JP3629766B2

JP3629766B2 - air purifier

Info

Publication number: JP3629766B2
Application number: JP23630195A
Authority: JP
Inventors: 俊明藤原; 秀利今井; 真一都築; 崇文石橋; 禎高速水
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: JPH0975779A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は空気中の汚れを清浄する空気清浄器に関するもので、特に直流電源部の小容量化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファンモータによる吸排気過程で空気をフィルターで濾過させることにより空気中の汚れを清浄する空気清浄器が開発されており、最近では空気中のガス濃度を検知するガスセンサを内蔵し、その出力をマイクロコンピュータで演算し、空気の汚れに応じてファンモータの風量選択を行う自動運転タイプの空気清浄器が登場している。
【０００３】
図７に従来の空気清浄器のブロック図を示し以下簡単に動作を説明する。
図中１は空気中のガス濃度を検知するガスセンサ部で、ＲｕＯ２など金属酸化物半導体を材料としたガス濃度に応じてその抵抗値が変化する検知素子１ａ及びその検知素子１ａを一定温度で使用するために加温するヒータ１ｂとを内蔵している。
【０００４】
２はガスセンサ抵抗値検知部で前記ガスセンサ部１の検知素子１ａの抵抗値を検知し、空気の汚れ度を演算する汚れ度演算部３に出力する。
【０００５】
４は汚れ度のレベルを複数段予め設定する汚れ度レベル設定部であり、ここでは４段（汚れ多、中、少、なし）に設定されている。
【０００６】
５は前記汚れ度演算部３と汚れ度レベル設定部４の出力により、風量を決定したり汚れ度の表示レベルなどを決定する総合判定部、６は複数の速度切り換えタップを有するファンモータ、７、８及び９はいずれも前記ファンモータ６の各々のタップに対応したファンモータ駆動部である。
【０００７】
１０は前記総合判定部５の出力により前記複数のファンモータ駆動部７、８または９のいずれか一つを選択する風量選択部、１１は前記総合判定部５の出力により空気の汚れ度合いなどを表示する表示部１２を駆動する表示駆動部である。
【０００８】
一般に汚れ度演算部３での演算は複雑な処理を要するため、汚れ度レベル設定部４や総合判定部５、風量選択部１０、表示駆動部１１などと共にマイクロコンピュータ１３にてプログラム処理されている。１４は前記各部に動作電源を供給する直流電源部である。
【０００９】
ここでマイクロコンピュータ１３を正常に動作させるためには、負荷変動や電源電圧変動があってもその動作電圧を保証してやらなければならない。このため、直流電源部１４は最大負荷時の消費電流を供給できるように設計する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記構成の空気清浄器では、ガスセンサ部１のヒータ１ｂへの供給電流が多すぎて大容量の直流電源部１４特に大容量のトランスが必要となる。
【００１１】
というのは、ガスセンサ部１のヒータ１ｂは一般的にその定格が５Ｖ、数十ｍＡ〜２００ｍＡであり、それ以外の負荷電流が数十ｍＡ以内であることから、ガスセンサ部１のヒータ１ｂだけで、全体の消費電流の１／２〜４／５を占めているからである。
【００１２】
さらにヒータ１ｂは冷時には抵抗値が小さくなるという特性を有するため、安定時までの数秒以内はさらに電流を供給する必要がある。
【００１３】
本発明はこのような従来の課題を解決するもので、電源投入時にはガスセンサ部のヒータへの通電を優先して行い、ヒータ安定後にマイクロコンピュータを始め各部の動作を行わせることにより、小容量の直流電源部でも安定した動作を行うシステムを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第一の手段は、複数の速度切り換えタップを有するファンモータと、その各々のタップに対応した複数のファンモータ駆動部と、空気の汚れ度合いなどを表示する表示部と、空気の汚れを検知する検知素子を有し、内蔵したヒータで加温するガスセンサ部と、前記ガスセンサ部の検知素子の抵抗値を検知するガスセンサ抵抗値検知部と、前記ガスセンサ部内蔵ヒータの制御を行うヒータ制御部と、前記ヒータ制御部に通電／非通電信号を与えるヒータ通電信号発生部と、前記ガスセンサ抵抗値検知部の出力により空気の汚れ度を演算する汚れ度演算部と、汚れ度のレベルを複数段予め設定する汚れ度レベル設定部と、前記汚れ度演算部と汚れ度レベル設定部の出力により、前記ファンモータの使用タップを決定したり汚れ度の表示レベルなどを決定する総合判定部と、前記総合判定部の出力により前記複数のファンモータ駆動部のいずれか一つを選択する風量選択部と、前記総合判定部の出力により前記表示部を駆動する表示駆動部と、前記各部に動作電源を供給する直流電源部とで構成し、この直流電源部の電源容量は、前記ガスセンサ部の内蔵ヒータ冷時において、この内蔵ヒータに駆動電流を供給する電源容量に設定したものである。
【００１５】
また第二の手段は、ガスセンサ部内蔵ヒータへの通電周期を与えるヒータ通電周期発生部と、その周期の中でガスセンサ部内蔵ヒータへの通電比率を与えるヒータ通電比率発生部の出力をヒータ制御部に与えるように構成したものである。
【００１６】
さらに第三の手段は、周囲温度を検知する周囲温度検知部の信号をヒータ通電比率発生部に出力するよう構成したものである。
【００１７】
次に第四の手段は、ファンモータの運転時間を設定する運転時間設定部と、その運転時間を計測する運転時間計測部と、前記運転時間設定部と運転時間計測部の差を演算する残り時間演算部とを設け、残り時間演算部の出力をヒータ通電信号発生部及び総合判定部に出力するように構成したものである。
【００１８】
そして第五の手段は、ガスセンサ部内蔵ヒータがＯＦＦした時のファンモータの累計の運転時間を記憶するメモリ部と、直流電圧が０Ｖになってもデータを記憶する不揮発性の外部メモリ部と、ヒータ通電信号発生部の出力によりガスセンサ部内蔵ヒータがＯＦＦしてからの時間計測を開始するＯＦＦ時間計測部と、その上限時間を予め設定するＯＦＦ時間設定部と、前記ＯＦＦ時間計測部とＯＦＦ時間設定部の出力により前記メモリ部のデータを外部メモリ部の出力指示を与えるデータ出力指示部とで構成したものである。
【００１９】
【作用】
