JP4079086B2

JP4079086B2 - 電気湯沸かし器

Info

Publication number: JP4079086B2
Application number: JP2003424134A
Authority: JP
Inventors: 淳麻植; 英賢川西
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2023-12-22
Also published as: JP2005177219A

Description

本発明は、特に、容器内面への水垢の付着を低減させ、析出する水垢に対して簡単に手入れができる電気湯沸かし器に関するものである。

従来、電気湯沸かし器において超音波振動を利用した例としては、麦飯石などのミネラル成分を含んだ物質を容器内に収容し、その収容物に対して超音波振動を与えることにより、ミネラル成分の溶出を促進したり（例えば、特許文献１参照）、水のクラスターを小さくして、飲みやすくしたりするなどの提案が主であった。一部には容器を超音波振動させることにより、容器への水垢の付着を低減させるような提案もあったが、水垢の主成分である炭酸カルシウムは、水温が上昇すると溶解度が低下するという特性を有しているため、湯沸かし直後のお湯は非常に水垢が析出しやすい状態になっており、その状況で容器に超音波振動を与えると、逆に容器に水垢が付着しやすくなるなど、実用上の問題があった。

また、電気湯沸かし器では使用する水道水の硬度や使用期間、また使用方法によっては水垢が容器内面に付着し、著しく清潔感を損なうと共に手入れに手間が掛かり、使い勝手の悪いものであった。このため、容器内面に水垢が付着しにくいようにフッ素コートを行ったり（例えば、特許文献２参照）、付着した水垢を簡単に除去するためクエン酸溶液を容器に注ぎ、湯沸かしにより水垢の除去を行ったりしている（例えば、特許文献３参照）。
実開昭６１−７５２２８号公報特開平０９−１５４７３０号公報特開平０６−３４０９８９号公報

しかしながら、水垢対策として、従来のフッ素コートでは、完全に水垢付着を抑制することができず、高硬度水や長期間保温など使用方法によっては水垢の付着が著しく、水垢の定期的な手入れが必要であった。また、付着した水垢を除去するクエン酸溶液による手入れも、水垢を除去した後に残存するクエン酸溶液の洗浄のために繰り返し水洗いを行う必要があり厄介であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、容器内面への水垢の付着力を低減させ、水垢に対して簡単に手入れができる電気湯沸かし器を提供することを目的とするものである。

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、水またはお湯を収容する容器と、この容器の水またはお湯を加熱する加熱部と、前記水またはお湯の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段の温度検知や前記加熱部への通電状態を制御する制御部と、希土類磁石からなり前記容器内に設置されると共に、前記加熱部の上方に位置し水またはお湯に磁力線を作用させる磁力線発生部と、前記容器或いは水またはお湯に超音波振動を作用させる超音波発生部とを有し、前記容器内の水またはお湯の温度が所定温度以上になった時点で前記超音波発生部を作動させるものである。

これにより、水またはお湯が磁気処理され、水またはお湯に溶解している水垢成分のイオンが結合しやすくなっている状態の中で、さらに超音波振動を与えることによって、水中での水垢成分の結晶化がより促進される。このようにして発生した水垢は水中で既に各イオンの電気的な引力が相殺されているため、容器内面に付着しにくくなる。また、このように強制的に結晶化させた水垢は粒径も小さいため、容器内底面への堆積も起こりにくい。通常の場合では、これらの水垢が底面に堆積する前にお湯が使用される場合が多いので、結果的に容器内面への水垢の付着を低減することができる。また、仮に付着したとしても、容器内面で直接結晶化して析出する水垢よりも、その付着力は非常に小さくなるので、すすぎ洗いや濡れたスポンジたわしによる擦り洗いなどの簡単な方法で除去することでき、手入れを簡単にすることができる。

