JP2017015648A

JP2017015648A - 液体検出装置

Info

Publication number: JP2017015648A
Application number: JP2015135139A
Authority: JP
Inventors: 堀岡　悟; Satoru Horioka; 悟堀岡
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】使用液体が変更されて液体の比熱が変わった場合でも液体の有無を検出し、また、液体の有無の検出判定に要する時間を短縮することである。【解決手段】電力が供給されて発熱する発熱体４１と、発熱体４１の近傍に配置され、発熱体４１の近傍の温度を検出する第１の温度検出部４２と、第１の温度検出部４２と同一平面上において発熱体４１から離間した位置に配置され、当該位置の温度を検出する第２の温度検出部５２と、発熱体４１に電力供給したときの第１の温度検出部４２と第２の温度検出部５２との各検出温度の温度差に基づいて、第１の温度検出部４２及び第２の温度検出部５２がそれぞれ配置されている平面における液体の有無を判定する制御部３１と、を備える液体検出装置３０であって、制御部４１は、液体の有無を判定する前に、液体の比熱に応じて発熱体４１への電力供給量を調整する。【選択図】図４

Description

本発明は液体検出装置に関し、特に、複数の温度検出部による各検出温度の温度差に基づいて液体の有無を検出する液体検出装置に関する。

ポンプ内や配管内を流れる液体や、容器内に貯留された液体の液面を検出する液面検出装置として、様々な検出方式による液面検出装置が存在している。その一つの検出方式として、容器内に配置された第１のシース内に収納された第１の温度センサと、第１のシースを加熱するヒータと、容器内に配置された第２のシース内に収納された第２の温度センサとを備えた液面検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この液面検出装置は、ヒータによって第１のシースを加熱したときの第１の温度センサと第２の温度センサとの各検出温度の温度差を算出して、この温度差によって容器内の液体が第１、２の温度センサに達しているか否かを判断している。

すなわち、第１の温度センサ及び第２の温度センサに容器内の液体が達していない場合には、ヒータの加熱により第１の温度センサの検出温度が上昇して、第２の温度センサの検出温度との温度差が大きくなる。また、第１の温度センサ及び第２の温度センサに容器内の液体が達している場合には、ヒータからの熱は液体に放熱されるために第１の温度センサの検出温度の上昇が抑制されて、第２の温度センサの検出温度との温度差は小さくなる。この現象を利用して、液面検出装置は容器内の液体の液面を検出している。

特開２００２−９０２０６号公報

特許文献１に記載された液面検出装置において、使用する液体を変更することがあり、液体によっては、比熱が小さい液体や、比熱が大きい液体等があるので、使用する液体の比熱に応じて液面検出を行う必要がある。特に、比熱が小さい液体は暖まりやすいので、第１の温度センサと第２の温度センサとの温度差が大きくなり、逆に、比熱が大きい液体は暖まりにくいので、第１の温度センサと第２の温度センサとの温度差は小さくなる特性がある。このため、液体の比熱が変わると、正確な液面（液体の有無）の検出が困難になる場合がある。特に、液体有りの場合、比熱が小さい液体と比熱が大きい液体とでは、第１の温度センサと第２の温度センサとの温度差が異なるため、このような状態における正確な検出が望まれている。

また、液体無し状態から液体有り状態に変化する場合、液体の比熱により、第１の温度センサによる検出温度変化が異なる場合がある。すなわち、液体の比熱によっては、温度変化に時間を要する場合があり、この場合には、液面（液体の有無）の検出判定にも時間を要してしまう。さらに、ヒータ等の発熱体の過熱を防止することも必要とされている。

そこで、本発明では、使用液体が変更されて液体の比熱が変わった場合でも液体の有無を検出でき、また、液体の有無の検出判定に要する時間を短縮できる液体検出装置を提供することを目的とする。

本発明の液体検出装置は、電力が供給されて発熱する発熱体と、前記発熱体の近傍に配置され、前記発熱体の近傍の温度を検出する第１の温度検出部と、前記第１の温度検出部と同一平面上において前記発熱体から離間した位置に配置され、当該位置の温度を検出する第２の温度検出部と、前記発熱体に電力供給したときの前記第１の温度検出部と前記第２の温度検出部との各検出温度の温度差に基づいて、前記第１の温度検出部及び前記第２の温度検出部がそれぞれ配置されている平面における液体の有無を判定する制御部とを備える液体検出装置であって、前記制御部は、前記液体の有無を判定する前に、前記液体の比熱に応じて前記発熱体への電力供給量を調整することを特徴とする。

