JPH04307013A - 電気ポットの沸騰制御方法 - 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】本発明は電気ポットの沸騰制御方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気ポットの沸騰制御は、メイン
ヒータと保温ヒータからなる加熱装置により、容器内の
蓄えられた液体を加熱して湯沸しを行ない、沸騰検出装
置が沸騰を検出すれば湯沸しを停止するようにしている
。この沸騰検出装置による沸騰の検出は、原理的には、
水が沸騰すると水温の上昇が平衡状態に達する現象を利
用して、水温の上昇率を定期的に検出し、その値が一定
の値以下になったときに沸騰完了と判断するようにして
いた。このため、現実的には沸騰状態が数１０秒間維持
されていた。また、水中のカルキを十分に飛散させるた
めに、沸騰検出後もメインヒータを１分間オフしてから
再度１分間オンして、沸騰状態を継続することも行なわ
れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の沸騰制御方法では、沸騰後もしばらくの間は
メインヒータによる強沸騰状態が継続されるので、蒸気
が多量に放出され、周辺器具類に結露が生じるという弊
害があった。本発明はかかる問題点を解決することを課
題とし、蒸気の放出が少ない弱沸騰状態で沸騰させるこ
とができる電気ポットの沸騰制御方法を提供することを
目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、図１に示すように、容器内に蓄えられた液
体をメインヒータと保温ヒータからなる加熱装置により
加熱して湯沸しを行ない（ステップＳ１）、沸騰直前の
所定温度を検出すれば（ステップＳ２）、メインヒータ
をオフして保温ヒータによる湯沸しを継続し（ステップ
Ｓ３）、沸騰すれば（ステップＳ４）、保温ヒータをオ
フする（ステップＳ５）ものである。

【０００５】前記沸騰直前の所定温度は、ファジィ推論
によって検出することができる。すなわち、沸点近傍の
所定温度より単位時間毎に検出した検出温度の当該所定
温度からの差を一定時間積算して得られる沸騰度と、一
定時間後の沸騰度の増加を算出して得られる沸騰速度と
を入力とし、現在の沸騰の完了の度合いを示す沸騰完了
度を出力とするとともに、各々の入出力概念の各段階の
ファジィ集合に対応するメンバーシップ関数を設定し、
それらの間のファジィルールに従って前記２つの入力か
ら出力をファジィ推論し、出力される沸騰完了度を単位
時間毎に逐次加算し、その累積値が０以下の所定値にな
った時点で、当該所定温度が検出されたとする。また、
メインヒータをオフした後の沸騰の検出は、メインヒー
タをオフしてから所定時間が経過した時点でもって沸騰
したとみなすこともできるし、前記沸騰完了度累積値を
継続して演算し、これが０になった時点で沸騰したとす
ることも可能である。

【０００６】

【実施例】図２は、本発明に係る方法を適用する電気ポ
ットを示し、１は外装本体、２は蓋体、３は内容器、４
は揚水管である。５，６，７は加熱装置で、このうち５
，６は内容器３の底外面に配設されたそれぞれ湯沸かし
ヒータ，保温ヒータ、７は内容器３の外周側面に配設さ
れたバンドヒータである。８は内容器３の中の水温を検
出するサーミスタ等からなる温度検出装置、９はパワー
切換スイッチ、１０は再沸騰スイッチである。また、１
１は制御装置を構成するマイクロコンピュータ、１２は
メンバーシップ関数調整回路で、後述するファジィ推論
ルーチンにおけるメンバーシップ関数の形を決定する定
数Ｐ，Ｑを可変とするために、固定抵抗１３ａ，１３ｂ
と可変抵抗１４ａ，１４ｂとの間の分電圧をマイクロコ
ンピュータ１１のＡＤ変換器に入力する回路である。

