JPH11142217A - 流体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気抵抗値が温度によって変化する可変抵抗
素子を加熱して、その雰囲気の差異に応じて流体の状態
判定を行う場合において、判定精度を低下させることな
く、判定の為の所要時間を短くするとともに、可変抵抗
素子やその他の部材の耐久性を向上させることが可能と
なる流体検知装置を提供する。 【解決手段】 サーミスタ９の抵抗値の変化に基づいて
サーミスタ９の個体温度を検出するようにして、温度検
出情報に基づいて、サーミスタ９を設定温度まで上昇さ
せて、設定時間が経過する間その設定温度に維持させる
定温加熱制御を実行し、且つ、設定時間が経過すると電
力供給を停止する。そして、電力供給が停止された後に
おいて、サーミスタ９の個体温度の時間経過に伴う変化
状態を測定して、その測定結果に基づいて、サーミスタ
９が液体中にあるか気体中にあるかを判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体検知装置に関
し、詳しくは、電気抵抗値が温度によって変化する可変
抵抗素子を用いて、例えば、可変抵抗素子が位置する箇
所における流体の状態を判別するようにした流体検知装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記流体検知装置において、従来では、
例えば、特公平７−８９０７４号公報に示される構成の
ものがあった。つまり、前記可変抵抗素子の一例として
のサーミスタを加熱し、その加熱を開始してから該可変
抵抗素子の熱容量により支配される時間（急激に温度上
昇するような状態が継続する時間）が経過して個体温度
が飽和し始める時点にて加熱を停止し、その時点におけ
る可変抵抗素子の個体温度と、加熱を停止した時点から
設定時間経過した時点における可変抵抗素子の個体温度
との温度偏差を求め、その温度変化と気液判定用の境界
値との比較に基づいて、例えば、可変抵抗素子の雰囲気
が液体中であるか気体中（空気中）であるかを判別する
ようにしたものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成は、可変抵抗
素子が例えば液体中であるか空気中であるかによって放
熱量が異なることを利用して気液判定を行うようにした
ものであるが、上記従来構成によるときは、加熱によっ
て可変抵抗素子の個体温度が飽和するような高い温度
（例えば約２００°Ｃ程度）にまで加熱しなければなら
ず、判定処理に長時間を要するという不利があるととも
に、可変抵抗素子自体の耐久性やその周囲に位置する部
材の耐久性が低下するといった不利もある。

【０００４】本発明はかかる点に着目してなされたもの
であり、その目的は、電気抵抗値が温度によって変化す
る可変抵抗素子を加熱して、その雰囲気の差異に応じて
流体の状態判定を行う場合において、判定精度を低下さ
せることなく、判定の為の所要時間を短くするととも
に、可変抵抗素子やその他の部材の耐久性を向上させる
ことが可能となる流体検知装置を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の特徴構
成によれば、電気抵抗値が温度によって変化する可変抵
抗素子と、この可変抵抗素子に加熱用の電力を供給する
電力供給手段と、前記可変抵抗素子の抵抗値の変化に基
づいて前記可変抵抗素子の個体温度を検出する温度検出
手段と、この温度検出手段の検出情報に基づいて、前記
可変抵抗素子の個体温度を設定温度まで上昇させて、設
定時間が経過する間その設定温度に維持させる定温加熱
制御を実行し、且つ、前記設定時間が経過すると前記定
温加熱制御による電力供給を停止すべく、前記電力供給
手段による電力供給状態を制御する制御手段と、前記定
温加熱制御による前記電力供給が停止された後におい
て、前記可変抵抗素子の個体温度の時間経過に伴う変化
状態を測定する温度変化状態測定手段とが備えられてい
る。

【０００６】従って、可変抵抗素子への電力供給状態を
制御して、自己加熱により個体温度が設定温度まで上昇
させた後、設定時間が経過する間その設定温度に維持さ
れることになる。そして、電力供給を停止してから後に
おける可変抵抗素子の個体温度の時間経過に伴う変化状
態を測定するのである。可変抵抗素子が存在する雰囲気
の状態、例えば、気体中であるか液体中であるか、ある
いは、その雰囲気中の流体の流量状態等に応じて、可変
抵抗素子の放熱量が異なり、且つ、前記個体温度の時間
経過に伴う変化状態は、この可変抵抗素子の放熱量に対
応するので、結果的に、個体温度の時間経過に伴う変化
状態の測定結果に基づいて、可変抵抗素子が存在する雰
囲気の流体の状態を判別することができるのである。

【０００７】しかも、可変抵抗素子を加熱する際に、設
定時間経過する間、個体温度が設定温度に維持されるこ
とにより、設定温度として、例えば熱容量に支配されな
いような飽和状態に近い高い温度に設定することなく、
それよりも低い温度に設定した場合であっても、可変抵
抗素子内部での熱分布がほぼ一様になり、熱容量の差に
よって生じる熱分布のバラツキに起因した判別誤差を少
ないものにできる。又、可変抵抗素子の加熱温度が従来
よりも低い温度で済むので、加熱のための所要時間が従
来よりも短い時間で済ませることができる。

