JPH0729019B2 - 空気清浄装置 - Google Patents

空気清浄装置

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JPH0729019B2
JPH0729019B2 JP62108830A JP10883087A JPH0729019B2 JP H0729019 B2 JPH0729019 B2 JP H0729019B2 JP 62108830 A JP62108830 A JP 62108830A JP 10883087 A JP10883087 A JP 10883087A JP H0729019 B2 JPH0729019 B2 JP H0729019B2
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JP
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blower
air
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博之 菅生
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気清浄装置に係り、特に自動運転するに好適
な煙(ガス)検知回路を備えた空気清浄装置に関する。
〔従来の技術〕
従来からタバコ等の煙検出器として半導体式ガスセンサ
が用いられており、例えば1976年9月20日新技術開発セ
ンター発行の検出器実用マニアル第638頁から第644頁に
おいて論じられている。すなわち、ガスセンサは、半導
体式のSnO2を主成分とする焼結体で、内部に電極および
電極を兼ねた加熱用ヒータコイルを内蔵しているもの
で、清浄大気中では、ある一定の対向値を保つているの
で回路には一定の電流が流れている。ここに水素、一酸
化炭素など還元性ガスが接触するとセンサの抵抗値がガ
ス濃度に応じて減少するので、その変化は負荷抵抗RL
両端の電圧変化となつて現れる旨の事が上記文献に示さ
れている。ところで上記センサは一般に温度の影響を受
けるので、例えば特開昭60−236054号公報に示されてい
る毎く、温度補償回路が付加されている。
しかしながら、かかるセンサを自動車用の空気清浄装置
に使用する場合、単に温度のみの影響ばかりでなく、後
述する各種の環境条件に適応し、誤動作のない安定した
上記装置が必要となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一般に使用されている上述した煙検知器としてのガスセ
ンサは温度及び湿度の変化によつて検出感度が変化する
ものである。具体的には温度及び湿度に応じてガスセン
サ自身の抵抗値が変化し、高温、高湿時は抵抗値が小さ
く、低温、低湿時は大きくなると言う特性がある。
この問題を解決するために、例えば温度補償回路を付加
させて検出感度の安定化を実現させていた。
かかるセンサを自動車用空気清浄装置に適用する場合
は、 (1)無通電で長時間放置後、通電開始直後の検出感度
の変動(一時的にガスセンサの抵抗値大)。
(2)芳香剤、消臭剤使用時、その粒子の車室内充満に
よる誤動作。
(3)ドア開閉による車室内雰囲気温度等の急変による
検出感度の変動(ガスセンサ抵抗値変化)と言う問題が
生ずる。
本発明の目的は、上記諸問題を解消し、誤動作を防止し
て、清浄効果の高い空気清浄装置を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、本発明は、 空気中のガス濃度を検出するガス検出素子と、 そのガス検出素子の検出信号を入力する時間遅れ回路
と、 前記ガス検出素子の検出信号と前記時間遅れ回路を介し
た信号とを比較する比較回路と、 その比較回路からの出力信号で起動し、所定時間幅のパ
ルスを出力する、例えば単安定マルチバイブレータなど
からなるパルス発生回路と、 そのパルス発生回路からパルス信号が出力されないとき
空気清浄器のブロワを低速動作させ、パルス信号が出力
されている期間は空気清浄器のブロワを高速動作させる
ようにブロワを切り換える清浄器作動回路とを 備えたことを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明は前述したように比較回路の前に時間遅れ回路を
備えているから、温度、湿度の変化や芳香剤あるいは脱
臭剤の使用などの雰囲気の変化に影響されることなく、
ガスの検出が精度よく行われて誤動作することがない。
またパルス発生回路からパルス信号が出力されないとき
は空気清浄器のブロワを低速動作させて、常に室内の清