【０００７】マイクロコンピュータ１１は、温度検出装
置８で検出される水温検出信号と、パワー切換スイッチ
９からの選択信号と、再沸騰スイッチ１０からのオン信
号とに基づき、内蔵されたプログラムに従って、湯沸か
しヒータ５，保温ヒータ６及びバンドヒータ７を制御し
、図３に示すように、各種モードを実行するようになっ
ている。水量判別モードは内容器３内の水量を判別する
モードであり、ハイパワー湯沸かしモードは湯沸かしヒ
ータ５とバンドヒータ７をメインヒータとしてハイパワ
ーで湯沸かしを行うモードであり、標準湯沸かしモード
は湯沸かしヒータ５のみをメインヒータとして湯沸かし
を行うモードであり、保温モードは保温ヒータ６による
熱湯の保温を行うモードである。

【０００８】電源投入時に水温が低い時には水量判別モ
ードになり、高い時には保温モードになる。水量判別モ
ードを終了すると、パワー切換スイッチ９により選択さ
れたハイパワー湯沸かしモード又は標準湯沸かしモード
に遷移する。ハイパワー湯沸かしモードと標準湯沸かし
モードとはパワー切換スイッチ９により相互に遷移可能
であり、また、このいずれのモードでも水温が沸点近傍
の所定温度（９４℃）になれば沸騰制御モードに遷移す
る。沸騰制御モードで沸騰すれば保温モードに遷移し、
また冷水が加えられて水温が低下した場合にはハイパワ
ー湯沸かしモードか標準湯沸かしモードのいずれか選択
されたモードに遷移する。保温モードで再沸騰スイッチ
１０がオンされれば沸騰制御モードに遷移し、冷水が加
えられれば水量判別モードに遷移する。

【０００９】前記沸騰制御モードでは、図４のフローチ
ャートに示すように、ステップＳ１１〜Ｓ１７でファジ
ィ推論により沸騰直前の所定温度Ｔ１の検出が行われる
。すなわち、ステップＳ１１で後述する沸騰完了度累積
値Ｆの演算において使用するｊの初期値を１とし、ステ
ップＳ１２でこのＦ値を演算し、ステップＳ１３でＦ値
が−１０以上であるか否かを判定し、−１０未満であれ
ばステップＳ１４でｊ＝ｊ＋１としてステップＳ１２の
Ｆ値の演算を繰り返す。また、ステップＳ１３でＦ値が
−１０未満となれば、ステップＳ１５でｊ＝ｊ＋１とし
てステップＳ１６でＦ値の演算をさらに継続し、ステッ
プＳ１７でＦ値が−１０以上であるか否かを判定し、−
１０未満であればステップＳ１５に戻ってＦ値の演算を
繰り返す。そして、ステップＳ１７でＦ値が−１０以上
となれば、沸騰直前の所定温度Ｔ１が検出されたことに
なる。このようにして沸騰直前の所定温度Ｔ１が検出さ
れると、次にステップＳ１８でメインヒータ５，７のみ
をオフし、保温ヒータ６をオンのままとし、ステップＳ
１９で５分経過するまでこの状態を維持し、５分経過す
れば保温モードに移行する。

【００１０】前記沸騰完了度累積値Ｆの演算は、図５の
フローチャートに示すように、ステップＳ１０１で温度
検出装置８からの検出温度Ｔ（ｉ）を１秒毎にＡＤ値で
取り込み、ステップＳ１０２でこの各検出温度Ｔ（ｉ）
と所定温度Ｔ０（９４℃）から差ΔＴ（ｉ）を求める。 そして、このΔＴ（ｉ）をステップＳ１０３で、図７に
示すように、５秒毎に１０秒間積算して沸騰度Ｂ（ｊ）
を求め、さらにステップＳ１０４でこの沸騰度Ｂ（ｊ）
と従前の沸騰度Ｂ（ｊ−２）との差を算出して１０秒後
の沸騰度の増加である沸騰速度Ｖ（ｊ）を求める。ステ
ップＳ１０５では沸騰度Ｂ（ｊ）と沸騰速度Ｖ（ｊ）を
入力として、後述するファジィ推論を行い、現在の沸騰
の完了の度合いを示す沸騰完了度Ｅ（ｊ）を出力する。

