JP5609246B2

JP5609246B2 - 電気貯湯容器

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Publication number: JP5609246B2
Application number: JP2010104531A
Authority: JP
Inventors: 尚輝藤川
Original assignee: Tiger Corp
Current assignee: Tiger Corp
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-04-28
Also published as: JP2011229768A

Description

本発明は内容液を加熱して湯沸しや保温を行う電気貯湯容器に関し、詳しくは、沸騰判定に基づき沸騰を無駄なく確実に達成する機能を有した電気貯湯容器に関するものであり、例えば家庭用の電気ポットなどに適用される。

下記の特許文献１は、内容液の検知温度が沸騰温度に近い所定の温度域に達したとき、検知温度を一定時間間隔でサンプリングして温度データを順次に記憶する温度系列記憶手段と、この温度系列記憶手段に記憶した系列温度データを複数の区間に区切り各区間の温度データを加算して各々の区間データを求めこの複数の区間データから時間的に前後した区間データの差により設定される加熱容量の補正基準値に基づいて沸騰と判定する技術を開示している。

また、下記の特許文献２は、内容液の検知温度が所定温度に達した時点から、内容液が沸騰するであろう時間だけ加熱した時点において検知温度が予め設定された設定温度以上となったときに沸騰と判定する技術を開示している。

特公平７−５５２０５号公報特開２００１−４６２２９号公報

ところで、沸騰検知が遅れると無駄な加熱、蒸気の発生となって省資源、省エネに反し、沸騰検知が早すぎると殺菌や消臭に問題があるので、近時の省エネや健康がより強く求められる中、沸騰検知精度は益々重要になっている。

このような視点から本発明者は、特許文献１、２が開示している温度センサが検知する検知温度に基づく沸騰検知での、検知温度と実沸騰との関係について検証し直した。特許文献１記載の技術を実用するのに、例えば次のような沸騰判定手法を採っている。図３（ａ）に示すように、サンプリング間隔１０秒でサンプリングした温度データをＲＡＭに格納する。格納した温度データの４０秒間のサンプリング分をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし、その初期値Ａと最終値Ｄとの差分Ｄ−Ａを、限られた時間毎の単位時間温度差αとして演算し、これを１０秒間単位で温度データ列をシフトしながら繰り返す。具体的には、特定時点の温度データ列をＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１とすると、次の温度データ列はＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１に対し、１０秒の区間を１区間後にずらした温度データ列Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２と更新して行き、これら温度データ列からＤ１−Ａ１＝α１、Ｄ２−Ａ２＝α２・・・Ｄｎ−Ａｎ＝αｎを演算し続ける。これは１０秒間隔毎の温度データのサンプリングでありながら、前回の３０秒間でのサンプリング回数分の温度データを重畳利用しながら新たな１０秒経過後のサンプリング温度データを含む４０秒間でのサンプリング回数分ずつの温度データ列により単位時間温度差αを演算したことになる。このように演算した単位時間温度差は内容液が昇温していき沸騰に至るその時々の温度変化を反映している筈である。

このように演算する単位時間温度差αは湯沸し中、加算し続けながら加算した回数ｎもカウントする。沸騰前の所定温度、例えば９３℃を検知した時点で加算し続けた単位時間温度差αをカウント数ｎで除算し、累積単位時間温度差αの平均値を求める。ここで、単位時間温度差αの平均値αは、図３（ａ）に水量（多）、水量（少）のグラフで比較して示すように、湯沸しをしている水量に比例して、多い場合より少ない場合の方が単位時間当たりの昇温率が高く（立ち上がり角度が大きい）、単位時間温度差αは大きくなることから、求めた単位時間温度差αから水量Ｑを経験的に判定しておく。

温度センサによる検知温度は、図３（ａ）に示すように、直線的に１００℃まで昇温した後、１００℃以上への一時的なオーバーシュートを示してから降温しながら実沸騰に至る。これを実沸騰に至る理想的な温度変化を単位時間温度差αの変化に変換すると、図３（ｂ）に示すように、単位時間温度差αは変化０でほぼ水平に推移して後、降温によるマイナスに転じて沸騰に至る。そこで、このような沸騰に向けた降温過程での水量に依存する単位時間温度差αの小さな立ち下がり変化から沸騰を判定するために、前記予め判定した水量Ｑの大小に見合った降温特性との関係から、図３（ｃ）に示すように単位時間温度差αの沸騰に対応する閾値βを経験的に設定する。ここに、単位時間温度差αは絶対値で評価できる。

