014144097A

JP2014144097A - 空気清浄装置

Info

Publication number: JP2014144097A
Application number: JP2013014014A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ueha; 誠上羽; Tadashi Yamaguchi; 正山口
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP6056008B2

Abstract

【課題】給水タンクからトレイへの給水や外部からの振動等により電極ユニット周辺の導電率が急に高くなってしまった場合であっても、誤検知する可能性を減らすことと電極ユニットの寿命が短くなることを防ぐことを目的とする。
【解決手段】前記電極制御手段９を、ＤＣＤＣコンバータ１３と、トランジスタ１５としての定電流用のＮＰＮトランジスタと、電流検出回路１６と、ベース電圧供給回路１７と、ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８と、過電流保護部１０を内部に備えた定電流制御部２０とから構成し、前記電極ユニット７に過電流が流れる際の電流値と、前記電流値を超えた時間と、前記ベース電圧供給回路１７への指示値とにより前記トランジスタ１５のベース電圧を下限値にするか電圧供給を停止するかを判断することにより、所期の目的を達成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電極ユニットの過電流保護を備えた空気清浄装置に関する。

従来、この種に関する空気清浄装置の電極ユニットの過電流保護は、通常、導電率の高い水を電極ユニットに供給し、電極ユニットに直流の定電流を供給することで電解処理を行い、電極ユニット用の電源が備える過電流保護により電極ユニットへの通電を遮断するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、電極ユニット用の電源が備える過電流保護に頼らずに、所定の電流値を超えたら機器もしくは電流制御を停止するような過電流保護方法が考えられる。また、小型、廉価を目的として、電解処理に使用する導電率の高い水を準備し貯留するのではなく、給水タンクから供給する水に固形または粒状の塩を入れる構成もある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２９０７６９号公報

このような従来の空気清浄装置では、電極ユニット用の電源が備える過電流保護に頼っているため、電源によっては停止してしまい、電源の過電流保護がはたらいたのか電極ユニットへ供給している水に異常があるかを判別する手段が別途必要である。

特に固形の塩を使用する構成では、塩が水に溶けるまでの間は水の導電率は不均一であり、電極ユニット周辺では投入した塩の近傍に比べて導電率が低い状態である。この状態の時に給水タンクからトレイへの給水や外部からの加わる振動等があると、トレイ内の水が急に動くことにより、濃度の高い塩水が電極ユニット間に広がり、導電率が急に高くなることがあった。

この場合、電極に一定の電圧を与えていると目標電流値よりも電極電流値が大きくなるため、電極ユニットへ供給する電圧を小さくする定電流制御が働く。

この定電流制御の制御周期が短いと、導電率の変化が大きい場合は追従性が良いが、導電率の変化が小さい場合や電極への通電開始時にオーバーシュートやチャタリングを起こし電極電流値が目標電流値よりも大きくなったり小さくなったりしてしまい電流制御が安定しない。

また制御周期が長いと、導電率の変化が小さい場合は良いが、導電率の変化が大きい場合は電圧を小さくするのが間に合わず電極ユニットやその制御回路に大きな電流が流れ、電極や制御回路に負担がかかるという課題を有していた。

また、一般に回路の保護を考えた場合、過電流保護電流値は制御電流値に対して増加分が小さい方が良い。しかし、前記増加分が小さくつまり過電流保護電流値を小さく設定した場合、前記理由による電極ユニット周辺の導電率が急に高くなることによる電流増加により誤検知する可能性があるという課題を有していた。