【００１１】前記ステップＳ１０５におけるファジィ推
論ルーチンでは、予め図８から図１０に示すように、沸
騰度，沸騰速度及び沸騰完了度の各々の段階のファジィ
集合に対応するメンバーシップ関数が定義されている。 すなわち、沸騰度は「小」，「中」，「大」の３段階に
分類され、沸騰度「小」（図８中Ｓで示す。）は沸騰度
Ｂ（ｊ）が１６進数で００Ｈのときに最大の４０Ｈで、
Ｐのときに０となるように直線的に減少する関数であり
、沸騰度「中」（図８中Ｍで示す。）は沸騰度Ｂ（ｊ）
が００Ｈと６ＥＨのときに０で、中間のＰのときに最大
の４０Ｈとなる三角形状の関数であり、また沸騰度「大
」（図８中Ｌで示す。）は沸騰度Ｂ（ｊ）がＰのときに
０で、６ＥＨのときに最大の４０Ｈとなるように直線的
に増加する関数である。同様に、沸騰速度も「小」，「
中」，「大」の３段階に分類され、それぞれ図９中Ｓ，
Ｍ，Ｌで示すように定義される。なお、このメンバーシ
ップ関数の形を決定する定数Ｐ，Ｑの値は、前記メンバ
ーシップ関数調整回路１２の可変抵抗１４ａ，１４ｂを
操作して、マイクロコンピュータ１１のＡＤ変換器への
分電圧を変更することにより、任意に設定される。

【００１２】また、沸騰完了度は、「かなり小」，「小
」，「やや小」，「中」，「やや大」，「大」，「かな
り大」の７段階に分類され、それぞれ図１０中ＳＳ，Ｓ
Ｌ，ＭＳ，ＭＭ，ＭＬ，ＬＳ，ＬＬで示すように、隣接
するもの同志互いに重複した三角形状の関数で定義され
ている。この沸騰完了度は現在の沸騰が完了しているか
どうかを示す値で、沸騰が進んでいなければ負の値、沸
騰が進んでくるに従って正の値をとる。なお、ｒは基準
点（図１０中左端のＥ（ｊ）が−８の点）からの距離を
示す。前記各メンバーシップ関数の間には、表１に示す
ファジィルールが定められている。例えば、ファジィル
ール１では、沸騰度がＳで、沸騰速度がＳならば、沸騰
完了度はＳＳであるとする。

【００１３】以上のように定義されたメンバーシップ関
数及びファジィルールの下で、ファジィ推論ルーチンで
は、図６に示すように、ステップＳ２０１でメンバーシ
ップ関数調整回路１２からの分電圧のＡＤ値に基づきＰ
値を設定する。そして、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４で
前記メンバーシップ関数より、沸騰度Ｂ（ｊ）の入力値
に対する沸騰度「小」，沸騰度「中」，沸騰度「大」の
各々の度合いＢＳ，ＢＭ，ＢＬを求める。同様にステッ
プＳ２０５でＱ値を設定し、ステップＳ２０６〜Ｓ２０
８で沸騰速度Ｖ（ｊ）の入力値に対する沸騰速度「小」
，沸騰速度「中」，沸騰速度「大」の各々の度合いＶＳ
，ＶＭ，ＶＬを求める。

