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電気湯沸かし器 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 電気湯沸かし器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−331(P2007−331A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−183139(P2005−183139)
出願日 平成17年6月23日(2005.6.23)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 島田 一幸
要約 課題
長時間交流電源が遮断されていても、十分なお湯を出湯できる簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することを目的とするものである。

解決手段
太陽電池5を備え、交流電源遮断時にも太陽電池5によって蓄電手段4を充電し続けるようにしたものである。これによって、直流電源2のみでなく太陽電池5からも蓄電手段4を充電することができるので、交流電源遮断時にも太陽電池5からの供給電力を有効に利用して蓄電手段4を充電しつづけることができ、コードレス出湯能力が高く、しかも消費電力を低減した簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
交流電源から得られる交流電流によって作られる直流電源と、太陽電池と、この直流電源および太陽電池により充電される蓄電手段と、直流電源または蓄電手段により駆動され湯を外部に吐出する出湯手段およびその制御用の電子回路とを有し、交流電源遮断時には蓄電手段によって出湯手段および電子回路を駆動するようにした電気湯沸かし器。
【請求項2】
直流電源と太陽電池は、そのいずれか一方を、切替手段を介して蓄電手段に接続し、通常は太陽電池が蓄電手段に接続されるようにした請求項1に記載の電気湯沸かし器。
【請求項3】
交流電源接続時に太陽電池が蓄電手段を満充電することが不可能なときには、直流電源によって充電するよう切替手段を駆動するようにした請求項2に記載の電気湯沸かし器。
【請求項4】
交流電源遮断時に蓄電手段が電力を出湯手段および電子回路に供給するときは、太陽電池による充電を禁止するようにした請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気湯沸かし器。
【請求項5】
交流電源遮断時に蓄電手段の充電電圧が出湯手段を駆動することのできない停止電圧以下に低下すると、出湯手段を駆動することのできる停止電圧以上に充電されるまで、出湯手段の駆動を禁止するようにした請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気湯沸かし器。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、交流電源遮断時にも十分に出湯能力を維持できるコードレス出湯機能を有する電気湯沸かし器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の電気湯沸かし器のコードレス出湯機能には、交流電源接続時にこの交流電源より作られた直流電源より充電される蓄電手段を有し、交流電源遮断時にはこの蓄電手段に充電された電力によってポンプなどの出湯手段およびその制御用の電子回路を駆動するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平8−317860号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、前記従来の構成では、蓄電手段に充電された充電電流を出湯手段および電子回路に供給することになるが、蓄電手段自身の自己放電も生じるために充電された電圧が徐々に減少し、出湯できるお湯の量が減少することになる。
【0004】
