JP3731990B2

JP3731990B2 - 流体検知装置

Info

Publication number: JP3731990B2
Application number: JP30534997A
Authority: JP
Inventors: 剛至富尾; 俊也白倉; 一貴正田; 英明藤川
Original assignee: 株式会社ハーマンプロ
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11142217A

Description

【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ＯＮ／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１９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１０２、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２０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２１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２０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１９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２２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Ｒ１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２２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１００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

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。