これに対応して、上記課題を解決するために、定電流の制御周期を長くし、過電流保護電流値を大きくするとともに、回路部品も定格電流値や定格電力値の大きい部品を使用する方法を考えたが、回路部品が高価になるだけでなく、過大な電流が流れることにより電極ユニットの寿命が短くなり実用的でなかった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、給水タンクからトレイへの給水や外部からの振動等により電極ユニット周辺の導電率が急に高くなってしまった場合であっても、誤検知する可能性を減らすことと電極ユニットの寿命が短くなることを防ぐことを可能とする電極ユニットの過電流保護を備えた空気清浄装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、筐体内に、着脱可能な給水用タンクと、前記給水用タンク内の水が供給されるフィルタ部材と、前記給水用タンク内の前記水を前記フィルタ部材に導く供給水路を形成しかつ外部から塩タブレットを投入する塩投入口を設けたトレイと、前記フィルタ部材を回転可能とするフィルタ回転手段と、前記供給水路の前記水を電気分解する電極ユニットと、前記フィルタ部材に空気を接触させる送風機と、前記電極ユニットへの通電を目標の電流値範囲内で定電流となるように制御し前記電極ユニットへの過電流保護部を備えた電極制御手段とを備えた空気清浄装置であって、前記電極制御手段は、前記電極ユニットへの電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電圧を供給するＤＣＤＣコンバータと、前記トランジスタにベース電圧を供給するベース電圧供給回路と、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を複数段に切換えるＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路と、前記電極ユニットに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路より検出した電流値が目標電流範囲になるように前記ベース電圧供給回路と前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路とに一定の相関を持たせて所定の制御周期で指示を出す定電流制御部と、前記電流検出回路が検出する電流から電極ユニットへの過電流を検知して前記空気清浄機の運転を停止する前記過電流保護部を有し、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータを過電流から保護するためのＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能を有し、前記過電流保護部は、前記ＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能が働く電流値よりも小さい所定値Ａが前記制御周期よりも短い所定時間Ａを超える場合に前記トランジスタと前記電極ユニットを保護するために前記トランジスタのベース電圧供給を停止し、前記電極ユニットへの通電を停止する電極制御保護手段Ａと、前記電極制御保護手段Ａが容易に働かないように、前記所定値Ａよりも小さい電流値Ｂが前記所定時間Ａよりも短い所定時間Ｂを超えた場合に、前記ベース電圧供給回路により前記トランジスタのベース電圧を下限値近傍まで下げるとともに、前記相関を持たせた前記ＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路の設定電圧も下限電圧に下げる電極制御保護手段Ｂと、前記ベース電圧供給回路の指示値が下限値であって、前記電流値Ｂよりも少ない電流値Ｃを前記制御周期よりも長い所定時間Ｃ超えた場合に、前記トレイ水の導電率が過剰に高いと判断し、前記電極ユニットの寿命低下を防ぐために前記トランジスタのベース電圧供給を停止し、前記電極ユニットへの通電を停止する電極制御保護手段Ｃとを有し、前記電極ユニットへの過電流から前記電極ユニットおよび前記トランジスタを保護することを特徴としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、筐体内に、着脱可能な給水用タンクと、前記給水用タンク内の水が供給されるフィルタ部材と、前記給水用タンク内の前記水を前記フィルタ部材に導く供給水路を形成しかつ外部から塩タブレットを投入する塩投入口を設けたトレイと、前記フィルタ部材を回転可能とするフィルタ回転手段と、前記供給水路の前記水を電気分解する電極ユニットと、前記フィルタ部材に空気を接触させる送風機と、前記電極ユニットへの通電を目標の電流値範囲内で定電流となるように制御し前記電極ユニットへの過電流保護部を備えた電極制御手段とを備えた空気清浄装置であって、前記電極制御手段は、前記電極ユニットへの電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電圧を供給するＤＣＤＣコンバータと、前記トランジスタにベース電圧を供給するベース電圧供給回路と、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を複数段に切換えるＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路と、前記電極ユニットに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路より検出した電流値が目標電流範囲になるように前記ベース電圧供給回路と前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路とに一定の相関を持たせて所定の制御周期で指示を出す定電流制御部と、前記電流検出回路が検出する電流から電極ユニットへの過電流を検知して前記空気清浄機の運転を停止する前記過電流保護部を有し、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータを過電流から保護するためのＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能を有し、前記過電流保護部は、前記ＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能が働く電流値よりも小さい所定値Ａが前記制御周期よりも短い所定時間Ａを超える場合に前記トランジスタと前記電極ユニットを保護するために前記トランジスタのベース電圧供給を停止し、前記電極ユニットへの通電を停止する電極制御保護手段Ａと、前記電極制御保護手段Ａが容易に働かないように、前記所定値Ａよりも小さい電流値Ｂが前記所定時間Ａよりも短い所定時間Ｂを超えた場合に、前記ベース電圧供給回路により前記トランジスタのベース電圧を下限値近傍まで下げるとともに、前記相関を持たせた前記ＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路の設定電圧も下限電圧に下げる電極制御保護手段Ｂと、前記ベース電圧供給回路の指示値が下限値であって、前記電流値Ｂよりも少ない電流値Ｃを前記制御周期よりも長い所定時間Ｃ超えた場合に、前記トレイ水の導電率が過剰に高いと判断し、前記電極ユニットの寿命低下を防ぐために前記トランジスタのベース電圧供給を停止し、前記電極ユニットへの通電を停止する電極制御保護手段Ｃとを有し、前記電極ユニットへの過電流から前記電極ユニットおよび前記トランジスタを保護することにより、塩タブレットを投入したときに、トレイ内に水の導電率が不均一な状態が発生して、給水タンクからトレイ内への給水を行なったときや外部からの振動を受けたときに電極ユニット周辺の導電率が急に高くなることがあっても、電流検出回路は、導電率の急激な変化による電流を検出して、前記電極制御保護手段Ｂは、前記電流が電流値Ｂを超えた時間が電流制御を停止する前記所定時間Ａよりも早い前記所定時間Ｂに達すると、前記ベース電圧供給回路によって、ベース電圧を低下させることとなり電極ユニットへの印加電圧を下げることができる、すなわち、前記電極制御保護手段Ａが働く前に電極ユニットへの電流を低下させることができる。これにより、過電流保護の誤検知を減らすことができる。

さらに、電極制御保護手段Ａと電極制御保護手段Ｃを別にし、電極制御保護手段Ｂの電流値Ｂより電極制御保護手段Ｃの電流値Ｃを小さくすることにより、制御範囲を超えた場合でも、電流値Ｃ以上に電流が増加し、電流が流れ続けることを抑え、電極ユニットの寿命が短くなることを防ぐことができる。

