JP2007000331A - 電気湯沸かし器 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間交流電源が遮断されていても、十分なお湯を出湯できる簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することを目的とするものである。
【解決手段】太陽電池５を備え、交流電源遮断時にも太陽電池５によって蓄電手段４を充電し続けるようにしたものである。これによって、直流電源２のみでなく太陽電池５からも蓄電手段４を充電することができるので、交流電源遮断時にも太陽電池５からの供給電力を有効に利用して蓄電手段４を充電しつづけることができ、コードレス出湯能力が高く、しかも消費電力を低減した簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源遮断時にも十分に出湯能力を維持できるコードレス出湯機能を有する電気湯沸かし器に関するものである。

従来、この種の電気湯沸かし器のコードレス出湯機能には、交流電源接続時にこの交流電源より作られた直流電源より充電される蓄電手段を有し、交流電源遮断時にはこの蓄電手段に充電された電力によってポンプなどの出湯手段およびその制御用の電子回路を駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−３１７８６０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、蓄電手段に充電された充電電流を出湯手段および電子回路に供給することになるが、蓄電手段自身の自己放電も生じるために充電された電圧が徐々に減少し、出湯できるお湯の量が減少することになる。

一方、近年の技術進歩で電気湯沸かし器の断熱性能が格段に向上した結果、交流電源が遮断されても収容した液体温度は長時間高温を維持することができるようになっており、長時間交流電源が遮断された後でもお湯を使用することができる。このため、使用者自身が湯沸かし終了後は交流電源を遮断し省エネをはかるという使われ方が増えてきている。すなわち、お湯を沸騰させて交流電源が遮断されても保温温度（例えば、９０℃）まで冷めるのにかかる時間が１時間〜２時間くらいかかり、一方で２時間経過すると蓄電手段の充電量は大幅に低下し、交流電源遮断直後では収容した液体を全て出湯可能であったものが、半分くらいのお湯しか出湯させることができなくなるなどという課題がでてきた。

これらを解決する方法として、長時間交流電源遮断後にも十分な出湯量を得るように蓄電手段の蓄電量を増やすこともできるが、蓄電手段が大きくなり、従って電気湯沸かし器全体が大きくなり、重いものとなって、持ち運びなどにも不便なものとなってしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、長時間交流電源が遮断されていても、十分なお湯を出湯できる簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気湯沸かし器は、太陽電池を備え、交流電源遮断時にも太陽電池によって蓄電手段を充電し続けるようにしたものである。

これによって、直流電源のみでなく太陽電池からも蓄電手段を充電することができるので、交流電源遮断時にも太陽電池からの供給電力を有効に利用して蓄電手段を充電しつづけることができ、コードレス出湯能力が高く、しかも消費電力を低減した簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することができる。

本発明の電気湯沸かし器は、長時間交流電源が遮断されていても、十分なお湯を出湯できる簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することができる。

