JP2628528B2

JP2628528B2 - 粉塵濃度検出装置及びそれを備えた空気清浄機

Info

Publication number: JP2628528B2
Application number: JP129088A
Authority: JP
Inventors: 正男梶巻; 弘山本; 義博中島
Original assignee: Duskin Co Ltd
Current assignee: Duskin Co Ltd
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPH01180258A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は粉塵濃度検出装置に関するもので、より詳細
にはイオン化用放電極をオン・オフ制御し、オン時の電
流とオフ時の電流との差により粉塵濃度を正確に検出す
る装置に関する。特に本発明は電気集塵機や電気式空気
清浄器に手軽に付設し得る粉塵濃度検出装置に関する。
本発明はまた、この粉塵濃度検出装置を備えた空気清浄
機にも関する。

（従来の技術）従来、室内の空気を清浄化する装置としては、電気集
塵機構或いは電気集塵機構と機械的フィルター機構との
組合せを用いたものが知られており、これらの集塵機構
への空気の流入は送排風ファンによって行われている。
これらの空気清浄機においては、室内の空気の汚染度合
いが高くなったときは、集塵機構への空気流入量を増大
させて、清浄化処理を迅速に行わせることが好ましい。

従来、このような目的に沿うものとして、特開昭60-1
74,441号公報には、このような空気清浄機において、空
気の汚染度を検知する汚染度検知機能と制御回路とを備
え、空気清浄機運転後、部屋の汚染度が一定レベル以下
になった場合には空気清浄機の運転を自動的に停止し、
部屋の汚染度が一定レベル以上になった場合には該清浄
機を再運転することが記載されている。

粉塵濃度の検知には下記のような測定法と測定器とが
存在する。

１）重量濃度測定法エアサンプラ（ローボリューム、ハイボリューム）インピンジャーピエゾ圧電素子による濃度測定（ピエゾバランス）２）光学的測定法散乱光量方式（ダストカウンター、パーティクルカウン
ター）透過光量方式（労研濾紙じんあい計、ダスター2000）３）電気的測定法イオン化電流測定法（イオン化式煙感知器、光イオン化
粉塵計）（発明が解決しようとする問題点）これらの測定法のうち、空気清浄機等に付設し得る測
定法としては、光学的及び電気的測定法があるが、前者
の方法の内散乱光量方式は費用面で、また透過光量方式
は感度が低いことと連続測定に問題があることにより、
何れも適用が困難である。

また、電気的測定には、特開昭56-92451号公報にみら
れるとおり、汚染空気の通路に高電圧を印加してコロナ
電界を生起せしめ、汚染空気中の粒子状物質の濃度によ
るイオン電流の変化を直接、又は増巾して直流電流計で
よみとり、粒子状物質の濃度による空気汚染度を直流電
流計の指示目盛の変化により表示又は算出するようにす
ることが知られているが、このイオン電流は全てが帯電
汚染粒子に基づくものではなく、回路には実際には漏れ
電流乃至は暗電流が流れており、この漏れ電流乃至は暗
電流は、空気中の湿度等の環境条件によりかなり変動す
る。

かくして、空気中の粉塵濃度を、環境変化にかかわら
ず、正確に測定することは困難である。

従って、本発明の目的は、上記先行技術の欠点を解消
し、空気中の粉塵濃度を環境変化にかかわらず正確に且
つ安定して電気的に測定し得る粉塵濃度検出装置を提供
するにある。

本発明の他の目的は、電気集塵機や電気式空気清浄機
に簡易に付設して使用し得る粉塵濃度検出装置を提供す
るにある。

本発明の更に他の目的は、イオン化用放電極をオン・
オフ制御し、オン時の電流とオフ時の電流との差により
粉塵濃度を正確に検出し得る粉塵濃度検出装置を提供す
るにある。

本発明の別の目的は、湿度の変化にかかわらず空気中
の粉塵濃度を適確に検出して空気処理量を可変し、室内
の空気の洗浄度を常に一定に保つようにした空気清浄機
を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、イオン化用放電極と、イオン化用放
電極の下流側に位置する集塵電極と、前記集塵電極の回
路に設けられた帯電粒子の導入により発生する電流を検
出する検出機構と、イオン化用放電極をオン・オフ制御
し、イオン化用放電極オン時の電流とイオン化用放電極
オフ時の電流との差を粉塵濃度に比例する電流値として
補正する補正機構とから成ることを特徴とする粉塵濃度
検出装置が提供される。