【０００８】その結果、電気抵抗値が温度によって変化
する可変抵抗素子を加熱して、その雰囲気の差異に応じ
て流体の状態判定を行う場合において、判定精度を低下
させることなく、判定の為の所要時間を短くするととも
に、可変抵抗素子やその他の部材の耐久性を向上させる
ことが可能となる流体検知装置を提供できるに至った。

【０００９】請求項２に記載の特徴構成によれば、請求
項１において、前記温度検出手段は、前記可変抵抗素子
に対して加熱用の電圧よりも低い温度検出用の電圧を印
加したときの前記抵抗値の変化に対応する電流値に基づ
いて前記個体温度を検出するように構成され、前記電力
供給手段による前記可変抵抗素子への加熱用電力の供給
と、前記温度検出手段による前記可変抵抗素子の個体温
度検出とを、時分割された互いに異なるタイミングで実
行するように構成されている。

【００１０】つまり、可変抵抗素子を自己加熱するとき
には高い電圧を印加して能率よく加熱でき、個体温度を
検出するときに、加熱用の電圧よりも低い温度検出用の
電圧を印加することで適正な電位差にて温度検出を行う
ことができ、安定した測定動作が可能になる。従って、
加熱動作と温度測定動作の夫々に適した電位差に設定す
ることができ、しかも、それらを時分割された互いに異
なるタイミングで実行することにより、能率よく流体判
別動作を行えるものとなる。

【００１１】請求項３に記載の特徴構成によれば、請求
項１において、前記電力供給手段による前記可変抵抗素
子への加熱用電力の供給と、前記温度検出手段による前
記可変抵抗素子の個体温度検出とを同時に実行するよう
に構成されている。

【００１２】従って、可変抵抗素子に対する自己加熱動
作が断続的になったり、加熱用の供給電力が断続的に変
動することが無いので、可変抵抗素子内部での熱分布が
より均一なものとなり、測定精度が向上することにな
る。

【００１３】請求項４に記載の特徴構成によれば、電気
抵抗値が温度によって変化する可変抵抗素子と、この可
変抵抗素子を加熱する加熱用素子と、この加熱用素子に
加熱用の電力を供給する電力供給手段と、前記可変抵抗
素子の抵抗値の変化に基づいて前記可変抵抗素子の個体
温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検
出情報に基づいて、前記可変抵抗素子の個体温度を設定
温度まで上昇させて、設定時間が経過する間その設定温
度に維持させる定温加熱制御を実行し、且つ、前記設定
時間が経過すると前記定温加熱制御による電力供給を停
止すべく、前記電力供給手段による電力供給状態を制御
する制御手段と、前記定温加熱制御による前記電力供給
が停止された後において、前記可変抵抗素子の個体温度
の時間経過に伴う変化状態を測定する温度変化状態測定
手段とが備えられている。

【００１４】従って、加熱用素子への電力供給状態を制
御して、加熱用素子により可変抵抗素子を加熱して可変
抵抗素子の個体温度が設定温度になるまで上昇させた
後、設定時間が経過する間その設定温度に維持されるこ
とになる。そして、設定時間経過した後に電力供給を停
止してから、その後における可変抵抗素子の個体温度の
時間経過に伴う変化状態を測定するのである。可変抵抗
素子が存在する雰囲気の状態、例えば、気体中であるか
液体中であるか、あるいは、その雰囲気中の流体の流量
状態等に応じて、可変抵抗素子の放熱量が異なり、且
つ、前記個体温度の時間経過に伴う変化状態は、この可
変抵抗素子の放熱量に対応するので、結果的に、個体温
度の時間経過に伴う変化状態の測定結果に基づいて、可
変抵抗素子が存在する雰囲気の流体の状態を判別するこ
とができるのである。

【００１５】しかも、可変抵抗素子を加熱する際に、設
定時間経過する間、個体温度が設定温度に維持されるこ
とにより、設定温度として、例えば熱容量に支配されな
いような飽和状態に近い高い温度に設定することなく、
それよりも低い温度に設定した場合であっても、可変抵
抗素子内部での熱分布がほぼ均一になり、熱容量の差に
よって生じる熱分布のバラツキに起因した判別誤差を少
ないものにできる。又、可変抵抗素子の加熱温度が従来
よりも低い温度で済むので、加熱のための所要時間が従
来よりも短い時間で済ませることができる。

【００１６】その結果、電気抵抗値が温度によって変化
する可変抵抗素子を加熱して、その雰囲気の差異に応じ
て流体の状態判定を行う場合において、判定精度を低下
させることなく、判定の為の所要時間を短くするととも
に、可変抵抗素子やその他の部材の耐久性を向上させる
ことが可能となる。しかも、可変抵抗素子を加熱する加
熱用素子が別途設けられているので、可変抵抗素子を自
己加熱する構成に較べて、温度検出用の構成と加熱用の
構成とを夫々に最適な条件にて設計することができ、安
定した動作により判別精度の向上を図ることができる。
又、可変抵抗素子に対して自己加熱によるストレスがか
からないので、それだけ耐久性が向上することになる。