第１の発明は、交流電源から得られる交流電流によって作られる直流電源と、太陽電池と、この直流電源および太陽電池により充電される蓄電手段と、直流電源または蓄電手段により駆動され湯を外部に吐出する出湯手段およびその制御用の電子回路とを有し、交流電源遮断時には蓄電手段によって出湯手段および電子回路を駆動するようにした電気湯沸かし器とすることにより、直流電源のみでなく太陽電池からも蓄電手段を充電することができるので、交流電源遮断時にも太陽電池からの供給電力を有効に利用して蓄電手段を充電しつづけることができ、コードレス出湯能力が高く、しかも消費電力を低減した簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、直流電源と太陽電池は、そのいずれか一方を、切替手段を介して蓄電手段に接続し、通常は太陽電池が蓄電手段に接続されるようにしたことにより、充電の能力の異なる双方からの同時充電を防ぐことができるので、蓄電手段の破壊、劣化を防ぎながら、他の制御動作に影響を与えることなく、安定した充電動作を行うことができる。また、交流電源遮断時には電子回路を駆動しなくても太陽電池によって自然に蓄電手段に接続するようにすれば、交流電源遮断時の電子回路の消費電力を増加させることなく蓄電手段への充電を継続することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明において、交流電源接続時に太陽電池が蓄電手段を満充電することが不可能なときには、直流電源によって充電するよう切替手段を駆動するようにしたことにより、蓄電手段の充電を太陽電池からの供給電力を有効に利用することができるので、充電電力の省エネが可能としながら、コードレス出湯性能が維持できる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、交流電源遮断時に蓄電手段が電力を出湯手段および電子回路に供給するときは、太陽電池による充電を禁止するようにしたことにより、蓄電手段が電力を出力する際には大きな電力を出力するため蓄電手段自身の内部抵抗により電圧が変動するので正確な電圧を検知できないため、太陽電池による充電を継続することで誤って過充電や過電圧印加して、蓄電手段の劣化の促進や破壊するのを未然に防ぐことができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、交流電源遮断時に蓄電手段の充電電圧が出湯手段を駆動することのできない停止電圧以下に低下すると、出湯手段を駆動することのできる停止電圧以上に充電されるまで、出湯手段の駆動を禁止するようにしたことにより、出湯動作を継続することのできない電圧まで蓄電手段の電圧が低下すると出湯動作を禁止することで、電子回路の消費電力も低減でき、早急に蓄電手段の電圧を充電することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における電気湯沸かし器の回路を示す。

図に示すように、交流電源１からの交流電流が直流電源２に供給される。直流電源２は、整流手段２ａとトランス２ｂとコンデンサ２ｃ、２ｆとで構成され、交流電源１から供給される交流電流が整流手段２ａ、トランス２ｂを介して所定の電圧に全波整流され、コンデンサ２ｃに充電されて直流電源を生成する。さらにコンデンサ２ｃ、２ｆの両端に発生する直流電圧Ｖｃｃ（Ｃ点の電圧）はある程度のリップルを持った直流電圧であるため、安定した電圧が必要とする電子回路には不適切であり、直流電圧Ｖｃｃからさらに電源レギュレータ２ｄとコンデンサ２ｅを介して安定した直流電圧Ｖｄｄ（本実施の形態では３Ｖとする）を生成する。

電源モニタ手段３は、交流電源１の著しい低下や停電が一定時間続いたとき停電を検知し、かつ一定時間以上継続した停電からの復帰を検知するもので、交流電源１の片側に接続された信号を抵抗３ａ、３ｂ、ダイオード３ｅ、３ｆを介して復電停電検知装置３ｄに接続されている。

ダイオード３ｅ、３ｆは直流電圧ＶｄｄとＧＮＤ間にそれぞれ接続されているので、交流電源１が接続されているときには、交流電源１の電圧が直流電圧Ｖｄｄにダイオード３ｅのしきい値電圧Ｖｆを加算した電圧を越えると、この電圧でクランプされ、また、交流電源１の電圧がＧＮＤにダイオード３ｆのしきい値電圧Ｖｆを差し引いた電圧より低くなると、この電圧でクランプされた方形波電圧が復電停電検知装置３ｄに入力される。一方で、交流電源１が遮断されると、復電停電検知装置３ｄには”Ｌ”レベルが入力される。”Ｌ”レベルの検知が数ｍｓ続くと復電停電検知装置３ｄは停電したものと判断する。

蓄電手段４は、交流電源遮断時にも湯を外部に吐出する出湯手段８およびその制御用の電子回路１６（いずれも後述する）を駆動するものであり、本実施の形態では電気２重層コンデンサを使用している。

太陽電池５は、これに並列接続されて供給電圧の平滑化が行われるコンデンサ５ｂと、太陽電池５の発生する電圧を検知する抵抗５ｃ、５ｄと、太陽電池５の発生する電圧を制限する抵抗５ｅと、ツェナーダイオード５ｆと、これらによって発生した電圧を抵抗５ｈ、ダイオード５ｇを介して蓄電手段４へ供給するよう構成されている。

