JP3539725B2 - 電気ポット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量センサを備えた電気ポットに関し、詳しくは、流量センサを用いて給湯量の自動制御を行う他に各種付加機能を備えた電気ポットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気ヒータによって飲料用、調理用等の湯を沸かし、保温する電気ポットは広く一般家庭に普及している。近年は、マイクロプロセッサを用いた制御部、温度センサ等を搭載し、押ボタンスイッチや液晶表示器を含む操作パネルを備えた電気ポットが一般的である。例えば、温度センサの検出信号に基づいて制御部は、操作パネルで設定した湯温になるまで電気ヒータを加熱し、その後、保温用のヒータに切り替える自動制御を実行する。
【０００３】
また、電動ポンプを内蔵し、給湯を電動で行うものが主流になって来ている。使用者は操作パネルの給湯指示ボタンを押すだけで電気ポットから所定の容器に給湯することができる。この場合、通常は給湯指示ボタンを押している間だけ吐出口（湯の注ぎ口）から湯が吐出され、給湯指示ボタンから指を離せば湯の吐出が停止する。このような操作パネルの操作に応じて電動ポンプを制御する処理もマイクロプロセッサを用いた制御部が実行する。
【０００４】
近年、上記のようなマイクロプロセッサを用いた制御部と電動ポンプを備えた電気ポットに、定量給湯機能を付加しようとする試みが為されている（例えば特開平１０−３２８０２８号参照）。つまり、操作パネルで設定した給湯量に達するまで電動ポンプによって電気ポットからお湯が吐出され、設定した給湯量に達すれば自動的に電動ポンプを停止する機能である。この機能により、計量カップ等を用いなくても適量の湯を電気ポットから得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、電気ポットに適した安価で簡単な構造の流量センサが無かった。このため、例えば上記の特開平１０−３２８０２８号公報に記載された電気ポットでは、電動ポンプの吐出能力（ｍｌ／ｓｅｃ）に電動ポンプの駆動時間（ｓｅｃ）を掛けて得られる値が給湯量であると推定している。実際には、湯が吐出口の近くに達してからの経過時間を計測して給湯量を求めている。
【０００６】
しかし、上記の方法は、電動ポンプの吐出能力の変動や器差が大きい場合は、測定誤差が大きくなり、実用的ではない。一方、比較的正確な流量を測定することができる流量センサそのものは種々の方式のセンサがあるが、電気ポットに適したものが無く、今までのところ流量センサを用いて定量自動給湯を行う電気ポットは実用化されていない。
【０００７】
そこで、本出願人は、簡単な構造で比較的精度の高い給湯量の計測を可能にする電気ポット用流量センサを開発すると共に、その各種応用例について研究した。本発明は、流量センサを利用した各種付加機能を備えた電気ポットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による電気ポットの構成は、水を加熱するためのヒータ及びタンクと、該タンク内の水を外部へ吐出するための電動ポンプ及び吐出管と、前記水の吐出量を計測するために前記吐出管の途中に挿入された流量センサと、前記流量センサの出力信号から求めた単位時間当たりの吐出量が設定値になるように前記電動ポンプの吐出能力の制御を行う制御部とを備えた電気ポットであって、前記流量センサは、単位時間当たりのパルス数が単位時間当たりの吐出量に対応するパルス信号を出力し、前記制御部は、前記流量センサから得られるパルス信号の基本単位時間内のパルス数が設定値になるように前記電動ポンプの吐出能力の制御を行い、その際、予め前記基本単位時間として記憶された複数の値の中の１つを選択することにより、前記単位時間当たりの吐出量が段階的に変更可能であることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、タンク内の水量によって多少変化する電動ポンプの吐出能力を補正して、タンク内の水量に影響されずに常に一定の吐出量（単位時間当たりの吐出量）で給湯できるようになる。この際、単位時間当たりのパルス数の設定値を変えることによって吐出量を段階的に変更する代わりに、パルス数の設定値を変えないで基本単位時間を段階的に変更することによって単位時間当たりの吐出量を段階的に変更するので、流量制御（単位時間当たりの吐出量）が安定する効果が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る電気ポットの断面図である。この電気ポット１は、略円筒形のポット本体１１の内部に、真空層を挟んだ二重ステンレススチール製のタンク１２を備えている。いわゆる魔法瓶と同様の構造を有することにより、電気ヒータの通電なしに所定の湯温を一定時間保持できるように構成されている。
