JPH08289846A - 電気湯沸かし器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価に簡単な構成で温度状態に関係なく一定
の処理時間で温度検知でき、沸騰検知または空焼き検知
できるようにする。 【構成】 Ａ／Ｄ変換手段１８が温度検知手段５から入
力する温度のアナログ信号を所定桁数のデジタルの温度
データに変換し、温度勾配計測手段１９は、前記温度デ
ータが所定値上昇するのに要する時間を計測して温度勾
配データを出力し、沸騰検知手段２０は前記温度勾配デ
ータに基づいて容器内の液体の沸騰状態を検知し、沸騰
状態を示す沸騰信号を出力し、沸騰制御手段１２は、前
記沸騰信号を入力するまで加熱手段２を通電するように
通電制御手段３を制御する。Ａ／Ｏ変換を用いることに
より、温度計測範囲に制限がなくなり、安価で簡単な構
成にてどのような温度状態においても的確な一定周期で
温度検知を行って沸騰検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般家庭において湯を
沸かし、また保温する電気湯沸かし器に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の電気湯沸かし器について図
面を参照しながら説明する。図１３は従来の電気湯沸か
し器の構成を示すブロック図である。図１３において、
１は交流電源、２は容器内の水を加熱する熱源たる加熱
手段、３は加熱手段２の通電を制御する通電制御手段、
４は交流電源１から所定電圧ＶＤＤの直流電圧を生成し
て出力する直流電源回路、５は容器内の水の温度を間接
的に検知する温度検知手段で、温度センサ６および抵抗
器７で構成され、直流電源回路４の出力間に直列接続さ
れている。８は相対温度検知手段であり、温度検知手段
５の出力電圧と、抵抗器１４に接続されているトランジ
スタ１６をオフにして抵抗器１３を介して充電されるコ
ンデンサ１５の充電電圧とコンパレータ１７により大小
比較し、その結果に基づいて温度信号を確定する。

【０００３】９は相対温度検知手段８からの入力信号が
１だけ増加するまでの時間を計測する温度勾配計測手
段、１０は温度勾配計測手段９より入力する温度勾配に
関する信号に基づき、容器内の水の沸騰状態を検知して
沸騰状態であることを示す沸騰信号を出力する沸騰検知
手段、１１は温度勾配計測手段９から入力する温度勾配
に関する信号に基づき、所定勾配以上の温度上昇を検知
して温度急上昇を示す空焼き信号を出力する空焼き検知
手段、１２は沸騰制御手段であり、沸騰検知手段１０か
ら出力される沸騰信号により容器内の水の沸騰状態を検
知する時点まで通電制御手段３を介して加熱手段２に交
流を通電し、かつ空焼き検知手段１１から入力する空焼
き信号により容器内に水がないことを検知し、通電制御
手段３を介して加熱手段２への通電を遮断するように制
御する。

【０００４】上記構成の従来の電気湯沸かし器におい
て、その温度検知動作を説明する。図１４は相対温度検
知手段８の動作を示すタイミングチャートである。温度
センサ６には温度が上昇するに従って抵抗値が小さくな
るような素子が使用され、温度が上昇するに従って温度
センサ６の抵抗値が小さくなるので温度検知手段５が出
力するアナログ電圧値は高くなる。コンパレータ１７の
負入力には温度検知手段５の出力、すなわち温度センサ
６と抵抗器７でＶ_DD分圧したアナログ電圧が印加され
る。また、相対温度検知手段８は、まずトランジスタ１
６をオンにして抵抗器１３と抵抗器１４とでＶ_DDを分圧
した電圧をコンパレータ１７の正入力に印加し、所定温
度θ１（相対温度検知を開始する温度である）以上では
負入力のほうが正入力より高く設定してあるのでコンパ
レーター１７は「Ｌ」信号を出力する。

【０００５】つぎに、相対温度検知手段８は、トランジ
スタ１６をオフにし、抵抗器１３を介してコンデンサ１
５の充電を開始させ、コンデンサ１５の電圧が充電に伴
って上昇してコンパレータ１７の正入力の電圧値が温度
検知手段５の出力であるコンパレータ１７の負入力の電
圧値を越えてコンパレータ１７が「Ｈ」信号を出力する
までの時間を所定サンプリング周期Ｔｓで計測する時間
計測動作を行う。この場合、温度が高いほど温度検知手
段５の出力電圧値、すなわちコンパレータ１７の負入力
に印加される電圧値は高くなるので、コンパレータ１７
が「Ｈ」信号を出力するまでの上記計測時間は温度が高
いほど長くなる。

【０００６】つぎに、相対温度検知手段８はコンパレー
タ１７から「Ｈ」信号を入力して前記時間計測動作を終
了するとトランジスタ１６をオンにしてコンデンサ１５
に蓄電された電圧を放電し、コンパレータ１７の正入力
が抵抗器１３と抵抗器１４で分圧される電圧値になるま
で待機した後に前記時間計測動作を再度開始する。

【０００７】以上の動作により、相対温度検知手段８は
所定温度θ１以上で温度検知手段５の出力電圧値に応じ
て変化するコンデンサ１５の充電開始からコンパレータ
１７の「Ｈ」信号出力までの時間をサンプリング周期Ｔ
ｓで量子化して温度データＮとして所持することがで
き、前記温度データを温度勾配計測手段９に出力する。

