JPH09178230A - エアクリーナーの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアクリーナーで浄化可能なガスを検出する
ことができるガスセンサを用いて浄化状態を正確に検出
し、その浄化状態にあった制御を行なうことで、エアク
リーナーの始動及び停止制御を人間の嗅覚特性に合わせ
て合理的に行なうことのできる、且つ安価なエアクリー
ナーの制御方法を提供すること。 【解決手段】 ガスセンサの出力の増加により、エアク
リーナーを始動させる始動手段と、ガスセンサの出力の
変化量によりエアクリーナーを停止させる停止手段とを
設ける。前記停止手段は、一定時間毎のサンプリングに
よって得られたガスセンサの出力を、差もしくは比の演
算を用いて変化量を検出し、変化量がある一定の値以上
変化しなくなった場合、浄化がされたと判断しエアクリ
ーナーの清浄機能を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサによる
エアクリーナーの制御装置における清浄機能の制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、清潔で快適な生活空間への関心の
高まりから、例えば、たばこの煙による居室内または車
室内の空気の汚れを浄化するエアクリーナーが急速に普
及し始めており、これに伴ってエアクリーナーの起動や
停止を自動制御するための制御方法について様々な提案
がなされている。一例として、エアクリーナーに小型で
メンテナンスが容易であり、かつ長寿命である触媒増感
型の半導体ガスセンサを搭載し、このガスセンサの出力
に基づいて清浄機能の起動や停止を自動制御する装置が
ある。

【０００３】本来、この種の装置には、たばこの煙に含
まれる物質の中でも、特にエアクリーナーで浄化可能な
ガス（例えば、アンモニアやアセトアルデヒドなどの悪
臭物質）をガスセンサで検出し除去することで、人間の
嗅覚特性に合致した合理的な制御を行なうことが望まれ
ている。しかしながら、該ガスに十分な感度を示す触媒
増感型半導体ガスセンサが存在しないことから、この制
御方法は実現されていない。

【０００４】そのため現状では、たばこの煙に含まれる
他の共存ガス（一酸化炭素や水素等）に感度を示す触媒
増感型半導体ガスセンサを使用し、このガスセンサの出
力値に基づいてエアクリーナーの始動や停止を制御して
いる。しかしながら、エアクリーナーでは、一酸化炭素
や水素などのガス成分をほとんど除去できないことか
ら、換気もしくは換気扇等により前記ガス成分を強制的
に除去しない限りガスセンサの出力は低下せず、停止制
御が非常に困難であった。

【０００５】このような問題を解決するものとして、例
えば、特公平６−７８９７号公報には、ガスセンサの出
力の低下だけで、エアクリーナーを停止させることは不
可能とし、ガスセンサの出力の飽和を検出し、飽和の検
出後タイマーを用いて所定時間の間エアクリーナーの作
動を継続させる飽和検出手段を設けてエアクリーナーの
停止を行なっている。また、実公平５−２６４１６号公
報には、前記飽和検出手段と、エアクリーナーの作動中
に、ガスセンサ出力が低下したことを検出するための出
力低下検出手段とを設け、飽和検出手段と出力検出手段
のいずれかにより、エアクリーナーを停止させるように
構成したエアクリーナーの制御方法が開示されている。
図５は、この公報の実施例に示されたマイクロコンピュ
ータの制御フローチャートであるが、これを見てもわか
るように、飽和を検出した後、所定時間の間エアクリー
ナーの作動を継続させるためのタイマー手段を設け、エ
アクリーナーの制御を行なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな制御方法においては、エアクリーナーを使用する室
内の気密性や、エアクリーナーの機種による浄化能力の
違いにより、空気の汚染状態に対応できないという問題
があった。また、エアクリーナーのフィルターの劣化に
よって浄化能力が低下した場合、浄化されていないのに
もかかわらず、劣化前と同じ設定時間でタイマーによる
停止制御を行なってしまい、浄化不足が問題となってい
た。このためフィルターの経時変化にも対処できないで
いた。一方、浄化不足にならないようにタイマーの設定
時間を長めに設定すると、過剰浄化の問題になってしま
っていた。更に、制御が非常に複雑で高性能なマイコン
を必要とするため、コストが上昇してしまうという問題
もあった。