本発明によればまた、イオン化用放電極と、イオン化
用放電極の下流側に位置する集塵電極と、該イオン化用
放電極及び集塵電極に高電圧を供給する高圧電源と、室
内の空気を該放電極及び次いで集塵電極へ送風するため
の送排風機とを備えた空気清浄機において、該空気清浄
機には、前記集塵電極の回路に設けられた帯電粒子の導
入により発生する電流を検出する検出機構と、イオン化
用放電極をオン・オフ制御し、イオン化用放電極オン時
の電流とイオン化用放電極オフ時の電流との差を粉塵濃
度に比例する電流値として補正する補正機構とから成る
粉塵濃度検出装置；及び該粉塵濃度検出装置からの補正
電流に基づいて送排風機駆動モーターを段階的或いは比
例的に制御する制御機構；が設けられていることを特徴
とする空気清浄機が提供される。

（作用）本発明による粉塵濃度検出の原理を説明するための第
１図において、粉塵含有ガスの通路１には、イオン化用
放電極２が設けられ、このイオン化用放電極２よりも下
流側には集塵電極３が設けられる。イオン化用放電極２
は高圧電源４の二次出力側端子の一方に接続され、その
一次入力側にはスイッチ５が設けられている。集塵電極
３の集塵極面3aは接地され、一方対極面3bは高圧電源６
の一方の出力端子に接続され、該電源６の他方の出力端
子は電流値を電圧値として検出するための抵抗器７を介
して接地される。

イオン化用放電極２及び集塵電極３に高電圧が印加さ
れている状態において、汚染粒子７を含む空気が通路１
内に流入すると、この汚染粒子８はイオン化用放電極２
からのコロナ放電により帯電し、この帯電汚染粒子8aが
集塵極面3aに捕集されることにより、集塵電極３の回路
には電流i₁が発生する。

本発明によれば、イオン化用放電極２をスイッチ５に
よりオン・オフ制御し、オン時の電流i₁と、放電極２オ
フ時に集塵電極３の回路に発生する電流i₀とを検出し、
両者の電流値の差i₁‐i₀を取出すことにより、空気中の
湿度の変動にかかわらず粉塵濃度を、該粉塵濃度に比例
し且つほぼ1:1の対応関係にある電流値として取出すこ
とが可能となったものである。

即ち、先行技術にみられる通り、単純に集塵電極回路
に発生する電流値i₁を検出した場合には、汚染粒子の濃
度に比例する電流値は得られるかもしれないが、この電
流値は全てが帯電汚染粒子に基づくものではなく、漏れ
電流乃至は暗電流も必らず存在し、しかもこれらの電流
は空気中の湿度の影響を顕著に受け、湿度が高くなれば
電流値も高い値となる。かくして、電流値を求めても、
空気中の湿度が明らかとならなければ、空気中の粉塵濃
度を正確に検出することはできない。

これに対して、本発明によれば、イオン化用放電極オ
フ時の電流値i₀を検出し、放電極オン時の電流値i₁から
この電流値i₀を差引くことにより、空気中の湿度の影響
を取除くことが可能となり、湿度の変化にかかわらず空
気中の粉塵濃度を正確に検出することが可能となるので
ある。

この事実は、第２図を参照することにより、直ちに明
白となる。即ち、第２図はイオン化用放電極の印加電圧
を4.0kV、集塵電極の印加電圧を2.0kVとし、通路に導入
する空気中の粉塵濃度（mg/m³）を横軸に、前記電流値
差i₁‐i₀に基づく検出電圧（mV）を縦軸にとり、湿度を
変化させた場合の実測値をプロットしたものである。こ
の測定結果から、実際の室内の環境条件下（湿度40乃至
85％RH）では、粉塵濃度と検出電圧との間には一対一の
対応関係が成立つことが了解される。尚、85％RH以上の
異状な高湿条件下では、検出電圧は異状に高い値となる
が、この場合には、湿度が異状に高い値であることを表
示するか、或いは粉塵濃度検出を中断するようにすれば
よい。

本発明に用いるイオン化放電極、集塵電極及び高圧電
源は本来空気清浄機に使用されている部品であることか
ら、本発明はこのタイプの空気清浄機に、検出機構及び
補正機構を組込むことにより、空気清浄機内での粉塵濃
度検出装置として用いることができる。即ち、この粉塵
濃度検出装置からの補正電流に基づいて、送排風機駆動
用モーターを段階的又は比例的に制御することにより、
空気清浄機中に実際に流入する空気中の汚染粒子の量に
正確にしかも迅速に対応して、送排風機による流入空気
量を変化させ、空気の汚染度が高くなった場合には処理
風量を増大させて、空気の清浄化を効率良く行わせ室内
の清浄度を一定に保持することが可能となる。