【０００８】なお、所定温度θ１は抵抗器７、抵抗器１
３および抵抗器１４の値により任意に設定することがで
き、また、抵抗器１３およびコンデンサ１５による充電
時定数の設定によりサンプリング周期Ｔｓに応じた充電
波形にすることができる。また、相対温度検知手段８、
温度勾配計測手段９、沸騰検知手段１０、空焼き検知手
段１１、沸騰制御手段１２およびコンパレータ１７の一
部または全部の構成要素をマイクロコンピュータで行う
場合もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気
湯沸かし器では、所定温度θ１未満における温度変化を
検知できないので、急激な温度上昇を検知して加熱手段
２を遮断する空焼き検知手段１１を備えていても所定温
度θ１以上になるまで空焼きを検知できず、室温に馴染
んだ容器内に水を入れずに機器の通電を開始したとき、
温度検知手段５の出力に基づく温度データが所定温度θ
１まで上昇して空焼きを検知するまでの間に加熱手段２
の通電により容器の温度が過度に上昇して容器が損傷し
てしまう。

【００１０】また、前記コンパレータを用いた方式で
は、トランジスタ１６をオンからオフに変更してからコ
ンパレータ１７の「Ｈ」出力信号を検知するまでのコン
デンサ１５の充電時間は温度が高いほど長くなる特性が
あり、所定温度θ１を下げると沸騰温度近傍での相対温
度検知手段８の計測時間が過度に長くなりすぎて、相対
温度検知手段８の温度計測周期が長くなるなどの理由に
より機器のシステムに不具合を生じさせる恐れがある。

【００１１】また、近年、マイクロコンピュータにコン
パレータを内蔵したものは数少なく、マイクロコンピュ
ータを用いて前記従来の電気湯沸かし器の回路構成要素
の大部分を実現する場合には、比較的高価なコンパレー
タ内蔵のマイクロコンピュータを採用するか、またはマ
イクロコンピュータに外付けでコンパレータを部品配置
することになり、コスト高になってしまうという問題が
あった。

【００１２】本発明は上記の課題を解決するもので、安
価で簡単な構成で、かつ温度状態に関係なく一定の処理
時間で温度検知を行って沸騰検知でき、また、急激な温
度上昇により空焼き検知して容器が損傷するのを防ぐこ
とができ、また、低温状態においても安定した空焼き検
知を行うことができ、また、より安定した沸騰検知を行
うことができ、さらに、誤って空焼き検知するのを防い
でより安定した空焼き検知を行うことができる電気湯沸
かし器を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、容器内の液体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段
の通電を制御する通電制御手段と、温度センサで検出し
た前記容器内の液体の温度に対応するアナログ信号を出
力温度検知手段と、前記アナログ信号を所定桁数のデジ
タルの温度データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記温
度データを入力し、その値が所定数だけ増加するに要す
る時間を計測して温度勾配データを出力する温度勾配計
測手段と、前記温度勾配データに基づいて前記容器内の
液体の沸騰状態を検知し、沸騰状態を示す沸騰信号を出
力する沸騰検知手段と、前記沸騰信号を入力するまで前
記加熱手段を通電するように前記通電制御手段を制御す
る沸騰制御手段とを備えた電気湯沸かし器であり、ま
た、請求項２に係わる本発明は温度勾配データに基づい
て所定勾配以上の温度上昇を検知し、空焼き信号を出力
する空焼き検知手段を備え、沸騰制御手段は、前記空焼
き信号を入力したとき加熱手段を遮断するように通電制
御手段を制御する請求項１に係わる電気湯沸かし器であ
り、また、請求項３に係わる本発明は、温度検出手段
は、温度センサに直列接続されたときＡ／Ｄ変換手段が
出力する温度データが所定ディジット以上になる抵抗値
の基準抵抗器を単一または複数の温度領域ごとに対応し
て備え、温度データを入力してそのディジットが前記所
定ディジット以上になる基準抵抗器を選択して温度セン
サに接続するとともに、選択した基準抵抗器に対応する
温度領域を示す温度領域データを出力する基準抵抗制御
手段を備え、温度勾配計測手段は、温度データを入力し
て温度勾配データを出力するとともに、前記温度領域デ
ータを入力し、温度勾配計測中に前記温度領域データが
変化したときには温度勾配計測処理をやり直すようにし
た請求項２に係わる電気湯沸かし器であり、また、請求
項３に係わる本発明は、沸騰検知手段は、温度データま
たは温度領域データに基づいて所定温度未満では、温度
勾配データに基づく沸騰状態の検知を禁止するようにし
た請求項３に係わる電気湯沸かし器であり、また、請求
項５に係わる本発明は、温度データまたは温度領域デー
タに基づいて所定温度未満では温度勾配データに基づく
空焼き検知を禁止するようにした請求項３に係わる電気
湯沸かし器である。

