JPH04338423A - 電気湯沸かし器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湯沸かしを行う電気湯
沸かし器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気湯沸かし器では、液量検知す
るのに、例えば実開昭６４−２７６２３号公報にみられ
るように、容器と連通したガラス管の外面にアルミ箔を
巻き、ガラス管の内面の水とで電極を形成し、水位の変
化による静電容量の変化を検出していた。

【０００３】また、水が少ないこと（給水位置未満）を
検出する給水検知手段は、例えば実公昭６３−２１２２
０号公報に見られるように、赤外ＬＥＤとフォトトラン
ジスタで構成し、水位管内の水が給水位置以上ある時は
、水により赤外ＬＥＤの光が屈折されフォトトランジス
タがオフし、水が給水位置未満の時は赤外ＬＥＤの光が
フォトトランジスタに照射され、フォトトランジスタが
オンすることを検出して加熱手段の加熱を停止すると共
に、給水検知をしていた。

【０００４】また水の入れすぎに対しては、例えば図４
（ａ）の様に、容器５１内面の定格水量の位置に刻印５
２をほどこし、容器５１内の水位を見るための表示板５
３の水位確認部５４における満水表示位置のＡ部に第４
図（ｂ）のように満水と表示する構成を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、液量検知においてガラス管の厚みのばら
つき、配線の容量ばらつきのため静電容量のばらつきが
多いので、液量検知の精度が悪くなり、使用に不便にな
るとともに、使用者の不信をかってしまうという問題点
を有していた。

【０００６】また、容器内の液量が少量で、空焼き（加
熱すると急激に容器温度が上昇し加熱手段であるヒータ
ーの断線や容器の黒こげ等を引き起こす）になる前に液
量が所定量以下であることを検知する給水検知において
、使用者が水位を確認するため水位館内の水面が外から
見える構成をとっているため、外乱光がフォトトランジ
スタに入射しやすいものとなり、直射日光などが明るい
ところでは誤動作をきたし、空焼きなどの危険な状態を
招くという問題点を有していた。

【０００７】また、使用者の間違いにより刻印を越えて
水が入れられて加熱すると、沸騰時に熱湯があふれ火傷
をするといった危険な状態になるという問題点を有して
いた。

【０００８】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、容器側面に設置された超音波センサから発生する超
音波と、超音波センサの反対方向の容器側面からの反射
波との時間差を計測して、従来にもまして正確で精度の
よい液量検知を行なう電気湯沸かし器を提供することを
第１の目的とする。

【０００９】第２の目的は、従来にもまして精度よく空
焼きを未然に防止する電気湯沸かし器を提供することで
ある。

【００１０】第３の目的は、従来にもまして精度よく沸
騰時に熱湯があふれる満水時の加熱を防止する電気湯沸
かし器を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電気湯沸かし器
は、第１の目的を達成するために、容器側面に設置され
た複数の超音波センサと、超音波を発信する送信手段と
、超音波センサと反対方向に位置する容器側面からの反
射波を受信する受信手段と、送信から受信までの時間を
計測する時間計測手段と、計測した時間から液量を判断
する液量判断手段とを有した構成とする。

【００１２】また、第２の目的を達成するために本発明
の電気湯沸かし器は、計測した液位置が所定位置未満で
あれば水位が給水位置未満と判断して加熱手段の加熱を
停止する制御手段と、給水報知とを行う給水報知手段を
有した構成とする。

【００１３】また、第３の目的を達成するために本発明
の電気湯沸かし器は、計測した液位置が別途定められた
位置を越えたと判断すると加熱手段の加熱を停止する制
御手段と、満水報知とを行う満水報知手段を有した構成
とする。

【００１４】

【作用】本発明は、上記構成により、容器側面に所定液
量の容器位置に対応して設置された複数の超音波センサ
から順番に、超音波を発信することにより超音波の設置
された容器側面から、反対方向の容器側面までの時間が
時間計測手段により計測され、超音波の液体中の速度と
空気中の速度の違いから、超音波を発信した超音波セン
サの位置に液体があるか判断でき、正確で精度の高い液
量検知を行える。

【００１５】また、所定の位置に設置された超音波セン
サと、時間計測による液体の有無により、正確な給水検
知と満水検知ができる。

【００１６】このように、従来の技術と比較し、給水や
満水検知を超音波センサを用いることにより外乱光等の
影響を受けず精度良く実施できる。

【００１７】

【実施例】図１の（ａ）は本発明の実施例である。本体
１、本体１内に配された上面開口の容器２、容器２の開
口部を覆う蓋３、容器２内の液体を加熱する熱源たる加
熱手段４、容器２内に超音波を出すとともに反対方向に
位置する容器２からの反射波を受信することのできる複
数の超音波センサ５とからなる。

