JP7138957B2

JP7138957B2 - 判定回路

Info

Publication number: JP7138957B2
Application number: JP2020126293A
Authority: JP
Inventors: 裕三山本; 智朗矢崎; 治浦野
Original assignee: 株式会社荻原製作所
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: JP2020186728A

Description

本発明は、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路に関する。

循環ポンプは、ヒートポンプや熱源機の熱搬送の他、風呂用として給湯器、追焚、給湯暖房機に利用され、循環ポンプ内を媒体が循環している。この内、家庭用の風呂に用いられる風呂給湯器には、追い焚き機能が設けられていることが一般的である。通常、追い焚き機能は、浴槽と熱交換器との間を湯が循環するように配置された循環回路と、循環回路の中途部に配置された循環ポンプとを備えている。

また、浴槽内に湯が存在しない場合に追い焚き機能が動作してしまうと、空焚きが生じてしまい、故障や破損の原因になる。そこで、浴槽内の湯量を検出し、湯量が一定以下の場合には追い焚き機能の動作を停止させることが従来より提案されてきた。

例えば、特許文献１には、循環回路に媒体の流れを検出する水流スイッチを設け、浴槽内に所定量の湯が存在しているかどうかを判定することが開示されている。特許文献１では、水流スイッチがオンであれば循環回路に所定量の湯が循環しているので、浴槽内に循環アダプタレベル以上の湯が有ると判定され、水流スイッチがオフであれば浴槽内に循環アダプタレベル以上の湯が無いと判定される。

また、特許文献２には、循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときの回転数を検出することで、浴槽内に湯が有るかどうかを検出することが開示されている。特許文献２では、循環ポンプとしてＤＣポンプを使用しており、制御装置で駆動Ｄｕｔｙを変化させることで調整をしている。また、循環ポンプからは回転信号が出力されており制御装置にて検出できるようになっている。

浴槽内の湯が循環アダプタよりも上にあり、浴槽の湯が循環される状態で循環ポンプを駆動Ｄｕｔｙ５０％で駆動すると回転数はほぼ５０００ｒｐｍとなる。しかし、浴槽の湯が循環アダプタまで無い状態で循環ポンプを同じＤｕｔｙで駆動させると、回転数は非常に高くなり１５０００ｒｐｍ以上となる。これはポンプに水の抵抗がかからないためである。

このように、特許文献２では、循環ポンプを所定の駆動Ｄｕｔｙ（例えば５０％）で駆動し、そのときの回転数がある値（例えば１００００ｒｐｍ）より高いか低いかを見ることで浴槽の湯が循環アダプタ以上に有るか無いかを判定することができる。

特開平１０－１０３７６５号公報特開２０１０－９１２０７号公報

浴槽内の湯の有無を判定するために、特許文献１のように媒体の流れを検出する水流スイッチを循環回路に設けると、水流スイッチ自体が湯の流れを妨げるため、湯の圧力損失につながるという課題がある。また、循環回路を循環する湯には、髪の毛等の異物やゴミが含まれていることもあり、水流スイッチにこれらの異物やゴミが堆積して水流スイッチが動作不良を起こす可能性があるという課題がある。

特許文献２のように、循環ポンプの回転数に基づいて浴槽内の湯の有無を判定する場合、正確な判断ができない場合があるという課題がある。例えば、循環する湯量がゆっくりと減少していくような場合、回転数による判定だけでは変化を検出しにくい。

そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、媒体の流れを検出するスイッチや媒体の流量を測定する流量計を用いずに、媒体の流れの有無を正確に判定できる判定回路を提供することにある。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記算出値を比較対象として予め設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記算出値が予め設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴としている。
この構成によれば、正確に循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記回転数の値、前記消費電力の値および前記算出値のうち少なくとも１つの値を比較対象として予めそれぞれに設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記回転数の値、前記消費電力の値または前記算出値のいずれかの値が、予めそれぞれに設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴としている。
この構成によれば、正確に循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記算出値を比較対象として予め設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記算出値が予め設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴としている。
この構成によれば、正確に循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記運転指令電圧の値、前記回転数の値、前記消費電力の値および前記算出値のうち少なくとも１つの値を比較対象として予めそれぞれに設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記運転指令電圧の値、前記回転数の値、前記消費電力の値または前記算出値のいずれかの値が、予めそれぞれに設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴としている。
この構成によれば、正確に循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値、前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値および前記駆動電圧の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記算出値を比較対象として予め設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記算出値が予め設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴としている。
この構成によれば、正確に循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値、前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値および前記駆動電圧の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記運転指令電圧の値、前記回転数の値、前記消費電力の値および前記算出値のうち少なくとも１つの値を比較対象として予めそれぞれに設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記運転指令電圧の値、前記回転数の値、前記消費電力の値または前記算出値のいずれかの値が、予めそれぞれに設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴としている。
この構成によれば、正確に循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。

