JPH04338422A - 電気湯沸かし器 - 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、湯沸かしを行う電気湯
沸かし器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気湯沸かし器では、液量検知す
るのに、例えば実開昭６４−２７６２３号公報にみられ
るように、容器と連通したガラス管の外面にアルミ箔を
巻き、ガラス管の内面の水とで電極を形成し、水位の変
化による静電容量の変化を検出していた。

【０００３】また、水が少ないこと（給水位置未満）を
検出する給水検知手段は、例えば実公昭６３−２１２２
０号公報に見られるように、赤外ＬＥＤとフォトトラン
ジスタで構成し、水位管内の水が給水位置以上ある時は
、水により赤外ＬＥＤの光が屈折されフォトトランジス
タがオフし、水が給水位置未満の時は赤外ＬＥＤの光が
フォトトランジスタに照射されフォトトランジスタがオ
ンすることを検出して、加熱手段の加熱を停止するとと
もに、給水検知していた。

【０００４】また水の入れすぎに対しては、例えば図４
（ａ）の様に、容器５１内面の定格水量の位置に刻印５
２をほどこし、容器５１内の水位を見るための表示板５
３の水位確認部５４における満水表示位置のＡ部に第４
図（ｂ）のように満水と表示する構成を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、液量検知においてガラス管の厚みのばら
つき、配線の容量ばらつきのため静電容量のばらつきが
多いので、液量検知の精度が悪くなり、使用に不便にな
るとともに、使用者の不信をかってしまうという問題点
を有していた。

【０００６】また、容器内の液量が少量で、空焼き（加
熱すると急激に容器温度が上昇し加熱手段であるヒータ
ーの断線や容器の黒こげ等を引き起こす）になる前に液
量が所定量以下であることを検知する給水検知において
、使用者が水位を確認するため水位管内の水面が外から
見える構成をとっているため、外乱光がフォトトランジ
スタに入射しやすいものとなり、直射日光などが明るい
ところでは誤動作をきたし、空焼きなどの危険な状態を
招くという問題点を有していた。

【０００７】また、使用者の間違いにより刻印を越えて
水が入れられて加熱すると、沸騰時に熱湯があふれ火傷
をするといった危険な状態を招くという問題点を有して
いた。

【０００８】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、蓋に設置された超音波センサから発生する超音波と
、水面からの反射波との時間差を計測して、従来にもま
して正確で精度のよい液量検知を行なうことのできる電
気湯沸かし器を提供することを第１の目的とする。

【０００９】第２の目的は、従来にもまして精度よく空
焼きを未然に防止する電気湯沸かし器を提供することで
ある。

【００１０】第３の目的は、水の入れすぎに対しても火
傷等の危険な状態を未然に防止する電気湯沸かし器を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電気湯沸かし器
は、第１の目的を達成するために、蓋に設置された超音
波センサと、超音波を発信する送信手段と、水面からの
反射波を受信する受信手段と、送信から受信までの時間
を計測する時間計測手段と、計測した時間から、液量を
判断する液量判断手段とを有した構成とする。

【００１２】また、第２の目的を達成するために本発明
の電気湯沸かし器は、計測した液量が所定位置未満であ
れば、水位が給水位置未満と判断して加熱手段の加熱を
停止する制御手段と、給水報知をを行う給水報知手段を
有した構成とする。

【００１３】また、第３の目的を達成するために本発明
の電気湯沸かし器は、計測した液量が所定位置を越えて
いれば、水位が満水位置を越えていると判断して加熱手
段の加熱を停止する制御手段と、満水報知を行う満水報
知手段を有した構成とする。

【００１４】

【作用】本発明は、上記構成により、蓋に設置された超
音波センサから、超音波を発信することにより水面まで
の時間が時間計測手段により計測され、超音波の空気中
の音速度から水面までの距離が求まる。超音波センサか
ら容器底部までの距離が解っていれば、超音波センサか
ら容器底部までの距離から、計測した超音波センサから
水面までの距離を引くことにより容器底部から水面まで
の距離が解り、これに容器の形状に応じて決定される定
数を乗算するだけで液量が解るため、精度の高い液量表
示が行える。

