JPH062757Y2 - 電気集塵器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電気集塵器、特に空気清浄器等オフィスや家
庭内の部屋の空気が効率良く清浄されるように、回転数
が自由に可変できるファン・モータを備え、該ファン・
モータの回転数制御は該電気集塵器を駆動するために直
流変換器において商用交流電源電圧が低電圧の整流され
た電圧に変換されることに着目してこれを利用するよう
にして当該制御を行った電気集塵器に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

電気集塵器、特に家庭用に用いられる空気清浄器等の電
気集塵器では、集塵極と放電極との間に直流の高電圧を
印加し集塵を行っていた。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の電気集塵器は、集塵極と放電極との間を通過する
清浄空気の流通速度を変える手段を備えていないため、
浄化効率が悪く、また清浄空気の汚れが激しいとき、充
分清浄されない欠点があった。

一方、単相位相制御回路はＰＵＴ、ダイアック等のトリ
ガ素子を利用して、例えば第４図に示された如く簡単な
回路で実現できるが、制御範囲が狭く、低出力時には大
きなヒステリシス現象を示し、リニアな制御が難しく、
利用範囲も白熱灯２の調光などに限られ、モータ負荷の
回転数制御になると点弧失敗等によりその応用には難し
い欠点があった。

なお、第４図において、１は商用交流電源、３は可変抵
抗、４はコンデンサ、５はダイアック、６はトライアッ
クを表わしている。

本考案は上記の欠点を解決することを目的としており、
ファン・モータを設けて清浄空気の流通をよくすると共
に、該ファン・モータを低出力時においても確実に動作
させる単相位相制御回路で駆動し、集塵効率の優れた電
気集塵器を提供することを目的としている。

また、歩進スイッチ操作により、煙濃度に応じて変化す
る自動モード及び手動によって変化させる手動モードを
選定し、該ファン・モータの回転数がそれぞれ制御され
る電気集塵器を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案の電気集塵器は 商用交流電源の電圧を低電圧の直流に変換する直流変換
器（１１）と、 該直流変換器（１１）によって得られた当該直流電圧か
ら高電圧の直流を得るＤＣ−ＤＣコンバータ（１２）
と、 該高電圧の直流電圧を高周波の交流に変換するインバー
タ（１３）と、 該インバータ（１３）の出力を整流する整流器（１４）
とをそなえ、 集塵極（１６）と放電極（１５）との間に直流の高電圧
を印加する構成の電気集塵器において、 上記商用交流電源からの電圧によって駆動されるファン
・モータ（１７）と、 該ファン・モータ（１７）に供給される交流電圧につい
て当該交流電圧の導通期間を制御すべく位相制御を行う
サイリスタ（２５）と、 上記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２）へ直流電圧を供給す
る上記直流変換器（１１）からの低電圧を用いて、上記
ファン・モータ（１７）へ印加される交流電圧の位相に
同期した矩形波電圧を得ると共に、当該矩形波電圧を充
電してランプ電圧を発生させるランプ電圧発生回路部
（２１）と、 該ランプ電圧発生回路部（２１）からのランプ電圧と、
任意に定められる閾値電圧とを比較する比較回路部（２
３）と、 上記閾値電圧を定めると共に、上記ファン・モータ（１
７）の回転数を設定する回転数設定回路部（２２）と、 上記比較回路部（２３）からの出力により、上記サイリ
スタ（２５）を導通させるゲート回路（２４）とを備
え、 上記回転数設定回路部（２２）は、 上記ファン・モータ（１７）の回転数制御に当っての自
動と手動との選定を行うと共に、手動が選定されている
とき、上記歩進スイッチ（５０）が押される毎に、上記
ファン・モータ（１７）の回転速度を変化させるための
歩進信号を発生させる歩進スイッチ回路（３４）と、 上記集塵極（１６）と放電極（１５）との間の煙濃度を
検出する煙センサ（３８）を備えると共に、上記ファン
・モータ（１７）の回転数制御に手動が選定されたとき
上記煙センサ（３８）よる検出をオフ状態に保つ煙検出
回路（３３）と、 上記歩進スイッチ回路（３４）によって選定されたファ
ン・モータの回転数制御状態を、上記煙検出回路（３
３）からの検出信号に依存せしめる上記自動と、上記歩
進スイッチ回路（３４）からの歩進信号に依存せしめる
上記手動とに応じて回路状態を切り換える自動手動切換
回路（３５）と、 上記手動のときに、上記歩進スイッチ回路（３４）から
入力される上記歩進信号の到来ごとに、上記ファン・モ
ータ（１７）の回転数の異なる値に対応するように設定
された複数の閾値を順次選択する閾値電圧発生回路（３
６）と、 上記自動かまたは手動かを表示すると共に、上記閾値電
圧発生回路（３６）によって得られた各閾値電圧に対応
して上記ファン・モータ（１７）の回転速度を夫々表示
するモード回転速度表示回路（３７）とを備え、 上記直流変換器（１１）にて得られた低電圧を上記ラン
プ電圧を得るための信号電圧として上記ランプ電圧発生
回路部（２１）に供給し、かつ上記歩進スイッチ（５
０）によって、上記自動と手動とのモード切り換えと共
に、上記ファン・モータ（７）の回転数制御、および上
記モードと回転速度表示とを行うようにした ことを特徴としている。以下図面を参照しながら説明す
る。