浄状態を維持している。そしてパルス信号が出力される
と空気清浄器のブロワを高速動作させるようにブロワを
切り換えるから、煙などのガスが迅速に除去できるとと
もに、ガスが無くなるまで連続してブロワを高速動作さ
せるから、清浄効果が高い。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。自動
車のバツテリ電圧VBから電源供給を受け、定電圧回路10
にて安定化一定電圧を出力側から供給する。11は半導体
式ガスセンサーでヒータ11aと電極11bからなり、ヒータ
11aは定電圧回路10の電力供給を受け、電極11bの一方は
定電圧回路10に、他方は抵抗12に接続され、抵抗12の他
方端はアースされる。定電圧回路10と、電極11b、抵抗1
2との接続点(P)との間に抵抗13,14を直列に、またコ
ンデンサ15とダイオード16も直列に、ダイオードのアノ
ード側がコンデンサと接続される様に接続され、抵抗1
3,14の接続点とコンデンサ15、ダイオード16との接続点
(Q)は結線され、電圧比較器17の一方の入力端に接続
される。電圧比較器17の他方入力端は前記ガスセンサ11
の電極11bと抵抗12の接続点(P)に結線される。18は
単安定マルチバイブレータで比較器17の出力を入力信号
として一定パルス出力を発生し、この出力で空気清浄器
19を駆動する。空気清浄器19は汚れを濾過するフイルタ
と低速、高速切り換えのできるブロアを有し、さらに第
1図の回路を内蔵した構造で、車室内のリヤシエルフ上
あるいは天井に配設する構成とする。
以上の構成の装置の動作を次に説明する。
自動車の電源VBは通常キーONの位置に接続され、装置は
主にエンジン作動中に動作する。ガスセンサ11はヒータ
11aに通電すると電極11bが作動状態となり、該ガスセン
サ11に可燃性ガス、例えば水素、一酸化炭素、プロパン
やアルコール系、ケトン系、エステル系、ベンゾール系
などが接触すると電極11bの抵抗値が低下する。第3図
に各種ガスによる検出特性の例を示す。すなわち横軸に
ガス濃度、縦軸に清浄空気中の検出特性(=RsAir)と
各々のガス濃度(=Rs)との比Rs/RsAirをとると空気
(は変化せず)、一酸化炭素(CO)、エチルアルコール
(C2H5OH)、水素はそれぞれ第3図の如くの特性を示
す。
一方、タバコの煙の成分中には一酸化炭素が含まれてい
ることが知らており、主として一酸化炭素によりガスセ
ンサ11が反応すると言われている。第1図のガスセンサ
電極11bは、第2図に示す公知のガスセンサ201及びその
基本回路を利用したものである。喫煙試験を実車にて行
つたP点の実測結果例を第4図に示す。第4図の例では
喫煙開始後の立ち上がり特性はIV/3分、すなわち0.35V/
分程度の時間変化割合を示す。
これに対し、本ガスセンサ11は温度、湿度とも高くなる
と抵抗値が低下し、温度、湿度が低くなると抵抗値が高
くなる特性を持つため、車室内の温度、湿度による影響
を調べる試験を行つた。すなわち、冬期、喫煙しないで
運転開始から車両用ヒータを作動させ、温度を上昇させ
て行く試験結果では第8図の特性図に示す如く、0.2V/5
分、すなわち0.04V/分程度でP点の電圧が上昇する。こ
れは車室内の温度上昇と、それに伴う湿度低下の両者を
考慮した値である。この試験での温度上昇割合は上記喫
煙時の立ち上がり特性に比較し非常に時間変化割合が小
さい。
第1図において抵抗13は抵抗14と比較して充分大きな値
に設定すれば抵抗14とコンデンサ15とで構成する回路は
ガスセンサ11の出力P点の電圧積分回路とみなすことが
出来る。そこで本発明はこの積分回路にガスセンサ11の
主として上記したヒータ使用時の温湿度による雰囲気変
化分を追従できる程度の時定数(0.04V/分)を持たせた
もので、Q点の電位は時定数の大きい上記雰囲気変化に
よつて生ずるP点の電位と略1対1に対応し、喫煙時に
おけるQ点の電位は、さほど変化がない様にすることが
出来る。ここで抵抗13と抵抗14の比を例えば9対1に設
定し、定電圧回路10の出力電圧を5V、非喫煙時のP点の
電圧を2Vとすると、Q点はP点より0.3Vだけ高い電位、
即ち2.3Vで平衡する。そこでP,Q点を入力とする電圧比
較器17はP点、即ちガスセンサ11の出力電圧がガスを検
知し始めて抵抗値が減少することによつてVpが上昇し、
例えば0.3V増加した点で保持電圧VQと一致した時、出力
するように設定する。即ち、P,Q点の差電位は定常状態
におけるガスセンサ11の検出感度を代表することにな
る。また前述の如く積分回路を有することからQ点の電
圧VQは、温度、湿度の変化(この変化は上記積分回路の