前記第一の手段によれば、電源投入時にはガスセンサ部のヒータに重点的に電流が供給されるため、各部には正常動作電圧を供給することができず、ヒータの加温のみに費やされる。そして、ヒータ安定後に各部に正常動作電圧を供給することができる。
【００２０】
また第二の手段によれば、各部が正常に動作を行っているときにはヒータ通電周期発生部及びヒータ通電比率発生部にて設定された周期、比率にてヒータへの通電が行われる。
【００２１】
さらに第三の手段によれば、周囲温度の増減によりヒータへの通電比率を変化させる。
【００２２】
次に第四の手段によれば、残り時間演算部の出力をヒータ通電信号発生部に与えることにより、運転時間設定部にて設定した時間以上経過するとヒータへの通電を停止させる。
【００２３】
そして第五の手段によれば、ＯＦＦ時間設定部にて設定された上限時間を越えてヒータの通電が停止されると、データ出力指示部からの指示により、ガスセンサ部内蔵ヒータがＯＦＦした時のファンモータの累計運転時間を記憶するメモリ部から不揮発性の外部メモリ部に対してそのデータを出力する。
【００２４】
【実施例】
図１に本発明の第一の実施例のブロック図を示し、以下この図に基づいて説明を行う。
【００２５】
図１において、２１は複数の速度切り換えタップを有するファンモータ、２２はその起動用コンデンサ、２３、２４及び２５は前記ファンモータ２１の各々のタップに対応した複数のファンモータ駆動部で、それぞれ強風量、中風量及び弱風量に対応している。
【００２６】
２６は空気の汚れ度合いなどを表示する表示部、２７は空気の汚れを検知する検知素子２７ａを有し、内蔵したヒータ２７ｂで加温するガスセンサ部、２８は前記ガスセンサ部２７の検知素子２７ａの抵抗値を検知するガスセンサ抵抗値検知部、２９は前記ガスセンサ部２７に内蔵ヒータ２７ｂの制御を行うヒータ制御部であり、本実施例ではトランジスタ及びＮＣタイプのリレーを用いている。
【００２７】
３０は前記ヒータ制御部２９に通電／非通電信号を与えるヒータ通電信号発生部、３１は前記ガスセンサ抵抗値検知部２８の出力により空気の汚れ度を演算する汚れ度演算部、３２は汚れ度のレベルを複数段予め設定する汚れ度レベル設定部であり、ここでは４段（汚れ多、中、少、なし）に設定されている。
【００２８】
３３は前記汚れ度演算部３１と汚れ度レベル設定部３２の出力により、前記ファンモータ２１の使用タップを決定したり汚れ度の表示レベルなどを決定する総合判定部、３４は前記総合判定部３３の出力により前記複数のファンモータ駆動部のいずれか一つを選択する風量選択部、３５は前記総合判定部３３の出力により前記表示部２６を駆動する表示駆動部である。
【００２９】
本実施例ではこれらの内、ヒータ通電信号発生部３０、汚れ度演算部３１、汚れ度レベル設定部３２、総合判定部３３、風量選択無３４及び表示駆動部３５はマイクロコンピュータ３６のハード及びプログラム処理により行われる。
【００３０】
３７は前記各部に動作電源を供給する直流電源部であり、その電源容量は前記ガスセンサ部２７の内蔵ヒータ２７ｂ冷時の駆動電流を供給できる設定にしてあり、本実施例では−１０℃での抵抗値にて設定されている。
【００３１】
この場合の消費電流は以下の通りである。
ガスセンサヒータ２７ｂ定格消費電流：４０ｍＡ（１２５Ω）
ガスセンサヒータ２７ｂ冷時消費電流：６３ｍＡ（８０Ω）
ガスセンサヒータ以外の最大消費電流：３０ｍＡ
（ファンモータ駆動部２３、２４または２５のいずれか一つ、表示素子２６、ガスセンサ検知素子２７ａ、ヒータ制御部２９、マイクロコンピュータ３６、直流電源部３７自体の合計）
そこで、本実施例での直流電源部３７の容量は５Ｖ、６０ｍＡ（３００ｍＷ）に設定している。
【００３２】
図２を参照して動作を説明すると、初期状態ではガスセンサヒータ２７ｂはヒータ制御部２９のＮＣリレー接点により閉じられており、マイクロコンピュータ３６はそのリセット解除電圧（本実施例では４Ｖ）に至るまでは動作を行わないので、制御回路系のインピーダンスはガスセンサヒータ２７ｂのインピーダンス８０Ωに等しい。この状態で電源が投入されると、直流電源部３７の出力は５Ｖに向かって上昇していくが、その電圧は４Ｖ以下ゆえ、直流電源部３７からの電流は全てガスセンサヒータ２７ｂに流れ専らヒータの加温に費やされる。その過程において、ガスセンサヒータ２７ｂの抵抗値は１２５Ωに向かって徐々に増加するので、直流電源部３７の出力はその立ち上がりを速めていき、またマイクロコンピュータ３６の発振が開始される（Ｔ０〜Ｔ１）。
【００３３】
そしてリセット解除電圧の４Ｖになると、マイクロコンピュータ３６は初期設定の後に定常動作を開始するため、消費電流はやや増加するため、直流電源部３７の出力はやや鈍る。この時に、ファンモータ駆動部２３〜２５や表示部２６の駆動を行わなければ直流電源部３７からの供給電流で安定動作を継続できる（Ｔ１〜Ｔ２）。
【００３４】
そして直流電源部３７の出力が５Ｖになるころには、ガスセンサヒータ２７ｂは１２５Ωで安定している。このため、ガスセンサヒータ２７ｂには連続通電は必要でなくなり、ヒータ通電信号発生部３０により以下のようにしてガスセンサヒータ２７ｂへの通電制御を行えばよい。
【００３５】
直流電源部３７の供給能力：６０ｍＡ
ガスセンサヒータ２７ｂ以外の消費電流：３０ｍＡ
ゆえ、その差は３０ｍＡ。これをガスセンサヒータ２７ｂに供給できるので、３０ｍＡ／４０ｍＡ（ガスセンサヒータ２７ｂ安定時の消費電流）＝７５％
つまり、７５％以下のデューティで通電制御を行えば直流電源部３７に負担がかからないことがわかる（Ｔ２〜Ｔ３）。
【００３６】
すなわち、マイクロコンピュータ３６に優先してガスセンサヒータ２７ｂへの通電を行うことにより、小容量の直流電源部３７でも電源の立ち上げやマイクロコンピュータ３６の動作を支障なく行うことができる。
【００３７】
しかし実際にはこの時間管理を行うためには、マイクロコンピュータ３６内部のタイマーを使用する必要があるが、汚れ度演算部３１の処理などによりそのタイマーは使用されるため、外部に設けた方がよい。
【００３８】
図３に本発明の第二の実施例のブロック図を示し、以下この図に基づいて説明を行う。
【００３９】
図３において、４１はガスセンサヒータ２７ｂへの通電周期を与えるヒータ通電周期発生部であり本実施例では３秒に設定してある。４２はその周期の中でガスセンサヒータ２７ｂへの通電比率を与えるヒータ通電比率発生部であり、本実施例では２／３（２秒通電、１秒非通電）に設定してある。
【００４０】
なお、本実施例ではヒータ通電周期発生部４１及びヒータ通電比率発生部４２にはいずれもＩＣを用いており、その最低動作電圧は３．５Ｖとリセット電圧（４Ｖ）よりも低いため、第一の実施例と比べると直流電源部３７の立ち上がりが速くできる。また、この処理をマイクロコンピュータ３６で行う必要もないため、処理速度を向上させることができる。