太陽電池５は、例えば、昼間使用している場合など、明るさが１００Ｌｘ以上あれば、２．５Ｖ以上の供給電圧を得ることができるため、この高電圧を維持した状態で蓄電手段４を充電すると、蓄電手段４や周辺の回路の定格電圧をオーバーしてしまい、素子自体や周辺回路を破壊・劣化させてしまう恐れがある。これを防ぐために抵抗５ｅおよびツェナーダイオード５ｆを設けることで、ツェナーダイオード５ｆのＶｆによってコンデンサ５ｂの電圧を制限している。

また、夕方や夜間の室内照明でも暗い場合など、明るさが１００Ｌｘ未満になると、太陽電池５からの供給電圧が、例えば、２．５Ｖ未満となるため、蓄電手段４を満充電できない。このような場合には直流電源２によって充電をさせなければならず、この太陽電池５の発生する電圧を検出するために抵抗５ｃ、５ｄを設けている。

充電手段６は、蓄電手段４を直流電源２によって充電するものである。この充電手段６を介して直流電源２（コンデンサ２ｃの出力）から蓄電手段４を充電することで、直流電源２の出力がもつリップル成分により不安定な充電動作を抑制し、さらに蓄電手段４の内部抵抗が小さいために充電量が少ないときには大きな電流で充電しようとして直流電源２自身が過負荷となって電圧降下を起こし、加熱動作や出湯動作などが停止する可能性があるが、充電手段６を働かせることにより充電電流を制限することができ、過負荷になることを防ぎ、安定した電気湯沸かし器の動作を行える。

その具体的構成では、抵抗器６ａ、６ｂ、６ｅ、トランジスタ６ｃ、ダイオード６ｄから構成されており、仮にこの充電手段６を用いずにＣ点における電圧で直接、蓄電手段４を充電しようとすると、整流手段２ａとトランス２ｂによるＣ点の電圧のリップル成分により不安定な充電動作になり、かつ蓄電手段４の内部抵抗が小さいため大電流により充電されるためにＣ点が電源電圧降下し、Ｃ点より電源を取っている他の電子回路が正常に動作しなくなる可能性があるが、蓄電手段４と直列に接続されている抵抗器６ａ、トランジスタ６ｃ、ダイオード６ｄで電圧を保持することによって直流電源２が過負荷になることを防ぎ、蓄電手段４の充電時も安定したものとすることができる。

さらに、この充電手段６には交流電源接続時に切替手段１１（後述する）により蓄電手段４に接続されると、抵抗６ｂ、６ｅを介して蓄電手段４への充電動作を制御する充電制御装置６ｆを有し、蓄電手段４の過充電、過電圧印加を防ぐよう蓄電手段４に加わる電圧を監視し、蓄電手段４の定格電圧よりも低い満充電電圧（本実施の形態では２．３Ｖとする）に到達した際に、抵抗器６ｅを介してトランジスタ６ｃをオフすることで充電動作を停止させ、蓄電手段４の劣化、破壊を防いでいる。

また、蓄電手段４の充電終了後には、蓄電手段４の自己放電作用などにより充電電圧が低下して、コードレス出湯能力が低下するのを防ぐために、充電終了後も充電制御装置６ｆは蓄電手段４に加わる電圧を監視し続け、充電開始電圧（本実施の形態では満充電電圧よりも低い２．１Ｖとする）まで低下した際には、抵抗器６ｅを介してトランジスタ６ｃをオンして再度充電動作を開始させ、十分充電時間が経過している場合には蓄電手段４を充電開始電圧以上かつ満充電電圧以下に維持し続け、コードレス出湯能力を維持し続ける。

