(57)【要約】【課題】液位が所定の位置に到達しているか否かを正確に判断すること。【解決手段】湯沸かし容器の液位を示す液位管１４と、液位管１４の内部に設けられ液位に応じて上下に可動するフロート１６と、前記液位管１４の側面に設けた発光素子１８と受光素子１９とからなる液位検知手段１７とを備え、発光素子１８と液位管１４との間および液位管１４と受光素子１９との間に隙間２１を有する遮光板２０を夫々設け、発光素子１８から出た光のうち隙間２１を通過した光のみが液位管１４の中心部を通り受光素子１９に到達する構成とした。これにより、液位管１４の中でフロートが一方に偏っていても、フロートは発光素子１８と受光素子１９との間の光を遮断することができ、液位を確実に検知できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の内部に設けられ液位に応じて上下に可動するフロートと、前記液位管の側面に対向して設けた発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、前記発光素子と前記受光素子の前面に設けた遮光手段とを備え、前記遮光手段は光を通す隙間を有する構成とした電気湯沸かし器。
【請求項２】
遮光手段は板状態からなる構成とした請求項１記載の電気湯沸かし器。
【請求項３】
遮光手段を液位管に設ける構成とした請求項１記載の電気湯沸かし器。
【請求項４】
遮光手段を少なくとも液位検知部の周囲を覆う遮光体からなる構成とした請求項１記載の電気湯沸かし器。
【請求項５】
遮光手段と、液位管を飾る飾り板とを一体とする構成とした請求項１記載の電気湯沸かし器。
【請求項６】
遮光手段を発光素子と受光素子の少なくともどちらか一方に設ける構成とした請求項１記載の電気湯沸かし器。
【請求項７】
湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の内部に設けられ液位に応じて上下に可動するフロートと、前記液位管の側面に対向して設けた発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、前記発光素子の前面に集光レンズとを備え、前記集光レンズの焦点が、前記液位管の中心と前記受光素子の間の位置となる構成とした電気湯沸かし器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気湯沸かし器に関し、特に湯沸かし容器の水位を正確に検知する構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の電気湯沸かし器の要部概略断面図であり、図８は電気湯沸かし器の液位検知手段の要部断面図である。図において、１は湯を沸かして保温する湯沸かし容器、２は湯沸かし容器１に蓄えられた液体である水で、２ａはその液面すなわち水面である。
【０００３】
また、３は液位管でその底部は湯沸かし容器の底部と連結されている。４はフロートで遮光性の材料より構成され湯沸かし容器の液面２ａと連動して液位管３内を上下に動き、湯量を使用者に知らせたり、湯の残量がほとんどなく加熱できない状態であることを知らせたりする。５は液位検知手段で発光素子６と受光手段７とより構成されている。また、８はお湯を出湯するための出湯手段であり、９は湯沸かし容器内の水を加熱保温する加熱手段である。
【０００４】
以下、前記構成における作用について述べる。湯沸かし容器１の液面２ａ、すなわち、フロートの位置が液位検知手段５が配置されている位置以外の位置にあるときは発光素子６より発光した光は受光素子７に到達する。また、フロートの位置が液位検知手段５の位置にあるときは発光素子６より発光した光は遮光性のフロート４により遮光され受光素子７に到達しない。すなわち発光素子６からの光が受光素子７に到達しなくなったときに液面が液位検知手段の位置にあることになる。これにより、例えば、液位検知手段５を最下部の空焼き防止液位に設定しておき、出湯により水面が低下しこの位置に到達したとき、すなわち、フロート４が液位管３の最下部に到達したとき、制御部（図示せず）により加熱手段１０を遮断することにより、加熱を中止し空焼きを防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、液位管３の内径とフロート４の外形との差、例えば、内径１０ｍｍの液位管には通常５．８ｍｍのボールが用いられるように寸法差がある。そのため、ボールの位置が中心から外れた場合、図８に示すように発光素子６からの光Ｌは拡散しているために完全に遮断されず一部が漏洩し受光素子７に到達するため、フロート４が液位検知手段５の位置にあることを検知できない。したがって、液位を自動的に検知して種々の制御を正確に行うのは困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、液位が所定の位置に到達しているか否かを正確に判断し、安全性と利便性の向上を図った電気湯沸かし器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気湯沸かし器は、湯沸かし容器の液位を示す液位管と、液位に応じて上下に可動するフロートと、液位管の側面に対向して設けた発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、前記発光素子と前記受光素子の前面に設けた遮光手段とを備え、前記遮光手段は光を通す隙間を有する構成とした。