また、前記制御部は、前記発熱体に電力供給したときの前記第１の温度検出部と前記第２の温度検出部との各検出温度の温度差が、前記液体の比熱が小さいことを判定する第１のしきい値よりも大きい場合に、前記発熱体への電力供給量を低減することを特徴とし、前記制御部は、前記発熱体に電力供給したときの前記第１の温度検出部と前記第２の温度検出部との各検出温度の温度差が、前記液体の比熱が大きいことを判定する第２のしきい値よりも小さい場合に、前記発熱体への電力供給量を増加することを特徴とする。

また、前記制御部は、前記発熱体への電力供給量を調整する場合に、前記発熱体への電力供給前と電力供給後とにおける前記第１の温度検出部の各検出温度の温度差が、前記液体の有無を判定する第１の液体無判定温度差よりも大きい場合に、前記発熱体への電力供給を停止することを特徴とする。

また、前記制御部は、前記液体の有無を判定する場合に、前記発熱体に電力供給したときの前記第１の温度検出部と前記第２の温度検出部との検出温度の温度差が、前記液体の有無を判定する第２の液体無判定温度差よりも大きい場合に、前記発熱体への電力供給を停止することを特徴とする。

また、前記発熱体及び前記第１の温度検出部が、熱伝導性のブロックに埋設されて一体化されていることを特徴とする。

本発明によれば、使用液体の比熱が変わった場合でも液体の有無を検出でき、また、液体の有無の検出判定に要する時間を短縮できる。

キャンドモータポンプの要部構成を示す断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ−Ｂ断面図である。液体検出装置の概略構成図である。発熱抵抗体への印加電圧を調整するフローチャートであり、（Ａ）、（Ｂ）に分割して示す。発熱抵抗体への印加電圧を調整するフローチャートであり、（Ａ）、（Ｂ）に分割して示す。液体有無を判定するフローチャートである。液体の温度下降速度の変化を示すグラフである。液体検出装置の変形例を示す拡大断面図である。第２の実施形態を示す概略構成図である。第２の実施形態における液体有無を判定するフローチャートである。

本発明の液体検出装置３０をキャンドモータポンプ１に装着した第１の実施形態について説明する。図１に示すように、キャンドモータポンプ１は、遠心ポンプを有するポンプ部１０と、遠心ポンプを駆動するモータ部１５を備えている。

ポンプ１０部は、液体を送り出すインペラ１１を備えており、インペラ１１は、図示しないモータの回転軸１６に取り付けられた状態でケーシング２０内に設けられており、モータの駆動に伴い回転する。インペラ１１が回転することにより、液体がインペラ１１の正面に位置する吸込口２１から吸い込まれ、インペラ１１の外周に位置する吐出口２２に向かって送り出される。モータ部１５は、ロータとステータを有する図示しないモータを備えており、ステータはステータコアとコイルとを備えている。

ケーシング２０は、吸込口２１を構成する筒状部２０ａと、インペラ１１の後面側を構成する平板部２０ｂと、筒状部２０ａと平板部２０ｂとの間で、インペラ１１を収納するインペラ室２０ｃとを備えている。平板部２０ｂは、キャンドモータポンプ１の本体端部を構成する端板２３にボルト２４により固定されている。

図２、３に示すように、ケーシング２０のインペラ１１の後面側には、当該部位において、インペラ室２０ｃ内の液体の有無を検出する液体検出装置３０が設けられている。液体検出装置３０は、発熱抵抗体４１と第１の温度検出部としての第１温度センサ４２とが一体に構成された第１ユニット４０と、第２の温度検出部としての第２温度センサ５２を備える第２ユニット５０とを備えている。第１ユニット４０と第２ユニット５０とは、ケーシング２０の平板部２０ｂに回転軸１６を対象として同一線上、すなわち、水平線上に配置されている。また、第１ユニット４０と第２ユニット５０とは、平板部２０ｂにおいて同一平面上に設けられている。

第１ユニット４０は、中空状の軸部４３ａを有するボルト４３と、このボルト４３に螺合するネジ４４と、軸部４３ａに収納される発熱抵抗体４１と、この発熱抵抗体４１とともに軸部４３ａに収納される第１温度センサ４２とを備えている。軸部４３ａには、発熱抵抗体４１及び第１温度センサ４２が収納された後、熱伝導率が大きい樹脂部材４５が充填されて、発熱抵抗体４１及び第１温度センサ４２が一体化されて固定される。すなわち、発熱抵抗体４１及び第１温度センサ４２は、樹脂部材４５のブロックに埋設されている。

発熱抵抗体４１は、電気抵抗体から形成され、電圧が印加されることによって電力供給されて発熱する。発熱抵抗体４１としてヒータ等を使用することができる。第１温度センサ４２は、サーミスタ等の温度検出素子であり、発熱抵抗体４１の近傍に配置される。このため、第１温度センサ４２は発熱抵抗体４１の熱影響を受けつつ、第１ユニット４０の周囲の温度を検出する。

