JP2010042196A - 水位検知装置及び加熱調理器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体の有無によって光の反射量及び透過量が変化する反射透過部を備えた水タンク7のうち、反射透過部に向けて光を発光する発光手段21及び反射透過部を通して受光し、光量に応じた信号を生成して出力する受光手段22を備えた水位検知手段8と、水位検知手段8からの信号に基づいて水タンクに貯留されている水の水位を判定する制御・信号処理回路24とを備える。水位検知手段8を高さ方向に沿って複数個設け、高さ方向に隣接する水位検知手段8a〜8cの発光手段21と受光手段22とを左右反対に設置したものである。
【選択図】図4
Description
一方、炊飯器で発生する蒸気を水タンクに導いて冷却水中に放散させることで復水させるようにしたものに適用される水位検知装置においては、蒸気冷却に不可欠な水量の初期水位と容量を超える前の満水位などの複数の水位を検知する必要があり、上記の特許文献1の水位検知装置をそのまま適用することができなかった。また、取り外し、水の補充・廃棄の容易さという観点から水タンクの寸法を、蒸気回収性能を満たす範囲で最小の寸法としたいという要請がある。しかし、容量を小さくすることで検知する複数の水位位置が近くなり、光学式水位検知装置の場合LEDなどの汎用的な発光手段を用いると隣の発光手段の発した光を誤って受光してしまい、誤検知するという課題があった。
図1は、本発明の実施の形態1に係る加熱調理器100の内部構成を側面から見た状態を示す側面図である。
この加熱調理器100は、被加熱物(米や水等)を入れた内鍋を誘導加熱コイル等の加熱手段で加熱することで被加熱物を炊きあげ、そのとき発生する蒸気を水槽で回収する。なお、図1を含めて以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
この水位検知装置20においては、上記のように水位検知手段8及び判定制御手段11から構成されている。水位検知手段8は、水タンク7を介して発光及び受光する発光手段21及び受光手段22を備えている(この両者の配置の詳細は図3等において詳細に説明する)。なお、本実施の形態1において、発光手段21及び受光手段22は、発光素子と受光素子の組が高さ方向に3組設けられている。
また、判定制御手段11は、水位検知装置20の構成として、受光手段22の出力を増幅する増幅器23と、増幅器23の出力を信号処理する制御・信号処理回路24とを備えている。この制御・信号処理回路24は、本発明の水位判定手段に相当するものであり、例えばマイコン等によって構成される。
また、この水位検知手段8は、更に、制御・信号処理回路24により演算結果を表示する表示機25を備えている。表示機25は、例えばランプや液晶ディスプレイから構成されており蓋体3のように水タンクよりも上方に位置する部位に設置され、水タンク7を出し入れした際に水が零れるようなことがあってもその水がかからないようにしてある。
発光手段21は、発光ダイオード(以下、発光素子ともいう)21a〜21cから構成されており、受光手段22はフォトトランジスタ(以下、受光素子ともいう)22a〜22cから構成されている。発光ダイオード21a〜21cにはそれぞれスイッチング素子26a〜26cが直列に接続されており、このスイッチング素子26a〜26cは制御・信号処理回路24からの発光命令信号(この場合には受光命令信号を兼ねている)Out1〜Out3によりオンオフ制御される。また、増幅器23は、オペアンプ23a等から構成されている。例えば発光命令信号Out1がスイッチング素子26aに供給されると、スイッチング素子26aがオンして発光ダイオード21aに電流が流れ、発光ダイオード21aが発光して水タンク7に向かって投光し、その反射光をフォトトランジスタ22aが受光し、そのフォトトランジスタ22aのエミッタ電位が増幅器23で増幅されて制御・信号処理回路24に供給される。制御・信号処理回路24での処理は上述のとおりである。発光ダイオード21b、21c及びフォトトランジスタ22b、22cにおいても上記の例と同様に処理される。