【００４１】
図４に本発明の第三の実施例のブロック図を示し、以下この図に基づいて説明を行う。
【００４２】
図４において、４３はガスセンサ部２７の周囲温度を検知する周囲温度検知部であり、この信号をヒータ通電比率発生部４２に出力し、周囲温度低下時にはその通電比率を高め、周囲温度上昇時には比率を低下するように構成されている。
【００４３】
これにより、ガスセンサ部２７、特にガスセンサ検知素子２７ａの温度を一定に制御できるため、高温時の加熱や低温時にガスセンサ検知素子２７ａが性能不安定になることもない。
【００４４】
図５に本発明の第四の実施例のブロック図を示し、以下この図に基づいて説明を行う。
【００４５】
図５において、５１はファンモータ２１の運転時間を設定する運転時間設定部であり、本実施例ではスイッチ操作により運転時間選択が行われるよう構成している。５２はその運転時間を計測する運転時間計測部、５３は前記運転時間設定部５１と運転時間計測部５２との差を演算する残り時間演算部であり、この残り時間演算部５３の出力をヒータ通電信号発生部３０及び総合判定部３３に出力するように構成している。
【００４６】
前記構成において、運転時間設定部５１にて設定された時間以内、すなわち残り時間が０でなければ、残り時間演算部５３からは信号が出力されないため、ヒータ通電信号発生部３０は通電信号を発生し続ける。（実際には、ヒータ通電周期発生部４１及びヒータ通電比率発生部４２で決まる周期と比率でガスセンサヒータ２７ｂは通電／非通電を繰り返している。）しかし、時間が経過して、残り時間が０になると、残り時間演算部５３からは信号が出力され、ヒータ通電信号発生部３０は通電信号を停止する。これにより、ヒータ通電比率発生部４２から出力される信号も無効となる。このため、ガスセンサヒータ２７ｂへの通電は停止される。
【００４７】
すなわち、運転時間設定部５１にて設定した時間以上経過するとガスセンサヒータ２７ｂへの通電が停止され、ファンモータ２１非運転時の消費電力を低減させることができる。
【００４８】
ところで、空気の汚れを濾過するフィルターは定期的に交換する必要があり、これはファンモータの累計の運転時間を不揮発性の記憶素子に書き込むことで対応しており、本発明での実施例を以下に述べる。
【００４９】
図６に本発明の第五の実施例のブロック図を示し、以下この図に基づいて説明を行う。
【００５０】
図６において、５４はガスセンサヒータ２７ｂがＯＦＦした時刻でのファンモータ２１の累計の運転時間を記憶するメモリ部であり、マイクロコンピュータ３６に内蔵されている。５５は直流電圧が０Ｖになってもデータを記憶する不揮発性の外部メモリ部であり、前記メモリー部とデータの読み込み／書き込みができるよう構成されている。５６はヒータ通電信号発生部３０の出力によりガスセンサヒータ２７ｂがＯＦＦしてからの時間計測を開始するＯＦＦ時間計測部、５７はその上限時間を予め設定するＯＦＦ時間設定部であり、本実施例ではガスセンサヒータ２７ｂの抵抗値が冷時に戻るまでの時間である１時間に設定している。５８は前記ＯＦＦ時間計測部５６とＯＦＦ時間設定部５７の出力により前記メモリ部５４のデータを外部メモリ部５５に出力する指示を与えるデータ出力指示部である。
【００５１】
前記構成において、残り時間演算部５３の出力が０になりヒータ通電信号発生部３０からガスセンサヒータ２７ｂの非通電信号が出力されると、ＯＦＦ時間計測部５６が時間計測を開始する。その計測時間が１時間より短ければ、ガスセンサヒータ２７ｂの抵抗値は安定時のそれに近いので、ガスセンサヒータ２７ｂの再起動時にそれほどの電流を消費しない。
【００５２】
しかし、１時間を越えるとガスセンサヒータ２７ｂの抵抗値は冷時のそれと等しくなるため、ガスセンサヒータ２７ｂへの通電開始時にはマイクロコンピュータ３６のリセット電圧以下になってしまう。そこで、ＯＦＦ時間設定部５７での設定時間を越えた場合には、ガスセンサヒータ２７ｂがＯＦＦした時刻でのファンモータ２１の累計運転時間のデータはメモリ部５４からすでに外部メモリ部５５に書き込んであるので、マイクロコンピュータ３６はリセット解除後のファンモータ２１の累計運転時間の初期値として外部メモリ部５５からデータを読み込めばよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように、本発明の第一の手段によれば、電源投入時には制御回路系のインピーダンスはガスセンサヒータの冷時インピーダンスに等しく、直流電源部の出力は５Ｖに向かって上昇していくが、直流電源部からの電流は全てガスセンサヒータに流れ専らヒータの加温に費やされる。ガスセンサヒータに重点的に電流が供給されるため、各部には正常動作電圧を供給することができず、ヒータの加温のみに費やされる。そして直流電源部の出力が５Ｖになるころには、ガスセンサヒータは安定しているため、ガスセンサヒータには連続通電は必要でなくなり、ヒータ通電信号発生部により、７５％以下のデューティで通電制御を行えば直流電源部に負担がかからない。
【００５４】
つまり、直流電源部のトランスに小容量タイプ品を使用でき、小型で低コストな直流電源部を有するシステムを得ることができる。
【００５５】
また本発明の第二の手段によれば、定常動作時はヒータ通電周期発生部及びヒータ通電比率発生部により設定された周期、比率でガスセンサヒータを駆動するため省電力及びマイクロコンピュータの処理速度を向上させることができる。さらにその動作電圧は３．５Ｖとリセット電圧（４Ｖ）よりも低いため、第一の実施例と比べると直流電源部の立ち上がりが速くできる。
【００５６】
また本発明の第三の手段によれば、ガスセンサ部の周囲温度の増減によりヒータへの通電比率を変化させるので、ガスセンサ部、特にガスセンサ検知素子の温度を一定に制御できるため、高温時の加熱や低温時にガスセンサ検知素子が性能不安定になることもない。
【００５７】
次に本発明の第四の手段によれば、運転時間設定部にて設定した時間以上経過するとガスセンサヒータへの通電が停止され、ファンモータ非運転時の消費電力をさらに低減させることができる。
【００５８】
そして本発明の第五の手段によれば、ＯＦＦ時間設定部にて設定された上限時間を越えてガスセンサヒータの通電が停止されると、データ出力指示部からの指示により、ガスセンサヒータがＯＦＦした時のファンモータの累計運転時間を記憶するメモリ部から不揮発性の外部メモリ部に対してそのデータを出力するので、マイクロコンピュータはリセット解除後のファンモータの累計運転時間の初期値として外部メモリ部からデータを読み込めばよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示す空気清浄器のブロック図
