JP3173448B2 - 電気貯湯容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、器体内の内容液を
加熱して貯湯し、内容液から発生する蒸気を器体外に放
出するようにした電気貯湯容器に関し、例えば家庭用の
電気ポットとして利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】電気ポットは水道水を入れてこれを沸騰
させた後、所定の温度で貯湯しておき、必要な都度その
まま注出するか、あるいは再度沸騰させてから注出して
使用する。しかし、水道水は衛生上水道の蛇口から流出
する時点で所定量の塩素が残留してカルキ臭がする。

【０００３】これを解消するため従来、内容液を加熱し
貯湯する際に内容液が沸騰してからも所定時間の間、沸
騰状態、またはこれに近い状態が続くように加熱を行
い、内容液中のカルキ成分を発散させて外部に排出する
ことが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内容液が沸
騰すると蒸気の発生量が勢い多くなり、内容液量が少な
い場合ほど内容液の減少速度は速く、空焚きを防止する
ための下限液位に達しやすい。このため、せっかく貯湯
しながら、液量が少なく使用できない事態を招きやす
い。しかも、沸騰すると蒸気の温度が高くなり、これが
外部に放出されて触れた人に熱い思いをさせる。

【０００５】本発明の目的は、各種の加熱モードに対応
した内容液の温度を特に下げることなく、発生する蒸気
の量および温度を低減できる電気貯湯容器を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、請求項１の発明の電気貯湯容器は、器体内
の内容液を加熱して貯湯し、内容液から発生する蒸気を
器体から蓋に通じた蒸気通路にて外部に放出するように
したものにおいて、内容液の温度を検出する手段と、内
容液が沸騰に至ってしまわない沸騰近傍の第１の温度に
達した時点の昇温特性から判定した液量に応じて、第１
の温度よりも高い沸騰に至ってしまわない沸騰近傍の第
２の温度を設定し、内容液がこの第２の温度に達したと
きに、ヒータへの通電を、前記判定された液量に応じた
回数または時間の間、所定の比率で断続または増減して
第２の温度と第２の温度よりも高く沸騰温度よりも低い
第３の温度との間の温度を保って行う制御手段を備えた
ことを特徴としている。

【０００７】このような構成では、沸騰に至っていない
沸騰近傍の第１の温度まではヒータを連続に通電して内
容液温度を早期に立ち上げながら、第１の温度に達した
以降は、ヒータを検出された液量に応じた回数または時
間、内容液が沸騰に至ってしまわない第１の温度よりも
高く沸騰に至ってしまわない第２の温度に達するまで断
続的に通電することにより、内容液の加熱容量を下げて
内容液が沸騰に至ってしまうのを防止しながら沸騰とほ
ぼ等しい温度を保って蒸気が多量に発生しない状態で、
実質的には内容液が沸騰したのと同程度の殺菌やカルキ
臭の除去を行い、しかも、この断続的な通電を、内容液
の検出された液量に応じた回数または時間の間、所定の
比率で断続または増減して、第２の温度と第２の温度よ
りも高く沸騰温度よりも低い第３の温度との間の温度を
保って行うので、内容液が少ないために沸騰に至ってし
まって多量の蒸気が発生して内容液量が急速に減少する
ことや、沸騰による高温蒸気が外部に放出されてこれに
使用者等が触れて熱い思いをするようなことも防止する
ことができる。

【０００８】

【０００９】

【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、さ
らに、制御手段は、ヒータへの交流電源の通電、通電停
止をリレーのオン、オフ動作で行い、前記ヒータへの断
続的な通電のためのリレーのオン、オフはゼロクロス制
御で、その他のオン、オフはランダム制御で行なう。

【００１１】このような構成では、請求項１の発明に加
え、さらに、頻度の少ない種類のヒータへの交流電源の
通電、通電停止を行なうリレーのオン、オフをランダム
制御で行い、この制御での高電位時に遭遇したときのよ
り少ない頻度のタイミングでリレーのリレー接点に放電
が生じるのを利用して、リレー接点が炭化するのを防止
しながら、沸騰近傍での通電、通電停止を頻繁に行なう
リレーのオン、オフをゼロクロス制御による低電位タイ
ミングで行って放電が生じないようにし、リレーが頻繁
な放電によって寿命が短くなるようなことを防止するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気貯湯容器の幾
つかの実施の形態につき図を参照して詳細に説明する。

