JPH01180258A - 粉塵濃度検出装置及びそれを備えた空気清浄機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
機構成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フて行われている。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−
１７４，４４１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） インビンジャー 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相−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
空気の清浄度を常に一定に保つようにした空気清浄機を
提供子るにある。

（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−
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、−力対極面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ｉ、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ｉＩと、放電極２オ
フ時に集塵電極３の回路に発生する電流１０とを検出し
、両者の電流値の差ｉ、−１０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ｉｌ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１０を検出し、放電極オン時の電流値１１か
らこの電流値ｔｏ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．ＯｋＶ、集塵電極の印加電圧を２、ＯｋＶとし、通
路に導入する空気中の粉塵濃度（ｍｇ／ｍ’）を横軸に
、前記電流値差１１−４６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％Ｒ）１以上の異状な高温条件下では
、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、レール等の支持具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一部材
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、２
４ｂが収容されており、イオン化用放電極１８は電源２
４ａ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３
０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
５θＯμｍ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１
０にΩ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３．０　ｍｍ、特に１．５乃至
２．５　ｍ＋ｏの範囲にあるのがよく、通路の長さ（１
）は一般に２０乃至５０ｍｍ、特に２５乃至４０＋ａｍ
の範囲にあるのがよい、また、集塵極面１１と対極面１
２との間に印加される電圧（ｖ２）は、一般ニ１．０乃
至５．ＯｋＶ、特ニ２．０乃至３．ＯｋＶで、平均電界
強度が３，０乃至５０　ｋＶ／ａｍ　、特に′８．０乃
至２０　ｋＶ／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（Ｖ
、）は、一般ニ２．０乃至１０ｋＶ、特に３．０乃至７
　ｋＶ”ｔ”、Ｖ　ｔ　／　Ｖ　２　（７）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１ｏＩＩＩＩ１１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、全体とじて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ＯＮ１０　Ｆ　Ｆ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５ＷＯＮで
、ファン駆動そ一ター高速（旧）ＯＮ、放電極ＯＮ、集
塵極ＯＮとなり、この状態が設定時間１＞　　（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１０をサンプリングする。このレベルサンプリング後
、時間ｔｚ　　（一般に１０〜２０秒間に設定する）経
過後放電極をＯＮシ、放電極０８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ｉ、を測定する。駆動スイッチ
ＯＦＦがＹＥＳの時はＥＮＤに、ＮＯの時は１ｌ−ｉ６
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ＬＯ１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ｔ、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、ｉ、−
ｉ、を継続的に測定する。この値が設定レベ゛　　ル未
溝になると、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
内の湿度の変動山内で、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は清浄本気排出口、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１
９は集塵電極、２ｏはフィルタ一部材、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、
２フはモーター、３５は粉塵濃度検出装置、３６は制御
機構を夫々示す。 第１図 ′＄３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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
   。