つまり、誤検知する可能性を減らすことと電極ユニットの寿命が短くなることを防ぐことを可能とする電極ユニットの過電流保護を備えた空気清浄装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１の空気清浄装置の概観図同空気清浄装置の断面図本実施の形態１に用いるトレイの上面側斜視図同トレイの上面図本発明の実施の形態１に用いる電極制御手段のブロック図本発明の実施の形態１に用いるＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路のブロック図同ベース電圧供給回路のブロック図同電流検出回路のブロック図同定電流制御部の動作シーケンスのフロー図同定電流動作シーケンスのフロー図同ベース電圧下降時のベース電圧指示値とＤＣＤＣコンバータ出力レベル対比図同ベース電圧上昇時のベース電圧指示値とＤＣＤＣコンバータ出力レベル対比図同電極制御保護手段Ａの動作シーケンスのフロー図同電極制御保護手段Ｂの動作シーケンスのフロー図同電極制御保護手段Ｃの動作シーケンスのフロー図

本発明の請求項１記載の空気清浄装置は、筐体内に、着脱可能な給水用タンクと、前記給水用タンク内の水が供給されるフィルタ部材と、前記給水用タンク内の前記水を前記フィルタ部材に導く供給水路を形成しかつ外部から塩タブレットを投入する塩投入口を設けたトレイと、前記フィルタ部材を回転可能とするフィルタ回転手段と、前記供給水路の前記水を電気分解する電極ユニットと、前記フィルタ部材に空気を接触させる送風機と、前記電極ユニットへの通電を目標の電流値範囲内で定電流となるように制御し前記電極ユニットへの過電流保護部を備えた電極制御手段とを備えた空気清浄装置であって、前記電極制御手段は、前記電極ユニットへの電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電圧を供給するＤＣＤＣコンバータと、前記トランジスタにベース電圧を供給するベース電圧供給回路と、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を複数段に切換えるＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路と、前記電極ユニットに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路より検出した電流値が目標電流範囲になるように前記ベース電圧供給回路と前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路とに一定の相関を持たせて所定の制御周期で指示を出す定電流制御部と、前記電流検出回路が検出する電流から電極ユニットへの過電流を検知して前記空気清浄機の運転を停止する前記過電流保護部を有し、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータを過電流から保護するためのＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能を有し、前記過電流保護部は、前記ＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能が働く電流値よりも小さい所定値Ａが前記制御周期よりも短い所定時間Ａを超える場合に前記トランジスタと前記電極ユニットを保護するために前記トランジスタのベース電圧供給を停止し、前記電極ユニットへの通電を停止する電極制御保護手段Ａと、前記電極制御保護手段Ａが容易に働かないように、前記所定値Ａよりも小さい電流値Ｂが前記所定時間Ａよりも短い所定時間Ｂを超えた場合に、前記ベース電圧供給回路により前記トランジスタのベース電圧を下限値近傍まで下げるとともに、前記相関を持たせた前記ＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路の設定電圧も下限電圧に下げる電極制御保護手段Ｂと、前記ベース電圧供給回路の指示値が下限値であって、前記電流値Ｂよりも少ない電流値Ｃを前記制御周期よりも長い所定時間Ｃ超えた場合に、前記トレイ水の導電率が過剰に高いと判断し、前記電極ユニットの寿命低下を防ぐために前記トランジスタのベース電圧供給を停止し、前記電極ユニットへの通電を停止する電極制御保護手段Ｃとを有し、前記電極ユニットへの過電流から前記電極ユニットおよび前記トランジスタを保護するという構成を有する。

これにより、通常運転時つまりトレイ水の導電率変化が小さい場合には、定電流制御部が働いて電極ユニットへ流れる電流を安定させることができる。この状態においても塩タブレットを投入すると、トレイ内に水の導電率が不均一な状態が発生して、給水タンクからトレイ内への給水を行なったときや外部からの振動を受けたときに電極ユニット周辺の導電率が急に高くなる。しかし、電流検出回路は、導電率の急激な変化による電流を検出して、前記電極制御保護手段Ｂは、前記電流が電流値Ｂを超えた時間が電流制御を停止する前記所定時間Ａよりも早い前記所定時間Ｂに達すると、前記ベース電圧供給回路によって、ベース電圧を低下させることとなり電極ユニットへの印加電圧を下げることができる、すなわち、前記電極制御保護手段Ａが働く前に電極ユニットへの電流を低下させることができる。これにより、過電流保護の誤検知を減らすことができる。

さらに、前記ベース電圧供給回路がベース電圧を下げるのに合わせて、前記ＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路によって、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧も下限値に下げることにより、ＤＣＤＣコンバータの負荷が小さくなることと定電流トランジスタの損失を小さくすることができるので、部品を小型または廉価にすることができる。

さらに、電極ユニットの短絡等で定電流制御手段に過大な電流が流れる場合、電極制御保護手段Ｂが働いて、電極ユニットへの電流を低下させても、ＤＣＤＣコンバータが備えるＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能が働く電流値が流れた時には定電流トランジスタが破壊してしまう可能性がある。しかし、電極制御保護手段Ａが働く電流値Ａを前記ＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能が働く電流値より小さい値にしているため、定電流トランジスタが破壊する前に電極制御保護手段Ａが働いて、電極ユニットへの通電つまり定電流トランジスタの電流を遮断することになる。したがって、ＤＣＤＣコンバータの過電流保護機能に関係なく、定電流トランジスタを保護するための電流値を設定でき、定電流トランジスタを小型または廉価にすることができる。

