(57)【要約】 【課題】  流路の状態にかかわらず異常の早期検出を的確に行う。【解決手段】  循環型流路２に異物捕捉用のフィルタ５と共に設置された電動ポンプ２に駆動用のモータ回転数を検出する回転数検出手段１５を設けて、該回転数検出手段で検出された機器設置初期におけるモータ回転数Ｎ０を記憶する記憶手段２４と、現在のモータ回転数Ｎと記憶された機器設置初期におけるモータ回転数Ｎ０とを比較してその差分値から上記フィルタ目詰まり等の異常等の異常検出を行う回転数比較手段２５を備える。機器設置初期における電動ポンプのモータ回転数Ｎ０を記憶しておき、この初期回転数Ｎ０と現在の回転数Ｎとを比較することで異常を検出するものである。【選択図】  図１
2012057556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環型流路に異物捕捉用のフィルタと共に設置された電動ポンプに駆動用のモータ回転数を検出する回転数検出手段を設けて、該回転数検出手段で検出された機器設置初期におけるモータ回転数Ｎ０を記憶する記憶手段と、現在のモータ回転数Ｎと記憶された機器設置初期におけるモータ回転数Ｎ０とを比較してその差分値から上記フィルタ目詰まり等の異常等の異常検出を行う回転数比較手段を備えていることを特徴とする電動ポンプを備えた循環型流路用異常検出装置。
【請求項２】
上記電動ポンプにおけるモータは、能力可変信号の大きさに合わせて電動ポンプに供給される全電流のピーク値を制御することで能力制御される能力可変型であり、機器設置初期に特定の能力可変信号を出力した際のモータ回転数Ｎ０を記憶手段で記憶し、前記回転数比較手段は、上記特定の能力可変信号と同じ能力可変信号を出力した際のモータ回転数Ｎと上記記憶手段で記憶したモータ回転数Ｎ０とを比較して異常検出を行うものであることを特徴とする請求項１記載の電動ポンプを備えた循環型流路用異常検出装置。
【請求項３】
循環型流路が複数の並列流路部分を備えているとともに、これら複数の並列流路部分を選択的に循環型流路に接続するバルブを備えており、機器設置初期のモータ回転数検出及び現在のモータ回転数検出は、複数の並列流路部分のうちの特定のもののみを循環型流路に接続した状態で行うものであることを特徴とする請求項１または２記載の電動ポンプを備えた循環型流路用異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動ポンプを備えた流路、殊に閉鎖循環型の流路にフィルタ目詰まり等の異常が発生した場合の異常検出のための電動ポンプを備えた循環型流路用異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
循環型流路中に設置されている電動ポンプにおけるモータ回転数をホール素子等の回転検出器によって検出し、ポンプ特性曲線に基づいて予め設定された最低限回転数、過負荷回転数、フィルタ目詰まり回転数、モータ脱調回転数等の各異常基準回転数と、検出された現在の回転数との比較から、電動ポンプを備えた流路における異常（電動ポンプの状態を含む）の検出に加えてどのような異常であるかを判別することが特許文献１に示されている。
【０００３】
しかし上記のものでは現在の回転数と、ポンプ特性曲線に基づいて予め定めた異常基準回転数とから判別を行うために、次のような問題を有している。
【０００４】
すなわち、電動ポンプを備えた流路の配管長や流路に設置されたフィルタやラジエータ等の負荷機器の違いによって電動ポンプの回転数が異なってくるために、上記異常基準回転数も一意的に定まらず、各流路毎に異常基準回転数を設定しなくてはならない。
【０００５】
さらに電動ポンプがＰＷＭ制御によって吐出能力を変化させることができるものである場合、図７に示すように、ＰＷＭデューティを変化させるＰＷＭ能力可変信号Ｖｓｐの大きさが同じでも、駆動電源電圧が変動すれば回転数もそれに合わせて変動するために、フィルタの目詰まり等による負荷の変化に伴う回転数の変化（差分値）が、Ｎ（ｍｉｎ）−Ｎ０（ｍａｘ）と非常に小さくなる場合があり、異常でないのに異常と判断したり、異常なのに正常と判断してしまう誤検出の虞を有している。
【０００６】