【００２１】
タンク１２の底部に形成された凹部には湯沸かし用及び保温用の電気ヒータ１３が取り付けられている。また、給湯（吐出）用の開口１４がタンク１２の底部に設けられ、この開口１４は入力管路１５ａによって電動ポンプ１５の入力側に連通している。電動ポンプ１５の出力側の管路１５ｂは、電気ポット１の底部から上部に向かって略垂直に延びる吐出管１６の基端側に接続されている。吐出管１６の先端側は、流量センサ１７及び転倒時の漏れ防止弁機構１８を通って吐出口１９に至る。吐出管１６は透明のガラス管でできており、その内部の水面はポット本体１１の前面１１ａに設けられた透明窓から視認することができる。これにより、タンク１２内の水面、すなわち残湯量が分かる。
【００２２】
タンク１２の上部は注水口として開口しており、この開口を閉じるゴムパッキン２１を備えた蓋体２２が電気ポット１のポット本体１１の上側に設けられている。蓋体２２は、後部のヒンジロック機構２３によってポット本体１１に取り外し自在に枢支されると共に、前部のロック機構２４によって開閉自在に構成されている。図示の電気ポット１は、電動ポンプ１５による電動給湯と共に、エアポンプによる手動給湯も可能である。このために、蓋体２２の中央部には押し下げ操作部２５、蛇腹部材２６、弁機構２７，２８等からなるエアポンプが設けられている。
【００２３】
ポット本体１１の手前側上面には、操作パネル２９が設けられている。図２に示すように、操作パネル２９には、表示部３１と複数の押ボタン３２〜３６が設けられている。また、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）の表示窓３７〜３９が設けられている。詳しくは後述するように、電気ポット１の使用者は、操作パネル２９の表示部３１の表示によってタンク１２内の湯温や沸き上がりまでの時間等を知ることができる。また、押ボタン３２〜３６を用いて給湯の指示や給湯量の設定等を行うことができる。
【００２４】
操作パネル２９の内側には操作パネル２９の表示部３１に対応する液晶表示器や押ボタン３２〜３６に対応するマイクロスイッチ、及び制御用のマイクロプロセッサが実装されたプリント基板（図示せず）が取り付けられている。また、電気ポット１の底部には、電源回路、駆動回路等が実装されたプリント基板（制御基板）４０が取り付けられている。
【００２５】
図３は、操作パネル２９のプリント基板、制御基板４０、その他の電気部品で構成される電気回路の主要部のブロック図である。電気回路は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４２、Ａ／Ｄ変換器４３、波形整形回路４４、駆動回路４５、ブザー４６、リセット回路４７、発振回路４８、電源回路４９、押ボタン３２〜３６に対応する複数のスイッチ５１とスイッチ入力回路５２、液晶表示器５３、複数のＬＥＤ５４、及び表示駆動回路５５等で構成されている。
【００２６】
タンク１２に貯えられた水（湯）の温度を検出するための温度センサ２０がタンク１２の外壁に取り付けられており、その検出信号はＡ／Ｄ変換器４３でディジタル値に変換されてマイクロプロセッサ４２に入力される。また、詳しくは後述するように、流量センサ１７から出力されるパルス信号は、波形整形回路４４を経て矩形波信号としてマイクロプロセッサ４２に入力される。
【００２７】
駆動回路４５は、マイクロプロセッサ４２からの出力信号により、電動ポンプ１５及び電気ヒータ１３を駆動する。駆動回路４５はパワーＦＥＴのようなスイッチング素子又はリレーを用いて構成され、ＰＷＭ（パルス幅変調）又はデューティ比制御により、電動ポンプ１５の吐出し能力及び電気ヒータ１３の加熱能力を連続的に可変制御することができる。
【００２８】
ブザー４６は圧電ブザーであり、マイクロプロセッサ４２によって直接、又は駆動回路（図示せず）を介して駆動される。ブザー４６は、湯沸かし完了等の報知音や押ボタンの操作音を発する際に鳴動する。その他、マイクロプロセッサ４２のリセット回路４７、クロック生成用の発振回路４８、マイクロプロセッサ４２や周辺回路に直流定電圧を供給するための電源回路４９等の回路部品が実装されている。