【００１５】また、計測した時間を第１の設定時間と比
較することにより給水検知が行える。

【００１６】また、計測した時間を第２の設定時間と比
較することにより満水報知が行える。

【００１７】このように、従来の技術と比較し、給水や
満水検知を超音波センサを用いることにより外乱光等の
影響を受けず精度良く実施できる。

【００１８】

【実施例】図１の（ａ）は本発明の実施例で、本体１、
本体１内に配された上面開口の容器２、容器２の開口部
を覆う蓋３、容器２内の液体を加熱する熱源たる加熱手
段４、容器２内に超音波を出すとともに水面７からの反
射波を受信することのできる蓋３に設置された超音波セ
ンサ５とからなる。

【００１９】図１の（ｂ）は同電気湯沸かし器の回路図
である。図１の（ｂ）において加熱手段４の通電制御を
行う通電制御手段８は加熱手段４に直列に接続されたリ
レー接点８ａと、このリレー接点８ａを駆動するリレー
コイル８ｂにより構成されている。送信手段９は超音波
センサ５に図２の（ａ）のような高周波信号（ここでは
パルス幅１０μｓ、周波数４ＭＨｚ、繰り返し周期１ｍ
ｓとする。）を印加する。受信手段１０は超音波センサ
５で受信した図２の（ｂ）のような反射信号を入力し、
増幅するとともに波形整形をして出力する。時間計測手
段１１は送信手段９が送信してから受信手段１０が受信
するまでの時間を計測する。

【００２０】液量演算手段１２は、時間計測手段１１が
計測した時間から液量を演算し、液量表示手段１３はＬ
ＥＤで構成されており、液量演算手段１２が演算した液
量を表示する。給水報知手段１６は抵抗器１６ａとＬＥ
Ｄ１６ｂでこうせいされており、満水報知手段１７は抵
抗器１７ａとＬＥＤ１７ｂで構成されている。制御手段
１５はマイコンで時間計測手段１１が計測した時間にも
とずいてリレーコイル８ｂ、給水報知手段１６、満水報
知手段１７にオンオフ信号を出力する。６は商用電源で
ある。

【００２１】次にその動作を説明する。容器２に水を入
れて商用電源６を印加すると、まず超音波センサ５に図
２（ａ）のような高周波信号が印加される。超音波セン
サ５は超音波を発生して容器２中に超音波を出力する。 超音波は水面７で反射波となり、超音波センサ５は反射
波を検知して受信手段１０に図２（ｂ）のような反射信
号を出力する。ここで、超音波センサ５が超音波を出力
してから最初の反射波を検知するまでの時間Ｔ（ｓ）は
、超音波センサ５から水面７までの距離をＨ１（ｃｍ）
とすれば、Ｔ＝２×Ｈ１／Ｖとなる。Ｖは空気中の音速
で、３．４×１０４（ｃｍ／ｓ）である。なお、図２（
ｂ）の反射信号が減衰しながら周期的に発生しているの
は、水面７と蓋部３で反射を繰り返すからである。

【００２２】受信手段７は超音波センサ５の反射信号を
増幅し、波形整形して時間計測手段１１に出力し、Ｔを
時間計測手段１１が計測する。ここでＴが計測されると
、液量演算手段１２において、Ｔ＝２×Ｈ１／Ｖより超
音波センサ５から水面７までの距離Ｈ１は、Ｈ１＝ＶＴ
／２、ここで超音波センサ５から容器２の底部までの距
離をＨ、容器２の底部から水面７までの距離をＨ２とす
ると、Ｈ２＝Ｈ−Ｈ１となる。ここで、円周率をπ、容
器２の内径をＤ（ｃｍ）とすれば、液量Ｌ（ｌ）は、Ｌ
＝（Ｈ−（ＶＴ／２））×πＤ２／４×１０−３となる
。なお、給水検知を行なう液量をＬ１（ｌ）、満水検知
を行なう液量をＬ２（ｌ）とすると、Ｌ１に相当する第
１の設定時間Ｔ１は、Ｔ１＝（２×Ｈ／Ｖ）−（８×（
Ｌ１）／ＶπＤ２）×１０３となり、Ｌ２に相当する第
２の設定時間Ｔ２は、Ｔ２＝（２×Ｈ／Ｖ）−（８×（
Ｌ２）／ＶπＤ２）×１０３となる。