また、負荷機器が複数ある上に、これらが切り替えられて使用される場合も、切り替えによって負荷曲線が変化するために、この場合も一意的に異常の回転数を決めることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１５６１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、流路の状態にかかわらず異常の早期検出を的確に行うことができる電動ポンプを備えた循環型流路用異常検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、循環型流路に異物捕捉用のフィルタと共に設置された電動ポンプに駆動用のモータ回転数を検出する回転数検出手段を設けて、該回転数検出手段で検出された機器設置初期におけるモータ回転数Ｎ０を記憶する記憶手段と、現在のモータ回転数Ｎと記憶された機器設置初期におけるモータ回転数Ｎ０とを比較してその差分値から上記フィルタ目詰まり等の異常等の異常検出を行う回転数比較手段を備えていることに特徴を有している。機器設置初期における電動ポンプのモータ回転数を記憶しておき、この初期回転数と現在の回転数とを比較することで異常を検出するものである。ポンプ能力が可変のものにおいては、その能力設定を特定の状態に固定した状態で回転数を検出することで異常検出を問題なく行うことができる。
【００１０】
この時、上記電動ポンプにおけるモータは、能力可変信号の大きさに合わせて電動ポンプに供給される全電流のピーク値を制御することで能力制御される能力可変型であり、機器設置初期に特定の能力可変信号を出力した際のモータ回転数Ｎ０を記憶手段で記憶し、前記回転数比較手段は、上記特定の能力可変信号と同じ能力可変信号を出力した際のモータ回転数Ｎと上記記憶手段で記憶したモータ回転数Ｎ０とを比較して異常検出を行うものであることが好ましい。
【００１１】
電動ポンプの駆動制御をピーク電流制御とするために、ポンプがＤＣポンプである場合、ポンプの駆動電源電圧が変動する場合でも、ある特定のピーク電流制御下での回転数を基に異常を検出することで、駆動電圧の変動の影響を受けることなく異常検出を正確に行うことができる。
【００１２】
また、循環型流路が複数の並列流路部分を備えているものにおいては、これら複数の並列流路部分を選択的に循環型流路に接続するバルブを備えたものとし、機器設置初期のモータ回転数検出及び現在のモータ回転数検出は、複数の並列流路部分のうちの特定のもののみを循環型流路に接続した状態で行うものとすればよい。各並列流路部分に夫々負荷機器があって切り替えられて使用される場合においても、異常検出を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、循環型流路の配管長や設置された機器が違うために初期回転数が異なる場合においても正確に異常を検出することができ、また流路に応じて異常基準回転数を設定する必要もないものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の一例におけるブロック回路図である。
【図２】同上の配管図である。
【図３】他の実施の形態の一例におけるブロック回路図である。
【図４】同上のピーク電流制御下におけるモータ特性とフィルタ目詰まり等での負荷低減による回転数変動量とを示す特性図である。
【図５】同上のピーク電流制御下におけるポンプ特性（Ｑ−Ｈｔ−Ｎ）図である。
【図６】さらに他例における配管図である。
【図７】従来例におけるＰＷＭ制御下のモータ特性とフィルタ目詰まり等での負荷低減による回転数変動量とを示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図２は熱源３と、熱源３で加熱される熱媒体としての流体を循環させるための電動ポンプ１と、放熱のためのラジエータ４とを循環型の流路２に備えており、電動ポンプ１は制御部１０の制御の基にＰＷＭ制御によってその能力を変化させる。暖房用として用いる場合、上記流路２においては、ガスや電気等の熱源３によって流体の温度を上昇させた上で、ラジエータ４で熱交換を行って室内の温度を上昇させることになる。
【００１６】