【００１７】請求項５に記載の特徴構成によれば、請求
項１〜４のいずれかにおいて、前記電力供給手段は、間
欠的に前記加熱用の電力を供給するように構成され、前
記制御手段は、前記温度検出手段の検出情報に基づい
て、間欠的に供給される電力のデューティ比をフィード
バック制御することにより前記定温加熱制御を実行する
ように構成されている。

【００１８】流体検知用の情報として利用される温度検
出手段の検出情報を有効利用して、可変抵抗素子に間欠
的に供給される電力のデューティ比をフィードバック制
御することにより定温加熱制御が実行されるので、フィ
ードバック制御の為の専用の温度センサが不要で構成の
複雑化を招くことなく、可変抵抗素子に対する電力供給
の調節を精度よく行える。

【００１９】請求項６に記載の特徴構成によれば、請求
項１〜５のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記可
変抵抗素子の雰囲気温度が高いほど短くなるように、前
記定温加熱制御における前記設定時間を変更設定するよ
うに構成されている。

【００２０】可変抵抗素子の雰囲気温度が低い場合には
前記設定時間を長くして素子内部での熱分布を極力一様
にさせることで判別精度を向上させるようにしながら、
雰囲気温度が高い場合には不必要に長い時間加熱を継続
することなく短い時間で加熱を終了させるようにするこ
とで、無駄時間が少なく能率よく判別動作を実行でき
る。

【００２１】請求項７に記載の特徴構成によれば、請求
項１〜６のいずれかにおいて、前記温度変化状態測定手
段の測定結果に基づいて、前記可変抵抗素子が液体中に
あるか気体中にあるかを判別する気液判定手段が備えら
れている。

【００２２】温度変化状態測定手段によって電力供給が
停止された後における可変抵抗素子の個体温度の時間経
過に伴う変化状態が測定されることになるが、この個体
温度の時間経過に伴う変化状態は、可変抵抗素子の放熱
量が雰囲気に応じて異なり、液体の場合では気体の較べ
て放熱量が大きいことから、可変抵抗素子の周囲の流体
の状態として、可変抵抗素子が液体中にあるか気体中に
あるかを判別することができるのである。

【００２３】請求項８に記載の特徴構成によれば、請求
項１〜７のいずれかにおいて、前記温度変化状態測定手
段の測定結果に基づいて、前記可変抵抗素子が存在する
領域を流動する流体の流動量を判別する流動量判別手段
が備えられている。

【００２４】可変抵抗素子の周囲に存在する流体が、例
えば、同じ流体であっても静止している状態と流動して
いる状態とを比較すると、夫々の状態における可変抵抗
素子の放熱量に差が生じ、しかも、流動量が大きいほど
放熱量も大きくなることから、温度変化状態測定手段に
よって測定される前記個体温度の時間経過に伴う変化状
態は、流体の流動状態の差に対応することになるので、
その測定結果に基づいて、流体の流動量を判別すること
ができるのである。

【００２５】請求項９に記載の特徴構成によれば、請求
項１〜８のいずれかにおいて、前記温度変化状態測定手
段は、前記定温加熱制御による前記電力供給が停止され
た時から設定経過時間が経過した時点における、前記温
度検出手段にて検出される前記可変抵抗素子の個体温度
を測定するように構成されている。

【００２６】つまり、可変抵抗素子の放熱量の差異に応
じて設定温度からの温度下降状態が異なったものとなる
ので、温度変化状態測定手段によって測定される前記個
体温度の時間経過に伴う変化状態として、電力供給が停
止された時から設定経過時間が経過した時点における個
体温度を測定することにより、気液判定や流動量の判別
等を行うことができるのである。このように、ある時点
における個体温度を測定する構成であるから、前記温度
検出手段の測定結果をそのまま利用することができ、例
えば、温度下降状態における単位時間当たりの変化量を
演算するような場合に較べて構成を簡素化できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流体検知装置
を給湯装置に適用した場合について説明する。この給湯
装置は、図１に示すように、供給される水を加熱して給
湯する給湯部Ｋ、この給湯部Ｋの動作を制御する制御部
Ｈ、制御部Ｈに動作指令を与えるリモコン操作部Ｒを備
えて構成されている。前記給湯部Ｋは、燃焼室１の内部
に、水加熱用の熱交換器２と、この熱交換器２を加熱す
るガス燃焼式バーナ３と、このバーナ３に燃焼用空気を
通流するモータ駆動式の通風ファン４とが備えられ、前
記熱交換器２に入水路５と出湯路６とが夫々接続されて
入水路５から供給される水を加熱して出湯路６から図示
しない出湯栓に向けて出湯するように構成されている。
前記入水路５には、この入水路５内を通流する通水量を
計測する通水量センサ７と、入水温度を計測する入水温
サーミスタ８とが備えられ、前記出湯路６には熱交換器
２から出湯される湯の温度を検出する出湯温サーミスタ
９が備えられている。又、前記バーナ３に対する燃料供
給路１０には開閉弁１１と燃料供給量を変更調節自在な
電磁比例弁１２とが備えられ、バーナ３の近くには、バ
ーナ３に点火するために点火イグナイタ１３、及び、着
火状態を検出するフレームロッド１４が備えられてい
る。

