JPH09155133A - 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、ガスセンサの出力が
低下し始め、ガスセンサの出力が停止用所定値以下にな
った時にエアクリーナーを停止させる停止手段とを設け
る。さらに、前記停止手段の補助機能として、ガスセン
サの出力が低下し始めているのにもかかわらず、前記停
止手段が作用しない場合に限り、ガスセンサの出力が低
下し始めた直後から作動させたタイマーにより、強制的
にエアクリーナーを停止させる強制停止手段を設ける。

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始動や
停止を自動制御するための制御方法についても様々な提
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、且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始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
能として、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を
停止させるようにした制御方法が開示されている。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、室内の窓やドアを開けるほど
換気しないと出力が低下せず、窓やドアが閉じられてい
る通常の使用環境においては、前出力低下検出手段によ
りエアクリーナーの停止は行なわれず、タイマー手段を
用いた飽和検出手段によりエアクリーナーを停止させる
ことになる。そのため、密閉性が高くたばこの煙が抜け
にくい部屋においても、密閉性が低くたばこの煙が抜け
やすい部屋においても、タイマーによって停止させるこ
ととな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。

【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、エアクリーナーの始動及び停止
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、ガスセンサの出力が低下し始め、ガスセ
ンサの出力が停止用所定値以下になった時にエアクリー
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】始動用所定値及び停止用所定値
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、停止用所定値と、ガスセ
ンサの出力もしくはガスセンサの出力の低下した量とを
比較して、ガスセンサの出力が停止用所定値よりも低下
している場合に、空気の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。このとき前記停止用所
定値は、ガスセンサの出力の増加に伴う始動手段に用い
られる始動用所定値よりも小さな値であることが好まし
い。出力の低下の検出は、サンプリングによって得られ
たガスセンサの出力と、同じくサンプリングによって得
られた前ガスセンサの出力の差もしくは比により演算す
ることで得る。

【００１１】上記エアクリーナーの制御方法において、
ガスセンサの出力が低下し始めているのにもかかわらず
前記停止手段が作用しない場合に限り、ガスセンサの出
力が低下し始めた直後から作動させたタイマーにより、
強制的にエアクリーナーの清浄機能を停止させる強制停
止手段を設けることが考えられる。これは、温度や湿度
など何らかの影響によりガスセンサの出力が変化しにく
くなり、停止用所定値に達しなくなる場合が想定される
ためであり、停止手段の補助機能として働く。このため
には、タイマーの設定時間を長めに設定しておく必要が
ある。

【００１２】前記停止手段を作用させるには、空気が浄
化されたとき停止用所定値以下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５００ｐｐｍ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。

【００１３】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。

【００１４】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
る始動用所定値および停止用所定値は、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
えて停止させることができる。これに強制停止手段を設
けた場合のタイマーは、運転モード毎に設定し、運転モ
ードを切り換えるための停止用所定値に達する毎に作動
させると良い。このときのタイマーの設定時間は、全て
同じ設定でも、ファンが弱くなるにつれて短くした設定
でも長くした設定でも良い。

【００１５】本発明のエアクリーナーの制御方法は、空
気の浄化の度合に伴っ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、低下している
ガスセンサの出力が停止用所定値に達した時にエアクリ
ーナーの清浄機能を停止させるという制御を行なう。さ
らに、低下しているガスセンサの出力がいつまでも停止
用所定値に達しない場合には、ガスセンサの出力が低下
し始めた時から作動しているタイマーによって強制的に
エアクリーナーの清浄機能を停止させる補助機能を備え
ている。

【００１６】

【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 ）

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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ａ，ｂ，ｃ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。

【００２３】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。

【００２４】"弱"運転動作時において、出力電圧Ｖout
と前出力電圧Ｖ'out（２秒前）と比較し、出力電圧Ｖou
t が前出力電圧Ｖ'outより小さい場合にはガスセンサの
出力の低下が始まったと判断し、その時点よりタイマー
をスタートさせ、それ以外の場合にはタイマーをリセッ
トさせる。共にその後出力電圧Ｖout と始動用所定値Ｖ
M との比較を行ない、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"運転させる。それ
以外の場合には、出力電圧Ｖout と停止用所定値ａＶL
との比較を行ない、出力電圧Ｖout が停止用所定値ａＶ
L より小さい場合にはエアクリーナーのファンをオフさ
せてスタートまで戻り、それ以外の場合にはタイマーが
所定時間経過したかどうか判断し、経過している場合に
は同様にエアクリーナーのファンをオフさせてスタート
まで戻り、それ以外の場合には、出力電圧Ｖout と前出
力電圧Ｖ'out（２秒前）との比較に戻る。以下、"中"運
転動作時、"強"運転動作時においても同様な処理にてエ
アクリーナーの動作切換制御を行なう。

【００２５】尚、上記動作試験において、通常ならば出
力電圧Ｖout が停止用所定値ａＶLに達した時点で、図
４（ｂ）の点線で示したようにファンが制御されるが、
強制停止手段の動作を確認するために、出力電圧Ｖout
がｂＶM に達した時点から作動する強制停止手段のタイ
マーの設定時間を短くした。その結果、図４（ｂ）の実
線で示したように、出力電圧Ｖout が停止用所定値ａＶ
L に達する前にタイマーの設定時間が経過したためファ
ンがオフされ、強制停止手段によりエアクリーナーが停
止されることが確認できた。

【００２６】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。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
サの出力の低下を正確に検出できることを利用し、ガス
センサの出力が停止用所定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。また万が一、
ガスセンサの出力が停止用所定値まで低下しなかった場
合には、エアクリーナーを強制的に停止させることがで
きる。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におけるガスセンサの時間
−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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２４Ｆ 7/007 Ｆ２４Ｆ 7/007 Ｂ Ｇ０１Ｎ 27/04 Ｇ０１Ｎ 27/04 Ｌ 27/12 27/12 Ａ

Claims (2)

【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に基づいて、エアクリ
   ーナーの始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
   が低下し始め、ガスセンサの出力が停止用所定値以下に
   なった時に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。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエアクリーナーの制御方
   法において、ガスセンサの出力が低下し始めているのに
   もかかわらず、前記停止手段が作用しない場合に限り、
   ガスセンサの出力が低下し始めた直後から作動させたタ
   イマーにより、強制的にエアクリーナーを停止させる強
   制停止手段を設けたことを特徴とするエアクリーナーの
   制御方法。