JPH084706B2 - 空気清浄機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はセンサを用いて空気の汚れを検知し、汚れに
応じて空気の浄化を行なう一般家庭または自動車内で用
いる空気清浄機に関する。

従来の技術 近年、空気清浄機はセンサを用いて空気の汚れを検知
し、運転を制御するものが主流となってきている。

従来、この種の空気清浄機はセンサとしてガス濃度に
応じて抵抗値が変化するガスセンサを用い、このガスセ
ンサの抵抗値の変化量から空気の汚れ度合を検出し、こ
の検出レベルに応じて空気の浄化を行なっていた。ま
た、ガスセンサのガス濃度に対する抵抗値の変化度は、
まず、あるガス濃度（清浄と思われる空気）のときの抵
抗値を基準抵抗値R0とし、この値に対する現在のガス濃
度における抵抗値Ｒの変化量から空気の汚れ度合を判断
していた。

発明が解決しようとする課題 このような従来の空気清浄機では、ガスセンサの基準
となるガス濃度での抵抗値が数ｋΩ〜数100kΩとばらつ
いてしまうため、広範囲にわたって精度よく抵抗値をと
りこまなければならないという難点があった。そのた
め、ある一定以上の精度でガス濃度を検出するには、か
なり高精度なもので検出しなければならなかった。たと
えば基準抵抗値が数ｋΩのときに８ビットの分解能の精
度が必要であるとすると、数100kΩものまで同一分解能
で取り込むには別に７ビット必要で、合計15ビット必要
になり、コスト高となっていた。また15ビットを10ビッ
トまで減らすと数ｋΩでは３ビットとなってしまい、ガ
ス濃度の検出精度が悪くなってしまうという課題があっ
た。さらに、基準抵抗値をある値の範囲以内におさまる
ようにセンサを選別して使用したり、手作業で調節した
りするという工程を付加して対応することもあった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、ある基準
抵抗値における出力レベルを一定とし、この値に対する
相対変化量を検出することで、ガスの変化量を検出し、
基準抵抗値のばらつきに関係なく常に一定の分解能（た
とえば８ビット）で空気の汚れ度合を判断し、安価でか
つ信頼性の高い空気清浄機を提供することを目的として
いる。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、空気の汚れを検
知するセンサと、このセンサの出力レベルを検出する検
出手段と、この検出手段の出力先を切り換えるスイッチ
と、このスイッチの一方の出力先である基準値入力手段
と、この基準値入力手段の入力した値に応じて前記スイ
ッチの出力先を切り換えるスイッチ切り替え手段と、前
記基準値入力手段の入力した値に応じて前記検出手段の
検出レベルを調整するレベル調節手段と、前記スイッチ
の他方の出力先である比較値入力手段と、前記基準値入
力手段と比較値入力手段から信号を取り込みその値を比
較する比較手段と、この比較手段が比較した結果に応じ
た出力を行なう出力手段とを備え、前記基準入力手段は
検出手段の出力を基準値入力手段に入力している状態で
検出手段の出力が一定値になるようにレベル調節手段を
介して調節して保持し、その後検出手段の出力を比較値
入力手段に入力するようにしたことを課題解決手段とし
ている。

作 用 本発明は上記した課題解決手段により、まず基準とな
るべきガス濃度での抵抗値での検出レベルがある一定値
となるように調節し、その値を基準値としてその後検出
された値からガス濃度を検出でき、この値に応じて出力
を変化させることができる。

実施例 本発明の実施例の説明を行なう前に、ガス濃度とガス
センサ抵抗値の変化量との関係について述べる。

基準抵抗値（清浄な空気）をR0、検出したい空気の抵
抗値をＲとし、イソブタン1000ppmを含んだ空気の抵抗
値の変化量を１とすると、各ガス濃度と抵抗値の変化量
との関係は、第６図に示すようになる。この図からも明
らかなようにガスセンサで検出することができる内容
は、ある基準のガス濃度に対してどれだけガス濃度が変
化したかという対照的なものである。したがって、基準
となるガス抵抗値R0がいくらばらついてもガス濃度の変
化量に対しては常にR/R0の関係から導きだすことができ
る。故にガスセンサの抵抗値は絶対値で検出する必要は
なく、基準とするガス濃度のレベルに対する変化量から
ガス濃度の変化量を検出することができる。その結果、
基準となるガス濃度での検出レベルを一定することがで
きれば、常に同一精度でガス濃度の変化量を検出するこ
とができる。