そして、このような閉鎖循環型の流路２においては、流路２内の異物（配管の切削屑やラジエータ４内の鉄粉等）を捕集するために、一般的に電動ポンプ１の吸込口近傍にフィルタ５が配置されるが、このフィルタ５が目詰まりしたならば、循環型流路２における圧力損失が増大するために揚水量が減少し、最終的には吸込み閉塞状態になり、循環揚水量が０Ｌ／ｍｉｎの空運転状態となる。そして電動ポンプ１の軸受が水中滑り軸受を使ったキャンドポンプの場合、軸受が異常加熱してポンプロックの不具合が発生してしまうことになる。
【００１７】
このような事態を防ぐために、空運転状態になる前の揚水量が減少した時点で流路２の異常を検出する必要があるが、電動ポンプ１の回転数は、前述のように流路２の配管長さや、熱源３、ラジエータ４、フィルタ５等の負荷によって、初期回転数が異なってくると同時に、異常として検出すべき回転数の値も異なってくる。
【００１８】
このために本発明においては、制御部１０において、設置初期における初期回転数Ｎ０を記憶し、この記憶した初期回転数Ｎ０と現在の回転数Ｎとの差の値に応じて異常検出を行うものとしている。
【００１９】
図１は電動ポンプ１における駆動用のモータ１２が複数相のコイル１３（図示例は３相）とマグネットロータ１４とを備える直流モータである場合の一例を示しており、図中１１は直流電源である。モータ１２におけるマグネットロータ１４の磁極位置を３箇所で検出する位置センサ１５がその出力信号を制御部１０における分配回路１６に入力することで、回転トルクを発生させるためにコイル１６のどの相に通電されるべきかが規定の真理値に基づいて決定され、この真理値表にあわせたゲート信号（ハイサイドゲート信号３本、ローサイドゲート信号３本）がゲート信号発生回路１７から出力される。
【００２０】
また流路２の異常を検出するモードにおいて、制御部１０は規定の能力可変信号Ｖｓｐ０を出力して、内部の規定の周波数（数ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度）の三角波発生回路１８の出力信号と比較する比較回路２０で規定のデューティのＰＷＭ信号を前記ゲート信号発生回路１７に入力する。
【００２１】
ゲート信号発生回路１７では、前記分配回路１６の出力信号と上記比較回路２０の出力信号との論理積をとり、ゲート信号６本の出力信号の内、インバータのハイサイド側の３つの信号はハイサイドドライバ２１によるレベルシフトの後、インバータ回路２２におけるスイッチング素子２２−１〜２２−３に送られる。一方、インバータ回路２２におけるローサイド側を構成するスイッチング素子２２−４〜２２−６には、前記ゲート信号発生回路１７の出力信号が直接入力される。そして前記スイッチング素子２２−１，２２−５がオンした場合、Ｕ相からＶ相に電流が流れることになる。
【００２２】
また前記制御部１０では、前記分配回路１６から回転数信号発生回路２３に前記位置センサ１５の情報が入力され、相切替ごとにＨレベル／Ｌレベルの状態が切り替る回転数信号が回転数信号発生回路２３から出力される。この回転数信号のうち、機器設置初期の回転数Ｎ０（能力可変信号Ｖｓｐ０時）は回転数記憶回路２４で記憶される。
【００２３】
そして記憶された初期回転数Ｎ０と、逐次定期的に現在の回転数Ｎ（能力可変信号Ｖｓｐ０時）との差が回転数比較回路２５で比較され、Ｎ０−Ｎの値が規定回転数Ｎ１以上であれば、制御部１０は流路２に異常ありと判断して、その判断結果を報知する。
【００２４】
流路２の構成が異なる場合においても、各流路２毎に設置初期の初期回転数Ｎ０と現在の回転数Ｎとの比較で異常検出を行うために、的確に異常検出を行うことができる。
【００２５】
図３に他例を示す。これは制御部１０がＰＷＭ制御ではなくピーク電流制御を行う場合のものを示している。ピーク電流制御では、駆動源となる直流モータ１２に供給される全電流のピーク値を、制御部１０で発生する能力可変信号Ｖｓｐの大きさに応じて制限することで、直流モータ１２のトルクを制御する。
【００２６】
