JP3196088B2

JP3196088B2 - 差圧検出装置

Info

Publication number: JP3196088B2
Application number: JP20445192A
Authority: JP
Inventors: 玲史斉藤
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 2001-08-06
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: JPH0626962A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は台所の換気扇に備えるフ
ィルタの目詰まり検出等に用いて好適な差圧検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の差圧検出装置を図８に示す。同図
中、７０で示す差圧検出装置は、ハウジング７１内に第
一の圧力作用空間７２と第二の圧力作用空間７３を有
し、各圧力作用空間７２と７３は薄板により形成したダ
イヤフラム７４により仕切られる。また、第二の圧力作
用空間７３の内部には一端を外部に導出させた一対の端
子７５、７６を臨ませ、一方の端子７５には固定接点７
５ｓを設けるとともに、他方の端子７６には先端に可動
接点７６ｓを有する可動片７６ｐを設ける。この際、固
定接点７５ｓに対して可動接点７６ｓを接触可能に配す
る。また、可動片７６ｐの中間位置に設けた伝達ピン７
８はダイヤフラム７４に当接させる。

【０００３】よって、第二の圧力作用空間７３に対する
第一の圧力作用空間７２の差圧が所定値未満の場合に
は、可動片７６ｐの弾性により可動接点７６ｓは固定接
点７５ｓに接触するとともに、その差圧が所定値以上に
なった場合には、ダイヤフラム７４が第二の圧力作用空
間７３側に変位し、伝達ピン７８を押すことにより、可
動接点７６ｓを固定接点７５ｓから開離させる。即ち、
ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換える。

【０００４】なお、このような差圧検出装置７０の場
合、使用するダイヤフラム７４は薄い平板により形成さ
れるため、その変位量は差圧の大きさに比例して連続的
に変化することになり、接点の好ましい開離特性は得ら
れない。このため、スナップ動作形のダイヤフラムも使
用されており、この種の差圧検出装置としては特公昭４
４−２９８０７号公報で知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した差圧
検出装置７０をはじめ、従来の差圧検出装置は次のよう
な解決すべき課題が存在した。

【０００６】第一に、検出する差圧が１０〜３０Ｐａ
（約１〜３ｍｍＨ₂０）程度の微小圧の場合には、ダイ
ヤフラム面積を大きくし、又は薄くしないと確実な動作
を期待できないため、装置全体が大型化するとともに、
コストアップを招く。一方、ダイヤフラムを薄くした場
合には、ダイヤフラムを平坦に維持することが困難とな
り、結局、部分的なスナップ動作を生ずるなど、動作が
不安定となる。

【０００７】第二に、電気的な接点が圧力作用空間内に
露出するため、特に、台所に設置することの多い家庭用
換気扇におけるフィルタの目詰まり検出に使用する場合
には、ガスや油成分の付着により汚れ易くなるととも
に、電気的な接触不良により動作が不能になる虞れがあ
る。

【０００８】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、微小の差圧でも確実に検出
し、安定な動作を保証するとともに、小型化と低コスト
化を図り、さらに、接触不良等の弊害を排することによ
り、耐久性と信頼性を高めることができる差圧検出装置
の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、第一の空間Ｐ
ｘと第二の空間Ｐｙの間の差圧により通気路Ｓに流れる
空気流Ｈを検出する検出用サーミスタ４及び補正用サー
ミスタ５と、この検出用サーミスタ４及び補正用サーミ
スタ５に基づく検出信号Ｓｄを処理する信号処理回路３
を有する差圧検出装置１を構成するに際して、一端Ｓｘ
が第一の空間Ｐｘに臨み、かつ他端Ｓｙが第二の空間Ｐ
ｙに臨む通気路Ｓを内部に有するハウジング２を備え、
このハウジング２の通気路Ｓに平行となる外面に、信号
処理回路３を実装した基板Ｅを収容する基板収容凹部２
２を形成するとともに、この基板収容凹部２２に、二つ
のサーミスタ収容凹部２４，２５をそれぞれ通気路Ｓを
含む位置であって、通気路Ｓに沿って順次形成し、一方
のサーミスタ収容凹部２５の内部における通気路Ｓ上に
検出用サーミスタ４を配設するとともに、他方のサーミ
スタ収容凹部２４の内部であって、通気路Ｓの空気流Ｈ
に影響を受けない空間部Ｐｗの内部に補正用サーミスタ
５を配設したことを特徴とする。

