JPH0216445A - 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、イオン化用放電極及び集塵電極に気流を導くため
のファンをオン・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機に手軽
に付設し得る粉塵濃度検出装置に関する０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ｖｉ：１） 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−
１７４４４１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。

ｌ）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、いず
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
見られるとおり、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、または増巾して直流電
流計で読取り、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または算出するよ
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（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ｆｑ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。

本発明者等は先に、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
粉塵濃度検出装置を提案した（これについても特許出願
中）。この粉塵濃度検出装置は、空気中の粉塵濃度を環
境変化、即ち、湿度等の変化にかかわらず正確且つ安定
して測定し得るという点では満足し得るものであるが、
集塵電極の交換や集塵電極の汚れの程度によって電流値
が変化し、これらの変動要因にかかわらず、空気中の粉
塵濃度を電流値として正確に測定するという目的には未
だ不満足のものであった。一方、空気清浄機における集
塵電極では、一般に一定期間使用後のものを回収し、洗
浄再生した後再び貸与する方式が採用されていることか
ら、集塵電極を交換した場合にも、また集塵電極への汚
染物質の付着量が変化した場合にも常に一定の粉塵濃度
−電流値の関係が保たれるのは非常に望ましいことであ
る。

したがって、本発明の目的は、集塵電極の汚染の程度の
如何にかかわらず、また空気中の湿度等の如何にかかわ
らず、空気中の粉塵濃度を正確且つ安定して測定し得る
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、イオン化用放電極及び集塵電
極に気流を導くためのファンをオン・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、集塵電極の汚れの程度や環境変化
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するにある。

Ｃ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、該イオン化用放電極
及び集塵電極に気流を導くためのファンと、前記集塵電
極の回路に設けられ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、ファンをオン・オフ制御し、フ
ァンオン時の電流とファン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
ファン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、ファンをオン・
オフ制御し、ファンオン時の電流とファンオフ時の電流
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ファンを段階的或は比例
的に制御する制御装置：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ｌには、イオン化用電
極２が設けられ、このイオン化用電極よりも下流側には
集塵電極３が、またこの集塵電極の下流側にはモーター
５により駆動される吸気ファン４がそれぞれ設けられる
。イオン化用放電極２は高圧電源６の二次出力側端子に
接続されている。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７の一方の出力端子に接続
され、該電源７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８を介して接地される。またフ
ァン用モーター５はスイッチ９を介して電源に接続され
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ＩＯを含む空気が通路ｌ
内に流入すると、この汚染粒子ｌＯ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１
０ａ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　Ｉが発生する。

本発明によれば、ファン用モーター５をスイッチ９によ
りオン・オフ制御し、ファン・オン時の電流１）と、フ
ァン・オフ時に集塵電極３の回路に発生する電流ｉ。と
を検出し、両者の電流値１　＋　−１ｏを取出すことに
より、集塵電極３の汚れの変動や空気中の湿度の変動に
かかわらず、粉塵濃度の増大につれて増大し且つほぼｌ
：１の対応関係にある電流値として取出すことが可能と
なるものである。

即ち、先行技術に見られる通り、単純に集塵電極回路に
発生する電流値１）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
流値はすべ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。

また、参照電流値として、イオン化用放電極オフ時の電
流値ｉ。０を検出し、放電極オン時の電流値１＋ａから
この電流値ｉ。０を差引く方式では、空気中の湿度の影
響を取除くことが可能であるとしても、放電極の汚染の
程度による提供を避けることができない。

これに対して、本発明によれば、ファン用モーター５を
スイッチ９によりオン・オフ制御し、ファン・オフ時の
電流値ｉ。をも検出し、ファン・オフ時の電流値１）か
らこの電流値ｉ。を差引くことにより、空気中の湿度の
影響のみならず、放電極の汚れ等の影響をも取除くこと
が可能となり、これらの影響なしに空気中の粉塵濃度を
正確に検出することが可能となるものである。

この事実は、第２図と第３図とを対比することにより直
ちに明らかとなる。即ち、第２及び３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及び電流検出用抵抗器８を５１０にΩとし、
通路に導入する空気中の粉塵濃度（ｍｇ／ｎ＋３）を横
軸に、前記電流値差に基づく検出電圧（ｍＶ）を縦軸に
とり種々の汚れの程度の集塵電極のセットを交換して実
測値をプロットしたものであり、第２図は、イオン化用
放電極をオン・オフ制御した場合、第３図は、ファン用
モーターをオン・オフ制御した場合をそれぞれ示す。こ
れらの測定結果から、イオン用故電極オン・オフ方式で
は、一定の種類の集塵電極については、粉塵濃度と検出
電圧との間には大体ｌ：１の対応が認められるとしても
、集塵電極の種類（汚れの程度）が違う場合には、この
関係が成立しなくなるのに対して、ファン用モーター・
オン・オフ制御方式では、集Ｍ電極の種類を変化させた
場合にも粉塵濃度と検出電圧との間には１対１の対応が
成立し、しかも両者の関係はほぼ原点を通る直線乃至曲
線となることが明らかとなる。