【００２９】
次に、流量センサ１７の構造について説明する。図４は、流量センサ１７の構造を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。流量センサ１７は、上ケース６１、下ケース６２、回転部材６３、発光素子（ＬＥＤ）６６が実装されたプリント基板（ＬＥＤ基板）６４、受光素子（ＰＤ）６７が実装されたプリント基板（ＰＤ基板）６５、カバー部材６８等で構成されている。
【００３０】
上ケース６１は透明樹脂で作られており、回転部材６３を収容する円筒状部分と円筒状部分から突出する鍔部６１ａを備えている。この鍔部６１ａには、ＬＥＤ基板６４及びＰＤ基板６５を固定するための突起部（図示せず）が設けられている。円筒状部分の上端側の中心（軸心）部には、軸受け部６１ｂが形成されている。軸受け部６１ｂは、１２０度間隔で設けられた３本のリブ６１ｃによって円筒状部分に接続されている。
【００３１】
下ケース６２は、上ケース６１の下端部の内周面に嵌合すると共に吐出管１６の外周面に嵌合する段形状の断面を有する円筒状部材であり、その中心（軸心）部には、軸受け部６２ａが形成されている。上ケース６１の軸受け部６１ｂと同様に、３本のリブ６２ｂによって軸受け部６２ａは下ケース６２の内壁に接続されている。上ケース６１と下ケース６２とが一体となって、回転部材６３を回転自在に支持する軸部材６９の軸受け部６１ｂ，６２ａを有する本体ケースを構成している。上ケース６１はＬＥＤ６６から出た光を透過させる必要があるので透明樹脂で作られるが、下ケース６２は、透明でも不透明でもよい。
【００３２】
図５は、回転部材６３の構造を示す図であり、（ａ）は軸心方向から見た図、（ｂ）は側面図である。回転部材６３は、不透明の樹脂で作られ、軸心に沿う貫通孔ＨＬが形成された円柱状部分６３ａと、その周囲に螺旋状に形成された回転羽根６３ｂ，６３ｃからなる。２つの回転羽根６３ｂ，６３ｃがいわば二重螺旋形状を形成している。
【００３３】
図４（ｂ）に示されるように、回転部材６３の円柱状部分６３ａに形成された貫通孔ＨＬに軸部材６９が挿通され、軸部材６９の両端部は上ケース６１及び下ケース６２の軸受け部６１ｂ，６２ａによって支持されている。これにより、回転部材６３は軸心ＡＸ周りに回転自在となっている。また、上ケース６１の軸受け部６１ｂと回転部材６３の先端側（円柱状部分６３ａの上端側）との間には金属製のワッシャ７０が介装されている。
【００３４】
図４及び図５から分かるように、ＬＥＤ基板６４に実装されたＬＥＤ（発光ダイオード）６６とＰＤ基板６５に実装されたＰＤ（フォトダイオード）６７は、互いに向き合うように配置され、両者を結ぶ直線（光路）ＬＴは、回転部材６３の軸心ＡＸに垂直で、かつ、軸心ＡＸからずれた位置にある。このため、回転部材６３の回転羽根６３ｂ，６３ｃが図５（ｂ）に示す位置にあるときは、発光素子であるＬＥＤ６６から出た光が透明の上ケース６１を通り回転部材６３の回転羽根６３ｂ，６３ｃの隙間を通過して受光素子であるＰＤ６７に到達する（受光状態）。
【００３５】
回転部材６３が図５（ｂ）に示す位置から９０度回転すると、光路ＬＴは回転羽根６３ｂ又は６３ｃによって遮られるので、ＬＥＤ６６から出た光はＰＤ６７に到達しない（非受光状態）。なお、図４（ｂ）において、６６ａはＬＥＤ基板６４の配線パターンを介してＬＥＤ６６に接続されたＬＥＤ引出し線であり、同様に６７ａはＰＤ６７に接続されたＰＤ引出し線である。また、ＬＥＤ６６（発光素子）及びＰＤ６７（受光素子）は上記のような働きにより回転部材６３の回転速度を検出するための光センサを構成している。
【００３６】
上記のような構造を有する流量センサ１７は、図１に示すように、吐出管１６の途中に挿入されている。図４（ｂ）に示すように、流量センサ１７の上ケースの先端部と吐出管１６との合わせ部分の周囲は、ゴムパッキン７１によって封止されている。また、下ケース６２と吐出管１６との嵌合部分については、同様にゴムパッキン（図示せず）で封止してもよいし、接着剤で封止してもよい。本発明の流量センサ１７は、小型軽量であり、電気ポット１の本体に固定することなく、吐出管１６の途中に挿入するように取り付けるだけでよい。また、吐出管１６における挿入位置は、満水位より上であることが望ましい。
【００３７】