【００１０】この場合、基板収容凹部２２には、通気路
Ｓを含む位置であって、空気流Ｈの方向から見て二つの
サーミスタ収容凹部２４，２５の双方よりも手前に整流
用凹部２３を形成することができる。また、信号処理回
路３には補正用サーミスタ５と検出用サーミスタ４を含
むブリッジ回路７の出力側に接続することにより、ブリ
ッジ回路７の温度特性を補正する補正回路８を設けると
ともに、この補正回路８は一又は二以上のダイオード
９，１０と抵抗１１の直列回路１２により構成すること
が望ましい。

【００１１】

【作用】本発明に係る差圧検出装置１によれば、ハウジ
ング２の内部に設けた通気路Ｓは、一端Ｓｘが第一の空
間Ｐｘに臨み、かつ他端Ｓｙが第二の空間Ｐｙに臨むた
め、第一の空間Ｐｘと第二の空間Ｐｙ間に差圧を生じな
いときは、通気路Ｓに空気は流れない。したがって、検
出用サーミスタ４は冷却されない。この場合、通気路Ｓ
の空気流Ｈに影響を受けない空間部Ｐｗに補正用サーミ
スタ５を配設してブリッジ回路７を構成すれば、補正用
サーミスタ５と検出用サーミスタ４のおかれた周囲温度
は略同じになるため、ブリッジ回路７の不平衡出力電圧
（検出信号Ｓｄ）は略零となる。即ち、差圧は検出され
ない。

【００１２】一方、第一の空間Ｐｘと第二の空間Ｐｙ間
に差圧が生じたときは、通気路Ｓに圧力の高い方から低
い方へ流れる空気流Ｈが発生し、検出用サーミスタ４の
みが冷却される。これにより、ブリッジ回路７には不平
衡出力電圧（検出信号Ｓｄ）があらわれ、差圧が検出さ
れる。

【００１３】この際、ブリッジ回路７の出力側にダイオ
ード９、１０と抵抗１１の直列回路１２からなる補正回
路８を設けることにより、ブリッジ回路７の温度特性が
補正される。即ち、周囲温度が上昇し、ブリッジ回路７
の検出信号Ｓｄが小さくなった場合、補正回路８におけ
るダイオード９、１０に電流を流す順方向最低電圧も低
くなり、ブリッジ回路７の温度特性が補正される。した
がって、台所等の温度変化の激しい場所に設置した場合
であっても、常に正確な差圧を検出することができ、安
定性及び信頼性が高められる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１５】まず、本発明に係る差圧検出装置１の構成
について、図１〜図３を参照して説明する。

【００１６】差圧検出装置１は図１及び図２に示すよう
に、全体を直方体状に形成したハウジング２を備える。
ハウジング２の内部には幅方向に貫通した比較的小径の
通気路Ｓを形成する。この場合、ハウジング２の両側面
には外方に突出した接続口部２１ｘ、２１ｙを取付け
る。これにより、通気路Ｓは接続口部２１ｘ、２１ｙを
通って貫通し、一方の接続口部２１ｘの先端開口が通気
路Ｓの一端Ｓｘとなり、他方の接続口部２１ｙの先端開
口が通気路Ｓの他端Ｓｙとなる。