しかし、上記のような従来の演算方式による単位時間温度差αは、図４のグラフＩに示すように立ち上がり変化と立ち下がり変化とを繰り返して上下に大きく振れながら推移する。このため、立ち上がり変化が途中生じずに立ち下がり変化が持続するようになるのを待って沸騰を判定することになる。具体的には、経験的に最後の立ち上がり域が生じて後、２つの区間で立ち下がり変化が続いた時点を沸騰と判定することになる。この結果、グラフＩでは、最後の大きな立ち上がり区間ａから後に立ち下がり区間ｂ、ｃが２つ続いた１４０秒時点を沸騰と判定する。このような判定が可能な単位時間温度差αの閾値β１は、区間ａが開始する１１０秒時点ｅの値を避けた６となる。

ところが、湯沸しの実状態では８５秒時点ｆで蒸気が活発に出始め、１１０秒時点ｅ付近で沸騰に至っているのに対し、沸騰の判定時期が１３５秒時点と大きく遅れている。そこで、１１０秒時点付近で沸騰を検知できる１５程度の閾値β２まで上げると、４０秒時点ｇなどでの早期沸騰判定となり、早期沸騰判定に基づく加熱早切れの原因になってしまう。これは、グラフＩでの単位時間温度差αの変化、特に、沸騰に向かう降温に対応する立ち下がり傾向が安定せず、内容液の実温度変化に対応していないことを意味する。

また、特許文献２に開示の技術は、加熱時間の経過と設定温度との２つによって沸騰を判定しているので、設定温度だけの場合よりは沸騰の判定精度は上がるが、沸騰までに必要な加熱時間は、水温、環境温度によって変動するので、現湯沸し時の昇温傾向から沸騰するであろう加熱時間をその都度設定することになるが、結局のところ検出温度以上に間接的な条件でしかなく、結果的に設定温度への到達判定が優先することになるので、加熱時間の設定は設定温度への到達が加熱時間よりも早すぎる場合に、加熱時間一杯まで加熱を継続して沸騰保証を図る程度になる。

本発明は、このような点に鑑み、内容液の沸騰に向かう降温変化に、時間的、特性的により対応した立ち下がり傾向を示す単位時間温度差を得て、確実な沸騰をより早期に検知できる電気貯湯容器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の電気貯湯容器は、内容器の温度を検出する温度センサからの温度情報の基に、内容液を制御手段により加熱制御して湯沸しを行う湯沸しモードを備え、この湯沸しモードにおいて、制御手段にて、検出される温度データが沸騰前の所定温度に達した時点から、一定の間隔ｔ１でサンプリングし記憶している温度データを、所定サンプリング回数分ずつの複数の温度データ列に設定しながら、設定した各温度データ列ごとに、初期温度データと終期温度データとの差分、および初期側複数温度データ加算分と終期側複数温度データ加算分との差分、を演算してそれぞれを単位時間温度差α１、α２とし、この演算した各単位時間温度差α１およびα２が時間経過に伴い、対応する所定の閾値β３およびβ４にまで低下した時点を沸騰と判定し、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満としたことを特徴としている。

このような構成では、各温度データ列ごとの、初期温度データと終期温度データとの差分による単位時間温度差α１は、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満とすることにより、これが１／４以上である場合に比して、同じ温度データの列設定時間幅ｔ２内に、より短いサンプリング間隔でのより多くの温度データを含むことになり、温度のイレギュラーな検知が緩和されて、各温度データ列から演算する単位時間温度差αの時間経過に伴う変化の立ち上がり変化、立ち下り変化を繰り返す際の振れ幅を抑え、かつ、検出される温度データが１００℃からオーバーシュートした後沸騰に向かっての降温に符合した立ち下がり変化を得て、対応する閾値β３によって沸騰を判定することができるが、特に、前記のように高い判定精度を持った単位時間温度差α１と、初期側および終期側でより多くのサンプリング温度データを含んでの差分を演算して得た、単一温度データどうし間の差分よりも、時間経過に伴う実温度変化の立ち上がり変化、および立下り変化の特徴を反映しやすい異なった判定精度を持った単位時間温度差α２と、を併用して、これら双方が時間経過に伴いそれらに対応する閾値β３、β４に達して初めて沸騰と判定し、判定条件を高められる。

上記において、さらに、温度データの列設定時間幅は３０秒〜５０秒であり、サンプリング間隔は７．５秒〜１２．５秒未満とすることができる。

このような構成では、上記に加え、さらに、サンプリング間隔が温度データの列設定時間幅の１／４未満を満足して、検出温度の反映限界以上で徒に多くならない温度データ数を、徒に長くならない列設定時間幅内で得て、沸騰の判定精度、演算効率上過不足のない単位時間温度差α１、α２をその時々で得られる。