この構成により、発光手段より発光した光のうち拡散光は遮光され、隙間を通過した光のみがほとんど拡散せずに受光素子に到達する。また、受光素子は発光素子からの直進光のみを受光し、拡散光は遮光する。そのため、発光素子から液位管の中心部を通過してくる光のみを受光するようにすることができる。したがって、液位管に内蔵されたフロートが液位管の中で偏った位置にあっても確実に光を遮断できるので、液位を正確に検知できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の内部に設けられ液位に応じて上下に可動するフロートと、前記液位管の側面に対向して設けた発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、前記発光素子と前記受光素子の前面に設けた遮光手段とを備え、前記遮光手段は光を通す隙間を有する構成とした。この構成により、受光素子は隙間から発し液位管の中心部を通る光のみを受光するので、フロートが液位管の中で偏った位置にあったとしても必ず光を遮断することができる。したがって、液位を正確に検知する事ができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の遮光手段を板状態からなる遮光板とすることにより、簡単な構成で遮光することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１に記載の遮光手段を液位管に備える構成としたことにより、特別な空間を設けることなく簡単に設けることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１に記載の遮光手段を少なくとも液位検知部の周囲を覆う遮光体からなる構成としたことにより、発光素子以外の周囲の光を遮光することができるので検知精度をさらに良くすることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項１に記載の遮光手段を液位管を飾る飾り板と一体に設ける構成としたことにより、新たに特別な空間を必要とせず簡単に設けることができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１に記載の遮光手段を発光素子と受光素子との少なくともどちらか一方に設ける構成としたことにより、簡単な構成で拡散光を減少でき、フロートによる光の遮断を確実なものにすることができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、湯を沸かして保温する湯沸かし容器と、前記湯沸かし容器の側面に設け前記湯沸かし容器の液位を示す液位管と、前記液位管の内部に設けられ液位に応じて上下に可動するフロートと、前記液位管の側面に対向して設けた発光素子と受光素子とからなる液位検知手段と、前記発光素子の前面に集光レンズとを備え、前記集光レンズの焦点が、前記液位管の中心と前記受光素子の間の位置となる構成としたことにより、発光素子より発光した光は液位管の中心部を通過するのでフロートによる光の遮断を確実なものにすることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、本発明の効果が顕著に発揮される湯沸かし容器と給水容器の２つの容器を有する２容器式の電気湯沸かし器について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施例における電気湯沸かし器の液位検知手段の要部断面図であり、図２は同電気湯沸かし器の断面図である。
【００１７】
図２において、１１は収容した水を沸かして保温する湯沸かし容器、１２は湯沸かし容器１１を加熱するための主ヒータと保温するための保温ヒータからなる加熱手段、１３は湯沸かし容器１１の湯を液位管１４を介して出湯口１５から排出するためのポンプである出湯手段、１６は液位管１４内に設けられ液位の上下変動に応じて上下に可動するフロートである。
【００１８】
なお、液位管１４とフロート１６との関係は、液位管１４の内径に対してフロート１６の外形が大きすぎると出湯時、湯が出にくく不便であり、逆にフロート１６の大きさが小さすぎると後述する光遮断性能が悪くなり、水位の検知がしにくくなる。したがって、液位管１４の内径とフロート１６との関係はこれらの事を考慮して設計的に定められる。通常、湯沸かし容器の容量が２リットル程度の電気湯沸かし器では、液位間の内径は１０ｍｍ、フロートとして用いるボールの外形は５．８ｍｍ程度である。
【００１９】
１７は水量検知手段であり、液位管１４に対向して取り付けた発光素子１８と受光素子１９とから構成している。そして、湯沸かし容器１１と液面が同じになる液位管１４の液面レベルを検知することにより湯沸かし容器１１の水位を検知する。１７ａは満水位置に設置した満水検知、１７ｂは給水検知で、水位がこの位置以下になると自動的に給水される。１７ｃは空焚き防止検知で、水位がこの位置以下になると空焚きの危険が生じるので、加熱手段１２を停止し空焚きを防止する。また、２０は本実施例の特徴である光を通す隙間２１を有する遮光手段である遮光板であり、発光素子１８と受光素子１９との前面に設けている。このため、液位管側には発光素子１８からの光のうち遮光板２０の隙間２１を通過した光のみが放射されることになり、ほとんど拡散せず強い指向性を持つようになる。また、受光素子１９の前面に遮光板２０を設けることにより、隙間２１を通過し受光素子１９に到達するのはほとんど直進光であり、拡散光が到達しにくいようにしている。