さらに、電極制御保護手段Ａと電極制御保護手段Ｃを別にし、電極制御保護手段Ｂの電流値Ｂより電極制御保護手段Ｃの電流値Ｃを小さくすることにより、制御範囲を超えた場合でも、電流値Ｃ以上に電流が増加し、電流が流れ続けることを抑え、電極ユニットの寿命が短くなることを防ぐことができるという効果を奏する。

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。

（実施の形態１）
図１に示すように、電極ユニットの過電流保護を備えた空気清浄装置は、筐体３６の両側面には吸込口１１を、天面には吹出口１２を備えている。

図２に示すように、前記筐体３６内に、トレイ５に着脱可能な給水用タンク１と、前記給水用タンク１内の水が供給されるフィルタ部材２と、前記フィルタ部材２を回転可能とするフィルタ回転手段６としてのモータとギヤの組み合わせ機構、前記供給水路３の前記水を電気分解する電極ユニット７と、前記フィルタ部材２に空気を接触させる送風機８と、前記電極ユニット７への通電を目標の電流値範囲内例えば目標電流値０．８Ａ±５％の範囲で定電流となるように制御し前記電極ユニット７への過電流保護部１０を備えた電極制御手段９とを備えている。

また、図３に示すように、前記トレイ５は前記給水用タンク１内の前記水を前記フィルタ部材２に導く供給水路３を形成しかつ外部から塩タブレットを投入する塩投入口４を設けている。

前記供給水路３は、前記給水用タンク１の下方に位置する第１の供給水路３ａと、フィルタ部材２の下方に位置する第２の供給水路３ｂと、第１の供給水路３ａの出口側につながり第２の供給水路３ｂの入口側につながる電極用水路３ｃとから構成されている。

塩投入口４は、第１の供給水路３ａ内にある。また、前記電極ユニット７は電極用水路３ｃに配置される。

給水する水は、図３内の矢印のように、前記供給水路３に沿って、第１の供給水路３ａ、塩投入口４、電極用水路３ｃ、及び第２の供給水路３ｂを順次通過するものである。

また、図４に示すように、フィルタ部材２は、吸水性繊維素材を円筒状部材外周面に設け、フィルタ回転手段６によって回転するものである。そして、フィルタ部材２は、通過する空気を電解水に接触させて空気を除菌する気液接触機能を果たすものである。

また、前記電極ユニット７は、内部に少なくとも一対の電極を有し、この電極を前記トレイ５内の水に浸水させるものである。そして、この状態でこれらの電極間に前記電極制御手段９を用いて直流電圧を印加することにより、水を電解して電解水を生成するものである。

塩化物イオンを含む水は電解されることで、次亜塩素酸を含む電解水が生成される。次亜塩素酸は、活性酸素種に含まれ、強力な酸化作用や漂白作用を有する。次亜塩素酸が溶解した水溶液、すなわち生成される電解水は、ウィルス等の不活化、殺菌、有機化合物の分解等、種々の空気清浄効果を発揮する。

塩化物イオン濃度を高めることが次亜塩素酸の発生量を増加させることとなり、本実施の形態では、前記塩投入口４に塩タブレットを投入することにより前記トレイ５内の水の塩化物イオン濃度を高めているものである。

また、図５には、前記電極制御手段９のブロック図を示す。

前記電極制御手段９は、前記電極ユニット７への電流を供給するトランジスタ１５としての定電流用のＮＰＮトランジスタと、前記トランジスタ１５のコレクタ電圧を供給するＤＣＤＣコンバータ１３と、前記トランジスタ１５にベース電圧を供給するベース電圧供給回路１７と、前記ＤＣＤＣコンバータ１３の出力電圧を複数段に切換えるＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８と、前記ＤＣＤＣコンバータ１３の運転開始および停止を切換えるＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路１９と、前記電極ユニット７に流れる電流を検出する電流検出回路１６と、前記電流検出回路１６からの検出値を基に前記ベース電圧供給回路１７および前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８および前記ＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路１９に指示信号を出し、かつ過電流保護部１０を内部に備えた定電流制御部２０とからなる。

前記ＤＣＤＣコンバータ１３は、例えばステップダウン型のＤＣＤＣコンバータである。すなわち、前記ＤＣＤＣコンバータ１３の出力電流が一定値例えば３Ａを超えるとＤＣＤＣコンバータ１３の出力を停止するようなＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能１４を備えている。前記ＤＣＤＣコンバータ１３は、前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８から与えられる信号により出力電圧を決定するものである。

また、前記ＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路１９からの信号により前記ＤＣＤＣコンバータ１３は出力を停止するものである。

また、前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８は、図６に示すように、複数段例えば８段の出力切換を行うために、第１出力レベルから第８出力レベルを決定する抵抗２１ａ〜２１ｈと、トランジスタ等からなるＳＷ２２ａ〜２２ｈと、抵抗２１ｉからなり、前記定電流制御部２０からの信号により、前記ＳＷ２２ａ〜２２ｈのいずれか１つのＳＷをＯＮするものである。

例えば第１出力レベルの時、前記定電流制御部２０は、前記ＳＷ２２ａをＯＮする信号を出力し、前記ＤＣＤＣコンバータ１３は前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧２３と回路グランド３７との間に直列に配された前記抵抗２１ａと前記抵抗２１ｉの分圧が一定の電圧になるように、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧２３を変更するものである。

