JPS598725B2 - 換気扇の自動運転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は還元性気体に感応して導電特性が変化する検知
素子を利用して換気扇を自動運転させる換気扇の自動運
転装置に関する。

従来より換気扇においては、ＣＯ等の還元性気体に感応
して導電特性が変化するＺｎＯ，ＳｎＯ等の金属酸化物
半導体からなる検知素子を用い、この検知素子の導電特
性の変化を電圧変化として検出してこれが所定値になっ
た時に自動的に運転を開始させる自動運転装置が供され
ている。

ところが、上記金属酸化物からなる検知素子は、周囲の
温度、湿度の影響を受けて感度が変化し易く、又経年変
化により感度が変化するので、年中通し？高感度の検知
を行なわせることは困難である。

このため従来では、感度調節用可変抵抗器を用いて定期
的に感度調節を行なうようにしているが、これでは取扱
いが面倒で不便である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、還元性気体に感応して導電特性が変化する検知素
子の該導電特性が急激に変化した時に換気扇の運転を開
始させるとともに、前記導電特性が脈動している間中は
前記換気扇の運転を続行させる構成とすることによって
、長時間にわたって緩慢に変化する周囲温度、湿度の影
響を受けることなく又検知素子の経年変化による感度変
化の影響を受けることなく年中通して高感度の換気扇の
運転制御，を行ない得、取扱いが極めて簡単な換気扇の
自動運転装置を提供するにある。

以下本発明の一実施例につき図面に従い説明する。

先ず、第１図において、１及び２は図示しない例えば１
００ボルトの単相交流電源に接続した電源端子であり、
これらの間に降圧用の変圧器３の一次巻線３Ｐを接続し
、該変圧器３の第１の二次巻線３Ｓａの一端を図示極性
のダイオード４を介して正（ト）電位母線５に接続し、
他端を前記電源端子２に接続するとともに零（０）電位
母線６に接続する。

そして、前記ダイオード４のアノードを図示極性のダイ
オード７を介して負←）電位母線８に接続するとともに
、正電位母線５と零電位母線６との間及び零電位母線６
と負電位母線８との間に夫々平滑用コンテンサ９及び１
０を接続し、以上により正、零及び負の三電源を得る直
流電源回路１１を構成する。

１２は調理室等の室内に配設したＺｎＯ ， Ｓ ｎｏ
等の金属酸化物からなる検知素子で、これはヒータ兼用
の一対の電極１２ａ，１２ｂを有するもので、常には高
抵抗値を呈しており、前記電極１２ａ，１２ｂ間にＣＯ
等の還元性気体が存在するとこれに感応して低抵抗値を
呈するように導電特性が変化するようになっている。

そして、この検知素子１２の一方の電極１２ａの両端を
前記変圧器３の第２の二次巻線３Ｓｂの両端に接続し、
該電極１２ａの一端を前記電源端子１に接続するととも
に、その電極１２ａの一端と前記他方の電極１２ｂの両
端共通接続点との間にバイアス用の抵抗１３を接続し、
更に電極１２ｂと抵抗１３との共通接続点を出力用の抵
抗１４及び１５を直列に介し七零電位母線６に接続し、
以って検知回路１６を構成する。

１７は制御回路であり、以下これについて詳述する。

即ち、前記抵抗１４及び１５の共通接続点を図示極性の
ダイオード１８及び充電用の抵抗１９を介して二分岐し
、その第１の分岐端をコンデンサ２０を介して及び第２
の分岐端を放電用の抵抗２１．２２を介して夫々零電位
母線６に接続し、第１の充放電回路２３を構成する。

同様にして、前記抵抗１４及び１５の共通接続点を図示
極性のダイオード２４及び充電用の抵抗２５を介して二
分岐し、その第１の分岐端をコンデンサ２６を介して及
び第２の分岐端を放電用の抵抗２７．２８を介して夫々
零電位母線６に接続し、第２の充放電回路２９を構成す
る。

この場合、第１及び第２の充放電回路２３及び２９にお
いて、抵抗１９及び２５、抵抗２１及び２７並びに抵抗
２２及び２８の抵抗値は夫々等しく設定するが、コンデ
ンサ２０の容量はコンデンサ２６のそれよりも小となる
ように設定し、両者の時定数を異ならせる。

