(57)【要約】【課題】ガスセンサで雰囲気の測定中も装置の故障を検出することができるガス検出装置を提供する。【解決手段】ヒータとガス検出部とを備えたガスセンサ１を用いて、その出力からガスを検出するようにしたガス検出装置であって、電源周波数に同期させた矩形波信号をマイクロコンピュータ２の第１ポートＰＴ１から出力することによって電源周波数に同期させた矩形波電圧を前記ヒータに印加して前記ヒータに電力を供給する電力供給手段と、マイクロコンピュータ２の第２ポートＰＴ２に入力される信号から前記ヒータに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無を判断し、前記ヒータに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無から装置の故障を検出する故障検出手段とを、設けているガス検出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータとガス検出部とを備えたガスセンサを用いて、その出力からガスを検出するようにしたガス検出装置において、
電源周波数に同期させた矩形波電圧を前記ヒータに印加して前記ヒータに電力を供給する電力供給手段と、前記ヒータに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無から装置の故障を検出する故障検出手段とを、設けたことを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス検出装置と、前記ガス検出装置に設けられた故障検出手段が装置の故障を検出したときに前記ガス検出装置が故障している旨を表示する表示部とを備えることを特徴とする空気調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出装置及びそれを備えた空気調節装置（例えば、空気清浄機や換気機能付き空気調和機など）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス検出装置では、ガスセンサの抵抗値がばらつくため、故障を検出することが容易ではなかった。具体的には、従来のガス検出装置では、標準（清浄大気中）の状態においてガスセンサの抵抗値が１〜２０ｋΩと大きくばらついていた。このため、ガスセンサの抵抗値が大きい場合に、ガスセンサ或いはその駆動回路の故障によるものなのか、ガスセンサの固体差（バラツキ）によるものなのかを容易に判別することができなかった。
【０００３】
従来のガス検出装置を搭載している空気調節装置では、商用交流電源周波数に同期した矩形波電圧（パルス電圧）をマイクロコンピュータから出力してガスセンサ内部のヒータに電力を供給し、ガスセンサ内部のガス検出部を加熱し、矩形波電圧印加前のガスセンサの抵抗値を測定し、ガス検出部の表面がガスと反応しガスセンサの抵抗値が変化することをマイクロコンピュータで読み取ることによって、ガスの有無を判別していた。このため、ガスセンサの抵抗値が低いのは、ガスがあるためなのか、ガスセンサの個体差（バラツキ）によるものなのかを判断することができなかった。また、ガスセンサの抵抗値が高いのは、ヒータやガス検出部が断線しているためか、ガスセンサの固体差（バラツキ）によるものなのか判断することができなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−９００５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、従来のガス検出装置を搭載している空気調節装置は、ガスセンサ或いはその駆動回路の故障を検出することができないため、ガスセンサ或いはその駆動回路が故障すると、部屋中にタバコの煙が非常に多いにもかかわらず清浄と判断して、弱運転しか行わないことがあった。また、逆に、非常に清浄な部屋にもかかわらず、ガスが大量にあると判断し、強運転を続けることがあった。
【０００６】
なお、特許文献１では、ヒータの電力を所定の間隔で変化させ、その変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無を検出することにより、ヒータの故障とそれ以外のガスセンサの故障と付帯回路の故障とを検出可能にするガス検出装置が提案されている。しかし、特許文献１で提案されているガス検出装置は、故障を判別するためにヒータに電力を加えていない期間を２０〜６０秒程度に設定しており、この期間はガスセンサが雰囲気の変化を測定できないという問題があった。すなわち、特許文献１で提案されているガス検出装置は、ガスセンサで雰囲気の測定中にガスセンサ或いはその駆動回路の故障を検出することができず、ガス検出のデッドタイムが２０〜６０秒程度発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の状況に鑑み、ガスセンサで雰囲気の測定中も装置の故障を検出することができるガス検出装置及びそれを備えた空気調節装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係るガス検出装置は、ヒータとガス検出部とを備えたガスセンサを用いて、その出力からガスを検出するようにしたガス検出装置であって、電源周波数に同期させた矩形波電圧を前記ヒータに印加して前記ヒータに電力を供給する電力供給手段と、前記ヒータに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無から装置の故障を検出する故障検出手段とを、設けた構成としている。
【０００９】
