JPS6345807B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般家庭等にて使用する電気湯沸器の
加熱制御装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、この種の電気湯沸器においては、水温を
感知するサーモスタツト等の感熱素子を水の沸騰
点未満の温度（たとえば93℃）で作動させて、水
を加熱昇温するヒーターへの通電を停止するよう
にしてあるため、水を沸騰させることができず、
充分な水の殺菌やカルキ抜きの効果が得られなか
つた。

すなわち、感温素子の動作温度には必ずばらつ
きがあるために、動作温度を水の沸騰点近くに設
定しても、水が沸騰しているのにもかかわらず感
温素子が作動せず連続沸騰という危険な状態を引
き起すものがあるため、現在のこの種の電気湯沸
器にあつては前述の通り、感熱素子の動作温度
を、水温が９３℃程度に到達したときに作動する
ように設定することにより、上述の危険を回避し
ていた。

したがつて、このような電気湯沸器において
は、充分な水の殺菌やカルキ抜きができないとい
う欠点を有している。

そこで、これら欠点の解消方法として、第１図
のブロツク図に示すような沸騰型の電気湯沸器が
ある。

その構成を説明すると、水の沸騰点未満の温度
(A)にて作動する感熱素子１と、この感熱素子１の
作動から一定時間（Td）経過後、ヒータ３への
通電を停止する遅延装置２を設けた構成とし、水
を沸騰させた後に必ずヒータ３への通電を停止す
ることが可能としている。

しかしながら、この沸騰型の電気湯沸器におい
ては、所定温度(A)感知後、一定時間ヒータ３への
通電を遅延するため、湯沸し水量によつて沸騰時
間が極端に変動してしまう。それを示したのが第
２図のグラフで、湯沸し水量が多い場合（実線で
水温変化を示す）には、水温上昇が緩かであるた
め、所定温度(A)に到達してから沸騰開始までの時
間（T₁）は、水温上昇が急な湯沸し水量が少い
場合（破線で水温変化を示す）の同沸騰開始まで
の時間（T₂）に比べて長くなる。したがつて、
湯沸し水量が多い場合の水の沸騰時間（T₃）は、
所定温度(A)感知後のヒータ３への通電遅延時間
（Td）が一定であるために、湯沸し水量が少い場
合の湯騰時間（T₄）に比べて短くなる。

すなわち、この構成では湯沸し水量によつて沸
騰時間が変動し、湯沸し水量が少ないほど、沸騰
時間が長くなるために、危険性が増す上に、必要
以上にヒータ３への通電がなされるため、不経済
でもあるという問題があつた。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題を解消し、湯沸
し水量が変動しても、沸騰時間を一定にすること
が可能な電気湯沸器の加熱制御装置を提供するこ
とを目的とするものである。

発明の構成 前記目的を達成するため、本発明の電気湯沸器
の加熱制御装置は、第３図のシステムブロツク図
に示すように、液体（水）の温度を検知する感温
素子１１の温度が所定の第１の温度レベルに到達
したときに第１の検知信号を、同感温素子１１の
温度が第１の温度レベル以上の第２温度レベルに
到達したときに第２の検知信号を出力する検知装
置１２と、この検知装置１２の第１の検知信号に
より充電を開始し、第２の検知信号により放電を
開始する充放電装置１３と、この充放電装置１３
が所定の放電レベルに到達したことにより液体加
熱用の発熱体１５への通電を停止する駆動装置１
４より構成されており、第１および第２温度レベ
ルを設定した検知装置１２の出力にて充放電装置
１３の状態を制御することにより、湯沸し水量に
かかわらず、沸騰時間を一定にするものである。

実施例の説明 以下、添付図面に基づいて本発明の一実施例を
説明する。

第４図において１１は負の温度係数を有するサ
ーミスタ等で構成した感温素子で、液体を収容す
る容器（図示せず）の底部等に取付けられる。１
２は検知装置、１３は充放電装置、１４は駆動装
置で以下それぞれについて説明する。

検知装置１２は抵抗１６〜２２、オープンコレ
クタ出力型の比較器２３〜２５およびダイオード
２６より構成され、抵抗１６と前記感温素子１１
で直流電圧Vccを分圧した電圧Vxを比較器２３
の−入力端子および比較器２４の＋入力端子に入
力し、抵抗１７〜１９にてVccを分圧して感温素
子１１の第１温度レベルに対応した分割高電圧
V₁を比較器２３の＋入力端子に、また感温素子
１１の第２温度レベルに対応した分割低電圧V₂
を比較器２４の−入力端子にそれぞれ入力し、比
較器２５の−入力は比較器２４の出力端子、一端
がVccに接続された抵抗２０の他端およびダイオ
ード２６のアノードが接続され、このダイオード
２６のカソードは比較器２３の出力に接続されて
おり、したがつて比較器２４の出力は比較器２３
の出力に対してワイヤード・オア接続としてあ
る。また比較器２５の＋入力端子には、略同抵抗
値を有する抵抗２１，２２にて略1/2Vccの電圧
が与えられている。