【００２８】前記リモコン操作部Ｒには、給湯運転のＯ
Ｎ／ＯＦＦを指令する運転スイッチ１５、目標出湯温度
を変更設定するための湯温設定スイッチ１６、給湯温度
を表示する温度表示部１７、後述するように異常状態を
報知する報知ランプ１８等が備えられている。

【００２９】前記制御部Ｈは、マイクロコンピュータ１
９及びその周辺回路を備えて構成され、リモコン操作部
Ｒの操作指令に基づいて出湯温度が目標給湯温度になる
ように給湯部Ｋの動作を制御する燃焼制御、及び、前記
出湯温サーミスタ９を用いて熱交換器２の内部に湯水が
存在しているか否かを判別する気液判別制御等を実行す
るように構成されている。

【００３０】次に、前記燃焼制御における制御部Ｈの制
御動作について説明する。運転スイッチ１５がＯＮ操作
されている状態で、給湯栓が開かれることによって通水
量センサ７が設定量以上の通水量を検出するに伴って、
ファン４の通風を開始させるとともに、開閉弁１１及び
電磁比例弁１２を開弁操作させてバーナ３に燃料を供給
し、且つ、点火イグナイタ１３によりバーナ３に点火さ
せてバーナ３の燃焼による加熱動作を開始させる。フレ
ームロッド１４により着火が確認されると点火動作を停
止して、出湯温度が目標給湯温度になるようにガス燃焼
量とファン４の通風量を変更調節する。つまり、入水温
サーミスタ８の検出値と目標給湯温度との偏差、並び
に、通水量センサ７により検出される通水量との基づい
てバーナ３の必要燃焼量を求めて、その燃焼量になるよ
うにバーナ３の燃焼量（具体的には電磁比例弁１２の弁
開度）とファン通風量（具体的にはファンモータの回転
数）とをフィードフォワード制御するとともに、出湯温
サーミスタ９の検出値が目標給湯温度になるように、バ
ーナ３の燃焼量とファン通風量とをフィードバック制御
する。その後、給湯栓が閉じられて通水量センサ７によ
り検出される通水量が設定水量以下になると、電磁比例
弁１２及び開閉弁１１を閉弁してバーナ３の燃焼を停止
するとともに、ファン４の通風を停止させる。

【００３１】次に、気液判別制御について説明する。つ
まり、出湯温サーミスタ９は、電気抵抗値が温度によっ
て変化する可変抵抗素子である点を利用して、制御部Ｈ
が、前記出湯温サーミスタ９に対して自己加熱させるべ
く加熱用の電力を供給するとともに、出湯温サーミスタ
９の温度変化による可変抵抗値に基づいて、その周囲の
温度を検出するようにして、更に、出湯温サーミスタ９
の個体温度を設定温度まで上昇させて、設定時間が経過
する間その設定温度に維持した後に電力供給を停止した
後において、出湯温サーミスタ９の個体温度の時間経過
に伴う変化状態を測定し、その測定結果に基づいて、出
湯温サーミスタ９が液体中にあるか気体中にあるか、即
ち、熱交換器２内部に湯水が存在しているか否かを判別
するように構成されている。

【００３２】詳述すると、前記制御部Ｈには、図２に示
すように、出湯温サーミスタ９に対して、加熱用直流電
源２０（約３０Ｖ）からの自己加熱用の電力をスイッチ
ングトランジスタ２１を介して間欠的に供給する電力供
給手段としての電力供給部２２と、自己加熱用の電力が
供給されていない状態で加熱用電力における電圧よりも
低い測定用直流電源２３（約５Ｖ）が印加された状態で
出湯温サーミスタ９の抵抗値（温度により変化する）に
対応する出力電圧を検出するための温度検出用回路２４
とが、マイクロコンピュータ１９の外付け回路として備
えられている。そして、マイクロコンピュータ１９に
は、前記出力電圧に基づいて出湯温サーミスタ９が存在
する領域、つまり、出湯路６の内部の温度を検出する温
度検出部１００、この温度検出部１００の検出情報に基
づいて、出湯温サーミスタ９の個体温度を設定温度まで
上昇させて、設定時間が経過する間その設定温度に維持
させる定温加熱制御を実行し、且つ、前記設定時間が経
過すると前記定温加熱制御による電力供給を停止すべ
く、前記電力供給部２２による電力供給状態を制御する
制御手段としての電力制御部１０１、前記定温加熱制御
による前記電力供給が停止された後において、出湯温サ
ーミスタ９の個体温度の時間経過に伴う変化状態を測定
する温度変化状態測定手段としての温度変化測定部１０
２、この温度変化測定部１０２の測定結果に基づいて、
出湯温サーミスタ９が液体中にあるか気体中にあるかを
判別する気液判定手段としての気液判定部１０３の夫々
が備えられている。