また、前記判定手段は、前記比較対象とした値のうちの１つ以上の値が、予めそれぞれに設定された前記所定範囲から外れていることを検出した後、所定時間経過後に前記循環回路における媒体の流れが無いと判定してもよい。
この構成によれば、各数値において一瞬オフになる場合があっても瞬間的なオフの時の値で判断しないため、正確な水流の有無の判定を行うことができる。

また、前記判定手段は、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定した場合に、前記モータへの前記駆動電圧を停止するように指示する指示信号を出力してもよい。

また、前記判定手段は、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定した場合に、前記モータへの前記駆動電圧を停止するように指示する指示信号を、前記制御コントローラへ出力してもよい。

また、前記判定回路は、前記算出値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力してもよい。
これによれば、算出される媒体の流量の値から、循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。そして、算出した流量の指示信号を出力することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴としている。
これによれば、算出される媒体の流量の値から、循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。そして、算出した流量の指示信号を出力することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記算出値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴としている。
これによれば、算出される媒体の流量の値から、循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。そして、算出した流量の指示信号を出力することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記算出値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴としている。
これによれば、算出される媒体の流量の値から、循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。そして、算出した流量の指示信号を出力することができる。

本発明にかかる判定回路によれば、媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値、前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値および前記駆動電圧の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、前記算出値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴としている。
これによれば、算出される媒体の流量の値から、循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。そして、算出した流量の指示信号を出力することができる。

また、風呂給湯器用、風呂追焚用、暖房用、熱交換循環用、風呂給湯暖房機用、ヒートポンプ用、熱源機の熱搬送循環用、燃料電池機器の循環用として利用されてもよい。

本発明の判定回路によれば、媒体の流れを検出するスイッチや媒体の流量を測定する流量計を用いずに、媒体の流れの有無を正確に判定できる。

浴槽１２と風呂給湯器１０とを接続した全体構成を示す説明図である。循環ポンプ２０の構成を示す一部破断面図である。媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路のブロック図である。判定回路２７の動作を説明するフローチャートである。判定回路２７の動作を説明する他のフローチャートである。判定回路２７の動作を説明する他のフローチャートである。本実施形態における水流検出実験結果を示すグラフである。本実施形態の循環ポンプ２０内を流れる水の流量を測定した実測値と計算値を示す。

（風呂給湯器１０を用いた風呂装置の全体構成）
本実施形態の一例として、風呂給湯器１０用の循環ポンプ２０について述べ、湯や水を媒体とし、熱交換器１５内を通過して浴槽１２と熱交換器１５との間で湯または水を循環させる循環回路１４に設けられる循環ポンプ２０について述べる。図１に、浴槽１２と風呂給湯器１０とを接続した全体構成を示す。なお、循環ポンプ２０は実際には風呂給湯器１０の内部に内蔵されているが、ここでは構造をわかりやすくするために風呂給湯器１０から外部に出ているように図示している。

浴槽１２内に設けられている循環アダプタ１３から、風呂給湯器１０へ向けて循環回路１４が配置されている。循環回路１４の吸込側管路１４ａは、循環ポンプ２０の吸込口２０ａに接続されている。

循環ポンプ２０内には、モータ２２と、モータ２２によって回転するインペラ２４とが配置されている。循環ポンプ２０は、モータ２２の駆動によりインペラ２４を回転させ、浴槽１２の湯を吸い込み、風呂給湯器１０の熱交換器１５へ湯を送り込む。循環ポンプ２０の吐出口２０ｂに接続された吐出側管路１４ｂは、熱交換器１５に接続されている。熱交換器１５内に送り込まれた湯は、燃焼装置１６によって加熱された空気と熱交換して加熱され、循環アダプタ１３から浴槽１２内に吐出される。