【００１７】また、ハウジング２における通気路Ｓに平
行となる外面には、プリント基板Ｅを収容する基板収容
凹部２２を形成する。さらにまた、基板収容凹部２２に
は一つの整流用凹部２３と二つのサーミスタ収容凹部２
４、２５をそれぞれ通気路Ｓを含む位置であって、通気
路Ｓに沿って順次形成する。これにより、通気路Ｓは整
流凹部２３及び各収容凹部２４、２５に連通する。な
お、真ん中に位置するサーミスタ収容凹部２４は通気路
Ｓから直角方向に分岐した空間部Ｐｗとなり、この空間
部Ｐｗは通気路Ｓに流れる空気流に影響を受けないよう
に、通気路Ｓに対してより深く形成するとともに、収容
凹部２４の中間位置には空気流の影響を確実に防止する
突起壁部２６…を設ける。また、基板収容凹部２２の他
の位置には部品収容凹部２７を設ける。この部品収容凹
部２７には基板収容凹部２２にプリント基板Ｅが取付け
られた際に、プリント基板Ｅに実装された部品の一部が
収容される。

【００１８】そして、サーミスタ収容凹部２５の内部に
おける通気路Ｓ上には検出用サーミスタ４を配設すると
ともに、サーミスタ収容凹部２４の内部であって、通気
路Ｓの空気流に影響を受けない位置となる空間部Ｐｗの
内部には補正用サーミスタ５を配設する。他方、各サー
ミスタ４、５は図３に示す信号処理回路３に接続する。
なお、信号処理回路３はプリント基板Ｅに実装する。

【００１９】次に、信号処理回路３の具体的構成につい
て説明する。まず、信号処理回路３は抵抗３１、３２を
有し、この抵抗３１、３２とサーミスタ４、５によりブ
リッジ回路７を構成する。そして、ブリッジ回路７にお
ける抵抗３１と３２の接続点ｘａとサーミスタ４と５の
接続点ｘｂには直流電圧源３３を接続するとともに、抵
抗３１とサーミスタ４の接続点ｘｃは直列接続された二
つのダイオード９、１０を介してコンパレータ３４の非
反転入力部に接続し、抵抗３２とサーミスタ５の接続点
ｘｄはコンパレータ３４の反転入力部に接続する。ま
た、コンパレータ３４における反転入力部と非反転入力
部間には抵抗１１を接続する。よって、二つのダイオー
ド９、１０と抵抗１１により直列回路１２が構成され、
この直列回路１２は補正回路８となるとともに、各ダイ
オード９、１０の順方向における電圧特性を利用するこ
とにより、ブリッジ回路７の出力を二値化し、これによ
りスナップ動作的な特性を有する二値化回路として機能
する。

【００２０】さらにまた、コンパレータ３４の出力部は
トランジスタ３５のベースに接続する。一方、直流電圧
源３３はコンパレータ３４の電源入力ポートに接続する
とともに、抵抗３６及び発光ダイオード（アラーム）３
７の直列回路を介してトランジスタ３５のコレクタに接
続し、さらに、直流電圧源３３の負側は接地するととも
に、コンパレータ３４の接地ポート及びトランジスタ３
５のエミッタは接地する。

【００２１】次に、本発明に係る差圧検出装置１（目詰
まり検出装置）の使用方法及び動作について、図１〜図
７を参照して説明する。

【００２２】差圧検出装置１は図７に示すように、家屋
の壁Ｗに設置した換気扇Ｍの近傍に付設する。これによ
り、換気扇Ｍの室内側に設けたフィルタＦｉの目詰まり
検出装置として利用できる。この場合、通気路Ｓの一端
Ｓｘは第一の空間Ｐｘとなる室内側に臨ませるととも
に、他端Ｓｙはチューブ５１を介して第二の空間Ｐｙと
なる換気扇ＭにおけるファンＦａとフィルタＦｉ間に臨
ませる。

【００２３】一方、差圧検出装置１は次のように動作す
る。まず、ブリッジ回路７には直流電圧源３３から定電
圧が印加され、サーミスタ４、５は流れる電流により自
己発熱する。なお、抵抗３１、３２は電流制限抵抗とし
て機能する。よって、サーミスタ４、５の温度は放熱係
数により自然放熱するエネルギと自己発熱によるエネル
ギが平衡した点で安定する。