第２ユニット５０は、発熱抵抗体４１を備えていない以外は、第１ユニット４０と同様の構成である。すなわち、第２ユニット５０の周囲の温度を検出する第２温度センサ５２を備えている。第２温度センサ５２は、発熱抵抗体４１から離間して配置されているので、発熱抵抗体４１による熱影響を受けず、第２ユニット５０の周囲の環境温度を検出する。なお、第１ユニット４０に対応する符号を付して、その説明を省略する。

ケーシング２０の平板部２０ｂには、第１ユニット４０と第２ユニット５０を取り付ける貫通孔２０ｂ１，２０ｂ２が設けられている。貫通孔２０ｂ１には、断熱性を有する樹脂、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂からなる環状のシール部材４６を介して、ボルト４３の軸部４３ａが挿入されてネジ４４が螺合されている。このネジ４４の螺合によって、第１ユニット４０は貫通孔２０ｂ１に固定されている。同様に貫通孔２０ｂ２には、第２ユニット５０が固定されている。

また、シール部材４６としては、断熱性及び耐熱性を備える樹脂であれば、上述の材料以外の材料も使用することができる。シール部材４６は、キャンドモータポンプ１からの熱を断熱するとともに、貫通孔２０ｂ１からインペラ室２０ｃ内の液体が流出しないように封止している。なお、第１ユニット４０及び第２ユニット５０を図２の破線で示す位置に配置してもよい。この位置は、吐出口２２に近いことから吐出口２２から吐出される液体の有無を効率よく検出することができる。

図４に示すように、第１ユニット４０の発熱抵抗体４１、第１温度センサ４２、第２ユニット５０の第２温度センサ５２は、液体検出装置３０の制御部３１に電気的に接続されている。制御部３１には、発熱抵抗体４１への印加電圧の調整を行う調整スイッチ３２が設けられている。制御部３１は、調整スイッチ３２がオンされると、第１温度センサ４２、第２温度センサ５２から、これら温度センサ４２，５２が検出した温度を取得して、インペラ室２０ｃ内の液体の有無を判定するとともに、発熱抵抗体４１に印加する電圧を調整する。制御部３１は、まず、発熱抵抗体４１への印加電圧を調整した後、この調整された電圧を発熱抵抗体４１に印加して、インペラ室２０ｃの液体有無を判定する。なお、印加電圧の調整及び液体有無判定については、後述する図５、６のフローチャートにおいて説明する。

また、制御部３１は、キャンドモータポンプ１のポンプ制御部１８に電気的に接続されており、制御部３１による液体有無の判定結果をポンプ制御部１８に出力する。インペラ室２０ｃに液体が無いときには、ポンプ制御部１８に警報を出力して、キャンドモータポンプ１の作動を停止させる。

以下、制御部３１における制御内容を、図５、６に示すフローチャートを参照して説明する。図５は発熱抵抗体４１への印加電圧の調整を説明するフローチャートであり、図６はインペラ室２０ｃの液体有無の検出判定を説明するフローチャートである。

図５（Ａ）に示すステップＳ１において、キャンドモータポンプ１の電源が投入されると、制御部３１は、調整スイッチ３２のオン状態を検出してステップＳ５に進む。ステップＳ５では、調整スイッチ３２がオンされているかどうかを判定する。すなわち、発熱抵抗体４１への印加電圧の調整を行うかどうかを確認する。ステップＳ５において、調整スイッチ３２がオンの場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進む。また、ステップＳ５において、調整スイッチ３２がオフの場合（ＮＯ）、発熱抵抗体４１への印加電圧の調整を行わず、フローチャートを終了する。

ステップＳ１０では、インペラ室２０ｃの液体の有無を検出する前に、キャンドモータポンプ１に使用される液体の比熱に応じて発熱抵抗体４１への印加電圧を調整する制御を開始する。ステップＳ１１において、発熱抵抗体４１による加熱前の第１温度センサ４２の検出温度Ｔ０_０を取得してステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、発熱抵抗体４１に初期電圧Ｘを印加して発熱抵抗体４１を発熱させてステップＳ１３に進む。ここで発熱抵抗体４１に印加する初期電圧Ｘについて説明する。制御部３１は、発熱抵抗体４１に印加する所定の初期電圧Ｘを予め記憶しており、電源投入時には、まず、この初期電圧Ｘを発熱抵抗体４１に印加する。

ステップＳ１３では、所定時間（例えば５秒等）、発熱抵抗体４１による加熱を行って、ステップＳ１４にて、加熱後の第１温度センサ４２の検出温度Ｔ０_１を取得して、ステップＳ１５へ進む。