なお、図１では給湯回路については省略し、説明も省略しているが、風呂給湯器１０は浴槽１２への給湯回路と、他の蛇口等への給湯回路も備えているものとする。

（循環ポンプ２０の構成）
図２に循環ポンプ２０の構成を示し、図３に媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路のブロック図を示す。循環ポンプ２０は、上述したようにモータ２２とインペラ２４とを備えている。インペラ２４が収納されている流路空間２５の一端側に吸込口２０ａが設けられ、他端側に吐出口２０ｂが設けられている。

本実施形態におけるモータ２２は、ＤＣブラシレスモータを採用している。このため、モータ２２には、ドライブ回路、インバータ回路を含む制御回路２６が接続されている。ＤＣブラシレスモータの回転数制御は、ＰＷＭ方式によって行われる。制御回路２６は、循環ポンプ２０内に内蔵されている。

モータ２２に入力される電圧としては、Ｖｃｃ（制御回路電源電圧）、Ｖｍ（モータ駆動電圧）、Ｖｓｐ（運転指令電圧）がある。これら、Ｖｃｃ（制御回路電源電圧）、Ｖｍ（モータ駆動電圧）、Ｖｓｐ（運転指令電圧）は、風呂給湯器１０のコントローラ２９から出力されるものである。また、モータ２２からコントローラ２９への出力として、ホール素子信号の合成波形としてのＦＧパルス（パルス速度）（モータ２２の回転数に比例した値であり、１秒間当たりに出力されるパルス数）がある。コントローラ２９は、循環ポンプ２０を制御する場合に、回転数が目標値となるようにＦＧパルスをチェックしつつ、Ｖｓｐを０Ｖ～６．０Ｖの範囲で調整する。

浴槽１２内の水流の有無、湯の有無を判定する判定回路２７が設けられている。判定回路２７は、制御回路２６とともに同一の基板上に形成されているとよい。この判定回路２７は、マイクロコントローラ等を採用することができる。
判定回路２７は循環ポンプ２０に設けられることに限定しない。

判定回路２７は、モータ２２の回転数を検出する回転数検出手段３２と、モータ２２の消費電力を検出するモータ消費電力検出手段３４と、所定の関係式から算出値を算出する算出手段３６と、これら各検出手段の検出結果に基づいて、水量の有無を判定する判定手段３８と、を有している。このとき、算出手段３６は、回転数検出手段３２が検出した回転数の値およびモータ消費電力検出手段３４が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する。また、算出手段３６に用いられる回転数の値は、後述するモータ２２の回転数の値を用いて算出されるＦＧパルスを用いてもよい。

また、判定回路２７は、風呂給湯器１０のコントローラ２９からモータ２２へ入力される運転指令電圧Ｖｓｐを検出する運転指令電圧値検出手段３０を有していてもよい。そしてさらに、モータ２２の回転数を検出する回転数検出手段３２と、モータ２２の消費電力を検出するモータ消費電力検出手段３４と、所定の関係式から算出値を算出する算出手段３６を有していてもよい。このとき、算出手段３６は、運転指令電圧値検出手段３０が検出した運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数検出手段３２が検出した回転数の値およびモータ消費電力検出手段３４が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する。または、運転指令電圧値検出手段３０が検出した運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数検出手段３２が検出した回転数の値、モータ消費電力検出手段３４が検出した消費電力の値および駆動電圧の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する。算出手段３６に用いられる回転数の値は、後述するモータ２２の回転数の値を用いて算出されるＦＧパルスを用いてもよい。

