(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給部から搬送部にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部にて加熱する液体加熱器において、
上記供給部での供給液体温度を検知する液体温度検知部と、
上記搬送部による液体搬送流速を検出する流速検出部と、
上記加熱部の加熱温度を検知する加熱温度検知部と、
必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部と、
上記液体を搬送する前に加熱部を予備加熱し、かつ該予備加熱以降の加熱温度を少なくとも２点以上検知したときの温度勾配及び加熱温度に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、上記液体搬送流速を制御する制御部とが設けられていることを特徴とする液体加熱器。
【請求項２】
前記制御部は、
前記設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された前記供給液体温度と、検知された加熱温度と、温度勾配とによって初期の目標液体搬送流速を設定すると共に、
目標液体搬送流速と、液体の搬送と同時に行う加熱部の本加熱を開始した後に検出された液体搬送流速との比較により、該目標液体搬送流速を変更可能となっていることを特徴とする請求項１記載の液体加熱器。
【請求項３】
前記入力部は、前記加熱部の予備加熱を停止するときの加熱停止温度をさらに設定可能となっていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体加熱器。
【請求項４】
前記制御部は、
目標液体搬送流速が時間の経過に伴って次第に大きくなるように制御することを特徴とする請求項２又は３記載の液体加熱器。
【請求項５】
前記制御部は、
前記予備加熱時の加熱温度が前記加熱停止温度以下の場合の初期の目標液体搬送流速をＶ１とし、前記予備加熱停止後における自然冷却期間の初期の目標液体搬送流速をＶ３とし、上記予備加熱時の加熱温度が上記加熱停止温度を越え、かつ自然冷却期間になるまでの期間の初期の目標液体搬送流速をＶ２とした場合、
Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２
の関係を有するように初期の目標液体搬送流速を制御することを特徴とする請求項３記載の液体加熱器。
【請求項６】
前記電力の電源電圧を検知する電圧検知部がさらに設けられていると共に、
前記制御部は、
さらに、検知された上記電源電圧に基づいて、前記目標液体搬送流速を変更可能となっていることを特徴とする請求項２記載の液体加熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給部から搬送部にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部にて加熱する液体加熱器に関するものである。詳しくは、給湯開始時における精度のよい加熱温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
茶やコーヒー等の飲料を提供する用途として、電気の熱で湯を沸かす製品がある。電気式のケトルやポットのように、貯水部を持ち、該貯水部に収容された水を貯水部の底部や側面部に配置されたヒータで加熱する製品が広範に知られている。
【０００３】
これらの製品においては、貯水部に収容された状態の水を加熱するため、湯が沸くまで時間がかかることや、随時供給させるためには貯水部にて保温しておく必要があるという課題があった。
【０００４】
上記の課題に対し、短時間で湯を沸かすことができる装置として、例えば、液体を保有するタンクと液体を搬送するポンプと液体を搬送する配管を加熱するヒータとを備えた特許文献１に開示された湯沸かし装置が知られている。本構成においては、液体を加熱しつつ供給するため、ポンプ及びヒータの出力を制御し、必要な量及び必要な温度の湯を供給することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−６１１２７号公報（２０１２年３月２９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の液体加熱器では、以下の問題点を有している。
【０００７】
すなわち、特許文献１の湯沸かし装置は、電熱ヒータ用ドライバと電磁ポンプ用ドライバとを備え、コントローラからの制御信号に基づきポンプの液体搬送速度制御のみによる湯温制御をしている点で、精密な制御が可能と言える。
【０００８】
ここで、特許文献１の湯沸かし装置等の従来技術では、所望の温度の湯をすぐに給湯するために、ヒータを予備加熱する場合がある。
【０００９】
しかしながら、ユーザーが給湯するタイミングはランダムであると共に、時系列で液体が供給される際のヒータの熱容量は変動する。このため、給湯開始時に安定的に所望の湯温の湯を供給することができないという問題点を有している。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、加熱部を予備加熱する場合に、給湯開始時においても所望温度の湯を精度良く安定してかつ早く供給し得る液体加熱器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様における液体加熱器は、上記の課題を解決するために、供給部から搬送部にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部にて加熱する液体加熱器において、上記供給部での供給液体温度を検知する液体温度検知部と、上記搬送部による液体搬送流速を検出する流速検出部と、上記加熱部の加熱温度を検知する加熱温度検知部と、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部と、上記液体を搬送する前に加熱部を予備加熱し、かつ該予備加熱以降の加熱温度を少なくとも２点以上検知したときの温度勾配及び加熱温度に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、上記液体搬送流速を制御する制御部とが設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、加熱部を予備加熱する場合に、給湯開始時においても所望温度の湯を精度良く安定してかつ早く供給し得る液体加熱器を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１における液体加熱器の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は上記液体加熱器に使用される加熱部としての鋳込みヒータの外観を示す斜視図であり、（ｂ）は上記鋳込みヒータの内部構造を透視して示す斜視図である。
【図３】上記鋳込みヒータの内部構造を示す断面図である。
【図４】上記液体加熱器にて液体を加熱するときの制御動作を示すフローチャートである。
【図５】上記液体加熱器において、給湯前にヒータを予備加熱した場合のヒータ温度の時系列変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態２における液体加熱器の構成を示すブロック図である。
【図７】上記液体加熱器の制御動作を示すフローチャートである。
