JP3206854B2

JP3206854B2 - 空調制御装置

Info

Publication number: JP3206854B2
Application number: JP27363893A
Authority: JP
Inventors: 晋一松本
Original assignee: FIS Inc
Current assignee: FIS Inc
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1993-11-01
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH07125533A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】雰囲気の汚染をガスセンサにより検出
し、空気清浄機や換気扇等の空調機器を動作させるよう
にした空調制御装置が従来からある。このような空調制
御装置ではガスセンサとして金属酸化物半導体式ガスセ
ンサが一般的に使用されている。

【０００３】金属酸化物半導体式ガスセンサは素子に内
蔵したヒータにより半導体膜面を加熱してガス吸着を高
めるようしてあるが、検知部である半導体膜の抵抗値
は、温度と湿度により影響を受けることは良く知られて
いることである。このような特性、特に温度特性を考慮
して、金属酸化物半導体式ガスセンサを使用する装置で
は、出力信号の絶対値によって汚染検出を行わず、特公
昭５９−３９３３０号、特開昭６０−２７８４９号等で
見られるように所定周期で金属酸化物半導体式ガスセン
サの出力値をサンプリングしてその検出値に基づいて基
準値を設定し、次の設定更新が行われるまでの期間、設
定された基準値と金属酸化物半導体式ガスセンサの出力
値とを比較する方式が採用されている。

【０００４】ところで金属酸化物半導体式ガスセンサを
使用している場合内蔵ヒータによる発熱でガスセンサの
周囲温度を上昇させている。この周囲温度は、ガスセン
サの周囲が無風状態であったり、或いは風量が一定の状
態では安定しているが、空調機器の動作がされると、ガ
スセンサの周囲の風量が変化することにより変わること
になる。

【０００５】つまり上記したように金属酸化物半導体式
ガスセンサは温度により、抵抗値が変化するため、この
周囲温度の変化、つまり空調機器の動作開始直後のよう
に風量が増大した時には温度低下が起きてその抵抗値が
高くなり、逆に空調機器の動作停止直後のように風量が
減少した時には温度上昇が起きてその抵抗値が低くな
る。その結果空調機器の動作開始直後では浄化が進んだ
と見做され、逆に動作停止直後では汚染が進んだと見做
され、浄化が完了する以前に空調機器を停止させたり、
浄化が完了したにもかかわらず空調機器を動作させてし
まうという問題があった。

【０００６】そこで従来は空調機器を動作させる動作閾
値を変更したりする方法や、風の影響を受け無いように
金属酸化物半導体式ガスセンサに風除けのキャップを被
せる等の対策を施していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の対策の内、動作
閾値を変更する方法、特に空調機器の動作開始直後のよ
うに金属酸化物半導体式ガスセンサの抵抗値が下がるの
に対応して動作閾値を下げる場合では、低い汚染状態で
の動作ができないという問題があった。また後者の風除
けキャップを用いる場合には部品点数が増え金属酸化物
半導体式ガスセンサのコストが高くなるという問題があ
った。

【０００８】更に汚染度を表示する表示器と、手動の空
調機器とを併設して表示器の表示状態により空調機器を
手動操作する場合において、空調機器の動作時に表示器
が正しく表示されない場合等があり、結果汚染度合に対
応して空調機器を適正に動作させることができないとい
う問題があった。本発明は上記の問題点に鑑みて為され
たもので、請求項１の発明の目的とするところは、金属
酸化物半導体式ガスセンサを用いた空調制御装置におい
て、動作閾値を変更したり、風除けキャップを用いるこ
となく空調機器の動作開始直後や動作停止直後の誤動作
を防止できる空調制御装置を提供するにある。

【０００９】また請求項２の発明の目的とするところ
は、金属酸化物半導体式ガスセンサを用いた空調制御装
置において、動作閾値を変更したり、風除けキャップを
用いることなく空調機器の動作開始直後や動作停止直後
に起きる誤表示を防止できる空調制御装置を提供するに
ある。更に請求項３の発明の目的とするところは、請求
項１の発明、請求項２の発明の併せた目的を持ち、手動
／自動により空調機器を制御することができる空調制御
装置を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、金属酸化物半導体式のガスセ
ンサと、このガスセンサの出力値と基準値との比較によ
り雰囲気の汚染度を検出する汚染検出手段と、この汚染
検出手段の汚染度が上記基準値に基づいて設定した動作
閾値を越えたときに空調機器を動作させてこの動作後一
定時間経過するか、上記汚染検出手段の検出汚染度が動
作閾値より低くなれば上記空調機器を停止させる制御手
段と、上記空調機器の動作中を除いて上記ガスセンサの
出力値から上記基準値を一定期間毎に設定する基準値設
定手段と、上記空調機器の動作状態の変化時から風量変
化によって発生する上記ガスセンサの出力値の過度的ピ
ークを越えるまでの一定時間上記ガスセンサの出力値の
取り込みを禁止する手段とを備えたものである。