このような構成によると、ヒータに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無から装置の故障を検出するので、ガスセンサの固体差（バラツキ）が大きくてもガス検出装置の故障を検出することができる。また、電源周波数に同期させた矩形波電圧をヒータに印加して前記ヒータに電力を供給し、ヒータに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無から装置の故障を検出するので、ガス検出のデッドタイムがなく、ガスセンサで雰囲気の測定中もガス検出装置の故障を検出することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために本発明に係る空気調節装置は、上記構成のガス検出装置と、前記ガス検出装置に設けられた故障検出手段が装置の故障を検出したときに前記ガス検出装置が故障している旨を表示する表示部とを備える構成としている。
【００１１】
このような構成によると、ガス検出装置が故障していることをユーザーに伝えることができる。したがって、例えば、ガス検出装置の故障中は、ユーザーが空気調節装置の運転モードを、空気調節装置の運転をガス検出装置の検出結果に応じた自動運転モードではなく、ユーザーが運転状態を選択する手動運転モードに設定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、ガスセンサで雰囲気の測定中も装置の故障を検出することができるガス検出装置及びそれを備えた空気調節装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る空気調節装置として、ここでは空気清浄機を例に挙げて説明する。本発明に係る空気清浄機の概略構成例を図１に示す。
【００１４】
図１に示す空気清浄機は、空気清浄機全体を制御するマイクロコンピュータ２と、運転入／切ボタン及び運転切換ボタンを有する運転ボタン３と、送風機駆動回路４と、送風機５と、ＬＥＤ駆動回路６と、ガス検出装置故障報知用ＬＥＤ７とを備えている。また、図１に示す空気清浄機は、マイクロコンピュータ２の一部の機能と、ガスセンサ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、ＰＮＰトランジスタＱ１と、ＮＰＮトランジスタＱ２と、コンデンサＣ１とによって構成されるガス検出装置を備えている。さらに、図１に示す空気清浄機は、商用交流電源の出力電圧を定電圧ＶCCに変換する電源回路（不図示）と、商用交流電源の出力電圧のゼロクロスを検出し、商用交流電源周波数に同期したクロック信号をマイクロコンピュータ２に出力するゼロクロス検出回路（不図示）とを備えている。
【００１５】
定電圧ＶCCが印加される端子に、抵抗Ｒ３の一端と、ＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタと、抵抗Ｒ２の一端が接続される。抵抗Ｒ３の他端は抵抗Ｒ４の一端及びＰＮＰトランジスタＱ２のゲートに接続され、ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタはガスセンサ１の第３ピンＰ３に接続され、抵抗Ｒ２の他端は、ガスセンサ１の第２ピンＰ２及び抵抗Ｒ１の一端に接続される。抵抗Ｒ４の他端はＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタに接続され、抵抗Ｒ１の他端はマイクロコンピュータ２の第２ポートＰＴ２及びコンデンサＣ１の一端に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタ、ガスセンサ１の第１ピンＰ１、及びコンデンサＣ１の他端は、グランド電圧ＶGNDが印加される端子に接続される。また、ＮＰＮトランジスタＱ１のゲートがマイクロコンピュータ２の第１ポートＰＴ１に接続される。
【００１６】
ここで、ガスセンサ１の構成を図２に示す。ガスセンサ１内部のヒータＲHの一端が第１ピンＰ１に接続され、ヒータＲHの他端が第３ピンＰ３に接続されている。また、ガスセンサ１内部のガス検出部ＲSの一端がヒータＲHに接続され、ガス検出部ＲSの他端が第２ピンＰ２に接続されている。なお、ガス検出部ＲSとしては、例えば、ＳｎＯ2やＩｎ2Ｏ3等の金属酸化物半導体を用いることができる。
【００１７】
マイクロコンピュータ２が、ゼロクロス検出回路からのクロック信号に基づいて、商用交流電源周波数に同期させた矩形波信号を第１ポートＰＴ１から出力することによって、ＮＰＮトランジスタＱ１及びＰＮＰトランジスタＱ２が商用交流電源周波数に同期してオンになる。これにより、ガスセンサ１内部のヒータＲHに商用交流電源周波数に同期した矩形波電圧が印加され、ガスセンサ１内部のガス検出部ＲSが高温になり、ガスとガス検出部ＲSの表面の酸素とが反応してガス検出部ＲSの抵抗値が小さくなる。マイクロコンピュータ２は、第２ポートＰＴ２に入力される信号からガスセンサ出力の変化を読み取り、空気中のガスの有無を判断する。なお、ガスセンサ出力が小さいときはガス検出部ＲSの抵抗値も小さくなり、ガスセンサ出力も大きいときはガス検出部ＲSの抵抗値も大きくなる。
【００１８】
マイクロコンピュータ２は、従来と同様の矩形波電圧印加前のガス検出部ＲSの抵抗値測定に加えて、矩形波電圧印加中のガス検出部ＲSの抵抗値測定も行う。
【００１９】
ガスセンサ１内部のヒータＲHに印加する矩形波電圧（第３ピンＰ３−第１ピンＰ１間電圧）の波形Ｖ31とガス検出装置が正常であるときのガスセンサ出力（第２ピンＰ２の電圧）の波形Ｖ2を図３に示し、ガスセンサ１内部のヒータＲHに印加する矩形波電圧の波形Ｖ31と第１ピンＰ１が断線して（ヒータＲHが断線して）ガス検出装置が故障しているときのガスセンサ出力の波形Ｖ2を図４に示し、ガスセンサ１内部のヒータＲHに印加する矩形波電圧の波形Ｖ31と第２ピンＰ２が断線してガス検出装置が故障しているときのガスセンサ出力の波形Ｖ2を図５に示し、ガスセンサ１内部のヒータＲHに印加する矩形波電圧の波形Ｖ31と第３ピンＰ３が断線してガス検出装置が故障しているときのガスセンサ出力の波形Ｖ2を図６に示す。本実施例においては、商用交流電源周波数を６０Ｈｚとし、ガスセンサ１内部のヒータＲHに印加する矩形波電圧の周波数を１２０Ｈｚとしている。