３０は第１の差動増幅回路３１を構成するための差動増
幅器であり、感度調節用の可変抵抗３２を備えている。

そして、この差動増幅器３０の正入力端子を第１の充放
電回路２３の出力端たる抵抗２１及び２２の共通接続点
に接続し、負出力端子を第２の充放電回路２９の出力端
たる抵抗２Ｔ及び２８の共通接続点に接続する。

３３は第２の差動増幅回路３４を構成するための差動増
幅器であり、感度調節用の可変抵抗３５を備えている。

そして、この差動増幅器３３の正入力端子を前記抵抗２
７及び２８の共通接続点に接続し、負入力端子を前記抵
抗２１及び２２の共通接続点に接続する。

尚、第１及び第２の差動増幅器３０及び３３の正及び負
電源端子は夫々正電位母線５及び負電位母線８に接続さ
れている。

３６及び３７はシュミット回路３８を形成ｆるＮＰＮ形
トランジスタであり、夫々のエミツタを共通に接続して
その共通接続点を抵抗３９を介して零電位母線６に接続
し、トランジスタ３６のコレクタを二分岐して、その第
１の分岐端を抵抗４０を介して正電位母線５に及び第２
の分岐端をトランジスタ３７０ベースに夫々接続スると
ともに、該トランジスタ３７のコレクタを抵抗４１を介
し又正電位母線５に接続する。

更に、トランジスタ３６のベースを抵抗４２．４３を介
して二分岐し、その第１の分岐端を図示極性のダイオー
ド４４を介して前記差動増幅器３０の出力端子に接続し
、第２の分岐端を図示極性のダイオード４５を介して前
記差動増幅器３３の出力端子に接続するとともに、前記
抵抗４２及び４３の共通接続点と零電位母線６との間に
コンデンサ４６を接続し、以上によりタイマー回路４７
を構成する。

４８及び４９は夫々換気扇のファンモータ５０を駆動す
る駆動回路５１を構成するための双方向性三端子ザイリ
スタ（以下単にサイリスタと称す）及びＰＮＰ形トラン
ジスタである。

そして、ファンモータ５０とサイリスタ４８の直列回路
を前記電源端子１と零電位母線６との間に接続し、，サ
イリスタ４８に並列にサージ吸収用の抵抗５２及びコン
デンサ５３の直列回路を接続する。

更に、前記トランジスタ４９０ベースを抵抗５４を介し
て前記シュミット回路３８の出力端たるトランジスタ３
１のｑレクタに接続し、エミツタを正電位母線５に接続
し、コレクタを負荷用の抵抗５５及び５６を直列に介し
て負電位母線８に接続するとともに、前記サイリスタ４
８のゲートを図示極性のダイオード５７を介して抵抗５
５及び５６の共通接続点に接続する。

次に上記の様に構成した本実施例の作用について第２図
を参照して説明するに、第２図においては横軸に時間（
１）、縦軸に正の電圧或は電位をとって示す。

而して、後述するようにシュミット回路３８に入力が与
えられない通常時は該シュミット回路３８はトランジス
タ３６がオフでトランジスタ３７がオンの復帰状態にあ
り、従ってトランジスタ４９はベース電流が流れてオン
しており抵抗５５及び５６に電流が流れている。

この場合、抵抗５５及び５６の抵抗値をその共通接続点
の電位が正となるように選定しておけば、サイリスタ４
８のゲートはダイオード５７を介して逆バイアスされる
ためにサイリスタ４８はオフであり、ファンモータ５０
は通電されずに停止している。

そして、調理室等の室内にＣＯ等の還元性気体が存在し
ない或は極めて少ない通常時には還元性気体に感応する
検知素子１２は高抵抗値を呈しており、従って検知素子
１２を介して抵抗１４及び１５に流れる電流＆ｂトさく
該抵抗１５の端子電圧は第２図ａで示すように小さい。

今、ガス漏れ或はガス器具の不完全燃焼等によって室内
にＣＯ等の還元性気体が発生すると（時刻１１）、これ
に感応する検知素子１２が急激に低抵抗値を呈するよう
に導電特性を変化するようになり、従って抵抗１５に流
れる電流も増大してその検知信号たる端子電圧は第２図
ａで示すように急激に増大するように変化する。