以下、本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明
する。

図に示すように、ガスセンサ１は検出手段２に入力
し、この検出手段はガスセンサ１の出力レベルを検出す
る。スイッチ３は検出手段２の出力先を切り換えるもの
で、基準値入力手段４はこのスイッチ３の一方の出力先
である。スイッチ切り替え手段５は基準値入力手段４の
入力した値に応じてスイッチ３の出力先を切り換えるも
のである。レベル調節手段６は基準値入力手段４の入力
した値に応じて検出手段２の検出レベルを調節するもの
である。比較値入力手段７はスイッチ３の他方の出力先
であり、比較手段８は基準値入力手段４と比較値入力手
段７から信号を取り込みその値を比較する。出力手段９
はこの比較手段８が比較した結果に応じた出力を行な
う。

上記構成において動作説明すると、まず、基準抵抗値
を設定するために、スイッチ３を基準値入力手段４側へ
切り換える。そして、この基準値入力手段４へ入力され
るガスセンサ１の値がある一定値となるよう基準値入力
手段４からレベル調節手段６を介して検出手段２へ送ら
れる。この検出手段２から出力される値が一定値となる
まで繰り返す。この値がある一定値となったことを基準
値入力手段４が確認すると、基準値入力手段４はレベル
調節値をこのまま保持する信号をレベル調節手段６へ出
力し、スイッチ３を切り換える信号をスイッチ切り換え
手段５へ出力する。これらの信号を受けてガスセンサ１
の基準レベルは定まり、かつガス濃度を検出するために
スイッチ３を比較値入力手段７側へ切り換える。つぎ
に、基準値入力手段４が保持している基準抵抗値R0と今
回比較値入力手段７に取り込まれたガスセンサ１の抵抗
値Ｒとを比較手段８が比較をし、その値に応じて出力手
段９の出力内容を変化させている。

つぎに、検出手段２に電子ポリウム10を使用した第２
図を用いて上記動作をより具体的に説明する。ガスセン
サ１の抵抗値R0を電子ボリウム10の抵抗値との抵抗分割
で分圧値として取り出している。まず基準値を設定する
ために、スイッチ３を基準値入力手段４側へ切り換え
る。そして、この基準値入力手段４へ入力される電圧値
が高ければ電子ポリウム10の抵抗値を小さくするよう
に、また電圧値が低ければ電子ポリウム10の抵抗値を大
きくするように働き、電圧値がある一定値となるよう基
準値入力手段４からレベル調節手段６を介して検出手段
２へ送られる。そして、この電圧値が一定値となるまで
繰り返す。この電圧値がある一定値となったことを基準
値入力手段４が確認すると、基準値入力手段４は電圧値
をこのまま保持するようレベル調節手段６へ出力し、ス
イッチ３を切り換える信号をスイッチ切り替え手段５へ
出力する。これらの信号を受けてガスセンサ１の基準レ
ベルは定まり、かつガス濃度を検出するためにスイッチ
３を比較値入力手段７側へ切り換わる。つぎに基準値入
力手段４が保持している基準値V0（R0）と今回比較値入
力手段７に取り込まれたガスセンサ１の比較値Ｖ（Ｒ）
とを比較手段８が比較をし、その値に応じて出力手段９
の出力内容を変化させている。

つぎに、本発明の他の実施例を第３図を参照しながら
説明する。なお、上記実施例と同じ構成のものは同一符
号を付して説明を省略する。

図に示すように、スレッシュホールド電圧設定手段11
はスレッシュホールドレベルを設定するものである。直
流電源12から出力される電荷をコンデンサ13に蓄えるよ
うにしている。スイッチ14はガスセンサ１の接続先を直
流電源12とアースとに切り換えるもので、制御手段15に
より制御される。カウンタ16はスレッシュホールド電圧
設定手段11から出力される電圧値とコンデンサ13の充電
電圧値とを入力し、コンデンサ13が充電を開始してから
スレッシュホールド電圧値より充電電圧値が大きくなる
までの時間をあるサンプリング周期でカウントするもの
である。

