(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯える貯水容器と、前記貯水容器の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯水容器の底部より湯水を取り出す通水管と、前記通水管の途中に設けられた出湯用の電動ポンプとを有する電気湯沸かし器において、
前記電動ポンプと前記貯水容器との間における通水管の途中に圧力式水位センサが設けられており、
前記圧力式水位センサから出力される電気信号の単位時間当たりの変化が、前記電動ポンプの作動中において所定値を上回った際に、前記貯水容器の湯水の残量零を検出する、
ことを特徴とする電気湯沸かし器。
【請求項２】
前記圧力式水位センサは、一方の面にて前記通水管の管路中に露呈する受圧用のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの他方の面側に取り付けられた永久磁石と、前記永久磁石の磁気を感知して前記ダイヤフラムの受圧変位に応じた電気信号を出力するホール素子とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気湯沸かし器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、家庭用の電気湯沸かし器に関し、特に、電動ポンプにより出湯を行う電動式の電気湯沸かし器の水位検出に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭などで使用される電気湯沸かし器として、湯水を貯える貯水容器と、前記貯水容器の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯水容器の底部より湯水を取り出す通水管と、前記通水管の途中に設けられた出湯用の電動ポンプとを有する電動式の電気湯沸かし器が知られている。
【０００３】
上述のような電動式の電気湯沸かし器には、貯水容器の水位に応じた水圧を圧力センサにより検出し、圧力センサの出力信号を使用して貯水容器の水位（残湯水量）の表示を行うものがあり、たとえば、特開平１０−２５７９７０号公報に示されている電気湯沸かし器では、貯水容器の底部に圧力センサが配置され、この圧力センサにより貯水容器の水頭圧を直接検出して貯水容器の残湯水量（湯量）を表示するようになっている。
【０００４】
また、他の従来例として、特開昭６２−１２９０１８号公報や特許第２７５３０７４号公報に示されているように、下端部にて貯水容器の底部に連通している導圧管を設け、導圧管の閉鎖上端部に圧力センサを取り付け、この圧力センサによって導圧管内上部に形成される空気層を介して貯水容器の水位に応じた水圧を検出するものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−２５７９７０号公報に示されているような従来のものは、貯水容器の水頭圧を直接検出することができるが、しかし、通水管の取出し口とは別に、貯水容器の底部に開口部を設け、この開口部に圧力センサを臨ました構造になっているため、容器構造が複雑になり、不衛生な水溜り部が発生し、貯水容器の清掃も行い難いものになる。
【０００６】
特開昭６２−１２９０１８号公報や特許第２７３０７４号公報に示されているようなものでは、水溜り部が発生することはないが、空気層を介して貯水容器の水位に応じた水圧を検出するため、水圧による空気層の圧縮や、湯水に対する空気混入などにより、検出誤差が生じ易く、貯水容器の水位、残湯水量を正確に表示することが難しい。
【０００７】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、容器構造を複雑なものにすることがなく、不衛生な水溜り部を生じることなく、また貯水容器の清掃も行い難いものにすることなく、貯水容器の水頭圧を直接検出して貯水容器の水位（残湯水量）表示を正確に行うことができる電気湯沸かし器を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明による電気湯沸かし器は、湯水を貯える貯水容器と、前記貯水容器の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯水容器の底部より湯水を取り出す通水管と、前記通水管の途中に設けられた出湯用の電動ポンプとを有する電気湯沸かし器において、前記電動ポンプと前記貯水容器との間における通水管の途中に圧力式水位センサが設けられており、前記圧力式水位センサから出力される電気信号の単位時間当たりの変化が、前記電動ポンプの作動中において所定値を上回った際に、前記貯水容器の湯水の残量零を検出するものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明による電気湯沸かし器は、前記圧力式水位センサが、一方の面にて前記通水管の管路中に露呈する受圧用のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの他方の面側に取り付けられた永久磁石と、前記永久磁石の磁気を感知して前記ダイヤフラムの受圧変位に応じた電気信号を出力するホール素子とにより構成されているものである。
【００１０】