【図２】同空気清浄器の動作説明図
【図３】本発明の第二の実施例を示す空気清浄器のブロック図
【図４】本発明の第三の実施例を示す空気清浄器のブロック図
【図５】本発明の第四の実施例を示す空気清浄器のブロック図
【図６】本発明の第五の実施例を示す空気清浄器のブロック図
【図７】従来の空気清浄器のブロック図
【符号の説明】
２１ファンモータ
２３、２４、２５ファンモータ駆動部
２６表示部
２７ガスセンサ部
２８ガスセンサ抵抗値検知部
２９ヒータ制御部
３０ヒータ通電信号発生部
３１汚れ度演算部
３２汚れ度レベル設定部
３３総合判定部
３４風量選択部
３５表示駆動部
３６マイクロコンピュータ
３７直流電源部
４１ヒータ通電周期発生部
４２ヒータ通電比率発生部
４３周囲温度検知部
５１運転時間設定部
５２運転時間計測部
５３残り時間演算部
５４メモリ部
５５外部メモリ部
５６ＯＦＦ時間計測部
５７ＯＦＦ時間設定部
５８データ出力指示部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an air purifier for cleaning dirt in the air, and more particularly to reducing the capacity of a DC power supply unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, air purifiers that purify dirt in the air by filtering the air in the intake and exhaust process by the fan motor have been developed, and recently, a gas sensor that detects the gas concentration in the air is built in, An automatic operation type air purifier that calculates the output with a microcomputer and selects the air volume of the fan motor according to the dirt of the air has appeared.
[0003]
FIG. 7 shows a block diagram of a conventional air cleaner, and the operation will be briefly described below.
In the figure, reference numeral 1 denotes a gas sensor unit for detecting the gas concentration in the air. The detection element 1a whose resistance value changes depending on the gas concentration of a metal oxide semiconductor such as RuO2 and the detection element 1a are used at a constant temperature. In order to do so, a heater 1b for heating is incorporated.
[0004]
Reference numeral 2 denotes a gas sensor resistance value detection unit that detects the resistance value of the detection element 1a of the gas sensor unit 1 and outputs the resistance value to the contamination level calculation unit 3 that calculates the contamination level of air.
[0005]
Reference numeral 4 denotes a contamination level setting unit for setting a plurality of levels of contamination in advance. Here, the contamination level is set to 4 levels (large contamination, medium, small, none).
[0006]
Reference numeral 5 denotes an overall determination unit that determines the air volume and the display level of the contamination level based on the outputs of the contamination level calculation unit 3 and the contamination level setting unit 4. Reference numeral 6 denotes a fan motor having a plurality of speed switching taps. , 8 and 9 are fan motor drive units corresponding to the respective taps of the fan motor 6.
[0007]
10 is an air volume selection unit that selects any one of the plurality of fan motor drive units 7, 8, or 9 based on the output of the comprehensive determination unit 5, and 11 is a level of air contamination or the like based on the output of the comprehensive determination unit 5. It is a display drive part which drives the display part 12 to display.