【図８】上記液体加熱器の予備加熱領域において、液体を搬送する前にヒータを予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ及びヒータ温度データに基づいて、給湯を開始して液体搬送流速を制御する場合の実験結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態３における液体加熱器を示すものであって、オーバーシュート領域において、液体を搬送する前にヒータを予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ及びヒータ温度データに基づいて、給湯を開始して液体搬送流速を制御する場合の実験結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態４における液体加熱器を示すものであって、自然冷却領域において、液体を搬送する前にヒータを予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ及びヒータ温度データに基づいて、給湯を開始して液体搬送流速を制御する場合の実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１５】
本実施の形態の液体加熱器の構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の液体加熱器の構成を示すブロック図である。
【００１６】
本実施の形態の液体加熱器１Ａは、図１に示すように、各単位操作を行う装置本体部１０と、各単位操作の制御を行う制御装置２０とによって構成されている。
【００１７】
装置本体部１０は、電源が供給される電源部１１と、液体としての供給水が供給される供給部としての水供給部１２と、供給液体を搬送する搬送部としてのポンプ１３と、搬送中の液体を加熱する加熱部としてのヒータ１４と、ヒータ１４にて加熱された供給液体を吐出する吐出部１５と、ポンプ１３を制御するポンプ制御素子１６と、ヒータ１４を制御するヒータ制御素子１７とを備えている。
【００１８】
また、装置本体部１０は、電源電圧を検知する電圧検知部ＶＳと、供給水の温度を検知する供給水温度検知部ＴＬＳと、ヒータ１４の温度を検知するヒータ温度検知部ＴＨＳと、供給水の流量を検知する流量検知部ＦＬＳとをさらに備えている。尚、本実施の形態では、流量検知部ＦＬＳにて、単位時間の供給水の流量を検知することにより、ポンプ１３にて搬送される水の搬送速度が演算により直ちに算出できるものとなっている。したがって、流量検知部ＦＬＳは、本発明の搬送部による液体搬送流速を検出する液体搬送流速検出部としての機能を有している。
【００１９】
上記水供給部１２、ポンプ１３、流量検知部ＦＬＳ、ヒータ１４及び吐出部１５は直列に接続されている。この結果、液体加熱時には、ヒータ１４を常時通電すると共に、ポンプ１３の制御のみで供給水の温度制御ができるものとなっている。
【００２０】
一方、制御装置２０は、各種制御処理を行う制御部としてのコントローラ２１と、水量と温度とを設定する入力部２２Ａとで構成されている。
【００２１】
本実施の形態では、供給水の温度制御は、流量検知部ＦＬＳにより検知された流量から計算される流速に基づき、ポンプ１３の制御を行うようになっている。
【００２２】
また、本実施の形態では、ポンプ１３の制御は、ヒータ１４を常時通電した場合の、供給水の流速変化に対して、加熱後、吐出される湯の温度変化データに基づいて、入力部２２Ａにて設定入力された温度を目標値として、ポンプ１３の出力を目標流速値に変化させるようになっている。
【００２３】
上記目標流速値は、供給水温度検知部ＴＬＳ及びヒータ温度検知部ＴＨＳによる検知結果と、電圧検知部ＶＳによる検知結果と、流量検知部ＦＬＳによる検知結果に対応して随時変化させるようになっている。
【００２４】
さらに、本実施の形態では、供給水を搬送する前にヒータ１４を予備加熱する場合に、加熱温度を少なくとも２点以上検知したときの温度勾配及び加熱温度に基づいて、入力部２２Ａにて設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、コントローラ２１によってポンプ１３による液体搬送流速が制御されるようになっている。
【００２５】
上記ヒータ１４は、例えば鋳込みヒータにてなっている。この鋳込みヒータは、配管等の立体形状の被加熱部とシーズヒータとの両方を鋳型に納め、この鋳型にアルミや真鍮、鉄、ＡＬ青銅等の導電性材料を鋳込んだヒータである。この鋳込みヒータは、導電性材料に内部に配管とシーズヒータとが一体化されているので、加熱の効率が良く、均一な過熱が可能であり、かつ長寿命が期待できる。尚、シーズヒータとは、ニクロム線が金属パイプで包まれた構造のヒータであり、ニクロム線は絶縁粉末によりヒーターパイプから絶縁されている。
【００２６】
本実施の形態の鋳込みヒータの具体的な構成について、図２の（ａ）（ｂ）及び図３に基づいて説明する。図２の（ａ）は、本実施の形態の鋳込みヒータの外観を示す斜視図である。図２の（ｂ）は、鋳込みヒータの内部構造を透視して示す斜視図である。図３は、鋳込みヒータの内部構造を示す断面図である。
【００２７】
本実施の形態のヒータ１４である鋳込みヒータ４０は、図２の（ａ）（ｂ）及び図３に示すように、熱伝導材料からなる鋳物４３に、液体が流れる螺旋状流路４１と、該螺旋状流路４１を加熱するためのヒータ電極４２とが一体に構成されたものからなっている。
【００２８】
鋳物４３は、アルミや真鍮、鉄、ＡＬ青銅等の熱伝導材料からなっている。ヒータ電極４２は、鋳物４３の内部において、螺旋状流路４１よりも内側において螺旋状に設けられており、外部に電極端子４２ａ・４２ｂが露出している。
【００２９】
また、螺旋状流路４１は、螺旋状に設けられており、外部に流路入口４１ａと流路出口４１ｂとが露出している。
【００３０】
本実施の形態では、鋳込みヒータ４０の上部に前述したヒータ温度検知部ＴＨＳが取り付けられており、このヒータ温度検知部ＴＨＳにて鋳込みヒータ４０の温度を検知できるようになっている。
【００３１】
上記構成の液体加熱器１Ａにて液体を加熱するときの制御動作について、図４に基づいて説明する。図４は、液体加熱器１Ａにて液体を加熱するときの制御動作を示すフローチャートである。
【００３２】
図２に示すように、液体加熱器１Ａにて液体を加熱するときの制御は、コントローラ２１における目標設定部２１ａとヒータ制御部２１ｂとポンプ制御部２１ｃとによって行われる。
【００３３】
したがって、液体加熱器１Ａにて液体を加熱するときには、図４に示すように、入力部２２Ａにて湯の温度及び量を設定入力する（Ｓ１）。これにより、目標設定部２１ａは、入力データ３１と電源電圧値３２と供給液体温度としての供給水温度データ３３と、ヒータ温度検知部ＴＨＳにて検知されたヒータ１４の加熱温度とから初期目標流速を決定する（Ｓ２）。
【００３４】
次いで、ヒータ制御部２１ｂは、ヒータ１４をオンするようにヒータ１４の駆動を指示する（Ｓ３）。
【００３５】
これにより、コントローラ２１は、水の供給量と設定量とが等しいか否か判断する（Ｓ４）。このとき、水の供給量と設定量とが等しい場合には、終了する（Ｓ４）。
【００３６】
一方、水の供給量と設定量とが等しくない場合には、ポンプ制御部２１ｃの制御に遷る。すなわち、ポンプ制御部２１ｃは、まず、ポンプ１３を駆動するように指示する（Ｓ６）。その後、コントローラ２１は、検知流速が目標流速に等しいか否を判断する（Ｓ７）。このとき、検知流速が目標流速に等しくない場合には、差分補正を行った後（Ｓ８）、再びＳ６に戻る。