【００１４】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　表１　　　　　　ファジィルール　
　　　　　沸騰度　　　　　沸騰速度　　　　沸騰完了
度　　　　　　　　　　　　１　　　　　　　　　　　
　　　Ｓ　　　　　　　　　　Ｓ　　　　　　　　　　
ＳＳ　　　　　　　　　　　　２　　　　　　　　　　
　　　　Ｓ　　　　　　　　　　Ｍ　　　　　　　　　
　ＭＳ　　　　　　　　　　　　３　　　　　　　　　
　　　　　Ｓ　　　　　　　　　　Ｌ　　　　　　　　
　　ＭＭ　　　　　　　　　　　　４　　　　　　　　
　　　　　　Ｍ　　　　　　　　　　Ｓ　　　　　　　
　　　ＳＬ　　　　　　　　　　　　５　　　　　　　
　　　　　　　Ｍ　　　　　　　　　　Ｍ　　　　　　
　　　　ＭＭ　　　　　　　　　　　　６　　　　　　
　　　　　　　　Ｍ　　　　　　　　　　Ｌ　　　　　
　　　　　ＭＬ　　　　　　　　　　　　７　　　　　
　　　　　　　　　Ｌ　　　　　　　　　　Ｓ　　　　
　　　　　　ＭＭ　　　　　　　　　　　　８　　　　
　　　　　　　　　　Ｌ　　　　　　　　　　Ｍ　　　
　　　　　　　ＬＳ　　　　　　　　　　　　９　　　
　　　　　　　　　　　Ｌ　　　　　　　　　　Ｌ　　
　　　　　　　　ＬＬ

【００１５】次に、ステップＳ２
０９で、各ファジィルール毎に、沸騰度と沸騰速度の度
合いのいずれか小さい方の値をとってこれをＤ（ｊ）と
し、このＤ（ｊ）の値で対応する沸騰完了度のメンバー
シップ関数を頭切りしてファジィ出力とし、その面積Ｓ
を求める。そして、ステップＳ２１０で、この頭切りし
たＳＳからＬＬまでの沸騰完了度のメンバーシップ関数
の面積和の基準点からの重心位置Ｇを求め、ステップＳ
２１１でこの重心位置に対応する沸騰完了度Ｅ（ｊ）の
デファジィ化された出力値を求める。このようにしてフ
ァジィ推論により沸騰完了度Ｅ（ｊ）が求められると、
図５に示すように、ステップＳ１０６でこの沸騰完了度
Ｅ（ｊ）から定数α（０〜１の間の所定の値）を減算し
、ステップＳ１０７でこの沸騰完了度Ｅ（ｊ）を従前の
沸騰完了度Ｅ（ｊ−１）に加算してＦ値を求める。

【００１６】以上の構成からなる電気ポットでは、パワ
ー切換スイッチ９により選択されたパワーに対応するハ
イパワー湯沸かしモード又は標準湯沸かしモードのいず
れかで湯沸かしが行われ、温度検出装置８による検出温
度が所定温度Ｔ０（９４℃）に達すると沸騰制御モード
に遷移し、ここでファジィ推論により沸騰直前の所定温
度Ｔ１の検出が行われる。ファジィ推論による所定温度
Ｔ１の検出は、まず温度検出装置８からの検出温度が１
秒毎に取り込まれ（ステップＳ１０１）、これに基づい
て沸騰度Ｂ（ｊ）と沸騰速度Ｖ（ｊ）が演算される（ス
テップＳ１０３，Ｓ１０４）。沸騰速度Ｂ（ｊ）は検出
温度を１０秒間積算したものであるから、巨視的な沸騰
状態を示し、対流等の影響による瞬間的な温度の変動に
左右されない。また、沸騰速度Ｖ（ｊ）は現在の沸騰度
の１０秒前の沸騰度Ｖ（ｊ）からの増加分であり、沸騰
状態が上昇する速度を示す。

【００１７】いま、沸騰度Ｂ（ｊ）及び沸騰速度Ｖ（ｊ
）の入力値が、図１１，図１２に示すように、それぞれ
Ｂ１，Ｖ１（Ｑと同じ）であったとすると、沸騰度「小
」のメンバーシップ関数Ｓと沸騰度「中」のメンバーシ
ップ関数ＭよりそれぞれＢＳ，ＢＭが得られ、沸騰速度
「中」のメンバーシップ関数よりＶＭが得られる。 従って、まずファジィルール２よりＢＳとＶＭのうち小
さい方、すなわちＢＳで図１３に示すように沸騰完了度
「やや小」のメンバーシップ関数ＭＳが頭切りされ、台
形のファジィ出力が得られる。次に、ファジィルール５
よりＢＭとＶＭのうち小さい方、すなわちＢＭで沸騰完
了度「中」のメンバーシップ関数ＭＭが頭切りされ、同
様に台形のファジィ出力が得られる。そして、これらの
台形のファジィ出力の面積和の重心Ｇの位置するＥ（ｊ
）の値が演算されることにより、デファジィ化された出
力値として−１が得られる。