【００２０】
２２は湯沸かし容器に給水するための水を収容する給水容器、２３は給水容器２２の水を給水管２４を介して湯沸かし容器１１に給水する給水手段である。また、２５は湯沸かし容器１１内の湯温を検知する温度検知手段、２６は使用者が操作して出湯を指示するための出湯スイッチ、２７は出湯スイッチ２６の受付けを許可するためのロック解除スイッチ、２８は止水弁で電気湯沸かし器が転倒などをしたとき、内部の湯がこぼれないようにしたもので、出湯スイッチ２６の操作に連動して開閉する。
【００２１】
以上のように構成された電気湯沸かし器について、以下にその動作作用について説明する。
【００２２】
湯沸かし容器１１が空の状態から給水して行く場合について説明する。電気湯沸かし器に電源を投入すると、制御部（図示せず）は水量検知手段の検知水量が空焚き防止検知１７ｃ以下であるとの信号を受け、給水手段２３を作動し給水を開始する。そして水位が空焚き防止水位である空焚き防止検知１７ｃ以上になると加熱手段１２をＯＮとし加熱を開始する。
【００２３】
さらに、給水を続け水位が上昇し満水検知１７ａに到達すると給水手段２３を停止し給水を終了する。この後も給水された水は温度検知手段２５により沸騰を検知するまで主ヒータまたは主ヒータおよび保温ヒータにより加熱され、沸騰検知以降は保温ヒータにより保温される。この状態から湯沸かし容器１１の湯は適宜使用され、その水位は低下していく。出湯して水位が給水検知１７ｂを下まわると出湯終了後所定時間経過してから給水を開始する。これにより、常に一定量以上の湯を確保することができる。このように自動給水と出湯とを繰り返して利用する。
【００２４】
本実施例では液位検知手段１７による検知は、満水検知１７ａ、給水検知１７ｂおよび空焚き防止検知１７ｃの３ヶ所で行っている。満水検知１７ａは設計上で定めた最大容量で、これ以上に給水されると沸騰時に湯こぼれなどの危険が発生する水位である。給水検知１７ｂは先にも述べたように出湯して水位がこの給水検知１７ｂを下まわると出湯終了後所定時間経過してから給水を開始する水位であり、これにより、常に給水検知１７ｂまでの容量以上の容量の湯を確保することができる。
【００２５】
また、空焚き防止検知１７ｃは水位がこれ以下になると空焚きの危険が生ずる水位であり、したがって、水位がこの空焚き防止検知１７ｃ以下になると加熱手段１２を遮断し、空焚きが発生しないようにしている。
【００２６】
このように、満水検知１７ａと空焚き防止検知１７ｃとは安全上必要な検知であり、給水検知１７ｂは利便性を良くするために必要な検知である。したがって、その検知精度は高いことが必要となる。
【００２７】
以下、液位検知手段の検知精度を高めるための本実施例の構成について図１を用いて説明する。図１において、発光素子１８と受光素子１９とは液位管１４のほぼ中心線上に対向して設けている。また、液位管１４と発光素子１８との間、および、液位管１４と受光素子１９との間に夫々遮光手段である遮蔽板２０を設けている。この遮蔽板２０には隙間２１が設けられており、かつ、夫々の遮光板２０の隙間２１は発光素子１８と受光素子１９とを結ぶ線上に配置している。したがって、発光素子１８からの発光は通常配光角を有し周囲に拡散するが、その光の大部分は遮蔽板２０に遮られてしまい、隙間２１を通過した光Ｌのみが強い指向性を有して液位管１４に向かう。
【００２８】
もし、このとき液位管１４にフロート１６がないならば、光は液位管１４を通過し受光素子１９と液位管１４との間に設けた遮蔽板２０の隙間２１を通過して受光素子１９に到達する。このとき、受光素子１９の前面に設けた遮光板２０は周囲からの拡散光が受光素子１９に入るのを防いでいる。これにより、液位検知手段１７の位置に水位がないこと、すなわち、液で満たされているか、液が無いかどちらかであることがわかる。
【００２９】
また、液位管１４にフロート１６が有れば、図１に示すように、たとえ液位管１４の内径が１０ｍｍであり、フロート１６として用いたボールの外形が５．８ｍｍであり、かつボールが一方に偏っているとしても光路は液位管１４のほぼ中心を通るため光は必ずフロート１６に遮られ受光素子１９に到達しない。これにより、液位検知手段１７の位置に水位があることがわかる。
【００３０】
以上述べたように、本実施例では遮蔽板２０に設けた隙間２１を通して光の発光および受光をしているので、光の散乱とか、屈折などの周囲の複雑な影響を受けず精度良く検知できる。
【００３１】
以上の説明では、遮光板２０を発光素子１８と受光素子１９との前に夫々設けた例について説明したが、発光素子１８の発光が充分強い場合、すなわち、他の光と区別する事ができる場合はどちらか一方に設けるだけであっても何ら差し支えない。また、本実施例の主旨にかなうものであれば、発光素子１８と受光素子１９とを対向させる位置、隙間の形状などについては前述の構成に特に限定されるものではないし、発光素子１８と受光素子１９との前に設けた夫々の遮光板２０および隙間２１が同じ構成でなくてもよいのは勿論である。また、隙間２１は空間でなく透光性のフィルムなどを用いても良い。