【００２３】もし計測した時間ＴがＴ１よりも大きけれ
ば、液量が給水位置を割っているので、制御手段１４に
より給水検知され通電制御手段８がオフされ、給水報知
手段１６がオンされる。もし計測した時間ＴがＴ２より
も小さければ、液量が満水位置を越えているので、制御
手段１４により満水検知され通電制御手段８がオフされ
、満水報知手段１７がオンされる。

【００２４】計測した時間ＴがＴ１とＴ２の間ならば、
液量演算手段１２で液量が演算され、液量演算手段１３
のＬＥＤに出力される。

【００２５】第３図はその動作フローチャートである。 まず蓋部に設置された超音波センサから超音波を発信す
る。そして水面で超音波が反射してくるまでの時間Ｔを
計測する。ここで給水検知位置までの超音波反射時間に
相当するＴ１とＴを比較する。もし液量が給水位置を割
っているならば、ＴはＴ１よりも大きくなるため給水検
知を行ない、加熱手段の制御を行なっているリレーをＯ
ＦＦし加熱を中止するとともに給水を報知するＬＥＤま
たはブザーをオンし給水報知を行なう。

【００２６】給水位置を割っていなかったならば次に満
水位置までの超音波反射時間に相当するＴ２とＴを比較
する。もし液量が満水位置を越えているならば、ＴはＴ
２よりも小さくなるため満水検知を行ない、加熱手段の
制御を行なっているリレーをＯＦＦし加熱を中止すると
ともに満水を報知するＬＥＤまたはブザーをオンし満水
報知を行なう。

【００２７】

【発明の効果】以上の実施例から、本発明は、超音波を
送信、受信する蓋部に設置された超音波センサと、超音
波を送信してから受信するまでの時間を計測する時間計
測手段と、計測された時間から液量を求める液量演算手
段を設けることにより、液量に応じた時間が計測され、
精度のよい液量表示を行なうことができる優れた電気湯
沸かし器が実現できる。

【００２８】また、本発明は計測した時間を給水検知を
行なう液量に相当する時間と比較することで液体が給水
位置を割っているかどうか解り、もし割っていれば給水
報知手段で使用者に知らせることができ、空焼きなどの
危険な状態を防止することができるものである。

【００２９】また、本発明は計測した時間を満水検知を
行なう液量に相当する時間と比較することで、液体が満
水位置を越えているかどうか解り、もし越えていれば満
水報知手段で使用者に知らせることができ、沸騰時に熱
湯があふれ火傷するといった危険な状態を防ぐことがで
きるものである。

【００３０】これらは、超音波センサを蓋部に設置する
ことにより、空気中の速度が決まっている超音波により
、水面までの時間が測定でき、加熱時液体中に生じる気
泡の影響を受ける事がないため精度よく液量測定ができ
実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施例を示す電気湯沸かし器
の縦断面図 （ｂ）本発明の一実施例を示す電気湯沸かし器の回路図

【図２】本発明の一実施例を示す超音波信号

【図３】動
作フローチャート

【図４】（ａ）従来の電気湯沸かし器の斜視図（ｂ）（
ａ）のＡ部拡大図

【符号の説明】

１　　本体 ２　　容器 ４　　加熱手段 ５　　超音波センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を収容する容器と、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制御を行う通電
   制御手段と、容器の蓋に設置された超音波センサと、超
   音波センサに発信信号を送信する送信手段と、超音波セ
   ンサからの信号を受信する受信手段と、送信手段が送信
   してから受信手段が受信するまでの時間を計測する時間
   計測手段と、前記時間計測手段が計測した時間から、液
   量を演算する液量演算手段とを設けた電気湯沸かし器。
2. 【請求項２】音または光で報知を行なう給水報知手段と
   、時間計測手段が計測した時間が第１の設定時間以上で
   あれば、前記通電制御手段にオフ信号を出力するととも
   に、給水報知手段にオン信号を出力する制御手段を設け
   た請求項１記載の電気湯沸かし器。
3. 【請求項３】音または光で報知を行なう満水報知手段と
   、時間計測手段が計測した時間が第２の設定時間未満で
   あれば、前記通電制御手段にオフ信号を出力するととも
   に、満水報知手段にオン信号を出力する制御手段を設け
   た請求項１記載の電気湯沸かし器。