【００３７】
一方、Ｓ７において、検知流速が目標流速に等しいと判断されたときには、各検知手段からの現状の状態を判断し、さらに現状の流速の検知結果から、ヒータ１４での突沸が発生していないかどうかと、現状の状態と目標湯温とに対して流速が早すぎないかどうかとを判断し、目標流速を状態に合わせ、随時再設定する（Ｓ９）。
【００３８】
ここで、目標流速を再決定する場合には、Ｓ２で説明したように、入力データ３１と、電源電圧値３２と、供給液体温度としての供給水温度データ３３と、ヒータ温度検知部ＴＨＳにて検知されたヒータ１４の加熱温度とから再決定される。
【００３９】
また、ヒータ１４の本加熱の前に予備加熱する場合には、ヒータ１４の加熱温度を少なくとも２点以上検知し、その検知温度から求めた温度勾配としてのヒータ温度勾配データ３５も目標流速の決定に使用される。
【００４０】
上述のように、本実施の形態の液体加熱器１Ａでは、水供給部１２から搬送部としてのポンプ１３にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部としてのヒータ１４にて加熱する。そして、水供給部１２での供給液体温度としての供給水温度データ３３を検知する供給水温度検知部ＴＬＳと、ポンプ１３による液体搬送流速を検出する流量検知部ＦＬＳと、ヒータ温度データ３４を検知するヒータ温度検知部ＴＨＳと、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部２２Ａと、供給水温度データ３３及びヒータ温度データ３４に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する制御部としてのコントローラ２１とが設けられている。
【００４１】
従来の液体加熱器では、生成される湯の温度を調整するために、例えば、大電力である加熱部の出力を変化させたり、液体搬送流速を変化させたりしていた。しかし、このような調整は、通常、段階的に行われており、湯の温度を精密に制御することはできなかった。具体的には、大電力である加熱部の出力を例えば大、中、小の３段階出力としたり、液体搬送流速を例えば高速、中速、低速の３段階出力としたりして湯の温度を調整していたが、繊細な湯の温度の調整は困難であった。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、水供給部１２での供給水温度データ３３を検知する供給水温度検知部ＴＬＳによる液体搬送流速を検出する流量検知部ＦＬＳと、ヒータ温度データ３４を検知するヒータ温度検知部ＴＨＳとを設けている。
【００４３】
このため、入力部２２Ａにて必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力すると、コントローラ２１は、供給水温度データ３３及びヒータ温度データ３４に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する。
【００４４】
この結果、本実施の形態では、実測による供給水温度データ３３及びヒータ温度データ３４に基づいて、液体搬送流速を制御するので、ヒータ温度データ３４を自在に精度良くコントロールできる。したがって、繊細な湯の温度の調整を行うことができる。それゆえ、供給水温度データ３３及びヒータ温度データ３４の変動を考慮して液体搬送流速を制御することにより、湯温を精度良く制御し得る液体加熱器１Ａを提供することができる。
【００４５】
また、このような構成では、ヒータ１４のオン・オフ制御なしで、かつ電源電圧や水供給部１２の液体温度の変動に依存することなく、少量かつ高温まで供給温度を制御することができる。換言すれば、大電力であるヒータ１４を制御する必要が無いため、放熱板や放熱ファンが必要な半導体素子を使用する必要が無く、部材費を抑えることができる上、環境に依存せず、高温かつ少量まで、目標通りの湯温・供給量に加熱された湯を早く供給することが可能である。
【００４６】
ここで、例えば、電熱ヒータ用ドライバと電磁ポンプ用ドライバとを備え、コントローラからの制御信号に基づいて通電を制御する構成を採用した場合には、とりあえず、精密な制御が可能と言える。しかし、大電流であるヒータの通電を制御する場合、ドライバとして機械接点のリレーを用いた場合には、接点部の機械的寿命から精密な制御を求めた動作は困難である。また、半導体素子をドライバとした場合は、精密な制御が可能であるが、高電力対応の半導体素子と放熱部品とが必要となり、部材費の増加が懸念される。この点、本実施の形態の液体加熱器１Ａでは、ヒータ制御素子１７を頻繁にオン・オフする機構を採用していないので、この問題は解消される。
【００４７】
また、例えば、ガス瞬間式湯沸かし器においては、加熱手段の能力限界を越えた範囲の湯温が設定された場合に、給水配管内に備えられた給水量を制限するバルブによって、給水量を設定湯温が実現できる限界値へ制御する場合がある。これによって、設定湯温の湯を、最大限の流速で供給することが可能となっている。
【００４８】
しかしながら、本実施の形態の液体加熱器１Ａのような飲料用途のような少量の湯を供給しようとした場合、このような方法では、設定された湯温への立ち上がりが遅くなってしまう。このため、仕上がりの湯温として、安定的に供給できないことが懸念される。
【００４９】
この課題に対して、他のガス瞬間湯沸かし器の構成では、水の供給が開始されたことを検知し、供給水を数秒絞ることによって湯温の立ち上がり時間を早くする方法も提案されている。
【００５０】
しかしながら、沸騰付近の高温を供給する場合に、単純に給水量を絞ってしまうと、連続使用等の加熱手段の状態によっては、容易に加熱手段内での突沸が発生する。このため、供給口からの湯の飛び散り等、前記課題と同様に安定的に供給できない。
【００５１】
これに対して、本実施の形態の液体加熱器１Ａでは、少量かつ沸騰付近の高温の液体でも、部材コストを抑えた上で、安定的でかつ早く、供給可能な液体加熱器１Ａとなっている。
【００５２】
次に、液体加熱器１Ａにおけるヒータ１４を予備加熱する場合の動作について、図５に基づいて説明する。図５は、給湯前にヒータ１４を予備加熱した場合のヒータ温度の時系列変化を示すグラフである。
【００５３】
本実施の形態では、例えば、所望の給湯温度が９８℃である場合、予備加熱によるヒータ温度は、オーバーシュート量を考慮し、ヒータ１４の予備加熱終了温度は４０〜６０℃程度に設定される。具体的には、本実施の形態では、予備加熱終了温度は例えば５０℃に設定されている。ここで、オーバーシュートとは、ヒータ１４は鋳込みヒータ４０を用いているので、熱エネルギー及び保温エネルギーが高い。このため、ヒータ１４の電力をオフしても鋳込みヒータ４０の内部を通る螺旋状流路４１の液体の温度がさらに上昇する現象をいう。このことは、予備加熱の終了に伴うヒータ１４のオフ時の加熱停止温度が高い場合には、その後さらに、鋳込みヒータ４０の内部を通る螺旋状流路４１の液体の温度が上昇するので、突沸の可能性があることが容易に理解できる。このため、上述したように、所望の給湯温度が９８℃である場合のヒータ１４の予備加熱終了温度は４０〜６０℃程度に設定される。
【００５４】
この結果、予備加熱時のヒータ１４の加熱温度の推移は、図５に示すように、予備加熱領域Ｈ１と、オーバーシュート領域Ｈ２と、自然冷却領域Ｈ３とに大別される。