[0008]
In general, since the calculation in the contamination level calculation unit 3 requires complicated processing, it is programmed by the microcomputer 13 together with the contamination level setting unit 4, the comprehensive determination unit 5, the air volume selection unit 10, the display drive unit 11, and the like. . Reference numeral 14 denotes a DC power supply unit that supplies operating power to each of the units.
[0009]
Here, in order for the microcomputer 13 to operate normally, it is necessary to guarantee the operating voltage even if there is a load fluctuation or a power supply voltage fluctuation. For this reason, the DC power supply unit 14 is designed so as to be able to supply current consumption at the maximum load.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the air purifier having the above-described configuration, the supply current to the heater 1b of the gas sensor unit 1 is too large, and a large-capacity DC power supply unit 14, particularly a large-capacity transformer is required.
[0011]
This is because the heater 1b of the gas sensor unit 1 is generally rated at 5V, several tens of mA to 200 mA, and other load currents are within several tens of mA, so that only the heater 1b of the gas sensor unit 1 is used. This is because it accounts for 1/2 to 4/5 of the total current consumption.
[0012]
Furthermore, since the heater 1b has a characteristic that the resistance value becomes small when it is cold, it is necessary to supply more current within a few seconds until it is stable.
[0013]
The present invention solves such a conventional problem. When the power is turned on, priority is given to energizing the heater of the gas sensor unit, and after the heater is stabilized, the operation of each part including the microcomputer is performed. An object of the present invention is to provide a system that performs stable operation even in a DC power supply unit.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first means of the present invention is to display a fan motor having a plurality of speed switching taps, a plurality of fan motor drive units corresponding to each of the taps, and the degree of air contamination. Part, a gas sensor part that has a detection element for detecting dirt on the air and is heated by a built-in heater, a gas sensor resistance value detection part that detects a resistance value of the detection element of the gas sensor part, and the heater built in the gas sensor part A heater control unit that controls the heater, a heater energization signal generation unit that provides an energization / non-energization signal to the heater control unit, a contamination degree calculation unit that calculates the degree of air contamination by the output of the gas sensor resistance value detection unit, The tap used for the fan motor is determined based on the output of the contamination level setting unit for setting the contamination level in advance by a plurality of levels, and the output of the contamination level calculation unit and the contamination level setting unit. An overall determination unit that determines the display level of the degree of dirt or the degree of dirt, an air volume selection unit that selects any one of the plurality of fan motor drive units based on an output of the comprehensive determination unit, and an output of the comprehensive determination unit a display driving unit for driving the display section, constituted by a DC power supply unit for supplying operating power to the respective units, a power supply capacity of the DC power supply unit, at the time of internal heater cold of the gas sensing portion, to the internal heater it is obtained by setting the power capacity to supply a driving current.
[0015]
The second means includes a heater energization period generator for providing an energization period for the gas sensor built-in heater and an output of the heater energization ratio generator for providing an energization ratio for the gas sensor built-in heater within the cycle. It is comprised so that it may give.
[0016]
Further, the third means is configured to output the signal of the ambient temperature detection unit for detecting the ambient temperature to the heater energization ratio generation unit.
[0017]
Next, a fourth means includes an operation time setting unit that sets the operation time of the fan motor, an operation time measurement unit that measures the operation time, and a remaining that calculates the difference between the operation time setting unit and the operation time measurement unit. A time calculation unit, and outputs the remaining time calculation unit to the heater energization signal generation unit and the comprehensive determination unit.
[0018]
And the fifth means is a memory unit that stores the cumulative operation time of the fan motor when the heater built in the gas sensor unit is turned off, a nonvolatile external memory unit that stores data even when the DC voltage becomes 0V, An OFF time measuring unit that starts time measurement after the heater built in the gas sensor unit is turned off by the output of the heater energization signal generating unit, an OFF time setting unit that presets an upper limit time thereof, the OFF time measuring unit, and the OFF time The data of the memory unit is constituted by a data output instruction unit that gives an output instruction of the external memory unit by the output of the setting unit.
[0019]
[Action]
According to the first means, when the power is turned on, a current is mainly supplied to the heater of the gas sensor unit. Therefore, a normal operating voltage cannot be supplied to each unit, and only the heater is heated. And a normal operating voltage can be supplied to each part after heater stabilization.
[0020]
According to the second means, when each part is operating normally, the heater is energized at the period and ratio set by the heater energization period generator and the heater energization ratio generator.
[0021]
Further, according to the third means, the energization ratio to the heater is changed by increasing or decreasing the ambient temperature.
[0022]
Next, according to the fourth means, by supplying the output of the remaining time calculation unit to the heater energization signal generation unit, energization to the heater is stopped when the time set by the operation time setting unit has elapsed.
[0023]
According to the fifth means, when the heater energization is stopped beyond the upper limit time set by the OFF time setting unit, the instruction from the data output instruction unit indicates that when the heater built in the gas sensor unit is turned OFF. The data is output from the memory unit storing the cumulative operation time of the fan motor to the nonvolatile external memory unit.
[0024]
【Example】
FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of the present invention, and the following description will be made based on this figure.
[0025]
In FIG. 1, 21 is a fan motor having a plurality of speed switching taps, 22 is a starting capacitor, and 23, 24 and 25 are a plurality of fan motor driving units corresponding to the respective taps of the fan motor 21, respectively. Corresponds to volume, medium airflow and weak airflow.
[0026]
Reference numeral 26 denotes a display unit for displaying the degree of air contamination, 27 denotes a detection element 27a for detecting air contamination, a gas sensor unit for heating by a built-in heater 27b, and 28 denotes a detection element 27a of the gas sensor unit 27. A gas sensor resistance detection unit 29 for detecting a resistance value is a heater control unit 29 for controlling the heater 27b built in the gas sensor unit 27. In this embodiment, a transistor and an NC type relay are used.