水タンク7は、光を透過する材料(例えばポリスチレン等)から構成されており、その側面(水タンク7の長手方向の側面の本体1側の側面)の一部には凹部71が形成されている。凹部71は、水タンク7の高さ方向に沿って所定の深さとなるように構成されており(平面視で台形)、2つの屈曲部(入射面、出射面)71a、71bと、それを結ぶ伝達部71cとを備えている。この凹部71は本発明の反射透過部72として機能する。なお、反射透過部72は上記の形態に限定されるものではなく、例えば平面視で3角形状であってもよい。
水タンク7は、このように構成されており、水タンク7の外側の屈曲部71aに投光した際に、水タンク7の内側において水の有無による(水と空気の)屈折率の違いを利用して光が反射又は透過して光路が変化するよう形成されており、水がない場合には屈曲部71bから反射光が得られる。この凹部71の形状の一例として、タンク厚2.0mm、屈曲部角度45°(内側)、10°(外側)、伝達部距離20mm、伝達部厚さ3.0mmで構成する。
水位検知手段8a(例えば発光素子21a及び受光素子22a)と水タンク7との間に介在する本体1の筐体1aには、窓部材33、34が設けられている。この窓部材33、34は、例えば発光素子21aおよび受光素子22aの水位検知に用いる光の波長帯域において光を80%以上透過し、それ以外の波長、特に可視光域の波長帯域において光の透過率を20%以下とした窓材が用いられる。このような窓部材33,34を用いることにより、ユーザーから本体1内部に設置した水位検知手段8が見えず意匠性を高められる。
発光素子21aは制御・信号処理回路24からの発光命令信号を受信すると発光し、それは支持具33の開口部36a及び窓部材33を介して屈曲部71aに入射し、水タンク7内に回収水9がないときには、屈曲部71aの内面で反射して伝達部71cを介して屈曲部71bに到達し、屈曲部71bの内面で反射して屈曲部71bから外に出る。その屈曲部71bからの反射光は、窓部材34及び支持具33の開口部37aを介して受光素子22aが受光し、増幅器23を介して制御・信号処理回路24に送信する。なお、水タンク7内に回収水9があるときには、発光素子21aからの赤外光は、屈曲部71a、71bで透過し、受光素子22aの受光量は少なく、それによって回収水9がそのレベルに達していることが把握される。
また、本実施の形態1においては、上記の水位検知装置20を加熱調理器100に組み込んでおり、上記のように水タンク7の水位を精度良く検知することができ、このため、その水位に基づいた適切な制御が可能になっている。
図6は、本発明の実施の形態2に係る水位検知装置の構成図である。本実施の形態2は、上記の実施の形態1とは、各水位検知手段8a、8b、8cの波長帯域がそれぞれ異なるという点において相違する。
例えば発光素子21aは440nm、発光素子21bは900nm、発光素子21cは1200nmで、それぞれ相対発光出力がピーク値を示し、そして、半値幅が±20nm以下の先鋭度が高い発光素子を用いている。
本実施の形態2においては、このように各水位検知手段8a、8b、8cに異なる波長の光を用いているので、互いの光信号の干渉が低減し、迷光による誤検知が抑制されている。
図9は水位検知装置20の動作を示すフローチャートであり、図2及び図3を参照しながら説明する。なお、図9の処理は上記の実施の形態1及び実施の形態2に共通して適用される。また、次の説明で用いられる水位A、水位B及び水位Cは、水位A>水位B>水位C、という関係にあり、水位Aはオーバーフローのおそれがある水位、水位Bは許容範囲の水位、水位Cは蒸気を復水するための最低の水位である。
まず、水位Aを検知する。制御・信号処理回路24が水位検知手段8aのスイッチング素子26aに発光命令信号Out1を供給すると、スイッチング素子26aがオンし、発光ダイオード21aに電流が供給されて発光し、フォトトランジスタ22bは水タンク7からの反射光を受光し、その受光量は計測する水位Aに水があるかどうかに応じて異なったものとなり、フォトトランジスタ22bのエミッタ電位は受光量に応じた電位となり、その電位は増幅器23で増幅された後に制御・信号処理回路24に供給される。制御・信号処理回路24はその入力された信号に基づいて水位Aに水があるかどうかを判定する(S11)。
次に、水位Bを検知するが、これも水位A検知と同様にして処理される。制御・信号処理回路24が水位検知手段8bのスイッチング素子26bに発光命令信号Out2を供給すると、スイッチング素子26bがオンし、発光ダイオード21bに電流が供給されて発光し、フォトトランジスタ22bは水タンク7からの反射光を受光し、その受光量は計測する水位Bに水があるかどうかに応じて異なったものとなり、フォトトランジスタ22bのエミッタ電位は受光量に応じた電位となり、その電位は増幅器23で増幅された後に制御・信号処理回路24に供給される。制御・信号処理回路24はその入力された信号に基づいて水位Bに水があるかどうかを判定する(S12)。