【００３３】前記電力供給部２２は、加熱用直流電源２
０からの電力を、制御部Ｈからのパルス信号に基づいて
間欠的にＯＮ／ＯＦＦするスイッチングトランジスタ２
１を介して出湯温サーミスタ９に供給するように構成さ
れ、パルス信号のデューティ比を変更調節することで加
熱用電力を変更調節するように構成されている。尚、図
中２５は、マイクロコンピュータ１９からのパルス信号
にて断続する保護抵抗付きのトランジスタを含むスイッ
チング回路である。

【００３４】前記温度検出用回路２４は、温度検出時に
出湯温サーミスタ９の抵抗値を検出するための電流を測
定用直流電源２３から供給するための負荷抵抗２６が備
えられ、この負荷抵抗２６と出湯温サーミスタ９との接
続点Ｎ１における測定電圧が入力されるマイクロコンピ
ュータ１９の入力端子Ｎ２に対して、加熱用直流電源２
０からの高電圧が印加されることを保護するための保護
抵抗２７及び保護ダイオード２８，２９が備えられてい
る。つまり、スイッチングトランジスタ２１がＯＮして
いる時は、出湯温サーミスタ９に加熱用直流電源２０の
電力が供給される同時に前記接続点Ｎ１に高電圧が印加
され、測定用直流電源２３との間に、負荷抵抗２６を経
由するものと、保護抵抗２７及び一方の保護ダイオード
２８を経由する二つの電流経路が形成される。この保護
ダイオード２８の順方向の抵抗値が保護抵抗２７に比べ
て充分低く且つ接触電位の低いショットキーバリアダイ
オードを使用しているので、マイクロコンピュータ１９
に対する入力端子Ｎ２は約５Ｖ近い電位に維持されて保
護回路として機能するように構成されている。尚、図中
３０はノイズ除去用のコンデンサである。又、スイッチ
ングトランジスタ２１がＯＦＦしている時には、前記負
荷抵抗２６と出湯温サーミスタ９で分圧された出力電圧
が前記接続点Ｎ１に出力されるが、この出力電圧は５Ｖ
以下であるため、保護ダイオード２８は逆バイアス状態
であり保護ダイオード２８にはマイクロコンピュータ１
９の入力端子Ｎ２の入力リーク電流相当の微小電流が流
れるだけで接続点Ｎ１と入力端子Ｎ２の電圧レベルはほ
ぼ等しくなる。

【００３５】前記温度検出部１００は、温度検出時（ス
イッチングトランジスタ２１がＯＦＦしている時）に、
前記入力端子Ｎ２の電圧値をアナログ・ディジタル（Ａ
／Ｄ）変換して、変換後の電圧値に基づいて出湯温サー
ミスタ９の個体温度を演算するように構成され、この温
度検出部１００と前記温度検出用回路２４により、出湯
温サーミスタ９の抵抗値の変化に基づいて出湯温サーミ
スタ９の個体温度を検出する前記温度検出手段ＴＤを構
成する。従って、出湯温サーミスタへの加熱用電力の供
給と、出湯温サーミスタの個体温度検出とを、時分割さ
れた互いに異なるタイミングで実行するように構成され
ている。

【００３６】前記電力制御部１０１は、スイッチング回
路２５を断続的にＯＮ／ＯＦＦさせる一定周期の制御パ
ルス信号を出力し、電力供給部２２から出湯温サーミス
タ９への電力供給量を調節するように構成され、前記温
度検出部１００の検出情報に基づいて、出湯温サーミス
タ９の個体温度を加熱目標温度（設定温度）まで上昇さ
せて、設定時間（約３秒間）が経過する間その設定温度
に維持させる定温加熱制御を実行し、且つ、前記設定時
間が経過すると前記定温加熱制御による電力供給を停止
すべく、電力供給部２２による電力供給状態を制御する
ように構成されている。具体的には、温度検出部１００
の検出情報に基づいて、制御パルス信号のデューティ比
をフィードバック制御することで、前記定温加熱制御を
実行するように構成されている。

【００３７】前記温度変化測定部１０２は、前記定温加
熱制御による前記電力供給が停止された後において、出
湯温サーミスタ９の個体温度の時間経過に伴う変化状
態、具体的には、前記温度検出部１００の検出値が設定
温度未満になった時点から設定経過時間（約４秒間）が
経過した時点における温度検出部１００の検出値（出湯
温サーミスタ９の個体温度）を測定するように構成され
ている。

【００３８】又、前記気液判定部１０３は、前記温度変
化測定部１０２による検出情報（温度検出部１００の検
出値）が気液判定用の閾値以下であれば液体である（熱
交換器２内に湯水が存在している状態）と判別し、閾値
を上回っていれば気体である（熱交換器２内に湯水が存
在していない状態）と判別するように構成されている。