図１において、電動ポンプ１５が駆動されてタンク１２内の水（湯）が吐出管１６内を下から上へ流れると、その水が流量センサ１７を通る際に螺旋形状の回転羽根６３ｂ，６３ｃ（すなわち回転部材６３）を回転させる。この回転速度は、水流の速さ、すなわち単位時間あたりの流量に略比例する。また、回転羽根６３ｂ，６３ｃが回転すると、上述のように、図５（ｂ）の受光状態と、それから９０度回転したときの非受光状態とが交互に繰り返される。この結果、図６に破線で示すように、ＰＤ６７から受光レベル（例えば低レベル）と非受光レベル（例えば高レベル）とが交互に繰り返されるパルス信号７２がＰＤ６７から出力される。このパルス信号７２の周期（周波数）は、回転部材６３の回転速度に比例している。
【００３８】
図６に示すように、ＰＤ６７から出力されるパルス信号（破線）７２は歪んでいる（なまっている）ので、これを制御基板４０の波形整形回路４４によって実線７３で示すような矩形波に整形してマイクロプロセッサ４２に入力する。マイクロプロセッサ４２は、その矩形波７３の周期を内部タイマーによって計測し、単位時間あたりの流量を求める。なお、波形整形の際に使用されるしきい値Ｖｒｅｆは、受光レベルを０Ｖ、非受光レベルを５Ｖとしたとき、５Ｖに近い値（例えば４Ｖ）に設定される。電気ポット１を長く使用したときに上ケース６１の壁面が汚れて光透過率が低下してくると、パルス信号７２の低レベル側が次第に高くなるのに対して、非受光時の高レベル側はほとんど変化しないからである。
【００３９】
なお、流量センサ１７の筒状部分の内径は吐出管１６の内径と同等であるが、その流路の断面積は軸受け部６１ｂ，６２ａと回転部材６３の断面積分だけ吐出管１６の断面積より小さくなる。その結果、流量センサ１７内を流れる水流の速度が速くなり、少ない吐出量の場合も効率的に流量センサ１７の回転部材６３を回転させて流量を正確に計測することができる。また、流量センサ１７から吐出口１９に至る管路の断面積は、流量センサ１７の筒状部分の流路の断面積より大きくなるように維持されている。これにより、流量センサ１７を通過した水に抵抗を与えて流量センサ１７の検出精度を低下させるようなことが無いようにしている。
【００４０】
次に、本実施形態の電気ポット１の代表的な操作及び動作を、定量自動給湯と共に説明する。まず、図１において、蓋体２２のロック機構２４を解除して蓋体２２を後方へ開き、タンク１２内に所要量の水を入れる。蓋体２２を閉じ、ロック機構２４を確実にロックし、電気ポット１に接続された電気ケーブルのプラグをコンセント（アウトレット）に差し込むと、制御基板４０が通電される。マイクロプロセッサ４２がリセットされ、内蔵ＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがって動作を開始する。つまり、電気ヒータ１３の通電制御を開始すると共に、図２に示した操作パネル２９の表示部３１に所定の表示を行い、押ボタン３２〜３６の押下が認識されるようになる。
【００４１】
図２の操作パネル２９において、表示部３１のうち、３桁７セグメント表示部は、沸き上がりまでの時間、保温温度、設定給湯量等の数値表示を行う。どの数値を表示しているかを示すための文字表示が３桁７セグメント表示部の周辺に配置され、該当する文字が点灯する。
【００４２】
また、３桁７セグメント表示部の下側に並んでいる３つの三角マークは、表示部３１の下側に印刷で表示された「９８」、「９０」及び「まほうびん」に対応しており、これらは保温選択状態を択一的に示している。保温選択ボタン３５を押下すると、点灯している三角マークが順番に移動して、「９８」、「９０」又は「まほうびん」が選択される。「９８」又は「９０」が選択されると、タンク１２の湯温が略９８℃又は９０℃になるように電気ヒータ１３の通電制御が行われる。「まほうびん」が選択されると、電気ヒータ１３は通電されず、真空層を挟んだ二重構造のタンク１２による魔法瓶としての機能のみによって保温が行われる。
【００４３】
押ボタン３６は、「再沸騰」、「カルキ抜き」及び「おやすみ」の兼用ボタンである。「おやすみ」によってタイマーを設定すると、所定時間経過後にヒータの通電制御による保温が終了する。押ボタン３６の右側には、保温中に点灯するＬＥＤ表示窓３８と、沸騰中に点灯するＬＥＤ表示窓３９とが設けられている。
【００４４】