操作手段７は、図５に示すように、電気湯沸かし器の外部で操作できるようになっており、容器１４内の液体を外部に出湯させる出湯開始スイッチ７ａと、出湯ロック解除スイッチ７ｂと、保温状態にあるお湯を再度沸き上がらせるための再沸騰スイッチ７ｃと、保温温度を約９８℃のみでなくそれ以外に設定変更するための温度選択スイッチ７ｄと、湯温と設定されている保温温度や湯沸かし動作や蓄電手段４の充電状態状態を表示する表示素子（本実施の形態ではＬＣＤ）７ｅと、湯沸かし中を表示する沸騰ＬＥＤ７ｆと、保温中を表示する保温ＬＥＤ７ｇと、出湯ロック解除スイッチ７ｂによりロック解除状態になったことを示すロック解除ＬＥＤ７ｈとから構成されている。さらに器体１５の外部からは見えないが、音によって操作状態を知らしめる報知手段７ｉを内部に構成し、各スイッチが操作された際や、沸騰が終了した際に、その状態を使用者に知らしめるように構成されている。

出湯手段８は、内部の液体を容器１４の底部より外部に吐出する出湯ポンプ駆動用のモータ８ａ、トランジスタ８ｂ、抵抗８ｃ、８ｅ、８ｆ、モータ制御装置８ｇとによって構成される。

モータ制御装置８ｇは、出湯ロック解除スイッチ７ｂがオンされて出湯動作を許可するロック解除状態になるとトランジスタ８ｂをオンする。この時に出湯開始スイッチ７ａを押すと押している間、モータ８ａが駆動され、容器１４内の液体を外部に吐出することができる。ロック解除状態は約１０秒間、出湯開始スイッチ７ａがオンされなければ禁止状態となり、モータ制御装置８ｇはトランジスタ８ｂをオフするため再び出湯ロック解除スイッチ７ｂがオンしないと出湯開始スイッチ７ａを有効としないように構成している。

温度センサ９は、サーミスタ９ａ、抵抗９ｂ、９ｃで構成され、図５に示すように、容器１４の底部に設けている。

加熱手段１０は、容器１４内に収容された液体を加熱・保温するために容器１４の底部に設けており、主ヒータ１０ａと、主ヒータ制御手段１０ｂと、補助ヒータ１０ｃと、補助ヒータ制御手段１０ｄと、主ヒータ制御手段１０ｂと補助ヒータ制御手段１０ｄを制御する加熱制御装置１０ｅとで構成される。液体を収容する容器１４の底部に設けられた温度センサ９の検知温度によって加熱制御装置１０ｅは、容器１４内の液体を所定温度（本実施の形態では沸騰するまで）まで主ヒータ１０ａを駆動して加熱する湯沸かし動作を行う。そして、温度センサ９が所定温度を検知すると、加熱を終了させて設定されている保温温度（本実施の形態では約９８℃とする）を維持する保温動作を行わせる。この保温動作中に、液体の追加などにより温度センサ９が保温温度よりも一定温度低い湯沸開始温度（本実施の形態では保温温度より約５℃低い温度とする）以下に温度が下がったことを検知すると、湯沸かし動作を行うように、再度、加熱手段１０は駆動される。主ヒータ１０ａは、湯沸かし動作のように容器１４内の液体を沸騰させる大きな出力をもつもの、例えば、９２５Ｗ程度のもので、また補助ヒータ１０ｃは、保温動作のように設定されている保温温度を維持する比較的小さな出力をもつもの、例えば、７５Ｗ程度のもので構成されている。また、主ヒータ制御手段１０ｂはリレー、補助ヒータ制御手段１０ｄはトライアックなどで構成されている。

切替手段１１は、充電手段６と太陽電池５のいずれか一方を蓄電手段４に接続するもので、例えば、２接点を有するリレーなどによって構成されている。リレー接点１１ａはリレーコイル１１ｂが励磁されていない状態（切替手段１１がオフの状態）では、太陽電池５と蓄電手段４が接続されるため、太陽電池５により充電が開始される。リレーコイル１１ｂが励磁された時（切替手段１１がオンの状態）は充電手段６と蓄電手段４が接続され、充電制御装置６ｆによる充電制御が行われる。