本発明の電気湯沸かし器は、磁気処理および超音波処理により水垢の付着力が低減し、容器内面に水垢が付着しにくくなり、手入れが簡単にできる。

第１の発明は、水またはお湯を収容する容器と、この容器の水またはお湯を加熱する加熱部と、前記水またはお湯の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段の温度検知や前記加熱部への通電状態を制御する制御部と、希土類磁石からなり前記容器内に設置されると共に、前記加熱部の上方に位置し水またはお湯に磁力線を作用させる磁力線発生部と、前記容器或いは水またはお湯に超音波振動を作用させる超音波発生部とを有し、前記容器内の水またはお湯の温度が所定温度以上になった時点で前記超音波発生部を作動させる電気湯沸かし器とすることにより、水またはお湯が磁気処理され、水またはお湯に溶解している水垢成分のイオンが結合しやすくなっている状態の中で、さらに超音波振動を与えることによって、水中での水垢成分の結晶化がより促進される。このようにして発生した水垢は水中で既に各イオンの電気的な引力が相殺されているため、容器内面に付着しにくくなる。また、このように強制的に結晶化させた水垢は粒径も小さいため、容器内底面への堆積も起こりにくい。通常の場合では、これらの水垢が底面に堆積する前にお湯が使用される場合が多いので、結果的に容器内面への水垢の付着を低減することができる。また、仮に付着したとしても、容器内面で直接結晶化して析出する水垢よりも、その付着力は非常に小さくなるので、すすぎ洗いや濡れたスポンジたわしによる擦り洗いなどの簡単な方法で除去することでき、手入れを簡単にすることができる。

また、水またはお湯の温度が所定温度以上になった時点で、超音波発生部を作動させることにより、水中全体で水垢の析出が始まるので、結果的に容器内面への水垢の付着を先と同様の理由で低減することができる。超音波発生部の作動を開始する具体的な温度としては、溶解している水垢の飽和温度以上が良い。このように超音波発生部の作動を開始する温度を設定することで、容器内面への水垢付着を効果的に低減することができる。一般的な水道水の硬度は４０〜５０ｐｐｍであり、その主成分は炭酸カルシウムである。この濃度での飽和温度は３４〜４６℃であるため、この温度を超えた時点で超音波振動を発生させれば十分効果が得られる。また、このように超音波発生部の作動時間を限定することで、常に超音波振動を発生させておく必要がないので、超音波発生による騒音を低減したり、超音波振動を発生させるエネルギーを低減したりすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、超音波発生部の動作を制御する超音波制御機能を有することにより、容器内面への水垢付着を抑えるのに最も効果的なタイミングおよび動作時間で超音波振動を付与することができる。

具体的な超音波振動の付与を開始するタイミングとしては、容器内の水の温度が、溶解している水垢成分の飽和温度を超えたときや、容器内の水またはお湯が最高温度に到達したとき、すなわち、加熱部への通電が終了したときなどである。

これらのタイミングが効果的である理由について説明する。

前者の理由としては、容器内の水の温度が溶解している水垢の飽和温度を超えると、理論的には水垢の析出が始まる。しかし、しばらくは過飽和の状態として実際の析出が起こらず、ある程度過飽和度が大きくなってから物理的に不安定な箇所で析出が始まる。電気湯沸かし器の場合は、水垢が析出する場所としては液体の界面、すなわち、容器内面になるため、結果的に容器への水垢の付着を促進することになる。一方、飽和温度を越えた時点から水に超音波振動を与えると、水中全体が物理的に不安定な状態になるので、あまり大きな過飽和にならない時点で、水中全体で水垢の析出が始まる。すなわち、水垢の析出が容器内面に集中しないので、容器への付着も抑えることができる。

次に後者の理由を述べる。容器内のお湯が最高温度に到達した時点、すなわち、電気湯沸かし器の場合は通常１００℃になるが、その温度の時が最も過飽和度が高くなる。このときにそれまで保ってきた過飽和の状態を壊すと、水垢の析出量および析出速度は最も大となる。お湯全体に超音波振動を与えると、先程と同じく水垢の析出が水中全体で起こる。この場合は過飽和度も大きいので、水垢析出の推進力が大きく、結果的に細かい結晶が非常に多く発生する。すなわち、容器内面への水垢の付着は少なく、また水中に発生した水垢も堆積しにくく、結果的に容器への付着を抑えることができる。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明において、超音波発生部を所定時間間隔で作動させる機能を有することにより、水中での水垢の析出を定期的に行わせることができ、超音波振動を連続的に発生させなくても、容器内面への水垢付着の低減効果を十分に得ることができる。超音波を発生させる頻度に特に制約はないが、例えば、保温時に保温ヒーター（補助ヒーター）のＯＮ／ＯＦＦと連動して作動させても良い。更には、温度が十分に上がり保温ヒーターが停止したときから一定時間超音波振動を付与すると良い。これは、保温ヒーターが停止したときというのは、お湯の温度が最も高くなったときで、過飽和度も最も高くなっている。このタイミングで超音波振動を付与することにより、先にも述べた理由により、容器内面に付着しにくい水垢を形成させることになるからである。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、容器の外面に超音波発生部を設置し、容器を直接超音波振動させる構成とすることにより、容器内面への水垢の固着や堆積を防止することができるため、容器の汚れ防止効果がより顕著になる。