給湯の際に押下される給湯ボタン３２は、安全を確保するために、ロック解除ボタン３３を押下した後２０秒間だけ有効になる。ロック解除ボタン３３を押下すると、給湯ランプ（ＬＥＤ表示窓）３７が点灯し、２０秒後に消灯する。給湯ランプ３７が点灯している間に給湯ボタン３２を押下すると、電動ポンプ１５が駆動され、吐出口１９から湯が吐出される。給湯ボタン３２を押下している間だけ電動ポンプ１５が駆動され、給湯ボタン３２から指を離すと電動ポンプ１５は停止して、給湯が終了する。なお、本実施形態の電気ポット１は、蓋体２２の中央部には押し下げ操作部２５を押し下げることによって、前述のようにエアポンプによる手動給湯も可能である。押し下げ操作部２５についても安全性を確保するために、ロックレバー（図示せず）が設けられ、ロックレバーのロック状態を解除した後に押し下げ操作部２５の押し下げが可能になる。
【００４５】
図２に示すように、流量センサ１７を用いた自動定量給湯の給湯量を設定するための給湯量設定操作部３４が操作パネル２９に設けられている。給湯量設定操作部３４は、定量ボタン３４ａ、減量ボタン３４ｂ及び増量ボタン３４ｃを含んでいる。自動定量給湯の機能を利用する場合は、定量ボタン３４ａを押下した後、減量ボタン３４ｂ及び増量ボタン３４ｃを用いて、表示部３１に表示される設定給湯量を増減することにより、所望の給湯量を設定する。
【００４６】
この後、通常の給湯と同様に、ロック解除ボタン３３を押下し、続けて給湯ボタン３２を押下する。給湯ボタン３２を押下し続けていると、湯の吐出量が設定給湯量に達すれば自動的に電動ポンプ１５は停止して、給湯が終了する。つまり、制御基板４０のマイクロプロセッサ４２が、前述のようにして、流量センサ１７の出力信号から単位時間あたりの流量を測定し、それを積算することにより吐出量を算出する。そして、吐出量が設定給湯量に達したときに電動ポンプ１５を停止する。
【００４７】
また、安全性を確保するために、この自動定量給湯を行っているときに給湯ボタン３２から指を離すと、マイクロプロセッサ４２は、吐出量が設定給湯量に達する前であっても直ちに電動ポンプ１５を停止して給湯を終了する。つまり、給湯ボタン３２が押下され続けていることが、自動定量給湯の動作の必要条件となっている。
【００４８】
次に、流量センサ１７を用いた付加機能について説明する。マイクロプロセッサ４２（制御部に相当する）に内蔵されたＲＯＭに記憶されているプログラムには、湯沸かしや保温のためのヒータ制御プログラム、電動ポンプ１５の制御プログラム、温度センサ２０や流量センサ１７からの信号を処理するためのプログラム、操作パネル２９のプリント基板に実装されたスイッチ入力回路５２や表示駆動回路５５の制御プログラム等、種々の処理プログラムが含まれている。それらの中には、流量センサ１７を用いた付加機能のプログラムも各種含まれている。以下に、フローチャートを参照しながら、いくつかの付加機能を説明する。
【００４９】
図７は、流量センサを用いて、単位時間当たりの吐出量が設定値になるように電動ポンプ１５の吐出能力の制御を行う処理を示すフローチャートである。
【００５０】
ステップ＃１０１において、給湯ボタン３２が押下されると（給湯ＳＷがオンになると）、マイクロプロセッサ（以下、制御部という）４２は、電動ポンプ１５を起動し、流量センサ１７の出力信号が変化するのを待つ。タンク１２内から吐出される水（湯）が流量センサ１７に達して回転部材６３が回転を始めると、前述のように流量センサ１７の出力信号が変化する（ステップ＃１０２のＹｅｓ）。
【００５１】
ステップ＃１０３で制御部４２は、Ｔ１タイマーを開始して（ステップ＃１０３）、時間Ｔ１の経過を待つ。時間Ｔ１は、流量センサ１７の回転部材６３の回転が安定し、出力信号が安定するまでの時間であり、一実施例では１秒に設定した。
【００５２】
時間Ｔ１が経過すれば（ステップ＃１０４のＹｅｓ）、ステップ＃１０５以降の処理において、流量センサ１７の出力信号に基づいて単位時間当たりの吐出量が設定値になるように電動ポンプ１５の吐出能力を制御する。まず、ステップ＃１０５でＴ２タイマーを開始し、時間Ｔ２が経過するまでの間に流量センサ１７から出力されるパルス信号のパルス数をカウントし、カウント値をＤとする（ステップ＃１０６及びステップ＃１０７）。
【００５３】
そして、得られたカウント値Ｄに基づいて電動ポンプ１５の操作量を補正する（ステップ＃１０８）。例えば、電動ポンプ１５をＰＷＭ制御している場合、その操作量はパルス幅であり、カウント値Ｄに基づいてパルス幅が補正される。カウント値Ｄが目標範囲内にあれば補正量はゼロであるが、カウント値Ｄが目標範囲より大きい場合は、パルス幅を小さくする（電動ポンプ１５の吐出能力を下げる）方向の補正を行う。逆に、カウント値Ｄが目標範囲より小さい場合は、パルス幅を大きくする（電動ポンプ１５の吐出能力を上げる）方向の補正を行う。
【００５４】