本発明の、１つの特徴の電気貯湯容器によれば、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満として、これが１／４以上である場合に比し、同じ温度データの列設定時間幅ｔ２内に、より短いサンプリング間隔でのより多くの温度データを含んだ各温度データ列の初期温度データと終期温度データとの差分から、温度のイレギュラーな検知が緩和された単位時間温度差α１により、時間経過に伴う変化の立ち上がり変化、立ち下り変化を繰り返す際の振れ幅を抑え、かつ、検出される温度データが１００℃からオーバーシュートした後沸騰に向かっての降温に、時間的、低下特性的に符合した立ち下がり変化を得て、対応する閾値β３によって確実な沸騰を早期に判定することができるが、特に、前記のように高い判定精度を持った単位時間温度差α１と、初期側および終期側でより多くのサンプリング温度データを含んでの差分を演算して得た、単一温度データどうし間の差分よりも、時間経過に伴う実温度変化の立ち上がり変化、および立下り変化の特徴を反映しやすい異なった判定精度を持った単位時間温度差α２と、を併用し、これら双方が時間経過に伴いそれらに対応する閾値β３、β４に達して初めて沸騰と判定するより高い判定条件の基に、沸騰に向けた低下特性に小さな振れ幅の立ち上がり変化が生じても、影響されずにより確実な沸騰をより早期に判定することができる。

上記に加え、さらに、サンプリング間隔が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満を満足して、７．５秒程度の検出温度の反映限界以上で徒に多くならない温度データ数を、５０秒未満程度の徒に長くならない列設定時間幅内で得て、沸騰の判定精度、演算効率上過不足のない単位時間温度差α１、α２をその時々で得て、沸騰の判定精度を一層高められる。

本発明に係る実施の形態の電気ポットとしての具体例を示す断面図である。同電気ポットの制御回路のブロック図である。同電気ポットの湯沸かしモードでの、温度に関する変化例を示し、（ａ）は検出温度変化と沸騰判定のための、従来の場合を含む、温度データのサンプリング状態を模式的に示すグラフ、（ｃ）はサンプリング温度データを複数の温度データ列として、各データ列にて演算した単位時間温度差の水量の違いによる高低差を反映した演算例と、演算結果に対応して設定した閾値例βを示すテーブル、（ｂ）は単位時間温度差の沸騰に向かう時間経過に伴う理想的な変化を示すグラフである。同電気ポットの湯沸かしモードでの図３（ａ）でのサンプリング温度データを基に異なった手法にて演算した２つの単位時間温度差α１、α２毎の沸騰に向かう変化をこれに対応して設定した閾値例β３、β４と共に、従来の手法にて演算した１つの単位時間温度差αの沸騰に向かう変化をこれに対応して設定した２つの閾値例β１、β２と共に比較して示すグラフである。図４でのα１を演算しての沸騰判定手法を採用した湯沸し制御例を示し、（ａ）は湯沸し処理サブルーチンのフローチャート、（ｂ）はα１に対応して設定する閾値β３の設定例を示すテーブルである。図４でのα２を演算しての沸騰判定手法を採用した湯沸し制御例を示し、（ａ）は湯沸し処理サブルーチンのフローチャート、（ｂ）はα２に対応して設定する閾値β４の設定例を示すテーブルである。図４でのα１、α２を演算しての沸騰判定手法を採用した湯沸し制御例を示し、（ａ）は湯沸し処理サブルーチンのフローチャート、（ｂ）はα１、α２に対応して設定する閾値β３、β４の設定例を示すテーブルである。

以下、本発明に係る実施の形態の電気貯湯容器について図１〜図７を参照しながら詳細に説明し、本発明の理解に供する。以下の説明は本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載を限定するものではない。

図１に示す本実施の形態の電気貯湯容器１００は、家庭用の電気ポットに本発明を適用した場合の一例である。図１に示すように、器体１および蓋４からなり、器体１に収容したステンレス鋼製の真空二重容器などよりなる内容器３と、内容器３内の内容液２を加熱するヒータ、誘導加熱コイルなどの加熱手段１１と、内容液２を器体１の外部に案内する吐出路２５と、この吐出路２５を通じて内容液２を吐出させるように蓋４に内蔵した手動のベローズポンプ１０および吐出路２５途中で内容器３の下に位置する電動ポンプ２６とを備えている。吐出路２５の内容器３の外側を立ち上がる立上がり部は透明管で形成して、器体１の前部の透明な液量表示窓を通じ外部から視認でき、内容器３内と同じレベルとなる立ち上がり部液位によってその時々の液量を外部に表示する。吐出路２５の器体１の前部外に臨む吐出口２５ｂの手前に、器体１が前傾や転倒したときに吐出路２５を通じて内容液２が流出するのを阻止する前傾、転倒時止水弁２７が設けられている。

