JP2006287447A - 負荷の電池駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電池を電源とする加熱器具における負荷を駆動させる下限電圧として設定される電池の終止電圧を下げ、電池寿命を長くする負荷の電池駆動装置を提供する。
【解決手段】 電池駆動装置５４は、負荷となるステッピングモータ３５と、このステッピングモータ３５のモータコイルの励磁順序を決定する励磁回路及びステッピングモータに供給する電力を制御する駆動回路をそれぞれ有する駆動素子５１、５３と、この駆動素子５１、５３に指令パルスを発してステッピングモータ３５を駆動制御する制御回路４０とを備え、駆動素子５１と駆動素子５３とを並列接続することにより、駆動素子に流れる電流を分流し、駆動素子の電圧降下を減少させるので、電池の終止電圧を下げることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電池を電源とする加熱器具における負荷の電池駆動装置に関する。

従来、温風暖房機、ガスこんろ及びガス湯沸かし器などの加熱源を有する加熱器具は、商用交流１００V電源を整流して所定の定電圧で電磁弁などの装置を駆動するように使用されているが、近時、装置のパルス駆動化、高性能化等もあって電源として乾電池が使用されるようになっている。

このため、乾電池を電源として使用した加熱器具等において、電池電圧監視回路などを設け、乾電池電圧の低下、自動消火温度、炎の立ち消えを正確に検知して安全性を向上させ、さらに器具の省電力化が図られている（例えば、特許文献１参照）。

ガスこんろなどでは、パルス駆動負荷としてガス供給バルブの開度を制御するためにステッピングモータが使用されており、このステッピングモータに印加される電池の出力電圧の低下を電源電圧検出手段で精度よく検知して、ステッピングモータの駆動を禁止し、ガス供給バルブを遮断することも行われている（例えば、特許文献２参照）。

また電池を電源とするモータ駆動型流体遮断弁制御装置では、電源電圧の高低をモータ駆動周波数の高低に変換したパルス駆動電圧で駆動することにより低消費電力化が図られている（特許文献３参照）。

このような従来の加熱器具におけるステッピングモータなどの駆動は、トランジスタ等の駆動素子を用いて駆動させるが、負荷電流が駆動素子を流れるときに、駆動素子では負荷電流に応じた分だけの電圧降下が必ず生じる。

特開平９−１８４６１９ 特開２００３−３３９１９５ 特開平５−８３９９３

そのため、ステッピングモータなどに加わる電圧は、電源電圧よりも駆動素子の電圧降下分だけ低い値となり、電池駆動の場合、ステッピングモータなどの最低動作電圧と駆動素子での電圧降下分との和が負荷を駆動させる下限電圧として設定される電池の終止電圧となる。
したがって、電池を電源とする加熱器具において、負荷を駆動する駆動素子の電圧降下分だけ電池寿命が短くなってしまうという解決すべき課題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電池を電源とする加熱器具における負荷を駆動させる下限電圧として設定される電池の終止電圧を下げ、電池寿命を長くする負荷の電池駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の負荷の電池駆動装置のうち請求項１記載の発明は、電池を電源とする加熱器具における負荷の電池駆動装置において、負荷を駆動する複数の駆動素子と、駆動素子を介して負荷を駆動制御する制御回路とを備え、複数の駆動素子が並列接続されていることを特徴とする構成を有している。

また請求項２記載の発明は、上記構成に加え、複数の駆動素子が、同一であることを特徴とするものである。
さらに請求項３記載の発明は、負荷がステッピングモータであって、駆動素子がステッピングモータが有する二つのモータコイルにそれぞれ並列接続していることを特徴とするものである。

このような構成の本発明の負荷の電池駆動装置では、負荷を電池駆動する駆動素子を複数個、並列接続することにより、駆動素子に流れる電流を分流し、各駆動素子の電圧降下を減少させているので、負荷を駆動させる下限電圧として設定される電池の終止電圧を下げることができるという効果を有する。
したがって本発明では加熱器具の電池寿命を長くすることが可能になる。

本発明の負荷の電池駆動装置は、電池を電源とする加熱器具における負荷の電池駆動装置において、負荷を駆動する複数の駆動素子と、駆動素子を介して負荷を駆動制御する制御回路とを備え、複数の駆動素子が並列接続されていることを特徴とするものである。