一方、近年の技術進歩で電気湯沸かし器の断熱性能が格段に向上した結果、交流電源が遮断されても収容した液体温度は長時間高温を維持することができるようになっており、長時間交流電源が遮断された後でもお湯を使用することができる。このため、使用者自身が湯沸かし終了後は交流電源を遮断し省エネをはかるという使われ方が増えてきている。すなわち、お湯を沸騰させて交流電源が遮断されても保温温度(例えば、90℃)まで冷めるのにかかる時間が1時間〜2時間くらいかかり、一方で2時間経過すると蓄電手段の充電量は大幅に低下し、交流電源遮断直後では収容した液体を全て出湯可能であったものが、半分くらいのお湯しか出湯させることができなくなるなどという課題がでてきた。
【0005】
これらを解決する方法として、長時間交流電源遮断後にも十分な出湯量を得るように蓄電手段の蓄電量を増やすこともできるが、蓄電手段が大きくなり、従って電気湯沸かし器全体が大きくなり、重いものとなって、持ち運びなどにも不便なものとなってしまう。
【0006】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、長時間交流電源が遮断されていても、十分なお湯を出湯できる簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、太陽電池を備え、交流電源遮断時にも太陽電池によって蓄電手段を充電し続けるようにしたものである。
【0008】
これによって、直流電源のみでなく太陽電池からも蓄電手段を充電することができるので、交流電源遮断時にも太陽電池からの供給電力を有効に利用して蓄電手段を充電しつづけることができ、コードレス出湯能力が高く、しかも消費電力を低減した簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明の電気湯沸かし器は、長時間交流電源が遮断されていても、十分なお湯を出湯できる簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
第1の発明は、交流電源から得られる交流電流によって作られる直流電源と、太陽電池と、この直流電源および太陽電池により充電される蓄電手段と、直流電源または蓄電手段により駆動され湯を外部に吐出する出湯手段およびその制御用の電子回路とを有し、交流電源遮断時には蓄電手段によって出湯手段および電子回路を駆動するようにした電気湯沸かし器とすることにより、直流電源のみでなく太陽電池からも蓄電手段を充電することができるので、交流電源遮断時にも太陽電池からの供給電力を有効に利用して蓄電手段を充電しつづけることができ、コードレス出湯能力が高く、しかも消費電力を低減した簡単、コンパクトな電気湯沸かし器を提供することができる。
【0011】
第2の発明は、特に、第1の発明において、直流電源と太陽電池は、そのいずれか一方を、切替手段を介して蓄電手段に接続し、通常は太陽電池が蓄電手段に接続されるようにしたことにより、充電の能力の異なる双方からの同時充電を防ぐことができるので、蓄電手段の破壊、劣化を防ぎながら、他の制御動作に影響を与えることなく、安定した充電動作を行うことができる。また、交流電源遮断時には電子回路を駆動しなくても太陽電池によって自然に蓄電手段に接続するようにすれば、交流電源遮断時の電子回路の消費電力を増加させることなく蓄電手段への充電を継続することができる。
【0012】
第3の発明は、特に、第2の発明において、交流電源接続時に太陽電池が蓄電手段を満充電することが不可能なときには、直流電源によって充電するよう切替手段を駆動するようにしたことにより、蓄電手段の充電を太陽電池からの供給電力を有効に利用することができるので、充電電力の省エネが可能としながら、コードレス出湯性能が維持できる。
【0013】
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、交流電源遮断時に蓄電手段が電力を出湯手段および電子回路に供給するときは、太陽電池による充電を禁止するようにしたことにより、蓄電手段が電力を出力する際には大きな電力を出力するため蓄電手段自身の内部抵抗により電圧が変動するので正確な電圧を検知できないため、太陽電池による充電を継続することで誤って過充電や過電圧印加して、蓄電手段の劣化の促進や破壊するのを未然に防ぐことができる。
【0014】
