JP2004081384A - 電気湯沸かし器 - Google Patents

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Fumitaka Ogasawara
小笠原 史太佳
Masashi Kanbara
神原 政司
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】結露に影響されず液位が所定の位置に到達しているか否かを正確に判断すること。
【解決手段】湯を沸かして保温する湯沸かし容器11と、湯沸かし容器11の側面に設け湯沸かし容器11の液位を示す液位管14と、液位管14の側面に設けた一対の発光素子17と受光素子18とからなる液位検知手段16と、液位管14の下方に設けた発熱手段19とを備え、発熱手段19によって液位管14を加熱する構成にした。これにより液位管14が加熱されるため液位管14の壁面で結露が生じるのを防ぐ事ができる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気湯沸かし器に関し、特に湯沸かし容器の水位を正確に検知する構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は従来の電気湯沸かし器の要部概略断面図である。図において、1は湯を沸かして保温する湯沸かし容器、2は湯沸かし容器1に蓄えられた液体である水で、2aはその液面すなわち水面である。また、3は液位管でその底部は湯沸かし容器の底部と連結されている。4は液位検知手段で発光素子5と受光手段6とより構成されており、湯沸かし容器の液位を検知している。また、7は湯を出湯するための出湯手段であり、8は湯沸かし容器内の水を加熱保温する加熱手段である。
【0003】
以下、前記構成における作用について述べる。発光素子5からの光が気中と液中とで吸収される量の違いや光の屈折により受光素子6が受光する量が異なる。これを利用して液位検知手段4の位置に液体があるかないかを検知する。すなわち、液位検知手段4の位置に液体がない場合は受光素子6の受光量は多く、液体が有る場合は液体に吸収されるなどにより受光素子6の受光量は少なくなる。
【0004】
すなわち発光素子5からの光が受光素子6に到達する量が変化したとき液面が液位検知手段4の位置にあることになる。これにより、例えば、液位検知手段4を最下部の空焼き防止液位に設定しておき、出湯により水面が低下しこの位置に到達したとき、制御部(図示せず)により加熱手段10を遮断することにより、加熱を中止し空焼きを防止することができるというものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、液位管3の内部が結露して曇ったり、液位管3の検知面に水滴が付着したりした場合には、光が散乱や反射し、液位の位置が液位検知手段4が設けられている位置に達していなくても光が遮られ発光素子5の光が受光素子6に達する量が減少し、誤検知してしまうという問題があった。
【0006】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、液位が所定の位置に到達しているか否かを正確に判断し、安全性と利便性の向上を図った電気湯沸かし器を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気湯沸かし器は、湯沸かし容器の液位を示す液位管と、液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と発熱手段とを備え、前記発熱手段は前記液位管を加熱する構成とした。この構成により、液位管が加熱されるため結露による曇りが生じたり、水滴が付着したりすることがなくなり、液位検知手段は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、発熱手段とを備え、前記発熱手段は前記液位管を加熱する構成とした。この構成により、液位管の液体のない部分も高温に保たれるため、液位管には結露による曇りが生じたり、水滴が付着したりすることがなくなり、液位検知手段は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。したがって、安全性と利便性の向上を図ることができる。
【0009】
請求項2に記載の発明は、特に、請求項1に記載の発熱手段を液位検知手段の近傍に設ける構成としたことにより、発熱手段を小さくでき低コスト、低消費電力にすることができる。
【0010】
請求項3に記載の発明は、特に、請求項2に記載の構成において、発熱手段と液位検知手段とを一体とする構成としたことにより、液位検知手段と発熱手段とが別部品にならず組立てを容易にすることができる。
【0011】
請求項4に記載の発明は、湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、湯を外部に出湯する出湯口と前記液位管との間に設けた止水弁と、前記湯沸かし容器の満水位置より上の部分と前記止水弁の前記液位管側とを連結する連結管と、出湯手段とを備え、前記止水弁を閉とし前記出湯手段を作動させることにより、前記湯沸かし容器内の液体を前記液位管および前記連結管を介して循環させることができる構成とした。