（実施例）本発明をよりよく理解できるように実施例を示す。

本発明の空気清浄機の一例を示す第３図（側面断面
図）において、ハウジング11の前面パネル部12には大面
積の汚染空気導入口13が設けられ、前記前面パネル部12
の上方には清浄空気排出口14が設けられる。前面パネル
部12はヒンジ15を介して開閉可能に設けられている。ハ
ウジング11内には、汚染空気導入口とほぼ同じ断面積の
カセット16が、前面パネル部12を開いた状態で取出し得
るように、レール等の指持具17を介して設けられてい
る。

カセット16の内部には、前面パネル側から、イオン化
用放電極18、集塵電極19及びオゾンフィルター部材20が
順次設けられている。イオン化用放電極18は、小間隔を
おいて接地対極37を介して多数配置されたワイヤー又は
金属片から成っている。集塵電極19は、間隔をおいて交
互に多数配置された集塵極面21及び対極面22と、これら
両極面間にある微細通路23とから成っている。ハウジン
グ11の前面パネル部及び清浄空気排出口以外の部分（図
では底部）に高圧電源24a,24bが収容されており、イオ
ン化用放電極18は電源24aの高圧側マイナス出力端子25a
に、対極面22は電源24bの低圧側マイナス出力端子25b
に、集塵極面21は接地されている。電源24bのプラス側
出力端子25cは抵抗Ｒを介して接地される。フィルター
部材10は、粒状吸着剤充填体又は多孔質体から成ってい
る。

ハウジング11の内部には、カセット16の後方に吸気フ
ァン26がモーター27で駆動されるように設けられてい
る。カセット16及び吸気ファン26の上方には隔壁28があ
って、清浄空気排気口14に連なる排気通路29を形成して
いる。

集塵極面21及び対極面22の好適な例を示す第４図にお
いて、この極面21（22）は、電気絶縁性の樹脂シート30
と導電性塗料で形成された電極面31及び接続端子32から
成っており、電極面31は樹脂シート30の端縁部に余白部
分33を残して形成されている。この余白部分33には小間
隔の突起部34が形成されていて、この突起部34がスペー
サーとなって、各電極面間に微小間隔の通路が形成され
るようになっている。

電気絶縁性の樹脂シート30としては、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフ
タレート等の熱可塑性樹脂シート、特に厚みが100乃至5
00μｍのものが使用される。電極面シートへの真空成形
性や、再生洗浄性等からはポリプロピレンのシートが特
に適している。導電性塗料としては、アクリル樹脂、酸
変性オレフィン樹脂等のビヒリル樹脂中に導電性カーボ
ンを多量配合したもので、電気抵抗が0.1乃至10kΩのも
のが好適に使用される。

本発明において、各電極面間の間隔（ｄ）、即ち、通
路の巾は一般に1.0乃至3.0mm、特に1.5乃至2.5mmの範囲
にあるのがよく、通路の長さ（ｌ）は一般に20乃至50m
m、特に25乃至40mmの範囲にあるのがよい。また、集塵
極面11と対極面12との間に印加される電圧（V₂）は、一
般に1.0乃至5.0kV、特に2.0乃至3.0kVで、平均電界強度
が3.0乃至50kV/cm、特に8.0乃至20kV/cmとなるような範
囲がよい。

イオン化用放電極と接地面との間に印加される電圧
（V₁）は、一般に2.0乃至10kV、特に3.0乃至7kVで、V₁
／V₂の比が0.2乃至1.0、特に0.4乃至0.7の範囲となるよ
うなのがよい。また、イオン化用放電極と集塵極との間
隔は一般に５乃至15mm、特に７乃至10mmの範囲にあるの
が適当である。

ハウジング11の前面パネル部及び清浄空気排出口以外
の部分（図では底部）には、全体として35で示す粉塵濃
度検出装置と36で示す制御装置とが設けられる。勿論、
粉塵濃度検出装置におけるイオン化用放電極、集塵電極
及び高圧電源は、空気清浄機のものと共用である。

これらの装置のブロックダイヤグラムを示す第５図に
おいて、集塵電極19からの電流信号は検出回路で電流−
電圧変換され、増幅回路で増幅される。タイマーカウン
ト回路で時間をパルス数から測定し、タイミング回路１
では高圧電源がOFF状態（コロナ放電なし）での信号電
圧を一定間かくでレジスターに読み込む。又レジスター
からの信号のコンパレーターへの出力を制御する。タイ
ミング回路２は、高圧電源のON/OFFの切換制御を一定時
間間かくで行なうためのものである。レジスターからの
出力（OFF状態での信号電圧を記憶したもの）とON状態
での信号電圧はコンパレーターで比較され、一定電圧差
以上になれば電動機制御機構36で電動機27を制御し、風
量をコントロールする。

