JP3423755B2 - イオン電流検出機能付き空気清浄機 - Google Patents

イオン電流検出機能付き空気清浄機

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JP3423755B2 JP31444793A JP31444793A JP3423755B2 JP 3423755 B2 JP3423755 B2 JP 3423755B2 JP 31444793 A JP31444793 A JP 31444793A JP 31444793 A JP31444793 A JP 31444793A JP 3423755 B2 JP3423755 B2 JP 3423755B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、家庭用空気調和装置
用、自動車用、クリーンルーム等に用いられる集塵器、
特に、イオン電流検出機能を備える空気清浄機に関す
る。 【0002】 【従来の技術】空気清浄機は、絶縁昇圧トランスの1次
側に設けられる発振回路で発振を行い、前記トランスの
2次側に高電圧を発生させている高電圧発生部と、前記
高電圧によってイオン化させた塵を吸着させる集塵電極
部、また集塵電極部に吸着された塵の量、即ち集塵電極
の汚れ具合(集塵経過)を検出する集塵検出部等から構
成されている。 【0003】従来集塵経過(集塵能力の低下)の検出は
集塵電流(以下「イオン電流」と呼ぶ)の変化や、高電
圧部の短絡、開放等による集塵電流の変化を集塵電極側
に集塵電極と並列に高電圧分圧電極等を用いて高電圧部
の電圧変化やイオン電流の変化を検出したり、又、出力
電圧、イオン電流に関係なく、例えば実開昭61-155048
号に開示されている如く、外部より空気清浄器内に流入
してくる空気の通風状態の変化を感熱抵抗などを用いて
検出している。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記のように絶縁昇圧
トランス2次側の出力電圧またはイオン電流の変化を直
接検出して集塵能力を検出する場合では、絶縁昇圧トラ
ンス2次側を含む高電圧発生部と集塵能力の低下を検出
する検出部との間の絶縁処理が困難になる。 【0005】また集塵電極側にこれと並列に高電圧分圧
電極等を使用して集塵能力の低下を検出する場合では、
集塵電極の構造が複雑になり、また前記同様絶縁昇圧ト
ランス2次側を含む高電圧発生部と集塵能力の低下を検
出する検出部との間の絶縁処理が困難になる。 【0006】さらに外部より空気清浄器内に流入してく
る空気の通風状態の変化を感熱抵抗などを用いて検出す
る場合では、空気清浄機回路外に、別の回路として集塵
能力検出回路を付加しなくてはならず、コストメリット
も低下する。 【0007】本発明は上記課題を鑑みてなされたもの
で、容易に、かつ確実に集塵能力の低下を検出できる空
気清浄機を提供することを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、トランス40の1次側に電源10と、前記
トランス40の2次側に集塵電極97を備える空気清浄機に
おいて、前記トランス40の1次側に電流−電圧変換回路
80があり、これに接続される加算回路60と、これに接続
される反転作動増幅回路70と、非反転作動増幅回路50が
あり、前記非反転作動増幅回路50の出力がイオン電流検
出部45に接続されているイオン電流検出機能付き空気清
浄機とする。 【0009】 【作用】上記構成により、トランス40の1次側で集塵経
過(集塵電極97に蓄積される塵の量)が検出できるの
で、製品の絶縁処理が簡素化でき、集塵電極97の構造も
簡素化できる。また、イオン電流検出部45への検出信号
の処理も容易になり、検出信号のバラツキも低減できる
ので、集塵電極97間の集塵能力の低下の検出精度が向上
する。 【0010】 【実施例】本発明の実施例とする空気清浄機の回路図を
図1に示す。図1において電源10の+側に抵抗11の一端
が接続され、この他端は電源ラインを形成している。前
記電源ラインと電源10の−極との間には電解コンデンサ
12と直列接続の抵抗15とツェナダイオード30が並列接続
され、前記ツェナダイオード30はアノードが電源10の−
極に、カソードが抵抗15にそれぞれ接続されている。前
記電源ラインは直列接続の抵抗25とダイオード26を介し
て抵抗18に接続され、このダイオード26はカソードが抵
抗25に接続されている。また前記電源ラインは、トラン
ス40の1次コイル41を介してトランジスタ27のコレクタ
に、このエミッタが後述の電流−電圧変換回路80に接続
されている。前記トランジスタ27のベースは前記抵抗25
とダイオード26との接続部を通ってコンデンサ24と23の
一端に接続され、コンデンサ24の他端は前記ダイオード
26と抵抗18との接続部にに、コンデンサ23の他端は抵抗
21を通って3次コイル43とダイオード20のアノードに接
続され、前記3次コイル43の他端は前記コンデンサ24と
抵抗18との接続部に、ダイオード20のカソードは後述の
反転差動増幅回路70と、またコンデンサ19を通って電源