第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、交流電源遮断時に蓄電手段の充電電圧が出湯手段を駆動することのできない停止電圧以下に低下すると、出湯手段を駆動することのできる停止電圧以上に充電されるまで、出湯手段の駆動を禁止するようにしたことにより、出湯動作を継続することのできない電圧まで蓄電手段の電圧が低下すると出湯動作を禁止することで、電子回路の消費電力も低減でき、早急に蓄電手段の電圧を充電することができる。
【0015】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【0016】
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における電気湯沸かし器の回路を示す。
【0017】
図に示すように、交流電源1からの交流電流が直流電源2に供給される。直流電源2は、整流手段2aとトランス2bとコンデンサ2c、2fとで構成され、交流電源1から供給される交流電流が整流手段2a、トランス2bを介して所定の電圧に全波整流され、コンデンサ2cに充電されて直流電源を生成する。さらにコンデンサ2c、2fの両端に発生する直流電圧Vcc(C点の電圧)はある程度のリップルを持った直流電圧であるため、安定した電圧が必要とする電子回路には不適切であり、直流電圧Vccからさらに電源レギュレータ2dとコンデンサ2eを介して安定した直流電圧Vdd(本実施の形態では3Vとする)を生成する。
【0018】
電源モニタ手段3は、交流電源1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、かつ一定時間以上継続した停電からの復帰を検知するもので、交流電源1の片側に接続された信号を抵抗3a、3b、ダイオード3e、3fを介して復電停電検知装置3dに接続されている。
【0019】
ダイオード3e、3fは直流電圧VddとGND間にそれぞれ接続されているので、交流電源1が接続されているときには、交流電源1の電圧が直流電圧Vddにダイオード3eのしきい値電圧Vfを加算した電圧を越えると、この電圧でクランプされ、また、交流電源1の電圧がGNDにダイオード3fのしきい値電圧Vfを差し引いた電圧より低くなると、この電圧でクランプされた方形波電圧が復電停電検知装置3dに入力される。一方で、交流電源1が遮断されると、復電停電検知装置3dには”L”レベルが入力される。”L”レベルの検知が数ms続くと復電停電検知装置3dは停電したものと判断する。
【0020】
蓄電手段4は、交流電源遮断時にも湯を外部に吐出する出湯手段8およびその制御用の電子回路16(いずれも後述する)を駆動するものであり、本実施の形態では電気2重層コンデンサを使用している。
【0021】
太陽電池5は、これに並列接続されて供給電圧の平滑化が行われるコンデンサ5bと、太陽電池5の発生する電圧を検知する抵抗5c、5dと、太陽電池5の発生する電圧を制限する抵抗5eと、ツェナーダイオード5fと、これらによって発生した電圧を抵抗5h、ダイオード5gを介して蓄電手段4へ供給するよう構成されている。
【0022】
太陽電池5は、例えば、昼間使用している場合など、明るさが100Lx以上あれば、2.5V以上の供給電圧を得ることができるため、この高電圧を維持した状態で蓄電手段4を充電すると、蓄電手段4や周辺の回路の定格電圧をオーバーしてしまい、素子自体や周辺回路を破壊・劣化させてしまう恐れがある。これを防ぐために抵抗5eおよびツェナーダイオード5fを設けることで、ツェナーダイオード5fのVfによってコンデンサ5bの電圧を制限している。
【0023】
また、夕方や夜間の室内照明でも暗い場合など、明るさが100Lx未満になると、太陽電池5からの供給電圧が、例えば、2.5V未満となるため、蓄電手段4を満充電できない。このような場合には直流電源2によって充電をさせなければならず、この太陽電池5の発生する電圧を検出するために抵抗5c、5dを設けている。
【0024】