【００３２】
以上述べたように本実施例ではフロート１６が光を遮るか否かにより正確に水位を検知する事ができる。したがって、満水検知および空焚き防止検知の位置に必ずフロートが停止する構成にしておけば確実に満水位置および給水位置を検知する事ができるため安全性を確保することができる。また、所定の位置に給水検知を設けておき満水を確認した後、最初に光が遮られたら給水をするようにすることにより自動給水が可能となり利便性を良くする事ができる。
【００３３】
なお、液位が自動給水を行う閾値に達しているかどうかを検出するために、満水位置と給水位置の間に一ヶ所追加して発光素子と受光素子を設ける構成としたが、一ヶ所に限るものではなく、例えば複数箇所に設けることにより、加熱容器内の液位を精度良く検知可能で、検知した液位をもとに液晶表示素子等の表示手段にて液位を表示することも可能で、更には、検知した液位をもとに、加熱手段による加熱保温制御を変える構成とすることにより、沸騰時の検知精度を向上させ沸騰中に蒸気が出続けることを防ぐことも可能である。
【００３４】
また、遮光手段として板状体を用いた場合を説明したがこれに限定されるものではなく、図３に示すように遮光手段として直接液位管１４に印刷または塗装などの遮光膜２９を設け、この遮光膜２９に隙間２９ａを設けてもよい。勿論遮光手段は必要によりどちらか一方であっても良い。
【００３５】
また、図４に示すように遮光手段として少なくとも液位管１４の周囲を覆う遮光体３０からなる構成とし、この遮光体３０に隙間３０ａを設ける構成としてもよい。また、遮光体３０は必要によりどちらか一方であっても良い。なお、液位管１４に飾り板を取り付ける場合は飾り板を遮光板として用いても良い。
【００３６】
また、遮光手段として発光素子１８の発光部分３１に直接塗膜またはキャップを設けて遮光層３２としても良い。図５は遮光層３２としてキャップを被せた場合で、その一部には光が通過する隙間３３を設けている。同様にして、受光素子１９の一部にしか光が入らないようにして指向性を強くしても良い。なお、遮光層として発光部分３１にキャップを被せる場合、発光部分３１とキャップの隙間３２ａとの間に空間３３を設けると光の指向性が強まり好ましい。
【００３７】
以上遮光手段を用いた場合について述べたが、このような方法以外に図６に示すように発光素子１８の前面に集光レンズ３４を設け、発光素子１８から発光した光Ｌが受光素子１９の位置で集光するようにしても良い。これにより、光の拡散を防ぎ、大部分の光が液位管１４の中心部を通り周囲に漏れることを少なくすることができるため、フロート１６により光を確実に遮断することができ、検知精度を高めることができる。なお、集光レンズの設け方としては液位管とレンズとが一体になるように成型しても良い。また、集光レンズ３４の焦点は、受光素子１９の位置に限らず、フロート１６によって遮られやすくなる構成とすることにより効果が出るものであり、例えば、焦点を液位管１４の中心としてもよく、また、液位管１４の中心と受光素子１９の間の位置とすることによっても、効果があることは言うまでも無い。
【００３８】
以上述べたように、遮光手段を用いることにより、液位が所定の位置に到達しているか否かを正確に判断し、安全性と利便性の向上を図ることができる。
【００３９】
なお、本実施例の説明にあたっては湯沸かし容器と給水容器の２つの容器を有する電気湯沸かし器について説明したが、これに限定されるものではなく湯沸かし容器のみの電気湯沸かし器に本発明の構成を用いても同様の効果が得られる。ただし、この場合一般的には給水検知は不要となる。
【００４０】
また、本実施例の説明にあたってはフロートを球体で図示したが、球体に限るものではなく、光遮断性能や出湯時の湯の出る具合に支障が無ければ、どのような形状であっても同様の効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜７に記載の発明によれば、液位が所定の位置に到達しているか否かを正確に判断し、安全性と利便性の向上を図った電気湯沸かし器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における電気湯沸かし器の液位検知手段の要部断面図
【図２】同電気湯沸かし器の断面図
【図３】同電気湯沸かし器の液位検知手段の要部断面図
【図４】同電気湯沸かし器の液位検知手段の要部断面図
【図５】同電気湯沸かし器の液位検知手段に用いる発光素子の要部部分断面図
【図６】電気湯沸かし器の液位検知手段の要部断面図
【図７】従来の電気湯沸かし器の要部断面図
【図８】同電気湯沸かし器の液位検知手段の要部断面図
【符号の説明】
１１　湯沸かし容器
１４　液位管
１６　フロート
１７　液位検知手段
１８　発光素子
１９　受光素子
２０　遮光板（遮光手段）
２１、２９ａ、３０ａ、３２ａ　隙間
２９　遮光膜（遮光手段）
３０　遮光体（遮光手段）
３２　遮光層（遮光手段）
３５　集光レンズ
【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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