充放電装置１３は、充放電用のコンデンサ２
６、充電用の抵抗２７および充放電用の抵抗２８
で構成され、コンデンサ２６の＋極および充放電
用の抵抗２８の一端をVccに接続し、コンデンサ
の−極及び同抵抗２８の他端は充電用の抵抗２７
の一端に接続するとともに、ここに生ずる充放電
装置１３の出力電圧V₃を駆動装置１４の＋入力
端子に入力している。また、充電用の抵抗２７の
他端は検知装置１２の比較器２５の出力に接続さ
れている。

駆動装置１４は、抵抗２９〜３１、オープンコ
レクタ出力型の比較器３２、PNP型のトランジ
スタ３３およびリレー３４等より構成され、比較
器３２の＋入力端子には前述の通り、充放電装置
１３の出力電圧V₃が入力され、同比較器３２の
−入力端子には抵抗２９，３０にて定まる電圧
V₄が与えられる。

比較器３２の出力はダイオード３５および３６
を介して比較器２３および比較器２４のそれぞれ
の出力端子に接続された所謂ワイヤード・オア接
続となつている。また比較器３２の出力は抵抗３
１を介してトランジスタ３３のベースに接続さ
れ、このトランジスタ３３のエミツタはVccに、
コレクタはリレー３４のコイルの一端に接続さ
れ、コイルの他端はGNDに接続されている。

また、リレー３４の接点３４ａは発熱体１５と
直列に接続され、この直列接続体は交流電源３７
に接続されている。

なお、３８，３９は補助発熱体およびサーモス
タツトで液体が発熱体１５にて沸騰した後、水温
を92〜94℃程度に保つ保温用の回路で、補助発熱
体３８の発熱量は発熱体１５の発熱量に比べてか
なり小さくしてある。

上記構成においてその動作を第４図および第５
図を参照して説明する。

(1) 感温素子１１の温度が第１温度レベル未満の
とき（水温がT₁℃未満のとき） 感温素子１１の抵抗値が大きく、したがつて
V_X＞V₁＞V₂となるので、比較器２３の出力は
“Ｌ”、比較器２４の出力は比較器２３の出力に
対してワイヤード・オア接続されているので同
じく“Ｌ”となる。したがつて比較器２５の出
力はその＋入力電圧の方が−入力電圧より高く
なるので“Ｈ”となり、充放電装置１３は動作
せず、その出力電圧（＝比較器３２の＋入力電
圧）V₃はVccを保持し、V₃＞V₄となつて比較
器３２の力は“Ｈ”になろうとするが、この出
力は比較器２３の出力にワイヤード・オア接続
されているので結局“Ｌ”となり、トランジス
タ３３がON、同じくリレー３４もON状態と
なつて接点３４ａが閉じられ発熱体１５への通
電がなされる。

(2) 感温素子１１の温度が第１温度レベル以上第
２温度レベル未満のとき（水温がT₁℃以上T₂
℃未満のとき） 発熱体１５の加熱により水温が上昇してT₁
℃に到達して感温素子１１の温度が第１温度レ
ベルを越えると、感温素子１１の抵抗値が(1)よ
り小さくなつて、V₁＞V_X＞V₂となり、比較器
２３及び比較器２４の出力は共に“Ｈ”とな
り、比較器２５の出力はその＋入力電圧より−
入力電圧が高くなるので“Ｌ”となり、充放電
装置１３は、Vccよりコンデンサ２６および抵
抗２７，２８に電流が流れてコンデンサ２６は
徐々に充電され、その出力電圧V₃はVccより
抵抗２７，２８およびコンデンサ２６にて定ま
る時定数にて徐々に低下する。V₃＞V₄の状態
においては比較器３２の出力は“Ｈ”になろう
とするが、この出力は比較器２５の出力にワイ
ヤード・オア接続されているので結局“Ｌ”と
なり、またV₃＜V₄の状態となれば自分自身で
その出力を“Ｌ”とするため、結局トランジス
タ３３はON状態を保持、したがつてリレー３
４もON状態を保持し、発熱体１５への通電が
保持される。

