(57)【要約】【課題】センサの構造を複雑化または高コスト化することなく、水の有無を好適に検出可能な水センサを提供する。【解決手段】一対の電極は、貯水装置におけるタンクと流路との間の接続部位に設けられる。供給部は、一対の電極の一方に所定のデューティ比を有する矩形波の交流信号を供給する。計測部は、一対の電極の他方から出力される交流信号の平均電圧を計測する。判定部は計測部による計測値に基づいて流路に水が存在しているか否かを判定する。交流信号の所定のデューティ比は、判定部が検出可能な電圧の範囲に応じて設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水装置におけるタンクと流路との間の接続部位に設けられて前記流路に露出した一対の電極と、
前記一対の電極の一方に所定のデューティ比を有する矩形波の交流信号を供給する供給部と、
前記一対の電極の他方から出力される交流信号の平均電圧を計測する計測部と、
前記計測部による計測値に基づいて前記流路に水が存在しているか否かを判定する判定部と
を具備し、
前記交流信号の前記所定のデューティ比は、前記判定部が検出可能な電圧の範囲に応じて設定される
水センサ装置。
【請求項２】
前記判定部の判定結果に基づく通知を近距離無線通信により発信する通知部をさらに備える請求項１記載の水センサ装置。
【請求項３】
貯水装置におけるタンクと流路との間の接続部位に設けられて前記接続部位に水が存在しているか否かを検知する水センサ装置と、
前記タンクから水を吸い出して前記流路に出力するポンプの動作を前記水センサ装置の検知結果に応じて制御する制御部と
を具備し、
前記水センサ装置は、
前記流路に露出した一対の電極と、
前記一対の電極の一方に所定のデューティ比を有する矩形波の交流信号を供給する供給部と、
前記一対の電極の他方から出力される交流信号の平均電圧を計測する計測部と、
前記計測部による計測値に基づいて前記流路に水が存在しているか否かを判定する判定部と
を備え、
前記交流信号の前記所定のデューティ比は、前記判定部が検出可能な電圧の範囲に応じて設定される
制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記接続部位において水が存在していないことを前記水センサ装置が検知した場合、その後の前記水センサ装置の検知結果にかかわらず、所定時間後に前記ポンプの動作を停止させる
請求項３記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水センサ装置に関し、特に、貯水装置におけるタンクの水の有無を検知する水センサ装置、その検知結果に応じてポンプの動作を制御する制御装置、および、これらにおける処理方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
貯水装置におけるタンクの水の有無を検出するために、電気的に絶縁された電極間に交流電圧を印可し、電極間が水により導通されているか否かによって電極間の電流または静電容量の変化を検出する水センサが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この上述の従来技術では、タンクからポンプにより水を排出する流路内に電極を設けておくことにより、電極間つまり流路内に水が存在するか否かを検知することができる。この検知信号を用いて、ポンプ駆動用のモータの動作を制御することによって、タンク内に水がなくなったことを検知して自動的にモータを停止させる事が可能となり、モータポンプの空転を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６４−０３０４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、電極からの出力電圧と、電極と並列に配置されたウィーンブリッジ発振回路からの出力とをコンパレータで比較することによって、水の有無を検知している。しかしながら、この上述の従来技術では、水の有る状態と無い状態との出力電圧の差異が小さく、有無を検出するために高精度な検出回路が必要となる。また、発振回路や比較回路を用いるため、センサとしての回路構成が複雑なものとなる。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、センサの構造を複雑化または高コスト化することなく、水の有無を好適に検出可能な水センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、貯水装置におけるタンクと流路との間の接続部位に設けられて上記流路に露出した一対の電極と、上記一対の電極の一方に所定のデューティ比を有する矩形波の交流信号を供給する供給部と、上記一対の電極の他方から出力される交流信号の平均電圧を計測する計測部と、上記計測部による計測値に基づいて上記流路に水が存在しているか否かを判定する判定部とを具備し、上記交流信号の上記所定のデューティ比は、上記判定部が検出可能な電圧の範囲に応じて設定される水センサ装置である。これにより、判定部における素子の要求精度を低くして、流路における水の存在の安定した検知を行うという作用をもたらす。
