JPH0520103U - 電気加熱容器の電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力を一定に制御して温度上昇率を一定に維
持し、正確な容量判別等の制御を可能とする。 【構成】 スイッチ手段３９は加熱手段４への電流をオ
ン，オフする。電流又は電圧検出手段３８は、加熱手段
４への電圧を変圧して整流，平滑し、その平滑電流又は
平滑電圧を検出する。制御手段３５は、電流又は電圧検
出手段３８により検出される電流又は電圧を一定時間毎
に積算して、この積算値が目標積算値に達した時点で前
記スイッチ手段３９を動作させて加熱手段４への電流を
オフし、これにより、交流電圧が印加される加熱手段４
の消費電力を定格消費電力（１２００Ｗ）より小さく設
定された所定電力（１０２０Ｗ）に制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は食器洗浄器、電気ポット、炊飯ジャー等の電気加熱容器の電力制御装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

この種の電気加熱容器では、容器の底又は内部に加熱手段として例えば電気ヒ ータが設けられ、その電気ヒータに商用電源からの交流電圧が印加されて、容器 内の被加熱体が加熱されるようになっている

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、電気ヒータに印加される交流電圧は種々の原因により変動する ので、この電圧の変動により電気ヒータの消費電力が変動し、被加熱体の温度上 昇率が一定でなくなる。このため、温度上昇率によって被加熱体の容量等を判別 するようにした電気加熱容器では、前記電力変動に起因する温度上昇率の変動に より、正確な容量判別が行なえないという問題があった。 本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、電力を一定に制御して温度 上昇率を一定に維持し、正確な容量判別等の制御が可能な電気加熱容器の電力制 御装置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、本考案は、交流電圧が印加される加熱手段の消費電 力を定格消費電力より小さく設定した所定電力に制御する電気加熱容器の電力制 御装置において、加熱手段への電流をオン，オフするスイッチ手段と、加熱手段 への電圧を変圧して整流，平滑し、その平滑電流又は平滑電圧を検出する電流又 は電圧検出手段と、該電流又は電圧検出手段により検出される電流又は電圧を一 定時間毎に積算して、この積算値が目標積算値に達した時点で前記スイッチ手段 を動作させて加熱手段への電流をオフする制御手段とを備えたものである。

【０００５】

【実施例】

次に、本考案の実施例を図面に従って説明する。 図１は本考案に係る装置を備えた食器洗浄器を示す。外装体１の内部には洗浄 槽２が収容され、この外装体１と洗浄槽２とは図示しない前扉によって開放可能 になっている。洗浄槽１の内部には食器かご３が収容され、底内部には標準液面 ＮＬに浸されるように加熱手段としてのヒータ４が配設されている。また、洗浄 槽２の底には水溜め部５が形成され、この水溜め部５に洗浄ポンプ６の吸込管７ と、排水ポンプ８の吸込管９とが取り付けられている。洗浄ポンプ６と排水ポン プ８はそれぞれモータ１０、１１によって駆動される。

【０００６】 洗浄ポンプ６の吐出管１２は洗浄槽２の底から内部に貫通し、その先端に第１ 噴射ノズル１３が回転可能に取り付けられている。また、吐出管１２の中間より 分岐した分岐管１４は洗浄槽２内の後部で立ち上がり、その先端に第２噴射ノズ ル１５が回転可能に取り付けられている。第１噴射ノズル１３及び第２噴射ノズ ル１５は中空棒状のもので、長手方向に列設した噴射孔から噴出する洗浄水によ って自ら回転するようになっている。排水ポンプ８の吐出管１６は洗浄槽２の後 背部に導設され、ここで一旦立ち上げられてから下方に降ろされ、先端は外装体 １の外方に開口して排水管接続口となっている。

【０００７】 この吐出管１６の排水管接続口の近傍より洗浄槽２の後背面を貫通して内部に 開口する給水管１７が立設され、この給水管１７にはソレノイド１９によって開 閉される給水弁１８が設けられている。洗浄槽２の内部の上方にはファンモータ ２７によって回転駆動されるファン２０が設けられている。また、洗浄槽２の内 部には、洗浄水の水位を検出するフロート式の水位検出スイッチ２３が設けられ 、底外面には温度センサ２２が設けられている。