蓋４は器体１を開閉するために、器体１の後部にヒンジピン１６によって枢支されている。この枢支は必要に応じ蓋４を着脱できるように行われる。蓋４の前部には閉じ位置で器体１側の係止部１９に係合して蓋４を閉じ位置にロックするロック部材２１が設けられ、蓋４が閉じられたときにばね２２の付勢によって係止部１９に自動的に係合するようにしている。これに対応して蓋４にはロック部材２１をばね２２に抗して前記ロックを解除するロック解除部材２３が設けられている。蓋４は、また、内容器３からの蒸気を外部に逃がす蒸気通路１７が形成され、途中には、器体１が横転して内容液が進入してきた場合にそれを一時溜め込み、あるいは迂回させて外部に至るのを遅らせる安全経路１７ａや、転倒時止水弁１７ｂが設けられている。

器体１の前部への張り出し端に前記吐出口２５ｂを下向きに外部に突出させている張り出し部１ａの上面には、電気貯湯容器１００の各種湯沸かしモードの設定や湯沸し予約時刻の設定、保温温度の選択などを行い、動作モードや時間表示、動作状態を示す表示などを行う操作パネル３１が設けられ、操作パネル３１の内側に制御装置３２としてのマイクロコンピュータを搭載した操作基板３３が設けられている。制御装置３２は前記制御のため、図２に示すように、操作パネル３１と信号を授受するよう入出力部に接続されると共に、加熱手段１１、電動ポンプ２６を制御する信号出力部、内容液温度を内容器３の底部にて間接的に検知する温度センサ２６が入力部に接続されている。

操作パネル３１は、例えば、電動ポンプ２６を働かせて内容液２を吐出させる給湯操作部、９８℃保温や８０℃保温をロータリ式に選択する保温選択操作部、現在時刻や湯沸かしモードの残時間、設定事項や動作状態を表示する液晶表示部、液晶表示部に時刻表示しながら湯沸かしの予約時刻を設定する予約設定操作部などが設けられ、制御装置３２は初期設定、操作パネル３１での各種設定と、温度センサ３４からの情報と、によって、格納し、または外部供与されるプログラムに従い、加熱手段１１、電動ポンプ２６を動作制御し、各種湯沸かしモードでの湯沸かし、保温、給湯を行うようにしている。

しかし、本発明は、これら具体例に限られることはなく、器体１や蓋４の構造、吐出機能の有無、加熱方式、各種設定方式は自由に選択採用することができる。要は、内容液２を湯沸かしモードで加熱し湯沸かしができる電気貯湯容器全般に適用して有効である。

本実施の形態の電気貯湯容器１００は、湯沸しモードにおいて、１つの例として、制御手段３２にて、温度センサ１２により検出される温度データが沸騰前の所定温度例えば９３℃に達した時点から、一定の時間間隔ｔ１でサンプリングし記憶している温度データを、図３を参照して既述したところに準じて、所定サンプリング回数分ずつの複数の温度データ列、例えばＡ〜Ｈに設定しながら、設定した各温度データ列Ａ〜Ｈごとに、初期温度データＡと終期温度データＨとの差分Ｈ−Ａを演算して単位時間温度差α１とし、この演算した各単位時間温度差α１が時間経過に伴い、対応する所定の閾値β３にまで低下した時点を沸騰と判定するのに、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満としている。

これにより、各温度データ列Ａ〜Ｈごとの、初期温度データＡと終期温度データＨとの差分Ｈ−Ａによる単位時間温度差α１は、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満とすることにより、この比率が１：４以上である場合に比して、同じ温度データの列設定時間幅ｔ２内に、より短いサンプリング間隔ｔ１でのより多くの温度データを含むことになり、温度のイレギュラーな検知が緩和されて、各温度データ列から演算する単位時間温度差α１の時間経過に伴う変化の立ち上がり変化、立ち下り変化を繰り返す際の振れ幅を抑え、かつ、検出される温度データが１００℃からオーバーシュートした後沸騰に向かっての降温に符合した立ち下がり変化を得て、対応する閾値β３によって沸騰を判定することができる。