【０００７】
また、本発明の第２の側面は、貯水装置におけるタンクと流路との間の接続部位に設けられて上記接続部位に水が存在しているか否かを検知する水センサ装置と、上記タンクから水を吸い出して上記流路に出力するポンプの動作を上記水センサ装置の検知結果に応じて制御する制御部とを具備し、上記水センサ装置は、上記流路に露出した一対の電極と、上記一対の電極の一方に所定のデューティ比を有する矩形波の交流信号を供給する供給部と、上記一対の電極の他方から出力される交流信号の平均電圧を計測する計測部と、上記計測部による計測値に基づいて上記流路に水が存在しているか否かを判定する判定部とを備え、上記交流信号の上記所定のデューティ比は、上記判定部が検出可能な電圧の範囲に応じて設定される制御装置である。これにより、判定部における素子の要求精度を低くして、流路における水の存在に応じた安定した制御を行うという作用をもたらす。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、センサの構造を複雑化または高コスト化することなく、水の有無を好適に検出可能な水センサを提供することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態における貯水装置１００およびその制御装置２００の全体構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における水検出部２１０の構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるタンク１１０の底部１１９の外観例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における交流信号供給部２２０から供給される交流信号と計測回路２０１の出力信号との関係例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における交流信号供給部２２０から供給される交流信号のデューティ比と計測回路２０１の出力信号との関係例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における計測回路２０１の出力信号の時間遷移の一例を示す図である（デューティ比＝５０％）。
【図７】本発明の実施の形態における計測回路２０１の出力信号の時間遷移の一例を示す図である（デューティ比＝２．４％）。
【図８】本発明の実施の形態における制御装置２００の処理手順例を示す流れ図である。
【図９】本発明の実施の形態における通知部２５０による通知の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。
【００１１】
［装置構成］
図１は、本発明の実施の形態における貯水装置１００およびその制御装置２００の全体構成の一例を示す図である。
【００１２】
貯水装置１００は、タンク１１０と、ポンプ１２０と、モータ１３０とを備える。タンク１１０に貯まった液体（以下、代表例として水を想定する。）は、ポンプ１２０によって吸い出される。吸い出された水は、タンク１１０の下部から流路１９０を流れて外部に排出される。
【００１３】
タンク１１０は、水を貯めるためのタンクである。このタンク１１０の下部には、水を検出するための一対の電極１１１が設けられる。すなわち、電極１１１は、タンク１１０と流路１９０との間の接続部位に設けられて、流路１９０に露出する。この電極１１１は、制御装置２００に接続され、水の検出に用いられる。
【００１４】
ポンプ１２０は、タンク１１０に貯まっている水を吸い出すためのポンプである。このポンプ１２０は、流路１９０の途中に設けられ、タンク１１０から水を吸い出して流路１９０に出力させる。モータ１３０は、ポンプ１２０が水を吸い出す動力源となるモータである。このポンプ１２０の動作は、制御装置２００によって制御される。
【００１５】
制御装置２００は、水検出部２１０と、交流信号供給部２２０と、制御部２３０と、通知部２５０とを備える。
【００１６】
交流信号供給部２２０は、一対の電極１１１の一方に所定のデューティ比を有する矩形波の交流信号を供給するものである。この交流信号供給部２２０は、交流信号を生成する発振回路により実現することができる。なお、後述するように、この交流信号供給部２２０によって供給される交流信号の所定のデューティ比は、水検出部２１０において検出可能な電圧の範囲に応じて設定される。
【００１７】
水検出部２１０は、電極１１１に接続され、タンク１１０と流路１９０との間の接続部位に水が存在しているか否かを検知する水センサである。この水検出部２１０は、交流信号供給部２２０から供給された交流信号に対して、一対の電極１１１の他方から出力される交流信号の平均電圧を計測する。そして、その計測値に基づいて、流路１９０に水が存在しているか否かを判定する。
【００１８】
制御部２３０は、水検出部２１０における判定結果に基づいて、ポンプ１２０の動作を制御するものである。