【０００８】 外装体１の前面には図２に示すような操作パネル２４が設けられている。この 操作パネル２４には全自動、低温全自動、予洗い、すすぎ乾燥、乾燥及びお手入 れの各コースをそれぞれスタートさせるキーＫ１〜Ｋ６と、一時停止と再スター トを行うキーＫ７とが設けられている。また、キーＫ１〜Ｋ６のオン時に点灯す る６個のＬＥＤＬ１〜Ｌ６と、各コースの洗い、すすぎ、及び乾燥の各工程の実 行中に点灯する３個のＬＥＤＬ７〜Ｌ９と、各コースの終了までの残り時間を表 示するセグメントＬＥＤＬ１０とが設けられている。

【０００９】 前記全自動コースのキーＫ１と低温全自動コースのキーＫ２は、１回の操作で は標準の洗浄時間が設定される標準コースとなるが、連続して２回操作すること により、洗浄時間の長い念入りコースを選択することができる。このとき、Ｌ１ ，Ｌ２は赤色から緑色に変化するようになっている。

【００１０】 この食器洗浄器には、本考案に係る電力制御装置が設けられている。すなわち 、図３に示すように、商用電源３０による交流電圧Ｖが印加されるヒータ４への 電源回路には交流電圧Ｖを交流電圧Ｖ₁に変圧するカレントトランス３１と、リ レー３２の接点３２ａとが設けられている。カレントトランス３１の２次側には 、電圧Ｖ₁の交流を電圧Ｖ₂の直流に整流する整流回路３３と、整流された電圧Ｖ ₂ の直流を平滑化して電圧Ｖ₃とする平滑回路３４とが設けられている。平滑回路 ３４で平滑化されたアナログ電圧Ｖ₃は、マイクロコンピュータ３５に内蔵され たＡ／Ｄ変換器３６に入力され、デジタル値に変換されるようになっている。リ レー３２のコイル３２ｂの＋側は直流電源に接続され、また−側はトランジスタ ３７のエミッタに接続されている。トランジスタ３７は、そのコレクタがアース に接続され、ベースが前記マイクロコンピュータ３５の出力ポートＯに接続され ている。 なお、カレントトランス３１、整流回路３３、平滑回路３４及びＡ／Ｄ変換器 ３６は本考案の電圧検出手段３８を構成し、リレー３２及びトランジスタ３７は 本考案のスイッチング手段を構成する。また、前記マイクロコンピュータ３５は 、本考案の制御手段を構成するとともに、キーＫ１〜Ｋ６で選択されたコースの 洗い、すすぎ及び乾燥の工程を順次実行する制御手段を構成している。

【００１１】 以下、図４〜図６及び図８のフローチャートに従って全自動及び低温全自動の コースの工程の動作を説明する。他のコースについては本考案と直接関係がない ので説明を省略する。 全自動コースは、図４に示すように、初期排水、洗い、熱湯すすぎ及び乾燥を 全自動で行う。低温全自動は、プラスチック食器等の熱に弱い食器の洗浄のため のコースであり、洗浄時の洗浄時間、洗浄水の制御温度、乾燥温度及び乾燥時間 が異なる以外は、全自動と全く同一の工程である。本コースでは、冷水すすぎ回 数及び乾燥時間が、洗浄時に行われる食器量判別により判別された食器量に基づ いて自動的に設定され、調節される。

【００１２】 初期排水 図４に示すステップ１０１の初期排水では、排水ポンプモータ１１が１０秒間 駆動され、洗浄槽２の水溜め部５や吸込管７，９等に残留していた洗浄水が排水 ポンプ８により排水される。ここで、通常水位ＮＬまで水が有り、水位スイッチ ２３がオフの場合には５０秒間の通常の排水が行われる。 洗い 洗い工程では、まずステップ１０２でソレノイド１９がオンされて給水弁１８ が開かれ、給水管１７を通って洗浄槽２内に給水が行われる。この給水は水位が 通常水位ＮＬに達し、水位検出スイッチ２３がオフすることにより終了する。

【００１３】 次に、ステップ１０３でヒータ４への通電が行われ、洗浄水が６０℃（低温全 自動では５０℃）に温度制御されるとともに、洗浄ポンプモータ１０が起動され る。これにより、水溜め部５内の洗浄水が洗浄ポンプ６で吸引され、第１，第２ 噴射ノズル１３，１５から食器に向かって噴射され、食器の汚れが洗い落とされ る。食器に向かって噴射された洗浄水は水溜め部５に流下して循環される。 この洗浄は、温度センサ２２が４０℃を検出してから標準コースでは９分、念 入りコースでは１４分で終了する。