前記全電流をシャント抵抗２６によって電圧値に変換し、変換した電圧信号を増幅回路１７で数倍〜数十倍に増幅した後、制御部１０内で発生させた能力可変信号Ｖｓｐの電圧と共に比較回路１８に入力する。比較回路１８では電圧の大きさを比較した結果、Ｖｓｐの電圧より増幅回路１７の出力信号が大きくなったとき、ラッチ回路２６でゲート信号をラッチしてＯＦＦする。このラッチ状態は、前記三角波信号発生回路１８の出力信号の下限値ごとでラッチ解除回路２７が発生するラッチ解除信号によって解除される。つまりラッチ解除回路２７の信号がラッチ回路２６に入力された時、ゲート信号がＯＦＦ状態でラッチされていれば、これが解除される。
【００２７】
このようにして能力可変信号Ｖｓｐの大きさに合わせてピーク電流値が制御されるモータ１２は、図４に示すような特性を有する。すなわち、ピーク電流が制限される状態になる回転数以下では、モータトルクがほぼ一定になる。このために駆動電源の電圧が変動しても、ピーク電流制御下ではモータの動作点がほぼ同じになる。
【００２８】
循環流路異常検出モードでは上記の点を利用して、ある規定の能力可変信号Ｖｓｐ０を発生する。この場合、流路２に機器を設置した初期状態では駆動電源電圧が変動しても一意の回転数Ｎ０となる。またフィルタ５等に目詰まりが発生したことで負荷抵抗が低減して異常状態になった時には、駆動電源電圧が変動しても一意の異常回転数Ｎとなる。
【００２９】
このためにＮ−Ｎ０が規定のＮ１より大きくなった時には、循環流路２に異常が発生したものとして判断することができる。また、駆動電源電圧が変動する状態下でも、異常と判断する規定のＮ１を十分大きくとることができるために、異常を正確に検出することができる。
【００３０】
図５はこのピーク電流制御方式をとった状態でポンプの吸込側を徐々に閉塞した時のポンプ特性（Ｑ−Ｈｔ−Ｎ）を示しており、図４で説明したように駆動電源電圧が定格電圧に対し±１０％変動してもほぼＱ−Ｈｔ及びＱ−Ｎの関係とも一致する結果となる。ここで吸込み側閉塞前の初期状態の回転数Ｎ０に対し、ポンプの揚水量が５Ｌ／ｍｉｎ程度（空運転状態になる前）の回転数Ｎを異常とする時、Ｎ−Ｎ０が規定のＮ１以上になった時、循環経路の異常とすることができ、図５ではＮ０＝３８００ｍｉｎ−１、Ｎ＝４７００ｍｉｎ−１、Ｎ１＝９００ｍｉｎ−１とＮ１を大きな値で規定することができる。
【００３１】
図６は複数の負荷機器（ラジエータ４−１〜４−Ｎ）を流路２中に並列に備えるとともにバルブ６−１〜６Ｎの閉鎖によって並列となっている各負荷機器を流路２から個別に切り離すことができる場合を示している。これは複数の部屋を暖房するために各部屋にラジエータ４−１〜４−Ｎを設けるとともに、バルブ６−１〜６−Ｎの開閉によって各部屋の暖房をオンオフすることができるようにした場合を想定したものである。
【００３２】
この場合、循環流路２に異常が生じているかどうかの異常検出モード時は、特定のラジエータ４−ｉのみが流路２につながって他のラジエータはバルブの閉鎖で流路２から切り離した状態とし、この状態で前述の初期回転数Ｎ０の検出動作及び異常検出動作を行えばよい。複数の循環流路２を持つことになるシステムにおいても、フィルタ５等の目詰まりによる異常を検出することができる。
【００３３】
なお、ここでは電動ポンプ１を有する循環型の流路２として、暖房システムを例にとったが、燃料電池、車載用モータ／ポンプ、ヒートポンプ装置等の多様な循環型流路を持つものにおいて、流路２中のフィルタ５等の目詰まりによる異常を正確に且つ早期に検出することができるとともに電動ポンプ１の空運転状態での不具合発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  電動ポンプ
２  流路
３  熱源
４  ラジエータ（熱交換器）
５  フィルタ
１０  制御部
１１  直流電源
１２  ＤＣモータ
１３  コイル
１４  マグネットロータ
１５  位置センサ
２３  回転数信号発生回路
２４  回転数記憶回路
２５  回転数比較回路
【図１】
2012057556.tif 000003
【図２】
2012057556.tif 000004
【図３】
2012057556.tif 000005
【図４】
2012057556.tif 000006
【図５】
2012057556.tif 000007
【図６】
2012057556.tif 000008
【図７】
2012057556.tif 000009