以下、図１から図５に基づき、実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて本発明による負荷の電池駆動装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
好適な実施形態は加熱器具としてガスこんろを例に挙げて説明するが、加熱器具はガスこんろに限らず、例えば、湯沸かし器などのように加熱源を有するものであって電池で駆動される負荷を有するものであればよい。

先ず、本実施形態の負荷の電池駆動装置を使用する加熱器具について説明する。
図１は、本実施形態に係るガスこんろのガス回路概略図である。
図１を参照して、ガス回路１は、ガスこんろのガス導入路１１が元栓１３の下流側に標準バーナ２、大バーナ４、小バーナ６及びグリルバーナ８へ分岐しており、各分岐には電磁安全バルブ１５とガス流量を調節する電動バルブ１７とが設けられている。

各バーナの近傍にはバーナの燃焼を監視する炎検知センサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅと、火花放電する点火装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅと、鍋底の温度を監視する温度センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、鍋検知センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃとが設けられている。
これらの炎検知センサ、点火装置、温度センサ、鍋検知センサ、電磁安全バルブ及び電動バルブ等は図３に示す制御回路４０に接続されている。

本実施形態では駆動負荷として電磁安全バルブ１５及び電動バルブ１７を備えたガスバルブを例にあげ、負荷の電池駆動装置を説明する。
図２は本実施形態に係るガスバルブの断面図である。
図２を参照して、ガスバルブ３０は、電磁安全バルブ１５とガス流量を調節する電動バルブ１７とを有し、電動バルブ１７はステッピングモータ３５のギアトレイン３２により回転される回転軸３７によって回転される回転体３９を備える。

電磁安全バルブ１５は、回転軸３７の回転に応じてカム部材３１が、内部通路を前後方向に可動の操作ロッド３３を押すことにより、確実に開弁操作される。
なお、図２中、３４は回転軸３７の回転角を検出するエンコーダを示す。

図３はステッピングモータなどの負荷を駆動制御する電池駆動制御装置を示す回路図である。
図３を参照して、電池駆動制御装置４８は、プログラム可能なマイクロプロセッサ及びメモリを有する制御回路４０と、電源となる電池４１と、制御回路４０を駆動する昇圧回路４２と、抵抗器Ra及びRbを有する電池電圧監視回路５０と、負荷のステッピングモータを駆動する駆動回路４５と、ステッピングモータ３５と、リセット回路４９とを備え、負荷であるステッピングモータ３５を駆動制御するようになっている。

ステッピングモータ駆動回路４５は、ステッピングモータ３５の励磁する二つのモータコイルのスイッチを順番にオンに切り替えて、各モータコイルに電流を流していき、ステッピングモータ３５を回転させるものである。
このようなステッピングモータ駆動回路４５は半導体素子で各モータコイルのスイッチを実現し、制御回路４０の信号に基づいて各スイッチをオンーオフ制御してモータを回転させる。

図４は本実施形態に係るステッピングモータの電池駆動制御装置を示す図である。
図４を参照して、電池駆動制御装置５２における電池駆動装置５４は、負荷となるステッピングモータ３５と、このステッピングモータ３５のモータコイルの励磁順序を決定する励磁回路及びステッピングモータに供給する電力を制御する駆動回路をそれぞれ有する駆動素子５１、５３とを備え、この駆動素子５１、５３は指令パルスを発してステッピングモータ３５を駆動制御する制御回路４０に接続され、駆動素子５１と駆動素子５３とは並列接続されている。

このような構成の負荷の電池駆動装置５４では、負荷となるステッピングモータ３５を駆動する駆動素子を二以上並列に接続してステッピングモータ３５のモータコイルを駆動することで、モータコイルに流れる電流を並列に接続した駆動素子５１、５３に分流させ、個々の駆動素子５１、５３での電圧降下を減少させるので、負荷となるステッピングモータ３５を駆動させる下限電圧として設定される電池の終止電圧を下げることができる。
したがって、加熱器具の電池寿命を長くすることができるようになる。

ここで駆動素子５１、５３はモータ駆動用集積回路を使用することができる。
本実施形態では、図４に示すように、駆動素子として二つのモータ駆動用集積回路を使用している。