本実施形態では、制御回路電源電圧ＶｃｃはＤＣ１５Ｖであり、モータ駆動電圧ＶｍはＤＣ１４１Ｖである。また運転指令電圧ＶｓｐはＤＣ０～６．０Ｖである。本実施形態におけるモータ２２は、モータ２２の１回転当たり４パルスで出力されるため、１パルス当たり回転角は９０°である。ＦＧパルスは、回転数検出手段３２により算出されるモータ２２の回転数の値を用いて算出される値である。また、モータ２２の消費電力（以下、Ｖｍ電力と称する場合もある）は、コントローラ２９から入力されるモータ駆動電圧Ｖｍと、モータ２２駆動時に実際にモータ２２に流れる電流（Ｖｍ電流分）とを乗算することで算出できる。

算出値は、算出手段３６により所定の関係式
Ｖｍ電力／ＦＧパルス・・・式（１）
すなわち、回転数の値およびモータ２２の消費電力の値を用いた所定の関係式（１）によって算出できる。
また、算出値は、算出手段３６により、その他の所定の関係式
（Ｖｍ電力／（ＦＧパルス）^２）／Ｖｓｐ・・・式（２）
すなわち、運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数の値、モータ２２の消費電力の値を用いた所定の関係式（２）によって算出できる。
また、算出値は、算出手段３６により、その他の所定の関係式
（（Ｖｍ電力／（ＦＧパルス）^２）／Ｖｓｐ）／Ｖｍ電圧＋Ｃ・・・式（３）（Ｃは個々のモータ２２により変わる定数）
すなわち、運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数の値、モータ２２の消費電力の値および駆動電圧の値を用いた所定の関係式（３）によって算出できる。

判定手段３８は、式（１）よって算出される算出値を比較対象として、予め設定された所定範囲と比較する。また、判定手段３８は、式（２）よって算出される算出値を比較対象として、予め設定された所定範囲と比較する。また、判定手段３８は、式（３）によって算出される算出値を比較対象として、予め設定された所定範囲と比較する。また、判定手段３８は、３つの判定パラメータである回転数の値（回転数の値によって算出されるＦＧパルスも含む）、消費電力の値および算出値（式（１）による）のうち少なくとも１つの値を比較対象とし、予めそれぞれに設定された所定範囲と比較する。また、判定手段３８は、４つの判定パラメータである運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数の値（回転数の値によって算出されるＦＧパルスも含む）、消費電力の値および算出値（式（１）、式（２）、式（３））のうち少なくとも１つの値を比較対象とし、予めそれぞれに設定された所定範囲と比較する。そして、判定手段３８は、比較対象とした判定パラメータのうちのいずれかの値が、予めそれぞれに設定された所定範囲から外れている場合に、循環回路１４における水流が無いと判定する。このとき、判定手段３８は、比較対象としていない各値については、その値の所定範囲を定めなくてもよい。また、比較対象とした各値については、比較対象となるすべての値が所定範囲内であるときには水流有りと判定する。運転指令電圧値検出手段３０を有していない場合は、判定手段３８は、３つの判定パラメータである回転数の値（回転数の値によって算出されるＦＧパルスも含む）、消費電力の値および算出値のうち少なくとも１つの値を比較対象とし、予めそれぞれに設定された所定範囲と比較する。

判定手段３８が水流無しと判定した場合、判定回路２７は、風呂給湯器１０のコントローラ２９に対して水流無しである旨を送信可能である。本実施形態では、判定回路２７からコントローラ２９への水流の有無に関する送信としては、フォトカプラのオンオフによって行うようにしている。判定回路２７からフォトカプラの入力側に入力信号線が接続され、フォトカプラの出力側はコントローラ２９に接続されている。判定回路２７がフォトカプラをオン（Ｈｉ）にするとフォトカプラからの出力電流がコントローラ２９に入力される。

例えば、判定回路２７は、水流が有る状態ではフォトカプラをオンにするようにし、水流が無い場合はフォトカプラをオフするようにする。コントローラ２９は、フォトカプラのオンオフによって水流の有無を判断することができる。

本実施形態における、４つの判定パラメータである運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数の値（回転数の値によって算出されるＦＧパルスも含む）、消費電力の値および算出値の所定範囲は、本実施形態の循環ポンプ２０において、水流有無の判定を正確にできるように実験を繰り返して得た値である。