〔実施例〕

第１図（Ｉ）ないし（III）は本考案に係る電気集塵器
の単相位相制御回路の一実施例構成、第２図はその波形
説明図、第３図は電気集塵器の電気系概略説明図を示し
ている。

第３図において、商用交流電源の交流電圧は、直流変換
器11により直流電圧に変換され、該直流電圧を用いてＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ12で高電圧化し、更に高周波の高電
圧を発生させるＤＣ−ＡＣインバータ13で交流化するこ
とにより、高価なトランスを用いずに高電圧の交流を発
生させ、次段の整流器14で整流した上で、電気集塵器の
放電極15と集塵極16との間に高電位の直流電圧が印加さ
れるように、それぞれ交直変換されるようになってい
る。この構成は煙等簡易に空気を清浄する空気清浄器の
電気集塵器に従来から用いられており、本考案では電気
集塵器の放電極15と集塵極16間の空気流を可変するファ
ン（ファン・モータ）17と、直流変換器11によって低電
圧に変換された変換電圧を流用し、ファン17の回転数を
制御する単相位相制御回路18とを新たに追加したもので
ある。

上記説明の如く簡易な電気集塵器では、高価な高昇圧用
トランスがコスト面から使用されず、第３図に示された
比較的安価な回路部品で構成されており、本考案の新た
に追加される単相位相制御回路18は、直流変換器11によ
って低電圧に変換された変換電圧を流用している点に１
つの特徴を有している。

次に該単相位相制御回路18を第１図（Ｉ）ないし（II
I）および第２図を用いて説明する。

第１図（Ｉ）において、符号１１、１２、１７は第３図
のものに対応し、21はランプ電圧発生回路部、22は回転
数設定回路、23は比較回路部、24はゲート回路、25はサ
イリスタ、26、27はコンパレータ、28、29はトランジス
タ、30はフォト・カプラ、31、32はコンデンサを表わし
ている。

ファン・モータ17へは、直流変換器11内のトランスの１
次電圧が印加されるようになっており、該トランスの２
次電圧が入力されるトランジスタ28、29のコレクタ側Ａ
点、Ｂ点に出力される方形波電圧は、上記ファン・モー
タ17に印加される１次電圧と位相がそれぞれ同期してい
る。この方形波電圧によってコンデンサ31、32がそれぞ
れ充電され、上記１次電圧と同期したランプ電圧が発生
する。これらのランプ電圧はコンパレータ26、27の反転
入力端子にそれぞれ入力されている。一方該コンパレー
タ26、27の非反転入力端子には、ファン・モータ17の回
転数を自由に可変する閾値電圧Ｋがそれぞれ入力される
ようになっており、上記コンパレータ26、27の反転入力
端子に入力されているランプ電圧が、該閾値電圧Ｋより
大きくなったとき、該コンパレータ26、27の出力はそれ
ぞれ「Ｌ」レベルとなる。該コンパレータ26、27はオー
プン・コレクタのものが使用され、ワイヤード・オア結
線されているので、フォト・カプラ30は上記コンパレー
タ26、27が「Ｌ」レベルのとき出力信号を出し、該出力
信号でサイリスタ25をトリガする。従って、サイリスタ
25はトリガされたとき導通し、ファン・モータ17は第２
図に示された如き位相制御された波形の電圧によって駆
動される。

ファン・モータ17の回転数制御は、回転数設定回路22の
上記閾値電圧Ｋによって定まり、該閾値電圧Ｋのレベル
が変化することによって、コンパレータ26、27の出力タ
イミングが変化し、従ってフォト・カプラ30のトリガ・
タイミングも変化し、サイリスタ25の導通角が変わるこ
とにより行われる。