以上のように構成することで、充電手段６と太陽電池５の双方からの同時充電を機械的に防ぐことができ、また交流電源１が遮断された際に太陽電池５から充電を行う時にリレーコイル１１ｂを励磁せずに行うことができ、蓄電手段４の電力消費することなく充電を継続することができる。リレーコイル１１ｂは、抵抗１１ｄ、トランジスタ１１ｅ、抵抗１１ｆ、１１ｇを介して切替装置１１ｃによって制御される。

この切替装置１１ｃは、蓄電手段４の充電電圧と太陽電池５の発生電圧を監視しながら、交流電源１の接続時には太陽電池５の発生する電圧を検知して蓄電手段４を満充電可能な時にはトランジスタ１１ｅをオフして太陽電池５によって充電を開始させ、満充電電圧まで充電終了を検知するとトランジスタ１１ｅをオンして充電を終了する。一方で太陽電池５によって満充電できない場合にはトランジスタ１１ｅをオンして、充電制御装置６ｆによって充電を制御させるように動作する。

電源選択手段１２は、直流電源２の出力と蓄電手段４による出力のどちらをモータ８ａの電源とするかを決定するものである。交流電源１が遮断されると、そのことを復電停電検知装置３ｄが検知し、復電停電検知装置３ｄの働きで電源選択装置１２ｄを制御し、昇圧装置１２ａを動作させ、ダイオード１２ｂを介して蓄電手段４に充電された電圧が、Ｃ点における電圧としてコンデンサ２ｆに供給される。

この昇圧装置１２ａが駆動されると、抵抗１２ｇを介して切替手段１１を駆動するトランジスタ１１ｅが駆動するので、切替手段１１は充電手段６側に切替り、太陽電池５による充電を禁止する。この状態で昇圧装置１２ａには、抵抗１２ｅ、１２ｆによって分圧された電圧がフィードバックされ、Ｃ点の電圧が出湯最大電圧（本実施の形態では６Ｖとする）になると、昇圧動作を停止しすると同時に、トランジスタ１１ｅをオフするので、切替手段１１は太陽電池５側に切替り、充電を再開する。Ｃ点の電圧が出湯最小電圧（本実施の形態では５Ｖとする）まで低下すると、昇圧装置１２ａは再駆動すると同時に、切替手段１１は充電手段６側に切替えられる。

以上の動作を繰り返すわけであるが、出湯動作もなく電子回路のみを動かしているこの状態においては消費電力も少なく、コンデンサ２ｆの容量によって、昇圧時間に対する放電時間が長く設定することができるため、頻繁に切替手段１１がオンオフされることもない。この動作状況を図２に示す。

次に、交流電源１が遮断されていて、かつ出湯動作を行われる時であるが、この場合にも前述のように昇圧装置１２ａは駆動されるが、消費電力が大きくなるためＣ点の電圧低下が早く、切替手段１１の切替えをその都度行うと切替り頻度が多く、切替手段１１の劣化の恐れがあるために、切替手段１１は、出湯動作中は常にオンさせている。このような動作をさせることで、蓄電手段４が放電している時に、充電動作を禁止させることができる。

次に、交流電源１が接続されると、そのことを復電停電検知手段装置３ｄが検知し、復電停電検知装置３ｄの働きで電源選択装置１２ｄを制御し、昇圧装置１２ａの動作を停止し、直流電源２によってダイオード１２ｃを介してＣ点における電圧として供給され、出湯手段８や温度センサ９や加熱手段１０などを駆動・制御する。

マイコン１３は、復電停電検知装置３ｄ、充電制御装置６ｆ、モータ制御装置８ｇ、加熱制御装置１０ｅ、切替装置１１ｃおよび電源選択装置１２ｄを構成するもので、そのプログラムを実行することで既に述べたような各手段間の制御を実現している。そして、このマイコン１３を含め、出湯手段８の制御用の電子回路１６は、図５に示すように、器体１５の空間に遮熱して装備されているものである。

以下、図３に基づいて、本実施の形態における電気湯沸かし器の動作を説明する。

電気湯沸かし器に交流電源１が接続されると、まずステップＳ１にて切替手段１１をオン、充電手段６をオフする。次に、沸騰開始温度以上であるか未満であるかを温度センサ９の検知温度より判断する（ステップＳ２）。一般的には容器１４内には水を入れて沸かし始めるので沸騰開始温度未満であるが、沸騰開始温度以上で電源オンされた時には後述するステップＳ６以降の保温中の制御に移行する。