図５（Ｂ）に示すステップＳ１５では、発熱抵抗体４１による加熱前と加熱後の第１温度センサ４２の温度差ΔＴ０（＝Ｔ０_１−Ｔ０_０）を算出して、この温度差ΔＴ０と第１の液体無判定温度差としての液体無判定温度差ＴＡとを比較する。液体無判定温度差ＴＡとは、インペラ室２０ｃにおける液体の有無を判定するための温度差である。すなわち、インペラ室２０ｃに液体がある場合には、発熱抵抗体４１により第１温度センサ４２の周囲を加熱しても、発熱抵抗体４１の熱はこの周囲に存在する液体へ放熱されるので温度上昇は僅かである。このため、第１温度センサ４２による検出温度変化も僅かである。

逆に、インペラ室２０ｃに液体がない場合には、発熱抵抗体４１により第１温度センサ４２の周囲を加熱すると、発熱抵抗体４１の熱影響を受けて、第１温度センサ４２は急激に温度上昇する。このため、温度差ΔＴ０が小さい場合にはインペラ室２０ｃに液体があり、温度差ΔＴ０が大きい場合にはインペラ室２０ｃには液体がないと判定することができる。よって、温度差ΔＴ０が小さいかまたは大きいかを液体無判定温度差ＴＡと比較することによって判定している。

このステップＳ１５では、温度差ΔＴ０が液体無判定温度差ＴＡ以上である場合（ＮＯ）、インペラ室２０ｃには液体がないと判断して、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、制御部３１からキャンドモータポンプ１のポンプ制御部１８に液体無警報を出力し、印加電圧の調整不可を図示しない表示手段に表示する。また、発熱抵抗体４１への電圧印加を停止して、第１ユニット４０の過熱を防止する。

一方、ステップＳ１５において、温度差ΔＴ０が液体無判定温度差ＴＡよりも小さい場合（ＹＥＳ）、インペラ室２０ｃに液体があると判断して、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、再度、所定時間（例えば１０秒等）、発熱抵抗体４１による加熱を継続してステップＳ１８へ進み、ステップＳ１８では、第１温度センサ４２及び第２温度センサ５２から検出温度Ｔ１，Ｔ２を取得して、ステップＳ１９へ進む。

ステップＳ１９〜Ｓ２３では、液体の比熱に応じた印加電圧を調整する。まず、発熱抵抗体４１による液体の温度上昇と液体の比熱との関係について説明する。キャンドモータポンプ１に用いられる液体には、様々な種類の液体が用いられることがあり、これらの液体の種類が異なれば、その比熱も異なることがある。比熱が小さい液体は暖まりやすく、比熱が大きい液体は暖まりにくい特性を有している。

このため、発熱抵抗体４１を発熱した場合、インペラ室２０ｃの液体の比熱が小さいときには、発熱抵抗体４１の熱により第１ユニット４０の周囲の液体が早く暖まり、第１温度センサ４２の検出温度Ｔ１が上昇し、第２温度センサ５２との温度差は大きくなる。逆に、インペラ室２０ｃの液体の比熱が大きいときには、発熱抵抗体４１の熱は第１ユニット４０の周囲の液体に放熱されて、第１ユニット４０の周囲は暖まりにくく、第１温度センサ４２の検出温度Ｔ１の変化は殆どなく、第２温度センサ５２との温度差は小さくなる。

よって、液体を加熱した場合の第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との温度差が大きい場合には液体の比熱が小さく、当該温度差が小さい場合には液体の比熱が大きいと判定することができる。

そこで、ステップＳ１９では、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出して、この温度差ΔＴと第２のしきい値としての比熱判定温度差ＴＬとを比較する。比熱判定温度差ＴＬとは、液体の比熱が大きいことを判断するための所定の温度差である。上述したように、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との温度差ΔＴが小さい場合には、液体の比熱が大きいと判断できるので、温度差ΔＴが小さいとき、例えば、比熱判定温度差ＴＬを３℃と設定した場合に、温度差ΔＴが３℃よりも小さいときには、液体の比熱が大きいため判定に適した温度上昇が小さいと判定する。

ステップＳ１９において、算出した温度差ΔＴが比熱判定温度差ＴＬよりも小さい場合（ＮＯ）、液体の比熱が大きいと判断してステップＳ２０に進み、初期電圧Ｘに所定の調整電圧Ｙ１を加算して印加電圧Ｘ１（＝Ｘ＋Ｙ１）と調整する。ここで、初期電圧Ｘを調整後の印加電圧Ｘ１に置き換えてステップＳ１７に戻り、ステップＳ１７〜Ｓ１９の制御を行う。