【０００７】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、エアクリーナーで浄化
可能なガスを検出することができるガスセンサを用いて
浄化状態を正確に検出し、その浄化状態にあった制御を
行なうことで、エアクリーナーの始動及び停止制御を人
間の嗅覚特性に合わせて合理的に行なうことのできる、
且つ安価なエアクリーナーの制御方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明によるエアクリーナーの制御方法は、エアクリー
ナーで浄化可能なガスに対して高感度を示すガスセンサ
の出力の値に基づいて、エアクリーナーの起動及び停止
制御を行なうエアクリーナーの制御方法において、ガス
センサの出力の増加により、エアクリーナーを始動させ
る始動手段と、ガスセンサの出力の変化量によりエアク
リーナーを停止させる停止手段とを設けたことを特徴と
する。

【０００９】

【発明の実施の形態】始動用所定値は、一定時間毎にサ
ンプリングされるガスセンサの出力の最小値もしくは平
均値による基準出力によって、ガスセンサの出力の範囲
内で決定される。前記始動手段は、ガスセンサの出力が
基準出力の所定倍になったことで空気の汚染を検知し、
始動用所定値に達した時点でエアクリーナーの清浄機能
を始動させる。

【００１０】前記停止手段は、一定時間毎のサンプリン
グによって得られたガスセンサの出力を、差もしくは比
の演算を用いて変化量を検出し、変化量がある一定の値
以上変化しなくなった場合、浄化がされたと判断しエア
クリーナーの清浄機能を停止させる。この変化量は絶対
値とはしない。もし絶対値とするならば、ガスセンサの
出力が飽和もしくは低下し始めた時点から比較すること
とする。

【００１１】前記停止手段を作用させるには、ガスセン
サの出力の変化量がある一定の値以上になるような、ガ
スセンサの出力が得られなければならない。このため前
記ガスセンサには、空気の浄化状態に的確に反応するこ
とができるように、空気中とアンモニア５００ｐｐｍ気
中での抵抗値の変化率で表される感度（空気中の抵抗値
／アンモニア気中の抵抗値）が５以上を示すガスセンサ
を使用するのが好ましい。さらに、空気中と水素５００
ｐｐｍ気中での抵抗値の変化率で表される感度に対する
前記アンモニアの感度の比が０．３以上を示すガスセン
サならば特に好ましい。

【００１２】該感度が５以上を示すガスセンサとして
は、酸化スズまたは酸化インジウムを主成分とするガス
感応体と、白金触媒とからなる触媒増感型半導体ガスセ
ンサに、モリブデンまたはモリブデン化合物を添加した
もので構成されているものが考えられる。このとき、ガ
ス感応体の態様は特に限定されず、例えば、酸化スズま
たは酸化インジウムを焼結させたものや、酸化スズまた
は酸化インジウムを膜状（厚膜または薄膜）に形成した
ものなどが挙げられる。酸化スズ薄膜または酸化インジ
ウム薄膜をガス感応体とした場合には、特にアンモニア
に対して高感度を示すガスセンサを得ることができる。

【００１３】上記エアクリーナーの始動及び停止制御を
利用して、エアクリーナーのファンの運転モードを"
強"，"中"，"弱"といったように段階的に設定すること
が考えられ、これらの運転モードの切り換えに対応させ
る始動用所定値及びある一定の値は、等差もしくは等比
等で設定されることが好ましい。このように運転モード
を段階的に設定した場合、エアクリーナーの清浄機能を
ガスセンサの出力に応じた運転モードに徐々に切り換え
た運転制御ができる。

【００１４】本発明のエアクリーナーの制御方法は、空
気の浄化の状態を的確に捕らえたガスセンサの出力を利
用し、増加しているガスセンサの出力が始動用所定値に
達した時にエアクリーナーの清浄機能を始動させ、ガス
センサの出力の変化量がある一定の値以上変化しなくな
った時にエアクリーナーの清浄機能を停止させるという
制御を行なう。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を更に具体
的に説明する。図１は本実施例によるエアクリーナーの
制御方法の検出回路図である。図中、符号Ｓはガスセン
サ、符号Ｈはヒータ、符号Ｖc は回路電圧、符号Ｖr は
負荷抵抗でありガスセンサＳと直列に接続されている。
この負荷抵抗Ｖr の両端の電位差が出力電圧Ｖout とし
て取り出されることになり、ガスセンサＳの抵抗値をＲ
s とすると、出力電圧Ｖout は次式で表すことができ
る。 Ｖout ＝Ｖc ・Ｖr ／（Ｒs ＋Ｖr ）