【００１８】また、さらに沸騰状態が進んで、沸騰度Ｂ
（ｊ）及び沸騰速度Ｖ（ｊ）の入力値が図１４，図１５
に示すように、それぞれＢ２，Ｖ２になったとすると、
沸騰度「中」及び沸騰度「大」のメンバーシップ関数Ｍ
，ＬよりＢＭ，ＢＬが得られ、沸騰速度「小」及び沸騰
速度「中」のメンバーシップ関数Ｓ，ＭよりＶＳ，ＶＭ
が得られる。従って、この場合にはファジィルール４，
５，７，８が適用され、沸騰完了度「小」，「中」，「
大」の各々のメンバーシップ関数ＳＬ，ＭＭ，ＬＳがＢ
Ｍ，ＢＬで頭切りされることにより、台形のファジィ出
力が得られ、さらにデファジィ化された出力値として０
が得られる。このようにデファジィ化された出力値Ｅ（
ｊ）は、続いて定数αだけ減算されて（ステップＳ１０
６）、従前の出力値Ｅ（ｊ−１）に加算され、Ｆ値が求
められる。

【００１９】前記Ｆ値は、前述のように、沸騰完了度Ｅ
（ｊ）が沸騰が進むにつれて負から正の値をとるため、
沸騰初期には負の値が蓄積し、沸騰がさらに進むにつれ
て零に近付いてゆく。従って、このＦ値が零になる直前
の時点、すなわち−１０になった時点で沸騰直前の所定
温度Ｔ１に達したと判断される。その後、メインヒータ
５，７がオフされ、保温ヒータ６による加熱が５分間行
なわれる。このように、沸騰直前にメインヒータ５，７
がオフされても、その後はメインヒータ５，７の余熱と
保温ヒータ６による加熱によって湯沸しが行なわれ、弱
沸騰状態となる。また、メインヒータ５，７が沸騰直前
にオフされることにより蒸気の放出が極めて減少するの
で、周辺器具やガラス窓で水蒸気が結露するようなこと
はない。

【００２０】沸騰完了度Ｅ（ｊ）より定数αだけ減算す
るのは、意図的に沸騰が遅れているようにみなして沸騰
状態を継続させることにより、水中のカルキを放出する
ためである。なお、前述のように、メンバーシップ関数
を決定するＰ値，Ｑ値は、メンバーシップ関数調整回路
１２によって変更可能であるので、容量や加熱手段の異
なる他の機種の電気ポットにも迅速に対応することがで
きる。

【００２１】前記実施例では、入力概念である沸騰度及
び沸騰速度の段階を「小」，「中」，「大」の３段階設
けたが、これに限るものではなく、例えば「小」と「中
」又は「小」と「大」等のように２段階としてもよい。 この場合、その段階に応じて各々のメンバーシップ関数
及びファジィルールを定める必要がある。また、前記実
施例では、沸騰直前の所定温度Ｔ１を検出するのにファ
ジィ推論による方法を採用しているが、サーミスタ等で
構成された温度検出装置８により直接的に当該所定温度
Ｔ１を検出するようにしてもよい。さらに、前記実施例
では、メインヒータ５，７をオフした後、５分間保温ヒ
ータ６による湯沸しを行なうようにしているが、図１７
に示すように、メインヒータ５，７をオフした後も沸騰
完了度累積値Ｆの演算を継続し、当該Ｆ値が０になった
時点で保温モードに移行するようにしてもよい。これに
より、沸騰時点で確実に湯沸しが終了する。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、沸騰直前にメインヒータをオフして、その後
は保温ヒータにより湯沸しを行なうため、蒸気の放出が
少なく、周辺器具等で結露するといった弊害が無くなる
。特に請求項２に係る発明によれば、沸点近傍の所定温
度よりファジィ推論によって沸騰直前の所定温度を検出
するため、当該所定温度に達するまでの途中の温度上昇
率のいかんにかかわらず、正確な検出が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に係る沸騰制御方法のフローチャー
トである。