【0012】
この構成により、定期的に湯を循環させることができるので、付着した曇りや水滴を除去し、液位検知手段は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。したがって、安全性と利便性の向上を図ることができる。
【0013】
請求項5に記載の発明は、特に、請求項4に記載の構成において、連結管に開閉弁を設ける構成としたことにより、出湯時に開閉弁を閉とすることにより、出湯効率を低下させずに出湯することができる。
【0014】
請求項6に記載の発明は、湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、前記湯沸かし容器の出湯口と前記液位管との間に設けた止水弁と、出湯手段とを備え、前記止水弁を閉としたとき前記出湯手段を作動させることができる構成とした。
【0015】
この構成により、液位管内部を液体で満たすことができるので、付着した曇りや水滴を除去し、液位検知手段は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。したがって、安全性と利便性の向上を図ることができる。
【0016】
請求項7に記載の発明は、湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、振動手段とを備え、前記振動手段は液位管を直接または間接的に振動させる構成とした。この構成で振動により、付着した曇りや水滴を除去し、液位検知手段は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。したがって、安全性と利便性の向上を図ることができる。
【0017】
請求項8に記載の発明は、湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段とを備え、前記液位管はその内面に撥水性の層を設ける構成としたことにより、液位管の内面に結露が形成され難くなるため液位検知手段は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。したがって、安全性と利便性の向上を図ることができる。
【0018】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、本発明の効果が顕著に発揮される2容器式の電気湯沸かし器について図面を参照しながら説明する。
【0019】
(実施例1)
図1は本発明の実施例における電気湯沸かし器の断面図である。
【0020】
図1において、11は収容した液体である水を沸かして保温する湯沸かし容器、12は湯沸かし容器11を加熱するための主ヒータと保温するための保温ヒータからなる加熱手段、13は湯沸かし容器11の湯を液位管14を介して出湯口15から排出するためのポンプである出湯手段、16は水量検知手段であり、液位管14と液位管14に対向して取り付けた一対の発光素子17と受光素子18から構成している。そして、湯沸かし容器11と液面が同じになる液位管14の液面レベルを検知することにより湯沸かし容器11の水位を検知する。16aは満水位置に設置した満水検知、16bは給水検知で、水位がこの位置以下になると自動的に給水される。16cは空焚き防止検知で、水位がこの位置以下になると空焚きの危険が生じるので、加熱手段12を停止し空焚きを防止する。19はヒータなどからなる発熱手段で、ここで発生した熱は上昇気流となって液位管の周囲を上昇し液位管を温める。
【0021】
また、20は湯沸かし容器11に給水するための水を収容する給水容器、21は給水容器20の水を給水管22を介して湯沸かし容器11に給水する給水手段である。また、23は湯沸かし容器11内の湯温を検知する温度検知手段、24は使用者が操作して出湯を指示するための出湯スイッチ、25は出湯スイッチ24の受付けを許可するためのロック解除スイッチであり、26は止水弁で電気湯沸かし器が転倒などをしたとき、内部の湯がこぼれないようにしたもので、出湯スイッチ24の操作に連動して開閉する。また、制御部(図示せず)が設けられ、液位検知手段16、温度検知手段23および出湯スイッチ24などからの信号に基づいて給水手段21、加熱手段12、発熱手段19および出湯手段13などを制御する。
【0022】
以上のように構成された電気湯沸かし器について、以下にその動作作用について説明する。
【0023】
湯沸かし容器11が空の状態から給水して行く場合について説明する。電気湯沸かし器に電源を投入すると、制御部(図示せず)は水量検知手段の検知水量が空焚き防止検知16c以下であるとの信号を受け、給水手段21を作動し給水を開始する。そして水位が空焚き防止水位である空焚き防止検知16c以上になると加熱手段12をONとし加熱を開始する。
【0024】