【００５５】
ところで、従来の液体加熱器では、所望の湯温をすぐに供給するために、ヒータを予備加熱する場合がある。この場合、一般的には、予備加熱によって、ヒータが一定温度以上になってから湯の供給を行う。このため、ヒータ電源をオンしてからヒータが一定温度以上になるまでに時間がかかるので、ヒータを予備加熱する前の状態において湯の供給を希望しても即時に湯を得ることはできない。
【００５６】
具体例として、例えば、ポンプの制御のみによる湯温制御を行う特許文献１に記載の湯沸かし装置を用いてヒータを予備加熱することを考える。この場合、ユーザーが予備加熱中のどのタイミングで給湯を開始するかはランダムである。すなわち、ユーザーが、ヒータの予備加熱中において、図５に示す予備加熱領域Ｈ１、オーバーシュート領域Ｈ２又は自然冷却領域Ｈ３のいずれの領域で湯の供給を開始するかは定まっていない。つまり、いずれの領域で、ヒータ１４の本加熱を行いかつポンプ１３を駆動することによる液体の搬送を開始するかは定まっていない。
【００５７】
ここで、予備加熱領域Ｈ１、オーバーシュート領域Ｈ２及び自然冷却領域Ｈ３に分けられた各領域では、ヒータ１４の熱容量が大きく異なる。このため、湯の供給を開始した時の液体搬送流速によっては、所望の湯温まで到達するには立ち上がりに多くの時間が必要になることがある。また、吐出される湯が突沸やスチーム化することにより安定的な給湯ができないこともある。
【００５８】
そこで、例えば、予備加熱領域Ｈ１にて給湯するときは、給湯開始を予備加熱終了温度まで待機させるのが一般的な考え方であるが、給湯時間が長くなる。
【００５９】
また、オーバーシュート領域Ｈ２にて給湯するときは、直ちに給湯を開始することは可能である。具体的には、図５に示すように、予備加熱により十分にヒータ１４が加熱されているので、予備加熱領域Ｈ１及び自然冷却領域Ｈ３に比べて、素早く高温の湯が給湯される。
【００６０】
しかし、湯の供給を開始した時の液体搬送流速によっては、吐出される湯が突沸やスチーム化することにより安定的な給湯ができないという問題を防ぐためには、ポンプ１３の制御だけでなく、半導体素子をドライバとした精密なヒータ１４の制御も必要となる。
【００６１】
このため、高電力対応の半導体素子と放熱部品とが必要となり、部材費の増加が懸念される。
【００６２】
次に、自然冷却領域Ｈ３にて給湯するときも、直ちに給湯開始可能である。しかし、オーバーシュート領域Ｈ２での給湯と同様の理由で、ポンプ１３の制御だけでなく、精密なヒータ１４の制御が必要となる。この結果、同様にして、部材費の増加が懸念される。
【００６３】
以上のように、従来の液体加熱器では、給湯を安定化するために、ヒータの予備加熱が一般的であるが、ユーザーがどのタイミングで給湯を開始するかはランダムであり、ヒータ１４の給湯開始時の状態が変動する。
【００６４】
そこで、本実施の形態の液体加熱器１Ａでは、ヒータ１４の予備加熱を行う場合に、ヒータ１４の温度検知、ヒータ１４の制御、及びポンプ１３の制御を行って給湯温度の調整を行うときに、ヒータ１４の温度を少なくとも２点検知し、そのヒータ温度と温度勾配とからヒータ１４の初期状態を同定する。これにより、ポンプ１３の制御のみで給湯温度を適切に調整することができる。
【００６５】
具体的には、以下のようにする。
【００６６】
一例として、図５に示すように、給湯を開始する２秒前のヒータ１４の加熱温度が予備加熱温度終了温度の５０℃よりも低い３０℃であるとする。また、給湯を開始する１秒前のヒータ１４の加熱温度が予備加熱温度終了温度の５０℃よりも低く、１秒前の加熱温度の３０℃よりも高い３２℃であるとする。
【００６７】
この場合、給湯を開始する時のヒータ１４の直前の状態は、温度勾配がプラスの２℃／秒であり、３２℃よりも数℃高くなっている。この結果、図５に示す予備加熱領域Ｈ１の状態にあることを同定することができる。したがって、ヒータ１４の制御のみで給湯温度を調整することができる。
【００６８】
それゆえ、従来技術と比較して、大電力である加熱部を制御する必要がないため、制御手段として、放熱板や放熱ファンが必要な半導体素子を使用する必要がなく、制御手段の部材費を抑えることができる。また、環境に依存せずに、給湯開始時に低温から高温まで、さらに大量から少量まで、所望通りの温度・量に加熱された液体を早く供給することが可能である。
【００６９】
このように、本実施の形態の液体加熱器１Ａでは、供給部としての水供給部１２から搬送部としてのポンプ１３にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部としてのヒータ１４にて加熱する。そして、水供給部１２での供給液体温度としての供給水温度データ３３を検知する液体温度検知部としての供給水温度検知部ＴＬＳと、ポンプ１３による液体搬送流速を検出する流速検出部としての流量検知部ＦＬＳと、ヒータ１４の加熱温度としてのヒータ温度データ３４を検知する加熱温度検知部としてのヒータ温度検知部ＴＨＳと、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部２２Ａと、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ該予備加熱以降の加熱温度を少なくとも２点以上検知したときの温度勾配としてのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する制御部としてのコントローラ２１とが設けられている。
【００７０】
従来のポンプ制御により湯温を制御する液体加熱器においては、所望の温度の湯をすぐに給湯するために、ヒータを予備加熱する場合がある。
【００７１】
しかしながら、ユーザーが給湯するタイミングはランダムであると共に、時系列で液体が供給される際のヒータの熱容量は変動する。このため、給湯開始時に安定的に所望の湯温の湯を供給することができないという問題点を有している。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、水供給部１２での供給液体温度を検知する供給水温度検知部ＴＬＳと、ポンプ１３による液体搬送流速を検出する流量検知部ＦＬＳと、ヒータ１４の加熱温度を検知するヒータ温度検知部ＴＨＳとを設けている。
【００７３】
そして、入力部２２Ａにて必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力すると、コントローラ２１は、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ該予備加熱以降の加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及び加熱温度に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する。
【００７４】
このため、予備加熱時の温度勾配を考慮して、給湯開始時、つまり液体の搬送と同時に行うヒータ１４の本加熱を開始する時に、適切な湯温及び温液体搬送流速が得られるように調整する。
【００７５】
この結果、給湯開始時の湯温及び温液体搬送流速が適切であるので、本実施の形態の制御をしない場合に比べて、給湯開始時において安定的に所望の湯温の湯を早く供給することができる。すなわち、このような制御をしない場合には、給湯開始時に生成される湯温が、所望の温度になっておらず、例えば給湯温度がぬるい等の現象が発生したり、逆に、熱過ぎて突沸現象が生じたりし易い。