このように、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満とすることにより、この比率が１：４以上である場合に比し、同じ温度データの列設定時間幅ｔ２内に、より短いサンプリング間隔ｔ１でのより多くの温度データ例えばＡ〜Ｈを含んだ各温度データ列の初期温度データＡと終期温度データＨとの差分Ｈ−Ａから、温度のイレギュラーな検知が緩和された単位時間温度差α１により、時間経過に伴う変化の立ち上がり変化、立ち下り変化を繰り返す際の振れ幅を抑え、かつ、検出される温度データが１００℃からオーバーシュートした後沸騰に向かっての降温に、時間的、低下特性的に符合した立ち下がり変化を得て、対応する閾値β３によって確実な沸騰を早期に判定することができる。

具体的には、サンプリング間隔ｔ１は７．５秒〜１２．５秒未満、列設定時間幅は３０秒〜５０秒として、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満を満足することができ、検出温度の反映限界以上で徒に多くならない温度データ数を、徒に長くならない列設定時間幅ｔ２内で得て、沸騰の判定精度、演算効率上過不足のない単位時間温度差α１をその時々で得られる。

１つの実施例として、サンプリング間隔ｔ１は５秒、列設定時間幅ｔ２は４０秒としてあり、各列設定時間幅ｔ２の間にサンプリング間隔ｔ１毎の８つの温度データＡ〜Ｈが得られる。これらがなす温度データ列の初期温度データＡと終期温度データＨとの差分Ａ−Ｈである単位時間温度差α１の沸騰に向かう変化は、図４に示すグラフＩＩの通りである。従来のグラフＩと比較すると、単位時間温度差α１の立ち上がり、立ち下がり変化の繰り返しリズムはほぼ対応しているが、振れ幅がほぼ半減している。特に、９５秒時点ｈからの立ち下り傾向がｉ、ｊ、ｋと３つの区間が続く安定傾向を示す上、その後に立ち上がり区間ｌが続くが、グラフＩの場合の立ち上がり区間ａよりも立ち上がり度が軽減していることから、立下り区間ｋの終点を沸騰点と判定して実沸騰が確保できた。この沸騰を判定する閾値β３は、３５秒時点ｍの立ち下がり、立ち上がりの折り返し点を外した１２として、２つの立ち下がり区域ｊ、ｋの検出により、実沸騰時点ないしはそれに直近の１１０秒時点ｅを沸騰と早期判定することができる。

このような沸騰判定手法を採用した制御手段３２による図５（ａ）に示す湯沸し処理制御例について説明すると、ステップＳ１で沸騰モードであることにより、ステップＳ２以下の制御が行われる。ステップＳ２ではヒータを湯沸しモードでオンし、例えばフルパワー加熱する。それ以降ステップＳ３で温度センサが検知する温度データの読み込みを行い、ステップＳ４でサンプリング間隔ｔ１が経過する都度、ステップＳ５に移行してそのとき検出される温度データをサンプリングして記憶することを繰り返す。次いで、ステップＳ６でα１フラグが１でなければステップＳ７へ移行しｔ２が経過していなければリターンし、経過しているとステップＳ８にて温度データ列Ａ〜Ｈを設定する。続いてステップＳ９で温度データ列Ａ〜Ｈのうちの初期温度データＡと終期温度データＨとの差Ｈ−Ａを演算して単位時間温度差α１とし、かつα１フラグを１とする。次いで、Ｓ１０でカウンタを＋１する。

ステップＳ１０でカウンタインクリメントした後、またはステップＳ６でα１フラグが１であるとき、ステップＳ１１に移行し、サンプリング間隔ｔ１経過する都度、ステップＳ１２で温度データ列をｔ１分シフトして設定し、初期温度データＡと終期温度データＨとの差分を演算して単位時間温度差α１とし、これを過去分と累計し、記憶するのに併せ、β３フラグを１にする。ステップＳ１３でカウンタを＋１する。さらに、次のステップＳ１４で検出される温度データが９３℃に達していなければ、ステップＳ１１からステップＳ１６のルーチンを繰り返す。ステップ１４で温度データが９３℃に到達し、ステップ１５でβ３フラグが１でなければ、ステップＳ１６に進み、加算した累計α１をカウンタによるカウント値で除して単位時間温度差α１の平均値を求め、この平均α１とｔ１を基にした単位時間当たりの昇温率から水量Ｑを判定し、判定した水量Ｑから単位時間温度差α１が沸騰に向かって立ち下がっていくときの沸騰に対応する閾値β３を、図５（ｂ）に水量Ｑの違いに対応して数例示すように設定し、記憶する。この後、またはステップＳ１５でβ３フラグが１であればそのまま、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、単位時間温度差α１がβ３に到達していなければ、ステップＳ１１に戻ってステップ１７までを繰り返し、ステップＳ１７で単位時間温度差α１がβ３に到達していると、ステップＳ１８で沸騰と判定し、ステップＳ１９でヒータをパワーダウンしたオン状態に切換え、蒸気の発生を抑えた加熱をステップＳ２０で所定時間ｔ３が経過するまで継続してカルキ除去などを行い、所定時間ｔ３が経過すると、沸騰処理を終了する。沸騰処理終了後、制御手段３２は通常、保温処理に移行する。