ステップＳ１９において、算出した温度差ΔＴが比熱判定温度差ＴＬよりも大きい場合（ＹＥＳ）、液体の比熱が小さいと判断してステップＳ２１に進み、今度は、温度差ΔＴと第１のしきい値としての比熱判定温度差ＴＵとを比較する。比熱判定温度差ＴＵは、液体の比熱が小さいことを判定するための温度差である。上述したように、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との温度差ΔＴが大きい場合には、液体の比熱が小さいと判定できるので、温度差ΔＴが大きいとき、例えば、比熱判定温度差ＴＵを１０℃と設定した場合に、温度差ΔＴが１０℃よりも大きいときには、液体の比熱が小さいため判定に適した温度上昇が大きいと判定する。

そして、ステップＳ２１において、算出した温度差ΔＴが比熱判定温度差ＴＵよりも大きい場合（ＮＯ）、液体の比熱が小さいと判定してステップＳ２２に進み、初期電圧Ｘから所定の調整電圧Ｙ２を徐算して印加電圧Ｘ１（＝Ｘ−Ｙ２）と調整する。ここで、初期電圧Ｘを調整後の印加電圧Ｘ１に置き換えてステップＳ１７に戻り、ステップＳ１７〜Ｓ１９の制御を行う。なお、調整電圧Ｙ１，Ｙ２は、同じ電圧値でも異なる電圧値としてもよい。

ステップＳ２１において、算出した温度差ΔＴが比熱判定温度差ＴＵよりも小さい場合（ＹＥＳ）、液体の比熱と発熱抵抗体４１に印加する電圧とは適応していると判定して、ステップＳ２３に進み、印加電圧の調整を終了するとともに、発熱抵抗体４１への電圧印加を停止する。すなわち、このときに発熱抵抗体４１に印加している電圧を印加電圧と設定して印加電圧の調整を終了する。また、温度差ΔＴが、比熱判定温度差ＴＬまたは比熱判定温度差ＴＬと同じ温度差である場合には、初期電圧Ｘを使用する。

図６に、キャンドモータポンプ１を運転する際の液体有無検出の制御フローチャートを示す。まず、キャンドモータポンプ１を運転する際に液体有無検出を行う。図６に示すステップＳ３０において液体有無検出の制御を開始し、ステップＳ３１に進み、ステップＳ３１では液体の比熱に応じて調整された印加電圧Ｘ１を発熱抵抗体４１に印加して、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、所定時間、第１ユニット４０を加熱した後、第１温度センサ４２、第２温度センサ５２の検出温度Ｔ１，Ｔ２を取得して、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３では、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴを算出し、第２の液体無判定温度差としての液体無判定しきい値ＴＳと比較する。液体無判定しきい値ＴＳは、温度差ΔＴに基づいてインペラ室２０ｃ内の液体の有無を判定するための値である。

ここで、液体の有無検出判断について説明する。図４において、液体が液面レベルＬ１にあるとき、すなわち、第１温度センサ４２及び第２温度センサ５２が液体に浸漬されているときには液体有り状態となる。この状態において、発熱抵抗体４１に電圧が印加されて第１ユニット４０が加熱されても、発熱抵抗体４１の熱は第１ユニット４０の周囲の液体に熱移動して放熱されてしまう。発熱抵抗体４１の発熱量に対して液体の熱容量が大きいので、第１温度センサ４２では、液体の温度と略同じ温度、あるいは、液体の温度より僅かに高い温度が検出される。また、第２ユニット５０の第２温度センサ５２では、液体の温度が検出される。このため、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴは小さくなる。

これに対し、液体が液面レベルＬ２にあるとき、すなわち、第１温度センサ４２及び第２温度センサ５２が露出しているときには液体無し状態となる。この状態において、発熱抵抗体４１に電圧が印加されて第１ユニット４０が加熱されると、発熱抵抗体４１の熱は第１ユニット４０の周囲の気体に熱移動するが、液体に比べるとその熱移動量は僅かであり、第１ユニット４０が加熱されて温度上昇する。このため、第１温度センサ４２は高温度を検出する。一方、第２ユニット５０の第２温度センサ５２では、第２ユニット５０の周囲の気体の温度（環境温度）が検出される。このため、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴは大きくなる。

したがって、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴが小さいときには液体有りと判定でき、温度差ΔＴが大きいときには液体無しと判定することができる。このため、温度差ΔＴが大きいか小さいかを判定するために液体無判定しきい値ＴＳを設定しており、温度差ΔＴが液体無判定しきい値ＴＳより小さいときには液体有りと判定し、温度差ΔＴが液体無判定しきい値ＴＳ以上のときには液体無しと判定することができる。

ステップＳ３３の説明に戻り、ステップＳ３３では、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴと液体無判定しきい値ＴＳと比較して、温度差ΔＴが液体無判定しきい値ＴＳ以下の場合（ＹＥＳ）、液体有りと判定してステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、インペラ室２０ｃに液体が有ることを、液体検出装置３０の制御部３１からポンプ制御部１８に出力して、ステップＳ３２に戻り、所定のサンプリング周期で液体の有無検出を継続する。

