JP4785927B2 - 電気湯沸しポットの制御方法 - Google Patents

Description

この発明は電気湯沸しポットの制御方法に関するものである。

従来の技術

電気湯沸しポットは人々の生活や仕事で便利に使用できる。従来の電気湯沸しポットの制御方法では、お湯の沸騰、保温、湯不足加熱などを簡単な方法で制御しているが、制御不正確の問題がある。

本発明の目的は各制御プロセスを一体化して、電気湯沸しポットのワークプロセスを正確に制御できる電気湯沸しポットの制御方法を提供することにある。

本発明による電気湯沸しポットの制御方法は、通電して初期化した後マイクロコンピュータがポット内の水温を測定しシステム設定値を確定するステップと、加熱回路の開／閉状態を検知するステップと、保温状態を判断するステップと、湯不足加熱防止のための検知及び制御を行うステップと、加熱または保温の指示を判断するステップと、加熱または保温の信号を制御回路に入力して加熱または保温の制御を行うステップとを含む。

本発明による制御方法では、加熱または保温が完了したら初期状態に戻る。

本発明に係るマイクロコンピューターはポット内水温を測定するとき、ポット内の測定点２箇所の温度を５回／秒で測定し、該２箇所の１秒間内の平均温度を計算する。

本発明のシステム設定値は、マイクロコンピューターに予め設定された計算周期、最長加熱時間及び沸騰後保温するか否かの設定値であり、実際の電気湯沸しポットの容積及び加熱効率によって確定される一連の設定値である。

本発明においてマイクロコンピューターは加熱回路の状態を検知するとき、加熱電源に接続しているときはマイクロコンピューターは加熱時間をカウントし、加熱電源に接続していなければ、マイクロコンピューターは加熱時間の記憶値をゼロにリセットする。

本発明においてマイクロコンピューターは保温状態を判断するとき次のように作動する。

加熱回路が保温状態にある場合、マイクロコンピューターは平均温度と所定の保温下限温度とを比較して、平均温度が下限温度より高ければ、保温加熱時間をカウントして、それから温度測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知し、また、平均温度が上記下限温度より低ければ、温度測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知する。加熱回路が保温状態にない場合、温度測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知する。上記温度測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かの検知で、異常があればアラームを発して加熱電源を切り、正常であれば湯不足加熱防止のための検知および制御を行う。

本発明のマイクロコンピューターは加熱または保温の有無を判断するとき、まず加熱指示の有無を判断する。加熱指示があれば加熱信号を制御回路に出力してポット内の水加熱を制御し、沸騰後加熱を停止する信号を出力する。

加熱指示がない場合、さらに保温指示の有無を判断する。保温指示がなければ初期化状態に戻り、保温指示があれば更に沸騰後保温の指示の有無を判断する。

本発明のマイクロコンピューターは沸騰後保温する旨の指示の有無を判断して、その指示があれば、加熱信号を制御回路に出力し、ポット内の水加熱を制御して、沸騰後保温を制御する。その指示がなければ、保温加熱信号を制御回路に出力し、保温を制御する。

本発明のマイクロコンピューターは湯不足加熱防止のための検知及び制御をするとき、測定した平均温度によって温度変化率を計算し、この温度変化率と所定値とを比較する。温度変化率が所定値より大きい場合、加熱停止信号を制御回路に出力するとともにアラームを発する。温度変化率が所定値より小さい場合、マイクロコンピューターは温度が時間につれて変化する温度上昇加速変化率を計算し、この温度上昇加速変化率が所定値より大きければ、加熱停止信号を制御回路に出力するとともにアラームを発する。そして加熱持続時間が最長加熱時間を越えたとき、加熱停止信号を制御回路に出力するとともにアラームを発する。マイクロコンピューターは加熱制御を行うとき、水温変化率を算定して、前の周期における水温変化率と比較する。水温変化率が緩和し且つ最小となったとき、加熱停止信号を制御回路に出力する。マイクロコンピューターは保温制御を行うとき、平均温度が予め設定された飲用下限温度より低ければ、加熱信号を制御回路に出力し、そして飲用上限温度以上であれば、加熱停止信号を制御回路に出力する。マイクロコンピューターは加熱信号を制御回路に出力した後、更に実際の水温と所定の水温とを比較し、前者が後者より高ければ加熱停止信号を制御回路に出力し、前者が後者より低ければ、マイクロコンピューターは温度変化率を計算して所定の温度変化率と比較する。算定した温度変化率が所定の温度変化率より大きい場合、加熱停止信号を制御回路に出力し、算定した温度変化率が所定の温度変化率より小さい場合、時間延長後の加熱停止信号を制御回路に出力する。