【００１８】図１の（ｂ）は同電気湯沸かし器の回路図
である。図１の（ｂ）において加熱手段４の通電制御を
行う通電制御手段８は加熱手段４に直列に接続されたリ
レー接点８ａと、このリレー接点８ａを駆動するリレー
コイル８ｂにより構成されている。超音波センサ切り替
え手段７は、容器２の側面に配置された複数の超音波セ
ンサ５（５ａ−５ｅ）の中から使用する超音波センサを
選定するものであり、送信手段９は超音波センサ５に図
２の（ａ）のような高周波信号（ここではパルス幅１０
μｓ、周波数４ＭＨｚ、繰り返し周期１ｍｓとする。）
を印加する。

【００１９】受信手段１０は超音波センサ５で受信した
図２の（ｂ）のような反射信号を入力し、増幅するとと
もに波形整形をして出力する。時間計測手段１１は送信
手段９が送信してから受信手段１０が受信するまでの時
間を計測する。水量判定手段１２は、使用した超音波セ
ンサ（５ａ−５ｂ）と時間計測手段１１が計測した時間
の関係から液量を判定し、液量表示手段１６は、水量が
１／４であることを示す抵抗１６ａとＬＥＤ１６ｂ、液
量が１／２であることを示す抵抗１６ｃとＬＥＤ１６ｄ
、液量が３／４であることを示す抵抗１６ｅとＬＥＤ１
６ｆ、液量が満水であることを示す抵抗１６ｇとＬＥＤ
１６ｈで構成されている。

【００２０】給水報知手段１３は、抵抗１３ａとＬＥＤ
１３ｂで構成されており、満水報知手段１４は抵抗１４
ａとＬＥＤ１４ｂにより構成されている。制御手段１５
は液量判定手段１２が判定した液量に基づいてリレーコ
イル８ｂ、給水報知手段１３、満水報知手段１４、液量
表示手段１６にオンオフ信号を出力する。６は商用電源
である。

【００２１】次にその動作を説明する。容器２に水を入
れて商用電源６を印加すると、まず超音波センサ切り替
え手段により超音波センサ５ａが選定され、超音波送信
手段９により超音波センサ５ａに図２（ａ）のような高
周波信号が印加される。超音波センサ５ａは超音波を発
生して容器２中に超音波を出力する。

【００２２】超音波は超音波センサと反対方向の容器２
の側面で反射波となり、超音波センサ５ａは反射波を検
知して受信手段１０に図２（ｂ）のような反射信号を出
力する。ここで、超音波センサ５ａの位置に液体がある
とすると、超音波センサ５ａが超音波を出力してから最
初の反射波を検知するまでの時間Ｔ（ｓ）は、容器２内
の内計をＤ（ｃｍ）、液体中の音速度をＶ（１５００ｍ
／ｓ）とするとＴ＝２×Ｄ／Ｖとなる。

【００２３】もし超音波センサ５ａの位置に液体がなけ
れば、超音波の反射波を検知するまでの時間Ｔ（ｓ）は
、空気中では音速度が液体の約１／５になることより、
Ｔ＝２×５Ｄ／Ｖとなり液体中よりも時間が約５倍延び
ることになる。

【００２４】もし、超音波センサ５ａの位置が給水位置
で、計測した時間が、Ｔ＝２×５Ｄ／Ｖつまり空気中だ
ったとすると、液量判定手段１２により液量が給水位置
未満であると判断し、制御手段１５により所定報知手段
１３をオンにし所定報知を行なう。

【００２５】次に超音波センサ５ａの位置に液体があっ
たと液量判定手段１２が判断したならば、超音波センサ
切り替え手段７により、超音波センサ５ｂを選定し超音
波センサ５ａと同様に超音波を発信し時間を計測し、超
音波センサ５ｂの位置に液体があるかどうか判断する。

【００２６】もし液体がないと判断したならば、液体は
超音波センサ５ｂと超音波センサ５ａの間にあることに
なる。ここで超音波センサ５ｂと超音波センサ５ａの間
が液量の１／４になるよう超音波センサが設置されてい
たならば液量判定手段１２により液量は１／４と判断さ
れ、制御手段１５により液量表示手段１６の液量１／４
を表示するＬＥＤ１６ｂがオンされる。

【００２７】もし超音波センサ５ｂの位置にも液体があ
ると判断されたなら、超音波センサ５ａの時と同様に超
音波センサを１つ上に設置された超音波センサ５ｃに選
定しなおし同様の処理を繰り返す。

