(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する容器と、前記容器内の液体を加熱する加熱源と、前記加熱源の動作を制御する加熱制御手段と、前記容器内の液体を吐出する吐出手段と、前記吐出手段の動作を制御する吐出制御手段と、着脱可能な商用交流電源投入手段と、前記商用交流電源投入手段がはずれた時にも、前記吐出手段による液体の吐出を可能とするための蓄電手段と、前記蓄電手段を充電する充電手段と、前記吐出制御手段で出湯動作を可能とした時に前記充電手段の動作を制御し、前記蓄電手段への充電電流の値を前記吐出制御手段で出湯動作を可能とした時以外の動作モード時よりも減少させ充電する充電制御手段を備えた電気湯沸し器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、容器内に収容された水を、沸騰加熱及び保温加熱する電気湯沸し器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の電気湯沸かし器は、図５のような構成となっていた。すなわち、図５に示すように、電気湯沸かし器本体容器１内に上面開口の容器２があり、容器２の上部にこの開口部を覆う蓋３が配置されている。また、容器２の内部の水を沸騰加熱及び保温加熱する加熱源４と、容器２内部の水の温度を測定する温度センサー５と、容器２内部の水を外部に吐出する出湯モーター６と、着脱が容易な商用交流電源の入力装置である電源プラグ７と、電源プラグ７を外した時にも、出湯モーター６による湯の吐出を可能とするための蓄電手段１６が下方に配置されている。
【０００３】
また、８は液体が沸騰するまで加熱源４で加熱させるか、沸騰後さらに数分間加熱を維持させるか等の沸騰加熱時のモードを２種類以上設定できる沸騰方式設定手段であり、９は水の保温温度を２種類以上設定できる保温温度設定手段であり、１０は温度センサー５と前記沸騰方式設定手段８と前記保温温度設定手段９からの入力に従って加熱源４を制御する加熱制御手段であり、１１は電源プラグ７から入力された商用交流電源を整流する整流手段であり、１２は前記整流手段１１で整流された電源を変圧する変圧手段であり、１３は出湯動作の許可、非許可を設定する出湯許可設定手段であり、１４は出湯モーター６の駆動動作を制御する出湯モーター制御手段であり、１５は商用交流電源の著しい低下や停電が一定時間続いたとき停電を検知し、かつ前記一定時間以上継続した停電からの復帰を検知する復電停電検知手段であり、１７は変圧手段１２の出力と前記蓄電手段１６による出力とどちらを出湯モーター６及び出湯モーター制御手段１４及び加熱制御手段１０の電源とするかを決定する電源選択手段である。以下、図５に従って動作説明する。
【０００４】
電源プラグ７を装着することによって商用交流電源が入力されると、温度センサー５で得られた水温と沸騰方式設定手段８及び保温温度設定手段９で設定された動作モードに基づいて加熱源を制御する。また、電源プラグ７から入力された商用交流電源は、整流手段１１で整流され変圧手段１２で変圧された後、出湯モーター６、加熱源制御手段１０、出湯モーター制御手段１４及び蓄電素子１６の電源となり、電源が供給されることにより沸騰方式設定手段８と保温温度設定手段９及び出湯許可設定手段１３で設定された動作モードに従って加熱動作及び出湯動作を行い、それと同時に蓄電手段１６の充電動作をも行う。沸騰方式設定手段８と保温温度設定手段９及び出湯許可設定手段１３は、使用者が容易に設定変更できるように、スイッチ入力になっている。また、電源プラグ７が外され商用交流電源の供給が停止すると、その事が復電停電検知手段１５で検知され復電停電検知手段１５の働きで電源選択手段１８を制御し、出湯モーター６及び出湯モーター制御手段１４の電源を蓄電素子１６の出力から供給させる。その後、蓄電素子１６から得られた電源の下に、出湯モーター制御手段１４は出湯許可手段１３からの情報に基づいて出湯モーター６を制御できる。
【０００５】