【００１１】請求項２の発明では、金属酸化物半導体式
のガスセンサと、このガスセンサの出力値と基準値との
比較により雰囲気の汚染度を検出する汚染検出手段と、
この汚染検出手段の検出汚染度を表示する表示手段と、
空調機器の動作／停止を手動操作により行う手動制御手
段と、上記ガスセンサの出力値から上記基準値を一定期
間毎に設定する基準値設定手段と、上記空調機器の動作
状態の変化時から風量変化によって発生する上記ガスセ
ンサの出力値の過渡的ピークを越えるまでの一定時間上
記ガスセンサの出力値の取り込みを禁止する手段とを備
えたものである。

【００１２】請求項３の発明では、請求項１の発明にお
いて、空調機器の動作／停止を手動操作により行う手動
制御手段と汚染検出手段の検出汚染度を表示する表示
手段とを備えたものである。

【００１３】

【作用】請求項１の発明によれば、空調機器の動作状態
の変化による雰囲気中の風量変化が起きてガスセンサの
出力値変化が起きても、この変化の生じたガスセンサの
出力値を取り込んで制御に使用することが無いから、空
調機器の動作状態の変化時に起きるガスセンサの出力値
変化の影響を受けた空調機器の誤動作を防止することが
できる。

【００１４】請求項２の発明によれば、空調機器の動作
状態の変化による雰囲気中の風量変化が起きてガスセン
サの出力値変化が起きても、この変化の生じたガスセン
サの出力値を取り込んで汚染度表示を行うことがないた
め、空調機器の動作状態の変化時に起きるガスセンサの
出力値変化の影響を受けた汚染度の誤表示を防止するこ
とができる。

【００１５】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
と同様に空調機器の動作状態の変化時に起きるガスセン
サの出力値変化の影響を受けた空調機器の誤動作を防止
することができ、また請求項２の発明と同様に汚染度の
誤表示を防止することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の実施例の全体構成を示しており、
本実施例は図示するように定電圧電源部１と、Ｎ型の金
属酸化物半導体式のガスセンサ２と、コントロール部３
と、空調機器４と、汚染度を表示する表示器５等で構成
される。

【００１７】定電圧電源部１は交流電源ＡＣから一定電
圧の直流電圧Ｖ_CCを得るためのもので、出力端間にはガ
スセンサ２のヒータ２ａを接続するとともに、ガスセン
サ２と負荷抵抗Ｒとの直列回路を接続し、更にコントロ
ール部３の電源接続端を接続している。ガスセンサ２は
定電圧が印加されるヒータ２ａにより略一定温度に加熱
されて活性状態にあって、半導体膜面にガスが吸着され
ると抵抗値を下げて電気伝動度を増大させるもので、汚
染度の大きさに応じて負荷抵抗Ｒの両端電圧を変化させ
る。