本発明に用いるイオン化用放電極、集塵電極、高圧電源
及びファン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また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よく
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
。

本発明の粉塵濃度検出装置をそれ単独で使用することは
勿論可能であるが、空気清浄機のみならず、冷房装置、
暖房装置、空調装置等に付設して使用し得ることが理解
されるべきである。

（実施例） 本発明をよりよ（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４図（側面断面図）
において、ハウジング１）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にはヒンジ１５を介して開閉可能に設けら
れている。ハウジング１）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Ｉ９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
イヤーまた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１）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は対抗Ｒを介して接地される。フィルター部
材１０は、粒状吸着剤充填体または多孔質体から成って
いる。

ハウジング１）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５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
５００μｍ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ク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
の幅は一般に１．０乃至３．０ｍｍ、特に１．５乃至２
．５ｍ＋ｍの範囲にあるのがよく１通路の長さ（ｆｆ）
は一般に２０乃至５０１）Ｉｍ、特ニ２５乃至４０ＩＩ
ＩＩＩ＋の範囲にあるのがよい、また、集塵極面１）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．ＯＫＶで、
平均電界強度が３．０乃至５０ＫＶ／ｃｎ＋、特に８．
０乃至２９ＫＶ／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、一般に２．０乃至１０ＫＶ、特に３．０乃至７
ＫＶｔ’、Ｖ、／Ｖ、（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ものがよい。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１０＋ｎａ＋の範囲にあるのが適
当である。

ハウジング１）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。も
ちろん、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６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ではファン用電動機がＯＦＦ状態での信号電圧を一定
間隔でレジスターに読み込む。また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、ファン用電動機のＯＮ１０　Ｆ　Ｆの切換制御
を一定時間間隔で行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
７図に示す、先ず空気清浄機の駆動スイッチＳＷ　　Ｏ
Ｎで、ファン駆動モーター高速（ＨＩ）ＯＮ、放電極Ｏ
Ｎ、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。ついで、ファン駆動
モーター低速（ＬＯ）駆動した後、ファン用モーターを
０ＦＦＬ、ファンＯＦＦ時に集塵極回路に流れる電流値
ｉ。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５〜２０秒間に設定する）経過後、フ
ァンを低速（ＬＯ）駆動し、ファンＯＮ時に集塵極回路
に流れる電流値１）を測定する。即ち、駆動スイッチＯ
ＦＦがＹＥＳのときはＥＮＤに、ＮＯの時には１＋　　
ｌｏが設定レベルにあるか否かを判別し１未満のときは
モーターＬＯ１放電極ＯＮ、集塵極継続ＯＮの状態に戻
り、一定時間ｔ３継続後、ファン用モーターＯＦＦして
レベルサンプリングに入る。

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）ＩＩに切換、１＋　
　ｌｏ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ＬＯ１放電極定
格ＯＮ、集塵極継続ＯＮに復帰する。

（発明の効果） 本発明によれば、ファン用モーターをオン・オフ制御し
、ファン・オフ時の電流値ｉ。をも検出し、ファン・オ
ン時の電流値１）からこの電流値ｉ　ｏを差引くことに
より、空気中の湿度の影響のみならず、放電極の汚れ等
の影響をも取除くことが可能となり、これらの影響なし
に空気中の粉塵濃度を正確に検出することが可能となる
ものである。

また、本発明によれば、送風機をオン・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
内の湿度の変動幅内で、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１以上説明した検出機構と制御機
構と組合せにより、実際に集塵部に入る空気中汚染粒子
の量を環境変化や集塵極の汚れ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図及び第３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４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５図は、電極面の一例を示す斜視図であり、第６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７図は、この装置のフローチャートである。 １）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１
９は集塵電極、２０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、
２７はモーター、３５は粉塵濃度検出装置、３６は制御
機構をそれぞれ示す。 第 図 ＃塵量 （ｍ９１ｍ３） 第 図 第 図 紛Ｘ童 （ｍ９１ｍ３） 第 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、該イオン化用放電極及び集塵電
   極に気流を導くためのファンと、前記集塵電極の回路に
   設けられ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、ファンをオン・オフ制御し、ファンオン時
   の電流とファン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ファンとを備え
   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、
   ファンをオン・オフ制御し、ファンオン時の電流とファ
   ン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ファンを
   段階的或は比例的に制御する制御装置：が設けられてい
   ることを特徴とする空気清浄機。