【００１９】
通知部２５０は、水検出部２１０における判定結果に基づいて、流路１９０に水が存在しているか否かの通知を近距離無線通信により発信するものである。この通知部２５０における近距離無線通信の規格として、例えば、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ」を採用することができる。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態における水検出部２１０の構成例を示す図である。この水検出部２１０は、計測回路２０１と、判定回路２０２とを備える。
【００２１】
計測回路２０１は、抵抗２１１および２１２と、容量２１３とを備える。抵抗２１１は、水検出部２１０の入力抵抗である。抵抗２１２および容量２１３は、一対の電極１１１および水とともに、ローパスフィルタを構成する。
【００２２】
タンク１１０と流路１９０との間の接続部位に水が存在している場合、一対の電極１１１が短絡され、交流信号供給部２２０から供給された交流信号がローパスフィルタに入力される。このローパスフィルタにより、交流信号の高周波成分はカットされ、低周波成分が残る。接続部位の水がなくなると、水検出部２１０のインピーダンスが高くなり、ローパスフィルタのカットオフ周波数が低くなって、ローパスフィルタの出力は平均化された直流になる。すなわち、計測回路２０１は、交流信号の平均電圧を計測することになる。この計測回路２０１の出力は、判定回路２０２に供給される。
【００２３】
判定回路２０２は、抵抗２１４と、トランジスタ２１５とを備える。抵抗２１４はゲート抵抗である。トランジスタ２１５は、ゲート電圧が閾値電圧に達すると、導通状態となり、ソースとドレインとの間に電流が流れる。すなわち、この判定回路２０２は、計測回路２０１による計測値に基づいて流路１９０に水が存在しているか否かを判定することになる。この判定回路２０２の出力は、制御部２３０に供給される
【００２４】
図３は、本発明の実施の形態におけるタンク１１０の底部１１９の外観例を示す図である。タンク１１０は、底部１１９において流路１９０に接続される。このタンク１１０と流路１９０との接続部位において、水検出部２１０の一対の電極１１１が設けられる。
【００２５】
タンク１１０に水が貯まっている状態であれば、一対の電極１１１の間は水を介して導通した状態となり、交流信号供給部２２０から供給された交流信号がそのままローパスフィルタに入力される。
【００２６】
その後、タンク１１０に貯まっていた水が流路１９０に排出されると、底部１１９において水がほぼなくなって一対の電極１１１の間は湿った状態となる。このように水がほぼなくなって湿った状態では、水による抵抗値が増大するため、一対の電極１１１および水と、抵抗２１２および容量２１３とによって構成されるローパスフィルタの遮断周波数が低下し、この影響を受けて交流信号が減衰して、直流成分が出力されるようになる。この直流成分は、平均電圧に相当する。
【００２７】
このように、一対の電極１１１の間の水の状態に従って水検出部２１０による検知が行われる。なお、この水検出部２１０は、タンク１１０から流路１９０に水が流れて、タンク１１０が空の状態に遷移したタイミングを検知するものであり、一対の電極１１１の間が湿った状態になることを想定している。一対の電極１１１の間が完全に乾いた状態においては一対の電極１１１の間は絶縁状態となるが、そのような状態については水検出部２１０の検出対象ではない。
【００２８】
図４は、本発明の実施の形態における交流信号供給部２２０から供給される交流信号と計測回路２０１の出力信号との関係例を示す図である。ここでは、交流信号の振幅としてＸボルトを想定している。
【００２９】
交流信号供給部２２０から供給された交流信号のデューティ比が５０％の場合、すなわち、電圧０ボルトと電圧Ｘボルトとの時間的割合が同じ場合には、計測回路２０１の出力信号は、略（Ｘ／２）ボルトとなる。
【００３０】
一方、交流信号供給部２２０から供給された交流信号のデューティ比が１２．５％の場合、すなわち、電圧０ボルトと電圧Ｘボルトとの時間的割合が７対１の場合には、計測回路２０１の出力信号は、略（Ｘ／８）ボルトとなる。
【００３１】
このように、交流信号のデューティ比を下げると、出力信号も下がることがわかる。ただし、実際の回路においては、水検出部２１０の回路における抵抗の影響によって分圧が生じ得るため、これらの値は正確な数値を示さない可能性がある。
【００３２】
図５は、本発明の実施の形態における交流信号供給部２２０から供給される交流信号のデューティ比と計測回路２０１の出力信号との関係例を示す図である。
【００３３】
計測回路２０１の出力信号の出力電圧Ｖは、この図に示すように、交流信号のデューティ比Ｄとほぼ比例関係にある。また、交流信号の平均電圧Ｙを高くすると、計測回路２０１の出力信号の出力電圧Ｖも高くなる。一方、交流信号の周波数には大きな影響を受けず、周波数を変更しても、計測回路２０１の出力信号の出力電圧Ｖに大きな変化は生じない。
【００３４】