【００１８】コントロール部３は、この負荷抵抗Ｒの両
端電圧、つまりガスセンサ２の出力値と基準値との比較
により雰囲気の汚染度を検出し、検出汚染度が基準値に
基づいて設定される動作閾値を越えたときに、空調機器
４を動作させる制御機能と、検出汚染度を表示器５によ
り表示する表示機能とを備えている。更にコントロール
部３の構成を詳細に説明すると、コントロール部３は一
定周期で負荷抵抗Ｒの両端電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換部６と、このＡ／Ｄ変換したデータに基づいて一定
期間毎に汚染度の判定の基準と動作閾値の設定基準とな
る基準値を設定する基準値設定部７と、この基準値設定
部７で設定された基準値を格納するメモリ部８と、一定
周期でメモリ部８に格納されている最新の基準値とＡ／
Ｄ変換したデータ、つまりガスセンサ２の出力値とを比
較して汚染度を検出する汚染度検出部９と、この汚染度
検出部９の検出汚染度を表示器５に表示させる表示制御
部１０と、空調機器４を手動で動作させるか、自動で動
作させるかを選択する自動／手動切替スイッチ１１と、
この自動／手動切替スイッチ１１が自動側に設定されて
いるときに基準値から求めた動作閾値と汚染度検出部９
の検出汚染度とを比較して検出汚染度が動作閾値を越え
たときに空調機器４及びタイマ１２を動作させ、タイマ
１２が限時終了するか検出汚染度が動作閾値以下になる
と空調機器４を停止させる自動制御機能と自動／手動切
替スイッチ１１が手動側に設定され手動操作スイッチ１
３の操作があると、空調機器４及びタイマ１２を動作さ
せ、タイマ１２の限時終了時に空調機器４を停止させる
手動制御機能とを備えた空調制御部１４と、空調機器４
の動作開始と動作停止とに連動して動作開始直後、動作
停止直後の一定期間ガスセンサ２の出力値（負荷抵抗Ｒ
の両端電圧）の取り込みを停止するデータ取り込み禁止
部１５とを備えるとともに、各部の動作を制御する制御
部（図示せず）、基準クロック発生部（図示せず）とを
備えたもので、実際には各部の機能をソフトウェアで実
現した１チップマイクロコンピュータにより構成され
る。

【００１９】次に本実施例の自動／手動切替スイッチ１
１が自動側に設定されているときの自動制御時の動作を
図２に示すフローチャートに基づいて説明する。まず電
源が投入されるとコントロール部３では制御部（図示せ
ず）の下で各部をイニシャライズし、このイニシャライ
ズの終了後ガスセンサ２の特性が安定する迄のセンサウ
ォームアップ期間を設定する。

【００２０】このセンサウォームアップ期間は略２分間
程度であり、この期間中表示制御部１０を通じて表示器
５でセンサウォームアップ期間であることを表示させ
る。センサウォームアップ期間が終了すると、基準値設
定部７はＡ／Ｄ変換部６を通じてガスセンサ２の出力値
を取り込み、その値を初期基準値値としてメモリ部８に
格納する。以後一定期間毎にガスセンサ２の出力値を取
り込み、その取り込みの都度メモリ部８に格納している
基準値と取り込んだ値とを比較し、基準値より低くなっ
ている場合（ここでは負荷抵抗Ｒの両端電圧にてガスセ
ンサ２の抵抗値を換算）、つまり前回の基準値設定時の
雰囲気の状態より浄化されている場合にはその値を最適
な基準値としてメモリ部８に更新格納する。

【００２１】一方汚染度検出部８は、次の基準値の設定
するまでの期間、一定周期でガスセンサ２の出力値と基
準値との比較を行って汚染度を求め、その汚染度を表示
制御部１０を通じて表示器５により表示する。一方空調
制御部１４は汚染度検出部８で検出された汚染度と、上
記基準値から定めた空調機器４を動作させるための動作
閾値とを比較して汚染度が動作閾値を越えた場合には空
調機器４に対して運転指令を与える。

【００２２】ここで空調機器４は例えば換気ファンから
なるものとし、運転指令が与えられると、図３（ｂ）に
示すように駆動電源１６をオンして運転を開始する。こ
こで空調機器４の運転が開始されると、雰囲気中の風量
が変化し、ガスセンサ２の半導体膜面の温度が低下する
ことになる。この低下に伴ってガスセンサ２の抵抗値が
図３（ａ）に示すように一定期間上昇する過渡的現象が
生じることになる。つまり汚染度が低下した状態とな
り、その結果動作閾値を下回って空調機器４を停止させ
てしまったり、実際とは異なる汚染度を表示させること
につながる。そこで従来はこの現象に対応して動作閾値
を下げる等の対策をとっていたわけであるが、このピー
クを過ぎてしまえばガスセンサ２の抵抗値は運転開始前
と殆ど変わらない点に注目して、本実施例では、空調機
器４の運転開始時から過渡的現象によってガスセンサ２
の抵抗値が上昇してそのピークが過ぎるまでの一定期間
中、ガスセンサ２の出力値を取り込むのをデータ取り込
み禁止部１５により禁止する。つまりこの期間中は動作
閾値を下回るような汚染度を汚染度検出部８が検出する
ことが無くなり、運転開始直後の誤動作が防止されるこ
とになる。