従来の技術に比べて、本発明はマイクロコンピューターを用いて、電気湯沸しポット内温度の測定、システム設定値の確定、加熱回路の閉／開状態の検知、保温状態の判断、湯不足加熱防止のための検知及び制御、加熱及び保温などの各制御プロセスを、一体化することで全体化の制御を行い、マイクロコンピューターの常時リニューアルによって、電気湯沸しポットの各プロセスを正確に制御でき、電気湯沸しポットをもっと便利に使用することができる。

次に図面及び実施例によって本発明を更に説明する。

図１の示すとおり、本発明の電気湯沸しポットの制御方法は、ポットに温度センサ、マイクロコンピューター及び制御回路を設置するステップと、通電して初期化した後温度センサがポット内の水の温度をリアルタイムで測定して、その結果信号をマイクロコンピューターに出力するステップと、マイクロコンピューターがシステム設定値を定めるステップと、加熱回路の閉／開状態を判断して加熱持続時間をカウントするステップと、保温状態を判断して保温加熱周期及び保温加熱時間をカウントするステップと、測定点の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知するステップと、湯不足加熱防止のための検知及び制御を行うステップと、加熱または保温の指示を判断するステップと、加熱または保温の信号を制御回路に出力し加熱または保温制御を行うステップと、加熱または保温が完了したら初期化状態に戻るステップとを備える。

図２‐１及び図２‐２の示すとおり、通電して初期化した後、マイクロコンピューターは温度センサによって電気湯沸しポット内の温度を測定するときは、ポット内の測定点２箇所、即ち水を収容する基盤の中央部及び外縁部の温度を５回／秒で測定して、上記２箇所の１秒間内の平均温度を計算する。マイクロコンピューターには予め１０個の計算周期、１０個の最長加熱時間及び「沸騰後保温するか？」の設問コードが設けられ、実際の電気湯沸しポットの容積及び加熱効率にそれぞれの計算周期、最長加熱時間が対応するようになっている。マイクロコンピューターのA／D転換入力口を経て設問コードが得られ、それから、該設問コードによって、実際の電気湯沸しポットの容積及び加熱効率に応じる計算周期及び最長加熱時間、並びに沸騰後保温するか否かの情報が得られる。また、マイクロコンピューターは加熱回路の状態を検知し、即ち加熱回路のリレー装置が接続されているか、現在加熱が行われているか否かを検知し、加熱電源が接続されていれば、マイクロコンピューターは時間をカウントして加熱経過時間を算出し、加熱電源が接続されていなければ、マイクロコンピューターは加熱時間記憶値をゼロにする。

マイクロコンピューターは保温状態を判断し、即ち回路が保温しているか否かを判断し、加熱回路が保温状態にある場合、マイクロコンピューターは平均温度と所定の保温下限温度とを比較し、前者が後者より高ければ、保温加熱時間をカウントして、それから測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知し、前者が後者より低ければ測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知する。加熱回路が保温状態にない場合、測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知する。また、変化率周期をカウントし、測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知する。温度感知素子に異常が発見されたならアラームを発するとともに加熱電源を切り、正常であれば更に湯不足加熱防止のための検知及び制御を行う。