このように、商用交流電源が無い、すなわち電源プラグ７が外れた場合においても、蓄電素子１６による電源で使用者は容器内の湯を出湯させることができる構成となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の構成では、電源プラグ７が接続されている間は、常に蓄電手段１６を充電するのに大電流が流れており、これに加えて大電流を消費するような動作モード、例えば出湯モーターを駆動させようとすると、総電流量が増加し整流手段１１と変圧手段１２とで作られた電源ラインに過電流が流れ、これにより電源電圧が降下して、安定した制御動作ができなくなる。このように、吐出動作、ヒーター加熱動作、蓄電手段への充電動作が、電気湯沸かし器の動作モードによって、状態変化する不安定な回路構成となっていた。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、充電手段を備えることで電源プラグ接続時に他の制御動作に影響を与えることなく安定して蓄電手段の充電を行うことができ、かつ充電制御手段を備えることで出湯動作中のみ蓄電手段への充電電流の値を減少させる制御を行うことで、電源ラインの過電流を防ぐことのできる電気湯沸し器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段は、液体を収容する容器と、前記容器内の液体を加熱する加熱源と、前記加熱源の動作を制御する加熱制御手段と、前記容器内の液体を吐出する吐出手段と、前記吐出手段の動作を制御する吐出制御手段と、着脱可能な商用交流電源投入手段と、前記商用交流電源投入手段がはずれた時にも、前記吐出手段による液体の吐出を可能とするための蓄電手段と、前記蓄電手段を充電する充電手段と、前記吐出制御手段で出湯動作を可能とした時に前記充電手段の動作を制御し、前記蓄電手段への充電電流の値を前記吐出制御手段で出湯動作を可能とした時以外の動作モード時よりも減少させ充電する充電制御手段を備えた構成を有している。
【０００９】
【作用】
本発明の手段によって、充電手段を備えることで電源プラグ接続時に他の制御動作に影響を与えることなく安定して蓄電手段の充電を行うことができ、かつ充電制御手段を備えることで出湯動作中のみ蓄電手段への充電電流の値を減少させ充電する制御を行うことで、電源ラインの過電流を防ぐことができる。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例を図面を参照しながら説明する。尚、図１において前述した図５と同一の部分は同じ符号を付し説明を省略し、相違する点に着目して以下説明する。
【００１１】
図１において、１８は蓄電手段１６を充電する充電手段であり、１９は前記充電手段１８の動作を制御する充電制御手段である。電源プラグ７が装着され商用交流電源が供給されると、その事が復電停電検知手段１５で検知され、復電停電検知手段１５の働きで電源選択手段１７を制御し、出湯モーター６及び出湯モーター制御手段１４及び加熱制御手段１０の電源を、電源変圧手段１２の出力から供給させる。その後、得られた電源の下に、出湯モーター制御手段１４は出湯許可手段１３からの情報に基づいて出湯モーター６を制御し、加熱制御手段１０は温度センサー５と沸騰方式設定手段８及び保温温度設定手段９からの情報に基づいて加熱源４を制御する。
【００１２】
出湯許可手段１３、沸騰方式設定手段８、保温温度設定手段９はいずれも使用者が自由に設定できるようスイッチ入力となっており、出湯許可手段１３は出湯禁止と出湯許可との切り替えスイッチで、使用者の意図しない出湯動作を防ぐ安全スイッチであり、沸騰方式設定手段８は容器内の水が沸騰するまで加熱源４で加熱させるか、沸騰後さらに数分間加熱を維持させるか等の沸騰加熱時のモードを２種類以上設定できる設定スイッチであり、保温温度設定手段９は湯の保温温度を２種類以上設定できる設定スイッチである。
【００１３】
また一方で、供給された商用交流電源は、整流手段１１と変圧手段１２を経て所定の直流電源に変換された後、充電手段１８及び充電制御手段１９の電源をも供給し、その後、充電制御手段１９の制御により充電手段１８を介して蓄電手段１６を充電する。
【００１４】
この充電制御手段１９及び充電手段１８を用いて、蓄電手段１６を充電することが本発明の最大の特徴の１つであり、仮に充電制御手段１９及び充電手段１８を用いずに変圧手段１２の出力で直接蓄電手段１６を充電しようとすると、電源変圧手段１２の出力のリップル成分により不安定な充電動作になり、かつ蓄電素子の内部抵抗が小さいため常に大電流が流れており、この充電動作に加えて出湯動作を行おうとすると、電源ライン（図面中のＡ点）の総電流量が増加し、過電流により電源電圧降下して加熱動作や出湯動作などが停止する可能性があるが、本発明においては充電制御手段１９の制御で充電手段１８を働かせることにより、出湯許可手段１３が充電制御手段１９に入力された際には、充電手段１８による蓄電手段１６への充電動作を停止させ総電流量を減らして、電源ラインが過負荷になることを防ぎ、安定した電気湯沸し器の動作を行える。