【００１４】 なお、この洗浄中には、水温が４０℃から５０℃に上昇する間に、後述するよ うに洗浄槽２内に収容された食器の食器量判別が行われ、後述する工程の条件が 設定される。 続いてステップ１０４で排水ポンプモータ１１が５０秒間起動され、汚れた洗 浄水が排水される。なお、この排水は、３０秒後に３秒間休止され、ポンプ内へ の空気の吸い込みが生じないようになっている。

【００１５】 電力制御 前述したように、ステップ１０３の洗浄中に行われる食器量判別では、図５に 示すように、ステップ１００１で水温が４０℃から５０℃になるまで間、電力制 御が行なわれる。 この電力制御は、図６に示すように、まずステップ１１０１でリレー３２がオ ンされ、ヒータ４への通電が行なわれる。そして、ステップ１１０２でマイクロ コンピュータ３５に内蔵された３０秒タイマがスタートし、ステップ１１０３で Ｓｉが０とおかれる。次に、ステップ１１０４で整流，平滑化された電圧値Ｖ₃ がＡ／Ｄ変換器３６よりデジタル値で検出され、ステップ１１０５でマイクロコ ンピュータ３５に内蔵の０．５秒タイマがスタートする。この後、ステップ１１ ０６で積算値Ｓｉ＝Ｓｉ＋０．５＊Ｖ₃の演算が行なわれ、ステップ１１０７で 積算値Ｓｉが目標積算値Ｓ₀以上になったか否かが判断される。

【００１６】 この目標積算値Ｓ₀はヒータ４の目標消費電力が得られる基準の電圧値Ｖ₀を０ ．５秒毎に３０秒間積算した値である。前記目標消費電力としては、定格消費電 力１２００Ｗよりも小さい値、すなわち予想される電圧変動の最小値における消 費電力例えば１０２０Ｗが設定される。 ステップ１１０７で積算値Ｓｉが目標積算値Ｓ₀未満であれば、ステップ１１ ０８で０．５秒経過するまで待機した後、ステップ１１０４に戻る。これにより 、引き続き電圧値Ｖ₃が検出され、、以下同様にして０．５秒毎に積算値Ｓｉが 積算されてゆく。 そして、ステップ１１０７で積算値Ｓｉが目標積算値Ｓ₀に達したと判断され れば、ステップ１１０９でリレー３２がオフされ、ステップ１１１０で３０秒経 過するまで待機した後、ステップ１１０１に戻って以下同様のフローが実行され る。

【００１７】 この電力制御を図７に基づいて説明すると、検出電圧値Ｖ₃が０．５秒毎に積 算され、積算値Ｓｉが図中斜線で示す部分の面積で表わされる目標積算値Ｓ₀に 達した時点Ａでヒータ４への通電が停止される。そして、３０秒経過した次のサ イクルで電圧が高く変動したとすると、積算値Ｓｉが前記Ａ時点よりも早い時点 Ｂで目標積算値Ｓ₀に達し、ヒータ４への通電が停止される。また、次のサイク ルで電圧が低く変動したとすると、積算値Ｓｉはほぼ３０秒経過した時点で目標 積算値Ｓ₀に達し、ヒータ４への通電が停止される。 以上の電力制御により、定格消費電力（１２００Ｗ）より小さい目標消費電力 （１０２０Ｗ）に制御されるので、商用電源３０に電圧又は電流の変動があった としても、ヒータ４の消費電力の変動がなくなり、ヒータ４による加熱が定常的 に行なわれ、後述する温度上昇率の正確な測定が可能となる。

【００１８】 食器量判別 前記電力制御が行なわれている間、図５のステップ１００２で、給水前に予め 温度センサ２２により検出されて制御装置に記憶されていた洗浄初期温度Ｙが取 り込まれる。そして、ステップ１００３で洗浄中に洗浄水の水温が４０℃から５ ０℃に上昇するまでの温度上昇率を示す温度上昇時間Ｘがタイマにより測定され る。なお、この温度上昇時間で温度上昇率を示す代わりに、一定時間後の上昇温 度で表すようにしてもよい。 続いて、ステップ１００４で前記温度上昇時間Ｘ及び洗浄初期温度Ｙを入力と してファジィ推論により洗浄槽２内に収容された食器の量Ｚが出力される。