ステップＳ２で沸騰開始温度未満の場合はステップＳ３で沸騰ＬＥＤ７ｆを点灯させて表示素子７ｅを湯沸かし時の表示に設定して、加熱手段１０（本実施の形態では主ヒータ１０ａのみとする）を駆動して湯沸かしを開始する。

次に、温度センサ９により容器１４内の液体の温度上昇度合いを判定し（ステップＳ４）、温度上昇勾配が緩やかになって沸騰検知したと判断すると、ステップＳ５にて報知手段７ｉにより沸騰したことを報知する。さらにステップＳ６にて、主ヒータ１０ａを停止させて沸騰ＬＥＤ７ｆをオフし、保温ＬＥＤ７ｇをオンし、表示素子７ｅの表示を保温中の表示にして保温モードに移行する。

ステップＳ４にてまだ沸騰を検知していなかった場合や、ステップＳ６にて保温モードに移行すると、ステップＳ７以降で蓄電手段４の充電制御動作を行う。

まず、ステップＳ７にて蓄電手段４へ太陽電池５または充電手段６にいずれかによってすでに充電中であるかどうかを確認する。ここでは交流電源１の接続直後であるのでまだ充電が行われていないので、ステップＳ８にて蓄電手段４の充電電圧が充電開始電圧以上かどうかを判断する。ここでも交流電源１の接続直後で蓄電手段４が空の状態とすると、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９にて充電動作を開始する際に太陽電池５と直流電源２のどちらで行うかを判断している。ここで満充電電圧まで太陽電池５で充電が可能であると判断されたときには、ステップＳ１０にて切替手段１１をオフして自然に太陽電池５によって蓄電手段４への充電を開始して、ステップＳ１６に移行する。

一方でステップＳ９にて太陽電池５が発生する電圧が満充電電圧までの充電が不可能なときには、ステップＳ１１およびステップＳ１２にて、切替手段１１をオンにして充電手段６も制御することで直流電源２によって蓄電手段４への充電を開始して、ステップＳ１６に移行する。

以上のように、ステップＳ８〜ステップＳ１２の方法にて充電動作が開始されると、次にステップＳ７の処理を行う際には、蓄電手段４はいずれかの方法で充電中であるためにステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では蓄電手段４の充電状況を検知するところで、満充電電圧まで達していないと判断されると、現在の充電動作を継続しながらステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１３にて、蓄電手段４が満充電電圧に達したと判断すると、充電動作を終了させるため、切替手段１１をオンし（ステップＳ１４）、充電手段６をオフ（ステップＳ１５）して、ステップＳ１６に移行する。

以上のように、ステップＳ１３〜ステップＳ１５の方法によって蓄電手段４を満充電電圧まで充電されると、充電動作を停止することができる。そして蓄電手段４の充電動作が停止した状態で次にステップＳ７の処理を行う際には、充電中でないためステップＳ８に移行する。

ここでは前述のように蓄電手段４の充電電圧が充電開始電圧以上かどうかを判断しているが充電終了からしばらくの間は、充電開始電圧以上を維持しているため前述のステップＳ１４に移行して充電を禁止する処理を繰り返す。

しかしながら、蓄電手段４の自己放電作用などにより充電電圧が徐々に低下していくのでしばらくすると、充電開始電圧を下回ってくる。こうなると前述のようにステップＳ９以降の充電動作を再駆動させる。

以上のようにすることで、蓄電手段４には充電開始電圧以上の電圧を常に維持させることができる。

次にステップＳ１６以降の動作を説明する。

ステップＳ１６では、蓄電手段４の充電状況を表示素子７ｅなどに表示させるもので、これによって使用者が蓄電手段４の充電状況を知ることができる。

次に、交流電源１の接続状態を判断する。ここで交流電源１が遮断されていると、後述する電源オフ時の動作に移行する。

一方で交流電源が接続されている状態であると、ロック解除スイッチ７ｂがオンされていると、前述の出湯ロック解除状態になるので、出湯手段８を駆動することができる（ステップＳ１８、１９）。出湯できなければ出湯ロック動作をする（ステップＳ２３）。