図５に示した前記ベース電圧供給回路１７は、前記トランジスタ１５のベース電圧として供給するものである。

すなわち、図７に示すように、前記定電流制御部２０から出力されるＰＷＭ信号等のベース電圧指示値を一端に入力する抵抗２４ａとこの抵抗２４ａの他端を回路グランド３７に接続するコンデンサ２５とこのコンデンサ２５に並列に接続した抵抗２４ｂで構成した平滑回路と、前記抵抗２４ｂの端子間の電圧を増幅する増幅回路から構成したものである。

前記増幅回路は、オペアンプ２６と抵抗２４ｃ、２４ｄにより非反転増幅器を形成するものである。

前記電流検出回路１６は、検出した前記電極ユニット７に流れる電流を増幅して、定電流制御部２０に出力するものである。

図８に示すように、前記電流検出抵抗２７に発生する電圧を増幅するオペアンプ２８と抵抗２９ａ、２９ｂにより構成した非反転増幅器を備えたものである。

前記定電流制御部２０は、図９に示す前記電極ユニット７への電流供給を開始させる初期動作シーケンス３０と電極ユニット７に流れる電流が目標電流値範囲に入るように制御する定電流動作シーケンス３１を備えたものである。

前記初期動作シーケンス３０により、前記電極ユニット７への電流供給を開始し、
前記定電流動作シーケンス３１により、前記電流検出回路１６からの検出値を基に、前記ベース電圧供給回路１７および前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８および前記ＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路１９に指示信号を出すことにより前記電極ユニットへ１７に流れる電流が目標電流値範囲に入るように制御する。また、並列に備えた電極制御保護手段Ａの動作シーケンス３２と、電極制御保護手段Ｂの動作シーケンス３３と、電極制御保護手段Ｃの動作シーケンス３４がそれぞれ独自に動くことにより、それぞれの目的に合わせた過電流保護を行うことになる。

前記初期動作シーケンス３０は、３つのステップで構成されている。

第１のステップ（Ｓ１）は前記ＤＣＤＣコンバータ１３の出力レベルを下限値つまり第１出力レベルに設定してその指示信号をＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８へ出力するものである。

第２のステップ（Ｓ２）は、前記ＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路１９を介して前記ＤＣＤＣコンバータ１３の運転を開始させるものである。

第３のステップ（Ｓ３）は、ＰＷＭのＯＮデューティの初期値を例えば１０％にてベース電圧供給回路１７へ出力し、前記トランジスタ１５のベース電圧を供給させるものである。

また、前記定電流動作シーケンス３１は、それぞれの目的に合わせた過電流保護を行う電極制御保護手段Ａの動作シーケンス３２と、電極制御保護手段Ｂの動作シーケンス３３と、電極制御保護手段Ｃの動作シーケンス３４を並列に備えたものでもある。

次に、図１０を用いて、前記定電流動作シーケンス３１を説明する。

前記定電流動作シーケンス３１は、第４のステップから第１３のステップまでの１０個のステップで構成されている。

まず一つ目のステップとして、第４のステップ（Ｓ４）は、定電流制御を行うための制御周期例えば５００ｍｓをカウントする周期タイマー３５をリセットさせるものである。

第５のステップ（Ｓ５）は、前記周期タイマー３５をスタートさせるものである。

第６のステップ（Ｓ６）は、前記周期タイマー３５が制御周期以上であるかどうかを判別するものである。

第７のステップ（Ｓ７）は、第６のステップで周期タイマー３５が制御周期以上であった場合に前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値を読み込むものである。

第８のステップ（Ｓ８）は、前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値が電極電流の目標電流値０．８Ａ＋５％を超えているかどうかを判別するものである。

第９のステップ（Ｓ９）は、第８のステップで電極電流値が目標値の＋５％より大きくないと判別されたときに前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値が電極電流の目標電流値０．８Ａ−５％未満かどうかを判別するものである。

第１０のステップ（Ｓ１０）は、第８のステップで電極電流値が目標値の＋５％より大きいと判別されたときにＰＷＭのＯＮデューティの指示値を例えば１ステップ下げてベース電圧供給回路１７へ出力して、前記トランジスタ１５のベース電圧を下げるものであり、電極電流値を下げることとなる。

第１１のステップ（Ｓ１１）は、第１０のステップに続いて図１１に示すベース電圧下降時のベース電圧指示値とＤＣＤＣコンバータ出力レベル対比図による相関に従い、前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８への指示信号を変更するものであり、通常動作時の前記トランジスタ１５にかかる損失を低減させるものである。

第１２のステップ（Ｓ１２）は、第９のステップで電極電流値が電極電流の目標電流値０．８Ａ−５％未満であると判別されたときにＰＷＭのＯＮデューティの指示値を例えば１ステップ上げてベース電圧供給回路１７へ出力して、前記トランジスタ１５のベース電圧を上げるものであり、電極電流値を上げることとなる。

第１３のステップ（Ｓ１３）は、第１２のステップに続いて図１２に示すベース電圧上昇時のベース電圧指示値とＤＣＤＣコンバータ出力レベル対比図による相関に従い、前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８への指示信号を変更するものであり、通常動作時の前記トランジスタ１５にかかる損失を低減させるものである。

従って、電極電流値が目標の電流値範囲より大きい場合は、Ｓ４〜Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ４を繰り返すことにより、電極電流値が目標電流値範囲内になるように電極電流値を下げることになる。