このサイリスタ25は、コンパレータ26、27の出力を基に
フォト・カプラ30によってトリガされるので、低出力か
ら高出力に至るまで安定したリニアな位相制御が行わ
れ、ファン・モータ17が駆動される。

次に回転数設定回路22の閾値電圧Ｋのレベル変化等を第
１図（II）、（III）を用いて説明する。

第１図（II）、（III）において、符号33は煙検出回
路、34は歩進スイッチ回路、35は自動手動切換回路、36
は閾値電圧発生回路、37はモード回転速度表示回路、38
は煙センサ、39、40はコンパレータ、41はカウンタ、42
は歩進スイッチ、43ないし50はトランジスタ、51ないし
56はナンド回路、57ないし65はインバータ回路、63ない
し67は発光ダイオード、68ないし70はダイオード、71な
いし78は抵抗を表わしている。

電源が投入されると、カウンタ41の出力Ｑ_０が論理
「Ｈ」（以下「Ｈ」、「Ｌ」の如く略記する）にセット
され、モード回転速度表示回路37内のトランジスタ46を
オンにし、発光ダイオード63を点灯させる。該発光ダイ
オード63の点灯は自動モードを表わし、次に説明する煙
検出回路33が検出する煙濃度に応じて、自動的にファン
・モータ17の回転速度制御が行われる。

すなわち、出力Ｑ_０の「Ｈ」によって、自動手動切換回
路35内のナンド回路51ないし53は、コンパレータ39、40
の出力（インバータ回路57、58を介したものも含めて）
通過させる自動モード側に切り換えられる。また該出力
Ｑ_０の「Ｈ」はインバータ回路59を介してトランジスタ
43をオフにし、その結果トランジスタ44はオンとなる。
該トランジスタ44のオンにより、煙センサ38のヒータに
電流が流れ、煙検出可能状態となる。

コンパレータ39、40はＹ点、Ｚ点における各基準電圧Ｖ
_Ｙ、Ｖ_Ｚと、煙センサ38が煙濃度に対応して出力する検
出電圧Ｖ_Ｘとを比較しており、煙センサ38が煙濃度に対
応して出力する検出電圧Ｖ_Ｘによって、上記自動手動切
換回路35内のナンド回路51ないし53のいずれかを通過す
る。すなわちナンド回路51ないし53のうちいずれかのナ
ンド回路から出力「Ｌ」を出す。該出力「Ｌ」は、カウ
ンタ41の出力Ｑ_１ないしＱ_３にそれぞれ対応して設けら
れているナンド回路54ないし56のいずれかのゲートを通
り、通過したゲートのナンド回路から「Ｈ」を出力す
る。今、例えばナンド回路54から「Ｈ」が出力されたも
のとすると、該ナンド回路54の出力「Ｈ」は抵抗75と71
との抵抗値の比で按分され、その按分電圧Ｖ_１がダイオ
ード68を介して抵抗74に印加される。ここで抵抗71の抵
抗値を抵抗74の抵抗値より小さい値に選定しておけば、
按分電圧Ｖ_１が抵抗74に発生する閾値電圧Ｋ_１と考えて
よい。この閾値電圧Ｋ_１がコンパレータ26、27の各非反
転入力端子に入力されるので、上記説明した通りサイリ
スタ25によって位相制御された交流電圧がファン・モー
タ17に印加され、その導通角に応じた回転速度でファン
・モータ17が駆動される。

このときナンド回路54の出力「Ｈ」は、モード回転速度
表示回路37内のトランジスタ48をオンにし、低速度を表
示する発光ダイオード65を点灯させる。

ここで閾値電圧Ｋの発生の仕方を説明しておくと、閾値
電圧発生回路36内の抵抗75ないし77を同一値に選び、か
つ抵抗71ないし73の抵抗値を抵抗71＞抵抗72＞抵抗73に
選んでおけば、ナンド回路54ないし56のいずれのナンド
回路から出力「Ｈ」が出ても、抵抗74に発生する閾値電
圧ＫはＶ_１≒Ｋ_１＞Ｖ_２≒Ｋ_２＞Ｖ_３≒Ｋ_３となり、サ
イリスタ25はそれぞれの値に応じた導通角となる。ここ
でＶ_２、Ｖ_３は、ナンド回路55、56が「Ｈ」のときの按
分電圧を表わしている。