また、温度差ΔＴが液体無判定しきい値ＴＳより大きい場合（ＮＯ）、液体無しと判断してステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、インペラ室２０ｃに液体が無いことを、液体検出装置３０の制御部３１からポンプ制御部１８に液体無警報として出力する。この場合には、液体検出装置３０の制御部３１は発熱抵抗体４１への電圧印加を停止し、ポンプ制御部１８はキャンドモータポンプ１の作動を停止して、一連の制御を終了する。また、液体有無検出の制御は、キャンドモータポンプ１の電源が遮断されたときに終了する。

次に、測定結果に基づき、発熱抵抗体４１への印加電圧の調整することによる効果について説明する。上述したように、キャンドモータポンプ１に用いられる液体には、様々な種類の液体が用いられることがあり、これらの液体の種類が異なればその比熱も異なることがある。ここで、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２とが液体に浸漬されている場合に、発熱抵抗体４１に３０Ｖ、４０Ｖの電圧をそれぞれ印加したときの、水（比熱の大きい液体）とオイル（比熱の小さい液体）とにおける各温度センサ４２，５２の検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴの測定結果を表１に示す。

この測定結果によれば、印加電圧３０Ｖでは、水の場合の温度差ΔＴは約１℃であり、オイルの場合の温度差ΔＴは約４℃である。また、印加電圧４０Ｖでは、水の場合の温度差ΔＴは約２℃であり、オイルの場合の温度差ΔＴは約５℃である。このように、温度センサ４２，５２が液体有りの状態では、液体の比熱によって温度差ΔＴが異なっている。このため、液体有りの状態において、温度差ΔＴを検出する場合には、液体の比熱によって温度差ΔＴにばらつきを生じてしまう。

そこで、図５に示すフローチャートで説明したように、液体の比熱が小さいときには、発熱抵抗体４１への印加電圧を低減し、液体の比熱が大きいときには、発熱抵抗体４１への印加電圧を増大することによって、液体有りの場合の温度差ΔＴの差の変化を少なくすることができ、温度差ΔＴのばらつきを抑制して、比熱が異なっても液体有りの状態を正確に検出することが可能になる。

また、表２、図７に液体無しから液体有りに変化する場合の液体の温度下降速度の変化を示す。なお、図７においては、温度下降速度の変化を把握しやすいように誇張して示している。

特に、図７に示すように、オイル等の比熱が小さい液体の場合、発熱抵抗体４１への印加電圧が４０Ｖでは、液体無しから液体有りに変化するときの液体の温度下降速度は約−０．７℃／秒であり、印加電圧が３０Ｖでは、その液体の温度下降速度は約−１．０℃／秒である。この特性をグラフで表すと図７に示すようになる。すなわち、図７において、符号Ｇ１で示す特性が印加電圧３０Ｖの場合を示し、符号Ｇ２で示す特性が印加電圧４０Ｖの場合を示す。符号Ｇ１で示す特性線では、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴが安定するまでの時間が時間ｔ１であるのに対し、符号Ｇ２で示す特性線では、その温度差ΔＴが安定するまでに時間ｔ２を要している。すなわち、印加電圧３０Ｖ（Ｇ１）に比べて、印加電圧４０Ｖ（Ｇ２）は、温度差ΔＴが安定するまでに時間を要している。このため、比熱が小さい液体の場合には、発熱抵抗体４１への印加電圧を低減することによって、第１温度センサ４２と第２温度センサ５２との温度差ΔＴが安定するまでの時間を短縮することができ、液体有無の検出速度も短縮することができる。

さらに、発熱抵抗体４１への電圧調整を行う場合に、液体が無いと判定されると、発熱抵抗体４１への電圧印加を停止するので、液体がないときの発熱抵抗体４１の過熱を防止できる。また、比熱に応じた印加電圧を発熱抵抗体４１に印加して液体の有無検出判定を行っている場合において、液体が無いと判定されると、発熱抵抗体４１への電圧印加を停止するので、液体がないときの発熱抵抗体４１の過熱を防止できる。このように、各制御において、発熱抵抗体４１の過熱を防止しているので、液体検出装置３０の安全性を向上することができる。

次に液体検出装置３０の変形例について説明する。図８に示すように、液体検出装置７０の第１ユニット６０を、ケーシング２０の平板部２０ｂからインペラ室２０ｃに突出しないように平板部２０ｂに固定してもよい。この場合、平板部２０ｂに座ぐり加工を施し、この座ぐり部２０ｂ３に第１ユニット６０を固定する。

