JPH037852B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電気コンロ等の熱機器に載置された
容器内の水の沸騰を検出する装置に関するもので
ある。

従来の技術 従来、電気コンロ等に用いられる沸騰検出装置
は、例えば、うず巻状に形成したシーズヒータの
中心部に温度検出器を出没自在に設け、温度検出
器により水を収容した容器の温度を検出し、水の
温度と温度検出器の温度との相関を基に、水が沸
騰した時の温度検出器の温度を検出してヒータへ
の通電を停止するというものであつた。このもの
は、果物、汚れ等が介在し、容器と温度検出器の
接触が悪くなると、温度検出器は容器からの熱伝
達による温度よりもヒータの放射熱による温度の
影響を受けて沸騰以前に動作し、加熱を停止する
ことがあつた。また、気圧による沸騰点の低下や
温度検出器の動作温度のバラツキ等を考慮して、
沸騰検出点は90℃〜95℃程度に設定せざるを得な
かつた。つまり、100℃（常気圧にて）という沸
騰完了を検出することはできなかつた。

このような従来の温度検出装置の欠点を補うも
のとして、水の沸騰前後の温度検出器の温度上昇
の変化を温度上昇率または温度勾配の変化として
検知し、沸騰点を検出する方法が考えられてい
る。この方法によれば、水の沸騰を検出すること
が可能であり、また、気圧による沸騰点の低下に
も対応して沸騰を検知することも可能である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この方法においても、温度検出
器と容器との熱的結合状態が悪い場合は、温度上
昇率または温度勾配の変化の検知が遅れ、沸騰後
も加熱を継続し、無駄な電力を消費するという問
題がある。また、容器に油等が入れられている場
合には、温度上昇率または温度勾配の変化がない
ため、検知ができないためにヒータの制御ができ
ず、その結果、加熱が継続されているときには油
等の発煙、発火を誘発する危険な状態になるとい
う問題もあつた。

本発明はこのような問題点を解決した沸騰検出
装置を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、水収容
用容器を加熱する発熱体と、前記容器の温度を検
出する温度検出器と、この温度検出器が検出した
温度を入力信号として温度検出器の温度上昇率を
測定する温度上昇率測定手段と、前記温度検出器
が検出した温度を入力信号として温度検出器が設
定温度以上であることを判定する温度判定手段
と、前記温度上昇率測定手段の出力を入力信号と
して、所定の温度上昇率以下になつた時に前記容
器内の水が沸騰したと判定する沸騰判定手段と、
この沸騰判定手段の出力または前記温度判定段の
出力により前記発熱体への通電を制御する発熱体
通電制御手段とを備え、この発熱体通電制御手段
は、容器と温度検出器との熱的結合が良好な状態
のもとでは沸騰判定手段の出力により発熱体の通
電を停止し、また容器と温度検出器との熱的結合
が悪い状態のもとでは温度判定手段の出力により
発熱体の通電を停止するようにし、さらに前記温
度判定手段が出力を発する設定温度は、容器と温
度検出器との熱的結合が悪い状態における温度上
昇率が屈曲変化する屈曲点に相当する温度よりも
高くしたものである。

作 用 上記構成によれば、水を収容する容器の温度を
検出する温度検出器の温度上昇率を継続的に測定
し、容器と温度検出器の熱的結合状態が良い場合
には、沸騰後の温度検出器の温度上昇率が所定の
値以下になつた時に発熱体への通電を制御し、ま
た、容器と温度検出器の間に汚れあるいは異物等
が付着して両者の熱的結合が悪く、沸騰後も温度
検出器の温度上昇率が所定の温度上昇率以下にな
らずに加熱が継続される場合や、容器に油等が入
れられていて温度検出器の温度上昇率に変化がな
くて加熱が継続される場合には、温度検出器の温
度が所定の温度以上になつた時に、発熱体への通
電を制御するため、無駄な電力消費や油の過熱、
さらには発火といつた危険を防止することができ
るものである。