さらに給水を続け、水位が上昇し満水検知16aに到達すると給水手段21は停止し給水を終了する。この後も給水された水は温度検知手段23により沸騰を検知するまで主ヒータまたは主ヒータおよび保温ヒータにより加熱され、沸騰検知以降は保温ヒータにより保温される。この状態から湯沸かし容器11の湯は適宜使用され、その水位は低下していく。出湯して水位が給水検知16bを下まわると出湯終了後所定時間経過してから給水を開始する。これにより、常に一定量以上の湯を湯沸かし容器2に確保することができる。このように自動給水と出湯とを繰り返して利用する。
【0025】
本実施例では液位検知手段16による検知は、満水検知16a、給水検知16bおよび空焚き防止検知16cの3ヶ所で行っている。満水検知16aは設計上で定めた最大容量で、これ以上に給水されると沸騰時に湯こぼれなどの危険が発生する水位である。給水検知16bは先にも述べたように出湯して水位がこの給水検知16bを下まわると出湯終了後所定時間経過してから給水を開始する水位であり、これにより、常に給水検知16bまでの容量以上の容量の湯を常に確保することができる。また、空焚き防止検知16cは水位がこれ以下になると空焚きの危険が生ずる水位である。したがって、水位がこの空焚き防止検知16c以下になると加熱手段12を遮断し、空焚きが発生しないようにしている。
【0026】
このように、満水検知16aと空焚き防止検知16cとは安全上必要な検知であり、給水検知16bは利便性を良くするために必要な検知である。したがって、その検知精度は高いことが必要となる。
【0027】
前述の液位検知手段16の検知は検知位置に設けた一対の発光素子17と受光素子18とにより行なっている。すなわち、液位管14の液位が検知位置より下方にあり、検知位置が空気で満たされているとき、発光素子17から出た光はほとんど吸収されず受光素子18に受光される。
【0028】
一方、液位管14の液位が検知位置より上方にあり、検知位置が液体で満たされているとき、発光素子17から出た光のうちかなりの部分が液体に吸収されたり光が屈折することにより、受光素子18により受光される光の量は少なくなる。このように受光素子18が受光する光の量により検知位置に液体があるかないかを区別する事ができる。また、受光素子18が受光する受光量が大きく変化したとき液位が検知位置にあることがわかる。
【0029】
しかるに、液位が下部にあるとき、湯沸かし容器11内の湯は100℃近辺に加熱されているため、液位管14内においても液面から常に水が蒸発し水蒸気となっている。この水蒸気は液位管14内を上昇する。液位管14の上部、すなわち、空気で満たされている部分は液体による熱の補給がないため外気に曝され冷やされる。そのため、上昇した水蒸気は液位管14の内面に結露する。この結露により、液位管14が曇ったり、結露した一部は水滴となって液位管14の内面を下降したりする。このように、結露により、液位管14内が曇ったり、水滴が付着したりすると発光素子17からの光は吸収されたり、乱反射されたりする。そのため、受光素子18が受光する光量が減少し誤検知する可能性が生じる。
【0030】
例えば、満水位置16aに結露が生じ受光素子18の受光量が減少すると液位検知手段16は満水と誤検知してしまうため、水位が給水水位以下になっても給水されず給水不足になる場合が生じる。また、出湯により水位が空焚き防止水位16c以下になると加熱手段12が遮断されるわけであるが、水滴があると水滴が水位の低下に伴って、下方に移動し空焚き防止水位16cの位置に滞る場合がある。すると液位検知手段16は誤検知をしてしまい空焚き状態が発生する。この状態は、空焚きにより温度が上がり水滴が蒸散してしまうまで続く。
【0031】
また、給水検知16bでは給水の途中で給水容器20の水がなくなり給水検知16b以下の位置で給水が停止したとき、その状態で加熱が行われると給水検知16b近辺にも結露が生じ液位検知手段16は誤検知をしてしまう。このため、給水容器20に新たに水が補給されても、湯沸かし容器11に給水されず湯量不足が発生する恐れが生じる。また、空焚き防止水位16cの場合と同様に結露水が出湯と同時に下方に移動し給水検知16bの位置で滞ると前述と同様に給水が中断され湯量不足が発生する恐れがある。
【0032】
本実施例は、前記課題を解決するもので、基本的には液位管14を加熱することにより結露を防止したものである。本実施例では、図1に示すように液位管14の下部に発熱手段19を設け、発生した熱の対流によって液位管14を加熱し結露の発生を防止している。なお、液位管14の下方にファン(図示せず)を設け、発熱手段19から発生した熱を送風するようにすると加熱効率を高めることができる。
【0033】
図2は発熱手段19の他の例を示した平面図で耐熱性絶縁体を基材27とし、これに発熱体28を設けたものである。これを液位管14に取り付けることにより、発熱体28の発熱を熱伝導により液位管14に伝達し効率良く加熱することができる。なお、発熱体28の位置は満水検知16a、給水検知16bおよび空焚き防止検知16cの近傍に配置するようにしている。
【0034】
また、29は発熱体の厚みとほぼ同じ厚みを有するスペーサで発熱手段19と液位管14との密着性を良くするために設けたものである。これにより発熱手段19を小さくでき、低コスト、低消費電力にすることができる。