補正量は、カウント値Ｄと目標範囲との差（誤差）に応じて段階的に変えることが好ましい。例えば、制御部４２は、そのような誤差に応じて段階的に変化する補正量を定めた補正テーブルを予め記憶しておき、カウント値Ｄと補正テーブルとから補正量を決定することができる。ＰＷＭ制御でなく、例えば印加電圧を変えることによって電動ポンプ１５の吐出能力を変化させる場合も、操作量である印加電圧に関して、上記と同様の制御を行えばよい。
【００５５】
図７のフローチャートでは、給湯ボタン３２から指が離れる（給湯ＳＷがオフになる）までの間、時間Ｔ２ごとに上記のような処理が繰り返される（ステップ＃１０５〜＃１０９）。つまり、カウント値Ｄが目標範囲内に入るように、したがって、単位時間当たりの吐出量が設定値になるように、フィードバック制御が行われる。一実施例において、時間Ｔ２は０．９秒に設定した。後述するように、この時間Ｔ２を変更することにより、単位時間当たりの吐出量を変更することも可能である。
【００５６】
上記のように、給湯ＳＷがオフになるまでの間、あるいは、自動定量給湯が完了するまでの間、電動ポンプ１５の操作量の補正を繰り返し行うのではなく、１回又は複数回（設定回数）だけ操作量の補正を行うようにしてもよい。
【００５７】
図８は、給湯量設定操作部３４で設定された給湯量に応じて上記の時間Ｔ２を変更することにより、単位時間当たりの吐出量を変更する処理のフローチャートである。
【００５８】
ステップ＃２０１において、給湯量設定操作部３４を用いて自動定量給湯モードが選択され、給湯量が設定されたとき、制御部４２は、設定給湯量に応じて上記の時間Ｔ２を変更する。すなわち、設定給湯量が５００ｍｌ未満の場合（ステップ＃２０２のＹｅｓ）は時間Ｔ２に０．９秒を設定し（ステップ＃２０３）、設定給湯量が５００〜９９０ｍｌの場合（ステップ＃２０２のＮｏ、かつ、ステップ＃２０４のＹｅｓ）は時間Ｔ２に０．７５秒を設定する（ステップ＃２０５）。なお、９９０ｍｌを超える給湯量を設定することはできないようになっている。
【００５９】
上記のように設定給湯量に応じて時間Ｔ２を変更することにより、設定給湯量が５００ｍｌ以上の場合に給湯に要する時間をできるだけ短くしながら、給湯量が５００ｍｌ未満の場合に、より安全な給湯を行うことができる。なお、しきい値５００ｍｌは一例であり、適宜変更可能である。また、時間Ｔ２の変更による単位時間当たりの吐出量の変更は、２段階に限らず、３段階以上に行ってもよい。
【００６０】
次に、流量センサ１７を用いてタンク１２内の水量を計測して表示部３１に表示させる処理について説明する。水量の計測を給湯動作中に行う場合と、電気ポット１の通電直後又は保温中に行う場合の２つの例を説明する。
【００６１】
図９は、流量センサ１７を用いて給湯動作中にタンク１２内の水量を計測する方法の例を示すフローチャートである。ステップ＃３０１において給湯ＳＷがオンになり、電動ポンプ１５が起動されると、吐出管１６内の水位が上昇して流量センサ１７に達する。なお、電動ポンプ１５の起動前はタンク１２内の水位と同じであり、流量センサ１７はタンク１２の満水位より高い位置に設けられている。
【００６２】
流量センサ１７に達した水が回転部材６３を回転させると、流量センサ１７からのパルス信号のレベルが変化する。制御部４２は、電動ポンプ１５の起動からパルス信号のレベル変化までの時間をタイマーで計測する（ステップ＃３０２）。この時間をＴ３とする。ステップ＃３０３において、流量センサ１７からのパルス信号の所定時間内のパルス数をカウントする。カウントされたパルス数をＡとする。パルス数をカウントする所定時間は、前述のＴ２（０．９秒）でよいが、誤差を少なくするには、Ｔ２の整数倍の時間にわたってパルス数をカウントすることが好ましい。また、前述のように、回転部材６３の回転が安定するまでの時間を考慮するのが望ましい。
【００６３】
ステップ＃３０４において、上記の時間Ｔ３及びパルス数Ａに基づいて水量Ｂを求める。例えば、時間Ｔ３と水量Ｂとの関係を予め実験で求め、テーブルとして記憶しておき、このテーブルを参照することにより、時間Ｔ３に対応する水量Ｂを求めることができる。同様に、パルス数Ａと水量Ｂとの関係についても、同様のテーブルを作成することができる。電動ポンプ１５の吐出能力がタンク１２内の水量によって多少変化し、それによって、単位時間あたりの流量（パルス数Ａ）が変化するからである。
【００６４】