（水流有無の判定フロー）
図４に基づいて、水流有無の判定方法の一例について説明する。なお、各値の所定範囲は、モータ２２の性能等によって変わるものであり、所定範囲は記載された値に限定されるものでない。まず、コントローラ２９から制御回路２６に制御回路電源電圧Ｖｃｃ（ＤＣ１５Ｖ）が入力され、循環ポンプ２０の駆動がスタートする。次に、コントローラ２９から制御回路２６にモータ駆動電圧Ｖｍ（ＤＣ１４１Ｖ）が入力され、また判定回路２７がフォトカプラ（判定回路２７の水流有無の判定結果を示すデバイス）がＬｏであることを確認する（ステップＳ１００）。フォトカプラがＬｏということは、循環ポンプ２０では水流を検出していないということである。

次に、判定回路２７の運転指令電圧値検出手段３０は、Ｖｓｐ＞２Ｖ（範囲内）であるかどうか判定する（ステップＳ１０２）。Ｖｓｐ＞２Ｖの場合は、異常なしで次のステップへ進むが、Ｖｓｐ≦２Ｖ（範囲外）の場合は、ステップＳ１０２の判定を繰り返し実行する。次に、判定回路２７の回転数検出手段３２は、２００Ｈｚ＜ＦＧパルス≦４４７Ｈｚ（範囲内）であるかどうか判定する。（ステップＳ１０４）。２００Ｈｚ＜ＦＧパルス≦４４７Ｈｚの場合は、異常なしで次のステップへ進むが、ＦＧパルス≦２００Ｈｚの場合、ＦＧパルス＞４４７Ｈｚ（範囲外）の場合は、ステップＳ１０２の判定に戻る。

次に判定回路２７は、Ｖｍ電圧とＶｍ電流を乗算してＶｍ電力を算出する（ステップＳ１０６）。そして判定回路２７のモータ消費電力検出手段３４は、Ｖｍ電力＞８Ｗ（範囲内）であるかどうか判定する（ステップＳ１０８）。Ｖｍ電力＞８Ｗの場合は、異常なしで次のステップへ進むが、Ｖｍ電力≦８（範囲外）Ｗの場合は、ステップＳ１０２の判定に戻る。

次に、判定回路２７の算出手段３６は、式（１）（Ｖｍ電力／ＦＧパルス）により算出される値が所定範囲内であるかどうか判定する（ステップＳ１１０）。式（１）により算出される値が所定範囲内である場合は、異常なしで次のステップへ進むが、式（１）により算出される値が所定範囲内ではない場合は、ステップＳ１０２の判定に戻る。また、ステップ１１０では、式（１）の代わりに式（２）により算出される値、式（３）により算出される値で判定してもよい。次のステップＳ１１２では、判定回路２７の判定手段３８は、Ｓ１０２～Ｓ１１０の条件が１秒間持続したかどうかを判定し、１秒間持続した場合に水流有りと判定する。判定手段３８は、水流有りと判定すると、フォトカプラをＨｉとする（ステップＳ１１４）。すなわち、ステップＳ１１４以降の工程が、湯の循環開始後の工程となる。

水流有りと判定された後の湯の循環中において、判定回路２７は常時水流の有無を判定している。以下は、水流有りと判定された後において水流無しと判定する際に、Ｖｓｐの値を必須の比較対象とし、さらにＦＧパルスの値、Ｖｍ電力の値、式（１）により算出される値のうち少なくとも１つを比較対象としている場合について述べる。そして、Ｖｓｐが所定範囲外であるか判定するステップを必須としたフローチャートを図４に示す。まず、判定回路２７の運転指令電圧値検出手段３０は、Ｖｓｐ＜２Ｖ（範囲外）であるかどうか判定する（ステップＳ１１６）。Ｖｓｐ≧２Ｖの場合は、異常が無いのでステップＳ１２０、Ｓ１２２、Ｓ１２４のうち少なくとも１つのステップへ移行する。Ｖｓｐ＜２Ｖ（範囲外）の場合は、異常ありで、次のステップＳ１１８において所定時間（１００ｍｓｅｃ）持続するか否か判定される。Ｖｓｐはソフトウェア的に作成される電圧信号であり、１００ｍｓｅｃ以内の瞬間的なオフが存在するためである。ステップＳ１１８においてＶｓｐ＜２Ｖの状態が１００ｍｓｅｃ維持された場合は、判定回路２７の判定手段３８は、水流無しと判定し、フォトカプラをＬｏとする（ステップＳ１２８）。