【００１９】 このファジィ推論においては、予め図９から図１１に示すように、温度上昇時 間、洗浄初期温度及び食器量の各々の程度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、温度上昇時間は、図９に示すように、極短（Ｅ）、短（Ｓ）、中（ Ｍ）、長（Ｌ）の４段階に区分され、各々のメンバーシップ関数は三角形状の関 数で示されている。また、洗浄初期温度は、図１０に示すように、低（Ｌ）、中 （Ｍ）、高（Ｈ）の３段階に区分され、各々のメンバーシップ関数は三角形状の 関数で示されている。同様に、食器量も、図１１に示すように、０人分、１人分 、…、５人分というように６段階に区分され、各々のメンバーシップ関数は三角 形状の関数で示されている。

【００２０】 各々の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、ルール４では、温度上昇時間がＳで洗浄初期温度がＬならば食器 量は１人分であり、またルール６では温度上昇時間が同じＳでも洗浄初期温度が Ｈであれば４人分とする。これは、表２に示すように、同一食器量でも、温度上 昇時間は洗浄初期温度すなわち庫内温度の影響により変化することを考慮したも のである。 表 １ ルール 温度上昇時間Ｘ 洗浄初期温度Ｙ 食器量Ｚ １ Ｅ Ｌ ０ ２ Ｅ Ｍ ０ ３ Ｅ Ｈ ３ ４ Ｓ Ｌ １ ５ Ｓ Ｍ ２ ６ Ｓ Ｈ ４ ７ Ｍ Ｌ ３ ８ Ｍ Ｍ ４ ９ Ｍ Ｈ ５ １０ Ｌ Ｌ ４ １１ Ｌ Ｍ ５ １２ Ｌ Ｈ ５

【００２１】 表 ２ 食器量Ｚ 温度上昇時間Ｘ 洗浄初期温度Ｙ ０ Ｅ Ｌ ０ Ｅ Ｍ １ Ｓ Ｌ ２ Ｓ Ｍ ３ Ｅ Ｈ ３ Ｍ Ｌ ４ Ｓ Ｈ ４ Ｍ Ｍ ４ Ｌ Ｌ ５ Ｍ Ｈ ５ Ｌ Ｍ ５ Ｌ Ｈ

【００２２】 このように、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、図８ に示すように、まず、ステップ１２０１で温度上昇時間の入力値Ｘに対する温度 上昇時間Ｅ、Ｓ、Ｍ、Ｌの各々の度合いＸＥ、ＸＳ、ＸＭ、ＸＬが演算される。 次に、ステップ１２０２で洗浄初期温度の入力値Ｙに対する洗浄初期温度Ｌ、Ｍ 、Ｈの各々の度合いＹＬ，ＹＭ．ＹＨが演算される。続いて、ステップ１２０３ において、各ファジィルール毎に温度上昇時間と洗浄初期温度の度合いのいずれ か小さい方の値Ｚｆがとられ、このＺｆの値で対応する食器量のメンバーシップ 関数が頭切りされてファジィ出力が演算される。この後、ステップ１２０４で、 この頭切りされた０人分から５人分までの食器量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が求められ、この重心位置Ｇに対応する食器量が求め られ、これによりデファジィ化された出力値Ｚが出力される。

【００２３】 次に、このファジィ推論により出力された食器量Ｚに基づき、図５のステップ １００５で後続する工程の洗浄条件が設定される。ここで、設定される条件は、 図１２に示すように、冷水すすぎ回数及び乾燥時間であり、これらは予め、食器 量に対応して定められている。なお、この洗い工程の洗浄時間もこの時に決定す るようにしてもよい。

【００２４】 以上のファジィ推論による食器量の判別及び洗浄条件の設定をさらに具体的に 説明する。図１３，図１４に示すように、仮に温度上昇時間は３３０秒と３６０ 秒の間のＸ₁で、洗浄初期温度は１０℃と２０℃の間のＹ₁であるとする。まず、 温度上昇時間のメンバーシップ関数より、ＸＥ＝ＸＬ＝０、ＸＳ＝０．７、ＸＭ ＝０．３が得られる。また、洗浄初期温度のメンバーシップ関数より、ＹＬ＝０ ．２、ＹＭ＝０．８、ＹＨ＝０が得られる。

【００２５】 次に、表１のファジィルールに従って食器量の各分量の程度として、ルール４ より１人分は０．２、ルール５より２人分は０．７、ルール７より３人分は０． ２、ルール８より４人分は０．３、他のルールからは総て０が得られる。そして 、これらの各分量の程度で図１５に示すように食器量のメンバーシップ関数が頭 切りされ、台形のファジィ出力が得られる。このファジィ出力の面積和の重心Ｇ の位置に対応する食器量Ｚ₁がデファジィ化された出力値として得られる。この 食器量Ｚ₁に基づき、図１２に示すように、冷水すすぎ回数は３回、乾燥時間は 標準コースで１２分、低温コースで１７分として設定される。