上記のように、時間Ｔ３のみ、又はパルス数Ａのみから水量Ｂを推定することも可能であるが、精度を高めるために、時間Ｔ３及びパルス数Ａの両方を用いて水量Ｂを推定することができる。例えば、各テーブルから個別に求めた水量Ｂの平均値を取る方法でもよいし、時間Ｔ３及びパルス数Ａの一方から求めた水量Ｂを他方のデータに基づいて補正する方法でもよい。なお、温度センサ２０によって検出されたタンク１２内の水温を用いて、水量と単位時間あたりの流量（パルス数Ａ）との関係を補正すれば、一層精度を上げることができる。水温によって水の粘性が変化し、その結果、流量センサ１７の回転部材６３の回転速度が多少変化するからである。
【００６５】
図９に戻り、給湯が終了すれば（ステップ＃３０５のＹｅｓ）、流量センサ１７からのパルス信号の単位時間あたりのパルス数（流量）の積算により給湯量Ｃを算出する（ステップ＃３０６）。自動定量給湯の場合は、設定給湯量を給湯量Ｃとして用いてもよい。そして、ステップ＃３０４で求めた水量Ｂから給湯量Ｃを減ずることにより、現在の水量Ｑを算出する（ステップ＃３０７）。このようにして算出された水量Ｑはステップ＃３０８で表示部３１に表示される。
【００６６】
上記のようにして、算出され表示された水量は、原則として次回の給湯まで有効であるが、蓋体２２を開けてタンク１２に水が補給されると、当然有効でなくなる。そこで、例えば温度センサ２０によってモニターされている水温が所定値以上低下した場合は、タンク１２に水が補給されたものとみなして、上記の水量表示をリセットするようにしてもよい。あるいは、一定時間経過すると水量表示をリセットするようにしてもよい。
【００６７】
図１０は、流量センサ１７を用いて電気ポット１の通電直後又は保温中にタンク１２内の水量を計測する方法の例を示すフローチャートである。給湯中以外の場合は、原則として電動ポンプ１５を作動させることができないので流量センサ１７の検出信号を利用することもできない。しかし、図１に示したように、吐出管１６の上端部付近には、転倒時の漏れ防止弁機構１８が備えられており、この漏れ防止弁機構１８には少量の水を貯えることができるように構成されている。そこで、この漏れ防止弁機構１８の貯水容量を越えない範囲内で短時間だけ電動ポンプ１５を作動させて、流量センサ１７から検出信号を得ることが可能である。
【００６８】
ステップ＃４０１で電動ポンプ１５を起動し、図９に示した処理と同様に、電動ポンプ１５の起動から流量センサ１７のパルス信号のレベル変化までの時間をタイマーで計測する（ステップ＃４０２）。この時間をＴ３とする。ステップ＃４０３でＴ４タイマーを開始し、流量センサ１７のパルス信号のパルス数Ｎをカウントする。このパルス数が所定値Ｕを超えれば（ステップ＃４０４のＹｅｓ）、直ちに電動ポンプを停止し（ステップ＃４０５）、時間Ｔ４を確定する（ステップ＃４０６）。
【００６９】
この所定値Ｕは、上記の漏れ防止弁機構１８の貯水容量に応じて設定される値である。つまり、流量センサ１７のパルス信号のパルス数Ｎがこの所定値Ｕを超えると、漏れ防止弁機構１８の貯水容量を超える水が電動ポンプによって吐出され、電気ポット１の吐出口１９から湯が吐出されることになる。ただし、安全を確保するために適切な余裕を含めて所定値Ｕを設定する必要がある。
【００７０】
ステップ＃４０７において、時間Ｔ３及びＴ４から水量Ｑを求め、求めた水量Ｑをステップ＃４０８で表示部３１に表示する。図９のフローチャートを用いて説明した方法と同様に、図１０の方法においても、時間Ｔ３のみ、又は時間Ｔ４のみから水量Ｑを推定することも可能であるが、精度を高めるために、時間Ｔ３及び時間Ｔ４の両方を用いて水量Ｑを推定することができる。例えば、それぞれの時間Ｔ３又はＴ４と水量との関係を示すテーブルから個別に求めた水量の平均値を取る方法でもよいし、時間Ｔ３及び時間Ｔ４の一方から求めた水量Ｂを他方のデータに基づいて補正する方法でもよい。この方法においても、温度センサ２０によって検出されたタンク１２内の水温を用いて、流量センサ１７の出力信号（パルス数）を補正すれば、一層精度を上げることができる。
【００７１】
図１１は、流量センサ１７を用いて電気ポット１の自然吐出を防止する方法を示すフローチャートである。「自然吐出」は、タンク１２の満水位を超えて給水し湯沸かしを行った場合や、定格入力電圧１００Ｖに対して１１０Ｖ以上のＡＣ電圧を電気ポット１に供給したような場合に、沸騰直前又は沸騰中に内圧の上昇によって吐出口１９から自然に湯が出てしまう現象である。
【００７２】
ステップ＃５０１において、湯沸かし中か否かがチェックされ、湯沸かし中の場合は、更にステップ＃５０２で温度センサ２０によって検出された水温が９３℃以上か否かがチェックされる。水温が９３℃より低い場合は、上記の自然吐出の現象は発生しないので、９３℃以上になるのを待つ。