【００１４】

【作用】請求項１に係わる本発明の電気湯沸かし器にお
いて、温度センサの状態によらずＡ／Ｄ変換手段が一定
時間で温度検知手段より入力するアナログ信号を所定桁
数のデジタル信号である温度データに変換するので、機
器はどのような温度状態においても的確な周期で温度計
測を行う。また、Ａ／Ｄ変換手段を内蔵したマイクロコ
ンピュータの採用は、コンパレータをマイクロコンピュ
ータに内蔵した従来構成に比べて充電波形を形成するた
めの抵抗器およびコンデンサを削減し、安価で簡単な構
成で温度検知を行う。また、請求項２に係わる本発明の
電気湯沸かし器において、温度センサの状態によらずＡ
／Ｄ変換手段が温度データを作成して出力し、温度勾配
計測手段が前記Ａ／Ｄ変換手段から入力する温度データ
に基づいて温度勾配データを出力し、空焼き検知手段が
前記温度勾配データに基づいて所定勾配以上の温度上昇
を検知して空焼き信号を出力し、従来構成で示す所定温
度θ１未満においても空焼き検知を行って加熱手段への
通電を遮断する。また、請求項３に係わる本発明の電気
湯沸かし器において、基準抵抗制御手段がＡ／Ｄ変換手
段から入力する温度データに基づいて複数個の基準抵抗
を切り替えて温度領域の中から所定の温度領域を選択
し、選択した温度領域を示す温度領域データを出力し
て、温度センサの状態を示す温度領域および温度データ
を即座に測定して温度変化に迅速に対応するとともに、
温度センサが室温である低温状態から容器内の液体の沸
騰状態である高温状態までの広範囲において安定した温
度変化幅で温度データを測定する。また、温度勾配計測
手段が前記Ａ／Ｄ変換手段あるいは前記基準抵抗制御手
段から入力する温度データに基づいて温度勾配データを
出力し、空焼き検知手段が前記温度勾配データに基づい
て所定勾配以上の温度上昇を検知して空焼き信号を出力
して、機器は容器内の液体の沸騰状態近傍の高温状態に
加えて室温近傍の低温状態においても安定した温度変化
幅で空焼き検知を行う。また、沸騰制御手段が前記空焼
き信号を入力すると加熱手段を遮断するように通電制御
手段を制御し、室温に馴染んだ容器内に水を入れず、機
器の通電を開始した場合にも安定した空焼き検知を行っ
て素早く加熱手段への通電を遮断して、空焼きを検知す
るまでに加熱手段の通電により容器が損傷してしまうの
を防ぐ。また、請求項５に係わる本発明の電気湯沸かし
器において、沸騰検知手段がＡ／Ｄ変換手段または基準
抵抗制御手段から入力する温度データまたは温度領域デ
ータに基づいて所定温度未満で温度勾配計測手段から入
力する温度勾配データに基づいた容器内の液体の沸騰状
態の検知を禁止し、常温の液体を沸かす場合、または保
温中の少量の液体に定格量まで常温の液体を追加して沸
かすような場合に低温部分での温度センサに基づく温度
データの揺らぎによる影響を受けないようにして、より
安定した沸騰検知を行う。また、請求項５に係わる本発
明の電気湯沸かし器において、空焼き検知手段Ａ／Ｄ変
換手段または基準抵抗制御手段より入力する温度データ
または温度領域データ信号に基づいて所定温度未満で温
度勾配計測手段から入力する温度勾配データに基づいた
所定勾配以上の温度上昇の検知を禁止し、常温の液体を
容器内に注いですぐに機器を通電するような場合に温度
センサが容器内の液体の温度に馴染まず温度センサに基
づく温度データが過度に揺らぎ、誤って空焼き検知して
しまうのを防ぐとともに、室温に馴染んだ容器内に液体
を入れずに機器の通電を開始した場合には加熱手段の通
電により容器が損傷するまでに、温度センサに基づく温
度データが前記所定温度以上まで上昇して空焼き検知し
加熱手段の通電を遮断して容器の損傷を防ぐ。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）以下、請求項１に係わる本発明の電気湯沸
かし器の一実施例について、図面を参照しながら説明す
る。図１は本実施例の構成を示すブロック図である。な
お、本実施例において、図１３に示す従来例と同じ構成
要素には同一番号を付与して説明を省略する。本実施例
の特徴的構成は、図１３に示す相対温度検知手段８と、
これに関わる抵抗器１３、抵抗器１４、コンデンサ１
５、トランジスタ１６およびコンパレータ１７を削減
し、代わりに温度検知手段５から入力するアナログ信号
を８ビットのデジタル信号である温度データに変換する
Ａ／Ｄ変換手段１８を新たに備え、温度勾配計測手段１
９は、Ａ／Ｄ変換手段１８より入力する前記温度データ
が上昇幅１だけ増加するまでの時間を計測するととも
に、計測した時間とＡ／Ｄ変換手段１８から入力した前
記温度データを出力する構成としたことである。

【００１６】上記構成の電気湯沸かし器について、図２
および図３を参照しながらその動作を説明する。図２は
本実施例における温度勾配計測手段１９の動作を示すフ
ローチャートである。図２に示したように、温度勾配計
測手段１９は交流電源１を投入すると、まずステップ１
で温度データが上昇幅１だけ増加するまでの時間を計測
するための温度勾配タイマを初期化したのち以下の処理
を繰り返す。

【００１７】まず、ステップ２で所定周期Ｔ１ごとにス
テップ３〜ステップ７の一連処理を行うようにする。ス
テップ３で前記温度勾配タイマのカウント処理を行い、
ステップ４でＡ／Ｄ変換手段１８を動作させて作成され
た温度データを入力する。つぎに、ステップ５でＡ／Ｄ
変換手段１８から今回入力した温度データが上昇幅１以
上大きいか否かの温度上昇判定処理を行い、ステップ６
で温度上昇の確定を検知した場合はステップ７に移行し
て、前記温度勾配タイマの内容である温度勾配データと
前記温度データとを出力した後に、ステップ１に戻って
前記温度勾配タイマを初期化してステップ２に移行す
る。