また、電極電流値が目標の電流値範囲より小さい場合は、Ｓ４〜Ｓ９、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ４を繰り返すことにより、電極電流値が目標電流値範囲内になるように電極電流値を下げることになる。

また、電極電流値が目標電流値範囲内であれば、電極電流値を上げ下げしないことになる。

次に、図１３を用いて、前記電極制御保護手段Ａの動作シーケンス３２を説明する。

前記電極制御保護手段Ａの動作シーケンス３２は、第１４のステップから第２４のステップまでの１１個のステップで構成されている。

第１４のステップ（Ｓ１４）は、前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値を読み込むものである。

第１５のステップ（Ｓ１５）は、前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値が所定値Ａ例えば２Ａを超えているかどうかを判別するものである。

第１６のステップ（Ｓ１６）は、前記制御周期よりも短い所定時間Ａ例えば２００ｍｓを計るタイマーＡをスタートさせるものである。

第１７のステップ（Ｓ１７）は、前記第１６のステップでタイマーＡをスタートさせてから所定時間Ａ未満の間で前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値を読み込むものである。

第１８のステップ（Ｓ１８）は、前記第１７のステップで読み込んだ電極電流値が所定値Ａより大きいか否かを判断するものである。

第１９のステップ（Ｓ１９）は、前記タイマーＡをリセットするものである。

第２０のステップ（Ｓ２０）は、第１８のステップで電極電流値が所定値Ａより大きいと判断された場合に前記タイマーＡが前記所定時間Ａより大きいであるかどうかを判別するものである。

第２１のステップ（Ｓ２１）は、第２０のステップで前記タイマーＡが前記所定時間Ａより大きいと判別されたときに前記ベース電圧供給回路１７にＰＷＭのＯＮデューティの指示値を０にして出力して、前記トランジスタ１５へのベース電圧供給を停止させるものであり、前記電極ユニット７への電流供給を停止させるものである。

第２２のステップ（Ｓ２２）は、第２１のステップに続いて前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８への指示信号を下限値つまり第１出力レベルにして出力するものである。

第２３のステップ（Ｓ２３）は、第２２のステップに続いて前記ＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路１９を介して前記ＤＣＤＣコンバータ１３の運転を停止させるものである。

第２４のステップ（Ｓ２４）は、第２３のステップに続いて前記タイマーＡをリセットするものである。

従って、電極電流値が所定値Ａ例えば２Ａを所定の時間Ａを超えると、前記トランジスタ１５へのベース電圧供給を停止することにより、前記電極ユニット７への電流供給を遮断した後、前記ＤＣＤＣコンバータ１３の運転を停止し、定電流制御を終了することとなる。

次に、図１４を用いて、前記電極制御保護手段Ｂの動作シーケンス３３を説明する。

前記電極制御保護手段Ｂの動作シーケンス３３は、第２５のステップから第３４のステップまでの１０個のステップで構成されている。

第２５のステップ（Ｓ２５）は、前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値を読み込むものである。

第２６のステップ（Ｓ２６）は、前記第２５のステップで読み込んだ電極電流値が所定値Ｂ例えば１．１Ａを超えているかどうかを判別するものである。

第２７のステップ（Ｓ２７）は、第２６のステップで電極電流値が所定値Ｂを超えていると判別したときに前記所定時間Ａよりも短い所定時間Ｂ例えば５０ｍｓを計るタイマーＢをスタートさせるものである。

第２８のステップ（Ｓ２８）は、前記第２７のステップでタイマーＢをスタートさせてから所定時間Ａ未満の間で前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値を読み込むものである。

第２９のステップ（Ｓ２９）は、前記第２８のステップで読み込んだ電極電流値が所定値Ｂ例えば１．１Ａを超えているかどうかを判別するものである。

第３０のステップ（Ｓ３０）は、第２９のステップで電極電流値が所定値Ｂを超えていないと判別したときに前記タイマーＢをリセットするものである。

第３１のステップ（Ｓ３１）は、第２９のステップで電極電流値が所定値Ｂを超えていると判別されたときに前記タイマーＢが前記所定時間Ｂ以上であるかどうかを判別するものである。

第３２のステップ（Ｓ３２）は、第３１のステップで前記タイマーＢが前記所定時間Ｂ以上であったときに前記ベース電圧供給回路１７にＰＷＭのＯＮデューティの下限値つまり１０．０％を出力して、前記トランジスタ１５のベース電圧を下限値まで下げさせるものであり、電極電流値を下限値まで下げることとなる。

第３３のステップ（Ｓ３３）は、第３２のステップに続いて図１１に示すベース電圧下降時のベース電圧指示値とＤＣＤＣコンバータ出力レベル対比表による相関に従い、前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８への指示信号を出力するものである。

また、第３４のステップ（Ｓ３４）は、第３３のステップに続いて前記タイマーＢをリセットするものである。

従って、電極電流値が所定値Ｂ例えば１．１Ａを所定の時間Ｂを超えると、前記トランジスタ１５へのベース電圧供給を下限値まで小さくすることにより、前記電極ユニット７への電流供給を下限値まで小さくして、前記電極制御保護手段Ａが働くことを防ぎ、さらに前記ＤＣＤＣコンバータ１３の出力電圧も小さくすることにより、前記トランジスタ１５のエミッタ−コレクタ間の電位差を小さくすることにより前記トランジスタ１５にかかる損失を低減させることとなる。