【００２３】空調制御部１４は空調機器４に対して運転
指令を発生すると同時にタイマ１２を動作させ、このタ
イマ１２が限時終了するか、限時終了前に検出汚染度が
動作閾値を下回るまで空調機器４の運転を継続させる。
そしてタイマ１２が限時終了するか或いは検出汚染度が
動作閾値を下回ると空調制御部１４は空調機器４に対し
て運転停止の指令を与えて空調機器４の運転を停止させ
る。

【００２４】空調機器４の運転が停止すると、雰囲気中
の風量が変化してガスセンサ２の半導体膜面の温度が上
昇することになる。この上昇によりガスセンサ２の抵抗
値が図３（ａ）に示すように一定期間下降する過渡的現
象が生じることになる。この下降は汚染度が上昇したこ
とを示し、その結果動作閾値を上回って空調機器４を再
度運転させたり、実際とは異なる汚染度を表示させるこ
とにつながる。そこで運転開始時と同様に過渡的現象に
よってガスセンサ２の抵抗値が下降してそのピークが過
ぎるまでの一定期間中、ガスセンサ２の出力値を取り込
むのをデータ取り込み禁止部１５により禁止する。

【００２５】この禁止期間が終了した後は再び上記のよ
うに基準値更新と、汚染度検出の動作を繰り返すことに
なる。このようにして空調機器４の運転開始直後と、運
転停止直後ではガスセンサ２の出力値の取り込みを禁止
して、風量変化に伴うガスセンサ２の出力値の過渡的な
変化による空調機器４の誤動作を防ぎ、同時に表示器５
の誤表示を防ぐ。

【００２６】尚手動設定の場合は、手動操作があった時
のみに空調制御部１４が空調機器４を運転させ、タイマ
１２の限時終了時に運転を停止させる動作を行うのであ
るが、表示器５の表示が誤表示しないように、空調機器
４の運転／停止に連動させて上記ガスセンサ２の出力値
を取り込むのをデータ取り込み禁止部１５により禁止す
る動作は自動制御時と同じである。

【００２７】ところで上記実施例では空調機器４の運転
モードは１段のみであるが、弱、中、強というように複
数段に切り換えるようにしても良い。この場合の自動制
御のフローチャートは図４に示すようになり、この場合
空調機器４の運転中において、ガスセンサ２の出力値よ
り汚染度検出を行い、この汚染度のレベルに応じて運転
モードを設定し、運転モードの切換直後ではガスセンサ
２の出力値を取り込むのをデータ取り込み禁止部１５に
より禁止するようになっている。

【００２８】図５（ａ）（ｂ）は上記自動制御時の夫々
ガスセンサ２の抵抗値の変化、運転モードを夫々示す。
上記各実施例では空調機器４の自動制御を行う機能を備
えたものであるが、汚染度表示に基づいて使用者が操作
を行う手動操作型の空調制御装置においても本発明を採
用することができるのは勿論である。

【００２９】また上記各実施例ではＮ型の金属酸化物半
導体からなるガスセンサ２を用いているが、Ｐ型の金属
酸化物半導体からなるガスセンサを用いても勿論良く、
この場合ガスセンサの抵抗値は検知ガス量が多くなると
上昇するため、過渡的な変化は図３（ａ）や図５（ａ）
で示す方向とは逆向きとなる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明は、金属酸化物半導体式
のガスセンサと、このガスセンサの出力値と基準値との
比較により雰囲気の汚染度を検出する汚染検出手段と、
この汚染検出手段の汚染度が上記基準値に基づいて設定
した動作閾値を越えたときに空調機器を動作させてこの
動作後一定時間経過するか、上記汚染検出手段の検出汚
染度が動作閾値より低くなれば上記空調機器を停止させ
る制御手段と、上記空調機器の動作中を除いて上記ガス
センサの出力値から上記基準値を一定期間毎に設定する
基準値設定手段と、上記空調機器の動作状態の変化時か
ら風量変化によって発生する上記ガスセンサの出力値の
過度的ピークを越えるまでの一定時間上記ガスセンサの
出力値の取り込みを禁止する手段とを備えたので、空調
機器の動作状態の変化による雰囲気中の風量変化が起き
てガスセンサの出力値変化が起きても、この変化の生じ
たガスセンサの出力値を取り込んで制御に使用すること
が無いから、空調機器の動作状態の変化時に起きるガス
センサの出力値変化の影響を受けた空調機器の誤動作を
防止することができるものであって、誤動作を防止のた
めの風除けのキャップや、動作閾値の変更操作等が不要
となるという効果がある。