【００７６】
したがって、給湯開始時においても所望温度の湯を精度良く安定してかつ早く供給し得る液体加熱器１Ａを提供することができる。また、給湯開始時において、少量の液体であったり、沸騰付近の高温の液体であったりしても、部材コストを抑えた上で、安定的かつ早く、供給可能な液体加熱器１Ａを提供することができる。
【００７７】
また、本実施の形態における液体加熱器１Ａでは、コントローラ２１は、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された供給水温度データ３３と、検知されたヒータ温度データ３４と、温度勾配としてのヒータ温度勾配データ３５とによって初期の目標液体搬送流速を設定すると共に、目標液体搬送流速と、液体の搬送と同時に行うヒータ１４の本加熱を開始した後に検出された液体搬送流速との比較により、該目標液体搬送流速を変更可能となっている。
【００７８】
すなわち、コントローラ２１は、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように液体搬送流速を制御する際に、まず、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された供給水温度データ３３と、検知されたヒータ温度データ３４と、ヒータ温度勾配データ３５とによって、初期の目標液体搬送流速を設定する。さらに、制御部は、目標液体搬送流速と、液体の搬送と同時に行うヒータ１４の本加熱を開始した後に検出された液体搬送流速とを比較したときに、例えば、目標液体搬送流速と検出された液体搬送流速とが異なっていれば、該目標液体搬送流速を変更する。
【００７９】
この結果、検出された液体搬送流速が目標液体搬送流速と異なっている場合には、直ちにフィードバックして、目標液体搬送流速を設定し直すので、迅速かつ確実に精度良く湯温を制御することができる。
【００８０】
したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
【００８１】
また、本実施の形態における液体加熱器１Ａは、電力の電源電圧を検知する電圧検知部としての電圧検知部ＶＳがさらに設けられていると共に、コントローラ２１は、さらに、検知された上記電源電圧に基づいて、前記目標液体搬送流速を変更可能となっている。
【００８２】
すなわち、ヒータ１４の加熱温度は、ヒータ１４やポンプ１３に入力される電力によって変動する。これに対して、本実施の形態では、電力の電源電圧を検知する電圧検知部ＶＳを設け、検知された電源電圧に基づいて、目標液体搬送流速を変更するので、電源電圧の変動による湯温の変動を抑制することができる。この結果、確実に精度良く湯温を制御することができる。
【００８３】
したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
【００８４】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図６〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８５】
本実施の形態の液体加熱器１Ｂは、前記実施の形態１の液体加熱器１Ａの構成に加えて、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱したときに、入力部２２Ｂには、ヒータ１４の予備加熱を停止するときの加熱停止温度をさらに設定可能となっている点が異なっている。
【００８６】
本実施の形態の液体加熱器１Ｂの構成及び動作について、図６及び図７に基づいて説明する。図６は、本実施の形態の液体加熱器１Ｂの構成を示すブロック図である。図７は、本実施の形態の液体加熱器１Ｂの制御動作を示すフローチャートである。
【００８７】
本実施の形態の液体加熱器１Ｂには、図６に示すように、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度に加えて、加熱部としてのヒータ１４の予備加熱を停止するときの加熱停止温度をさらに設定可能となっている入力部２２Ｂが設けられている。
【００８８】
上記構成の液体加熱器１Ｂでは、図７に示すように、液体を加熱するときには、入力部２２Ｂにて湯の温度及び量つまり所望加熱水温度及び必要供給量を設定入力すると共に、ヒータ１４の予備加熱を停止するときの加熱停止温度を設定入力する（Ｓ１１）。
【００８９】
これにより、本実施の形態の液体加熱器１Ｂでは、前記図５に示すように、予備加熱するときに、この加熱停止温度以下を予備加熱領域Ｈ１とし、加熱停止温度を越えて自然冷却領域Ｈ３になるまでをオーバーシュート領域Ｈ２として、明確に３区分し、この３区分された領域毎に異なる制御をするようになっている。
【００９０】
尚、これ以外の構成及び制御動作については、前記実施の形態１の液体加熱器１Ａにて説明した構成及び制御動作であるので、その説明を省略する。
【００９１】
次に、予備加熱領域Ｈ１において、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように液体搬送流速を制御する場合の効果について、図８に基づいて説明する。図８は、予備加熱領域Ｈ１において、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、給湯を開始して液体搬送流速を制御する場合の実験結果を示すグラフである。尚、給湯温度の値は、吐出部１５から給湯される湯の温度をロガーにて実測した値である。また、図８においては、加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、液体搬送流速を制御する場合を実施例１と称し、そのような制御をしない場合を比較例１と称している。
【００９２】
まず、実験条件として、環境温度は２５〜３０℃、給湯設定温度は９８℃、供給される水の温度は２５〜２８℃である。この条件において、ヒータ１４としては螺旋状流路４１を含む鋳込みヒータ４０を用い、給湯時には１３００Ｗの電力を常に通電し、ポンプ１３とヒータ１４は同時にスタートさせる。
【００９３】
その結果、比較例１では、上記環境化で給湯設定温度を９８℃にするために、制御回路にてポンプ１３の初期目標設定流速は２３３ｃｃ／ｍiｎに設定されている。
【００９４】
これに対して、実施例１では、コントローラ２１にてヒータ１４のヒータ温度データ３４及びヒータ温度勾配データ３５から、ヒータ１４の状態が予備加熱領域Ｈ１の領域になっていることが同定できる。そこで、実施例１では、ポンプ１３の初期目標設定流速を５０ｃｃ／ｍiｎとし、１５秒後に目標流速の２３３ｃｃ／ｍiｎになるように、コントローラ２１にて差分補正をかけ、流速を変化させた。
【００９５】
その結果、実施例１は、比較例１つまり２３３ｃｃ／ｍiｎの一定流速にて給湯される場合に比べて、目標給湯温度の９８℃に到達するまでの時間が早く、給湯温度の精度も向上することが可能であることが把握された。
【００９６】
ここで、比較例１では、実施例１と同等の給湯をするためには、ヒータ１４の制御が必要となる。したがって、実施例１は比較例１と比較して、大電力であるヒータ１４を制御する必要が無いため、制御回路として放熱板や放熱ファンが必要な半導体素子を使用する必要が無く、制御回路の部材費を抑えることができる。また、環境に依存せず、給湯開始時かつ高温かつ少量まで、所望通りの温度・量に加熱された液体を早く供給することが可能である。
【００９７】