第１ユニット６０は、中空状の軸部６１ａを有するボルト６１と、このボルト６１に螺合するネジ６２と、軸部６１ａに収納される発熱抵抗体４１と、この発熱抵抗体４１とともに軸部６１ａに収納される第１温度センサ４２とを備えている。軸部６１ａには、発熱抵抗体４１及び第１温度センサ４２が収納された後、熱伝導率が大きい樹脂部材６５が充填されて、発熱抵抗体４１及び第１温度センサ４２が一体化されて固定される。第１ユニット６０は、シール部材６３を介して、ネジ６２によって平板部２０ｂに座ぐり部２０ｂ３に固定されている。

また、第２ユニット５０については図示を省略しているが、同様の構成によって平板部２０ｂに固定されている。なお、座ぐり部２０ｂ３にシール部材６３を挿入して座ぐり部２０ｂ３とボルト６１との隙間を埋めてもよい。この場合、第１ユニット６０の端部が、インペラ室２０ｃに突出していないので、液体の流動抵抗を低減することができる。

次に、タンク内の液体の有無を検出する第２の実施形態について説明する。図９に示すように、液体が貯留されたタンク１００には、液体検出装置７０が配置されている。液体検出装置７０は、発熱抵抗体８１と第１温度センサ８２とがユニット化された第１ユニット８０と、第２温度センサ９２を備えた第２ユニット９０とを備えている。

第１温度センサ８２は、発熱抵抗体８１の近傍に設けられている。第１温度センサ８２及び発熱抵抗体８１は、その周囲を高熱伝導性の材料により覆われて一体化されている。
第２温度センサ９２は、第１温度センサ８２と同一平面上に配置されており、この平面上において、発熱抵抗体８１から離間した位置、すなわち、発熱抵抗体８１の熱影響を受けない位置に配置されている。

発熱抵抗体８１、第１温度センサ８２、第２温度センサ９２は、液体検出装置７０の制御部７１に電気的に接続されている。制御部７１は、第１温度センサ８２、第２温度センサ９２から、これら温度センサ８２，９２が検出した温度情報を取得して、タンク１００内の液体の有無を判定するとともに、発熱抵抗体８１に印加する電圧を調整する。制御部７１は、まず、発熱抵抗体８１への印加電圧を調整した後、この調整された電圧を発熱抵抗体８１に印加してタンク１００の液体有無を判定する。

また、制御部７１は、タンク１００内の液体の状態を管理するタンク管理部１０１に電気的に接続されており、制御部７１による液体有無の判定結果をタンク管理部１０１に出力する。

次に、液体検出装置７０による液体の有無検出について説明する。液体検出装置７０は、電源が投入されると、まず、図５に示す印加電圧の調整を行う。電圧調整の終了後、図１０に示すように、液体の有無検出の制御フローを開始する。

図１０におけるステップＳ４０〜Ｓ４３は、図６のステップＳ３０〜Ｓ３３と同様であるのでその説明を省略する。

そして、ステップＳ４３において、第１温度センサ８２と第２温度センサ９２との検出温度Ｔ１，Ｔ２の温度差ΔＴと液体無判定しきい値ＴＳと比較して、温度差ΔＴが液体無判定しきい値ＴＳ以下の場合（ＹＥＳ）、液体有りと判断してステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、タンク１００内に液体が有ることを、液体検出装置７０の制御部７１からタンク管理部１０１に出力して、ステップＳ４２に戻り、所定のサンプリング周期で液体の有無検出を継続する。

また、温度差ΔＴが液体無判定しきい値ＴＳより大きい場合（ＮＯ）、液体無しと判断してステップＳ４５に進む。ステップＳ４５では、タンク１００に液体が無いことを、液体検出装置７０の制御部７１からタンク管理部１０１に液体無警報として出力して、ステップＳ４６に進む。このとき、タンク管理部１０１は、図示しないポンプによってタンク１００に液体を供給してもよい。

ステップＳ４６では、温度差ΔＴと加熱停止温度差Ｔａと比較して、温度差ΔＴが加熱停止温度差Ｔａより大きいかを判定する。加熱停止温度差Ｔａとは、発熱抵抗体８１が過熱した場合に、発熱抵抗体８１への電圧印加を停止するための温度差である。温度差ΔＴが加熱停止温度差Ｔａより小さい場合（ＮＯ）、発熱抵抗体８１は過熱状態ではないと判定して、ステップＳ４２に戻って所定のサンプリング周期で液体の有無検出を継続する。

一方、温度差ΔＴが加熱停止温度差Ｔａ以上である場合（ＹＥＳ）、発熱抵抗体８１は過熱状態であると判定して、ステップＳ４７に進み、発熱抵抗体８１への電圧印加を停止して、ステップＳ４８に進む。