本実施の形態の電気貯湯容器１００は、湯沸しモードにおいて、別の例として、制御手段３２にて、検出される温度データが沸騰前の所定温度、例えば９３℃に達した時点から、一定の時間間隔ｔ１でサンプリングし記憶している温度データを、所定サンプリング回数分ずつの複数の温度データ列Ａ〜Ｈに設定しながら、設定した各温度データ列Ａ〜Ｈごとに、初期側複数温度データ、例えばＡ、Ｂ２つの加算分と終期側複数温度データ、例えばＧ、Ｈ２つの加算分との差分を演算して単位時間温度差α２とし、この演算した各単位時間温度差α２が時間経過に伴い対応する所定の閾値β４にまで低下した時点を沸騰と判定し、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満としている。

これにより、１つの例の場合に加え、さらに、初期側複数温度データＡ、Ｂ加算分と終期側複数温度データＧ、Ｈ加算分との差分による単位時間温度差α２は、特に、初期温度データＡと終期温度データＨとの差分に対し、初期側および終期側でより多くのサンプリング温度データを含んでの差分であることにより、単一温度データどうし間の差分よりも、時間経過に伴う実温度変化の立ち上がり変化、および立ち下がり変化の特徴を反映しやすく、イレギュラーな立ち上がり変化の緩和と、沸騰に向かう降温に、時間的、特性的に、より符合した立ち下がり変化を得て、対応する閾値β４による沸騰判定に供することができる。

したがって、１つの例の場合と同様の同じ温度データの列設定時間幅ｔ２内に、より短いサンプリング間隔ｔ１でのより多くの温度データを含んだ各温度データ列Ａ〜Ｈから、初期側複数温度データＡ、Ｂ加算分と終期側複数温度データＧ、Ｈ加算分との差分による単位時間温度差α２により、特に、初期温度データと終期温度データの単一データどうしに対し、初期側および終期側でより多くのサンプリング温度データを含んでの差分であることから、時間経過に伴う実温度変化の立ち上がり変化、および立ち下がり変化の特徴をより反映して、イレギュラーな立ち上がり変化の緩和と、沸騰に向かう降温に、時間的、下降特性的に、より符合した立ち下がり変化を得て、対応する閾値β４によって、確実な沸騰を早期に判定しやすくなる。

具体的には、サンプリング間隔ｔ１は７．５秒〜１２．５秒未満、列設定時間幅は３０秒〜５０秒として、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満を満足することができ、検出温度の反映限界以上で徒に多くならない温度データ数を、徒に長くならない列設定時間幅ｔ２内で得て、しかも、単位時間温度差α２が初期側および終期側でより多くのサンプリング温度データを含んでの差分であることから、１つの例の場合よりも、沸騰の判定精度、演算効率上より過不足のない単位時間温度差α２をその時々で得られる。

１つの実施例として、サンプリング間隔ｔ１は５秒、列設定時間幅ｔ２は４０秒としてあり、各列設定時間幅ｔ２の間にサンプリング間隔ｔ１毎の８つの温度データＡ〜Ｈが得られる。これらがなす温度データ列の初期側温度データＡ、Ｂ加算分と終期側温度データＧ、Ｈ加算分との差分（Ｇ＋Ｈ）−（Ａ＋Ｂ）である単位時間温度差α２の沸騰に向かう変化は、図４に示すグラフＩＩＩの通りである。従来のグラフＩと比較すると、単位時間温度差α１の立ち上がり、立ち下がり変化の繰り返しリズムは少なく、かつ、振れ幅が１／３ぐらいに大きく低減している。特に、７０秒時点ｎから１００秒時点ｏ付近までほぼ水平に推移し、そこからの立ち下がり区間ｐを始めにほぼ安定した立下り傾向を示していることから、立下り区間ｐを経た立下り区間ｑの終点を沸騰点と判定して実沸騰が確保できた。この沸騰を判定する閾値β４は、４０秒時点ｇの立ち下がり、立ち上がりの折り返し点を外した３２程度として、立ち下がり区域ｑの終点検出により、実沸騰時点ないしはそれに直近の１１０秒時点ｅで沸騰を早期判定することができる。