【００３９】以下、制御部Ｈにおける気液判別制御の動
作について、図３に示すフローチャートに基づいて説明
する。運転スイッチ１５がＯＮされると、気液判定用の
初期設定を行う（ステップ１，２）。つまり、温度検出
部１００によりそのときの検出温度を初期温度Ｔｏとし
て設定するとともに、その初期温度Ｔｏに４０°Ｃを加
算した温度を加熱目標温度Ｔｓとして設定する。又、加
熱目標温度Ｔｓでの保持時間ｔｓ（設定時間）を設定
し、前記設定経過時間を計時するための検出用タイマー
をリセットする。ここで、前記加熱目標温度Ｔｓでの保
持時間ｔｓは、初期温度Ｔｏの違いに応じて、初期温度
Ｔｏが高いほど短くなるように変更設定するように構成
されている。この設定値は、出湯温サーミスタ９の熱分
布が均一になるような最短の所要時間になるように、初
期温度Ｔｏ（サーミスタの雰囲気温度に対応）と保持時
間ｔｓとの変化特性が、実験等に基づいて予め決定され
て設定記憶されており、そのときの初期温度Ｔｏと変化
特性から保持時間ｔｓが決定されることになる。

【００４０】次に、前記温度検出部１００による検出値
Ｔｘが加熱目標温度Ｔｓに上昇するまで、電力供給部２
２による出湯温サーミスタ９に対する設定量の加熱用電
力の供給が行われる（ステップ３）。つまり、制御パル
ス信号のデューティ比を設定値に維持して、サーミスタ
９を加熱する。そして、温度検出値Ｔｘが加熱目標温度
Ｔｓを越えると、その時点から保持時間ｔｓが経過する
までの間、温度検出部１００の検出値Ｔｘが加熱目標温
度Ｔｓに維持されるように、電力供給部２２の供給電力
量を調整する定温加熱制御を実行する（ステップ５）。
具体的には、スイッチング回路２５に対する制御パルス
信号のデューティ比を変更調節するフィードバック制御
を実行する。前記保持時間ｔｓが経過し、且つ、温度検
出値Ｔｘが加熱目標温度Ｔｓを越えていれば、出湯温サ
ーミスタ９に対する加熱を停止する（ステップ６，
７）。

【００４１】尚、温度検出部１００による温度検出動作
は、スイッチング回路２５（スイッチングトランジスタ
２１）がＯＦＦ状態になっているときに、つまり、測定
直流電源からの電圧だけが出湯温サーミスタ９に印加さ
れているときに実行するようになっている。

【００４２】加熱停止後、放熱によって出湯温サーミス
タ９の個体温度が低下し始めて温度検出部１００の検出
値Ｔｘが加熱目標温度Ｔｓ以下になった時点から検出用
タイマーによるカウントを開始し（ステップ８，９）、
検出用タイマーがカウントアップして設定経過時間ｔｍ
が経過した時に、温度検出部１００の検出値Ｔｘが初期
温度Ｔｏよりも３°Ｃ高い閾値温度Ｔｓｈ以下であれば
「水あり」と判別し（ステップ１０，１１，１２）、温
度検出部１００の検出値Ｔｘが初期温度Ｔｏよりも３°
Ｃ高い閾値温度Ｔｓｈ以上であれば「水なし」と判別す
る（ステップ１１，１５）。つまり、図４に示すよう
に、出湯路６の熱交換器２出口部分の内部に湯水が存在
していれば、出湯温サーミスタ９の放熱量が大になり、
前記閾値温度Ｔｓｈよりも低い温度にまで低下するが、
出湯路６内に湯水が存在せず空気だけであれば放熱量が
少なく、前記閾値温度Ｔｓｈよりも高い温度になるので
ある。

【００４３】「水なし」と判別した場合には、熱交換器
２内部に湯水が存在していないので、バーナ３による加
熱を実行すると空焚きとなるので、バーナ３の燃焼作動
を禁止するとともに、報知ランプ１８を点灯して報知す
る（ステップ１６）。又、「水あり」と判別した場合に
は、その後、給湯栓が開かれて通水量センサ７により通
水量が設定水量以上になったことが検出されると通常の
燃焼制御動作に移行する（ステップ１３，１４）。この
ようにして、例えば、給湯装置が新たに設置されたよう
な場合や、断水等により給水が停止された後等において
熱交換器２内部に湯水が存在しない状態で誤って燃焼動
作を実行する等の不利を未然に回避できることになる。

【００４４】尚、図５には、本出願人による実測値に基
づく計測データを示している。このデータは、前記定温
加熱制御により加熱を停止して、温度検出部１００の検
出値Ｔｘが加熱目標温度Ｔｓ以下になった時点から、温
度検出部１００による検出値Ｔｘが初期温度Ｔｏよりも
３°Ｃ高い閾値温度Ｔｓｈに到達するまでの所要時間に
ついて、サーミスタの雰囲気温度（初期温度Ｔｏ）が異
なる複数の条件下において計測したものであり、図中、
白丸で示すラインが「空気中」（水無し状態）の場合で
あり、図中黒丸で示すラインが「水あり」状態の場合を
示している。このデータから、前記設定経過時間として
４秒間経過したときに、「水あり」の場合には、ほとん
ど総て閾値温度Ｔｓｈを下回っており、上記したような
気液判別を適正に行えることを表している。