【００１８】つぎに、図３は沸騰検知手段２０の動作を
示すフローチャートである。図３において、沸騰検知手
段２０はステップ１１で温度勾配計測手段１９から前記
温度勾配データおよび前記温度データを入力すると、ス
テップ１２で前記温度データ≧８０ディジットであると
判断したときはステップ１３へ移行して、前記温度勾配
データに基づいて容器内の水の沸騰状態を検知する沸騰
検知処理を行い、ステップ１４で沸騰を検知するとステ
ップ１５へ移行して、容器内の水の沸騰状態を示す沸騰
信号を出力する。なお、８ビット分解能のＡ／Ｄ変換手
段１８で変換されたデジタル信号である温度データの上
昇幅１に相当する温度変化幅は、温度データの値に依存
して温度データ値＝１００ディジット近傍で温度変化幅
が最小値となるような曲線特性になり、１００ディジッ
ト近傍から離れるにしたがって温度変化幅が大きく、か
つ温度データの変化による温度変化幅の増加割合も大き
くなるという特徴がある。前述のようにステップ１２に
おいて８０ディジット以上でステップ１３の沸騰検知処
理を行っているのは、温度変化幅が安定したところで沸
騰検知を行うためであり、温度センサ＝８０℃近傍で温
度データ値＝８０ディジットになるように図１に示した
抵抗器７の値が決定されている。

【００１９】以上のような構成により、どのような温度
状態においてもＡ／Ｄ変換手段１８で的確に所定周期Ｔ
１で温度計測を行うことができる。また、Ａ／Ｄ変換手
段１８を内蔵したマイクロコンピュータを採用すると、
図１３に示した従来例でコンパレータ１７をマイクロコ
ンピュータに内蔵した構成に比べて、コンパレータ１７
の正入力に印加される充電波形を形成するための抵抗器
１３、抵抗器１４、コンデンサ１５およびトランジスタ
１６を削減でき、安価で簡単な機器の構成を実現するこ
とができる。

【００２０】なお、所定周期Ｔ１に交流電源１の周期を
利用した場合は、図２のステップ４でサンプリング周期
を交流電源１に関連づけて簡単な構成により安定した温
度入力を行えるとともに、交流電源１に商用電源（５０
Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を印加した場合は図２のステップ
３で商用電源の周波数に応じたカウント動作を行うこと
により、安価で簡単な構成により前記温度勾配タイマの
カウント動作を実現することができる。また、Ａ／Ｄ変
換手段１８の分解能を８ビットとしたが、１０ビットな
どの任意の分解能においても同様の結果を得ることがで
きる。さらに、温度勾配計測手段１９で温度上昇の判断
を上昇幅１で行っているが、２以上の任意の上昇幅で温
度勾配の計測動作を行った場合も同様の効果を得ること
ができるのは明らかである。

【００２１】（実施例２）以下、請求項２に係わる本発
明の電気湯沸かし器の一実施例について、図面を参照し
ながら説明する。図４は本実施例の構成を示すブロック
図である。本実施例が前記実施例１と異なる点は、温度
勾配計測手段１９から入力する温度勾配データ＜０．６
秒が４回連続するような空焼き条件を満たした場合に温
度急上昇を示す空焼き信号を出力する空焼き検知手段２
１を備え、沸騰制御手段１２が空焼き検知手段２１から
の前記空焼き信号に基づいて容器内に水がないことを検
知し、通電制御手段３を介して加熱手段２への通電を遮
断するように制御する構成としたことである。

【００２２】上記構成においてその動作を説明する。図
５は本実施例における空焼き検知手段２１の動作を示す
フローチャートである。図５に示したように、空焼き検
知手段２１は、交流電源１を投入するとステップ２１で
温度勾配データ＜０．６秒の４回連続をカウントするた
めの空焼きカウンタを初期化した後にステップ２２に移
行する。ステップ２２で温度勾配計測手段１９からの温
度勾配データの入力を待ち、温度勾配データを入力する
とステップ２３に移行して前記入力した温度勾配データ
が０．６秒以上であるか否かをチェックする。ステップ
２３で前記温度勾配データ＜０．６秒と判断するとステ
ップ２４へ分岐して前記空焼きカウンタを＋１し、ステ
ップ２５で前記空焼きカウンタを４回以上カウントする
とステップ２６で空焼き信号を出力する。しかし、ステ
ップ２３で前記温度勾配データ≧０．６秒と判断した場
合はステップ２１へ戻って前記空焼きカウンタを初期化
するので、温度勾配データ＜０．６秒を連続４回満たし
た場合のみ空焼き信号を出力するようになる。このよう
に、連続４回判定を行っているのは、小水量の湯沸か
し、または常温の水を大量に追加しての湯沸かしなどの
ときに、温度センサ６の状態に基づく温度データの揺ら
ぎにより比較的急な傾きの温度勾配データが非連続的に
発生する場合があるからで連続４回判定することにより
前記のような場合に空焼きと誤検知するのを防ぐためで
ある。

【００２３】以上のように本実施例によれば、空焼き検
知手段２１が温度勾配データ＜０．６秒を４回連続検知
した場合に温度急上昇を示す空焼き信号を出力し、沸騰
制御手段１２が空焼き検知手段２１より入力する前記空
焼き信号に基づき容器内に水がないことを検知して加熱
手段２への通電を遮断することにより、容器が損傷する
のを防ぐことができる。

【００２４】なお、空焼き検知手段２１において、空焼
き条件を０．６秒未満の４回連続としたが、容器の形状
や加熱手段２の消費電力値等の機器の特性により秒数お
よび連続判定の回数を任意の値に変更した場合にも、同
様の効果を得ることができる。また、空焼き検知手段２
１で空焼き検知を開始する前に加熱手段２への通電をオ
ンオフさせて温度センサ５と容器の温度を馴染ませるな
どの事前処理を行った場合でも、同様の効果を得ること
ができるのは明らかである。