時定数以上であつて、例えば車室内を暖房する時の温、
湿度変化等)によつて生ずるP点の電圧変化VPに略追従
することから、車室内の温、湿度が急変しない限り検出
感度は略一定とすることが出来、このことはガスセンサ
の温、湿度補償を行つていることを意味するものであ
る。
また車室内で芳香剤、または脱臭剤が使用され場合があ
るが、通常の回路であれば、これらのガス成分によつて
ガスセンサ11が検知してしまうおそれがある。しかしな
がら上記ガスが車内に充満しても該ガスの濃度の変化速
度は充分に遅いことから例えば清浄空気のみの場合と比
べてVPが0.5V上昇した電位で平衡するため、P−Q間の
電位差が依然0.3Vとなり、車室内は定常状態を保ち続け
る。従つて、芳香剤、脱臭剤の濃度変化が急変しない限
り、それによつて空気清浄装置が誤動作することはな
い。
次に自動車においては乗員の乗り降りは、ドアを一時的
に開ける事があり、それによつて車室内の温度、湿度が
共に急変する場合がある。例えば外気温が低温の時、ド
アを開けるとガスセンサが一時的に急冷されるため、セ
ンサ自身の抵抗値が上昇する。従つてP点の電圧VPは低
下するが、Q点の電圧VQは前述した積分回路の時定数に
より低下速度は遅く、一時的にP−Q間の電圧差は大き
くなる。このことはセンサの検出感度が一時的に低下す
ることを意味するものであり、例えば乗員が乗車後、直
ちに喫煙を始めた時などは、ガスセンサは所定の検出感
度で検出し得なくなると言う不具合が生ずる。
そこで、上記ドア開閉による雰囲気の急変の場合でも検
知感度を一定に保つため第1図のダイオード16が作動す
る。すなわちコンデンサ15の電位VQはダイオード16を第
1図の如く設置すればガスセンサのVPが急低下時、VQ
VP+(ダイオード16の順方向飽和電圧)に沿つて平行移
動することになる。本発明ではP−Q間の電位差を0.3V
に設定したのでダイオードはゲルマニウム形にすれば順
方向飽和電位が0.3Vであるので抵抗13,14による分圧電
圧を崩さずに移行でき好適である。
以上の如くすると、ドア開閉時の車室内雰囲気の急変に
対しても最適な補償が可能となる。
さらにダイオード16は以下の機能も持つ。
前述したが芳香剤は車内に充満し、ガスセンサ11の基準
レベルを変動させる。更にガスセンサ11は温湿度の影響
を受け、同温度でも湿度により最大1ボルト程度の変動
がある。加えてガスセンサ11のメーカによつては長時間
使用せずに放置した場合、通電開始後、しばらくの期間
は抵抗値が高くなるものがあり、これらを考慮するとガ
スセンサ11の電源投入初期の基準電位は単に温度補正を
施した程度では不充分である。
ガスセンサ11は電源投入直後は抵抗値が非常に高くな
り、徐々にヒータ11aが加熱され、比較的早い時間、例
えば1分後にある抵抗値に安定する。この安定値は上記
した芳香剤、温湿度、初期抵抗値変化等の雰囲気変動を
含んだ電位である。
従つてガスセンサ11の出力VPは第5図の如くの特性をた
どる。そこで上記ガスセンサ11の初期特性を利用し、電
源投入初期のガスセンサ11の上記芳香剤等の車室内雰囲
気特性を含んだ初期基準値をコンデンサ15に保持させる
べくしたもので、電源投入直後のコンデンサ15は放電し
ているので、Q点の電位は電源電圧に等しく、ダイオー
ド16には電流が流れない、次にガスセンサ11の抵抗値が
低下し、安定域に達すると抵抗14とコンデンサ15との時
間遅れ回路によつてVQはVPに追従できず、VP−VQ間の電
位差は大きくなり、センサ11の検出感度が低下する。こ
のためダイオード16によりコンデンサ15を強制的にVP
0.3Vにしながら充電させ、VPの初期値をコンデンサ15に
保持させる。
以上の如くすると通電初期における車室内の諸々の雰囲
気要因による変動に対してもこれを最適に補償でき、誤
動作がなくなる。
次に比較器17の出力を入力とする単安定マルチバイブレ
ータ18にて、比較器17のトリガを受け、喫煙者の平均喫
煙時間は4分程度であるので、例えば8分間のパルスを
出力する。このパルスの期間、空気清浄器を高速駆動さ
せる様にする。
第6図に動作例を、第7図に空気清浄器の回路を示す。
第7図で19bは空気清浄器17のブロアで、電源VBから抵
抗72を介してブロア19bに通電される場合はブロア19bは
低速作動し単安定マルチバイブレータで駆動されるスイ
ツチ71が抵抗72をシヨートし、VBが直接ブロア19bに通
電される場合はブロア19bは高速作動をする。以上の如
くするとエンジン作動中、非喫煙時は清浄器19は低速で
作動し、車室内で喫煙(1)を開始すると、VP(第6図
b)はVQ(第6図a)を超えた時点で比較器17は検知出