【００１６】ここで図１においてＶc ＝５Ｖ，Ｖr の抵
抗値は、たばこを燃焼しない時の出力電圧Ｖout の値が
１．３Ｖとなるように調節した検出回路を用い、密閉さ
れた６畳の室内で３本のたばこ〔日本たばこ産業株式会
社製、商品名:マイルドセブン〕を順次燃焼させ、その後
エアクリーナーを作動させた。図２はこのときガスセン
サが検出した値の時間−出力電圧特性を示した図であ
る。図中（１）が本実施例、（２）が比較例を示すもの
である。

【００１７】本実施例ではガスセンサＳとして、質量膜
厚１５０Åの酸化スズ薄膜からなるガス感応体と、質量
膜厚２０Åの白金触媒とからなる触媒増感型半導体ガス
センサに、質量膜厚２００Åの三酸化モリブデンを添加
した構成のものを使用した。尚、このガスセンサの空気
中と水素５００ｐｐｍ気中での抵抗値の変化率で表され
る感度は２０程度、空気中とアンモニア５００ｐｐｍ気
中での抵抗値の変化率で表される感度は１０程度であ
り、水素感度に対するアンモニア感度の比は０．５程度
であった。

【００１８】比較例ではガスセンサＳとして、市販のエ
アクリーナーに搭載されている触媒増感型半導体ガスセ
ンサ〔フィガロ技研株式会社製、商品名:ＴＧＳ ８０
０〕を使用した。尚、このガスセンサの空気中と水素５
００ｐｐｍ気中での抵抗値の変化率で表される感度は１
５程度、空気中とアンモニア５００ｐｐｍ気中での抵抗
値の変化率で表される感度はわずかに３程度であり、水
素感度に対するアンモニア感度の比は０．２程度であっ
た。

【００１９】図２に示した時間−出力電圧特性図によれ
ば、本実施例（１）、比較例（２）のどちらもたばこの
燃焼に伴ってガスセンサの出力が増大しており、ほとん
ど変化は見られない。しかし、たばこが燃焼しエアクリ
ーナーが作動すると、本実施例（１）は時間の経過とと
もに出力が低下しているのに対し、比較例（２）は３０
分経過した後も殆ど出力が低下していない。尚、図示さ
れていないが出力電圧Ｖout は一定間隔でサンプリング
されているものとする。

【００２０】次に、図１に示した検出回路から検出され
るガスセンサの出力電圧Ｖout を用いたエアクリーナー
の制御動作の一例を図３及び図４に基づいて説明する。
図３はエアクリーナーの制御動作の一例を示す制御フロ
ーチャートである。図４（ａ）は図３に示したフローチ
ャートがすべて機能することを確認できるように、たば
この煙の濃度を変化させた時の出力電圧Ｖout の値の変
化を示したグラフであり、図４（ｂ）は図４（ａ）の変
化に伴って、図３のフローチャートに制御されたエアク
リーナーのファンの動作変化を示した動作図である。

【００２１】ここで、図中ＶL ，ＶM ，ＶH は、エアク
リーナーのファンの運転モード"弱"，"中"，"強"にそれ
ぞれ対応した始動用所定値であり、基準電圧Ｍを基準に
出力電圧Ｖout の出力範囲内で設定される値である。こ
の始動用所定値は等差もしくは等比等で設定することが
好ましい。さらに、図中の係数α，β，γは１以下の経
験より得た値であり、それぞれ始動用所定値の係数とす
ることで停止用所定値としている。

【００２２】始めに、所定期間での出力電圧Ｖout の最
小値を基準電圧Ｍとして記憶し、出力電圧Ｖout とｅＭ
（ｅは経験より得た係数）との比較から汚染検出の判断
を行なう。出力電圧Ｖout が、ｅＭより大きい場合には
汚染と検出し、出力電圧Ｖout と始動用所定値ＶL との
比較を行ない、それ以外の場合には再度ループを回す。
出力電圧Ｖout が始動用所定値ＶL より大きい場合には
エアクリーナーを"弱"運転させ、それ以外の場合には再
度ループを回す。

