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技術 空気清浄装置付き温風暖房機

出願人 パナソニック株式会社大阪瓦斯株式会社
発明者 村瀬孝治五十嵐逸夫岡田康弘平岡哲也
出願日 2000年3月17日 (20年8ヶ月経過) 出願番号 2000-075837
公開日 2001年9月26日 (19年1ヶ月経過) 公開番号 2001-263821
状態 拒絶査定
技術分野 ヒータ又は燃焼ガスによる直接的な空気加熱
主要キーワード 湿度影響 相関係数γ 変化率β 室内状況 汚れ判定 一次直線 空気汚染度 湿度補正
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年9月26日)のものです。
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図面 (9)

課題

半導体式ガスセンサを搭載した空気清浄装置複合化した温風暖房機において、燃焼ガスの室内への排出により湿度が変化しても空気の汚染を正確に検出できる空気清浄装置付き温風暖房機を提供する。

解決手段

室内空気の汚染を検出する半導体式のガスセンサ4と、室内の絶対湿度を検出する湿度検出手段5と、ガスセンサ4の検出した信号を湿度検出手段5で検出した絶対湿度により決められた補正係数補正する補正手段6と、補正手段6により補正されたガスセンサ検出信号に基づいて室内空気の汚れを判定する空気汚染度判定手段7とを備えた。また、湿度検出手段5に代えて、半導体式ガスセンサと同方式で主に水蒸気のみに応答して湿度変化を検出する湿度検出用ガスセンサを用いることもできる。

概要

背景

従来、家庭用空気清浄機において、喫煙時や調理時などの空気の汚れを検出するために半導体式ガスセンサを搭載し、そのガスセンサ検出信号に基づいて空気の汚れを検出し、空気の汚れに応じて清浄能力切り換え汚れ度合い目安を表示の切り換えを行うようにしたものが知られている。

図8に、半導体式ガスセンサ(以下、単にガスセンサと記す)21の構成例を示す。ガスセンサ21は、酸化スズを主成分とする感ガス部22と感ガス部22を300℃から400℃程度の高温にするヒータ部23にて構成されている。高温となった感ガス部22は、清浄空気中では酸化スズの表面に酸素吸着し、その際酸素が酸化スズ中の自由電子捕捉し、酸化スズの粒界電位障壁が生じ、一定の電気抵抗値を示す。感ガス部22が空気中の汚染ガスタバコが燃える時に生じる水素など)に曝されると、酸化スズ表面で汚染ガスが吸着酸素酸化反応し、酸化スズ表面に吸着する酸素が減少し、電位障壁が低下し、電気抵抗値が減少する。ガスセンサ21は、この抵抗値の変化により空気汚染を検出するものである。

一方で、暖房機の使用中に室内空気清浄にするという要求により、空気清浄装置やそれに類する機能を複合した暖房機の開発が進んでおり、ガス温風暖房機などの温風暖房機との複合化も行われている。

概要

半導体式ガスセンサを搭載した空気清浄装置を複合化した温風暖房機において、燃焼ガスの室内への排出により湿度が変化しても空気の汚染を正確に検出できる空気清浄装置付き温風暖房機を提供する。

室内空気の汚染を検出する半導体式のガスセンサ4と、室内の絶対湿度を検出する湿度検出手段5と、ガスセンサ4の検出した信号を湿度検出手段5で検出した絶対湿度により決められた補正係数補正する補正手段6と、補正手段6により補正されたガスセンサ検出信号に基づいて室内空気の汚れを判定する空気汚染度判定手段7とを備えた。また、湿度検出手段5に代えて、半導体式ガスセンサと同方式で主に水蒸気のみに応答して湿度変化を検出する湿度検出用ガスセンサを用いることもできる。

目的

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、半導体式ガスセンサを搭載した空気清浄装置を複合化した温風暖房機において、燃焼ガスの室内への排出により水蒸気量が変化しても空気の汚染を正確に検出できる空気清浄装置付き温風暖房機を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

室内空気汚染を検出する半導体式ガスセンサと、室内の絶対湿度を検出する湿度検出手段と、ガスセンサ検出信号を湿度検出手段で検出した絶対湿度により決められた補正係数補正する補正手段と、補正手段により補正されたガスセンサの検出信号に基づいて室内空気の汚れを判定する空気汚染度判定手段とを備えたことを特徴とする空気清浄装置付き温風暖房機