充電手段6は、蓄電手段4を直流電源2によって充電するものである。この充電手段6を介して直流電源2(コンデンサ2cの出力)から蓄電手段4を充電することで、直流電源2の出力がもつリップル成分により不安定な充電動作を抑制し、さらに蓄電手段4の内部抵抗が小さいために充電量が少ないときには大きな電流で充電しようとして直流電源2自身が過負荷となって電圧降下を起こし、加熱動作や出湯動作などが停止する可能性があるが、充電手段6を働かせることにより充電電流を制限することができ、過負荷になることを防ぎ、安定した電気湯沸かし器の動作を行える。
【0025】
その具体的構成では、抵抗器6a、6b、6e、トランジスタ6c、ダイオード6dから構成されており、仮にこの充電手段6を用いずにC点における電圧で直接、蓄電手段4を充電しようとすると、整流手段2aとトランス2bによるC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、かつ蓄電手段4の内部抵抗が小さいため大電流により充電されるためにC点が電源電圧降下し、C点より電源を取っている他の電子回路が正常に動作しなくなる可能性があるが、蓄電手段4と直列に接続されている抵抗器6a、トランジスタ6c、ダイオード6dで電圧を保持することによって直流電源2が過負荷になることを防ぎ、蓄電手段4の充電時も安定したものとすることができる。
【0026】
さらに、この充電手段6には交流電源接続時に切替手段11(後述する)により蓄電手段4に接続されると、抵抗6b、6eを介して蓄電手段4への充電動作を制御する充電制御装置6fを有し、蓄電手段4の過充電、過電圧印加を防ぐよう蓄電手段4に加わる電圧を監視し、蓄電手段4の定格電圧よりも低い満充電電圧(本実施の形態では2.3Vとする)に到達した際に、抵抗器6eを介してトランジスタ6cをオフすることで充電動作を停止させ、蓄電手段4の劣化、破壊を防いでいる。
【0027】
また、蓄電手段4の充電終了後には、蓄電手段4の自己放電作用などにより充電電圧が低下して、コードレス出湯能力が低下するのを防ぐために、充電終了後も充電制御装置6fは蓄電手段4に加わる電圧を監視し続け、充電開始電圧(本実施の形態では満充電電圧よりも低い2.1Vとする)まで低下した際には、抵抗器6eを介してトランジスタ6cをオンして再度充電動作を開始させ、十分充電時間が経過している場合には蓄電手段4を充電開始電圧以上かつ満充電電圧以下に維持し続け、コードレス出湯能力を維持し続ける。
【0028】
操作手段7は、図5に示すように、電気湯沸かし器の外部で操作できるようになっており、容器14内の液体を外部に出湯させる出湯開始スイッチ7aと、出湯ロック解除スイッチ7bと、保温状態にあるお湯を再度沸き上がらせるための再沸騰スイッチ7cと、保温温度を約98℃のみでなくそれ以外に設定変更するための温度選択スイッチ7dと、湯温と設定されている保温温度や湯沸かし動作や蓄電手段4の充電状態状態を表示する表示素子(本実施の形態ではLCD)7eと、湯沸かし中を表示する沸騰LED7fと、保温中を表示する保温LED7gと、出湯ロック解除スイッチ7bによりロック解除状態になったことを示すロック解除LED7hとから構成されている。さらに器体15の外部からは見えないが、音によって操作状態を知らしめる報知手段7iを内部に構成し、各スイッチが操作された際や、沸騰が終了した際に、その状態を使用者に知らしめるように構成されている。
【0029】
出湯手段8は、内部の液体を容器14の底部より外部に吐出する出湯ポンプ駆動用のモータ8a、トランジスタ8b、抵抗8c、8e、8f、モータ制御装置8gとによって構成される。
【0030】
モータ制御装置8gは、出湯ロック解除スイッチ7bがオンされて出湯動作を許可するロック解除状態になるとトランジスタ8bをオンする。この時に出湯開始スイッチ7aを押すと押している間、モータ8aが駆動され、容器14内の液体を外部に吐出することができる。ロック解除状態は約10秒間、出湯開始スイッチ7aがオンされなければ禁止状態となり、モータ制御装置8gはトランジスタ8bをオフするため再び出湯ロック解除スイッチ7bがオンしないと出湯開始スイッチ7aを有効としないように構成している。
【0031】
温度センサ9は、サーミスタ9a、抵抗9b、9cで構成され、図5に示すように、容器14の底部に設けている。
【0032】