[0027]
Reference numeral 30 denotes a heater energization signal generating unit for supplying an energization / non-energization signal to the heater control unit 29, 31 a contamination degree calculating unit for calculating the degree of air contamination by the output of the gas sensor resistance value detecting unit 28, and 32 a contamination degree. This is a contamination level setting unit for setting a plurality of levels in advance. Here, the level is set to 4 (stained, medium, low, and none).
[0028]
Reference numeral 33 denotes an overall determination unit for determining a use tap of the fan motor 21 and a display level of the contamination level based on outputs from the contamination level calculation unit 31 and the contamination level setting unit 32. Reference numeral 34 denotes the overall determination unit 33. An air volume selection unit 35 for selecting any one of the plurality of fan motor drive units based on the output of, and a display drive unit 35 for driving the display unit 26 based on the output of the comprehensive determination unit 33.
[0029]
In the present embodiment, among these, the heater energization signal generation unit 30, the contamination level calculation unit 31, the contamination level setting unit 32, the overall determination unit 33, the air volume selection 34 and the display drive unit 35 are the hardware and program of the microcomputer 36. It is done by processing.
[0030]
Reference numeral 37 denotes a DC power supply unit that supplies operating power to each unit, and the power supply capacity is set so as to supply a driving current when the built-in heater 27b of the gas sensor unit 27 is cold. It is set by resistance value.
[0031]
The current consumption in this case is as follows.
Gas sensor heater 27b Rated current consumption: 40mA (125Ω)
Gas sensor heater 27b Current consumption during cold: 63mA (80Ω)
Maximum current consumption other than gas sensor heater: 30 mA
(A total of any one of the fan motor drive units 23, 24 or 25, the display element 26, the gas sensor detection element 27a, the heater control unit 29, the microcomputer 36, and the DC power supply unit 37 itself)
Therefore, the capacity of the DC power supply unit 37 in this embodiment is set to 5 V, 60 mA (300 mW).
[0032]
The operation will be described with reference to FIG. 2. In the initial state, the gas sensor heater 27b is closed by the NC relay contact of the heater control unit 29, and the microcomputer 36 reaches its reset release voltage (4 V in this embodiment). Does not operate, the impedance of the control circuit system is equal to the impedance 80Ω of the gas sensor heater 27b. When the power is turned on in this state, the output of the DC power supply unit 37 increases toward 5V, but since the voltage is 4V or less, all the current from the DC power supply unit 37 flows to the gas sensor heater 27b exclusively. Is spent on heating. In the process, the resistance value of the gas sensor heater 27b gradually increases toward 125Ω, so that the output of the DC power supply 37 accelerates its rise and the oscillation of the microcomputer 36 is started (T0 to T1). .
[0033]
When the reset release voltage reaches 4 V, the microcomputer 36 starts a steady operation after the initial setting, so that the current consumption slightly increases, and the output of the DC power supply unit 37 is slightly dull. At this time, if the fan motor drive units 23 to 25 and the display unit 26 are not driven, stable operation can be continued with the current supplied from the DC power supply unit 37 (T1 to T2).
[0034]
When the output of the DC power supply unit 37 reaches 5V, the gas sensor heater 27b is stable at 125Ω. For this reason, continuous energization is not necessary for the gas sensor heater 27b, and the energization control to the gas sensor heater 27b may be performed by the heater energization signal generator 30 as follows.
[0035]
DC power supply 37 supply capacity: 60 mA
Current consumption other than gas sensor heater 27b: 30 mA
Therefore, the difference is 30 mA. Since this can be supplied to the gas sensor heater 27b, 30 mA / 40 mA (current consumption when the gas sensor heater 27b is stable) = 75%
That is, it can be seen that if the energization control is performed with a duty of 75% or less, the DC power supply unit 37 is not burdened (T2 to T3).
[0036]
That is, by energizing the gas sensor heater 27b in preference to the microcomputer 36, the power supply can be turned on and the microcomputer 36 can be operated without any trouble even with a small-capacity DC power supply unit 37.
[0037]
In practice, however, in order to perform this time management, it is necessary to use a timer inside the microcomputer 36. However, since the timer is used by the processing of the contamination degree calculation unit 31, it is better to provide it outside. Good.
[0038]
FIG. 3 shows a block diagram of a second embodiment of the present invention, which will be described below with reference to this figure.
[0039]
In FIG. 3, reference numeral 41 denotes a heater energization cycle generating section for giving an energization cycle to the gas sensor heater 27b, which is set to 3 seconds in this embodiment. Reference numeral 42 denotes a heater energization ratio generating section that provides an energization ratio to the gas sensor heater 27b in the cycle, and is set to 2/3 (2-second energization, 1-second de-energization) in this embodiment.
[0040]
In this embodiment, the heater energization cycle generator 41 and the heater energization ratio generator 42 both use ICs, and their minimum operating voltage is 3.5 V, which is lower than the reset voltage (4 V). Compared with this embodiment, the DC power supply 37 can be started up quickly. Further, since it is not necessary to perform this processing by the microcomputer 36, the processing speed can be improved.
[0041]
FIG. 4 shows a block diagram of a third embodiment of the present invention, which will be described below with reference to this figure.
[0042]
In FIG. 4, reference numeral 43 denotes an ambient temperature detection unit that detects the ambient temperature of the gas sensor unit 27. This signal is output to the heater energization ratio generation unit 42, the energization ratio is increased when the ambient temperature is lowered, and the ratio is increased when the ambient temperature is increased. It is comprised so that it may fall.
[0043]
As a result, the temperature of the gas sensor unit 27, particularly the gas sensor detection element 27a, can be controlled to be constant, so that the performance of the gas sensor detection element 27a does not become unstable when heating at a high temperature or at a low temperature.
[0044]
FIG. 5 shows a block diagram of a fourth embodiment of the present invention, which will be described below based on this diagram.