【００２５】（実施例３）以下、請求項３に係わる本発
明の電気湯沸かし器の一実施例について、図面を参照し
ながら説明する。図６は本実施例の構成を示すブロック
図である。本実施例が実施例２と異なる点は、３つの温
度領域を設けて、前記温度領域のそれぞれに対応する抵
抗器２２とトランジスタ２５、抵抗器２３とトランジス
タ２６、および抵抗器２４とトランジスタ２７の組を温
度センサ６に接続するとともに、トランジスタ２５〜２
７のオンオフ制御を行う基準抵抗制御手段２８を備え、
基準抵抗制御手段２８は、Ａ／Ｄ変換手段１８を動作さ
せてＡ／Ｄ変換手段１８から入力する温度データに基づ
いて抵抗器２２、抵抗器２３および抵抗器２４の順で抵
抗器を有効にするようにトランジスタ２５〜２７を順次
オンにしながら３つの温度領域の中から該当する温度領
域を選択し、温度領域を選択した後に３ｍｓｅｃだけ待
機して再度Ａ／Ｄ変換手段１８を動作させてＡ／Ｄ変換
手段１８から入力した温度データと前記選択した温度領
域を示す温度領域データとを温度勾配計測手段１９に出
力し、温度勾配計測手段１９は基準抵抗制御手段２８か
ら入力する前記温度データが上昇幅１だけ増加するまで
の時間を計測して出力し、かつ基準抵抗制御手段２８か
ら入力する前記温度領域データの変化により温度領域が
推移したと、検知して時間計測をやり直すようにしたこ
とである。

【００２６】実施例１で述べたように、温度データの上
昇幅１に相当する温度変化幅は温度データ値＝１００デ
ィジット近傍で温度変化幅が最小値となるような特性曲
線になり、１００ディジット近傍から離れるにしたがっ
て温度変化幅が大きく、かつ温度データの変化による温
度変化幅の増加割合も大きくなる。したがって、温度デ
ータ値＝１００ディジット近傍が８０℃〜１１０℃にな
るような抵抗器７の設定にして沸騰検知手段２０で安定
に沸騰検知できるようにした場合には、室温である２０
℃近傍では温度データ値が温度変化幅の最小値点からか
なり離れて非常に大きな温度変化幅になってしまい、最
小の温度変化幅に合わせて決定されている空焼きの判定
値０．６秒では空焼き検知手段２１は空焼き検知できず
に加熱手段２の通電により容器を過度に加熱してしま
い、容器を損傷してしまう恐れがある。また、温度デー
タ値＝１００ディジット近傍が２０℃近傍になるような
抵抗器７の設定にして室温状態で空焼き検知手段２１が
安定に空焼き検知できるようにした場合には、今度は沸
騰検知を行う８０℃〜１１０℃で温度データ値が大きく
なるに従って加速的に温度変化幅が大きくなってしま
い、安定に沸騰検知できないという問題がある。

【００２７】本発明はこのような課題を改善している。

【００２８】

【表１】

【００２９】（表１）は前記３つの温度領域に対応する
温度範囲を示した表である。（表１）において、３つの
温度領域を判定する２つの温度判定値をそれぞれθ２＝
４２℃、θ３＝７２℃として、温度センサ５に基づく温
度データがθ３以上を領域３、θ２以上でθ３未満を領
域２、θ２未満を領域１と定義している。なお、前記２
つの温度判定値θ２とθ３は、それぞれ図６に示したト
ランジスタ２６をオンにしたときにＡ／Ｄ変換手段１８
が出力するデジタル信号の温度データ＝８０ディジット
になるような抵抗器２３と、トランジスタ２５をオンに
したときに前記温度データ＝８０ディジットになるよう
な抵抗器２２とで定義されている。

【００３０】図７は基準抵抗制御手段２８の動作を示す
タイミングチャートである。図７に示したように、基準
抵抗制御手段２８は、交流電源１を投入すると所定周期
Ｔ２ごとに以下の動作を繰り返す。まず、トランジスタ
２５をオンにして抵抗器２２を有効にし、温度検知手段
５が出力するアナログ電圧値が安定するまで２００μｓ
程度だけ待機した後にＡ／Ｄ変換手段１８を動作させて
温度データである８ビットのデジタル信号Ｄ１を入力す
る。そして、デジタル信号Ｄ１≧８０ディジットならば
温度領域をθ３≦θである領域３に確定する。しかし、
デジタル信号Ｄ１＜８０ディジットのときは図７に示し
たようにトランジスタ２５をオフにし、トランジスタ２
６をオンにして抵抗器２３を有効にし、温度検知手段５
が出力するアナログ電圧値が安定するまで２００μｓ程
度だけ待機した後にＡ／Ｄ変換手段１８を動作させて８
ビットのデジタル信号Ｄ２を入力する。そして、デジタ
ル信号Ｄ２≧８０ディジットならば温度領域をθ２≦θ
＜θ３である領域２に確定する。さらに、デジタル信号
Ｄ２＜８０ディジットのときは温度領域をθ＜θ２であ
る領域１に確定して、図７に示したようにトランジスタ
２６をオフにし、トランジスタ２７をオンにして抵抗器
２４を有効にする。