10の−極に接続され、前記3次コイル43とコンデンサ19
との間には抵抗18が挿入されている。前記反転差動増幅
回路70は後述の加算回路60を通って非反転差動増幅回路
50に接続され、この非反転差動増幅回路50は抵抗28を通
ってイオン電流検出部45と、またコンデンサ29を通って
電源10の−極に接続され、前記加算回路60は、前記電流
−電圧変換回路80にも接続されている。前記抵抗15とツ
ェナダイオード30の接続部は、抵抗14を介して非反転差
動増幅回路50と、抵抗13を介して電源10の−極に接続さ
れ、また、この接続部は抵抗16を介して反転差動増幅回
路70と、抵抗17を介して電源10の−極に接続されてい
る。 【0011】前記トランス40の2次コイル42の一端はダ
イオード92のアノードとダイオード94のカソードに接続
され、前記ダイオード92のカソードとダイオード94のア
ノードは抵抗93を介して接続され、前記ダイオード92と
抵抗93との接続部はコンデンサ95と抵抗98の一端に、ま
た前記ダイオード94と抵抗93との接続部はコンデンサ96
と抵抗99の一端にそれぞれ接続され、前記コンデンサ95
と96の他端はそれぞれアースラインに接続され、前記抵
抗98と99の他端は集塵電極97に接続されている。 【0012】前記電流−電圧変換回路80は、例えば前記
トランジスタ27のエミッタに抵抗82と84の一端を接続
し、前記抵抗82の他端は前記ダイオード26のアノード
に、抵抗84の他端はコンデンサ86を通って電源10の−極
と加算回路60に接続することにより形成されている。 【0013】前記反転差動増幅回路70は、例えば前記ダ
イオード20とコンデンサ19との接続部に抵抗74の一端を
接続し、前記抵抗16と17の接続部に抵抗76の一端を接続
し、前記抵抗74と76の他端をそれぞれオペアンプ75の−
入力部と+入力部に接続し、前記抵抗74とオペアンプ75
との接続部は抵抗72を介してオペアンプ75の出力部に、
前記抵抗76とオペアンプ75との接続部は抵抗78を介して
電源10の−極にそれぞれ接続され、前記オペアンプ75の
出力部は加算回路60に接続されている。 【0014】前記加算回路60は、例えば反転差動増幅回
路70内のオペアンプ75の出力部に抵抗64の一端が接続さ
れ、この他端が抵抗66を通って前記電流−電圧変換回路
80内の抵抗84とコンデンサ86との接続部に接続され、ま
た前記抵抗64の他端はオペアンプ65の+入力部に、この
−入力部は抵抗68を通って電源10の−極と、抵抗62を通
ってこの出力部に、またこの出力部は非反転差動増幅回
路50に接続されている。 【0015】前記非反転差動増幅回路50は、例えば加算
回路60内のオペアンプ65の出力部に抵抗56を介してオペ
アンプ55の+入力部を接続し、この−入力部が抵抗54を
介して前記抵抗14に接続され、、前記抵抗56とオペアン
プ55の接続部が抵抗58を通って電源10の−極に、前記抵
抗54とオペアンプ55の接続部が抵抗52を通ってオペアン
プ55の出力部に接続され、このオペアンプ55の出力部は
前記抵抗28に接続されている。 【0016】次に前記回路構成に於ける動作を説明す
る。上記構成において集塵電極97間のイオン電流Ioとト
ランジスタ27のコレクタ電流Icとの関係は、1次コイル
巻数をN1、2次コイル巻数をN2、変換効率をα1とすれ
ば、下記の数式1によって求められることは周知の如く
である。 【数1】Io=Ic*α1*N1/N2 【0017】前記Ioは集塵電極97の負荷(即ち塵の量)
によって変化し、このIoの変化に伴ってIcも変化するの
で、このIcは前記電流−電圧変換回路80により電圧変換
され、Ioの変化を検出し、この検出結果によって集塵電
極97に蓄積された塵の量を検出する。 【0018】前記IoとIc−電圧変換電圧の関係(以下
「V1」と呼ぶ)は、構成素子のバラツキにより、図2に
示す特性(以下「V1特性」と呼ぶ)となり、前記バラツ
キを低減させる1例として、この製品の定常運転出力電
流(Io1)の規格(Io1規格)が100μA±10μAであると
き、この電流に対し、上限サンプルを108μA、下限サン
プルを90μAとして、前記上、下限サンプルのIo1とIo1
規格に対する出力電流の補正(以下「α2」と呼ぶ)を
行う。このときの関係式を数式2に示す。 【数2】α2=(上限サンプルIo1−下限サンプルIo1)/
製品の規格の公差 【0019】以下、上限サンプルIo1を「Io1MAX」と
し、下限サンプルIo1を「Io1MIN」とする。 【0020】図1に示す回路は、3次コイル43を有する
他励発振回路であるので、3次コイル43はトランジスタ
27のベースに接続されている。この3次コイル43のピー
ク電圧をダイオ−ド20、コンデンサ19で平滑した電圧
(以下「V2」と呼ぶ)と、前記Ioとの関係は、図3に示
す如くであり、この図3が示す特性(以下「V2特性」と
呼ぶ)にもバラツキが生じる。 【0021】このV1特性とV2特性を基に、図2と図3に
示すしきい値で各電圧の上限と下限の電圧差(ΔV1、Δ
V2)を求める。ここで、ΔV1とΔV2の関係を数式3の如
く設定する。 【数3】ΔV1=β1*ΔV2 【0022】前記V2を反転差動増幅回路70に入力する。