そして、この抵抗１５の端子電圧によってコンデンサ２
０及び２６はダイオード１８、抵抗１９及びダイオード
２４、抵抗２５を夫々介して充電されるが、この場合コ
ンデンサ２０の容量がコンデンサ２６のそれよりも小と
なるように設定されているので、コンデンサ２０の端子
電圧は第２図ｂ実線で示すように急激に立上り、コンデ
ンサ２６の端子電圧は同図ｂ破線で示すようにコンデン
サ２０のそれよりも若干緩やかに立上り、両者の間に電
位差が生ずる（時刻１２）。

これらコンデンサ２０，２６の端子電圧は夫々差動増幅
器３０．３３に逆位相で入力として与えられるが、差動
増幅器３０．３３は正入力端子に負入力端子より大なる
入力が与えられてこれが所定の差になると正の出力を生
ずるように設定されており、差動増幅器３０の出力端子
従って第１の差動増幅回路３１の出力端たるダイオード
４４０カソードの電位は第２図Ｃで示すように正となり
、これにより抵抗４３を介してコンデンサ４６は略瞬間
的に充電されてその端子電圧が抵抗４２を介してトラン
ジスタ３６０ベースに加えられる。

従って、トランジスタ３６はオンにトランジスタ３７は
オフに反転し、シュミット回路３８従ってタイマー回路
４７の出力端たるトランジスタ３７のコレクタ電位は第
２図ｆで示すように正となる。

このトランジスタ３７のコレクタ電位が正となることに
よって即ち出力信号が出力されたことによってトランジ
スタ４９はオフとなり、抵抗５５及び５６の共通接続点
の電位が負となってサイリスタ４８のゲートにダイオー
ド５７及び抵抗５６を介して電流が流れ、該サイリスタ
４８がオンしてファンモータ５０は通電され、換気扇の
運転が開始される。

換気扇が運転されると室内のＣＯ等の還元性気体は室内
空気とともに室外に排出されるが、この室内空気の流れ
によって検知素子１２の電極１２ａ，１２ｂ間を流通す
る還元性気体の濃度は断続的に変化するものであり、従
って検知素子１２の導電特性は時間の経過とともに脈動
するようになり、抵抗１５の端子電圧も第２図ａで示す
ように太き《脈動する。

これにより、この抵抗１５の端子電圧によって充電され
るコンデンサ２０及び２６の端子電圧も第２図ｂの実線
及び破線で示すように脈動し、一方の端子電圧が他方の
端子電圧に対して大きくなったり小さくなったり或は等
しくなったり種々変化する。

そして、これらコンデンサ２０，２６の端子電圧を入力
とする第１の差動増幅回路３１の出力端たるダイオード
４４０カソード電位及び第２の差動増幅回路３４の出力
端たるダイオード４５０カンード電位は前記変化に応じ
て夫々第２図Ｃ及び第２図ｄで示すようになり、これら
の合成出力が第２図ｅで示すようになってこれがタイマ
ー回路４７０入力として与えられるようになる。

従つ℃、タイマー回路４１０入力は一時的に零となる場
合もあるが、この場合にはコンデンサ４６の充電電荷が
抵抗４２を介して徐々にトランジスタ３６０ベースに与
えられるので、トランジスタ３６はオン及びトランジス
タ３Ｔはオフの動作状態に保持され、タイマー回路４７
の出力端たるトランジスタ３７のコレクタ電位は第２図
ｆに示すように正に維持され、ファンモータ５０が断続
通電されることはない。

ところで、時刻ｔ１以前の通常時について考えてみると
、検知素子１２はＣＯ等の還元性気体を感知していない
ので高抵抗値を呈し℃おり、従って抵抗１５の端子電圧
は極めて小さい。

そして、検知素子１２は周囲温度、湿度の影響を受けて
或は経年変化によりその感度が徐々に変化してその導電
特性が徐々に変化するが、年間を通しての周囲温度、湿
度の変化過程或は検知素子１２の経年変化の変化過程は
極めて緩慢であり、従って検知素子１２の導電特性の変
化も緩慢で抵抗１５の端子電圧の変化も時刻Ｌ１以後の
変化忙比し極めて緩慢である。

これにより、第１及び第２の充放電回路２３及び２９を
ζ両者の時定数が異なるとはいえども抵抗１５の端子電
圧の緩慢な変化に対しては充分追従することができ、コ
ンデンサ２０，２６の端子電圧には差がほとんどなく、
あったとしても無視し得る程度である。