【図２】　　本発明に係る方法を適用する電気ポットの
構成図である。

【図３】　　電気ポットのモード遷移図である。

【図４】　　沸騰制御モードのフローチャートである。

【図５】　　沸騰完了度累積値Ｆの演算ルーチンのフロ
ーチャートである。

【図６】　　ファジィ推論ルーチンのフローチャートで
ある。

【図７】　　沸騰度の説明図である。

【図８】　　沸騰度のメンバーシップ関数の説明図であ
る。

【図９】　　沸騰速度のメンバーシップ関数の説明図で
ある。

【図１０】　　沸騰完了度のメンバーシップ関数の説明
図である。

【図１１】　　沸騰初期の沸騰度の具体的な入力値に対
するメンバーシップ関数の値を示す説明図である。

【図１２】　　沸騰初期の沸騰速度の具体的な入力値に
対するメンバーシップ関数の値を示す説明図である。

【図１３】　　図１１，図１２の具体的な入力値に対す
るファジィ出力を示す説明図である。

【図１４】　　沸騰後期の沸騰度の具体的な入力値に対
するメンバーシップ関数の値を示す説明図である。

【図１５】　　沸騰後期の沸騰速度の具体的な入力値に
対するメンバーシップ関数の値を示す説明図である。

【図１６】　　図１４，図１５の具体的な入力値に対す
るファジィ出力を示す説明図である。

【図１７】　　沸騰制御モードの他の実施例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

３…内容器、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　５…湯沸かしヒータ（メインヒータ）、 ６…保温ヒータ、　　　　　　　　　　　　　　　　７
…バンドヒータ（メインヒータ） ８…温度検出装置、　　　　　　　　　　　　　　１１
…マイクロコンピュータ、 Ｂ（ｊ）…沸騰度、　　　　　　　　　　　　　　Ｖ（
ｊ）…沸騰速度、 Ｅ（ｊ）…沸騰完了度、　　　　　　　　　　Ｆ…沸騰
完了度累積値。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　容器内に蓄えられた液体をメインヒー
   タと保温ヒータからなる加熱装置により加熱して湯沸し
   を行ない、沸騰すれば湯沸しを停止するようにした電気
   ポットの沸騰制御方法において、沸騰直前の所定温度を
   検出した時点でメインヒータをオフし、その後保温ヒー
   タによる湯沸しを継続して沸騰すれば保温ヒータをオフ
   することを特徴とする電気ポットの沸騰制御方法。
2. 【請求項２】　　沸点近傍の所定温度より単位時間毎に
   検出した検出温度の当該所定温度からの差を一定時間積
   算して得られる沸騰度と、一定時間後の沸騰度の増加を
   算出して得られる沸騰速度とを入力とし、現在の沸騰の
   完了の度合いを示す沸騰完了度を出力とするとともに、
   各々の入出力概念の各段階のファジィ集合に対応するメ
   ンバーシップ関数を設定し、それらの間のファジィルー
   ルに従って前記２つの入力から出力をファジィ推論し、
   出力される沸騰完了度を単位時間毎に逐次加算し、その
   累積値が０以下の所定値になった時点で前記メインヒー
   タをオフすることを特徴とする請求項１に記載の電気ポ
   ットの沸騰制御方法。
3. 【請求項３】　　前記メインヒータをオフした後、所定
   時間後に保温ヒータをオフすることを特徴とする請求項
   ２に記載の電気ポットの沸騰制御方法。
4. 【請求項４】　　前記メインヒータをオフした後、さら
   に前記沸騰完了度累積値が０になった時点で保温ヒータ
   をオフすることを特徴とする請求項２に記載の電気ポッ
   トの制御方法。