加熱手段10は、容器14内に収容された液体を加熱・保温するために容器14の底部に設けており、主ヒータ10aと、主ヒータ制御手段10bと、補助ヒータ10cと、補助ヒータ制御手段10dと、主ヒータ制御手段10bと補助ヒータ制御手段10dを制御する加熱制御装置10eとで構成される。液体を収容する容器14の底部に設けられた温度センサ9の検知温度によって加熱制御装置10eは、容器14内の液体を所定温度(本実施の形態では沸騰するまで)まで主ヒータ10aを駆動して加熱する湯沸かし動作を行う。そして、温度センサ9が所定温度を検知すると、加熱を終了させて設定されている保温温度(本実施の形態では約98℃とする)を維持する保温動作を行わせる。この保温動作中に、液体の追加などにより温度センサ9が保温温度よりも一定温度低い湯沸開始温度(本実施の形態では保温温度より約5℃低い温度とする)以下に温度が下がったことを検知すると、湯沸かし動作を行うように、再度、加熱手段10は駆動される。主ヒータ10aは、湯沸かし動作のように容器14内の液体を沸騰させる大きな出力をもつもの、例えば、925W程度のもので、また補助ヒータ10cは、保温動作のように設定されている保温温度を維持する比較的小さな出力をもつもの、例えば、75W程度のもので構成されている。また、主ヒータ制御手段10bはリレー、補助ヒータ制御手段10dはトライアックなどで構成されている。
【0033】
切替手段11は、充電手段6と太陽電池5のいずれか一方を蓄電手段4に接続するもので、例えば、2接点を有するリレーなどによって構成されている。リレー接点11aはリレーコイル11bが励磁されていない状態(切替手段11がオフの状態)では、太陽電池5と蓄電手段4が接続されるため、太陽電池5により充電が開始される。リレーコイル11bが励磁された時(切替手段11がオンの状態)は充電手段6と蓄電手段4が接続され、充電制御装置6fによる充電制御が行われる。
【0034】
以上のように構成することで、充電手段6と太陽電池5の双方からの同時充電を機械的に防ぐことができ、また交流電源1が遮断された際に太陽電池5から充電を行う時にリレーコイル11bを励磁せずに行うことができ、蓄電手段4の電力消費することなく充電を継続することができる。リレーコイル11bは、抵抗11d、トランジスタ11e、抵抗11f、11gを介して切替装置11cによって制御される。
【0035】
この切替装置11cは、蓄電手段4の充電電圧と太陽電池5の発生電圧を監視しながら、交流電源1の接続時には太陽電池5の発生する電圧を検知して蓄電手段4を満充電可能な時にはトランジスタ11eをオフして太陽電池5によって充電を開始させ、満充電電圧まで充電終了を検知するとトランジスタ11eをオンして充電を終了する。一方で太陽電池5によって満充電できない場合にはトランジスタ11eをオンして、充電制御装置6fによって充電を制御させるように動作する。
【0036】
電源選択手段12は、直流電源2の出力と蓄電手段4による出力のどちらをモータ8aの電源とするかを決定するものである。交流電源1が遮断されると、そのことを復電停電検知装置3dが検知し、復電停電検知装置3dの働きで電源選択装置12dを制御し、昇圧装置12aを動作させ、ダイオード12bを介して蓄電手段4に充電された電圧が、C点における電圧としてコンデンサ2fに供給される。
【0037】
この昇圧装置12aが駆動されると、抵抗12gを介して切替手段11を駆動するトランジスタ11eが駆動するので、切替手段11は充電手段6側に切替り、太陽電池5による充電を禁止する。この状態で昇圧装置12aには、抵抗12e、12fによって分圧された電圧がフィードバックされ、C点の電圧が出湯最大電圧(本実施の形態では6Vとする)になると、昇圧動作を停止しすると同時に、トランジスタ11eをオフするので、切替手段11は太陽電池5側に切替り、充電を再開する。C点の電圧が出湯最小電圧(本実施の形態では5Vとする)まで低下すると、昇圧装置12aは再駆動すると同時に、切替手段11は充電手段6側に切替えられる。
【0038】
以上の動作を繰り返すわけであるが、出湯動作もなく電子回路のみを動かしているこの状態においては消費電力も少なく、コンデンサ2fの容量によって、昇圧時間に対する放電時間が長く設定することができるため、頻繁に切替手段11がオンオフされることもない。この動作状況を図2に示す。