なお、Ｖｓｐ≧２Ｖ（範囲内）の場合における次の工程では、ＦＧパルス＜２００Ｈｚ（範囲外）であるかどうか（ステップＳ１２０）、判定回路２７のモータ消費電力検出手段３４はＶｍ電力＜８Ｗ（範囲外）であるかどうか（ステップ１２２）、式（１）（Ｖｍ電力／ＦＧパルス）により算出される値が所定範囲外であるかどうか（ステップＳ１２４）を判定する。ＦＧ≧２００Ｈｚ（範囲内）の場合は、異常が無いのでステップＳ１１６の判定を繰り返し実行する。判定回路２７のモータ消費電力検出手段３４はＶｍ電力＞８Ｗ（範囲内）の場合は、異常が無いのでステップＳ１１６の判定を繰り返し実行する。式（１）により算出される値が所定範囲内である場合は、異常が無いのでステップＳ１１６の判定を繰り返し実行する。

ＦＧ＜２００Ｈｚの場合は、次のステップＳ１２６において、ＦＧ＜２００Ｈｚの状態が所定時間（１００ｍｓｅｃ）持続するか否か判定される。Ｖｍ電力＜８Ｗの場合は、次のステップＳ１２６において、Ｖｍ電力＜８Ｗの状態が所定時間（１００ｍｓｅｃ）持続するか否か判定される。式（１）（Ｖｍ電力／ＦＧパルス）により算出される値が所定範囲外である場合、次のステップＳ１２６において、式（１）により算出される値が所定範囲外の状態が所定時間（１００ｍｓｅｃ）持続するか否か判定される。ステップ１２６において、ステップ１１０で算出値を求めるために使用した式（１）の代わりに、このとき使用した式と同じ式（２）により算出される値、式（３）により算出される値で判定してもよい。ステップＳ１２６において、少なくとも１つの比較対象となる値が、所定範囲外である状態が１００ｍｓｅｃ維持された場合は、判定回路２７の判定手段３８は、水流無しと判定し、フォトカプラをＬｏとする（ステップＳ１２８）。

ステップ１１８、ステップ１２６において、所定範囲外である状態が所定時間持続しなかった場合は、運転指令電圧Ｖｓｐの判定工程であるステップＳ１１６に戻り、ステップＳ１１６～ステップＳ１２６までの判定工程を繰り返し実行する。

なお、水流無しと判定されてステップＳ１２８に移行し、フォトカプラがＬｏになった場合、コントローラ２９は循環ポンプ２０への制御回路電源電圧Ｖｃｃをオフにする（ステップＳ１３０）。これにより、水流が無いと判定された場合に循環ポンプ２０の駆動が停止する。

このように、水流の有無の判定条件として、Ｖｓｐ（回転数を目標値まで達成させるための指令電圧）の値で判定を行う。この電圧値が小さいということはすでに回転数が非常に大きい値になっていることであり、水流が無いためにモータ２２が空回りしている状態であると考えられる。次にＦＧパルスが所定範囲よりも小さい場合は、水流が無く回転数が極めて少ない状態と考えられ、ＦＧパルスが所定範囲よりも大きい場合は水流が無いためにモータ２２が空回りしている状態であると考えられる。

さらに、Ｖｍ電力が所定電力未満であるということは、水流が無く水流による抵抗が無く回転しているかまたはほぼ回転していないと考えられる。そして、モータ２２のＦＧパルス当たりの電力が所定の値未満であるということは、徐々に水流が減っていった場合でも確実に水流が無いことが検出できる。