【００３１】請求項２の発明は、金属酸化物半導体式の
ガスセンサと、このガスセンサの出力値と基準値との比
較により雰囲気の汚染度を検出する汚染検出手段と、こ
の汚染検出手段の検出汚染度を表示する表示手段と、空
調機器の動作／停止を手動操作により行う手動制御手段
と、上記ガスセンサの出力値から上記基準値を一定期間
毎に設定する基準値設定手段と、上記空調機器の動作状
態の変化時から風量変化によって発生する上記ガスセン
サの出力値の過渡的ピークを越えるまでの一定時間上記
ガスセンサの出力値の取り込みを禁止する手段とを備え
たので、空調機器の動作状態の変化による雰囲気中の風
量変化が起きてガスセンサの出力値変化が起きても、こ
の変化の生じたガスセンサの出力値を取り込んで汚染度
表示を行うことがないため、空調機器の動作状態の変化
時に起きるガスセンサの出力値変化の影響を受けた汚染
度の誤表示を防止することができるものであって、誤表
示を防止のための風除けのキャップや、動作閾値の変更
操作等が不要となるという効果がある。

【００３２】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、空調機器の動作／停止を手動操作により行う手動制
御手段と汚染検出手段の検出汚染度を表示する表示手
段とを備えたので、請求項１の発明と同様に空調機器の
動作状態の変化時に起きるガスセンサの出力値変化の影
響を受けた空調機器の誤動作を防止することができ、ま
た請求項２の発明と同様に汚染度の誤表示を防止するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路構成図である。

【図２】同上の動作説明用フローチャートである。

【図３】同上の動作説明用タイミングチャートである。

【図４】同上の別の実施例の動作説明用フローチャート
である。

【図５】同上の動作説明用タイミングチャートである。

【符号の説明】

２ガスセンサ３コントローラ部４空調機器５表示器６Ａ／Ｄ変換部７基準値設定部８メモリ部９汚染度検出部１０表示制御部１２タイマ１４空調制御部１５データ取り込み禁止部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−137931（ＪＰ，Ａ) 特開平５−254339（ＪＰ，Ａ) 特開平１−200136（ＪＰ，Ａ) 特開平５−16665（ＪＰ，Ａ) 特開平３−271020（ＪＰ，Ａ) 実開平１−117559（ＪＰ，Ｕ) 特公昭62−49210（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 3/06 G01N 27/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属酸化物半導体式のガスセンサと、この
ガスセンサの出力値と基準値との比較により雰囲気の汚
染度を検出する汚染検出手段と、この汚染検出手段の汚
染度が上記基準値に基づいて設定した動作閾値を越えた
ときに空調機器を動作させてこの動作後一定時間経過す
るか、上記汚染検出手段の検出汚染度が動作閾値より低
くなれば上記空調機器を停止させる制御手段と、上記空
調機器の動作中を除いて上記ガスセンサの出力値から上
記基準値を一定期間毎に設定する基準値設定手段と、上
記空調機器の動作状態の変化時から風量変化によって発
生する上記ガスセンサの出力値の過度的ピークを越える
までの一定時間上記ガスセンサの出力値の取り込みを禁
止する手段とを備えたことを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】金属酸化物半導体式のガスセンサと、この
ガスセンサの出力値と基準値との比較により雰囲気の汚
染度を検出する汚染検出手段と、この汚染検出手段の検
出汚染度を表示する表示手段と、空調機器の動作／停止
を手動操作により行う手動制御手段と、上記ガスセンサ
の出力値から上記基準値を一定期間毎に設定する基準値
設定手段と、上記空調機器の動作状態の変化時から風量
変化によって発生する上記ガスセンサの出力値の過渡的
ピークを越えるまでの一定時間上記ガスセンサの出力値
の取り込みを禁止する手段とを備えたことを特徴とする
空調制御装置。
【請求項３】空調機器の動作／停止を手動操作により行
う手動制御手段と汚染検出手段の検出汚染度を表示する
表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の空
調制御装置。