【００７３】
水温が９３℃以上である（ステップ＃５０２のＹｅｓ）場合において、流量センサ１７の信号の変化が検出されると（ステップ＃５０３のＹｅｓ）、制御部４２は、流量センサ１７の信号のパルス数をカウントする（ステップ＃５０４）。所定時間内にカウントされたパルス数をＭとする。このパルス数Ｍを設定値Ｖと比較し（ステップ＃５０５）、ＭがＶ以上になれば、電気ヒータ１３の通電を停止し、表示部３１に誤使用である旨の表示を行う（ステップ＃５０６）。表示に加えて、ブザー４６による報知を行ってもよい。給湯終了まで（ステップ＃５０７のＹｅｓ）、ステップ＃５０４からステップ＃５０７までの処理が繰り返される。
【００７４】
以上、実施形態及びいくつかの変形例を用いて本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態及び変形例に限らず、種々の形態で実施することができる。例えば、流量センサの構造、検出方式は上記実施形態のものに限らず、種々の公知の流量センサを用いることができる。また、実施形態の説明の中で示した時間、温度等の具体的な数値は例示に過ぎず、必要に応じて変更することができる。
【００７５】
また、表示部３１（液晶表示器５３）を用いて行われる給湯量の表示は、７セグメント表示を用いた数値表示に代えてバーグラフ表示としてもよい。
【００７６】
また、自動定量給湯の場合に、給湯終了までの時間を７セグメント表示を用いた減算タイマー表示で、あるいはバーグラフ表示のバーの長さを減少させていく表示によって視覚的に分かりやすく表示してもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、単位時間当たりの吐出量を計測するための流量センサを用いて、各種付加機能を備えた電気ポットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電気ポットの断面図である。
【図２】操作パネルの平面図である。
【図３】電気回路の主要部のブロック図である。
【図４】流量センサの構造を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】回転部材の構造を示す図であり、（ａ）は軸心方向から見た図、（ｂ）は側面図である。
【図６】受光素子から出力されるパルス信号及び整形後の信号の波形図である。
【図７】流量センサを用いて、単位時間当たりの吐出量が設定値になるように電動ポンプの吐出能力の制御を行う処理を示すフローチャートである。
【図８】給湯量設定操作部で設定された給湯量に応じて、流量センサから出力されるパルス数をカウントする時間を変更することにより、単位時間当たりの吐出量を変更する処理のフローチャートである。
【図９】流量センサを用いて給湯動作中にタンク内の水量を計測する方法の例を示すフローチャートである。
【図１０】流量センサを用いて電気ポットの通電直後又は保温中にタンク内の水量を計測する方法の例を示すフローチャートである。
【図１１】流量センサを用いて電気ポットの自然吐出を防止する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 電気ポット
１２ タンク
１３ ヒータ
１５ 電動ポンプ
１６ 吐出管
１７ 流量センサ
１９ 吐出口
２９ 操作パネル
３１ 表示部
４２ 制御部（マイクロプロセッサ）

Claims (1)

1. 水を加熱するためのヒータ及びタンクと、該タンク内の水を外部へ吐出するための電動ポンプ及び吐出管と、前記水の吐出量を計測するために前記吐出管の途中に挿入された流量センサと、前記流量センサの出力信号から求めた単位時間当たりの吐出量が設定値になるように前記電動ポンプの吐出能力の制御を行う制御部とを備えた電気ポットであって、
   前記流量センサは、単位時間当たりのパルス数が単位時間当たりの吐出量に対応するパルス信号を出力し、
   前記制御部は、前記流量センサから得られるパルス信号の基本単位時間内のパルス数が設定値になるように前記電動ポンプの吐出能力の制御を行い、その際、予め前記基本単位時間として記憶された複数の値の中の１つを選択することにより、前記単位時間当たりの吐出量が段階的に変更可能であることを特徴とする電気ポット。

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