【0039】
次に、交流電源1が遮断されていて、かつ出湯動作を行われる時であるが、この場合にも前述のように昇圧装置12aは駆動されるが、消費電力が大きくなるためC点の電圧低下が早く、切替手段11の切替えをその都度行うと切替り頻度が多く、切替手段11の劣化の恐れがあるために、切替手段11は、出湯動作中は常にオンさせている。このような動作をさせることで、蓄電手段4が放電している時に、充電動作を禁止させることができる。
【0040】
次に、交流電源1が接続されると、そのことを復電停電検知手段装置3dが検知し、復電停電検知装置3dの働きで電源選択装置12dを制御し、昇圧装置12aの動作を停止し、直流電源2によってダイオード12cを介してC点における電圧として供給され、出湯手段8や温度センサ9や加熱手段10などを駆動・制御する。
【0041】
マイコン13は、復電停電検知装置3d、充電制御装置6f、モータ制御装置8g、加熱制御装置10e、切替装置11cおよび電源選択装置12dを構成するもので、そのプログラムを実行することで既に述べたような各手段間の制御を実現している。そして、このマイコン13を含め、出湯手段8の制御用の電子回路16は、図5に示すように、器体15の空間に遮熱して装備されているものである。
【0042】
以下、図3に基づいて、本実施の形態における電気湯沸かし器の動作を説明する。
【0043】
電気湯沸かし器に交流電源1が接続されると、まずステップS1にて切替手段11をオン、充電手段6をオフする。次に、沸騰開始温度以上であるか未満であるかを温度センサ9の検知温度より判断する(ステップS2)。一般的には容器14内には水を入れて沸かし始めるので沸騰開始温度未満であるが、沸騰開始温度以上で電源オンされた時には後述するステップS6以降の保温中の制御に移行する。
【0044】
ステップS2で沸騰開始温度未満の場合はステップS3で沸騰LED7fを点灯させて表示素子7eを湯沸かし時の表示に設定して、加熱手段10(本実施の形態では主ヒータ10aのみとする)を駆動して湯沸かしを開始する。
【0045】
次に、温度センサ9により容器14内の液体の温度上昇度合いを判定し(ステップS4)、温度上昇勾配が緩やかになって沸騰検知したと判断すると、ステップS5にて報知手段7iにより沸騰したことを報知する。さらにステップS6にて、主ヒータ10aを停止させて沸騰LED7fをオフし、保温LED7gをオンし、表示素子7eの表示を保温中の表示にして保温モードに移行する。
【0046】
ステップS4にてまだ沸騰を検知していなかった場合や、ステップS6にて保温モードに移行すると、ステップS7以降で蓄電手段4の充電制御動作を行う。
【0047】
まず、ステップS7にて蓄電手段4へ太陽電池5または充電手段6にいずれかによってすでに充電中であるかどうかを確認する。ここでは交流電源1の接続直後であるのでまだ充電が行われていないので、ステップS8にて蓄電手段4の充電電圧が充電開始電圧以上かどうかを判断する。ここでも交流電源1の接続直後で蓄電手段4が空の状態とすると、ステップS9に移行する。
【0048】
ステップS9にて充電動作を開始する際に太陽電池5と直流電源2のどちらで行うかを判断している。ここで満充電電圧まで太陽電池5で充電が可能であると判断されたときには、ステップS10にて切替手段11をオフして自然に太陽電池5によって蓄電手段4への充電を開始して、ステップS16に移行する。
【0049】
一方でステップS9にて太陽電池5が発生する電圧が満充電電圧までの充電が不可能なときには、ステップS11およびステップS12にて、切替手段11をオンにして充電手段6も制御することで直流電源2によって蓄電手段4への充電を開始して、ステップS16に移行する。
【0050】
以上のように、ステップS8〜ステップS12の方法にて充電動作が開始されると、次にステップS7の処理を行う際には、蓄電手段4はいずれかの方法で充電中であるためにステップS13に移行する。ステップS13では蓄電手段4の充電状況を検知するところで、満充電電圧まで達していないと判断されると、現在の充電動作を継続しながらステップS16に移行する。
【0051】