請求項2

室内空気の汚染を検出する半導体式ガスセンサと、半導体式ガスセンサと同方式で主に水蒸気のみに応答することを特徴とし、湿度変化を検出する湿度検出用ガスセンサと、ガスセンサの検出信号を湿度検出用ガスセンサの検出信号で補正し、ガスセンサにおける湿度による出力変化を相殺する補正手段と、補正手段により補正されたガスセンサの検出信号に基づいて室内空気の汚れを判定する空気汚染度判定手段とを備えたことを特徴とする空気清浄装置付き温風暖房機。

技術分野

0001

本発明は、半導体式ガスセンサにより空気汚染を検出して空気清浄装置を最適に制御するようにした空気清浄装置付き温風暖房機に関するものである。

背景技術

0002

従来、家庭用空気清浄機において、喫煙時や調理時などの空気の汚れを検出するために半導体式ガスセンサを搭載し、そのガスセンサ検出信号に基づいて空気の汚れを検出し、空気の汚れに応じて清浄能力切り換え汚れ度合い目安を表示の切り換えを行うようにしたものが知られている。

0003

図8に、半導体式ガスセンサ(以下、単にガスセンサと記す)21の構成例を示す。ガスセンサ21は、酸化スズを主成分とする感ガス部22と感ガス部22を300℃から400℃程度の高温にするヒータ部23にて構成されている。高温となった感ガス部22は、清浄空気中では酸化スズの表面に酸素吸着し、その際酸素が酸化スズ中の自由電子捕捉し、酸化スズの粒界電位障壁が生じ、一定の電気抵抗値を示す。感ガス部22が空気中の汚染ガスタバコが燃える時に生じる水素など)に曝されると、酸化スズ表面で汚染ガスが吸着酸素酸化反応し、酸化スズ表面に吸着する酸素が減少し、電位障壁が低下し、電気抵抗値が減少する。ガスセンサ21は、この抵抗値の変化により空気汚染を検出するものである。

0004

一方で、暖房機の使用中に室内空気清浄にするという要求により、空気清浄装置やそれに類する機能を複合した暖房機の開発が進んでおり、ガス温風暖房機などの温風暖房機との複合化も行われている。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、半導体式ガスセンサ21は感ガス部22の雰囲気水蒸気が含まれる場合、水蒸気と吸着酸素が酸化反応し、汚染ガスとの反応と同様な抵抗値の減少を生じる。これにより、ガスセンサ21を搭載した空気清浄装置が設置されている室内の絶対湿度が変化すると、空気汚染に関わらずガスセンサ21の出力が変化し、水蒸気量が増加すると汚染を検出したが如くガスセンサ21が反応する。

0006

また、ガス温風暖房機を運転する際、ガス燃焼により水蒸気が発生する。特に、室内空気循環型の温風暖房機の場合は、燃焼ガスを室内に排気するため、暖房運転を行うと室内の水蒸気量が徐々に増加して行く。そのため、ガスセンサ21を搭載して空気汚染を検出する機能を有する空気清浄装置とガス温風暖房機とを複合した際には、ガス温風暖房機の運転により室内の水蒸気が増加し、ガスセンサ21が水蒸気量変化に反応し、汚染ガスが存在しない状態でも汚染ありという信号を出力するという問題がある。

0007

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、半導体式ガスセンサを搭載した空気清浄装置を複合化した温風暖房機において、燃焼ガスの室内への排出により水蒸気量が変化しても空気の汚染を正確に検出できる空気清浄装置付き温風暖房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

0008

本発明の空気清浄装置付き温風暖房機は、室内空気の汚染を検出する半導体式ガスセンサと、室内の絶対湿度を検出する湿度検出手段と、ガスセンサの検出信号を湿度検出手段で検出した絶対湿度により決められた補正係数補正する補正手段と、補正手段により補正されたガスセンサの検出信号に基づいて室内空気の汚れを判定する空気汚染度判定手段とを備えたものであり、温風暖房機の運転による燃焼で排出された水蒸気にガスセンサが反応しても、湿度検出手段が室内の湿度状況を検出してその湿度に応じた補正を行い、水蒸気による出力変化打ち消すことができるため、暖房中でも室内の水蒸気量の変化に影響されることなく、空気中の汚染ガスを正確に検出し、空気清浄装置を適切に動作させることができる。