ステップＳ４８では、温度差ΔＴと加熱開始温度差Ｔｂと比較して、温度差ΔＴが加熱開始温度差Ｔｂより小さいかを判定する。加熱開始温度差Ｔｂとは、発熱抵抗体８１への電圧印加が停止されて、発熱抵抗体８１の温度が低下して、再度、発熱抵抗体８１を発熱させるための温度差である。温度差ΔＴが加熱開始温度差Ｔｂ以下である場合（ＹＥＳ）、発熱抵抗体４１を発熱させる必要があると判定して、ステップＳ４１に戻る。

また、温度差ΔＴが加熱開始温度差Ｔｂより大きい場合（ＮＯ）、まだ、発熱抵抗体４１は過熱状態であると判定し、ステップＳ４７に戻り、発熱抵抗体４１への電圧印加の停止を継続する。このように、液体検出装置７０により液体無しの検出がなされた場合に、発熱抵抗体８１への電圧印加を発熱抵抗体８１の加熱状態に応じて制御している。

また、液体検出装置７０を、タンク１００の液体有無検出に使用した場合も第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

１キャンドモータポンプ、１０ポンプ部、１１インペラ、１５モータ部、１６回転軸、１８ポンプ制御部、２０ケーシング、２０ａ筒状部、２０ｂ平板部、２０ｂ１，２０ｂ２貫通孔、２０ｂ３座ぐり部、２０ｃインペラ室、２１吸込口、２２吐出口、２３端板、３０，７０液体検出装置、３１，７１制御部、３２調整スイッチ、４０，６０，８０第１ユニット、４１，８１発熱抵抗体、４２，８２第１温度センサ、４３，６１ボルト、４３ａ，６１ａ軸部、４４，６２ネジ、４５，６５樹脂部材、４６，６３シール部材、５０，９０第２ユニット、５２，９２第２温度センサ、１００タンク、１０１タンク管理部、Ｌ１，Ｌ２液面レベル、Ｔ０_０，Ｔ０_１，Ｔ１，Ｔ２検出温度、ＴＡ液体無判定温度差、ＴＬ，ＴＵ比熱判定温度差、ＴＳ液体無判定しきい値、Ｔａ加熱停止温度差、Ｔｂ加熱開始温度差、Ｘ初期電圧、Ｘ１印加電圧、Ｙ１，Ｙ２調整電圧、ｔ１，ｔ２時間、ΔＴ，ΔＴ０温度差。

Claims

電力が供給されて発熱する発熱体と、
前記発熱体の近傍に配置され、前記発熱体の近傍の温度を検出する第１の温度検出部と、
前記第１の温度検出部と同一平面上において前記発熱体から離間した位置に配置され、当該位置の温度を検出する第２の温度検出部と、
前記発熱体に電力供給したときの前記第１の温度検出部と前記第２の温度検出部との各検出温度の温度差に基づいて、前記第１の温度検出部及び前記第２の温度検出部がそれぞれ配置されている平面における液体の有無を判定する制御部と、
を備える液体検出装置であって、
前記制御部は、前記液体の有無を判定する前に、前記液体の比熱に応じて前記発熱体への電力供給量を調整する
ことを特徴とする液体検出装置。
請求項１に記載の液体検出装置において、
前記制御部は、前記発熱体に電力供給したときの前記第１の温度検出部と前記第２の温度検出部との各検出温度の温度差が、前記液体の比熱が小さいことを判定する第１のしきい値よりも大きい場合に、前記発熱体への電力供給量を低減する
ことを特徴とする液体検出装置。
請求項１または２に記載の液体検出装置において、
前記制御部は、前記発熱体に電力供給したときの前記第１の温度検出部と前記第２の温度検出部との各検出温度の温度差が、前記液体の比熱が大きいことを判定する第２のしきい値よりも小さい場合に、前記発熱体への電力供給量を増加する
ことを特徴とする液体検出装置。
請求項１から３に記載のいずれか一項に記載の液体検出装置において、
前記制御部は、前記発熱体への電力供給量を調整する場合に、前記発熱体への電力供給前と電力供給後とにおける前記第１の温度検出部の各検出温度の温度差が、前記液体の有無を判定する第１の液体無判定温度差よりも大きい場合に、前記発熱体への電力供給を停止する
ことを特徴とする液体検出装置。
請求項１から４に記載のいずれか一項に記載の液体検出装置において、
前記制御部は、前記液体の有無を判定する場合に、前記発熱体に電力供給したときの前記第１の温度検出部と前記第２の温度検出部との検出温度の温度差が、前記液体の有無を判定する第２の液体無判定温度差よりも大きい場合に、前記発熱体への電力供給を停止する
ことを特徴とする液体検出装置。
請求項１から５に記載のいずれか一項に記載の液体検出装置において、
前記発熱体及び前記第１の温度検出部が、熱伝導性のブロックに埋設されて一体化されている
ことを特徴とする液体検出装置。