次に、再沸騰スイッチ７ｃがオンされたかどうかを判断し、オンされていればステップＳ３に戻って加熱動作を開始する（ステップＳ２０）。

さらに、ステップＳ２１にて温度センサ９が容器１４内の液体温度が保温温度以上であるかどうかを判断し、保温温度以上であればステップＳ６に戻って保温動作を維持し、保温温度未満であればステップＳ３に戻って湯沸かし動作を行う。

このように構成することで、太陽電池５からの供給電力を有効に利用しつつ、太陽電池５と直流電源２のいずれか一方を用いて確実に蓄電手段４を充電開始電圧以上に充電することができる。

次に、図４に基づき、交流電源１が遮断されたときの動作について説明する。

交流電源１が遮断されると、ステップＳ３１にて加熱手段１０がオフされ、ＬＥＤ７ｆ、７ｇ、７ｈもオフされる。表示素子７ｅも必要最小限の表示（例えば、容器１４内の液体温度と蓄電手段４の充電量）のみを行わせる。さらに切替手段１１はオン、充電手段６はオフにして、太陽電池５からの充電動作を一旦オフさせる。

次にステップＳ３２にて、現在が出湯動作中であるかどうかを判断する。ここでは交流電源１の遮断直後であるので、出湯動作はまだ行われていない状況なのでステップＳ３３に移行する。ステップＳ３３では蓄電手段４の充電電圧が停止電圧以上かどうかを判断する。この停止電圧とは、昇圧装置１２ａにてＣ点に直流電圧を発生させたとしてもモータ８ａを駆動する出湯最小電圧まで昇圧することができない電圧をいい、本実施の形態では１．０Ｖとする。

通常の場合、交流電源１が遮断された直後の場合には蓄電手段４の充電電圧が停止電圧未満であることはないが、長時間（例えば、３〜４時間）その状態で放置されたりした場合で、さらに光量が少なくて太陽電池５からの充電が十分に得られない場合、あるいは交流電源遮断状態において長時間出湯手段８を駆動させた後などにこの状態になることがある。

この停止電圧まで蓄電手段４の電圧が低下すると、ステップＳ３４で表示素子７ｅに交流電源遮断状態にて出湯ができない旨を表示させたり、あるいは全ての表示を消したりして電気湯沸かし器が動作を停止しているように表示する。さらにステップＳ３５にて切替手段１１をオフして太陽電池５によって充電動作を行わせてステップＳ４７に移行する。

以上のように、ステップＳ３３〜ステップＳ３５の方法にて充電動作が開始されると、次にステップＳ３３の処理を行う際に停止電圧以上になるまでこの動作を継続し、停止電圧以上まで充電されると、ステップＳ３６にてステップＳ３４で表示させた出湯不可時の表示を消去する。

次にステップＳ３７にて、ロック解除スイッチ７ｂがオンされてロック解除状態になったかどうかを判断する。

ステップＳ３７にてまだ出湯ロック状態にある場合には、ステップＳ３８以降でマイコン１３を含む電子回路１６を駆動する電源を生成する。この場合では出湯動作などの大電流が必要とする動作がないため低消費電力で駆動されているため、昇圧動作は間欠動作となっている。その動作は、ステップＳ３８、ステップＳ３９で直流電圧Ｖｃｃを昇圧装置１２ａにて昇圧中かどうかを判断し、出湯最小電圧未満になるとステップＳ４０にて切替手段１１をオンして充電動作を禁止し、昇圧装置１２ａの駆動を開始し、その状態を維持する。そして、ステップＳ４１にて直流電圧Ｖｃｃが出湯最大電圧になると、ステップＳ４２にて昇圧動作を停止しすると同時に切替手段１１をオフして太陽電池５による充電を再開してステップＳ４７に移行する。