【００１５】
上記同一実施例の回路構成とその動作を、図２を用いて更に詳細に説明する。電源プラグ７ａ、７ｂが接続され商用交流電源が供給されている場合には、マイクロコンピュータ２０内の加熱制御装置１０ｄは、容器内の湯温を検知する温度センサー５ａ、５ｂと沸騰方式設定スイッチ８及び保温温度設定スイッチ９からの情報に基づいてリレーコイル１０ｂとトライアック１０ｃを制御し加熱ヒーター４ａと保温ヒーター４ｂとの動作を決定し、水を普通に沸騰させる時には加熱制御装置１０ｄはリレーコイル１０ｂを駆動しリレー接点１０ａを動作させ加熱ヒーター４ａを動作させ、沸騰後、水を保温するときは、加熱制御装置１０ｄはトライアック１０ｃを動作させ保温ヒーター４ｂを動作させる。
【００１６】
また、同様に商用交流電源が供給されている場合には、マイクロコンピュータ２０内の出湯モーター制御装置１４ｅは、出湯許可スイッチ１３からの情報に基づいて、すなわち使用者が出湯許可のスイッチを入力した時に、抵抗１４ｃ、１４ｄを介してトランジスタ１４ｂを駆動する。そして更に使用者が出湯スイッチ１４ａを押し込んで、接点が出湯モーター６側に倒れた時、容器内の湯の出湯を行なうことができる。
【００１７】
また、電源プラグ７ｂに接続された抵抗器１５ａと抵抗器１５ｂ、１５ｃがマイクロコンピュータ２０内の復電停電検知装置１５ｄに接続されている（ゼロボルト検出入力、以降ＳＮＳ入力と呼ぶ）。復電停電検知装置１５ｄ内でそのＳＮＳ入力とＶｄｄ，Ｇｎｄ間がダイオードでクランプされているためそのＳＮＳ入力の波形は図４（ｂ）のような方形波になる。復電停電検知装置１５ｄでは、その方形波のＶ０とＶ１間の電圧で”Ｈ”レベルと検知し、その他の電圧では”Ｌ”レベルと検知している（図４（ｃ）の復電停電検知波形）。
【００１８】
すなわち、電源プラグ７ａ、７ｂが接続され商用交流電源が供給されている状態では、復電停電装置の検知波形は数百μｓ程度のパルス波形となり、電源プラグ７ａ７ｂが外れると、抵抗器１５ａ、１５ｂ、１５ｃはＳＮＳ入力が、Ｖ０とＶ１間の電圧値である１／２・Ｖｄｄとなるように設定されているため、復電停電検知装置１５ｄは”Ｈ”レベルと検知し続ける。”Ｈ”レベルの検知が数ｍｓ続くと復電停電検知装置１５ｄは停電したものと判断する。
【００１９】
前述の復電停電検知装置１５ｄの働きで電源プラグ７ａ、７ｂが装着されたことを検知すると、復電停電検知装置１５ｄはマイクロコンピュータ２０内の電源選択装置１７ｄを制御し、昇圧装置１７ａの動作を停止させ、商用交流電源をダイオードブリッジ１１で整流、トランス１２ａで変圧した電源の方を図面中のＢ点における電圧として供給させる。その後、前記で得られた電源の下に、出湯モーター制御、加熱制御、電気２重層コンデンサ１６の充電を行なう。その際、マイクロコンピュータ２０の電源は、Ｂ点から電源レギュレータ１２ｂを介して供給される。
【００２０】
また、電気２重層コンデンサ１６の充電を行なう際、充電制御装置１９による制御で、抵抗器１８ａ、ツェナーダイオード１８ｂ、トランジスタ１８ｃ、ダイオード１８ｄ、抵抗器１８ｅから構成される充電装置を用いて電気２重層コンデンサ１６を充電しており、この事が本発明の最大の特徴の１つであり、仮に前記充電装置を用いずにＢ点における電圧で直接電気２重層コンデンサ１６を充電しようとすると、ダイオードブリッジ１１、トランス１２による図面中のＢ点の電圧のリップル成分により不安定な充電動作になり、かつ電気２重層コンデンサ１６の内部抵抗が小さいため常に大電流が流れており、出湯許可スイッチ１３、出湯スイッチ１４ａ、トランジスタ１４ｂ、抵抗器１４ｃ、１４ｄ及びモーター制御装置１４ｅにより出湯モーターを前記充電動作と同時に動作させようとすると、過電流により図面中のＢ点が電源電圧降下し、Ｂ点より電源を取っているマイクロコンピュータ２０の動作が停止し、加熱動作や出湯動作などが停止する可能性があるが、本発明においては、電気２重層コンデンサ１６と直列に接続されている抵抗器１８ａ、トランジスタ１８ｃ、ダイオード１８ｄによって電源ラインの電圧を保持し、かつ充電制御装置１９の働きで出湯許可スイッチが入力された場合には電気２重層コンデンサ１６への充電動作を停止させることによって電源ラインが過負荷になることを防ぎ、電気２重層コンデンサ１６の充電時にも、出湯動作時にも安定した電気湯沸し器の動作を行える。
【００２１】