このように、本実施の形態の液体加熱器１Ｂでは、入力部２２Ｂは、ヒータ１４の予備加熱を停止するときの加熱停止温度をさらに設定可能となっている。
【００９８】
すなわち、加熱停止温度を設定しないで予備加熱したときには、加熱温度が高くなり過ぎ、ヒータ１４の本加熱と液体の搬送とを同時に開始した時に、湯が突沸状態になる場合がある。
【００９９】
そこで、本実施の形態では、ヒータ１４の予備加熱を停止するときの加熱停止温度が設定可能となっている。これにより、ヒータ１４の予備加熱を停止しても、通常、加熱温度が加熱停止温度を越えて上昇するが、適切な加熱停止温度を設定することにより、その上昇温度の最大値を一定値で抑えることができる。その結果、突沸を避けることができる。
【０１００】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０１】
本実施の形態では、液体加熱器１Ｂにおけるオーバーシュート領域Ｈ２において、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する場合の効果について、図９に基づいて説明する。図９は、オーバーシュート領域Ｈ２において、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、給湯を開始して液体搬送流速を制御する場合の実験結果を示すグラフである。尚、給湯温度の値は、吐出部１５から給湯される湯の温度をロガーにて実測した値である。また、図９においては、加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、液体搬送流速を制御する場合を実施例２と称し、そのような制御をしない場合を比較例２と称している。
【０１０２】
まず、実験条件としては、前記実施の形態２の実施例１と同じであり、環境温度は２５〜３０℃、給湯設定温度は９８℃、供給される水の温度は２５〜２８℃である。この条件において、ヒータ１４としては螺旋状流路４１を含む鋳込みヒータ４０を用い、給湯時には１３００Ｗの電力を常に通電し、ポンプ１３とヒータ１４は同時にスタートさせる。
【０１０３】
その結果、比較例２では、上記環境化で給湯設定温度を９８℃にするために、制御回路にてポンプ１３の初期目標設定流速は２３３ｃｃ／ｍiｎに設定されている。
【０１０４】
これに対して、実施例２では、コントローラ２１にてヒータ１４のヒータ温度データ３４及びヒータ温度勾配データ３５から、ヒータ１４の状態がオーバーシュート領域Ｈ２の領域になっていることが同定できる。
【０１０５】
そこで、実施例２では、ポンプ１３の初期目標設定流速を１５０ｃｃ／ｍiｎとし、１５秒後に目標流速の２３３ｃｃ／ｍiｎになるように、コントローラ２１にて差分補正をかけ、流速を変化させた。
【０１０６】
その結果、実施例２は、比較例２つまり２３３ｃｃ／ｍiｎの一定流速にて給湯される場合に比べて、目標給湯温度の９８℃に到達するまでの時間が早く、給湯温度の精度も向上することが可能であることが把握された。
【０１０７】
ここで、比較例２では、実施例２と同等の給湯をするためには、ヒータ１４の制御が必要となる。したがって、実施例２は、比較例２と比較して、大電力であるヒータ１４を制御する必要が無いため、制御回路として放熱板や放熱ファンが必要な半導体素子を使用する必要が無く、制御回路の部材費を抑えることができる。また、環境に依存せず、給湯開始時かつ高温かつ少量まで、所望通りの温度・量に加熱された液体を早く供給することが可能である。
【０１０８】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０９】
本実施の形態では、液体加熱器１Ｂにおける自然冷却領域Ｈ３において、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する場合の効果について、図１０に基づいて説明する。図１０は、オーバーシュート領域Ｈ２において、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、給湯を開始して液体搬送流速を制御する場合の実験結果を示すグラフである。尚、給湯温度の値は、吐出部１５から給湯される湯の温度をロガーにて実測した値である。また、図１０においては、加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、液体搬送流速を制御する場合を実施例３と称し、そのような制御をしない場合を比較例３と称している。
【０１１０】
まず、実験条件としては、前記実施の形態２及び実施の形態３と同じであり、環境温度は２５〜３０℃、給湯設定温度は９８℃、供給される水の温度は２５〜２８℃である。この条件において、ヒータ１４としては螺旋状流路４１を含む鋳込みヒータ４０を用い、給湯時には１３００Ｗの電力を常に通電し、ポンプ１３とヒータ１４は同時にスタートさせる。
【０１１１】
その結果、比較例３では、上記環境化で給湯設定温度を９８℃にするために、制御回路にてポンプ１３の初期目標設定流速は２３３ｃｃ／ｍiｎに設定されている。
【０１１２】
これに対して、実施例３では、コントローラ２１にてヒータ１４のヒータ温度データ３４及びヒータ温度勾配データ３５から、ヒータ１４の状態が自然冷却領域Ｈ３の領域になっていることが同定できる。
【０１１３】
そこで、実施例３では、ポンプ１３の初期目標設定流速を１００ｃｃ／ｍiｎとし、１５秒後に目標流速の２３３ｃｃ／ｍiｎになるように、コントローラ２１にて差分補正をかけ、流速を変化させた。
【０１１４】
その結果、実施例３は、比較例３つまり２３３ｃｃ／ｍiｎの一定流速にて給湯される場合に比べて、目標給湯温度の９８℃に到達するまでの時間が早く、給湯温度の精度も向上することが可能であることが把握された。
【０１１５】
ここで、比較例３では、実施例３と同等の給湯をするためには、ヒータ１４の制御が必要となる。したがって、実施例３は比較例３と比較して、大電力であるヒータ１４を制御する必要が無いため、制御回路として放熱板や放熱ファンが必要な半導体素子を使用する必要が無く、制御回路の部材費を抑えることができる。また、環境に依存せず、給湯開始時かつ高温かつ少量まで、所望通りの温度・量に加熱された液体を早く供給することが可能である。
【０１１６】
ここで、本実施の形態２〜４の説明において、比較例１〜３においては、給湯設定温度を９８℃にするために、制御回路にてポンプ１３の初期目標設定流速は一定の２３３ｃｃ／ｍiｎに設定されている。これに対して、液体加熱器１Ｂでは、実施の形態２の予備加熱領域Ｈ１では、初期目標設定流速５０ｃｃ／ｍiｎから２３３ｃｃ／ｍiｎまで目標液体搬送流速を上昇させ、オーバーシュート領域Ｈ２では初期目標設定流速１５０ｃｃ／ｍiｎから２３３ｃｃ／ｍiｎまで目標液体搬送流速を上昇させ、自然冷却領域Ｈ３では初期目標設定流速１００ｃｃ／ｍiｎから２３３ｃｃ／ｍiｎまで目標液体搬送流速を上昇させている。
【０１１７】
このように、本実施の形態２〜４における液体加熱器１Ｂでは、コントローラ２１は、目標液体搬送流速を時間の経過に伴って次第に大きくなるように制御する。
【０１１８】
すなわち、予備加熱時の加熱温度が小さいときに給湯開始となった場合には、ヒータ１４の加熱温度が低いので、この状態で、目標液体搬送流速を大きくすると所望の湯温を得ることが困難となる。このため、初期の目標液体搬送流速は小さい方がよい。
【０１１９】