第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれが１つの発明において、容器内の水またはお湯の流動部またはその近傍に超音波発生部を設けたことにより、水中での水垢の析出をより促進させ、結果的に容器内面への水垢の析出を低減させることができる。水または液体の流動部またはその近傍は水中でも物理的に最も不安定な状態であるため、前述のように水中での水垢の析出が促進される。更に、水またはお湯に磁気処理を行う場所を同じ場所にすることにより、より一層水中での水垢析出効果は高まる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照にしながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気湯沸かし器を示すものである。

図に示すように、水またはお湯を収容する容器１は、外筐体２内に保持されている。容器１の外面底に設けられた加熱部３により、容器１内の水またはお湯を加熱するようになっている。容器１の外底部には、水またはお湯の温度を検知する温度検知手段４が設けられている。また、温度検知手段４の温度検知や、加熱部３への通電状態を制御する制御部５が備えられている。

そして、前記容器１の内部に、水またはお湯に直接的または間接的に磁力線を作用させる磁力線発生部６が設置されている。この実施の形態においては、磁力線発生部６は磁石からなり、容器１内の水またはお湯中に設置され、治具７により加熱部３の上方に位置している。さらに具体的には、曲面形状を有した２個の磁石６ａを、お互いのＮ極とＳ極が相対する向きに固定し、磁石６ａ間に流水経路６ｂを形成したものであり、これを２組、加熱部３の上方に設置している。ここでは磁石６ａとして希土類磁石を用いた。なお、磁力線発生部６としての磁石の構成は、強力な磁力が発生するようになっておれば良く、例えば、２個以上の磁石をお互いに相対する位置に配置したもの、または円形や楕円形などの一体構成のものであっても良く、その構成は特に限定されるものではない。

また、容器１の外面下部には超音波発生部８が設置され、容器１を直接超音波振動させる構成としている。この超音波発生部８は制御部５に繋がった超音波発振子９に接続されており、超音波の発生を制御する超音波制御機能は制御部５に組み込まれている。

また、容器１内の水またはお湯は、加熱部３により加熱されることにより、矢印に示すように流動するものであり、その流動部において磁石６ａと直接的に接触するものである。そして、これらの水またはお湯は、液体ポンプ１０の駆動により、吐出口１１から外筐体２外に取り出すことができるものである。

以上のように構成された、本実施の形態における電気湯沸かし器では、加熱部３に通電すると、図１（ａ）に示すように、湯沸かし時の加熱および沸騰作用で、磁石６ａの下部から水またはお湯が上昇し、流水経路６ｂに水またはお湯が流れる。また、超音波発生部８を作動させると、磁気処理された容器１内の水またはお湯に超音波処理が施される。

ここで、電気湯沸かし器の性能評価を行うために、容器１内に高硬度水（硬度１５０の調整水）を満水まで注ぎ、加熱部３に通電し、お湯を沸かし、９８℃で２時間保温する。その後、容器１内の半分のお湯を液体ポンプ１０により出湯し、新たに高硬度水を容器１内に注ぎ満水とした。また、超音波発生部８の作動開始温度や作動パターンを何種類か設定し、容器１内の水またはお湯に超音波処理を行った。このような操作を複数回繰り返し、容器１内面の水垢の付着状態を調べた。水垢の付着状態の確認は１０回毎に行い、次のような記号で記録した。

○…水垢の付着なし
△…僅かに水垢の付着が見られるが、すすぎ洗いで除去可能
×…水垢の付着あり。またすすぎ洗いで除去不可
なお、比較のため、磁力線発生部６および超音波発生部８を使用しない電気湯沸かし器（比較例）についても同様に性能評価を行った。また×評価になった時点で、その電気湯沸かし器の評価を中止した。これらの結果を、超音波発生部８の作動パターンと合わせて（表１）に示した。