【0035】
また、発熱手段と発光素子および受光素子とを一体とした素子ユニットとして用いるようにすると発熱手段と発光素子および受光素子の位置関係を正確に定める事ができるため、作業性および信頼性を高めることができる。
【0036】
以上述べたように本実施例によれば結露を防止し水位の検知を正確にすることができる。
【0037】
なお、発熱手段の形状については、本実施例で述べたものに限定するものでなく、液位管の周囲の温度を高めることができるものであればよく、例えば、発光素子と受光素子の間を遮らない程度に、液位管の外周全体を面状のヒータで覆う構成としても同様の効果が得られる。
【0038】
(実施例2)
図3は本発明の実施例2における電気湯沸かし器の断面図である。なお、本実施例の基本構成は実施例1と同じなので異なる点を中心に説明する。また、実施例1と同じ機能には同じ符号を付しその説明は省略する。
【0039】
本実施例が実施例1と異なる点は、実施例1が液位管を加熱することにより結露を防ぐのに対し、本実施例では液位管の中を湯を循環させる事によって、結露の防止、または結露の除去を行う点である。以下、図面を用いて説明する。
【0040】
図3において、30は湯沸かし容器11と液位管14とを連結する中空の通路31を有する連結管であり、32は連結管30に設けた開閉弁であり、中空の通路31の開閉を行う。
【0041】
以上のように構成された電気湯沸かし器について、以下その動作、作用を説明する。
【0042】
電気湯沸かし器の保温時に、あらかじめ設計で定めた時間毎に出湯手段13を作動させる。これにより湯沸かし容器11の湯は液位管14の方向に流れる。このとき連結管30の開閉弁32は開となっているので、湯は通路31を通り湯沸かし容器11に還流する。このように湯沸かし容器11と液位管14との間を湯が循環することにより、液位管14は湯で温められるため管壁で結露しないようにすることができる。また、結露したとしても循環する湯で洗われ結露による曇りや水滴は除かれる。また、出湯時はロック解除スイッチ25または出湯スイッチ24を操作すると開閉弁32が閉となるようにすることにより、通路31が閉ざされ循環経路が遮断されるので効率よく出湯することができる。もちろん、開閉弁32を用いず循環経路を形成した構成としてもよいが、この場合は出湯効率が低下する。
【0043】
以上述べたように本実施例によれば、液位検知手段16は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。
【0044】
また、このほか湯を循環させる方法として、例えば、出湯スイッチ24の近傍に湯循環スイッチ(図示せず)を設け、この出湯スイッチ24を操作することにより出湯後所定時間経過してから止水弁26が閉の状態で出湯手段13が作動し湯が循環するようにしてから、必要に応じて給水手段21が働くようにしても良い。もちろん、この構成では開閉弁は不要である。これにより、検知が必要なときのみ、湯を循環させるので、正確に検知ができると共に使用電力を低減できる。
【0045】
なお、開閉弁を設ける位置は前述の構成に限定されるものではなく、循環経路を遮断できる位置であればどこでもかまわない。
【0046】
また、循環手段として出湯手段を用いたが、これに限定されるものではなく専用の循環手段を用いる構成としても良い。
【0047】
(実施例3)
本発明の実施例3における電気湯沸かし器を図1を用いて説明する。なお、本実施例の基本構成は実施例1と同じなので異なる点を中心に説明する。
【0048】
本実施例が実施例1と異なる点は、実施例1が液位管を加熱することにより結露を防ぐのに対し、本実施例では液位管の中を湯を通す事によって、結露の防止、または結露の除去を行う点であり、また、実施例2と異なる点は、実施例2が湯を循環させるのに対し本実施例では湯を循環させない点である。以下、図面を用いて説明する。
【0049】
図1において、電気湯沸かし器の保温時に、あらかじめ設計で定めた時間毎に出湯手段13を作動させる。これにより湯沸かし容器11の湯は液位管14の方向に流れ、液位管14内を上昇する。このとき止水弁26は閉となっているので、湯は出湯口15より出湯することはない。これにより、液位管14内の空気は圧縮され内圧は上昇するが、満水検知16aよりやや上まで水位がくるように設計しておく。
【0050】
また、最大内圧、すなわち、水位が空焚き防止水位16cの下方から満水検知16aよりやや上まで上昇したときに生ずる内圧に耐えるように設計しておく必要がある。あるいは、止水弁26に安全機能を持たせ内圧が一定以上になると空気抜きができる構成にしておく必要がある。
【0051】
このように湯を液位管14の上方まで通すことにより、液位管14は湯で温められるため管壁で結露しないようにすることができる。また、結露したとしても上昇した湯で洗われ結露による曇りや水滴は除かれる。
【0052】
以上述べたように本実施例によれば、液位検知手段16は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。