【００１３】（実施の形態１）図１〜図９は本実施の形
態１を示している。本実施の形態１は図１に示すように
ヒータ３によって内容液を加熱して湯沸しや保温を行
い、電動ポンプ１４によって導出路７を通じて内容液を
器体６外に吐出し使用できるようにする家庭用の電気ポ
ットの場合を示している。器体６は合成樹脂製の外装体
１内にステンレススチール製の内容器２を収容して構成
し、外装体１と内容器２とを双方の口部どうしで連結し
器体６とする合成樹脂製の肩部材８の後部に軸受部３２
を設け、この軸受部３２を利用して器体６の蓋３１を軸
３３によって開閉できるように枢支している。

【００１４】蓋３１はこれの自由端部に設けたロック部
材３６がばね３６ａの付勢によって肩部材８の係止部８
ａに係合することにより閉じ状態に保たれる。ロック解
除部材３７をこれの枢軸３７ａの反時計回りに図示しな
いばねに抗して回動させるように引き上げ操作すると、
カム片３７ｂによってロック部材３６はばね３６ａに抗
して後退されて、係止部８ａとの係合が解かれ、引き続
きロック解除部材３７を引き上げることで蓋３１は開か
れる。

【００１５】蓋３１は合成樹脂製で表面板１３９と下板
３９とを合体して中空に形成され、下板３９の下にはス
テンレス鋼板製の内蓋３４が取付けられ、蓋３１の閉じ
状態でこの内蓋３４が内容器２の口部を閉じる。内蓋３
４の外周には蓋３１との間に挟み込んだシールパッキン
グ３５が設けられ、このシールパッキング３５が内蓋３
４と内容器２の口部との間をシールする。

【００１６】蓋３１の下板３９と内蓋３４との間には、
内容器２内から蓋３１外に通じる蒸気抜き通路２３９が
設けられ、内容器２内で発生する蒸気によって内圧が異
常昇圧するようなことを回避する。蒸気抜き通路２３９
は内容器２内へ開口する通気口２３９ａと、蓋３１外へ
の通気口２３９ｂとを有し、通気口２３９ａの部分に転
倒時止水弁４０が設けられ、器体６が横転したとき内容
液が蒸気抜き通路２３９を通じて外部に流出するのを防
止する。

【００１７】電動ポンプ１４は導出路７の途中であっ
て、この導出路７が接続される内容器２の流出口２ａの
直ぐ下に位置し、導出路７に流れ込む内容液を導出路７
の吐出口１１まで送り出す、いわゆる汲み上げ式のもの
としてある。しかし、これに限られることはなく、どの
ようなタイプの電動ポンプや手動ポンプを利用すること
もできる。例えば、内容器２内に電動ポンプや手動ポン
プにより加圧空気を供給して内容液を導出路７へ押出
し、吐出口１１から吐出するようにもできる。また、ポ
ンプなしに器体６を傾ける等して内溶液を流出させ、あ
るいは取り出して使用するような場合にも本発明は同様
に適用される。

【００１８】導出路７は内容器２と外装体１との間を立
上がり、肩部材８に設けた器体６の前面へ嘴状に突出す
る嘴状突出部９内に至り、この嘴状突出部９の注出口１
３を通じて吐出口１１が嘴状突出部９の底部下に臨出し
て、吐出する内容液が下向きに流れ出し、注液されるよ
うになっている。この注液のために適当なガイド管を設
けてもよい。導出路７の立上がり部７ａは内容器２内の
水位と同一の水位となるので、フォトカプラ７ｂや、前
記水位に見合う静電容量から水量を検出する水量検出手
段１７３が設けられている。

【００１９】水量検出手段１７３により検出した水量は
器体６の前面に設けられた合成樹脂製の表示パネル２２
に表示する。表示パネル２２は上下に配列した例えばフ
ォトカプラ７ｂの設置段数に応じた６つ程度のＬＥＤラ
ンプＬ１〜Ｌ６によって判定された水量を段階表示する
ようになっている。しかし、ランプ数やその表示方法は
自由に選定することができる。なお、静電容量による液
量検出は無段階にでも検出することができる。導出路７
の立上がり部７ａを利用した水量検出手段１７３の直ぐ
上には転倒時止水弁１５を収容した弁室１６が設けられ
て、器体６が横転したときに内容液が導出路７を通じて
外部に流出するのを防止する。