従って、第１及び第２の差動増幅回路３１及び３４の出
力はいずれも零であり、タイマー回路４７０入力は零で
その出力即ちトランジスタ３１のコレクタ電位も零であ
り、サイリスタ４８がオフでファンモータ５０は通電さ
れない。

さて、前述したような換気扇の運転によって室内の還元
性気体がほとんど排出されると、検知素子１２は徐々に
高抵抗値を呈するようになり抵抗１５の端子電圧も漸減
する。

従って、コンデンサ２０．２６も夫々の時定数で漸減し
、その差が所定値以下になると（時刻ｔａ ）第１及び
第２の差動増幅回路３１，３４の合成出力は零となり、
タイマー回路４７０入力は零となる。

しかしながら、タイマー回路４７０入力が零となっても
コンデンサ４６は抵抗４２を介して放電してトランジス
タ３６にベース電流を流すので、シュミット回路３８は
作動状態を維持し、タイマー回路４７は正の出力を発生
し続ける、ことになり、ファンモータ５０は通電が続行
される。

その後、コンデンサ４６及び抵抗４２０時定数で定まる
時間の経過後、コンデンサ４６の端子電圧がシュミット
回路３８の復帰電圧になると（時刻１４）、該シュミッ
ト回路３８はトランジスタ３６がオフでトランジスタ３
７がオンとなるように反転復帰し、タイマー回路４７の
出力が零となる。

これにより、トランジスタ４９がオンとなってサイリス
タ４８がオフとなり、ファンモータ５００通電が切られ
て換気扇の運転が停止される。

このように本実施例では、室内のＣＯ等の還元性気体に
感応して導電特性が変化する検知素子１２を設け、この
検知素子１２の導電特性の変化を制御回路１７によって
抵抗１５の端子電圧変化として検知して、これが急激に
変化した時にファンモータ５０に通電して換気扇の運転
を開始させるとともに、前記抵抗１５の端子電圧が脈動
している間中は前記ファンモータ５０に通電し続けて換
気扇の運転を続行させるようにしたので、周囲温度、湿
度の長時間にわたる緩慢な変化或は検知素子１２の経年
変化に対して該検知素子１２の導電特性が変化してもこ
れに換気扇が応動するようなことはなく、年中を通して
換気扇の運転制御を高感度で行なうことができ、しかも
従来のように検知素子１２の感度調節用可変抵抗器を定
期的に調節する必要もないので取扱いが極めて簡単であ
る。

ところで、上記実施例では室内にＣＯ等の還元性気体が
発生した場合の動作につい又述べたが、調理室等室内に
おいてガスレンジ等の熱源を利用して調理を行なった場
合には、調理中の熱気、湯気等で周囲温度、湿度が急激
に変化するので、これを検知素子１２が感知して還元性
気体を感知したと同様にして換気扇を自動的に運転させ
ることができる。

尚、本発明ｋ址記し且つ図面に示す実施例にのみ限定さ
れるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形
して実施し得ることは勿論である。

本発明は以上説明したようになり、長時間にわたって変
化する緩慢な周囲温度、湿度の影響を受けることなく又
検知素子の経年変化による感度変化の影響を受けること
なく年中通して高感度の換気扇の運転制御を行ない得、
取扱いが極めて簡単な換気扇の自動運転装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は電気回路図、
第２図ａ乃至ｆは各部の波形図である。 図面中、１１は直流電源回路、１２は検知素子、１６は
検知回路、１７は制御回路、２３及び２６は第１及び第
２の充放電回路、３１及び３４は第１及び第２の差動増
幅回路、４７はタイマー回路、５０は換気扇のファンモ
ータ、５１は駆動回路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 還元性気体に感応して導電特性が変化する検知素子
   を有しその検知素子の導電特性の変化に応じて変化する
   検知信号を出力する検知回路と、この検知回路の検出信
   号が急激に変化した時に出力信号を出力するとともに該
   検知信号が脈動している間中前記出力信号の出力を継続
   させるタイマー回路を有する制御回路と、この制御回路
   の出力信号に基づいて換気扇を運転させる駆動回路とを
   具備してなる換気扇の自動運転装置。