[0045]
In FIG. 5, 51 is an operation time setting unit for setting the operation time of the fan motor 21, and in this embodiment, the operation time is selected by operating the switch. 52 is an operation time measuring unit that measures the operation time, 53 is a remaining time calculating unit that calculates the difference between the operation time setting unit 51 and the operation time measuring unit 52, and the output of the remaining time calculating unit 53 is used as a heater. It is configured to output to the energization signal generation unit 30 and the comprehensive determination unit 33.
[0046]
In the above-described configuration, if the remaining time is not 0 within the time set by the operation time setting unit 51, that is, the remaining time calculation unit 53 does not output a signal, the heater energization signal generation unit 30 generates an energization signal. Keep doing. (In actuality, the gas sensor heater 27b repeats energization / non-energization at a period and ratio determined by the heater energization period generation unit 41 and the heater energization ratio generation unit 42.) However, the time has elapsed and the remaining time is 0. Then, the remaining time calculation unit 53 outputs a signal, and the heater energization signal generation unit 30 stops the energization signal. Thereby, the signal output from the heater energization ratio generating unit 42 is also invalidated. For this reason, energization to the gas sensor heater 27b is stopped.
[0047]
That is, energization to the gas sensor heater 27b is stopped when the time set by the operation time setting unit 51 has elapsed, and power consumption when the fan motor 21 is not operating can be reduced.
[0048]
By the way, it is necessary to periodically replace the filter for filtering out air dirt, and this can be dealt with by writing the cumulative operation time of the fan motor in a nonvolatile storage element. Described below.
[0049]
FIG. 6 shows a block diagram of a fifth embodiment of the present invention, which will be described below with reference to this figure.
[0050]
In FIG. 6, a memory unit 54 stores the cumulative operation time of the fan motor 21 at the time when the gas sensor heater 27 b is turned off, and is built in the microcomputer 36. Reference numeral 55 denotes a non-volatile external memory unit that stores data even when the DC voltage becomes 0 V, and is configured to be able to read / write data with the memory unit. Reference numeral 56 denotes an OFF time measurement unit that starts time measurement after the gas sensor heater 27b is turned OFF by the output of the heater energization signal generator 30, and 57 denotes an OFF time setting unit that presets the upper limit time. In this embodiment, The resistance value of the gas sensor heater 27b is set to 1 hour, which is the time until the gas sensor heater 27b returns to the cold state. A data output instruction unit 58 gives an instruction to output data in the memory unit 54 to the external memory unit 55 based on outputs from the OFF time measuring unit 56 and the OFF time setting unit 57.
[0051]
In the above configuration, when the output of the remaining time calculation unit 53 becomes 0 and the heater energization signal generation unit 30 outputs the deenergization signal of the gas sensor heater 27b, the OFF time measurement unit 56 starts time measurement. If the measurement time is shorter than 1 hour, the resistance value of the gas sensor heater 27b is close to that at the time of stabilization, and so much current is not consumed when the gas sensor heater 27b is restarted.
[0052]
However, since the resistance value of the gas sensor heater 27b becomes equal to that in the cold state after 1 hour, it becomes lower than the reset voltage of the microcomputer 36 when the energization of the gas sensor heater 27b is started. Therefore, when the set time in the OFF time setting unit 57 is exceeded, the data of the cumulative operation time of the fan motor 21 at the time when the gas sensor heater 27b is turned off is already written from the memory unit 54 to the external memory unit 55. Therefore, the microcomputer 36 may read data from the external memory unit 55 as the initial value of the cumulative operation time of the fan motor 21 after the reset is released.
[0053]
【The invention's effect】
As is clear from the above embodiments, according to the first means of the present invention, when the power is turned on, the impedance of the control circuit system is equal to the cold impedance of the gas sensor heater, and the output of the DC power supply section is directed toward 5V. Although the current rises, all the current from the DC power source flows to the gas sensor heater and is exclusively used for heating the heater. Since the current is mainly supplied to the gas sensor heater, a normal operating voltage cannot be supplied to each part, and only the heater is heated. When the output of the DC power supply unit becomes 5V, the gas sensor heater is stable, so continuous energization is not necessary for the gas sensor heater, and the heater energization signal generator controls energization with a duty of 75% or less. If done, there will be no burden on the DC power supply.
[0054]
That is, a small-capacity type product can be used for the transformer of the DC power supply unit, and a system having a DC power supply unit that is small and low in cost can be obtained.
[0055]
Further, according to the second means of the present invention, in steady operation, the gas sensor heater is driven at the cycle and ratio set by the heater energization cycle generator and the heater energization ratio generator, so that power saving and microcomputer processing speed are reduced. Can be improved. Furthermore, since the operating voltage is 3.5 V, which is lower than the reset voltage (4 V), the rise of the DC power supply can be made faster than in the first embodiment.
[0056]
Further, according to the third means of the present invention, since the energization ratio to the heater is changed by increasing / decreasing the ambient temperature of the gas sensor unit, the temperature of the gas sensor unit, particularly the gas sensor detection element, can be controlled to be constant. The performance of the gas sensor detection element does not become unstable at low temperatures.
[0057]
Next, according to the fourth means of the present invention, energization to the gas sensor heater is stopped when the time set by the operation time setting unit has elapsed, and the power consumption when the fan motor is not operated can be further reduced.