即ち、一のモータ駆動用集積回路５１をステッピングモータ３５の一つのモータコイルに並列に接続し、他方のモータ駆動用集積回路５３をもう一つのモータコイルに並列に接続することにより、モータ駆動用集積回路のバラツキを抑え、各々モータ駆動用集積回路に流れる電流を均等にでき、電圧降下をさらに下げることができる。

次に負荷が火力表示器などで使用される発光ダイオードの場合について説明する。
図５は本実施形態に係る発光ダイオードの電池駆動装置を示す図である。
図５を参照して、負荷の電池駆動装置６０は、トランジスタＴｒ１と直列接続された制限抵抗器Ｒ１とを有する第１のスイッチング回路６１と、トランジスタＴｒ２と直列接続された制限抵抗器Ｒ２とを有する第２のスイッチング回路５３とが、並列接続されて負荷６５となるＬＥＤに接続されている。ここでは駆動素子として第１のスイッチング回路と第２のスイッチング回路とが使用されている。

図５に示した例では二つのスイッチング回路を使用しているが、並列するスイッチング回路をさらに複数個増やしてもよい。
これら第１のスイッチング回路６１及び第２のスイッチング回路６３は、制御回路４０により制御されている。

このような構成の負荷の電池駆動装置では、負荷に流れる電流が第１のスイッチング回路６１及び第２のスイッチング回路６３に分流するので、個々のスイッチング回路での電圧降下が減少し、負荷を駆動させる下限電圧として設定される電池の終止電圧を下げることができ、加熱器具の電池寿命を長くすることができる。

なお、特に負荷がステッピングモータの場合、ステッピングモータの各モータコイルに励磁回路及び駆動回路を有する同一の駆動素子を並列に接続することにより、駆動素子のばらつきを抑え、各々の駆動素子に流れる電流を均等にすることができ、電圧降下も更に下げることができる。

このように駆動素子の電圧降下を減少させるには、同一の駆動素子を複数個、並列に接続する方法が有効である。

以上のように、本発明に係る負荷の電池駆動装置は、負荷を駆動させる下限電圧として設定される電池の終止電圧を下げ、電池の寿命を延ばすのに極めて有用である。

本実施形態に係るガスこんろのガス回路概略図である。 本実施形態に係るガスバルブの断面図である。 本実施形態に係るステッピングモータなどの負荷を駆動制御する電池駆動制御装置を示す回路図である。 本実施形態に係るステッピングモータの電池駆動装置を示す図である。 本実施形態に係る発光ダイオードの電池駆動装置を示す図である。

符号の説明

１…ガス回路、２…標準バーナ、４…大バーナ、６…小バーナ、８…グリルバーナ、
１１…ガス導入路、１３…元栓、１５…電磁安全バルブ、１７…電動バルブ、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ…炎検知センサ、
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ…点火装置、２５ａ、２５ｂ、
２５ｃ…温度センサ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…鍋検知センサ、３０…ガスバルブ、
３１…カム部材、３２…ギアトレイン、３３…操作ロッド、３５…ステッピングモータ、３４…エンコーダ、３７…回転軸、３９…回転体、４０…制御回路、４２…昇圧回路、
４３…電池、４５…駆動回路、４８、５２…電池駆動制御装置、４…リセット回路、
５０…電池電圧監視回路、５１、５３…駆動素子、５４、６０…電池駆動装置、
６１…第１のスイッチング回路、Ｒ１、Ｒ２…制限抵抗器、６３…第２のスイッチング回路、６５…負荷

Claims (3)

1. 電池を電源とする加熱器具における負荷の電池駆動装置において、
   負荷を駆動する複数の駆動素子と、これらの駆動素子を介して上記負荷を駆動制御する制御回路とを備え、
   上記複数の駆動素子が並列接続されていることを特徴とする負荷の電池駆動装置。
2. 前記複数の駆動素子が、同一であることを特徴とする請求項１記載の負荷の電池駆動装置。
3. 前記負荷がステッピングモータであって、前記駆動素子がステッピングモータが有する二つのモータコイルにそれぞれ並列接続していることを特徴とする請求項１又は２に記載の負荷の電池駆動装置。

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