一方、時間の経過に伴って次第にヒータ１４の加熱温度が高くなる。この場合には、目標液体搬送流速を大きくしても所望の高温の湯を得ることができる。逆に、温度が高くなり過ぎるのを防止するために、目標液体搬送流速を大きくするのがよい。
【０１２０】
したがって、目標液体搬送流速が時間の経過に伴って次第に大きくなるように制御することによって、適切な温度の湯を得ることができる。
【０１２１】
また、本実施の形態２〜４の説明において、液体を搬送する前にヒータ１４を予備加熱し、かつ該予備加熱以降の加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ３５及びヒータ温度データ３４に基づいて、給湯を開始して液体搬送流速を制御する場合の初期の目標液体搬送流速は、以下の通りになっている。
【０１２２】
すなわち、予備加熱領域Ｈ１ではポンプ１３の初期の目標液体搬送流速Ｖ１は５０ｃｃ／ｍiｎであり、オーバーシュート領域Ｈ２ではポンプ１３の初期の目標液体搬送流速Ｖ２は１５０ｃｃ／ｍiｎであり、自然冷却領域Ｈ３ではポンプ１３の初期の目標液体搬送流速Ｖ３は１００ｃｃ／ｍiｎである。
【０１２３】
このように、本実施の形態２〜４における液体加熱器１Ｂでは、コントローラ２１は、予備加熱時の加熱温度が加熱停止温度以下の場合の初期の目標液体搬送流速をＶ１とし、予備加熱停止後における自然冷却期間の初期の目標液体搬送流速をＶ３とし、さらに、予備加熱時の加熱温度が加熱停止温度を越え、かつ自然冷却期間になるまでの期間の初期の目標液体搬送流速をＶ２とした場合、
Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２
の関係を有するように初期の目標液体搬送流速を制御する。
【０１２４】
すなわち、予備加熱時の加熱温度が加熱停止温度以下の場合つまり予備加熱領域Ｈ１では、加熱温度が最も低いので、初期の目標液体搬送流速Ｖ１を小さくすることが好ましい。
【０１２５】
また、予備加熱時の加熱温度が上記加熱停止温度を越え、かつ自然冷却期間つまり自然冷却領域Ｈ３になるまでの期間の初期の目標液体搬送流速Ｖ２は、所謂オーバーシュート期間つまりオーバーシュート領域Ｈ２であり、加熱停止後の放置状態にて自然に加熱部の温度が上昇する。この結果、ヒータ１４の熱エネルギーが高いので、初期の目標液体搬送流速Ｖ２を最も大きくしても所望の高温の湯を供給することができる。
【０１２６】
さらに、自然冷却領域Ｈ３は、ヒータ１４の熱エネルギーが加熱停止温度以下の場合つまり予備加熱領域Ｈ１と所謂オーバーシュート期間つまりオーバーシュート領域Ｈ２との間の状態である。このため、自然冷却期間の初期の目標液体搬送流速Ｖ３は、初期の目標液体搬送流速Ｖ２と初期の目標液体搬送流速Ｖ１との間に設定する。
【０１２７】
これにより、加熱停止温度以下の期間つまり予備加熱領域Ｈ１、所謂オーバーシュート期間つまりオーバーシュート領域Ｈ２又は自然冷却領域Ｈ３のいずれの場合でも、給湯開始時においても所望温度の湯を安定して早く供給することができる。
【０１２８】
〔まとめ〕
本発明の態様１における液体加熱器１Ａ・１Ｂは、供給部（水供給部１２）から搬送部（ポンプ１３）にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部（ヒータ１４）にて加熱する液体加熱器において、上記供給部（水供給部１２）での供給液体温度（供給水温度データ３３）を検知する液体温度検知部（供給水温度検知部ＴＬＳ）と、上記搬送部（ポンプ１３）による液体搬送流速を検出する流速検出部（流量検知部ＦＬＳ）と、上記加熱部（ヒータ１４）の加熱温度（ヒータ温度データ３４）を検知する加熱温度検知部（ヒータ温度検知部ＴＨＳ）と、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部２２Ａと、上記液体を搬送する前に加熱部（ヒータ１４）を予備加熱し、かつ該予備加熱以降の加熱温度（ヒータ温度データ３４）を少なくとも２点以上検知したときの温度勾配（ヒータ温度勾配データ３５）及び加熱温度（ヒータ温度データ３４）に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、上記液体搬送流速を制御する制御部（コントローラ２１）とが設けられていることを特徴としている。
【０１２９】
上記の発明によれば、供給部での供給液体温度を検知する液体温度検知部と、搬送部による液体搬送流速を検出する流速検出部と、加熱部の加熱温度を検知する加熱温度検知部とを設けている。そして、入力部にて必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力すると、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する。
【０１３０】
この結果、実測による供給液体温度及び加熱温度に基づいて、液体搬送流速を制御するので、加熱液体温度を自在に精度良くコントロールできる。したがって、繊細な湯の温度の調整を行うことができる。
【０１３１】
特に、本発明では、液体を搬送する前に加熱部を予備加熱し、かつ該予備加熱以降の加熱温度を少なくとも２点以上検知したときの温度勾配及び加熱温度に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する。このため、予備加熱時の温度勾配を考慮して、給湯開始時、つまり液体の搬送と同時に行う加熱部の本加熱を開始する時に、適切な湯温及び温液体搬送流速が得られるように調整する。
【０１３２】
この結果、給湯開始時の湯温及び温液体搬送流速が適切であるので、本発明の制御をしない場合に比べて、給湯開始時において安定的に所望の湯温の湯を早く供給することができる。すなわち、このような制御をしない場合には、給湯開始時に生成される湯温が、所望の温度になっておらず、例えば給湯温度がぬるい等の現象が発生したり、逆に、熱過ぎて突沸現象が生じたりし易い。
【０１３３】
したがって、給湯開始時においても所望温度の湯を精度良く安定してかつ早く供給し得る液体加熱器を提供することができる。
【０１３４】
本発明の態様２における液体加熱器１Ａ〜１Ｂは、態様１における液体加熱器において、前記制御部（コントローラ２１）は、前記設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された前記供給液体温度（供給水温度データ３３）と、検知された加熱温度（ヒータ温度データ３４）と、温度勾配（ヒータ温度勾配データ３５）とによって初期の目標液体搬送流速を設定すると共に、目標液体搬送流速と、液体の搬送と同時に行う加熱部の本加熱を開始した後に検出された液体搬送流速との比較により、該目標液体搬送流速を変更可能となっているとすることができる。
【０１３５】
すなわち、制御部は、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように液体搬送流速を制御する際に、まず、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された前記供給液体温度と、検知された前記加熱温度と、温度勾配とによって、初期の目標液体搬送流速を設定する。さらに、制御部は、目標液体搬送流速と、液体の搬送と同時に行う加熱部の本加熱を開始した後に検出された液体搬送流速とを比較したときに、例えば、目標液体搬送流速と検出された液体搬送流速とが異なっていれば、該目標液体搬送流速を変更する。
【０１３６】