【0053】
また、このほか湯を循環させる方法として、例えば、出湯スイッチの近傍に結露除去スイッチ(図示せず)を設け、この出湯スイッチを操作することにより出湯後所定時間経過してから止水弁26が閉の状態で出湯手段13が作動し湯が上昇するようにしても良い。これにより、検知が必要なときのみ、湯を上昇させるので、正確に検知ができると共に使用電力を低減できる。
【0054】
(実施例4)
図4は本発明の実施例4における電気湯沸かし器の要部断面図である。なお、本実施例の基本構成は実施例1と同じなので異なる点を中心に説明する。また、実施例1と同じ機能には同じ符号を付しその説明は省略する。
【0055】
本実施例の特徴は液位管を振動することにより結露を防ぐ点である。以下、図面を用いて説明する。
【0056】
図4において、32は音波振動素子などからなる振動手段である。本実施例では、電気湯沸かし器の保温時に、あらかじめ設計で定めた時間毎に振動手段32を作動させる。これにより液位管14の内壁に生じた結露による曇りや水滴は振動により集まり下方に滴下していくことにより除去される。したがって、液位検知手段16は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。
【0057】
なお、振動手段の設置位置は液位管の下部に限定されるものではない。
【0058】
(実施例5)
実施例5の基本構成は実施例1と同じなので異なる点を中心に説明する。本実施例の特徴は液位管の内壁にシリコン系、あるいはフッ素系の樹脂により撥水性の層を設けたことである。これにより水蒸気は結露してもすぐにはじかれ、結露による曇りや水滴は内壁には生じない。したがって、液位検知手段16は結露の影響を受けることなく正確に水位を検知することができる。
【0059】
なお、実施例1〜5の説明にあたっては湯沸かし容器と給水容器の2つの容器を有する電気湯沸かし器について説明したが、これに限定されるものではなく湯沸かし容器のみの電気湯沸かし器に本発明の構成を用いても同様の効果が得られる。ただし、この場合一般的には給水検知は不要となる。
【0060】
なお、実施例1〜5では液体として水を用いた場合について説明したが、これに限定されるものでなく水以外の液体であってもかまわない。
【0061】
【発明の効果】
以上のように、請求項1〜8に記載の発明によれば、液位が所定の位置に到達しているか否かを正確に判断し、安全性と利便性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1および3における電気湯沸かし器の断面図
【図2】同電気湯沸かし器の加熱手段の他の例を示す平面図
【図3】本発明の実施例2における電気湯沸かし器の断面図
【図4】本発明の実施例4における電気湯沸かし器の要部断面図
【図5】従来の電気湯沸かし器の要部断面図
【符号の説明】
11 湯沸かし容器
14 液位管
15 出湯口
16 液位検知手段
17 発光素子
18 受光素子
19 発熱手段
26 止水弁
28 発熱体(発熱手段)
30 連結管
32 開閉弁
33 振動手段

Claims (8)

  1. 湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、発熱手段とを備え、前記発熱手段は前記液位管を加熱する構成とした電気湯沸かし器。
  2. 発熱手段を液位検知手段の近傍に設ける構成とした請求項1記載の電気湯沸かし器。
  3. 発熱手段と液位検知手段とを一体とする構成とした請求項2記載の電気湯沸かし器。
  4. 湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、湯を外部に出湯する出湯口と前記液位管との間に設けた止水弁と、前記湯沸かし容器の満水位置より上の部分と前記止水弁の前記液位管側とを連結する連結管と、出湯手段とを備え、前記止水弁を閉とし前記出湯手段を作動させることにより前記湯沸かし容器内の液体を前記液位管および前記連結管を介して循環させる構成とした電気湯沸かし器。
  5. 連結管に開閉弁を設ける構成とした請求項7記載の電気湯沸かし器。
  6. 湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、前記湯沸かし容器の出湯口と前記液位管との間に設けた止水弁と、出湯手段とを備え、前記止水弁を閉としたとき前記出湯手段を作動させることができる構成とした電気湯沸かし器。
  7. 湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、振動手段とを備え、前記振動手段は液位管を直接または間接的に振動させる構成とした電気湯沸かし器。
  8. 湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の側面に設けた一対の発光素子と受光素子とからなる液位検知手段とを備え、前記液位管はその内面に撥水性の層を設ける構成とした電気湯沸かし器。
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