【００４５】〔別実施形態〕 （１）上記実施形態では、前記温度変化状態測定手段１
０２の測定結果に基づいて、前記サーミスタ（可変抵抗
素子）が液体中にあるか気体中にあるかを判別する気液
判定手段１０３が備えられる構成としたが、このような
構成に代えて、あるいは、そのような構成に加えて、前
記温度変化状態測定手段１０２の測定結果に基づいて、
前記サーミスタ（可変抵抗素子）が存在する領域を流動
する流体の流動量を判別する流動量判別手段が備えられ
る構成としてもよい。つまり、出湯路６内部に湯水が存
在していても、流動が停止している状態と流動している
状態とではサーミスタの放熱量が異なり、流動量が多い
場合と少ない場合とでは放熱量が異なるので、前記温度
変化状態測定手段１０２にて検出される個体温度の時間
経過に伴う変化状態が流動量に応じて変化することにな
る。そこで、前記温度変化状態と流動量の差異との対応
関係を、雰囲気温度（入水温度）等が異なる複数の条件
にて予め実験データにより計測しておいて、その計測検
出に基づいて、流動量を計測するように構成してもよ
い。

【００４６】（２）上記実施形態では、前記気液判定手
段１０３は、前記定温加熱制御による電力供給が停止さ
れた後において、温度検出部１００の検出値Ｔｘが設定
温度未満になった時点から設定経過時間（約４秒間）が
経過した時点における温度検出部１００の検出値Ｔｘ
（出湯温サーミスタ９の個体温度）が気液判定用の閾値
以下であれば液体である（熱交換器２内に湯水が存在し
ている状態）と判別し、閾値を上回っていれば気体であ
る（熱交換器２内に湯水が存在していない状態）と判別
するように構成したが、このような構成に代えて、次の
ように構成してもよい。

【００４７】例えば、前記定温加熱制御による電力供給
が停止された後に、温度検出部１００の検出値Ｔｘが気
液判定用の閾値に低下するのに要する所要時間が設定値
より長いときは気体であり、所要時間が設定値より短い
ときは液体である判別するような構成としてもよく、又
は、前記定温加熱制御による電力供給が停止された後
に、温度検出部１００の検出値Ｔｘの単位時間当たりの
下降量（微分値）が設定閾値よりも大きいか小さいかに
より気液判定する等、各種の形態で実施することができ
る。

【００４８】（３）上記実施形態では、前記電力制御部
１０１がスイッチング回路２５を間欠的にＯＮ／ＯＦＦ
させる制御パルス信号を出力し、出湯温サーミスタ９へ
の電力供給量を調整するようにしたが、この構成に代え
て、次のように構成してもよい。

【００４９】例えば、図６に示すように、前記電力供給
手段２２がマイクロコンピュータ１９で出力電圧値を制
御される定電圧電源であり、サーミスタ９と第１抵抗Ｒ
１が直列接続されるとともに、別の２つの第２、第３抵
抗Ｒ２，Ｒ３が直列接続され、夫々が並列に電力供給手
段２２から電流が供給される構成とし、サーミスタ９と
第１抵抗Ｒ１の中点Ｎ３と第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３
との中点Ｎ４の各電圧値をマイクロコンピュータ１９が
読み取る構成とする。そして、中点Ｎ４の電圧値より電
力供給手段２２の電源電圧値が第２抵抗Ｒ２と第３抵抗
Ｒ３との分圧比より検出でき、中点Ｎ３の電圧値と第１
抵抗Ｒ１の抵抗値よりサーミスタ９に供給される電流
値、及び、中点Ｎ３の電圧値と検出された電力供給手段
２２の電源電圧値よりサーミスタ９の両端電位差が検出
でき、サーミスタ９に供給される電力量と抵抗値つま
り、個体温度が同時に検出できる。

【００５０】（４）上記実施形態では、加熱目標温度
（設定温度）に維持する保持時間ｔｓ（設定時間）を、
初期温度（雰囲気温度）が高いほど短く時間になるよう
に自動で変更設定するようにしたが、実験等に基づいて
決定された一定時間に設定する構成としてもよく、ある
いは、雰囲気温度に応じて人為的に変更設定するような
構成としてもよい。

【００５１】（５）上記実施形態では、可変抵抗素子と
してのサーミスタを自己加熱するようにしたが、図７に
示すように、電力供給手段２２から電力供給される加熱
用素子ＫＳを設け、サーミスタ９が加熱用素子により加
熱されるような構成としてもよい。尚、電力供給手段２
２からスイッチング回路２５を介して加熱用素子ＫＳに
電力が供給され、電力制御部１０１がスイッチング回路
２５に対して供給する制御パルス信号を温度検出部１０
０の検出情報に基づいてフィードバック制御する構成
等、その他の構成は点は上記実施形態と同様である。こ
のような構成によれば、サーミスタの加熱と温度検出と
を同時に実行されるため、電力供給量の調整構成に対す
る設定自由度が高く、スイッチング回路２５を使用した
デューティ比制御以外の制御手段を用いても構わない。