【００２０】嘴状突出部９の上面に設けられた操作パネ
ル１２２には、図３に示すように樹脂ばねなどよりなる
内容液を吐出する給湯キー２３、保温選択キー１２４、
再沸騰／カルキ抜き選択キー１２５、吐出ロック／ロッ
ク解除キー１２６、カップ麺タイマキー１２７、および
これらに関連した、ロック／ロック解除表示ランプ１２
６ａ、９８°保温ランプ１２４ａ、７５°保温ランプ１
２４ｂ、沸騰ランプ１２５ａ、カルキ抜きランプ１２５
ｂ、カップ麺タイマランプ１２７ａ、吐出ランプ１２
８、警告ランプ１２９、および警告用のブザーＢＺが設
けられ、操作パネル１２２の内側に設けた操作パネル基
板２０には、前記各種の操作キーと対向した各種のスイ
ッチと、前記各種の表示ランプがＬＥＤなどとして搭載
され、図４に示すマイクロコンピュータなどが好適な制
御装置１３０に接続される。

【００２１】外装体１の下端の底部の開口１ａの部分に
回路ボックス１７ａが下向きに一体成形され、この回路
ボックス１７ａ内にヒータ３および電動ポンプ１４を操
作パネル１２２での設定モードに従って駆動制御する制
御装置１３０の制御基板５を収容し取付けてある。底部
の開口１ａには底蓋１８が取付けられるとともに、回転
座体２４が嵌め付けられている。内容器２の底部下面に
はヒータ３とともに温度センサ４が当てがわれている。
制御装置１３０はまた、前記交流電源をそのまま湯沸し
ヒータ３ａおよび保温ヒータ３ｂに給電して湯沸かしや
保温を行う。

【００２２】特に、本実施の形態１では、マイクロコン
ピュータの内部機能が好適な第１の制御手段１３０ａに
よって、内容液が沸騰に至ってしまわない所定の沸騰近
傍の温度に達するまでは、湯沸しヒータ３ａを連続に通
電して内容液を加熱し、所定の沸騰近傍の温度に達した
後は湯沸しヒータ３ａへの通電を、断続して、あるいは
増減して、液量に応じた回数または時間の間、所定の比
率で断続または増減して行うようにしている。

【００２３】これにより、沸騰に至ってしまわない所定
の沸騰近傍の温度までは湯沸しヒータ３ａを連続に通電
して内容液温度を早期に立ち上げながら、所定の沸騰近
傍の温度に達した以降は、湯沸しヒータ３ａを所定の比
率で断続または増減して所定の回数または時間の間通電
することにより、内容液の加熱容量を下げて内容液が沸
騰に至ってしまうのを防止しながら沸騰とほぼ等しい温
度を保って蒸気が多量に発生しない状態で、実質的に内
容液が沸騰したのと同程度の殺菌やカルキ臭の除去を行
い、しかも、この断続または増減した通電を、内容液の
液量に応じた回数または時間だけ行うので、内容液が少
ないために沸騰に至ってしまって多量の蒸気が発生して
内容液量が急速に減少することや、高温蒸気が外部に放
出されてこれに使用者等が触れて熱い思いをするような
ことも防止することができる。

【００２４】このような湯沸しヒータ３ａの通電、通電
停止は、本実施の形態１では、リレーを第１の制御手段
１３０ａによってオン、オフ制御することで行ってい
る。このヒータ３への断続的な通電のためのリレーのオ
ン、オフは図９に示す正弦波の低電位タイミング時点を
対象とするゼロクロス制御で、その他のオン、オフは図
８に示す正弦波のどの部分をも対象とするランダム制御
で行う。

【００２５】具体的には、湯沸し開始や終了時点など、
頻度の少ない種類の湯沸しヒータ３ａへの交流電源の通
電、通電停止を行うリレーのオン、オフをランダム制御
で行い、この制御での高電位時に遭遇したときのより少
ない頻度のタイミングでリレーのリレー接点に放電が生
じることを利用して、リレー接点が炭化するのを防止し
ながら、沸騰近傍での通電、通電停止を頻繁に行うリレ
ーのオン、オフをゼロクロス制御による低電位タイミン
グで行って放電が生じないようにし、リレーが頻繁な放
電によって寿命が短くなるようなことを防止することが
できる。

【００２６】以上のような制御の具体例を図５に示して
ある。これにつき説明すると、湯沸しヒータ３ａを通電
して内容液が９０℃に達したとき、内容液の液量を検出
する。この液量はフォトカプラ７ｂなどの液量センサに
よるものでもよいが、内容液の昇温特性によっても行え
る。液量の判定とともに、判定した液量に応じ湯沸しヒ
ータ３ａへの通電を断続に行う通電、通電停止の回数を
設定する。その後内容液が９７℃に達したとき、湯沸し
ヒータ３ａの３０秒通電停止、３０秒の通電を順次行っ
て、加熱が継続することによる内容液の沸騰を防止した
あと、前記設定した回数だけ湯沸しヒータ３ａを断続に
通電し、設定回数になったら湯沸しヒータ３ａを３０秒
通電停止して沸騰を終了する。