【００２０】
図１に示す空気清浄機が搭載しているガス検出装置は、ガスセンサ１内部のガス検出部ＲSやガスセンサ１を駆動する駆動回路に断線や短絡がなく、正常であるときは、ヒータＲHに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化が有り、矩形波電圧印加前のガス検出部ＲSの抵抗値と、矩形波電圧印加中のガス検出部ＲSの抵抗値とが異なる値となる（図３参照）。
【００２１】
一方、ガスセンサ１内部のガス検出部ＲSやガスセンサ１を駆動する駆動回路が故障（断線や短絡）すると、ヒータＲHに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化が無く、矩形波電圧印加前のガス検出部ＲSの抵抗値と、矩形波電圧印加中のガス検出部ＲSの抵抗値とが同じ値となる（図４〜図６参照）。
【００２２】
したがって、マイクロコンピュータ２は、ヒータＲHに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化が無く、矩形波電圧印加前のガス検出部ＲSの抵抗値と、矩形波電圧印加中のガス検出部ＲSの抵抗値とが同じ値となったときは、ガス検出装置が故障していると判断し、ＬＥＤ駆動回路６を制御してガス検出装置故障報知用ＬＥＤ７を点灯させる。
【００２３】
上記の通り、ヒータＲHに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無からガス検出装置の故障を検出するので、ガスセンサ１の固体差（バラツキ）が大きくてもガス検出装置の故障を検出することができる。また、商用交流電源周波数に同期させた矩形波電圧をヒータＲHに印加してヒータＲHに電力を供給し、ヒータＲHに供給される電力の変化に同期したガスセンサ出力の変化の有無からガス検出装置の故障を検出するので、ガス検出のデッドタイムがなく、ガスセンサ１で雰囲気の測定中もガス検出装置の故障を検出することができる。
【００２４】
ガス検出装置故障報知用ＬＥＤ７の点灯により、ガス検出装置が故障していることをユーザーに伝えることができるので、例えば、ガス検出装置の故障中は、ユーザーが空気調節装置の運転モードを、空気調節装置の運転をガス検出装置の検出結果に応じた自動運転モードではなく、ユーザーが運転状態を選択する手動運転モードに設定することが可能となる。
【００２５】
ガス検出装置故障報知用表示部を設けていてもユーザーがその表示に気付かない場合や、図１に示す構成とは異なりガス検出装置故障報知用表示部を設けない場合を考慮して、ガス検出装置の故障中は、前もって決められたモードの運転（例えば、中運転）に自動的に切り換わるようにしてもよい。これにより、部屋中にタバコの煙が非常に多いにもかかわらず、弱運転しか行わずいつまでも部屋の中のタバコの煙が取れない事態や、逆に、非常に清浄な部屋にもかかわらず、強運転を続ける事態の発生を防止することができる。
【００２６】
最後に、図１に示す空気清浄機の分解斜視図を図７に示す。本体８は正面から見て矩形の凹部が前面に形成される。その凹部には集じん／脱臭一体型フィルター９が配設される。本体８の前面はフロントパネル１０によって覆われる。フロントパネル１０に設けられている吸気口から取り込まれ、集じん／脱臭一体型フィルター９を通過した空気が通過する通風口が本体８の凹部の背壁に設けられている。そして、本体８の凹部の背壁に設けられている通風口の後方には送風機５（図１参照）が設けられる。また、運転入／切ボタン３Ａ及び運転切換ボタン３Ｂが本体８の上面に設けられ、ガスセンサ１が本体８の前面上部に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】は、本発明に係る空気清浄機の概略構成例を示す図である。
【図２】は、ガスセンサの概略構成を示す図である。
【図３】は、ガスセンサのヒータに印加する電圧の波形とガス検出装置が正常であるときのガスセンサ出力の波形を示す図である。
【図４】は、ガスセンサのヒータに印加する電圧の波形とガス検出装置が故障しているときのガスセンサ出力の波形を示す図である。
【図５】は、ガスセンサのヒータに印加する電圧の波形とガス検出装置が故障しているときのガスセンサ出力の波形を示す図である。
【図６】は、ガスセンサのヒータに印加する電圧の波形とガス検出装置が故障しているときのガスセンサ出力の波形を示す図である。
【図７】は、本発明に係る空気清浄機の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    ガスセンサ
２    マイクロコンピュータ
３    運転ボタン
３Ａ    運転入／切ボタン
３Ｂ    運転切換ボタン
４    送風機駆動回路
５    送風機
６    ＬＥＤ駆動回路
７    ガス検出装置故障報知用ＬＥＤ
８    本体
９    集じん／脱臭一体型フィルター
１０    フロントパネル
Ｃ１    コンデンサ
Ｑ１    ＮＰＮトランジスタ
Ｑ２    ＰＮＰトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ４    抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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