このような沸騰判定手法を採用した制御手段３２による図６（ａ）に示す湯沸し処理制御例について説明すると、ステップＳ１で沸騰モードであることにより、ステップＳ２以下の制御が行われる。ステップＳ２ではヒータを湯沸しモードでオンし、例えばフルパワー加熱する。それ以降ステップＳ３で温度センサが検知する温度データの読み込みを行い、ステップＳ４でサンプリング間隔ｔ１が経過する都度、ステップＳ５に移行してそのとき検出される温度データをサンプリングして記憶することを繰り返す。次いで、ステップＳ６でα２フラグが１でなければステップＳ７へ移行しｔ２が経過していなければリターンし、経過しているとステップＳ８にて温度データ列Ａ〜Ｈを設定する。続いてステップＳ９で温度データ列Ａ〜Ｈのうちの初期側温度データＡ、Ｂの加算分と終期側温度データＧ、Ｈの加算分との差（Ｇ＋Ｈ）−（Ａ＋Ｂ）を演算して単位時間温度差α２とし、かつα２フラグを１とする。次いで、Ｓ１０でカウンタを＋１する。

ステップＳ１０でカウンタインクリメントした後、またはステップＳ６でα２フラグが１であるとき、ステップＳ１１に移行し、サンプリング間隔ｔ１経過する都度、ステップＳ１２で温度データ列をｔ１分シフトして設定し、初期側温度データＡ、Ｂと終期温度データＧ、Ｈとの差分（Ｇ＋Ｈ）−（Ａ＋Ｂ）を演算して単位時間温度差α２とし、これを過去分と累計し、記憶するのに併せ、β４フラグを１にする。ステップＳ１３でカウンタを＋１する。さらに、次のステップＳ１４で検出される温度データが９３℃に達していなければ、ステップＳ１１からステップＳ１６のルーチンを繰り返す。ステップ１４で温度データが９３℃に到達し、ステップ１５でβ４フラグが１でなければ、ステップＳ１６に進み、加算した累計α２をカウンタによるカウント値で除して単位時間温度差α２の平均値を求め、この平均α２とｔ１を基にした単位時間当たりの昇温率から水量Ｑを判定し、判定した水量Ｑから単位時間温度差α２が沸騰に向かって立ち下がっていくときの沸騰に対応する閾値β４を、図６（ｂ）に水量Ｑの違いに対応して数例示すように設定し、記憶する。この後、またはステップＳ１５でβ４フラグが１であればそのまま、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、単位時間温度差α２がβ４に到達していなければ、ステップＳ１１に戻ってステップ１７までを繰り返し、ステップＳ１７で単位時間温度差α２がβ４に到達していると、ステップＳ１８で沸騰と判定し、ステップＳ１９でヒータをパワーダウンしたオン状態に切換え、蒸気の発生を抑えた加熱をステップＳ２０で所定時間ｔ３が経過するまで継続してカルキ除去などを行い、所定時間ｔ３が経過すると、沸騰処理を終了する。沸騰処理終了後、制御手段３２は通常、保温処理に移行する。

本実施の形態の電気貯湯容器１００は、湯沸しモードにおいて、他の例として、上記の単位時間温度差α１、α２を併用して、これら単位時間温度差α１およびα２が時間経過に伴い、対応する所定の閾値β３およびβ４にまで低下した時点を沸騰と判定するようにしている。このように１つの例による高い判定精度を持った単位時間温度差α１と、別の例による高い判定精度を持った単位時間温度差α２と、を併用して、これら双方が時間経過に伴いそれらに対応する閾値β３、β４に達して初めて沸騰と判定することになるので、α１、α２のいずれか一方による場合よりもより高い判定条件の基に、沸騰に向けた低下特性に小さな振れ幅の立ち上がり変化が生じても、影響されずにより確実な沸騰をより早期に判定することができる。