図４に示す判定回路２７の動作フローチャートとは別のフローチャートを図５、図６に示す。図５における判定回路２７の判定手段３８が水流有りと判定するステップＳ２０２～Ｓ２１４は、図４における判定回路２７の判定手段３８が水流有りと判定するステップＳ１０２～Ｓ１１４と同じ判定工程である。そして、水流有りと判定された後において水流無しと判定する際に、Ｖｓｐの値、ＦＧパルスの値、Ｖｍ電力の値、式（１）により算出される値のうち少なくとも１つを比較対象とし、少なくとも１つのステップＳ２１６、Ｓ２１８、Ｓ２２０、Ｓ２２２から判定する。図６は、運転指令電圧値検出手段３０を有していない場合であり、判定手段３８は、回転数の値（回転数の値によって算出されるＦＧパルスも含む）、消費電力の値および算出値のうち少なくとも１つの値を比較対象とする。図６における判定回路２７の判定手段３８が水流有りと判定するステップＳ３０２～Ｓ３１２は、図４における判定回路２７の判定手段３８が水流有りと判定するステップＳ１０４～Ｓ１１４と同じ判定工程である。そして、水流有りと判定された後において水流無しと判定する際に、ＦＧパルスの値、Ｖｍ電力の値、式（１）により算出される値のうち少なくとも１つを比較対象とし、少なくとも１つのステップＳ３１４、Ｓ３１６、Ｓ３１８から判定する。その他、式（１）のみ、式（２）のみ、式（３）のみで判定してもよい。

また、判定回路は、媒体の流量を算出する流量算出手段を有していてもよい。また、判定回路は、上述した判定手段を設けずに媒体の流量を算出する流量算出手段を有していてもよい。これにより、循環ポンプ内の媒体の流量を算出することができる。他に、算出される媒体の流量の値から、循環回路における媒体の流れの有無を判定することができる。

例えば、循環ポンプ内の媒体の流量は、式（１）のように、回転数の値およびモータ２２の消費電力の値を用いた所定の関係式によって算出し、流量値として検出する。また、式（２）のように、運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数の値、モータ２２の消費電力の値を用いた所定の関係式によって算出し、流量値として検出する。また、式（３）のように、運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数の値、モータ２２の消費電力の値および駆動電圧の値を用いた所定の関係式によって算出し、流量値として検出する。より具体的には、式（１）、式（２）、式（３）によって得られる値に所定の値を掛けて媒体の流量を算出する。それぞれの式から得られる流量値は、測定、算出できる流量範囲は異なるものの、いずれの式を用いても流量に相関した値が求められる。また、式（３）に基づいて、運転指令電圧Ｖｓｐの値、回転数の値、モータ２２の消費電力の値および駆動電圧の値を用いた所定の関係式によって算出される値が誤差や、算出できる流量範囲が広い。また、流量の有無を判定するまでの間における循環ポンプ内の媒体の流量値を信号として出力することもできる。実際は循環ポンプ内の媒体の流量は、循環回路における媒体の流量と同等である。流量を出力する用途として、暖房機などで搬送熱量を調節するときに循環水の往き温度と戻り温度の差に、この流量を乗算することで実際の搬送熱量を知ることができ、高価な流量計を取りつけずに搬送熱量のフィードバック制御ができる。

ここまで、風呂給湯器１０に用いられる判定回路２７について述べたが、本実施形態は、風呂給湯器１０用として利用するだけではなく、風呂追焚用、暖房用、熱交換用として用いることができる。判定回路２７は、風呂給湯暖房機用、ヒートポンプ熱源機の熱搬送循環用、燃料電池機器の循環用など多岐に使用される。そして、この判定回路２７を用いることで、循環させる液体、気体の流れの有無を検出できる。

（実施例）
循環回路１４の内の水流を変化させた場合に、本実施形態のように４つのパラメータの数値により水流の有無を検出する場合と、従来のような循環回路に水流スイッチで水流の有無を検出する場合とで比較した結果を図７に示す。図７では、縦軸に流量（Ｌ／ｍｉｎ）を示し、横軸に時間（ｓｅｃ）を示している。図７の結果より、水流有りの状態から実際の流量の減少に伴って正確に水流無しを検出することが可能であることが立証された。

さらに、浴槽１２が家屋の２階に存在している場合に追い焚きの途中で徐々に循環水量が減少してきた場合や、追い焚きの途中でタオル等により浴槽１２内の循環アダプタ１３が塞がれた場合など、循環回路１４内には少しの水量が残留している場合がある。しかし、このような場合であっても、特にモータ２２のＦＧパルス（回転数）当たりの電力（すなわち単位回転当たりのモータ２２の仕事量）を検出することにより、循環回路１４内には少しの水量が残留していても確実に水流無しを検出することができる。