従って、煙センサ38が検出する煙濃度に対応して、ナン
ド回路54、55、56のいずれかのナンド回路が出力する
「Ｈ」によって、その対応する閾値電圧Ｋが抵抗74に発
生する。

この閾値電圧Ｋの変化により、ファン・モータ17を駆動
する交流電圧の導通角が変化し、ファン・モータ17の回
転速度が制御される。例えばナンド回路55から「Ｈ」が
出力されると、ファン・モータ17の回転は中速となり、
中速度を表示する発光ダイオード66が点灯し、またナン
ド回路56から「Ｈ」が出力されると、ファン・モータ17
回転は高速となり、高速度を表示する発光ダイオード67
が点灯する。

この様にして、煙検出回路33が出力する検出信号に応じ
て、すなわち煙センサ38が検出する煙濃度に応じて、自
動的にファン・モータ17の回転速度が制御され、対応す
る回転速度がモード回転速度表示回路37の発光ダイオー
ド65ないし67で表示される。

この様な状態、すなわち自動モードの下で、歩進スイッ
チ42を１回押すと、歩進信号が抵抗78を介してカウンタ
41に入力される。これによりカウンタ41はカウントを１
つ進めて、出力Ｑ_１が「Ｈ」になり、出力Ｑ_０が「Ｌ」
となる。

該出力Ｑ_０の「Ｌ」は、インバータ回路59を介してモー
ド回転速度表示回路37内のトランジスタ47をオンにし、
発光ダイオード64を点灯させる。該発光ダイオード64の
点灯は手動モードを表わし、次に説明する煙検出回路33
の無駄な電力の消費を無くし、歩進スイッチ42から手動
で入力される歩進信号に応じて、ファン・モータ17の回
転速度が制御される。

すなわち、出力Ｑ_０の「Ｌ」によって自動手動切換回路
35内のナンド回路51ないし53の出力はすべて「Ｈ」とな
り、手動モード側に切り換えられる。また該出力Ｑ_０の
「Ｌ」はインバータ回路59を介して、トランジスタ43を
オンにし、その結果トランジスタ44はオフとなる。該ト
ランジスタ44のオフは煙センサ38のヒータに電流の供給
を阻止させ、煙センサ38を使用しない手動モード時に電
力の無駄な消費を避けるようになっている。

一方、カウンタ41の出力Ｑ_１の「Ｈ」は、インバータ回
路60を介してナンド回路54から出力「Ｈ」を出させる。
該ナンド回路54の出力「Ｈ」は、上記自動モードで説明
した通り、モード回転速度表示回路37内の低速度を表示
する発光ダイオード65を点灯させると共に、閾値電圧発
生回路36から閾値電圧Ｋ_１を発生させ、ファン・モータ
17を低速度回転させる。

さらに、歩進スイッチ42を押すことにより、カウンタ41
がカウントを１ずつ進め、出力Ｑ_２、Ｑ_３が順に「Ｈ」
となり、それに対応して閾値電圧発生回路36からＫ_２、
Ｋ_３の閾値電圧が発生し、ファン・モータ17は中速、高
速へと変化する。このファン・モータ17の回転速度変化
に対応して、中速度、高速度をそれぞれ表示する発光ダ
イオード66、67がそれぞれ点灯する。

さらに歩進スイッチ42をもう一度押すと、カウンタ41の
出力Ｑ_４が「Ｈ」となり、該出力Ｑ_４の「Ｈ」はリセッ
ト（ＲＳＴ）端子に入力されているので、該カウンタ41
にリセットが掛り、最初の状態に戻る。すなわちカウン
タ41の出力Ｑ_０が「Ｈ」となり、自動モードに戻る。以
下歩進スイッチ42を押す毎に上記説明のサイクルが繰り
返される。

以上の説明では、ファン・モータ17の回転速度の制御を
３段階で説明したが、カウンタ41を８進、10進のものを
使用し、またそれに対応して電気回路部品を増せば、フ
ァン・モータ17の各モードで多段階制御を行うことがで
きる。

〔考案の効果〕 以上説明した如く、本考案によれば、電気集塵器にファ
ンを設け、煙の濃度に応じて歩進スイッチを押すことに
より、或いは煙検出回路による自動モードにより、ファ
ンの回転数を制御するようにし、かつ該ファンの回転数
制御も、リニアにかつ低出力から高出力まで安定に動作
する位相制御回路を用いているので、清浄空気の汚れに
応じて高効率で電気集塵器を動作させることができ、効
率的な空気の清浄化が可能となる。