ステップS13にて、蓄電手段4が満充電電圧に達したと判断すると、充電動作を終了させるため、切替手段11をオンし(ステップS14)、充電手段6をオフ(ステップS15)して、ステップS16に移行する。
【0052】
以上のように、ステップS13〜ステップS15の方法によって蓄電手段4を満充電電圧まで充電されると、充電動作を停止することができる。そして蓄電手段4の充電動作が停止した状態で次にステップS7の処理を行う際には、充電中でないためステップS8に移行する。
【0053】
ここでは前述のように蓄電手段4の充電電圧が充電開始電圧以上かどうかを判断しているが充電終了からしばらくの間は、充電開始電圧以上を維持しているため前述のステップS14に移行して充電を禁止する処理を繰り返す。
【0054】
しかしながら、蓄電手段4の自己放電作用などにより充電電圧が徐々に低下していくのでしばらくすると、充電開始電圧を下回ってくる。こうなると前述のようにステップS9以降の充電動作を再駆動させる。
【0055】
以上のようにすることで、蓄電手段4には充電開始電圧以上の電圧を常に維持させることができる。
【0056】
次にステップS16以降の動作を説明する。
【0057】
ステップS16では、蓄電手段4の充電状況を表示素子7eなどに表示させるもので、これによって使用者が蓄電手段4の充電状況を知ることができる。
【0058】
次に、交流電源1の接続状態を判断する。ここで交流電源1が遮断されていると、後述する電源オフ時の動作に移行する。
【0059】
一方で交流電源が接続されている状態であると、ロック解除スイッチ7bがオンされていると、前述の出湯ロック解除状態になるので、出湯手段8を駆動することができる(ステップS18、19)。出湯できなければ出湯ロック動作をする(ステップS23)。
【0060】
次に、再沸騰スイッチ7cがオンされたかどうかを判断し、オンされていればステップS3に戻って加熱動作を開始する(ステップS20)。
【0061】
さらに、ステップS21にて温度センサ9が容器14内の液体温度が保温温度以上であるかどうかを判断し、保温温度以上であればステップS6に戻って保温動作を維持し、保温温度未満であればステップS3に戻って湯沸かし動作を行う。
【0062】
このように構成することで、太陽電池5からの供給電力を有効に利用しつつ、太陽電池5と直流電源2のいずれか一方を用いて確実に蓄電手段4を充電開始電圧以上に充電することができる。
【0063】
次に、図4に基づき、交流電源1が遮断されたときの動作について説明する。
【0064】
交流電源1が遮断されると、ステップS31にて加熱手段10がオフされ、LED7f、7g、7hもオフされる。表示素子7eも必要最小限の表示(例えば、容器14内の液体温度と蓄電手段4の充電量)のみを行わせる。さらに切替手段11はオン、充電手段6はオフにして、太陽電池5からの充電動作を一旦オフさせる。
【0065】
次にステップS32にて、現在が出湯動作中であるかどうかを判断する。ここでは交流電源1の遮断直後であるので、出湯動作はまだ行われていない状況なのでステップS33に移行する。ステップS33では蓄電手段4の充電電圧が停止電圧以上かどうかを判断する。この停止電圧とは、昇圧装置12aにてC点に直流電圧を発生させたとしてもモータ8aを駆動する出湯最小電圧まで昇圧することができない電圧をいい、本実施の形態では1.0Vとする。
【0066】
通常の場合、交流電源1が遮断された直後の場合には蓄電手段4の充電電圧が停止電圧未満であることはないが、長時間(例えば、3〜4時間)その状態で放置されたりした場合で、さらに光量が少なくて太陽電池5からの充電が十分に得られない場合、あるいは交流電源遮断状態において長時間出湯手段8を駆動させた後などにこの状態になることがある。
【0067】
この停止電圧まで蓄電手段4の電圧が低下すると、ステップS34で表示素子7eに交流電源遮断状態にて出湯ができない旨を表示させたり、あるいは全ての表示を消したりして電気湯沸かし器が動作を停止しているように表示する。さらにステップS35にて切替手段11をオフして太陽電池5によって充電動作を行わせてステップS47に移行する。
【0068】