次に、図１５を用いて、前記電極制御保護手段Ｃの動作シーケンス３４を説明する。

前記電極制御保護手段Ｃの動作シーケンス３４は、第３５のステップから第４６のステップまでの１２個のステップで構成されている。

第３５のステップ（Ｓ３５）は、前記ベース電圧供給回路１７へのＰＷＭのＯＮデューティの指示値が下限値つまり１０．０％であるかどうかを判別するものである。

第３６のステップ（Ｓ３６）は、第３５のステップに続いて前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値を読み込むものである。

また、第３９のステップ（Ｓ３９）は、第３８のステップでタイマーＣをスタートさせてから所定時間Ｃ未満の間で前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値を読み込むものである。

第３７のステップ（Ｓ３７）は、第３６にステップに続いて前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値が前記所定値Ｂよりも小さい所定値Ｃ例えば０．９５Ａを超えているかどうかを判別するものである。

また、第４０のステップ（Ｓ４０）は、第３９のステップに続いて前記電流検出回路１６によって検出した電極電流値が前記所定値Ｂよりも小さい所定値Ｃ例えば０．９５Ａを超えているかどうかを判別するものである。

第３８のステップ（Ｓ３８）は、前記制御周期よりも長い所定時間Ｃ例えば５分を計るタイマーＣをスタートさせるものである。

第４１のステップ（Ｓ４１）とは、第４０のステップで電極電流値が前記所定値Ｂよりも小さい所定値Ｃを越えているとは判別されなかったときに前記タイマーＣをリセットするものである。

第４２のステップ（Ｓ４２）は、第４０のステップで電極電流値が前記所定値Ｂよりも小さい所定値Ｃを越えていると判別されたときに前記タイマーＣが前記所定時間Ｃ以上であるかどうかを判別するものである。

第４３のステップ（Ｓ４３）は、第４２のステップで前記タイマーＣが前記所定時間Ｃ以上であると判別されたときに前記ベース電圧供給回路１７にＰＷＭのＯＮデューティの指示値を０にして出力して、前記トランジスタ１５へのベース電圧供給を停止させるものであり、前記電極ユニット７への電流供給を停止させることとなる。

第４４のステップ（Ｓ４４）は、第４３のステップに続いて前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８への指示信号を下限値つまり第１出力レベルにして出力するものである。

第４５のステップ（Ｓ４５）は、第４４のステップに続いて前記ＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路１９を介して前記ＤＣＤＣコンバータ１３の運転を停止させるものである。

第４６のステップ（Ｓ４６）は、第４５のステップに続いて前記タイマーＣをリセットするものである。

従って、電極電流値が所定値Ｃ例えば０．９５Ａを所定の時間Ｃを超えると、前記トランジスタ１５へのベース電圧供給を停止することにより、前記電極ユニット７への電流供給を遮断した後、前記ＤＣＤＣコンバータ１３の運転を停止し、定電流制御を終了することとなる。

前記定電流制御部２０は、上記のような制御を可能とするため、電流検出回路からのアナログ電圧を認識できるＡ／Ｄ入力機能と、前記ベース電圧供給回路１７へのＰＷＭ出力機能と、前記ＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路１９と前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８へのデジタル出力を可能とするマイコン等から構成する。

上記構成により、通常運転時つまり前記トレイ５内の水の導電率変化が小さい場合には、前記定電流制御部２０によって前記定電流動作シーケンス３１が働いて前記電極ユニット７へ流れる電流を目標電流範囲内に安定させることができる。この状態においても塩タブレットを投入すると、前記トレイ５内に水の導電率が不均一な状態が発生して、前記給水用タンク１から前記トレイ５内への給水を行なったときや外部からの振動を受けたときに前記電極ユニット７周辺の導電率が急に高くなる。

しかし、前記電流検出回路１６は、導電率の急激な変化による電流を検出して、前記電極制御保護手段Ｂの動作シーケンス３３により、前記電流が前記所定値Ｂを超えた時間が電流制御を停止する前記所定時間Ａよりも早い前記所定時間Ｂに達すると、前記ベース電圧供給回路１７によって、ベース電圧を低下させることとなり前記電極ユニット７への印加電圧を下げることができる、すなわち、前記電極制御保護手段Ａが働く前に前記電極ユニット７への電流を低下させることができる。これにより、過電流保護の誤検知を減らすことができることとなる。

さらに、前記ベース電圧供給回路１７がベース電圧を下げるのに合わせて、前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路１８によって、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧も下限値に下げることにより、前記ＤＣＤＣコンバータ１３の負荷が小さくなることと前記トランジスタ１５の損失を小さくすることができるので、部品を小型または廉価にすることができることとなる。

さらに、前記電極ユニット７の短絡等で前記電極制御手段９に過大な電流が流れる場合、
電極制御保護手段Ｂが働いて、前記電極ユニット７への電流を低下させても、前記ＤＣＤＣコンバータ１３が備える前記ＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能１４が働く電流値が流れた時には前記トランジスタ１５が破壊してしまう可能性がある。しかし、前記電極制御保護手段Ａが働く電流の前記所定値Ａを前記ＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能１４が働く電流値より小さい値にしているため、前記トランジスタ１５が破壊する前に前記電極制御保護手段Ａが働いて、前記電極ユニット７への通電つまり前記トランジスタ１５の電流を遮断することになる。したがって、前記ＤＣＤＣコンバータ１３の過電流保護機能に関係なく、前記トランジスタ１５を保護するための電流値を設定でき、前記トランジスタ１５を小型または廉価にすることができることとなる。