このような沸騰判定手法を採用した制御手段３２による図７（ａ）に示す湯沸し処理制御例について説明すると、ステップＳ１で沸騰モードであることにより、ステップＳ２以下の制御が行われる。ステップＳ２ではヒータを湯沸しモードでオンし、例えばフルパワー加熱する。それ以降ステップＳ３で温度センサが検知する温度データの読み込みを行い、ステップＳ４でサンプリング間隔ｔ１が経過する都度、ステップＳ５に移行してそのとき検出される温度データをサンプリングして記憶することを繰り返す。次いで、ステップＳ６でα２フラグが１でなければステップＳ７へ移行しｔ２が経過していなければリターンし、経過しているとステップＳ８にて温度データ列Ａ〜Ｈを設定する。続いてステップＳ９で温度データ列Ａ〜Ｈのうちの、初期温度データＡと終期温度データＨとの差分と、初期側温度データＡ、Ｂの加算分と終期側温度データＧ、Ｈの加算分との差（Ｇ＋Ｈ）−（Ａ＋Ｂ）とを演算して、それぞれ単位時間温度差α１、α２とし、かつα１、α２フラグを１とする。次いで、Ｓ１０でカウンタを＋１する。

ステップＳ１０でカウンタインクリメントした後、またはステップＳ６でα１、α２フラグが１であるとき、ステップＳ１１移行し、サンプリング間隔ｔ１経過する都度、ステップＳ１２で温度データ列をｔ１分シフトして設定し、初期温度データＡと終期温度データＨとの差分と、初期側温度データＡ、Ｂの加算分と終期側温度データＧ、Ｈの加算分との差（Ｇ＋Ｈ）−（Ａ＋Ｂ）とを演算して、それぞれ単位時間温度差α１、α２とし、それぞれの過去分と累計し、記憶するのに併せ、β３、β４フラグを１にする。ステップＳ１３でカウンタを＋１する。さらに、次のステップＳ１４で検出される温度データが９３℃に達していなければ、ステップＳ１１からステップＳ１６のルーチンを繰り返す。ステップ１４で温度データが９３℃に到達し、ステップ１５でβ３、β４フラグが１でなければ、ステップＳ１６に進み、加算した累計α１、α２のそれぞれをカウンタによるカウント値で除して単位時間温度差α１、α２の平均値を求め、この平均α１、α２の少なくとも一方とｔ１とを基にした単位時間当たりの昇温率から水量Ｑを判定し、判定した水量Ｑから単位時間温度差α１、α２が沸騰に向かって立ち下がっていくときの沸騰に対応する閾値β３、β４を、図７（ｂ）に水量Ｑの違いに対応して数例示すように設定し、記憶する。この後、またはステップＳ１５でβ３、β４フラグが１であればそのまま、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、単位時間温度差α１、α２がそれぞれに対応するβ３、β４に共に到達していなければ、ステップＳ１１に戻ってステップ１７までを繰り返し、ステップＳ１７で単位時間温度差α１、α２がβ３、β４に共に到達していると、ステップＳ１８で沸騰と判定し、ステップＳ１９でヒータをパワーダウンしたオン状態に切換え、蒸気の発生を抑えた加熱をステップＳ２０で所定時間ｔ３が経過するまで継続してカルキ除去などを行い、所定時間ｔ３が経過すると、沸騰処理を終了する。沸騰処理終了後、制御手段３２は通常、保温処理に移行する。

本発明は、家庭用の電気ポットを含む電気貯湯容器一般に実用して、確実な沸騰をより早期に判定できる。

１器体
２内容液
３内容器
４蓋
１１加熱手段
１２温度センサ
３２制御装置

Claims

内容器の温度を検出する温度センサからの温度情報の基に、内容液を制御手段により加熱制御して湯沸しを行う湯沸しモードを備え、この湯沸しモードにおいて、制御手段にて、検出される温度データが沸騰前の所定温度に達した時点から、一定の間隔ｔ１でサンプリングし記憶している温度データを、所定サンプリング回数分ずつの複数の温度データ列に設定しながら、設定した各温度データ列ごとに、初期温度データと終期温度データとの差分、および初期側複数温度データ加算分と終期側複数温度データ加算分との差分、を演算してそれぞれを単位時間温度差α１、α２とし、この演算した各単位時間温度差α１およびα２が時間経過に伴い、対応する所定の閾値β３およびβ４にまで低下した時点を沸騰と判定し、サンプリング間隔ｔ１が温度データの列設定時間幅ｔ２の１／４未満としたことを特徴とする電気貯湯容器。
温度データの列設定時間幅は３０秒〜５０秒であり、サンプリング間隔は７．５秒〜１２．５秒未満とする請求項１に記載の電気貯湯容器。