実施例 以下、本発明の一実施例としての電気コンロに
ついて説明する。第１図において、１は交流電源
で、この交流電源１に接続されたコンデンサ２、
抵抗３、ツエナーダイオード４、抵抗５、ダイオ
ード６で制御回路動作用の直流電源を形成してい
る。７は水を収容する容器で、発熱体８上に着脱
自在に載置されている。前記発熱体８は渦巻状の
シーズヒータで形成されている。９は発熱体８に
接続された発熱体通電制御手段である三端子双方
向性サイリスタである。この三端子双方向性サイ
リスタ９がオンすると発熱体８が発熱し、容器７
を加熱する。１０は温度検出器であるサーミスタ
で、容器７の側面下部に接離自在に熱的に結合し
ている。なお、温度検出器１０は前記発熱体８の
中央部に上下に出没自在に設け、容器７の外底面
と接離自在に熱的に結合させてもよいものであ
る。制御回路は、マイクロコンピユータ１１及び
周辺回路から構成され、マイクロコンピユータ１
１は、CPU、ROM、RAMおよび入出力ポート
から構成されている、いわゆるワンチツプ・マイ
クロコンピユータである。１２はスタートスイツ
チで、マイクロコンピユータ１１の入力ポートに
接続され、閉路によつてマイクロコンピユータ１
１の出力ポートに接続されたトランジスタ１３を
駆動し、発熱体通電制御手段９を通電状態にす
る。１４はＡ／Ｄ変換器で、温度検出器１０のア
ナログ信号をデジタル信号に変換してコンピユー
タ１１に出力する。１５は沸騰報知手段を構成す
る発光ダイオードで、マイクロコンピユータ１１
の出力ポートに接続されている。

次に上記構成の沸騰検出装置の動作について説
明する。容器７に水を入れ、スタートスイツチ１
２を閉じると、マイクロコンピユータ１１の中の
ROMに記憶された第３図のフローチヤートに示
すプログラムの手順に基づいて温度検出が開始さ
れる。

まず、ステツプで発熱体８へ通電し、容器７
を加熱し、ステツプ（温度判定手段）で温度検
出器１０の温度が所定の温度以上であるかどうか
を判断し、その温度に達していなければ、ステツ
プ（温度上昇率測定手段）で温度上昇率を測定
し、ステツプで所定の温度上昇率以下かを比較
し、所定の温度上昇率以上の場合は、ステツプ
にもどり、温度検出器１０の温度が所定の温度以
上であるかどうかを判断し、所定の温度に達して
いなければ再びステツプ、、を繰返し、継
続的に温度上昇率を測定する。ステツプで所定
の温度上昇率以下になつた場合はステツプ（沸
騰判定手段）で沸騰したと判断し、ステツプ６で
沸騰報知手段である発光ダイオード１５を点灯
し、ステツプで発熱体８への通電を停止し、沸
騰検出動作を完了する。以上のプログラムのフロ
ーは、容器７と温度検出器１０との熱的結合が良
い場合の容器７中の水の沸騰の検出と発熱８の制
御を示すものであるが、容器７と温度検出器１０
との間に汚れや異物が介在し、両者の熱的結合が
悪い場合、及び容器に油が入れられ、温度検出が
できない場合のプログラムのフローについて次に
説明する。

スタートスイツチ１２を閉じると、ステツプ
で発熱体８へ通電し、容器７を加熱し、ステツプ
で温度検出器１０の温度が所定の温度以上であ
るかどうかを判断し、その温度に達していなけれ
ば、ステツプで温度上昇率を測定し、ステツプ
で所定の温度上昇率以下かを比較し、以上の場
合は、ステツプにもどり温度検出器１０の温度
が所定の温度以上であるかどうかを判断し、所定
の温度に達していなければ再びステツプ、、
を繰返し、継続的に温度上昇率を判定する。こ
こまでのフローは前記した容器７と温度検出器１
０との熱的結合が良い場合と同様である。ところ
で、上記の熱的結合が悪い場合には、水が沸騰を
始めても発熱体８の放射熱により温度検出器１０
の温度上昇率は後述する所定の値以下にならず、
その結果、ステツプ、、を繰返して発熱体
８は加熱を継続する。この発熱体８の加熱の継続
により温度検出器１０は昇温し、これも後述する
が、所定の温度以上になる。この時、プログラム
はステツプからステツプへ移り、発熱体８の
通電が停止される。容器７に油が入れられている
場合も同様に、温度検出器１０の温度上昇率は所
定の値以下になることはなく、ステツプ、、
を繰返し、やがて温度検出器１０は所定の温度
以上になり、ステツプからステツプへ移つて
発熱体８への通電が停止される。