さらに、電極制御保護手段Ａと電極制御保護手段Ｃを別にし、電極制御保護手段Ｂの前記所定値Ｂより電極制御保護手段Ｃの前記所定値Ｃを小さくすることにより、制御範囲を超えた場合でも、前記所定値Ｃ以上に電流が増加し、前記電極ユニット７に電流が流れ続けることを抑え、前記電極ユニット７の寿命が短くなることを防ぐことができることとなる。

本発明にかかる電極ユニットの過電流保護を備えた空気清浄装置は、小型で廉価な水浄化機能付き加湿装置に適用できる。

１給水用タンク
２フィルタ部材
３供給水路
３ａ第１の供給水路
３ｂ第２の供給水路
３ｃ電極用水路
４塩投入口
５トレイ
６フィルタ回転手段
７電極ユニット
８送風機
９電極制御手段
１０過電流保護部
１１吸込口
１２吹出口
１３ＤＣＤＣコンバータ
１４ＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能
１５トランジスタ
１６電流検出回路
１７ベース電圧供給回路
１８ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路
１９ＤＣＤＣコンバータＯＮ／ＯＦＦ切換回路
２０定電流制御部
２１ａ抵抗
２１ｂ抵抗
２１ｃ抵抗
２１ｄ抵抗
２１ｅ抵抗
２１ｆ抵抗
２１ｇ抵抗
２１ｈ抵抗
２１ｉ抵抗
２２ａＳＷ
２２ｂＳＷ
２２ｃＳＷ
２２ｄＳＷ
２２ｅＳＷ
２２ｆＳＷ
２２ｇＳＷ
２２ｈＳＷ
２３ＤＣＤＣコンバータの出力電圧
２４ａ抵抗
２４ｂ抵抗
２４ｃ抵抗
２４ｄ抵抗
２５コンデンサ
２６オペアンプ
２７電流検出抵抗
２８オペアンプ
２９ａ抵抗
２９ｂ抵抗
３０初期動作シーケンス
３１定電流動作シーケンス
３２電極制御保護手段Ａの動作シーケンス
３３電極制御保護手段Ｂの動作シーケンス
３４電極制御保護手段Ｃの動作シーケンス
３５周期タイマー
３６筐体
３７回路グランド

Claims

筐体内に、着脱可能な給水用タンクと、前記給水用タンク内の水が供給されるフィルタ部材と、前記給水用タンク内の前記水を前記フィルタ部材に導く供給水路を形成しかつ外部から塩タブレットを投入する塩投入口を設けたトレイと、前記フィルタ部材を回転可能とするフィルタ回転手段と、前記供給水路の前記水を電気分解する電極ユニットと、前記フィルタ部材に空気を接触させる送風機と、前記電極ユニットへの通電を目標の電流値範囲内で定電流となるように制御し前記電極ユニットへの過電流保護部を備えた電極制御手段とを備えた空気清浄装置であって、前記電極制御手段は、前記電極ユニットへの電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電圧を供給するＤＣＤＣコンバータと、前記トランジスタにベース電圧を供給するベース電圧供給回路と、前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を複数段に切換えるＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路と、前記電極ユニットに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路より検出した電流値が目標電流範囲になるように前記ベース電圧供給回路と前記ＤＣＤＣコンバータ出力切換回路とに一定の相関を持たせて所定の制御周期で指示を出す定電流制御部と、前記電流検出回路が検出する電流から電極ユニットへの過電流を検知して空気清浄機の運転を停止する前記過電流保護部を有し、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記ＤＣＤＣコンバータを過電流から保護するためのＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能を有し、前記過電流保護部は、前記ＤＣＤＣコンバータ用過電流保護機能が働く電流値よりも小さい所定値Ａが前記制御周期よりも短い所定時間Ａを超える場合に前記トランジスタと前記電極ユニットを保護するために前記トランジスタのベース電圧供給を停止し、前記電極ユニットへの通電を停止する電極制御保護手段Ａと、前記電極制御保護手段Ａが容易に働かないように、前記所定値Ａよりも小さい電流値Ｂが前記所定時間Ａよりも短い所定時間Ｂを超えた場合に、前記ベース電圧供給回路により前記トランジスタのベース電圧を下限値近傍まで下げるとともに、前記相関を持たせた前記ＤＣＤＣコンバータ出力電圧切換回路の設定電圧も下限電圧に下げる電極制御保護手段Ｂと、前記ベース電圧供給回路の指示値が下限値であって、前記電流値Ｂよりも少ない電流値Ｃを前記制御周期よりも長い所定時間Ｃの間超えた場合に、前記トレイ水の導電率が過剰に高いと判断し、前記電極ユニットの寿命低下を防ぐために前記トランジスタのベース電圧供給を停止し、前記電極ユニットへの通電を停止する電極制御保護手段Ｃとを有し、前記電極ユニットへの過電流から前記電極ユニットおよび前記トランジスタを保護する空気清浄装置。