請求項１に記載の発明による電気湯沸かし器では、電動ポンプと貯水容器との間における通水管の途中部分、すなわち、出湯通路の途中（電動ポンプより貯水容器側）において、圧力式水位センサに作用する貯水容器の水頭圧の検出により、貯水容器の水位検出が行われ、この圧力式水位センサから出力される電気信号の単位時間当たりの変化が電動ポンプの作動中に所定値を上回った際に、貯水容器の湯水の残量が零であることを検出する。
【００１１】
請求項２に記載の発明による電気湯沸かし器では、通水管の管路中に露呈しているダイヤフラムの一方の面に貯水容器の水頭圧が作用し、この水頭圧によりダイヤフラムが受圧変位し、この受圧変位により永久磁石とホール素子の距離が変化し、ホール素子がダイヤフラムの受圧変位に応じた、すなわち、貯水容器の水頭圧に応じた電気信号を出力する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図４はこの発明による電気湯沸かし器の一つの実施の形態を示している。電気湯沸かし器は、外容器１内に収納されて湯水を貯える貯水容器２と、外容器１の上部の肩体３に開閉可能に設けられた蓋体３´と、貯水容器２の底部に設けられて貯水容器２の湯水を加熱する電気ヒータ等による加熱手段４とを有している。
【００１４】
貯水容器２の底部には湯水取出口５が開口しており、ゴム等により湯水取出口５がＵ字状に形成された貯水容器側（吸入側）通水管６の一端が接続されている。貯水容器側通水管６の他端には出湯用の電動ポンプ７の吸入ポート７ａ側が接続されている。電動ポンプ７の吐出ポート７ｂには吐出側通水管８の一端が接続されている。吐出側通水管８の他端は下向きの出湯口９となっている。
【００１５】
貯水容器側通水管６はＵ字形の最底部に開口したセンサ接続ポート１０を有しており、センサ接続ポート１０に貯水容器２の水頭圧（水位）を検出する圧力式水位センサ１１が接続されている。
【００１６】
このセンサ取付構造によれば、貯水容器側通水管６の湯水取出口５をＵ字状に形成するだけで、貯水容器２にセンサ用の開口部を設ける必要がないから、貯水容器２の容器構造が複雑になることがなく、不衛生な水溜り部が発生することもなく、貯水容器２の清掃も容易に行われ得るものになる。
【００１７】
また、外容器１内には制御ユニット１２が配置され、肩体３には出湯スイッチ１３や再沸騰スイッチ１４（図６参照）のスイッチボタン類（図示省略）と貯水容器２の水位（残湯水量）の表示などを行う液晶式などの表示器１５が設けられている。
【００１８】
圧力式水位センサ１１は、図５に示されているように、センサ接続ポート１０を填め込むための取付部２０と貯水容器側通水管６と連通する導入通路２１とを有する継手本体２２と、継手本体２２に固定されたセンサケース２３と、継手本体２２とセンサケース２３とに挟まれてこれの内部に装着され、一方の面にて導入通路２１を介して貯水容器側通水管６の管路中に露呈する受圧用のダイヤフラム２４とを有している。
【００１９】
また、圧力式水位センサ１１は、ダイヤフラム２４の他方の面側に保持ブロック２５を介して取り付けられた永久磁石片２６と、センサケース２３に取り付けられ、ホール素子２７を搭載された電気配線基板２８と、電気配線基板２８をセンサケース２３の外部からシールするゴムキャップ２９と、センサケース２３にねじ止めされた調整ねじ部材３０と保持ブロック２５との間に設けられた対抗ばね３１とを有している。
【００２０】
この圧力式水位センサ１１では、ダイヤフラム２４の一方の面に貯水容器側通水管６の管路中の水圧、換言すれば、水頭圧が作用し、水頭圧と対抗ばね３１による対抗圧との平衡関係により、水頭圧の増大に応じてダイヤフラム２４が図にて右方へ変位する。
【００２１】
ホール素子２７は、永久磁石片２６の磁気を感知し、永久磁石片２６との離間距離に応じた電気信号を出力するものであり、ダイヤフラム２４の変位によって永久磁石片２６との離間距離が変化するから、ダイヤフラム２４の受圧変位、換言すれば、水頭圧に応じた電気信号を出力する。
【００２２】
これにより、圧力式水位センサ１１は、貯水容器側通水管６内部を含んで貯水容器２の水頭圧（水位）を直接検出する。
【００２３】
図６は電気湯沸かし器の制御系を示している。制御ユニット１２には、マイクロコンピュータ４０と、出湯スイッチ１３、再沸騰スイッチ１４の入力インターフェース部４１と、加熱手段４、電動ポンプ７の駆動回路４２と、圧力式水位センサ１１の信号取り込み用のＡ／Ｄ変換器４３と、表示器１５の駆動回路４４とを有している。
【００２４】
マイクロコンピュータ４０は、出湯スイッチ１３、再沸騰スイッチ１４のオン、オフに応じて加熱手段４、電動ポンプ７の駆動を制御し、圧力式水位センサ１１により検出される貯水容器２の水頭圧に応じて表示器１５による残湯水量の表示処理を行う。
【００２５】
図１は非出湯状態（電動ポンプ停止状態，非通水中）を、図２は電動ポンプ７による出湯状態（通水中）を各々示しており、圧力式水位センサ１１は、非出湯状態では貯水容器２の水位Ｌａによる水頭圧を検出し、出湯状態では貯水容器２の水位Ｌｂによる水頭圧を検出する。
【００２６】
これにより、非出湯状態時、出湯状態時の何れにあっても、水頭圧と比例関係にある貯水容器２の水位が正確に検出され、貯水容器２の残湯水量の表示を、出湯状態時を含んで、常に正確に行うことができる。
【００２７】