この実施の形態においては、判定回路２０２において検出可能な電圧の最大値を出力電圧Ｖが下回るように、デューティ比Ｄを低減させることにより、水の有無に起因する出力電圧Ｖの差異を的確に判定することができる。
【００３５】
図６および図７は、本発明の実施の形態における計測回路２０１の出力信号の時間遷移の一例を示す図である。縦軸は計測回路２０１の出力信号であり、横軸は経過時間である。タンク１１０の水がなくなり計測回路２０１の出力信号の出力電圧が次第に収束していく様子を示している。図６は交流信号供給部２２０から供給される交流信号のデューティ比が５０％の場合、図７は交流信号供給部２２０から供給される交流信号のデューティ比が２．４％の場合をそれぞれ示している。なお、ここでは、交流信号供給部２２０から供給される交流信号の振幅として３．３ボルトを想定している。
【００３６】
デューティ比が５０％の場合においては、水が無くなって湿った状態になると、計測回路２０１の出力信号の出力電圧は、交流信号供給部２２０から供給された交流信号の振幅の半分程度に収束する。このため、水の有無を検出する判定回路２０２のトランジスタ２１５の閾値は、その値より高くなるような精度が要求される。
【００３７】
一方、デューティ比が２．４％の場合においては、水が無くなって湿った状態になると、計測回路２０１の出力信号の出力電圧は、デューティ比が５０％の場合よりも低い電圧に収束する。このため、判定回路２０２のトランジスタ２１５の閾値は、このときの出力電圧を上回る値であればよい。すなわち、デューティ比を下げることにより閾値の設定範囲が広くなり、トランジスタ２１５の閾値として要求される精度は低くなる。これにより、閾値にばらつきがあるような精度が低いトランジスタを利用しても、安定して水切れを検知することができるようになる。
【００３８】
［処理手順］
図８は、本発明の実施の形態における制御装置２００の処理手順例を示す流れ図である。
【００３９】
タンク１１０に水が貯まっている状態で、水検出部２１０による検知が開始する（ステップＳ９１１）。この状態では、ポンプ１２０はタンク１１０から水を吸い出して流路１９０に出力させる動作を行う。
【００４０】
水検出部２１０は、タンク１１０と流路１９０との間の接続部位に水が存在しているか否かを検知する（ステップＳ９１２）。そして、水が無くなって湿った状態を検知すると（ステップＳ９１２：Ｙｅｓ）、制御部２３０はタイマのカウントを開始する（ステップＳ９１３）。このタイマは明示していないが、制御部２３０の内部タイマであり、ハードウェアのタイマであってもよく、ソフトウェアによるタイマであってもよい。
【００４１】
タイマのカウント値が所定の値に達すると、制御部２３０はモータ１３０の動作を停止させる（ステップＳ９１５）。これにより、ポンプ１２０はタンク１１０から水を吸い出す動作を停止する。この動作停止は、その時点の水検出部２１０における検知結果とは無関係に行われる。タンク１１０の底部１１９において発生した泡などの影響による水の誤検知によって、無駄に動作再開が繰り返されることを防ぐためである。
【００４２】
そして、通知部２５０は、タンク１１０に水が無くなった状態である旨の通知を行う（ステップＳ９１６）。ユーザはこの通知を通信端末において受信し、タンク１１０に水が無くなったことを認識する。
【００４３】
［通知表示］
図９は、本発明の実施の形態における通知部２５０による通知の表示例を示す図である。
【００４４】
水が無くなって湿った状態が検知されると、通知部２５０は、近距離無線通信によりその旨の通知を発信する。ユーザが使用する通信端末においてこの通知を受信すると、例えば、「タンクの水が空です。給水してください。」といった表示が通信端末の表示部に表示される。これにより、タンク１１０に水が無くなったことをユーザに認識させて、給水を促すことができる。
【００４５】
このように、本発明の実施の形態によれば、交流信号供給部２２０から供給される交流信号のデューティ比を判定回路２０２が検出可能な電圧の範囲に応じて設定することにより、判定回路２０２に用いられるトランジスタの要求精度を低くして、タンク１１０の水切れの安定した検知を行うことができる。
【００４６】
なお、上述の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００  貯水装置
１１０  タンク
１１１  電極
１１９  タンクの底部
１２０  ポンプ
１３０  モータ
１９０  流路
２００  制御装置
２０１  計測回路
２０２  判定回路
２１０  水検出部
２１１、２１２、２１４  抵抗
２１３  容量
２１５  トランジスタ
２２０  交流信号供給部
２３０  制御部
２５０  通知部
【図１】
2017156220.tif 000003
【図２】
2017156220.tif 000004
【図３】
2017156220.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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