また手動モード時には、煙センサのヒータに電流が流れ
ない構成となっているので無駄な電力消費が回避され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ｉ）ないし（III）は本考案に係る電気集塵器
の単相位相制御回路の一実施例構成、第２図はその波形
説明図、第３図は本考案に係る電気集塵器の電気系概略
説明図、第４図は従来の単相位相制御回路図を示してい
る。 図中、11は直流変換器、12はＤＣ−ＤＣコンバータ、13
はＤＣ−ＡＣインバータ、14は整流器、15は放電極、16
は集塵極、17はファン・モータ、18は単相位相制御回
路、21はランプ電圧発生回路部、22は回転数設定回路、
23は比較回路部、24はゲート回路、25はサイリスタ、33
は煙検出回路、34は歩進スイッチ回路、35は自動手動切
換回路、36は閾値電圧発生回路、37はモード回転速度表
示回路、38は煙センサ、42は歩進スイッチを表わしてい
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】商用交流電源の電圧を低電圧の直流に変換
   する直流変換器（１１）と、 該直流変換器（１１）によって得られた当該直流電圧か
   ら高電圧の直流を得るＤＣ−ＤＣコンバータ（１２）
   と、 該高電圧の直流電圧を高周波の交流に変換するインバー
   タ（１３）と、 該インバータ（１３）の出力を整流する整流器（１４）
   とをそなえ、 集塵極（１６）と放電極（１５）との間に直流の高電圧
   を印加する構成の電気集塵器において、 上記商用交流電源からの電圧によって駆動されるファン
   ・モータ（１７）と、 該ファン・モータ（１７）に供給される交流電圧につい
   て当該交流電圧の導通期間を制御すべく位相制御を行う
   サイリスタ（２５）と、 上記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２）へ直流電圧を供給す
   る上記直流変換器（１１）からの低電圧を用いて、上記
   ファン・モータ（１７）へ印加される交流電圧の位相に
   同期した矩形波電圧を得ると共に、当該矩形波電圧を充
   電してランプ電圧を発生させるランプ電圧発生回路部
   （２１）と、 該ランプ電圧発生回路部（２１）からのランプ電圧と、
   任意に定められる閾値電圧とを比較する比較回路部（２
   ３）と、 上記閾値電圧を定めると共に、上記ファン・モータ（１
   ７）の回転数を設定する回転数設定回路部（２２）と、 上記比較回路部（２３）からの出力により、上記サイリ
   スタ（２５）を導通させるゲート回路（２４）とを備
   え、 上記回転数設定回路部（２２）は、 上記ファン・モータ（１７）の回転数制御に当っての自
   動と手動との選定を行うと共に、手動が選定されている
   ときに、上記歩進スイッチ（５０）が押される毎に、上
   記ファン・モータ（１７）の回転速度を変化させるため
   の歩進信号を発生させる歩進スイッチ回路（３４）と、 上記集塵極（１６）と放電極（１５）との間の煙濃度を
   検出する煙センサ（３８）を備えると共に、上記ファン
   ・モータ（１７）の回転数制御に手動が選定されたとき
   上記煙センサ（３８）による検出をオフ状態に保つ煙検
   出回路（３３）と、 上記歩進スイッチ回路（３４）によって選定されたファ
   ン・モータの回転数制御状態を、上記煙検出回路（３
   ３）からの検出信号に依存せしめる上記自動と、上記歩
   進スイッチ回路（３４）からの歩進信号に依存せしめる
   上記手動とに応じて回路状態を切り換える自動手動切換
   回路（３５）と、 上記手動のときに、上記歩進スイッチ回路（３４）から
   入力される上記歩進信号の到来ごとに、上記ファン・モ
   ータ（１７）の回転数の異なる値に対応するように設定
   された複数の閾値を順次選択する閾値電圧発生回路（３
   ６）と、 上記自動かまたは手動かを表示すると共に、上記閾値電
   圧発生回路（３６）によって得られた各閾値電圧に対応
   して上記ファン・モータ（１７）の回転速度を夫々表示
   するモード回転速度表示回路（３７）とを備え、 上記直流変換器（１１）にて得られた低電圧を上記ラン
   プ電圧を得るための信号電圧として上記ランプ電圧発生
   回路部（２１）に供給し、かつ上記歩進スイッチ（５
   ０）によって、上記自動と手動とのモード切り換えと共
   に、上記ファン・モータ（１７）の回転数制御、および
   上記モードと回転速度表示とを行うようにした ことを特徴とする電気集塵器。