マイクロコンピューターは加熱または保温しているか否かを判断した後、まず加熱指示の有無を判断する。加熱指示があれば加熱信号を制御回路に出力してポット内の水加熱を制御し、更に沸騰制御を行う。加熱指示がなければ、保温指示の有無を判断し、保温指示がないときは初期化状態に戻る。また、保温指示がある場合、更に沸騰後保温する指示の有無を判断する。沸騰後保温の指示があるときは、加熱信号を制御回路に出力して、ポット内の水加熱を制御して更に沸騰制御を行う。沸騰した後は保温制御を行う。沸騰後保温の指示がないときは、保温加熱信号を制御回路に出力して、保温制御ステップに移行する。

マイクロコンピューターは沸騰加熱制御を行うとき、水温変化率を計算し、その計算結果と前の周期における水温変化率とを比較し、水温変化率が緩和して最小値となった時、加熱停止信号を制御回路に出力する。このような水沸騰加熱制御が完了したら初期化状態に戻る。

図３の示すように、マイクロコンピューターは湯不足加熱防止のための検知及び制御を行うとき、制御回路が加熱電源に接続され、加熱持続時間が所定の最長加熱時間以上となるときは、加熱電源を切るとともにアラームを発し、加熱持続時間が所定の最長加熱時間より短い場合、温度センサによって加熱温度を測定する。加熱温度が所定の最高加熱温度より高ければ、加熱電源を切るとともにアラームを発する。加熱温度が所定の最高加熱温度より低ければ、マイクロコンピューターは温度変化率を計算し、その結果と所定値とを比較し、温度変化率が所定値より大きい場合、加熱電源を切るとともにアラームを発し、温度変化率が所定値より小さい場合、マイクロコンピューターは温度変化率の時間に伴った変化率、即ち温度上昇加速変化率を算定する。温度上昇加速変化率が所定値より大きい場合、加熱電源を切るとともにアラームを発し、温度上昇加速変化率が所定値より小さい場合、マイクロコンピューターは改めて現時の温度変化率を計算する。

図４‐１及び図４‐２の示すように、マイクロコンピューターは保温制御を行うとき、まず保温加熱段階に入ったか否かを判断する。保温加熱段階に入っていなければ、水温が所定値より高いか否かを判断する。水温が所定値より低い場合、加熱信号を制御回路に出力し、電源を接続して加熱させる。

マイクロコンピュータは実際水温と、５レベルに分けて水温値がレベル１→５へと高くなるように予め設定された各レベルの所定水温とを比較する。まず実際水温と最低レベルの所定水温とを比較し、実際水温が最低レベルの所定水温より高ければ、更にその上のレベルの所定温度と比較する。このようにして最高レベルの所定温度との比較に至る。最高所定温度よりも実際水温が高い場合、マイクロコンピューターは加熱停止信号を制御回路に出力する。実際水温が現レベルの所定水温より低ければ、マイクロコンピューターはこのときの温度変化率を計算して、更にこの温度変化率に現レベルの調節量設定値を加算してその結果を記憶する。上記調節量設定値は４レベルに分けて、その数値はレベル１→４へと高くなるように設定されている。次に、上記記憶値と、６レベルに分けてレベル６→１へと小さくなるように設定された調整比較値の中の最高調整比較値とを比較する。上記記憶値が最高調整比較値より小さければ、更にその下のレベルの調整比較値と比較する。上記記憶値が調整比較値より大きければ、当該レベルの調整比較値に対応する所定加熱時間を決定する。この所定加熱時間もまた７レベルに分けて、ゼロ→レベル７へと長くなっていくように設定されている。

実際水温が第一所定水温より低ければメモリーの記憶値をゼロにする。実際水温が第二所定水温より低ければ、マイクロコンピューターはこのときの温度変化率に第一調節量設定値を加算してその結果を記憶する。実際水温が第三所定水温より低ければ、このときの温度変化率に第二調節量設定値を加算してその結果を記憶する。実際水温が第四所定水温より低ければ、このときの温度変化率に第三調節量設定値を加算してその結果を記憶する。実際水温が第五所定水温より低ければ、このときの温度変化率に第四調節量設定値を加算してその結果を記憶する。それから、上記記憶値が第六調整比較値より大きければ、加熱時間をゼロとし、上記記憶値が第五調整比較値より大きければ、加熱時間を第一所定加熱時間とし、上記記憶値が第四調整比較値より大きければ、加熱時間を第二所定加熱時間とし、上記記憶値が第三調整比較値より大きければ、加熱時間を第三所定加熱時間とし、上記記憶値が第二調整比較値より大きければ、加熱時間を第四所定加熱時間とし、上記記憶値が第一調整比較値より大きければ、加熱時間を第五所定加熱時間とし、上記記憶値が第一調整比較値より小さければ、加熱時間を第六所定加熱時間とする。