【００３１】このようにして、比較的短時間で３つの温
度領域である領域１〜領域３の中から該当する温度領域
を選択した後に、図７に示したように、３ｍｓだけ前記
選択した温度領域に対応する抵抗器を有効とするトラン
ジスタのオンを保持し、その後に再度Ａ／Ｄ変換手段１
８を動作させて８ビットのデジタル信号Ｄ３を入力し、
前記選択した温度領域とデジタル信号Ｄ３とを出力す
る。したがって、各々の温度領域におけるデジタル信号
の温度データ内容は、８０ディジット〜１４４ディジッ
トになり１００ディジット近傍の温度変化幅を非常に安
定した温度データとして採用することができる。なお、
比較的短時間で温度領域を選択した後にＡ／Ｄ変換手段
１８を再動作させるまで３ｍｓほどの比較的長時間待機
しているのは、該当する温度領域に対応した抵抗器を有
効にした後に温度検知手段５の出力するアナログ電圧波
形を十分安定させてから、Ａ／Ｄ変換手段１８でデジタ
ル信号に変換し、非常に安定した温度データを作成する
ためである。

【００３２】以上のように、基準抵抗制御手段２８がＡ
／Ｄ変換手段１８より入力するデジタル信号が与える温
度データが８０ディジット以上になるように抵抗器２２
〜抵抗器２４を切り替えることにより３つの温度領域の
中から該当する温度領域を選択し、その後に前記選択し
た温度領域を示す信号である温度領域データと前記温度
データとを出力することにより、温度センサ６の温度状
態を示す温度領域と温度データとを即座に測定して温度
変化に迅速に対応することができるとともに、温度セン
サ６が室温である低温状態から容器内の液体の沸騰状態
である高温状態までの広範囲において安定した温度変化
幅で温度データを測定することができる。

【００３３】以下、本実施例における温度勾配計測の動
作について説明する。図８は本実施例における温度勾配
計測手段１９の動作を示すフローチャートである。図２
に示した実施例１および実施例２における温度勾配計測
手段１９と大きく異なる点は、ステップ３４で基準抵抗
制御手段２８から温度領域データと温度データとを入力
し、ステップ３８で前記温度領域データの変化を検知す
ると温度領域が推移したと判断してステップ３１へ分岐
し、温度勾配タイマを初期化して時間計測をやり直す構
成としたことにある。

【００３４】以上のように本実施例によれば、前記基準
抵抗制御手段２８から安定した温度変化幅の温度データ
を入力して温度勾配計測手段１９は温度勾配データを計
測して出力し、空焼き検知手段２１が温度勾配計測手段
１９から入力する前記温度勾配データに基づいて空焼き
検知を行って空焼き信号を出力し、沸騰制御手段１２が
前記空焼き信号を入力して加熱手段２を遮断するように
通電制御手段３を制御するので、機器は容器内の液体の
沸騰状態近傍の高温状態に加えて室温近傍の低温状態に
おいても安定した温度変化幅で空焼き検知を行うことが
できる。したがって、室温に馴染んだ容器内に水を入れ
ずに機器の通電を開始した場合にも素早く加熱手段２へ
の通電を遮断することができ、空焼き検知するまでに加
熱手段２の通電により容器が損傷してしまうのを防ぐこ
とができる。

【００３５】なお、本実施例において、温度検知手段５
で検知する温度を示すデジタル信号の温度データを基準
抵抗制御手段２８を介して入力しているが、Ａ／Ｄ変換
手段１８から前記温度データを直接入力するようにして
も同様の効果を得ることができる。また、所定周期Ｔ２
として、交流電源１の周期を利用した場合は、基準抵抗
制御手段２８の入力サンプリング周期を交流電源１に関
連づけて簡単な構成で安定した温度入力を行うことがで
きる。さらに、抵抗器およびトランジスタをそれぞれ１
つにして温度領域を１つにした場合でも、基準抵抗制御
手段２８が温度測定を行うときだけ前記トランジスタを
オンにすることにより、温度センサ６に流れる電流値を
減らして温度センサ６の自己発熱を防ぐことができる。

【００３６】（実施例４）以下、請求項４に係わる本発
明の電気湯沸かし器の一実施例について、図面を参照し
ながら説明する。図９は本実施例の構成を示すブロック
図である。本実施例が実施例３と異なる点は、沸騰検知
手段２０が基準抵抗制御手段２８から入力する温度領域
データと温度データとに基づいて所定温度θ４未満では
沸騰検知処理を行わないようにしたことにある。

【００３７】実施例３において、たとえば常温の水を容
器に注いで沸かす場合、または保温中の少量の湯に定格
水量まで常温の水を追加して沸かすなどの場合に、温度
検知手段５での検知する温度が低温部分において基準抵
抗制御手段２８で検知する温度データに比較的大きな揺
らぎが発生し、この部分から沸騰検知を開始すると容器
内の水が沸騰するまでに沸騰検知してしまう早切れ現
象、または容器内の水が沸騰してもなかなか沸騰検知し
ない遅切れ現象を引き起こし易いという問題がある。本
実施例ではこのような課題を改善している。

【００３８】以下、本実施例の動作について図面を参照
しながら説明する。図１０は本実施例における沸騰検知
手段２０の動作を示すフローチャートである。本実施例
における沸騰検知手段２０は、ステップ４６で基準抵抗
制御手段２８から入力する温度領域データが領域３以
外、すなわち領域１または領域２、または領域３の場合
でもステップ４２に示すように基準抵抗制御手段２８か
ら入力する温度データ＜９６ディジットである場合は、
ステップ４３における沸騰検知処理を行わない。なお、
領域３かつ温度データ＝９６ディジットのときの所定温
度θ４は、領域３に対応した抵抗器２２の値により変更
が可能である。沸騰検知手段２０が基準抵抗制御手段２
８から入力する信号に基づき所定温度θ４未満では容器
内の水の沸騰状態の検知を禁止することにより、常温の
水を沸かす場合、または保温中の少量の水に定格量まで
常温の水を追加して沸かすような場合に温度検知手段５
の出力に基づく温度の低温部分での揺らぎの影響を受け
ないようにでき、より安定した沸騰検知を行うことがで
きる。