【００２６】 冷水すすぎ 以上の洗い工程が終了した後、図４のステップ１０５〜１０７に示すように、 給水、洗浄及び排水からなる冷水すすぎ工程が、前記ファジィ推論による食器量 に基づいて設定された回数だけ行われる。ステップ１０６の洗浄では、ヒータ４ による加熱は行われず、給水された冷水のまま１分間行われる。ステップ１０５ の給水及びステップ１０７の排水は前記洗い工程と同様である。 熱湯すすぎ 熱湯すすぎ工程は、まずステップ１０８で給水が行われ、ステップ１０９でヒ ータ４が通電されるとともに、洗浄ポンプ６が駆動されて、水温が７０℃（低温 全自動では５０℃）に達するまで熱湯によるすすぎが行なわれ、ステップ１１０ で排水が行われる。

【００２７】 乾燥 乾燥工程では、まず、ステップ１１１でヒータ４がデューティ制御されるとと もに、ファンモータ２７が起動されて温風による乾燥が行われる。この乾燥時間 は前記洗い工程でファジィ推論による食器量に基づいて設定された時間だけ行わ れる。温風温度は７０℃（低温全自動では５０℃）に制御される。 次に、ステップ１１２でファンモータ２７のみが起動され、冷風による乾燥が ５分（低温全自動では３分）間行われ、ステップ１１３で電源が遮断されてこの 全自動コース（低温全自動コース）が終了する。

【００２８】 なお、前記実施例では、電圧検出手段３５により整流，平滑された電圧を検出 するようにしたが、電流を検出してこれを積算するようにしてもよい。 本考案は前記実施例のような食器洗浄器に限らず、電気ポット，炊飯ジャー， 食器乾燥器，製パン機等の電気加熱容器に適用されることは言うまでもない。ま た、加熱手段としてもヒータに限らず、電磁誘導加熱による電気加熱容器にも適 用される。

【００２９】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、加熱手段の消費電力が定格 消費電力より小さい所定電力に制御されるので、商用電源に電圧又は電流の変動 があったとしても、加熱手段の消費電力の変動がなくなり、定常的な加熱が行な われ、温度上昇率が一定に維持される。このため、加熱容器の容量判別等の制御 が正確に行なわれるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 食器洗浄器の断面図である。

【図２】 操作パネルの正面図である。

【図３】 電力制御装置の回路図である。

【図４】 全自動又は低温全自動コースのフローチャー
トである。

【図５】 食器量判別ルーチンのフローチャートであ
る。

【図６】 電力制御ルーチンのフローチャートである。

【図７】 検出電圧Ｖ₃の時間的変化を示す図である。

【図８】 食器量のファジィ推論ルーチンのフローチャ
ートである。

【図９】 温度上昇時間のメンバーシップ関数を示す図
である。

【図１０】 洗浄初期温度のメンバーシップ関数を示す
図である。

【図１１】 食器量のメンバーシップ関数を示す図であ
る。

【図１２】 食器量より洗浄条件を決定するための図で
ある。

【図１３】 温度上昇時間のある値Ｘ₁に対するメンバ
ーシップ関数の具体的値を示す図である。

【図１４】 洗浄初期温度のある値Ｙ₁に対するメンバ
ーシップ関数の具体的値を示す図である。

【図１５】 図１３，図１４のメンバーシップ関数の具
体的値に対する食器量のファジィ出力を示す図である。

【符号の説明】

４…ヒータ（加熱手段）、３５…制御手段、３８…電圧
検出手段、 ３９…スイッチ手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧が印加される加熱手段の消費電
   力を定格消費電力より小さく設定された所定電力に制御
   する電気加熱容器の電力制御装置において、加熱手段へ
   の電流をオン，オフするスイッチ手段と、加熱手段への
   電圧を変圧して整流，平滑し、その平滑電流又は平滑電
   圧を検出する電流又は電圧検出手段と、該電流又は電圧
   検出手段により検出される電流又は電圧を一定時間毎に
   積算して、この積算値が目標積算値に達した時点で前記
   スイッチ手段を動作させて加熱手段への電流をオフする
   制御手段とを備えたことを特徴とする電気加熱容器の電
   力制御装置。