次に、水位Cを検知するが、これも水位A検知と同様にして処理される。制御・信号処理回路24が水位検知手段8bのスイッチング素子26cに発光命令信号Out3を供給すると、スイッチング素子26cがオンし、発光ダイオード21cに電流が供給されて発光し、フォトトランジスタ22cは水タンク7からの反射光を受光し、その受光量は計測する水位Cに水があるかどうかに応じて異なったものとなり、フォトトランジスタ22cのエミッタ電位は受光量に応じた電位となり、その電位は増幅器23で増幅された後に制御・信号処理回路24に供給される。制御・信号処理回路24はその入力された信号に基づいて水位Cに水があるかどうかを判定する(S13)。
制御・信号処理回路24は、上記の水位A〜水位Cの検知に基づいて、炊飯可能な水位にあるかどうかを判定する(S14)。例えば、水位が水位C〜水位Bの間にある場合(水位Cを検知し、水位Bを検知していない状態)には炊飯可能であるとして、加熱体5に通電して炊飯を開始する(S15)。それ以外の場合には、表示機25にエラー表示をさせる(S16)。
51 光吸収塗膜、52 膜、71 凹部、 71a 屈曲部、71b 屈曲部、71c 伝達部、72 反射透過部。
Claims (9)
- 液体の有無によって光の反射量及び透過量が変化する反射透過部を備えた水タンクのうち、前記反射透過部に向けて光を発光する発光手段、及び前記反射透過部を通して受光し、光量に応じた信号を生成して出力する受光手段を備えた水位検知手段と、
前記水位検知手段からの信号に基づいて水タンクに貯留されている水の水位を判定する水位判定手段と
を備え、
前記水位検知手段を高さ方向に沿って複数個設け、高さ方向に隣接する前記水位検知手段の前記発光手段と前記受光手段とを左右反対に設置したことを特徴とする水位検知装置。 - 前記複数の水位検知手段は、それぞれ異なる波長帯域の光を用いて水位を検知することを特徴とする請求項1記載の水位検知装置。
- 前記複数の水位検知手段の各発光手段は、それぞれ異なる波長帯域の光を発光することを特徴とする請求項2記載の水位検知装置。
- 前記複数の水位検知手段は、
前記発光手段の光をそれぞれ異なる波長帯域のみ通過させる光フィルタを
備えたことを特徴とする請求項2記載の水位検知装置。 - 前記複数の水位検知手段は、時系列に選択されて駆動されることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の水位検知装置。
- 液体の有無によって光の反射量及び透過量が変化する反射透過部を備えたタンクのうち、前記反射透過部に向けて光を発光する発光手段、及び前記反射透過部を通して受光し、光量に応じた信号を生成して出力する受光手段を備えた水位検知手段と、
前記水位検知手段からの信号に基づいて水タンクに貯留されている水の水位を判定する水位判定手段と
を備え、
前記水位検知手段を高さ方向に沿って複数個設け、
前記複数の水位検知手段は、それぞれ異なる波長帯域の光を用いて水位を検知することを特徴とする水位検知装置。 - 液体の有無によって光の反射量及び透過量が変化する反射透過部を備えたタンクのうち、前記反射透過部に向けて光を発光する発光手段、及び前記反射透過部を通して受光し、光量に応じた信号を生成して出力する受光手段を備えた水位検知手段と、
前記水位検知手段からの信号に基づいて水タンクに貯留されている水の水位を判定する水位判定手段とを備え、
前記水位検知手段を高さ方向に沿って複数個設け、
前記複数の水位検知手段は、時系列に選択されて駆動されることを特徴とする水位検知装置。 - 請求項1〜7の何れかに記載の水位検知装置を備えたことを特徴とする水位検知装置。
- 炊飯釜を収納する本体と、
前記本体を開閉自在に覆う蓋体と、
液体の有無によって光の反射量及び透過量が変化する反射透過部を備え、前記本体に着脱自在取り付けられる水タンクと、
前記本体側で発生した蒸気を前記水タンクに導いて復水させる蒸気導入手段と、
請求項1〜7の何れに記載の水位検知装置と
を備えたことを特徴とする加熱調理器。
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