図３に示されているように、貯水容器２内の湯水が電動ポンプ７によって全て吐出された全吐出状態になり、この後も引き続き電動ポンプ７が駆動されると、貯水容器側通水管６内の湯水も吸い出され、ついには図３に示されているように、貯水容器側通水管６内もほぼ空になり、圧力式水位センサ１１は大気圧を感知する。これにより、大気圧時の圧力式水位センサ１１の出力を得ることができる。
【００２８】
この後に、電動ポンプ７がオフされると、図４に示されているように、吐出側通水管８内に残存している湯水が貯水容器側通水管６に戻る。
【００２９】
尚、図７は満杯状態から全吐出、その後の大気圧感知を行った場合の圧力式水位センサ１１の出力特性を示している。
【００３０】
上述のような動作により、大気圧時のセンサ出力をマイクロコンピュータ４０が取り込むことができ、この後の電動ポンプオフ時（残存湯水戻り時）のセンサ出力によって水量零を表示する空信号を出すようにマイクロコンピュータ４０側で設定することができる。
【００３１】
これにより、圧力式水位センサ１１の大気圧時の出力値にばらつき（個体差）があっても水量零を正確に検出することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１に記載の発明による電気湯沸かし器によれば、湯水を貯える貯水容器と、前記貯水容器の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯水容器の底部より湯水を取り出す通水管と、前記通水管の途中に設けられた出湯用の電動ポンプとを有する電気湯沸かし器において、前記電動ポンプと前記貯水容器との間における通水管の途中に圧力式水位センサが設けられており、前記圧力式水位センサから出力される電気信号の単位時間当たりの変化が、前記電動ポンプの作動中において所定値を上回った際に、前記貯水容器の湯水の残量零を検出するものとした。
【００３３】
このため、出湯通路の途中の電動ポンプより貯水容器側において、圧力式水位センサによって貯水容器の水頭圧が検出され、水頭圧と比例関係にある貯水容器の水位の検出が出湯時を含めて正確に行われ、しかも、電動ポンプの作動中に貯水容器の湯水の残量が零になると、圧力式水位センサから出力される電気信号の単位時間当たりの変化が所定値を上回るので、これにより貯水容器の湯水の残量が零であることを正確に検出し、貯水容器の残湯水量の表示を出湯状態時を含んで常に正確に行うことが可能になる。
【００３４】
また、圧力式水位センサの配置位置により、電動ポンプより貯水容器側の通水管内の湯水が吸い出された時に、圧力式水位センサは大気圧を感知するから、圧力式水位センサの大気圧時の出力値にばらつきがあっても水量零を正確に検出することができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明による電気湯沸かし器によれば、前記圧力式水位センサが、一方の面にて前記通水管の管路中に露呈する受圧用のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの他方の面側に取り付けられた永久磁石と、前記永久磁石の磁気を感知して前記ダイヤフラムの受圧変位に応じた電気信号を出力するホール素子とにより構成されているものとした。
【００３６】
このため、通水管の管路中に露呈しているダイヤフラムの一方の面に貯水容器の水頭圧が作用し、この水頭圧によりダイヤフラムが受圧変位し、この受圧変位により永久磁石とホール素子の距離が変化し、貯水容器の水頭圧に応じた電気信号を出力するようになり、貯水容器の水頭圧より、貯水容器の水位の検出が出湯時を含めて正確に行われ、貯水容器の残湯水量の表示を出湯状態時を含んで常に正確に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による電気湯沸かし器の一つの実施の形態を非出湯状態について示す断面図である。
【図２】この発明による電気湯沸かし器の一つの実施の形態を出湯状態について示す断面図である。
【図３】この発明による電気湯沸かし器の一つの実施の形態を全吐出状態について示す断面図である。
【図４】この発明による電気湯沸かし器の一つの実施の形態を全吐出後の電動ポンプ・オフ時の状態について示す断面図である。
【図５】この発明による電気湯沸かし器で使用される圧力式水位センサの具体例を示す詳細断面図である。
【図６】この発明による電気湯沸かし器の制御系を示すブロック線図である。
【図７】この発明による電気湯沸かし器の出湯時のセンサ出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  外容器
２  貯水容器
３´  蓋体
４  加熱手段
５  湯水取出口
６  貯水容器側通水管
７  電動ポンプ
８  吐出側通水管
９  出湯口
１０  センサ接続ポート
１１  圧力式水位センサ
１２  制御ユニット
１５  表示器
２２  継手本体
２３  センサケース
２４  ダイヤフラム
２６  永久磁石片
２７  ホール素子
２８  電気配線基板
３１  対抗ばね
４０  マイクロコンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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