【００２８】ここで、超音波センサ５ａと超音波センサ
５ｂの間が液量の１／４、超音波センサ５ｂと超音波セ
ンサ５ｃの間が液量の１／２、超音波センサ５ｃと超音
波センサ５ｄの間が液量の３／４、超音波センサ５ｄと
超音波センサ５ｅの間が液量の満水位置設定したならば
、上記のように超音波センサの切り替えと、その超音波
センサの設置された位置での液体の有無の判断の繰り返
しにより液量が判断され表示される。

【００２９】もし、満水位置に設置された超音波センサ
５ｅの位置に液体があったならば満水位置よりも液量が
多いと判断され、満水報知手段１４により満水報知が行
なわれる。

【００３０】図３はその動作フローチャートである。ま
ず超音波センサを給水位置に設置された５ａとする。次
に超音波センサ５ａから超音波を発信し容器の側面に反
射して来る時間を計測する。ここで、超音波の液体中の
速度と空気中の速度では、約５倍の違いがあることから
超音波センサの位置に液体があるかどうか解る。液体が
あると判断したならば、超音波を発信した超音波センサ
が満水位置に設置されている超音波センサ５ｅかどうか
判断する。もしも５ｅならば液量が満水位置を越えてい
るので満水報知をする。

【００３１】５ｅでなければ超音波センサを１つ上に設
置されたセンサに切り替えて、時間を計測を繰り返し液
体の有無を調べる。もし液体が無くて時間計測した超音
波センサが、給水位置にある５ａならば給水報知を行な
う。ここで５ａでなければ、１つ下に設置された超音波
センサでは液体があり、今のセンサの位置には液体がな
いため、液量は今のセンサと前のセンサの間と判断され
る。ここで液量に対応して容器側面に超音波センサが設
置されていれば液量が解り表示することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の実施例から、本発明は、超音波は
液体中と空気中の速度が大きく異なることから、液量に
対応して容器側面に設置された超音波センサから発信し
た超音波が、反対方向の容器側面で反射して帰って来る
時間を計測して、その位置に液体があるかどうか正確に
判断できるため、使用者の不信をかうことなく正確に精
度よく液量を表示することができる。

【００３３】また、本発明は給水位置から超音波を発信
し時間を計測することで、液体が給水位置を割っている
かどうか解り、もし割っていれば給水報知手段で使用者
に知らせることができ、空焼きなどの危険な状態を防止
することができるものである。

【００３４】また、本発明は満水位置から超音波を発信
し時間を計測することで、液体が満水位置を越えている
かどうか解り、もし越えていれば満水報知手段で使用者
に知らせることができ、沸騰時に熱湯があふれ火傷する
といった危険な状態を防ぐことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施例を示す電気湯沸かし器
の縦断面図 （ｂ）本発明の一実施例を示す電気湯沸かし器の回路図

【図２】本発明の一実施例を示す超音波信号

【図３】動
作フローチャート

【図４】（ａ）従来の電気湯沸かし器の斜視図（ｂ）（
ａ）のＡ部拡大図

【符号の説明】

１　　本体 ２　　容器 ４　　加熱手段 ５　　超音波センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を収容する容器と、容器内の液体を加
   熱する加熱手段と、前記加熱手段の通電制御を行う通電
   制御手段と、容器の側面に設置された複数の超音波セン
   サと、使用する超音波センサの選定を行なう超音波セン
   サ切り替え手段と、超音波センサ切り替え手段により選
   定された超音波センサに発信信号を送信する送信手段と
   、超音波センサからの信号を受信する受信手段と、送信
   手段が送信してから受信手段が受信するまでの時間を計
   測する時間計測手段と、選定された超音波センサの位置
   と前記時間計測手段が計測した時間より液量を演算する
   液量演算手段とを設けた電気湯沸かし器。
2. 【請求項２】音または光で報知を行なう給水報知手段と
   、所定の位置に設置された超音波センサから発信された
   超音波の反射時間が所定の範囲以上の時、前記通電制御
   手段にオフ信号を出力するとともに、給水報知手段にオ
   ン信号を出力する制御手段を設けた請求項１記載の電気
   湯沸かし器。
3. 【請求項３】音または光で報知を行なう満水報知手段と
   、別途定められた位置に設置される超音波センサから発
   信された超音波の反射時間が所定の範囲内の時、前記通
   電制御手段にオフ信号を出力するとともに、満水報知手
   段にオン信号を出力する制御手段を設けた請求項１記載
   の電気湯沸かし器。