【００２４】そして、フィルタＦｉが正常な場合は、フ
ィルタＦｉの空気抵抗が小さいため、第二の空間Ｐｙ
（フィルタＦｉのファンＦａ側空間）の圧力は大気圧に
近くなり、第二の空間Ｐｙと第一の空間Ｐｘ（室内側空
間）間の差圧は比較的小さい状態を維持する。この場合
の差圧は、通常、３ｍｍＨ₂Ｏ未満である。よって、ハ
ウジング２内に設けた通気路Ｓには空気が流れないた
め、検出用サーミスタ４と補正用サーミスタ５の周囲温
度は略同じになり、ブリッジ回路７は平衡する。したが
って、ブリッジ回路７における接続点ｘｃとｘｄの不平
衡出力電圧、即ち、検出信号Ｓｄは零となる。これによ
り、コンパレータ３４の入力電圧は零、さらに、トラン
ジスタ３５はオフとなり、発光ダイオード３７は点灯し
ない。

【００２５】他方、フィルタＦｉの使用により汚れが進
行し、目詰まりを生じた場合には、フィルタＦｉの空気
抵抗が大きくなるため、第二の空間Ｐｙの負圧も大きく
なる。この結果、第二の空間Ｐｙと第一の空間Ｐｘ間の
差圧は大きくなり、通気路Ｓには室内側空間から流入す
る空気流Ｈが発生する。よって、検出用サーミスタ４の
みが冷却されるため、ブリッジ回路７の接続点ｘｃとｘ
ｄ間には不平衡出力電圧である検出信号Ｓｄが発生し、
この検出信号Ｓｄは補正回路８に付与される。これによ
り、ダイオード９、１０と抵抗１１に電流が流れ、抵抗
１１の端子電圧がコンパレータ３４に付与されるため、
コンパレータ３４の出力電圧によりトランジスタ３５が
オンし、発光ダイオード３７が点灯して目詰まりを報知
する。

【００２６】ところで、補正回路８は次のように機能す
る。一般に、サーミスタの抵抗値Ｒ₁は、Ｒ₁＝Ｒ₂ｅｘ
ｐＢ（１／Ｔ₁−１／Ｔ₂）（ただし、Ｒ₁は絶対温度Ｔ₁
〔Ｋ〕時の抵抗値、Ｒ₂は絶対温度Ｔ₂〔Ｋ〕時の抵抗
値、ＢはサーミスタのＢ定数）に基づく温度特性を有す
るため、温度が高いほど、温度に対する抵抗変化率は小
さくなる。したがって、ブリッジ回路７の二つのサーミ
スタ４、５の対する冷却量が異なれば、各サーミスタ
４、５の抵抗値の差も大きくなり、ブリッジ回路７にお
ける不平衡出力電位の大きさとなってあらわれる。ま
た、この不平衡出力電位の大きさは図４に示すように、
周囲温度が高くなるに従って小さくなる。

【００２７】一方、ダイオードは順方向であっても一定
の最低電圧を越えなければ電流は流れないため、ブリッ
ジ回路７の不平衡出力電圧が当該最低電圧以下の場合に
はダイオード９、１０には電流が流れない。また、ダイ
オードは一般に図５及び図６に示す温度特性を有し、図
４に示したブリッジ回路７の温度特性と同様の傾向を示
す。よって、ダイオード９、１０にある程度の電流が流
れれば、ダイオード９、１０は感温抵抗体となり、抵抗
１１とともに電圧を分圧する。そして、周囲温度が高く
なれば、ダイオード９、１０の抵抗は小さくなり、抵抗
１１の端子電圧は大きくなる。しかし、この場合、ブリ
ッジ回路７の不平衡出力電圧は低下しているので、結
局、それぞれが打ち消し合う方向に作用する。よって、
ブリッジ回路７の温度特性が補正される。この場合、ダ
イオードの種類、数量、抵抗の値等を任意に選定すれ
ば、ブリッジ回路７に適合した補正特性を得れる。