所定水温を異なったレベルに設定した目的は、温度変化率にそれ相応の調節量を加算してその結果を該当するレベルの調整比較値に比較することにある。また、実際水温と所定水温とを比較して、実際水温が所定水温より低い場合、温度変化率を計算し、それと所定の温度変化率とを比較し、前者が後者より大きければ加熱停止信号を制御回路に出力するようにしても良い。ここで、計算した温度変化率が所定の温度変化率より小さい場合、マイクロコンピューターは時間延長後の加熱停止信号を制御回路に出力する。

温度のレベルに応じて、それぞれ違った調節量設定値が加算され、それによってそれぞれの所定加熱時間が適用される。温度が高いほど調節量設定値が大きくなって、所定加熱時間が短くなる。これは、保温加熱時間と温度とのマイナス関係を反映している。

また、マイクロコンピューターに計算周期内の最長加熱時間が設定されている。加熱時間がこの最長加熱時間以上となるときは、マイクロコンピューターは１周期内に加熱しない旨の信号を制御回路に出力した後、周期数が満１周期であるか否かを判断する。加熱時間が上記最長加熱時間未満の場合は、引続き加熱し、そして周期数が満１周期であるか否かを判断する。満１周期に到達していれば、温度変化率を算定して現時水温を記憶し、加熱時間をゼロにした後、改めて現時水温と第一所定水温とを比較する。１周期未満であれば、現時水温と第五所定水温とを比較して、高い場合には加熱停止信号を制御回路に送り、現時水温と第五所定水温を比較し、これが低い場合、引続き周期内の加熱時間と所定の最長加熱時間とを比較する。このような保温制御が完了したら初期化状態に戻る。

図１は本発明に係る電気湯沸しポットの制御方法の実施例のフローチャート（一）である。 図２‐１は本発明に係る電気湯沸しポットの制御方法の実施例のフローチャート（二）である。 図２‐２は図２‐１の続きである。 図３は本発明に係る電気湯沸しポットの制御方法の実施例の湯不足加熱防止制御のフローチャートである。 図４‐１は本発明に係る電気湯沸しポットの制御方法の実施例の保温制御フローチャートである。 図４‐２は図４‐１の続きである。

Claims (10)