図８に、本実施形態の循環ポンプ２０を用い、循環ポンプ２０内を流れる水の流量を測定し、横軸に水の流量の実測値、右の縦軸に式（３）によって求められた値に定数を除算（乗算）した計算値を示す。図８に示すように、媒体の流量の実測値と計測値はほぼ同じとなり、式（３）に基づいて流量を求めることができる。

１０風呂給湯器
１２浴槽
１３循環アダプタ
１４循環回路
１４ａ吸込側管路
１４ｂ吐出側管路
１５熱交換器
１６燃焼装置
２０循環ポンプ
２０ａ吸込口
２０ｂ吐出口
２２モータ
２４インペラ
２５流路空間
２６制御回路
２７判定回路
２９コントローラ
３０運転指令電圧値検出手段
３２回転数検出手段
３４モータ消費電力検出手段
３６算出手段
３８判定手段
Ｖｃｃ制御回路電源電圧
Ｖｍモータ駆動電圧
Ｖｓｐ運転指令電圧

Claims

媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記算出値を比較対象として予め設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記算出値が予め設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴とする判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記回転数の値、前記消費電力の値および前記算出値のうち少なくとも１つの値を比較対象として予めそれぞれに設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記回転数の値、前記消費電力の値または前記算出値のいずれかの値が、予めそれぞれに設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴とする判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記算出値を比較対象として予め設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記算出値が予め設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴とする判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記運転指令電圧の値、前記回転数の値、前記消費電力の値および前記算出値のうち少なくとも１つの値を比較対象として予めそれぞれに設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記運転指令電圧の値、前記回転数の値、前記消費電力の値または前記算出値のいずれかの値が、予めそれぞれに設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴とする判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値、前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値および前記駆動電圧の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記算出値を比較対象として予め設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記算出値が予め設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴とする判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値、前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値および前記駆動電圧の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記運転指令電圧の値、前記回転数の値、前記消費電力の値および前記算出値のうち少なくとも１つの値を比較対象として予めそれぞれに設定された所定範囲と比較し、比較対象とした前記運転指令電圧の値、前記回転数の値、前記消費電力の値または前記算出値のいずれかの値が、予めそれぞれに設定された前記所定範囲から外れている場合に、前記循環回路における媒体の流れが無いと判定する判定手段と、を有することを特徴とする判定回路。
前記判定手段は、
前記比較対象とした値のうちの１つ以上の値が、予めそれぞれに設定された前記所定範囲から外れていることを検出した後、所定時間経過後に前記循環回路における媒体の流れが無いと判定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の判定回路。
前記判定手段は、
前記循環回路における媒体の流れが無いと判定した場合に、前記モータへの前記駆動電圧を停止するように指示する指示信号を出力することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の判定回路。
前記判定手段は、
前記循環回路における媒体の流れが無いと判定した場合に、前記モータへの前記駆動電圧を停止するように指示する指示信号を、前記制御コントローラへ出力することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の判定回路。
前記算出値から媒体の流量を算出する流量算出手段を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴とする判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記算出値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴とする判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値および前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記算出値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴とする判定回路。
媒体を循環させる循環回路の媒体の流れを判定する判定回路であって、
循環回路内の媒体を循環させるために、制御コントローラから駆動電圧が入力され、インペラを回転駆動するモータを有する循環ポンプの前記モータへ入力される運転指令電圧の値を検出する運転指令電圧値検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記モータの消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記運転指令電圧値検出手段が検出した運転指令電圧の値、前記回転数検出手段が検出した回転数の値、前記モータ消費電力検出手段が検出した消費電力の値および前記駆動電圧の値を用いた所定の関係式から算出値を算出する算出手段と、
前記算出値から媒体の流量を算出する流量算出手段と、を有し、算出した流量の指示信号を出力することを特徴とする判定回路。
風呂給湯器用、風呂追焚用、暖房用、熱交換循環用、風呂給湯暖房機用、ヒートポンプ用、熱源機の熱搬送循環用、燃料電池機器の循環用として利用されることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の判定回路。