以上のように、ステップＳ３８〜ステップＳ４２において直流電圧で電子回路１６を駆動させているときに、次にステップＳ３７にて移行してきた時に、ロック解除状態になった時には、ステップＳ４３にて切替手段１１をオンして太陽電池５の充電を禁止し、昇圧装置１２ａの駆動を開始し、その状態を維持する。さらにステップＳ４４にて出湯ロック解除状態を表示して、ステップＳ４７に移行する。この状態のときに出湯スイッチ７ａをオンすると、交流電源遮断状態でも出湯することができる。

このように出湯動作を行っている最中にステップＳ３２の処理を行うと、ステップＳ４５にて出湯が終了したかどうかを判断することになり、まだ継続中ならステップＳ４４に移行し、出湯が終了しておれば、ステップＳ４６で出湯ロック解除状態の表示を終了させて、昇圧動作を終了させてかつ切替手段１１をオフさせて太陽電池５の充電を再開してステップＳ４７に移行する。

ステップＳ４７では、交流電源１の接続状態を検知し、接続されていれば、図３のステップＳ１に、遮断されておればステップＳ３２に移行する。

上記構成によれば、交流電源遮断時にも、蓄電手段４を充電することができるので、交流電源遮断時のコードレス出湯性能を向上させた機器を提供することができる。

なお、本実施の形態では、蓄電手段４を電気２重層コンデンサとして説明したが、これが２次電池などの他の蓄電装置を使用したときも、同様の動作をし、同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、太陽電池５と直流電源２からの充電制御を、一旦満充電まで充電するまでは直流電源２より充電し、その後充電開始電圧まで低下した時に太陽電池５で充電するようにすることで、早く満充電まで蓄電手段４をもっていくことができる制御を行うことも容易にできる。

以上のように、本発明にかかる電気湯沸かし器は、長時間交流電源が遮断されていても、十分なお湯を出湯できる簡単、コンパクトなものとすることができるので、家庭用、業務用の電気湯沸かし器として適用できる。また、蓄電手段としては、大電力を必要としない動作のバックアップなどにも使用でき、電源がオフされた状態でも動作が継続する時計機能のついた機器などにも応用できる。

本発明の実施の形態における電気湯沸かし器の構成を示す回路図 同電気湯沸かし器における直流電圧の動作状況を示す図 同電気湯沸かし器における交流電源接続状態でのフローチャート 同電気湯沸かし器における交流電源遮断状態でのフローチャート 同電気湯沸かし器の概略構成を示す断面図

符号の説明

１ 交流電源
２ 直流電源
４ 蓄電手段
５ 太陽電池
６ 充電手段
８ 出湯手段
１０ 加熱手段
１１ 切替手段

Claims (5)

1. 交流電源から得られる交流電流によって作られる直流電源と、太陽電池と、この直流電源および太陽電池により充電される蓄電手段と、直流電源または蓄電手段により駆動され湯を外部に吐出する出湯手段およびその制御用の電子回路とを有し、交流電源遮断時には蓄電手段によって出湯手段および電子回路を駆動するようにした電気湯沸かし器。
2. 直流電源と太陽電池は、そのいずれか一方を、切替手段を介して蓄電手段に接続し、通常は太陽電池が蓄電手段に接続されるようにした請求項１に記載の電気湯沸かし器。
3. 交流電源接続時に太陽電池が蓄電手段を満充電することが不可能なときには、直流電源によって充電するよう切替手段を駆動するようにした請求項２に記載の電気湯沸かし器。
4. 交流電源遮断時に蓄電手段が電力を出湯手段および電子回路に供給するときは、太陽電池による充電を禁止するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気湯沸かし器。
5. 交流電源遮断時に蓄電手段の充電電圧が出湯手段を駆動することのできない停止電圧以下に低下すると、出湯手段を駆動することのできる停止電圧以上に充電されるまで、出湯手段の駆動を禁止するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気湯沸かし器。

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