これらから明らかなように、磁力線発生部６および超音波発生部８を設置していない比較例の電気湯沸かし器では、１０回目から容器１の内面に水垢が付着し、２０回目ではすすぎ洗いはもとよりスポンジたわしによる擦り洗いでも除去することはできなかった。

これに対して、本実施の形態における電気湯沸かし器では、いずれも３０回目以上容器１内面には全く水垢の付着は見られず、比較例に対して大きな優位差があった。

発明品１〜３は超音波発生部８の作動開始温度は同じであるが、作動パターンを（表１）に示すように変化させている。いずれも４０、５０回目で水垢が付着したが、すすぎ洗いで除去可能なレベルであり、それぞれの間で差はなかった。

一方、発明品４は超音波発生部８の作動開始温度を１００℃（沸騰後）とした。超音波発生部８の作動パターンは発明品２と同じく１分毎にＯＮ／ＯＦＦを繰り返した。この電気湯沸かし器を発明品２の電気湯沸かし器と比較すると、（表１）に示すように発明品４の方が水垢の付着防止性能が良かった。この理由は先にも述べているが、容器１内の水またはお湯に超音波を付与し始めるときの過飽和度の違いによるものと考えられる。すなわち、発明品２よりも大きな過飽和度の状態で超音波発生部８を作動させた発明品４においては、水中で発生する水垢の大きさがより小さくなったため、液体ポンプ１０により出湯した際に、外に排出されやすかったためと考えられる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における電気湯沸かし器を示すものである。実施の形態１と同一要素については、同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態においては、容器１内に設置された磁石６ａの内側に、超音波発振子９から連なる超音波発生部８を設置している。

以上のように構成された、本実施の形態における電気湯沸かし器の性能評価を実施の形態１と同様の方法で行った。超音波発生部８の作動パターンは、発明品２と同じとした。この結果を、超音波発生部８の作動パターンと合わせて（表２）に示した。水垢の付着状態を表す記号の意味は（表１）と同じである。

これから明らかなように、発明品５は実施の形態１で説明した発明品２よりもさらに水垢の付着防止性能が向上している。これは磁気処理とほぼ同時に高いエネルギーの超音波処理が施されたためと考えられる。

なお、超音波発生部８の設置位置は、磁石６ａの内側に限らず、容器１内の水またはお湯の流動部またはその近傍であればよく、実施の形態に限定されるものではない。

以上のように、本発明にかかる電気湯沸かし器は、磁気処理および超音波処理により水垢の付着力が低減し、容器内面に水垢が付着しにくくなり、手入れが簡単にできるので、一般家庭用はもちろんのこと業務用電気湯沸かし器などの用途にも適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１における電気湯沸かし器の破断側面図（ｂ）（ａ）における容器内の上面図（ａ）本発明の実施の形態２における電気湯沸かし器の破断側面図（ｂ）（ａ）における容器内の上面図

符号の説明

１容器
３加熱部
４温度検知手段
５制御部
６磁力線発生部
８超音波発生部

Claims

水またはお湯を収容する容器と、この容器の水またはお湯を加熱する加熱部と、前記水またはお湯の温度を検知する温度検知手段と、この温度検知手段の温度検知や前記加熱部への通電状態を制御する制御部と、希土類磁石からなり前記容器内に設置されると共に、前記加熱部の上方に位置し水またはお湯に磁力線を作用させる磁力線発生部と、前記容器或いは水またはお湯に超音波振動を作用させる超音波発生部とを有し、前記容器内の水またはお湯の温度が所定温度以上になった時点で前記超音波発生部を作動させる電気湯沸かし器。
超音波発生部の動作を制御する超音波制御機能を有する請求項１に記載の電気湯沸かし器。
超音波発生部を所定時間間隔で作動させる機能を有した請求項１又は２項に記載の電気湯沸かし器。
容器の外面に超音波発生部を設置し、容器を直接超音波振動させる構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気湯沸かし器。
容器内の水またはお湯の流動部またはその近傍に超音波発生部を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気湯沸かし器。