【００２３】"弱"運転動作時において、出力電圧Ｖout
が、所定値ＶM より大きい場合にはエアクリーナーを"
中"運転に切り換える。それ以外の場合には、出力電圧
Ｖoutの現在の値が、ｎ時間（本実施例では５分）前の
値Ｖｎより低下し、その変化量がα値以下となった時、
浄化が進んだと判断し、エアクリーナーのファンをオフ
させて基準値Ｍの読み込みまで戻り、それ以外の場合に
は出力電圧Ｖout の読み込み後、出力電圧Ｖout と所定
値ＶM との比較に戻る。"中"運転動作時において、出力
電圧Ｖout が、所定値ＶH より大きい場合にはエアクリ
ーナーを強運転させる。それ以外の場合には、出力電圧
Ｖout の現在の値が、ｎ時間（本実施例では５分）前の
値Ｖｎより低下し、その変化量がβ値以下となった時、
浄化が進んだと判断し、エアクリーナーのファンを弱運
転させるところまで戻り、それ以外の場合には出力電圧
Ｖout の読み込み後、出力電圧Ｖout と所定値ＶH との
比較に戻る。"強"運転動作時において、出力電圧Ｖout
の現在の値が、ｎ時間（本実施例では５分）前の値Ｖｎ
より低下し、その変化量がγ値以下となった時、浄化が
進んだと判断し、エアクリーナーのファンを"中"運転さ
せるところまで戻り、それ以外の場合には出力電圧Ｖou
t の読み込みまでループを回す。

【００２５】前記実施例ではガスセンサとして、酸化ス
ズ薄膜をガス感応体としたものを使用したが、酸化スズ
の焼結体をガス感応体としたものや、酸化インジウム薄
膜または酸化インジウムの焼結体をガス感応体としたも
のであっても良い。浄化の判断において５分前の出力電
圧Ｖｎとしたが、５分前に限らず任意の前出力の値を用
いても良い。また、浄化の判断において差による演算
（Ｖｎ−Ｖout ）を用いたが、比による演算（Ｖｎ／Ｖ
out ）を用いても良い。また、始動及び停止の際、ファ
ンのチャタリング防止の為に遅延を行なっても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、エ
アクリーナーで浄化可能なガスに対して高感度を示すガ
スセンサを使用することで、空気の浄化に伴いガスセン
サの出力の変化量を正確に検出できることを利用し、ガ
スセンサの出力の変化量がある一定の値以下になったら
エアクリーナーの停止をするという制御であるため、エ
アクリーナーのフィルターの経時変化にも対処でき、人
間の嗅覚特性にあった合理的な制御が可能となった。そ
のため、なんらかの異常により喫煙後ガスセンサの出力
が低下しなくなっても、エアクリーナーを停止させるこ
とができるので安心・確実である。そのうえ、従来のよ
うなタイマー等の特別な部品を使用した制御が不要とな
り、コストの低減も実現できた。さらには、エアクリー
ナーのファンの運転モードが段階的に設定されている場
合、エアクリーナーをガスセンサの出力に応じた運転モ
ードに徐々に切り換えて停止させることができるので、
空気の汚れ具合に応じた効率の良い運転制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例によるエアクリーナーの制御方法の検
出回路図である。

【図２】本実施例及び比較例で使用したガスセンサの時
間−出力電圧特性図である。

【図３】本実施例によるエアクリーナーの制御動作の一
例を示す制御フローチャートである。

【図４】図３に示したフローチャートが全て機能するこ
とを確認できるようにしたものであり、（ａ）は、たば
この煙の濃度を変化させた時の出力電圧Ｖout の値の変
化を示したグラフ、（ｂ）は、（ａ）の変化に伴って制
御されたエアクリーナーのファンの動作変化を示した動
作図である。

【図５】従来のエアクリーナーの制御方法における制御
フローチャートである。

【符号の説明】

Ｓ‥‥‥ガスセンサ Ｒs ‥‥ガスセンサの抵抗値 Ｈ‥‥‥ヒータ Ｖc ‥‥回路電圧 Ｖr ‥‥負荷抵抗 Ｖout ‥出力電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアクリーナーで浄化可能なガスに対し
   て高感度を示すガスセンサの出力の値に基づいて、エア
   クリーナーの起動及び停止制御を行なうエアクリーナー
   の制御方法において、ガスセンサの出力の増加により、
   エアクリーナーを始動させる始動手段と、ガスセンサの
   出力の変化量によりエアクリーナーを停止させる停止手
   段とを設けたことを特徴とするエアクリーナーの制御方
   法。