この結果、検出された液体搬送流速が目標液体搬送流速と異なっている場合には、直ちにフィードバックして、目標液体搬送流速を設定し直すので、迅速かつ確実に精度良く湯温を制御することができる。
【０１３７】
したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
【０１３８】
本発明の態様３における液体加熱器１Ｂは、態様１又は２における液体加熱器において、入力部２２Ｂは、前記加熱部（ヒータ１４）の予備加熱を停止するときの加熱停止温度をさらに設定可能となっていることが好ましい。
【０１３９】
すなわち、加熱停止温度を設定しないで予備加熱したときには、加熱温度が高くなり過ぎ、加熱部の本加熱と液体の搬送とを同時に開始した時に、湯が突沸状態になる場合がある。
【０１４０】
そこで、本発明では、加熱部の予備加熱を停止するときの加熱停止温度が設定可能となっている。これにより、加熱部の予備加熱を停止しても、通常、加熱温度が加熱停止温度を越えて上昇するが、適切な加熱停止温度を設定することにより、その上昇温度の最大値を一定値で抑えることができる。その結果、突沸を避けることができる。
【０１４１】
本発明の態様４における液体加熱器１Ｂは、態様２又は３における液体加熱器において、前記制御部は、目標液体搬送流速が時間の経過に伴って次第に大きくなるように制御することが好ましい。
【０１４２】
すなわち、予備加熱時の加熱温度が小さいときに給湯開始となった場合には、加熱部の加熱温度が低いので、この状態で、目標液体搬送流速を大きくすると所望の湯温を得ることが困難となる。このため、初期の目標液体搬送流速は小さい方がよい。
【０１４３】
一方、時間の経過に伴って次第に加熱部の加熱温度が高くなる。この場合には、目標液体搬送流速を大きくしても所望の高温の湯を得ることができる。逆に、温度が高くなり過ぎるのを防止するために、目標液体搬送流速を大きくするのがよい。
【０１４４】
したがって、目標液体搬送流速が時間の経過に伴って次第に大きくなるように制御することによって、適切な温度の湯を得ることができる。
【０１４５】
本発明の態様５における液体加熱器１Ｂは、態様３における液体加熱器において、前記制御部（コントローラ２１）は、前記予備加熱時の加熱温度が前記加熱停止温度以下の場合の初期の目標液体搬送流速をＶ１とし、前記予備加熱停止後における自然冷却期間の初期の目標液体搬送流速をＶ３とし、上記予備加熱時の加熱温度が上記加熱停止温度を越え、かつ自然冷却期間になるまでの期間の初期の目標液体搬送流速をＶ２とした場合、
Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２
の関係を有するように初期の目標液体搬送流速を制御することが好ましい。
【０１４６】
すなわち、予備加熱時の加熱温度が加熱停止温度以下の場合には、加熱温度が最も低いので、初期の目標液体搬送流速Ｖ１を小さくすることが好ましい。
【０１４７】
また、予備加熱時の加熱温度が上記加熱停止温度を越え、かつ自然冷却期間になるまでの期間の初期の目標液体搬送流速Ｖ２は、所謂オーバーシュート期間であり、加熱停止後の放置状態にて自然に加熱部の温度が上昇する。この結果、加熱部の熱エネルギーが高いので、初期の目標液体搬送流速Ｖ２を最も大きくしても所望の高温の湯を供給することができる。
【０１４８】
さらに、自然冷却期間は、加熱部の熱エネルギーが加熱停止温度以下の場合と所謂オーバーシュート期間との間の状態である。このため、自然冷却期間の初期の目標液体搬送流速Ｖ３は、初期の目標液体搬送流速Ｖ２と初期の目標液体搬送流速Ｖ１との間に設定することが好ましい。
【０１４９】
これにより、加熱停止温度以下の期間、所謂オーバーシュート期間又は自然冷却期間のいずれの場合でも、給湯開始時においても所望温度の湯を安定して早く供給することができる。
【０１５０】
本発明の態様６における液体加熱器１Ａ・１Ｂは、態様２における液体加熱器において、前記電力の電源電圧を検知する電圧検知部（電圧検知部ＶＳ）がさらに設けられていると共に、前記制御部（コントローラ２１）は、さらに、検知された上記電源電圧に基づいて、前記目標液体搬送流速を変更可能となっていることが好ましい。
【０１５１】
すなわち、加熱部の加熱温度は、加熱部や搬送部に入力される電力によって変動する。これに対して、本発明では、電力の電源電圧を検知する電圧検知部を設け、検知された上記電源電圧に基づいて、目標液体搬送流速を変更するので、電源電圧の変動による湯温の変動を抑制することができる。この結果、確実に精度良く湯温を制御することができる。
【０１５２】
したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
【０１５３】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、ミルクを生成したり、コーヒーを生成したり、ティーパックを含む茶葉と混ぜて茶を作成したり、又は粉末ジュースと混ぜてジュースを作成したりする飲料生成器の液体加熱器に適用することができる。
【符号の説明】
【０１５５】
１Ａ        液体加熱器
１Ｂ        液体加熱器
１０          装置本体部
１１          電源部
１２          水供給部（供給部）
１３          ポンプ（搬送部）
１４          ヒータ（加熱部）
１５          吐出部
１６          ポンプ制御素子
１７          ヒータ制御素子
２０          制御装置
２１          コントローラ（制御部）
２１ａ        目標設定部
２１ｂ        ヒータ制御部
２１ｃ        ポンプ制御部
２２Ａ        入力部
２２Ｂ        入力部
３１          入力データ
３２          電源電圧値（電源電圧）
３３          供給水温度データ（供給液体温度）
３４          ヒータ温度データ（加熱温度）
３５          ヒータ温度勾配データ（温度勾配）
４０          鋳込みヒータ（加熱部）
４１          螺旋状流路
４２          ヒータ電極
ＦＬＳ        流量検知部（液体搬送流速検出部）
ＴＨＳ        ヒータ温度検知部（加熱温度検知部）
ＴＬＳ        供給水温度検知部（供給液体温度検知部）
Ｖ１〜Ｖ３    初期の目標液体搬送流速
ＶＳ          電圧検知部
【要約】
【課題】加熱部を予備加熱する場合に、給湯開始時においても所望温度の湯を精度良く安定してかつ早く供給し得る液体加熱器を提供する。
【解決手段】供給水温度検知部（ＴＬＳ）と、流量検知部（ＦＬＳ）と、ヒータ温度検知部（ＴＨＳ）と、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部（２２Ａ）と、液体を搬送する前にヒータ（１４）を予備加熱し、かつ該予備加熱以降の加熱温度を少なくとも２点以上検知したときのヒータ温度勾配データ及びヒータ温度データに基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御するコントローラ（２１）とが設けられている。
【選択図】図１【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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