力する(第6図c)。比較器17の最初のトリガ信号を受
け単安定マルチバイブレータ18は自己の設定された時定
数8分の間、パルスを出力する(第6図d)。単安定ア
ルチバイブレータ18の出力信号に駆動され、上記時間中
清浄器19のブロア19bはスイツチ71が閉状態になるので
高速作動をし、8分後に低速動作に戻るという一連の動
作である。単安定マルチバイブレータ18はトリガ信号を
受け、設定された時間のみパルスを出力するのが通例で
あるが、設定パルス終了時にトリガ信号が引き続き出力
されている状態では該トリガ出力が終了するまでパルス
出力を延長できるものも公知であり、喫煙(2)は該機
能を使用した例であり、喫煙直前のVQは車室内雰囲気が
変化し、喫煙(1)の終了時と比べ増加している場合
で、この時点でもVQ−VP=一定値(約0.3V)の電位差を
保つている。喫煙(2)を開始すると、開始後8分まで
は喫煙(1)と同じ動作とし、8分時に単安定マルチバ
イブレータ18は比較器17引き続き出力されていることを
受け、比較器17のパルスが終了するまでのプラスαだけ
出力パルスを延長させる。従つて、清浄器19は8分+α
時間、高速作動をすることになる。本発明の一実施例に
よれば、ガスセンサを煙検知器とした自動車用空気清浄
器においてガスセンサ特有の温湿度、初期安定値の変動
の影響、更に芳香剤や消臭剤による感度への影響を受け
ることなく常に一定感度でタバコの煙を検知して作動す
る空気清浄器が得られるという効果がある。
〔発明の効果〕
本発明は前述したように比較回路の前に時間遅れ回路を
備えているから、温度、湿度の変化や芳香剤あるいは脱
臭剤の使用などの雰囲気の変化に影響されることなく、
ガスの検出が精度よく行われて誤動作することがない。
またパルス発生回路からパルス信号が出力されないとき
は空気清浄器のブロワを低速動作させて、常に室内の清
浄状態を維持している。そしてパルス信号が出力される
と空気清浄器のブロワを高速動作させるようにブロワを
切り換えるから、煙などのガスが迅速に除去できるとと
もに、ガスが無くなるまで連続してブロワを高速動作さ
せるため、清浄効果が高いなどの利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路結線を示す図、第2図
は公知の標準的なガスセンサの基本結線図、第3図はガ
スセンサの機能特性図、第4図は喫煙時のガスセンサ検
出特性を示す図、第5図はガスセンサの通電初期の特性
を示す図、第6図は本発明の一実施例の動作例を示すタ
イムチャート図、第7図は空気清浄器の電気結線の一部
を示す図、第8図は冬期、運転開始から温度上昇させて
行く過程のガスセンサ検出特性を示す図である。 10……定電圧回路 11……ガスセンサ 12,13,14……抵抗器 15……コンデンサ 16……ダイオード 17……電圧比較器 18……単安定マルチバイブレータ 19……空気清浄器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空気中のガス濃度を検出する検出素子と、 そのガス検出素子の検出信号を入力する時間遅れ回路
    と、 前記ガス検出素子の検出信号と前記時間遅れ回路を介し
    た信号とを比較する比較回路と、 その比較回路からの出力信号で起動し、所定時間幅のパ
    ルスを出力するパルス発生回路と、 そのパルス発生回路からパルス信号が出力されないとき
    空気清浄器のブロワを低速動作させ、パルス信号が出力
    されている期間は空気清浄器のブロワを高速動作させる
    ようにブロワを切り換える清浄器作動回路とを 備えたことを特徴とする空気清浄装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第(1)項記載の空気清浄
    装置において、前記比較回路は該回路に入力される上記
    2入力信号のレベル差が所定値以上に達した時は、前記
    時間遅れ回路の機能を無効にする制限回路を備えたこと
    を特徴とする空気清浄装置。
JP62108830A 1987-05-06 1987-05-06 空気清浄装置 Expired - Lifetime JPH0729019B2 (ja)

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JPH0729020B2 (ja) * 1987-05-06 1995-04-05 株式会社日立オートシステムズ 空気清浄装置

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