【００２７】この場合の液量が多いときの内容液温度の
変化と、ヒータ３の通電状態とを示すと、図６に示す通
りであり、液量が少ないときの内容液温度の変化と、ヒ
ータ３の通電状態とを示すと、図７に示す通りである。

【００２８】ここで、通電時間と通電停止時間との比率
や時間は検出された液量に応じて種々に設定できる。し
かも、これを繰り返す回数や時間も検出された液量に応
じて自由に設定できる。例えば、通電時間を１２．５秒
と１１．８秒との２通りで、通電停止時間を同一とした
場合に、１２．５秒の通電１回と一定時間の通電停止と
の繰り返しで内容液を９８℃に保てるし、１１．８秒の
通電２回と一定時間の通電停止とで内容液を９８℃に保
てるので、いずれのパターンによってもよい。

【００２９】また、逆に通電時間を一定にして所定時間
内での通電回数を変化させてもよい。

【００３０】このような通電状態の組み合わせは無数に
ある。また、通電、通電停止の繰り返しに代えて、通電
の電流値や電圧値の大小、つまり通電の増減または強弱
によっても同様に対応できるのは勿論である。前記のよ
うな断続または増減の通電状態の繰り返しの必要な回数
やトータル時間は液量、室温、加熱量で変動し、適宜設
定すればよい。

【００３１】要するに、通電の断続の時間比率や増減の
時間比率および、それらの時間や、単位時間当たりの繰
り返し回数などの設定によって、内容液を沸騰に至って
しまわないで沸騰により近い沸騰近傍の温度に維持でき
れば、沸騰およびそれによる蒸気の多量発生なくカルキ
を効率よく除去でき、それを繰り返す回数や時間は、カ
ルキ除去をしている時間に比例し、予め設定しておき、
あるいは、その上でその設定値を液量やその他に応じて
変化させるようにすることができるし、好みやその地域
の水質の事情などに合わせて使用者などが自由に設定で
きるようにしてもよい。場合によっては、通電の断続時
間比率や増減の時間比率も変動させることもできる。

【００３２】（実施の形態２） 本実施の形態２は、図４を共用して示したマイクロコン
ピュータの内部機能が好適な第２の制御手段１３０ｃに
より、内容液が沸騰近傍の第１の温度に達した時点の昇
温特性から判定した液量に応じて、第１の温度よりも高
い沸騰近傍の第２の温度を設定し、内容液がこの第２の
温度に達したときに、湯沸しヒータ３ａへの通電を、断
続して、第２の温度と第２の温度よりも高く沸騰温度よ
りも低い第３の温度との間の温度を保って前記第１の温
度時点の液量に応じた回数または時間の間行うようにし
ている。

【００３３】これにより、内容液の昇温特性と内容液量
との相関性の最も高い沸騰近傍である第１の温度時点に
て、その時点での昇温特性から液量をより適正に判定し
た上で、実施の形態１と同様な断続した通電を、その後
の沸騰にさらに近く、しかも内容液を沸騰させずにそれ
に限りなく近い加熱状態を得るのに最適な、第２の温度
時点から、前記適正に判定した液量に基づいて第２の温
度と第２の温度よりも高く沸騰温度よりも低い第３の温
度との間の温度を保って行うので、実施の形態１の場合
よりも、内容液が沸騰せず、かつ沸騰に近い状態を、よ
り安定して得られる。

【００３４】以上のような制御の具体例を図１０に示し
てある。これにつき説明すると、沸騰プログラムにおい
て内容液が第１の温度である９０℃に達したとき、内容
液の昇温特性から液量を判定し、この判定した液量に応
じた第２の温度に対応する沸騰直前の早切れぎみとなる
沸騰判定用の昇温特性を設定する。次いで、検出した液
量に応じて湯沸しヒータ３ａへの通電を断続的に行う通
電、通電停止の回数を設定する。その後沸騰プログラム
を前記液量に応じて設定した早切れぎみの沸騰判定を行
う昇温特性となるまで、従って第２の温度になるまで行
って、内容液が沸騰しないが沸騰に限りなく近い状態と
した後、第２の温度と第２の温度よりも高く沸騰温度よ
りも低い第３の温度との間の温度を保つように、湯沸し
ヒータ３ａの３０秒通電停止、３０秒の通電を順次行っ
て、加熱が継続することによる内容液の沸騰を防止した
あと、前記設定した回数だけ湯沸しヒータ３ａを断続的
に通電し、設定回数になったら湯沸しヒータ３ａを３０
秒通電停止して湯沸しを終了する。