このように本発明によれば、充電手段を備えることで電源プラグ接続時に他の制御動作に影響を与えることなく安定して蓄電手段の充電を行うことができ、かつ充電制御手段を備えることで出湯動作中のみ蓄電手段への充電動作を停止させる制御を行うことで、電源ラインの過電流を防ぐことができる。
【００２２】
次に、本発明の第２の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１において１９は蓄電手段１６への充電動作において、その充電電流を充電手段１８を介して変化させる充電制御手段であり、出湯許可手段１３が入力され出湯モーター６の動作モードとなったとき、前記充電制御手段１９の働きで電気２重層コンデンサ１６への充電電流を出湯モード以外の動作モード時よりも減少させ、過電流による電源ライン（図面中のＡ点）の電圧降下を防いでいる。他の構成及び機能においては、第１の実施例で図１に関して前述した内容と同一である。
【００２３】
上記同一実施例の回路構成とその動作を図３を用いて更に詳細に説明する。尚、図３において、前述した図２と同一の部分は同じ符号を付し説明を省略し、相違する点に着目して以下説明する。図３において、１９は電気２重層コンデンサ１６への充電動作において、その電流値を制御する充電制御手段であり、機器の動作モードによって充電電流値を変化させるものである。電源プラグ７より商用交流電源が供給されると電気２重層コンデンサ１６への充電は、電気２重層コンデンサ１６と直列に接続された抵抗器１８ａ、トランジスタ１８ｃ、ダイオード１８ｄ及び抵抗１８ｆ、トランジスタ１８ｇ、ダイオード１８ｄを介して充電される。出湯許可スイッチが入力され、出湯動作が許可された場合には、その充電動作は抵抗１８ａ、トランジスタ１８ｃ、ダイオード１８ｄのパスのみで行われ、過電流による図面中のＢ点の電圧降下を防いでいる。他の構成及び機能においては、第１の実施例で図２に関して前述した内容と同一である。
【００２４】
このように本発明によれば、充電手段を備えることで電源プラグ接続時に他の制御動作に影響を与えることなく安定して蓄電手段の充電を行うことができ、かつ充電制御手段を備えることで出湯動作中のみ蓄電手段への充電電流の値を減少させる制御を行うことで、電源ラインの過電流を防ぐことができる。
【００２５】
また、本発明の第１、２の一実施例ともに、蓄電装置を電気２重層コンデンサとして説明したが、これが２次電池等の他の蓄電装置を使用したときも、同様の動作をし、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明では、充電手段及び充電制御手段を備えることで電源プラグ接続時に、蓄電素子を破壊、劣化することなく、また他の制御動作に影響を与えることなく、安定した低消費電流で効率のよい蓄電素子の充電を行うことができる。
【００２７】
また、蓄電素子を充電する際には、蓄電素子の内部抵抗が小さいため、過負荷により電源電圧降下し加熱動作や出湯動作などが停止する可能性があるが、本発明においては充電手段及び充電制御手段の働きにより過負荷になることを防ぎ、安定した電気湯沸し器の動作を行える。
【００２８】
このように、定電流充電手段及び充電制御手段を設けることにより、使用者が意図せずとも、電源プラグ接続時に、安定した信頼性の高い、蓄電素子への充電動作を行なうことができ、この充電された蓄電素子を使用することで、交流電源のない場所においても、電動モーターによる出湯ができる使い勝手がよく、かつ高寿命な電気湯沸し器を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、２実施例の電気湯沸し器の部分断面構成図
【図２】本発明の第１の実施例の電気湯沸し器の回路構成図
【図３】本発明の第２の実施例の電気湯沸し器の回路構成図
【図４】（ａ）本発明の第１、２の実施例の電気湯沸し器の商用交流電源波形図
（ｂ）同電気湯沸し器の回路構成図のゼロボルト検出端子の波形図
（ｃ）同電気湯沸し器の回路構成図の復電停電検知波形図
【図５】従来の電気湯沸し器の部分断面構成図
【符号の説明】
１  本体容器
２  内容器
３  蓋
４  加熱源
５  温度センサー
６  出湯モーター
７  電源プラグ
１６  蓄電素子
【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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