このとき反転差動増幅回路70の増幅率(以下「β1」と
呼ぶ)と規格に対する補正を加え、反転差動増幅回路70
の増幅率(以下「β2」と呼ぶ)を決定する。この関係
を式4に示す。 【数4】β2=β1+α2 【0023】前記β2は、前記反転差動増幅回路の固定
抵抗器72(R1)、74(R2)、78(R3)、76(R4)として
数式5で決定される。ここでR1=R3、また、R2=R4とす
る。 【数5】β2=-(R1/R2)=-(R3/R4) 【0024】反転差動増幅回路70の反転基準電位部(V
REF1)は、Ioが0(A)の地点で、VREF1≧V2maxとすれ
ば、ツェナーダイオード30(ツェナ電圧:Vz)と固定抵
抗器16(R5)、17(R6)によって数式6の如く定電圧が
設定できる。 【数6】VREF1={R6/(R5+R6)}*Vz 【0025】上記より電源電圧をVccとすれば、Vcc>V
REF1≧V2maxとなる。 【0026】前記反転作動増幅回路70の入力特性を図4
に、この出力特性を図5にそれぞれ示す。加算回路60に
より、V1にV2の上限と下限を反転した出力電圧(Vo1)
を加算する。このとき抵抗13(R7)、14(R8)の電圧
を、それぞれVR7、VR8としたときの加算関係を数式7に
示す。 【数7】VR7+VR8=Vo1+V1 【0027】加算回路60の入力信号には、数式8に示す
関係があり、このときの加算回路60の入力特性を図6に
示す。 【数8】△V1≒△Vo1 【0028】加算回路60で前記数式8を入力すれば、各
製品バラツキが自動的に補正され、このときの加算回路
60の出力特性は図7に示す通りとなる。前記加算回路60
において、Vo1とV1を加算した加算回路60の出力電圧(V
o2)を、しきい値を設定した非反転差動増幅回路50によ
りVsまで増幅する。非反転差動増幅回路50には、前記し
きい値を設定する基準電圧(以下「VREF2」と呼ぶ)と
Vo2を入力する。このとき前記VREF2は、しきい値とVo2
との交点で数式9の如く定電圧をツェナ−ダイオ−ド30
と抵抗13(R7)、14(R8)で設定できる。 【数9】VREF2={R7/(R7+R8)}*Vz 【0029】非反転差動増幅回路50の増幅度(以下「β
3」と呼ぶ)は、Io1規格の中心とVo2との交点(V3)と
前記VREF2とによって数式10の如く設定できる。 【数10】β3=Vs/(V3-VREF2) 【0030】前記β3は、非反転差動増幅回路50の抵抗5
2(R9)、54(R10)、58(R11)、56(R12)で決定で
き、R9=R11、R10=R12とすれば、この関係は数式11の
通りである。数式11において、R9=R11、また、R10=R1
2とする。 【数11】β3=1+R9/R10=1+R11/R12 【0031】非反転差動増幅回路50の入力特性を図8
に、この出力特性を図9に示し、この図9がIo-Vs特性
となる。 【0032】 【発明の効果】上記構成により、各構成素子のバラツキ
が吸収できると共に、従来製造行程上で可変抵抗器によ
って行っていたVsの調整が不要で、前記調整時間の短縮
により、生産性の向上が可能となった。また、高電圧電
源の特性を入力する機器に使用した場合では、イオン電
流の検出誤差、公差が低減できる。 【0033】前記Vsの測定検査は従来と比較して、Vsの
特性を1本の線の状態で、どの位置にあるのか確認で
き、同じ疑似負荷を使用してIoの測定を行い、Ioの出力
が多少異なっていても、この特性の位置を割り出し、特
性の傾きを判定することによって良否が判定できる。 【0034】
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例を示すイオン電流検出機能付き
空気清浄機の回路図である 【図2】 IoとV1の特性を示す図である 【図3】 IoとV2の特性を示す図である 【図4】 反転作動増幅回路の入力特性を示す図である 【図5】 反転差動増幅回路の出力特性を示す図である 【図6】 加算回路の入力特性を示す図である 【図7】 加算回路の出力特性を示す図である 【図8】 非反転差動増幅回路の入力特性を示す図であ
る 【図9】 非反転差動増幅回路の出力特性を示す図であ
る 【符号の説明】 図において同一符号は同一、または相当部分を示す。 10 電源 40 トランス 45 イオン電流検出部 50 非反転作動増幅回路 60 加算回路 70 反転作動増幅回路 80 電流−電圧変換回路 97 集塵電極

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 トランスの1次側に電源と、前記トラン
    スの2次側に集塵電極を備える空気清浄機において、前
    記トランスの1次側に電流−電圧変換回路があり、これ
    に接続される加算回路と、これに接続される反転作動増
    幅回路と、非反転作動増幅回路があり、前記非反転作動
    増幅回路の出力がイオン電流検出部に接続されているイ
    オン電流検出機能付き空気清浄機。
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