0009

また、上記湿度検出手段とその検出信号に基づいた補正手段に代えて、半導体式ガスセンサと同方式で主に水蒸気のみに応答することを特徴とし、湿度変化を検出する湿度検出用ガスセンサと、ガスセンサの検出信号を湿度検出用ガスセンサの検出信号で補正し、ガスセンサにおける湿度による出力変化を相殺する補正手段を設けても、同様の作用効果が得られる。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下、本発明の一実施形態の空気清浄装置付きガス温風暖房機について、図1図4を参照して説明する。

0011

図1において、1は空気清浄装置付きガス温風暖房機で、ガス温風暖房機部2と空気清浄装置部3とが一体的に複合されている。空気清浄装置部3には、空気中の汚染ガスを検出する半導体式のガスセンサ4と、器具が設置される室内の絶対湿度を検出する湿度検出手段5が設けられている。

0012

図2に、空気清浄装置部3において空気汚染度合いを検出してその動作を制御する制御装置の構成を示す。図2において、湿度検出手段5が検出した絶対湿度信号によりガスセンサ4の出力信号湿度補正する補正手段6と、補正後のガスセンサ出力信号により空気の汚れ状態を判定する空気汚染度判定手段7と、空気汚染度により空気清浄装置部3の運転能力を決定する能力制御手段8と、汚れの目安を知らせる汚れ表示制御手段9が設けられている。

0013

次に、作用について説明する。図3は、室内の空気清浄度がほぼ一定の状態でガス温風暖房機部2を暖房運転した時の時間経過に対するガスセンサ4の出力信号(抵抗値RO)及び絶対湿度sの変化を示す図である。暖房運転の状態は、T0 からT1 までの間は最大能力での燃焼、T1 からT2 までの間は比例燃焼、T2 以降は再び最大能力での燃焼である。図3により所定の空気清浄度の条件において、ガス燃焼により絶対湿度(水蒸気量)sが増加するとガスセンサ抵抗値ROが減少することが判る。

0014

図4は、図3の結果から求めたガスセンサ抵抗値ROの絶対湿度sに対する依存性を示す図である。図4においては、絶対湿度sに対するガスセンサ抵抗値ROの変化を、絶対湿度11.2g/m3 (20℃、65%RH)時の抵抗値に対する抵抗比αで示している。この値は、上記のような実験によって求めることができる。

0015

かくして、湿度検出手段5により絶対湿度sを検出することで、補正手段6においてガスセンサ4の出力信号(抵抗値RO)を、上記のように予め実験的に求めて与えられた抵抗比α(s)で補正することができる。その補正式を(1)式に示す。

0016

RO/α(s) ・・・・・(1)
また、αを1とする絶対湿度は、11.2g/m3 (20℃、65%RH)に限らず、器具の使用条件に合わせて決定される。

0017

空気汚染度判定手段7は、湿度補正されて湿度の影響が除かれたガスセンサ出力信号に基づいて空気の汚れを判定し、正確な運転能力制御や汚れレベルの表示が可能となる。

0018

次に、本発明の空気清浄装置付きガス温風暖房機の他の実施形態について、図5図7を参照して説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一参照符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。

0019

図5において、本実施形態では湿度検出手段5に代えて、ガスセンサ4と同方式で主に水蒸気のみに応答することを特徴とし、湿度変化を検出する湿度検出用ガスセンサ15が設けられている。

0020

図6に、空気清浄装置部3において空気汚染度合いを検出してその動作を制御する制御装置の構成を示す。図6において、湿度検出用ガスセンサ15が検出した湿度情報によりガスセンサ4の出力信号を湿度補正する補正手段16と、補正後のガスセンサ出力信号により空気の汚れ状態を判定する空気汚染度判定手段7と、空気汚染度により空気清浄装置部3の運転能力を決定する能力制御手段8と、汚れの目安を知らせる汚れ表示制御手段9が設けられている。