以上のように、ステップS33〜ステップS35の方法にて充電動作が開始されると、次にステップS33の処理を行う際に停止電圧以上になるまでこの動作を継続し、停止電圧以上まで充電されると、ステップS36にてステップS34で表示させた出湯不可時の表示を消去する。
【0069】
次にステップS37にて、ロック解除スイッチ7bがオンされてロック解除状態になったかどうかを判断する。
【0070】
ステップS37にてまだ出湯ロック状態にある場合には、ステップS38以降でマイコン13を含む電子回路16を駆動する電源を生成する。この場合では出湯動作などの大電流が必要とする動作がないため低消費電力で駆動されているため、昇圧動作は間欠動作となっている。その動作は、ステップS38、ステップS39で直流電圧Vccを昇圧装置12aにて昇圧中かどうかを判断し、出湯最小電圧未満になるとステップS40にて切替手段11をオンして充電動作を禁止し、昇圧装置12aの駆動を開始し、その状態を維持する。そして、ステップS41にて直流電圧Vccが出湯最大電圧になると、ステップS42にて昇圧動作を停止しすると同時に切替手段11をオフして太陽電池5による充電を再開してステップS47に移行する。
【0071】
以上のように、ステップS38〜ステップS42において直流電圧で電子回路16を駆動させているときに、次にステップS37にて移行してきた時に、ロック解除状態になった時には、ステップS43にて切替手段11をオンして太陽電池5の充電を禁止し、昇圧装置12aの駆動を開始し、その状態を維持する。さらにステップS44にて出湯ロック解除状態を表示して、ステップS47に移行する。この状態のときに出湯スイッチ7aをオンすると、交流電源遮断状態でも出湯することができる。
【0072】
このように出湯動作を行っている最中にステップS32の処理を行うと、ステップS45にて出湯が終了したかどうかを判断することになり、まだ継続中ならステップS44に移行し、出湯が終了しておれば、ステップS46で出湯ロック解除状態の表示を終了させて、昇圧動作を終了させてかつ切替手段11をオフさせて太陽電池5の充電を再開してステップS47に移行する。
【0073】
ステップS47では、交流電源1の接続状態を検知し、接続されていれば、図3のステップS1に、遮断されておればステップS32に移行する。
【0074】
上記構成によれば、交流電源遮断時にも、蓄電手段4を充電することができるので、交流電源遮断時のコードレス出湯性能を向上させた機器を提供することができる。
【0075】
なお、本実施の形態では、蓄電手段4を電気2重層コンデンサとして説明したが、これが2次電池など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。
【0076】
また、太陽電池5と直流電源2からの充電制御を、一旦満充電まで充電するまでは直流電源2より充電し、その後充電開始電圧まで低下した時に太陽電池5で充電するようにすることで、早く満充電まで蓄電手段4をもっていくことができる制御を行うことも容易にできる。
【産業上の利用可能性】
【0077】
以上のように、本発明にかかる電気湯沸かし器は、長時間交流電源が遮断されていても、十分なお湯を出湯できる簡単、コンパクトなものとすることができるので、家庭用、業務用の電気湯沸かし器として適用できる。また、蓄電手段としては、大電力を必要としない動作のバックアップなどにも使用でき、電源がオフされた状態でも動作が継続する時計機能のついた機器などにも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】本発明の実施の形態における電気湯沸かし器の構成を示す回路図
【図2】同電気湯沸かし器における直流電圧の動作状況を示す図
【図3】同電気湯沸かし器における交流電源接続状態でのフローチャート
【図4】同電気湯沸かし器における交流電源遮断状態でのフローチャート
【図5】同電気湯沸かし器の概略構成を示す断面図
【符号の説明】
【0079】
1 交流電源
2 直流電源
4 蓄電手段
5 太陽電池
6 充電手段
8 出湯手段
10 加熱手段
11 切替手段




 

 


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