(3) 感温素子１１の温度が第２温度レベル以上と
なつたとき（水温がT₂℃以上となつたとき） 水温がさらに上昇してT₂℃に到達して感温
素子１１の温度が第２温度レベルを越えると、
感温素子１１の抵抗値はさらに小さくなつて
V₁＞V₂＞V_Xとなり、比較器２３の出力は
“Ｈ”を保持、比較器２４の出力は“Ｈ”から
“Ｌ”になり、したがつて比較器２５の出力は
その＋入力電圧が−入力電圧より高くなるので
“Ｌ”から“Ｈ”になるため、充放電装置１３
はこれまでの充電状態から放電状態に変わる。
すなわちコンデンサ２６にチヤージされた電荷
が抵抗２８を通じて放電するため出力電圧（＝
比較器３２の＋入力電圧）V₃はVccに向つて
抵抗２８およびコンデンサ２６にて定まる時定
数にて徐々に上昇して、ついには比較器３２の
−入力電圧を越える。したがつて比較器３２の
出力は“Ｌ”から“Ｈ”となり、トランジスタ
３３及びリレー３４がOFFとなり、発熱体１
５への通電が停止され、以降は補助ヒータ３８
及びサーモスタツト３９にて保温される。

動作の説明は以上のとおりであるが、次に水量
が変動したときの湯沸し特性および回路動作につ
いて説明する。

第６図は水量が多い場合（）と少ない場合
（）の湯沸し特性を感温素子１１の温度が第１
温度レベルに到達した時（V_X＝V₁となる時）の
時間を基準にとつて示したグラフである。

これまでの説明の通りV_XがV₁以下となると、
比較器３２の＋入力電圧は徐々に低下し、V_Xが
V₂以下となると上昇しはじめ比較器３２の−入
力電圧を越えると発熱体１５への通電が停止され
るが、同図ｂに示すように、水量が少ない場合
（）はV_XがV₁通過後V₂に等しくなるまでの時
間は、水量が多い場合（）に比べ水温上昇が早
いので短くなるために、V_X＝V₂となつた時点に
おける比較器３２のの＋入力電圧を、V_A、
の同電圧をV_BとすればV_B＞V_Aとなる。

以降、比較器３２の＋入力電圧は上昇して同一
入力電圧V₄に達したときに発熱体１５への通電
が停止されるのであるが、V_B＞V_Aなので、水量
が少ない場合（）の方がV₄に達するのが早く、
したがつて感温素子１１の温度が第２温度レベル
に達して（V_X＝V₂となつた時）から発熱体１５
への通電が停止されるまでの時間が短くなる。

V_X＝V₂となつた時点から沸騰開始までの時間
は水量の少ない場合（）の方が短く、また上述
の通りV_X＝V₂となつた時点から発熱体１５への
通電が停止されるまでの時間が短いため、沸騰時
間は水量が少ない場合（）も多い場合（）も
同じにすることができる。

すなわち、水量変動に対する感温素子１１の温
度受感特性に鑑みて、抵抗２７，２８、コンデン
サ２６、電圧V₁，V₂及びV₄を設定すれば、水量
変動に関係なく沸騰時間を一定にすることが可能
となる。

発明の効果 以上の説明から明なかなように、本発明の電気
湯沸器の加熱制御装置は、２つの検知温度レベル
を通過する間、充放電装置を充電させ、以降、放
電させて、所定のレベルに到達した時に発熱体へ
の通電を停止するので、水量変動に関係なく沸騰
時間を一定にすることが可能となり、したがつて
従来に比べて安全性が向上し、省エネになるなど
その工業的価値は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の沸騰型の電気湯沸器を示すシス
テムブロツク図、第２図は同電気湯沸器の水温の
変化を示す特性図、第３図は本発明の電気湯沸器
の加熱制御装置を示すシステムブロツク図、第４
図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第５図
は同電気回路図の動作を示すタイムチヤート図、
第６図は同電気回路図にて水量変動に対する要部
動作を示すタイムチヤート図である。 １１……感温素子、１２……検知装置、１３…
…充放電装置、１４……駆動装置、１５……発熱
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体を加熱する発熱体と、この発熱体により
   加熱された液体の温度を検知する感温素子と、こ
   の感温素子の温度が所定の第１温度レベルに到達
   したときに第１の検知信号を出力し、かつ同感温
   素子の温度が前記第１温度レベル以上の第２温度
   レベルに到達したときに第２の検知信号を出力す
   る検知装置と、この検知装置の第１の検知信号に
   より充電を開始し、かつ第２の検知信号により放
   電を開始する充放電装置と、この充放電装置が所
   定の放電レベルに到達したことを判断して前記発
   熱体への通電を停止する駆動装置よりなる電気湯
   沸器の加熱制御装置。