【００３９】なお、図１０に示したステップ４２を削減
し、実施例３ですでに定義した所定温度θ３を適正な値
にしてステップ４６により領域３のときにステップ４３
で沸騰検知処理を行うようにすると、同様の効果を得る
ことができるとともに沸騰検知手段２０を簡単な構成に
することができる。

【００４０】（実施例５）以下、本発明の電気湯沸かし
器の制御装置の第５の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。図１１は本実施例の電気湯沸かし器の構
成を示すブロック図である。本実施例が実施例３と異な
る点は、空焼き検知手段２１が基準抵抗制御手段２８か
ら入力する温度領域データと温度データとに基づく所定
温度θ５未満では空焼き検知処理を行わないようにした
ことである。

【００４１】実施例３において、たとえば常温の水を容
器内に注いですぐに機器に交流電源１を投入すると、温
度センサ６の温度と容器内の水の温度とが馴染まず、温
度検知手段５が出力するアナログ信号が過度に揺らいで
しまい、温度勾配計測手段１９が出力する温度勾配デー
タが極端に長いか、または極端に短いものになって空焼
き検知手段２１が容器内に水があるにもかかわらず誤っ
て空焼き検知してしまうという問題がある。本実施では
このような課題を改善している。

【００４２】以下、本実施例における空焼き検知手段２
１の動作について図面を参照しながら説明する。図１２
は本実施例における空焼き検知手段２１の動作を示すフ
ローチャートである。本実施例における空焼き検知手段
２１は、ステップ５７で基準抵抗制御手段２８から入力
する温度領域データが領域１で、かつ温度データ＜８０
ディジットである場合は、ステップ５３〜ステップ５６
による空焼き検知処理を行わない。なお、領域１かつ温
度データ＝８０ディジットのときの所定温度θ５は、領
域１に対応した抵抗器２４の値により設定が可能であ
り、室温に馴染んだ容器内に水を入れずに機器に交流電
源１を投入したときに容器の温度が上昇しすぎて容器が
損傷する前に基準抵抗制御手段２８が検知でき得る温度
値に設定する必要がある。

【００４３】以上のように本実施例によれば、常温の水
を容器内に注いですぐに機器に交流電源１を投入して
も、空焼き検知手段２１が所定温度θ５未満では空焼き
検知処理を禁止して温度センサ６の温度と容器内の水の
温度が馴染むまで待つことにより、温度検知手段５が出
力するアナログ信号が安定して温度勾配計測手段１９が
出力する温度勾配データも安定し、誤って空焼き検知し
てしまうのを防ぐことができる。また、室温に馴染んだ
容器内に水を入れずに機器に交流電源１を投入した場合
は、加熱手段２の通電で容器が損傷する前に温度センサ
５の温度が所定温度θ５以上になってから空焼き検知手
段２１が空焼き検知処理を行うことにより、容器の温度
が上昇しすぎて容器が損傷する前に加熱手段２の通電を
遮断することができる。

【００４４】なお、第５の実施例において、Ａ／Ｄ変換
手段１８、基準抵抗制御手段２８、温度勾配計測手段１
９、沸騰検知手段２０、空焼き検知手段２１、および沸
騰制御手段１２の一部または全部をマイクロコンピュー
タにより構成できるのは明らかである。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係わる本発明の電気湯沸かし器は、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を制御する通
電制御手段と、温度センサで検出した前記容器内の液体
の温度に対応するアナログ信号を出力する温度検知手段
と、前記アナログ信号を所定桁数のデジタルの温度デー
タに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記温度データを入力
し、その値が所定数だけ増加するに要する時間を計測し
て温度勾配データを出力する温度勾配計測手段とし、前
記温度勾配データに基づいて前記容器内の液体の沸騰状
態を検知し、沸騰状態を示す沸騰信号を出力する沸騰検
知手段と、前記沸騰信号を入力するまで前記加熱手段を
通電するように前記通電制御手段を制御する沸騰制御手
段を備えたことにより、どのような温度状態においても
的確な周期で温度計測を行うことができ、Ａ／Ｄ変換手
段を内蔵したマイクロコンピュータを採用すると、コン
パレータをマイクロコンピュータに内蔵した従来構成に
比べて充電波形を形成するための抵抗器およびコンデン
サを削減でき、安価で簡単な構成にて温度検知を行うこ
とができる。また、請求項２に係わる本発明の電気湯沸
かし器は、温度勾配データに基づいて所定勾配以上の温
度上昇を検知し、空焼き信号を出力する空焼き検知手段
を備え、沸騰制御手段は、前記空焼き信号を入力したと
き加熱手段を遮断するように通電制御手段を制御するよ
うにしたことにより、どのような温度状態においても空
焼き検知を行って加熱手段への通電を遮断し容器が損傷
するのを防ぐことができる。また、請求項３に係わる本
発明の電気湯沸器は、温度検出手段は、温度センサに直
列接続されたときＡ／Ｄ変換手段が出力する温度データ
が所定ディジット以上になる抵抗値の基準抵抗器を単一
または複数の温度領域に対応して備え、温度データを入
力してそのディジットが前記所定ディジット以上になる
基準抵抗器を選択して温度センサに接続するとともに、
選択した基準抵抗器に対応する温度領域の示す温度領域
データを出力する基準抵抗制御手段を備え、温度勾配計
測手段は、温度データを入力して温度勾配データを出力
するとともに、前記温度領域データを入力し、温度勾配
計測中に前記温度領域データが変化したときには温度勾
配計測処理をやり直すようにしたことにより、室温状態
から容器内の液体の沸騰状態までの広範囲において安定
した温度変化幅で温度データを測定して、容器内の液体
の沸騰状態近傍の高温状態、および室温近傍の低温状態
のいずれにおいても安定な温度変化幅で空焼き検知を行
い、室温に馴染んだ容器内に水を入れずに機器の通電を
開始した場合にも素早く加熱手段への通電を遮断して、
加熱手段の通電により容器が損傷してしまうのを防ぐこ
とができる。また、請求項４に係わる本発明の電気湯沸
かし器は、沸騰検知手段は、温度データまたは温度領域
データに基づいて所定温度未満は、温度勾配データに基
づく沸騰状態の検知を禁止することにより、常温の液体
を沸かす場合、または保温中の少量の液体に定格量まで
常温の液体を追加して沸かすような場合にも安定した沸
騰検知を行うことができる。また、請求項５に係わる本
発明の電気湯沸かし器は、温度データまたは温度領域デ
ータに基づいて所定温度未満では温度勾配データに基づ
く空焼き検知を禁止することにより、常温の液体を容器
内に注いですぐに機器を通電しても誤って空焼き検知し
てしまうのを防ぐことができるとともに、室温に馴染ん
だ容器内に液体を入れずに機器の通電を開始した場合に
は素早く加熱手段の通電を遮断して容器の損傷を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係わる本発明の電気湯沸かし器の一
実施例の構成を示すブロック図