本発明の粉塵濃度検出装置のフローチャートの一例を
第６図に示す。先ず空気清浄機の駆動スイッチSW ON
で、ファン駆動モーター高速（Hi）ON、放電極ON、集塵
極ONとなり、この状態が設定時間t₁（一般に約２分間）
継続し、空気清浄機内を清浄化すると共に、集塵電極の
絶縁復帰を行わせる。次いで放電極OFF時に発生する波
動が安定化する迄の時間経過後（一般に約５秒後）に、
放電極OFF時に集塵極回路に流れる電流値i₀をサンプリ
ングする。このレベルサンプリング後、時間t₂（一般に
10〜20秒間に設定する）経過後放電極をONし、放電極ON
時に発生する立上りが消え安定化する迄の時間経過後
（一般に約５秒後から集塵極回路に流れる電流値i₁を測
定する。駆動スイッチOFFがYESの時はENDに、NOの時はi
₁‐i₀が設定レベルにあるか否かを判別し、未満の時は
モーターLo、放電極OFF、集塵極継続ONの状態に戻る。
このシーケンスの継続時間t₃は一般に５乃至10分に設定
する。

設定レベル以上の時は、モーターHiに切換え、i₁‐i₀
を継続的に測定する。この値が設定レベル未満になる
と、モーターLoに切換え、モーターLo、放電極定格ON、
集塵極継続ONに復帰する。この設定時間t₄は一般に２〜
３秒である。

（発明の効果）本発明によれば、イオン化放電極をオンオフ制御し、
その下流側に位置する集塵電極の電流を検出し、オン時
の電流値とオフ時の電流値との差を取出すことにより、
室内の湿度の変動巾内で、粉塵濃度を、該濃度に比例し
且つ濃度とほぼ一対一の対応関係にある電流値（電圧
値）としてこれを検出することが可能となった。

また、本発明によれば、以上説明した検出機構と制御
機構との組合せにより、実際に集塵部に入る空気中汚染
粒子の量を環境変化等にかかわらず正確に補正して検出
できると共に、この補正検出電流に基づいて送排風機の
駆動を段階制御乃至比例制御することにより、最も少な
い消費電力でしかも空気の汚染度に正確に且つ迅速に対
応した空気清浄機の運転が可能となるという利点が達成
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粉塵濃度検出装置の原理を示す説明図
であり、第２図は粉塵濃度と検出電流値との関係を示すグラフで
あり、第３図は本発明の空気清浄機の全体の配置を示す側面断
面図であり、第４図は電極面の一例を示す斜視図であり、第５図は粉塵濃度検出装置の詳細を示すブロックダイヤ
グラムであり、第６図はこの装置のフローチャートである。 11はハウジング、12は前面パネル部、13は汚染空気導入
口、14は清浄空気排出口、15はヒンジ、16はカセット、
２及び18はイオン化用放電極、３及び19は集塵電極、20
はフィルター部材、13a及び21は集塵極面、13b及び22は
対極面、23は微細通路、4,6,24a,24bは高圧電源、26は
ファン、27はモーター、35は粉塵濃度検出装置、36は制
御機構を夫々示す。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−92451（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−130243（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−144769（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−102853（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−179017（ＪＰ，Ｕ) 特公昭26−4349（ＪＰ，Ｂ１) 実公昭42−19646（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン化用放電極と、イオン化用放電極の
下流側に位置する集塵電極と、前記集塵電極の回路に設
けられた帯電粒子の導入により発生する電流を検出する
検出機構と、イオン化用放電極をオン・オフ制御し、イ
オン化用放電極オン時の電流とイオン化用放電極オフ時
の電流との差を粉塵濃度に比例する電流値として補正す
る補正機構とから成ることを特徴とする粉塵濃度検出装
置。
【請求項２】イオン化用放電極と、イオン化用放電極の
下流側に位置する集塵電極と、該イオン化用放電極及び
集塵電極に高電圧を供給する高圧電源と、室内の空気を
該放電極及び次いで集塵電極へ送風するための送排風機
とを備えた空気清浄機において、該空気清浄機には、前
記集塵電極の回路に設けられた帯電粒子の導入により発
生する電流を検出する検出機構と、イオン化用放電極を
オン・オフ制御し、イオン化用放電極オン時の電流とイ
オン化用放電極オフ時の電流との差を粉塵濃度に比例す
る電流値として補正する補正機構とから成る粉塵濃度検
出装置；及び該粉塵濃度検出装置からの補正電流に基づ
いて送排風機駆動モーターを段階的或いは比例的に制御
する制御機構；が設けられていることを特徴とする空気
清浄機。