【００５２】（６）上記実施形態では、給湯装置におけ
る出湯温サーミスタを加熱して温度変化状態を測定する
ようにしたが、出湯温サーミスタに代えて入水温サーミ
スタを利用してもよく、このような一般給湯用湯路中の
サーミスタに限らず、例えば、浴槽の追焚き用の循環路
内に設けられたサーミスタを利用して温度変化状態を測
定して、気液判定や流動量の測定を行うようにしてもよ
い。

【００５３】（７）上記実施形態では、制御部Ｈにマイ
クロコンピュータ１９を用いたが、論理回路及び記憶回
路等を組み合わせて構成するものでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置の概略構成図

【図２】制御部の回路構成図

【図３】制御動作のフローチャート

【図４】温度変化状態を示す図

【図５】温度変化状態を示す計測データ

【図６】別実施形態の回路構成図

【図７】別実施形態の回路構成図

【符号の説明】

９ 可変抵抗素子 ２２ 電力供給手段 １０１ 制御手段 １０２ 温度変化状態測定手段 １０３ 気液判定手段 ＫＳ 加熱用素子 ＴＤ 温度検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤川 英明 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気抵抗値が温度によって変化する可変
   抵抗素子と、 この可変抵抗素子に加熱用の電力を供給する電力供給手
   段と、 前記可変抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて前記可変抵
   抗素子の個体温度を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段の検出情報に基づいて、前記可変抵抗
   素子の個体温度を設定温度まで上昇させて、設定時間が
   経過する間その設定温度に維持させる定温加熱制御を実
   行し、且つ、前記設定時間が経過すると前記定温加熱制
   御による電力供給を停止すべく、前記電力供給手段によ
   る電力供給状態を制御する制御手段と、 前記定温加熱制御による前記電力供給が停止された後に
   おいて、前記可変抵抗素子の個体温度の時間経過に伴う
   変化状態を測定する温度変化状態測定手段とが備えられ
   ている流体検知装置。
2. 【請求項２】 前記温度検出手段は、前記可変抵抗素子
   に対して加熱用の電圧よりも低い温度検出用の電圧を印
   加したときの前記抵抗値の変化に対応する電流値に基づ
   いて前記個体温度を検出するように構成され、 前記電力供給手段による前記可変抵抗素子への加熱用電
   力の供給と、前記温度検出手段による前記可変抵抗素子
   の個体温度検出とを、時分割された互いに異なるタイミ
   ングで実行するように構成されている請求項１記載の流
   体検知装置。
3. 【請求項３】 前記電力供給手段による前記可変抵抗素
   子への加熱用電力の供給と、前記温度検出手段による前
   記可変抵抗素子の個体温度検出とを同時に実行するよう
   に構成されている請求項１記載の流体検知装置。
4. 【請求項４】 電気抵抗値が温度によって変化する可変
   抵抗素子と、 この可変抵抗素子を加熱する加熱用素子と、この加熱用
   素子に加熱用の電力を供給する電力供給手段と、 前記可変抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて前記可変抵
   抗素子の個体温度を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段の検出情報に基づいて、前記可変抵抗
   素子の個体温度を設定温度まで上昇させて、設定時間が
   経過する間その設定温度に維持させる定温加熱制御を実
   行し、且つ、前記設定時間が経過すると前記定温加熱制
   御による電力供給を停止すべく、前記電力供給手段によ
   る電力供給状態を制御する制御手段と、 前記定温加熱制御による前記電力供給が停止された後に
   おいて、前記可変抵抗素子の個体温度の時間経過に伴う
   変化状態を測定する温度変化状態測定手段とが備えられ
   ている流体検知装置。
5. 【請求項５】 前記電力供給手段は、間欠的に前記加熱
   用の電力を供給するように構成され、 前記制御手段は、前記温度検出手段の検出情報に基づい
   て、間欠的に供給される電力のデューティ比をフィード
   バック制御することにより前記定温加熱制御を実行する
   ように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記
   載の流体検知装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、 前記可変抵抗素子の雰囲気温度が高いほど短くなるよう
   に、前記定温加熱制御における前記設定時間を変更設定
   するように構成されている請求項１〜５のいずれか１項
   に記載の流体検知装置。
7. 【請求項７】 前記温度変化状態測定手段の測定結果に
   基づいて、前記可変抵抗素子が液体中にあるか気体中に
   あるかを判別する気液判定手段が備えられている請求項
   １〜６のいずれか１項に記載の流体検知装置。
8. 【請求項８】 前記温度変化状態測定手段の測定結果に
   基づいて、前記可変抵抗素子が存在する領域を流動する
   流体の流動量を判別する流動量判別手段が備えられてい
   る請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体検知装置。
9. 【請求項９】 前記温度変化状態測定手段は、 前記定温加熱制御による前記電力供給が停止された時か
   ら設定経過時間が経過した時点における、前記温度検出
   手段にて検出される前記可変抵抗素子の個体温度を測定
   するように構成されている請求項１〜８のいずれか１項
   に記載の流体検知装置。