次に、第２図により前述の温度検出器の所定の
温度上昇率並びに所定の温度について説明する。
図において、イは容器中の水温を、ロは容器７と
の熱的結合が良い場合の温度検出器１０の温度
を、ハは熱的結合が悪い場合の温度検出器１０の
温度を示している。温度検出器１０は先にも説明
したように容器７の外側面下部、あるいは外底面
に接離自在に熱的結合するように設けられてお
り、主として容器７の温度を検知しているが、電
気コンロの構成上、発熱体８の放射熱を受け、容
器７の温度よりも高温となることは容易に理解さ
れる。従つて、図に示すように容器７中の水温の
上昇イよりも早く温度上昇ロするが、熱的結合が
良い場合には、両者の間には相関性があり、水の
沸騰までは水温とほぼ平行状態で温度上昇する。
やがて水が沸騰を始めると温度検出器１０の温度
も100℃を超えた温度でほぼ一定温度となるが、
発熱体８の放射熱により時間の経過とともにわず
かづつ温度上昇する。この状態の単位時間当りの
温度上昇を温度上昇率とし、機器固有の値を設定
して温度検出器１０の所定の温度上昇率としてい
る。ところが、容器７と温度検出器１０との熱的
結合が悪い場合には、両者の温度的相関が崩れ、
温度検出器１０は熱的結合が良い場合よりも発熱
体８の放射熱による温度の影響を多く受け、水温
の上昇イよりも相当早く温度上昇ハする。そし
て、水が沸騰した時(A)よりもやや遅れて屈曲(B)
し、その後も熱的結合が良い場合の所定の温度上
昇率よりも大きな上昇率をもつて温度上昇する。

ここで、第３図のフローチヤートのステツプ
の作用との関係について説明する。温度検出器１
０の温度は、上記したように第２図ロまたはハの
経過をたどるのであるが、この場合、水温の上昇
中の温度上昇率は所定の温度上昇率以上であるた
め、ステツプ、、を繰返す。この繰返しは
容器７と温度検出器１０との熱的結合が良い場合
も悪い場合も同様である。やがて、水が沸騰を始
めると、熱的結合が良い場合には温度検出器１０
の温度はほぼ一定、ないしはやや上昇気味（第２
図ロ）となり、予め設定された所定の温度上昇率
以下の上昇率となつてステツプへ移り、水が沸
騰したと判定される。

一方、熱的結合が悪い場合には、水の沸騰後も
温度検出器１０は温度上昇し（第２図ハ）、所定
の温度上昇率以上の上昇率となるため、ステツプ
へ戻り、ステツプ、、を繰返して発熱体
８による加熱は継続される。なお、容器７に油が
入れられている場合は、当然のことながら水の沸
騰に相当する時点での温度検出器１０の温度の屈
曲点はない。したがつて、所定の温度上昇率以下
になることはなく、発熱体８による加熱は継続さ
れる。

次に、所定の温度について説明する。上記のよ
うに、容器７と温度検出器１０との熱的結合が悪
い場合や容器７に油が入れられている場合には、
沸騰判定されずに発熱体８による加熱が継続され
るので、無駄な電力消費や、油の発火の危険性が
生じる。これらの不具合に対しては、発熱体８へ
の通電を強制的に停止させることが最も望まし
く、そのために、温度検出器１０がある温度以上
になつたときにステツプからステツプへ移行
するようにする温度を、温度検出器１０の所定の
温度Ｃとし、容器７と温度検出器１０の熱的結合
が良い場合に水の沸騰後に安定的な温度経過をた
どる温度検出器１０の温度ロより高い温度を機器
固有の値（第２図の例では、熱的結合が悪い場合
の温度検出器の温度ハの屈曲点Ｂよりもやや高い
温度）に設定している。

ここで、第３図のフローチヤートのステツプ
の作用との関係について説明する。容器７と温度
検出器１０の熱的結合が良い場合には、温度検出
器１０の温度は第２図ロのような経過をたどるの
で、所定の温度以上になることはなく、ステツプ
、、を繰返し、水の沸騰とともにステツプ
からに移り沸騰が判定される。一方、熱的結
合が悪い場合は、ステツプ、、を繰返しな
がら温度検出器１０の温度は第２図ハのような経
過をたどつて所定の温度Ｃに達し、所定の温度以
上となつた時、ステツプからステツプに移り
発熱体８への通電を停止する。容器に油が入れら
れている場合も同様に、温度検出器１０の温度が
所定の温度Ｃ以上となつた時にステツプからス
テツプに移り、発熱体８への通電を停止する。