[0058]
According to the fifth means of the present invention, when the energization of the gas sensor heater is stopped after the upper limit time set by the OFF time setting unit, the gas sensor heater is turned off by an instruction from the data output instruction unit. Since the data is output from the memory unit that stores the cumulative operation time of the fan motor to the nonvolatile external memory unit, the microcomputer uses the external memory unit as the initial value of the cumulative operation time of the fan motor after reset release. Just read the data from.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an air purifier showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the air purifier. FIG. 3 is a diagram of an air purifier showing a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of an air purifier showing a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of an air purifier showing a fourth embodiment of the present invention. Block diagram of an air purifier showing the fifth embodiment [Fig. 7] Block diagram of a conventional air purifier [Explanation of symbols]
21 Fan motors 23, 24, 25 Fan motor drive unit 26 Display unit 27 Gas sensor unit 28 Gas sensor resistance value detection unit 29 Heater control unit 30 Heater energization signal generation unit 31 Contamination level calculation unit 32 Contamination level setting unit 33 General determination unit 34 Air volume selection unit 35 Display drive unit 36 Microcomputer 37 DC power supply unit 41 Heater energization cycle generation unit 42 Heater energization ratio generation unit 43 Ambient temperature detection unit 51 Operation time setting unit 52 Operation time measurement unit 53 Remaining time calculation unit 54 Memory unit 55 External memory unit 56 OFF time measuring unit 57 OFF time setting unit 58 Data output instruction unit

Claims

複数の速度切り換えタップを有するファンモータと、その各々のタップに対応した複数のファンモータ駆動部と、空気の汚れ度合いなどを表示する表示部と、空気の汚れを検知する検知素子を有し、内蔵したヒータで加温するガスセンサ部と、前記ガスセンサ部の検知素子の抵抗値を検知するガスセンサ抵抗値検知部と、前記ガスセンサ部内蔵ヒータの制御を行うヒータ制御部と、前記ヒータ制御部に通電／非通電信号を与えるヒータ通電信号発生部と、前記ガスセンサ抵抗値検知部の出力により空気の汚れ度を演算する汚れ度演算部と、汚れ度のレベルを複数段予め設定する汚れ度レベル設定部と、前記汚れ度演算部と汚れ度レベル設定部の出力により、前記ファンモータの使用タップを決定したり汚れ度の表示レベルなどを決定する総合判定部と、前記総合判定部の出力により前記複数のファンモータ駆動部のいずれか一つを選択する風量選択部と、前記総合判定部の出力により前記表示部を駆動する表示駆動部と、前記各部に動作電源を供給する直流電源部とで構成し、この直流電源部の電源容量は、前記ガスセンサ部の内蔵ヒータ冷時において、この内蔵ヒータに駆動電流を供給する電源容量に設定してなる空気清浄器。A fan motor having a plurality of speed switching taps, a plurality of fan motor driving units corresponding to each of the taps, a display unit for displaying the degree of air contamination, and a detection element for detecting air contamination, A gas sensor unit for heating with a built-in heater, a gas sensor resistance value detection unit for detecting a resistance value of a detection element of the gas sensor unit, a heater control unit for controlling the heater built in the gas sensor unit, and energizing the heater control unit / Heater energization signal generating unit for supplying a non-energization signal, a contamination degree calculating unit for calculating the degree of air contamination by the output of the gas sensor resistance value detection unit, and a contamination level setting unit for presetting a plurality of levels of contamination level In addition, the output of the contamination level calculation unit and the contamination level setting unit determines the use tap of the fan motor and determines the display level of the contamination level. A determination unit; an air volume selection unit that selects one of the plurality of fan motor drive units based on an output of the comprehensive determination unit; a display drive unit that drives the display unit based on an output of the comprehensive determination unit; constituted by a DC power supply unit for supplying operating power to each unit, the power supply capacity of the DC power supply unit, at the time of internal heater cold of the gas sensing portion, formed by set power capacity to supply a drive current to the built-in heater air purifier.

ガスセンサ部内蔵ヒータへの通電周期を与えるヒータ通電周期発生部と、その周期の中でガスセンサ部内蔵ヒータへの通電比率を与えるヒータ通電比率発生部の出力をヒータ制御部に与えるように構成した請求項１記載の空気清浄器。A heater energization cycle generating unit that provides an energization cycle to the heater built in the gas sensor unit, and an output of a heater energization ratio generating unit that provides an energization ratio to the heater built in the gas sensor unit in the cycle is provided to the heater control unit Item 1. An air purifier according to Item 1.

周囲温度を検知する周囲温度検知部の信号をヒータ通電比率発生部に出力するよう構成した請求項２記載の空気清浄器。The air purifier according to claim 2, wherein the air purifier is configured to output a signal of an ambient temperature detection unit for detecting an ambient temperature to the heater energization ratio generation unit.

ファンモータの運転時間を設定する運転時間設定部と、その運転時間を計測する運転時間計測部と、前記運転時間設定部と運転時間計測部の差を演算する残り時間演算部とを設け、残り時間演算部の出力をヒータ通電信号発生部及び総合判定部に出力するように構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気清浄器。An operation time setting unit that sets the operation time of the fan motor, an operation time measurement unit that measures the operation time, and a remaining time calculation unit that calculates the difference between the operation time setting unit and the operation time measurement unit are provided. The air cleaner according to any one of claims 1 to 3, wherein the output of the time calculation unit is configured to be output to the heater energization signal generation unit and the comprehensive determination unit.

ガスセンサ部内蔵ヒータがＯＦＦした時のファンモータの累計の運転時間を記憶するメモリ部と、直流電圧が０Ｖになってもデータを記憶する不揮発性の外部メモリ部と、ヒータ通電信号発生部の出力によりガスセンサ部内蔵ヒータがＯＦＦしてからの時間計測を開始するＯＦＦ時間計測部と、その上限時間を予め設定するＯＦＦ時間設定部と、前記ＯＦＦ時間計測部とＯＦＦ時間設定部の出力により前記メモリ部のデータを外部メモリ部の出力指示を与えるデータ出力指示部とで構成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気清浄器。A memory unit that stores the cumulative operating time of the fan motor when the heater built in the gas sensor unit is turned off, a non-volatile external memory unit that stores data even when the DC voltage becomes 0 V, and an output of the heater energization signal generator By the OFF time measuring unit for starting the time measurement after the gas sensor built-in heater is turned off, the OFF time setting unit for presetting the upper limit time, and the memory by the output of the OFF time measuring unit and the OFF time setting unit. The air purifier according to any one of claims 1 to 4, wherein the data of the section is constituted by a data output instruction section that gives an output instruction of the external memory section.