1. マイクロコンピューターに設定される設定値に基づいて、所定量の水をマイクロコンピューターの制御下で加熱する加熱回路を備える電気湯沸しポットを制御する方法であって、
   （ａ）マイクロコンピューターを初期化した後、電気湯沸しポット内の温度を測定して、マイクロコンピューターに設定される設定値を確定するステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）の後、加熱回路の閉／開状態を検知するステップと、
   （ｃ）ステップ（ｂ）の後、保温状態を判断するステップと、
   （ｄ）ステップ（ｃ）の後、湯不足加熱防止のための検知及び制御を行うステップと、
   （ｅ）ステップ（ｄ）の後、加熱または保温の指示を判断するステップと、
   （ｆ）ステップ（ｅ）の後、加熱または保温の信号を制御回路に出力し、加熱または保温の制御を行うステップとを備える電気湯沸しポットの制御方法。
2. 前記加熱または保温が完了したら初期化状態に戻ることを特徴とする請求項１に記載の電気湯沸しポットの制御方法。
3. 前記マイクロコンピューターは電気湯沸しポット内の温度を測定するとき、ポット内の測定点２箇所の温度を５回／秒で測定して、該２箇所の１秒間内の平均温度を計算することを特徴とする請求項２に記載の電気湯沸しポットの制御方法。
4. 前記マイクロコンピューターは、計算周期、最長加熱時間及び沸騰後保温するか否かの状態情報を含む設定値の複数群を含み、該設定値の複数群から、前記マイクロコンピューターは、実際の電気湯沸しポットの容積及び加熱効率に応じた計算周期、最長加熱温度及び沸騰後保温するか否かの状態情報を、前記マイクロコンピューターに設定される設定値として、確定することを特徴とする請求項３に記載の電気湯沸しポットの制御方法。
5. 前記マイクロコンピューターは加熱回路の状態を検知するとき、加熱電源が接続されていれば加熱時間をカウントし、加熱電源が切られていれば加熱時間記憶値をゼロとすることを特徴とする請求項４に記載の電気湯沸しポットの制御方法。
6. 前記マイクロコンピューターは保温状態を判断するとき、
   加熱回路が保温状態にある場合、平均温度と所定の保温下限温度とを比較し、平均温度が所定の保温下限温度より高ければ、保温加熱時間をカウントして、それから上記測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知し、平均温度が所定の保温下限温度より低ければ、上記測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知し、
   加熱回路が保温状態にない場合、上記測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かを検知して、
   上記測定点２箇所の温度感知素子が正常に機能しているか否かの検知で、異常があればアラームを発するとともに加熱電源を切り、正常であれば湯不足加熱防止のための検知及び制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の電気湯沸しポットの制御方法。
7. 前記マイクロコンピューターは加熱または保温の有無を判断するとき、まず加熱指示の有無を判断し、加熱指示があれば加熱信号を制御回路に出力し、ポット内の水加熱を制御して、沸騰後に加熱停止信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の電気湯沸しポットの制御方法。
8. 前記マイクロコンピューターは加熱指示の有無を判断して、加熱指示がない場合保温指示の有無を判断し、保温指示がなければ初期化状態に戻り、保温指示があれば更に沸騰後保温するの指示の有無を判断することを特徴とする請求項７に記載の電気湯沸しポットの制御方法。
9. 前記マイクロコンピューターは沸騰後保温する指示の有無を判断して、
   該指示があれば加熱信号を制御回路に出力し、ポット内の水加熱を制御して、沸騰後保温制御を行い、
   該指示がなければ保温加熱信号を制御回路に出力して保温制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の電気湯沸しポットの制御方法。
10. 前記マイクロコンピューターは湯不足加熱防止のための検知及び制御において、測定した平均温度によって温度変化率を計算して、温度変化率と所定値とを比較し、温度変化率が所定値より大きい場合、加熱停止信号を制御回路に出力し、温度変化率が所定値より小さい場合、温度が経時変化する温度上昇加速変化率を計算して、温度上昇加速変化率が所定値より大きければ、加熱停止信号を制御回路に出力するとともにアラームを発し、そして加熱持続時間が最長加熱時間よりも長くなったとき、加熱停止信号を制御回路に出力するとともにアラームを発することと、
    前記マイクロコンピューターは加熱制御を行うとき、水温変化率を計算して、算定した水温変化率とその前の周期における水温変化率とを比較して、水温変化率が緩和し且つ最小値となったとき、加熱停止信号を制御回路に出力するここと、
    前記マイクロコンピューターは保温制御を行うとき、平均温度が所定の飲用下限温度より低い場合、加熱信号を制御回路に出力し、平均温度が所定の飲用上限温度以上となった場合、加熱停止信号を制御回路に出力して、
    加熱信号を制御回路に出力した後、実際水温と所定の水温とを比較して、実際水温が所定の水温より高ければ加熱停止信号を制御回路に出力し、実際水温が所定の水温より低ければ温度変化率を計算して、更に算定された温度変化率と所定の温度変化率とを比較して、算定された温度変化率が所定の温度変化率より大きい場合は加熱停止信号を制御回路に出力し、算定された温度変化率が所定の温度変化率より小さい場合は時間延長後の加熱停止信号を制御回路に出力することとを
    特徴とする請求項９に記載の電気湯沸しポットの制御方法。

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