【図２】同実施例における温度勾配計測手段の動作を示
すフローチャート

【図３】同実施例における沸騰検知手段の動作を示すフ
ローチャート

【図４】請求項２に係わる本発明の電気湯沸かし器の一
実施例の構成を示すブロック図

【図５】同実施例における空焼き検知手段の動作を示す
フローチャート

【図６】請求項３に係わる本発明の電気湯沸かし器の一
実施例の構成を示すブロック図

【図７】同実施例における基準抵抗制御手段の動作を示
すタイミングチャート

【図８】同実施例における温度勾配計測手段の動作を示
すフローチャート

【図９】請求項４に係わる本発明の電気湯沸かし器の一
実施例の構成を示すブロック図

【図１０】同実施例における沸騰検知手段の動作を示す
フローチャート

【図１１】請求項５に係わる本発明の電気湯沸かし器の
一実施例の構成を示すブロック図

【図１２】同実施例における空焼き検知手段の動作を示
すフローチャート

【図１３】従来例の電気湯沸かし器の構成を示すブロッ
ク図

【図１４】同従来例における相対温度検知手段の動作を
示すタイミングチャート

【符号の説明】

２ 加熱手段 ３ 通電制御手段 ５ 温度検知手段 ６ 温度センサ １２ 沸騰制御手段 １８ Ａ／Ｄ変換手段 １９ 温度勾配検知手段 ２０ 沸騰検知手段 ２１ 空焼き検知手段 ２８ 基準抵抗制御手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内の液体を加熱する加熱手段と、前
   記加熱手段の通電を制御する通電制御手段と、温度セン
   サで検出した前記容器内の液体の温度に対応するアナロ
   グ信号を出力する温度検知手段と、前記アナログ信号を
   所定桁数のデジタルの温度データに変換するＡ／Ｄ変換
   手段と、前記温度データを入力し、その値が所定値だけ
   増加するに要する時間を計測して温度勾配データを出力
   する温度勾配計測手段と、前記温度勾配データに基づい
   て前記容器内の液体の沸騰状態を検知し、沸騰状態を示
   す沸騰信号を出力する沸騰検知手段と、前記沸騰信号を
   入力するまで前記加熱手段を通電するように前記通電制
   御手段を制御する沸騰制御手段とを備えた電気湯沸かし
   器。
2. 【請求項２】 温度勾配データに基づいて所定勾配以上
   の温度上昇を検知し、空焼き信号を出力する空焼き検知
   手段を備え、沸騰制御手段は、前記空焼き信号を入力し
   たとき加熱手段を遮断するように通電制御手段を制御す
   る請求項１記載の電気湯沸かし器。
3. 【請求項３】 温度検出手段は、温度センサに直列接続
   されたときＡ／Ｄ変換手段が出力する温度データが所定
   ディジット以上になる抵抗値の基準抵抗器を単一または
   複数の温度領域に対応して備え、温度データを入力して
   そのディジットが前記所定ディジット以上になる基準抵
   抗器を選択して温度センサに接続するとともに、選択し
   た基準抵抗器に対応する温度領域の示す温度領域データ
   を出力する基準抵抗制御手段を備え、温度勾配計測手段
   は、温度データを入力して温度勾配データを出力すると
   ともに、前記温度領域データを入力し、温度勾配計測中
   に前記温度領域データが変化したときには温度勾配計測
   処理をやり直すようにした請求項２記載の電気湯沸器。
4. 【請求項４】 沸騰検知手段は、温度データまたは温度
   領域データに基づいて所定温度未満では、温度勾配デー
   タに基づく沸騰状態の検知を禁止するようにした請求項
   ３記載の電気湯沸かし器。
5. 【請求項５】 空焼き検知手段は、温度データまたは温
   度領域データに基づいて所定温度未満は温度勾配データ
   に基づく空焼き検知を禁止するようにした請求項３記載
   の電気湯沸かし器。