以上のように本発明の実施例における沸騰検出
装置は、温度検出器１０の温度上昇が水の温度上
昇と相関があり、特に、水の沸騰後は容器７と温
度検出器１０との熱的結合の良否によつて温度検
出器１０の温度上昇率に差異があることに着目
し、沸騰後の温度検出器１０の温度上昇率が所定
の温度上昇率以下である場合、すなわち、熱的結
合が良い場合には沸騰と判定して発熱体８への通
電を停止するように制御し、所定の温度上昇率以
上である場合、すなわち、熱的結合が悪い場合に
は温度検出器１０が所定の温度以上になつた時に
発熱体８への通電を停止するように制御すること
によつて、沸騰の検出と電力消費の無駄をなくす
ることができるものである。

また、温度検出器１０の温度が所定の温度以上
になつた時に発熱体８への通電を停止するように
制御することによつて、容器７中に油が入れられ
ているような場合も油の過熱を防止することがで
き、発煙、発火等の危険を防止することができる
ものである。この容器７中の油に対する過熱防止
の作用は次のように利用される。近年、家事機能
の合理化のために、調理用の加熱機器も複数の加
熱部を有する、いわゆる電気レンジタイプの大熱
量のものが使用されるようになつてきている。こ
うした加熱器を省エネルギー的に、あるいは最適
調理器として使用するために、利用頻度の高い湯
沸しにおける省電力、調理器としての自動制御化
が望まれている。そこで、前記のように電気レン
ジには複数の加熱部があることに着目すれば、複
数の加熱部の一つに湯沸し用の沸騰検出装置を装
着し、他の一つに揚げ物用の自動制御装置を装着
して省電力と機能の向上を図ることができる。と
ころで、実際の使用の場においては、湯沸し用の
加熱部に揚げ物用の油の入つた容器が載せられる
こともあり、この場合には油温の自動制御はでき
ないのであるから、発煙、発火に至るまでに加熱
を止めることが実際的であり、また、安全であ
る。このようなケースに対し、本発明の沸騰検出
装置は、湯沸しの場合の沸騰検出と加熱停止、並
びに油加熱の場合の加熱停止という動作と作用を
的確に行うことができ、その結果、加熱機器の省
電力、危険防止のための装置として有効に利用す
ることができるものである。

なお、沸騰検出による発熱体への通電の停止
は、発熱体への通電量制御とし、沸騰後、お湯を
保温するようにしてもよいことはいうまでもな
い。

発明の効果 上記実施例の説明から明らかなように本発明の
沸騰検出装置は、容器と温度検出器との熱的結合
の良否にかかわらず、沸騰を検出し、発熱体への
通電を制御するようにしているため、加熱機器の
省電力化が可能となり、また揚げ物等の油加熱の
場合も加熱途中で発熱体への通電を制御して発
煙、発火等の危険を未然に防止することができる
とともに、複数の加熱部を有する加熱機器に使用
して省電力化、安全性の確保が図れるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す沸騰検出装置
の電気回路図、第２図は同要部の温度特性図、第
３図は同沸騰検出装置の沸騰検出のためのプログ
ラムの一例を示すフローチヤートである。 ７……容器、８……発熱体、９……発熱体通電
制御手段、１０……温度検出器、１１……マイク
ロコンピユータ、１５……沸騰報知手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水収容用容器を加熱する発熱体と、前記容器
   の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器
   が検出した温度を入力信号として温度検出器の温
   度上昇率を測定する温度上昇率測定手段と、前記
   温度検出器が検出した温度を入力信号として温度
   検出器が設定温度以上であることを判定する温度
   判定手段と、前記温度上昇率測定手段の出力を入
   力信号として、所定の温度上昇率以下になつた時
   に前記容器内の水が沸騰したと判定する沸騰判定
   手段と、この沸騰判定手段の出力または前記温度
   判定手段の出力により前記発熱体への通電を制御
   する発熱体通電制御手段とを備え、この発熱体通
   電制御手段は、容器と温度検出器との熱的結合が
   良好な状態のもとでは沸騰判定手段の出力により
   発熱体の通電を停止し、また容器と温度検出器と
   の熱的結合が悪い状態のもとでは温度判定手段の
   出力により発熱体の通電を停止するようにし、さ
   らに前記温度判定手段が出力を発する設定温度
   は、容器と温度検出器との熱的結合が悪い状態に
   おける温度上昇率が屈曲変化する屈曲点に相当す
   る温度よりも高くしたことを特徴とする沸騰検出
   装置。