【００２８】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成、形状、数量等において本発明の要旨を逸脱
しない範囲で任意に変更できる。

【００２９】

【発明の効果】このように、本発明は、一端が第一の空
間に臨み、かつ他端が第二の空間に臨む通気路を内部に
有するハウジングを備え、このハウジングの通気路に平
行となる外面に、信号処理回路を実装した基板を収容す
る基板収容凹部を形成するとともに、この基板収容凹部
に、二つのサーミスタ収容凹部をそれぞれ通気路を含む
位置であって、通気路に沿って順次形成し、一方のサー
ミスタ収容凹部の内部における通気路上に検出用サーミ
スタを配設するとともに、他方のサーミスタ収容凹部の
内部であって、通気路の空気流に影響を受けない空間部
の内部に補正用サーミスタを配設したため、次のような
顕著な効果を奏する。

【００３０】微小の差圧も確実に検出でき、安定な
動作を保証できるとともに、小型化及び低コスト化を図
ることができる。

【００３１】サーミスタは外的には密閉されている
ため、汚れ等による電気的な接触不良等を生ずる虞れは
なく、耐久性と信頼性を飛躍的に向上させることがで
き、特に、家庭用換気扇におけるフィルタの目詰まり検
出に用いて最適となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る差圧検出装置の一部断面正面図、

【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図、

【図３】同差圧検出装置の電気回路図、

【図４】同差圧検出装置におけるブリッジ回路の周囲温
度対不平衡出力電圧特性図、

【図５】同差圧検出装置の補正回路におけるダイオード
の周囲温度をパラメータとした順方向電圧対順方向電流
特性図、

【図６】同補正回路におけるダイオードの周囲温度対順
方向電圧特性図、

【図７】同差圧検出装置を換気扇に付設した状態を示す
一部断面側面図、

【図８】従来の技術に係る差圧検出装置の縦断側面図、

【符号の説明】

１差圧検出装置２ハウジング３信号処理回路４検出用サーミスタ５補正用サーミスタ７ブリッジ回路８補正回路９ダイオード１０ダイオード１１抵抗１２直列回路２２基板収容凹部２３整流用凹部２４サーミスタ収容凹部２５サーミスタ収容凹部Ｅ基板Ｐｘ第一の空間Ｐｙ第二の空間Ｓ通気路Ｓｘ通気路の一端Ｓｙ通気路の他端Ｈ空気流Ｓｄ検出信号Ｐｗ空間部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の空間と第二の空間の間の差圧によ
り通気路に流れる空気流を検出する検出用サーミスタ及
び補正用サーミスタと、この検出用サーミスタ及び補正
用サーミスタに基づく検出信号を処理する信号処理回路
を有する差圧検出装置において、一端が第一の空間に臨
み、かつ他端が第二の空間に臨む通気路を内部に有する
ハウジングを備え、このハウジングの通気路に平行とな
る外面に、信号処理回路を実装した基板を収容する基板
収容凹部を形成するとともに、この基板収容凹部に、二
つのサーミスタ収容凹部をそれぞれ通気路を含む位置で
あって、通気路に沿って順次形成し、一方のサーミスタ
収容凹部の内部における通気路上に検出用サーミスタを
配設するとともに、他方のサーミスタ収容凹部の内部で
あって、通気路の空気流に影響を受けない空間部の内部
に補正用サーミスタを配設したことを特徴とする差圧検
出装置。
【請求項２】基板収容凹部には、通気路を含む位置で
あって、空気流の方向から見て二つのサーミスタ収容凹
部の双方よりも手前に整流用凹部を形成することを特徴
とする請求項１記載の差圧検出装置。
【請求項３】信号処理回路には補正用サーミスタと検
出用サーミスタを含むブリッジ回路の出力側に接続する
ことにより、ブリッジ回路の温度特性を補正する補正回
路を備えることを特徴とする請求項１記載の差圧検出装
置。
【請求項４】補正回路は一又は二以上のダイオードと
抵抗の直列回路により構成することを特徴とする請求項
３記載の差圧検出装置。