【００３５】この場合の液量が多いときの内容液温度の
変化と、ヒータ３の通電状態とを示すと、図１１に示す
通りであり、液量が少ないときの内容液温度の変化と、
ヒータ３の通電状態とを示すと、図１２に示す通りであ
る。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明の電気貯湯容器によれ
ば、沸騰に至っていない沸騰近傍の第１の温度まではヒ
ータを連続に通電して内容液温度を早期に立ち上げなが
ら、第１の温度に達した以降は、ヒータを検出された液
量に応じた回数または時間、内容液が沸騰に至ってしま
わない第１の温度よりも高く沸騰に至ってしまわない第
２の温度に達するまで断続的に通電することにより、内
容液の加熱容量を下げて内容液が沸騰に至ってしまうの
を防止しながら沸騰とほぼ等しい温度を保って蒸気が多
量に発生しない状態で、実質的には内容液が沸騰したの
と同程度の殺菌やカルキ臭の除去を行い、しかも、この
断続的な通電を、内容液の検出された液量に応じた回数
または時間の間、所定の比率で断続または増減して、第
２の温度と第２の温度よりも高く沸騰温度よりも低い第
３の温度との間の温度を保って行うので、内容液が少な
いために沸騰に至ってしまって多量の蒸気が発生して内
容液量が急速に減少することや、沸騰による高温蒸気が
外部に放出されてこれに使用者等が触れて熱い思いをす
るようなことも防止することができる。

【００３７】

【００３８】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
に加え、さらに、頻度の少ない種類のヒータへの交流電
源の通電、通電停止を行うリレーのオン、オフをランダ
ム制御で行い、この制御での高電位時に遭遇したときの
より少ない頻度のタイミングでリレーのリレー接点に放
電が生じることを利用して、リレー接点が炭化するのを
防止しながら、沸騰近傍での通電、通電停止を頻繁に行
うリレーのオン、オフをゼロクロス制御による低電位タ
イミングで行って放電が生じないようにし、リレーが頻
繁な放電によって寿命が短くなるようなことを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の電気ポットを示す断面
図。

【図２】図１の電気ポットの正面図。

【図３】図１の電気ポットの操作パネルの平面図。

【図４】図１の電気ポットの制御回路図。

【図５】図４の制御回路の通電制御の主なシーケンスを
示すフローチャート。

【図６】図５の制御による液量の多いときの通電制御状
態と内容液温度の関係とを示すグラフ。

【図７】図５の制御による液量の少ないときの通電制御
状態と内容液温度の関係とを示すグラフ。

【図８】図４の制御回路の通電制御におけるリレーのラ
ンダム制御状態を示すグラフ。

【図９】図４の制御回路の通電制御におけるリレーのゼ
ロクロス制御状態を示すグラフ。

【図１０】本発明の実施の形態２の電気ポットの通電制
御の主なシーケンスを示すフローチャート。

【図１１】図１０の制御による液量の多いときの通電制
御状態と内容液温度の関係とを示すグラフ。

【図１２】図１１の制御による液量の少ないときの通電
制御状態と内容液温度の関係とを示すグラフ。

【符号の説明】

２ 内容器 ３ ヒータ ３ａ 湯沸しヒータ ４ 温度センサ ６ 器体 ７ｂ フォトカプラ １３０ 制御装置 １３０ａ 第１の制御手段 １３０ｃ 第２の制御手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A47J 27/21 A47J 27/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 器体内の内容液を加熱して貯湯し、内容
   液から発生する蒸気を器体から蓋に通じた蒸気通路にて
   外部に放出するようにした電気貯湯容器において、 内容液の温度を検出する手段と、内容液が沸騰に至って
   しまわない沸騰近傍の第１の温度に達した時点の昇温特
   性から判定した液量に応じて、第１の温度よりも高い沸
   騰に至ってしまわない沸騰近傍の第２の温度を設定し、
   内容液がこの第２の温度に達したときに、ヒータへの通
   電を、前記判定された液量に応じた回数または時間の
   間、所定の比率で断続または増減して第２の温度と第２
   の温度よりも高く沸騰温度よりも低い第３の温度との間
   の温度を保って行う制御手段を備えたことを特徴とする
   電気貯湯容器。
2. 【請求項２】 制御手段は、ヒータへの交流電源の通
   電、通電停止をリレーのオン、オフ動作で行い、前記ヒ
   ータへの断続的な通電のためのリレーのオン、オフはゼ
   ロクロス制御で、その他のオン、オフはランダム制御で
   行う請求項１に記載の電気貯湯容器。