上記構成において動作を説明すると、まず、スイッチ
14をアース側に切り換えてコンデンサ13に蓄えられてい
る電荷を放電する。放電し終えたらスイッチ14を直流電
源12側に切り替え充電を開始する。このときの充電カー
ブは第４図（ｂ）に示すようにガスセンサ１の抵抗値Ｒ
とコンデンサ13の容量値Ｃの積CRに依存する。そしてス
イッチ14が直流電源12側に切り替わった瞬間からあるサ
ンプリング周期でカウンタ16がカウントを開始する。そ
して、充電電圧値がスレッシュホールドレベルまで上昇
するまでカウントをつづける。このカウント値からガス
濃度を検出している。したがって、ガス濃度が変化する
と、ガスセンサ１の抵抗値が変化し、コンデンサ13の充
電時間が変化する。この結果、カウンタ16がカウントす
る値も変化し、ガス濃度の変化量T/T0を検出することが
できる。

このとき、第５図（ｂ）に示すように基準抵抗値が異
なるものでは基準値はに変化し、かつガス濃度が
まで変化したものはまで変化する。このとき、基準と
するガス濃度での充電電圧時間のカウント数が一定Ｔと
なるようにサンプリング周期をt1からt2に可変すること
により、ガス濃度の変化量はT/T0で常に一定の精度で検
出することができる。

上記実施例では、ガスセンサ１の抵抗値を電圧値ある
いは時間に変換して検出するようにしているが、要はガ
スセンサ１の基準値が100倍程度ばらついても、基準ガ
ス濃度に対するガス濃度の変化量を同一精度で検出する
ことができる方式のものであればよい。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、ガ
スセンサのある基準抵抗値における出力レベルを一定と
し、この値に対する相対変化量を検出することで、ガス
の変化量を検出することにより、基準抵抗値のばらつき
に関係なく常に一定の分解能（たとえば８ビット）で空
気の汚れ度合を判断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の空気清浄機のブロック図、
第２図は同空気清浄機の一部具体回路を付加したブロッ
ク図、第３図は本発明の他の実施例のブロック図、第４
図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同空気清浄機の基準抵抗値
が小さい場合の動作タイミング図、第５図（ａ）〜
（ｃ）はそれぞれ同空気清浄機の基準抵抗値が大きい場
合の動作タイミング図、第６図はガスセンサの各ガス濃
度に対する抵抗の変化量を示すガス濃度−変化量特性図
である。 １……ガスセンサ（センサ）、２……検出手段、３……
スイッチ、４……基準値入力手段、５……スイッチ切り
替え手段、６……レベル調節手段、７……比較値入力手
段、８……比較手段、９……出力手段。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０１Ｎ 27/12

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気の汚れを検知するセンサと、このセン
   サの出力レベルを検出する検出手段と、この検出手段の
   出力先を切り換えるスイッチと、このスイッチの一方の
   出力先である基準値入力手段と、この基準値入力手段の
   入力した値に応じて前記スイッチの出力先を切り換える
   スイッチ切り替え手段と、前記基準値入力手段の入力し
   た値に応じて前記検出手段の検出レベルを調節するレベ
   ル調節手段と、前記スイッチの他方の出力先である比較
   値入力手段と、前記基準値入力手段と比較値入力手段か
   ら信号を取り込みその値を比較する比較手段と、この比
   較手段が比較した結果に応じた出力を行なう出力手段と
   を備え、前記基準値入力手段は検出手段の出力を基準値
   入力手段に入力している状態で検出手段の出力が一定値
   になるようにレベル調節手段を介して調節して保持し、
   その後検出手段の出力を比較値入力手段に入力するよう
   にしてなる空気清浄機。