0021

次に、作用について説明する。図7はガス燃焼時のガスセンサ抵抗値ROと湿度検出用ガスセンサ抵抗値RSの絶対湿度依存性を示す図である。図7においては、絶対湿度s毎に、絶対湿度11.2g/m3 (20℃、65%RH)時のガスセンサ4の抵抗値に対する抵抗比α、及び湿度検出用ガスセンサ15の抵抗値に対する抵抗比α1を表している。ガスセンサ抵抗値は、絶対湿度sに対してα(s)、α1(s)の相関があり、その値は実験的に求めることができる。また、α(s)、α1(s)は絶対湿度sに対して線形の相関となっており、一次直線近似式で考えることができる。各近似式を(2)式、(3)式に示す。

0022

α(s)=A×s+B ・・・・・(2)
α1(s)=a×s+b ・・・・(3)
ここで、(2)式の傾きAはガスセンサ4の絶対湿度の変化に対する抵抗値の変化率となり、また(3)式の傾きaは湿度検出用ガスセンサ15の絶対湿度の変化に対する抵抗値の変化率となる。よって、絶対湿度変化に対するガスセンサ4と湿度検出用ガスセンサ15の相関係数γは(4)式で表すことができる。

0023

γ=A/a ・・・・・・・・・(4)
この値は実験的に求めることができる。

0024

また、家庭用の空気清浄装置に搭載されるガスセンサの制御は、対象とするガスの範囲が広く、その濃度も低いため、所定の時期での基準値からの変化率(抵抗値/基準抵抗値)で汚れを判断するのが一般的である。

0025

その場合には、補正手段16において、ガスセンサ4の抵抗変化率β(=RO/ROの基準値)、湿度検出用ガスセンサ15の抵抗変化率β1(=RS/RSの基準値)を求め、湿度検出用ガスセンサ15の変化率β1より、ガス燃焼による室内の湿度変化を推定する。ガスセンサ4の湿度影響を打ち消すには、(5)式によりガスセンサ4の抵抗変化率βを補正する。

0026

(β/β1)×γ ・・・・・・(5)
空気汚染度判定手段7は湿度影響が打ち消されたガスセンサ信号に基づいて汚れ判定をすることができ、より汚れの実態に合わせた運転能力の制御や汚れレベルの表示が可能となる。

0027

なお、ガスセンサ4と湿度検出用ガスセンサ15を同一センサ内に作り込むことにより、製造条件の均一化ができ、各センサの湿度依存性が管理し易くなり、各センサ間の相関も求め易くなる。

発明の効果

0028

本発明の空気清浄装置付き温風暖房機によれば、以上の説明から明らかなように、汚染ガスを検出するガスセンサと、室内湿度を検出する湿度検出手段又は湿度検出用ガスセンサと、湿度情報でガスセンサ出力信号を補正する手段を備えているので、温風暖房機を暖房運転した際に燃焼により排出される水蒸気によりガスセンサの出力が変動した時でも、湿度情報に基づいてガスセンサ出力の湿度影響を無くすように補正できる。そのため、温風暖房機との同時使用の時でも、ガスセンサにより正しい空気汚染状況の検知ができ、室内状況に適した空気清浄装置の能力制御や汚れレベルの報知ができるという有利な効果を奏する。

図面の簡単な説明

0029

図1本発明の一実施形態の空気清浄装置付きガス温風暖房機の構成図である。
図2同実施形態の制御装置のブロック図である。
図3同実施形態の暖房運転時のガスセンサ出力と絶対湿度検出手段出力を示す図である。
図4同実施形態のガスセンサ出力の絶対湿度依存性を示す図である。
図5本発明の他の実施形態の空気清浄装置付きガス温風暖房機の構成図である。
図6同実施形態の制御装置のブロック図である。
図7同実施形態の暖房運転時のガスセンサ出力と湿度検出用ガスセンサ出力の絶対湿度依存性を示す図である。
図8半導体式ガスセンサの概念図である。

--

0030

1空気清浄装置付きガス温風暖房機
2 ガス温風暖房機部
3 空気清浄装置部
4ガスセンサ
5湿度検出手段
6補正手段
7空気汚染度判定手段
15 湿度検出用ガスセンサ
16 補正手段

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