JP2017026258A

JP2017026258A - 電池式燃焼装置

Info

Publication number: JP2017026258A
Application number: JP2015147555A
Authority: JP
Inventors: 若山　義洋; Yoshihiro Wakayama; 若山　　義洋; 前田　博司; Hiroshi Maeda; 博司前田; 恭平山口; Kyohei Yamaguchi; 裕史横山; Yasushi Yokoyama
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-02

Abstract

【課題】電池を電源とする駆動電圧の印加によりスパーク動作を行うイグナイタ３と、イグナイタ３への駆動電圧の印加を制御する点火制御部２とを備える電池式ガスコンロにおいて、イグナイタ３の点火動作の電力消費を節減する。【解決手段】電池１の出力電圧を降圧することで駆動電圧を生成するとともに、その降圧比を電池１の出力電圧の検出値に応じて調整することによりスパーク動作に必要なレベルの駆動電圧を生成するよう構成することにより、必要以上に高い電圧がイグナイタに印加されることを防止するとともに、点火動作回数を削減することで、点火動作による電池の消耗を抑える。【選択図】図１

Description

本発明は、電池を電源として動作する電池式燃焼装置に関する。

現在の一般的な電池式コンロや小型湯沸かし器などの電池式燃焼装置においては、例えば下記の特許文献１に開示されているように、電池電圧をそのままイグナイタ駆動電圧として印加することによってイグナイタスパークさせている。電池電圧は通常、乾電池を２本直列接続してなる３V（公称電圧）である。

特許第５４０１５１３号公報

電池は消耗に伴って電池電圧が公称電圧よりも低下していく特性を有しているため、電池式燃焼装置においては例えば高負荷時の電池電圧が２Ｖ付近まで低下しても正常動作できるよう設計されており、例えば上記イグナイタとしては最低駆動電圧が１．８V程度のものが用いられることが多い。

しかし、電池の満充電時には、３Ｖ付近の電池電圧がそのままイグナイタ駆動電圧として印加されることとなり、電池の消費電流を加速させてしまうという問題がある。

また、実際に点火したかどうかを検出する熱電対が別途設けて、該熱電対の検出信号に基づいて点火を検出するとイグナイタへの駆動電圧の印加を終了させることでイグナイタの消費電力を節減することも可能であるが、熱電対の検出信号に基づく点火検出には数百ミリ秒程度を時間を要する。一方、上記特許文献１に開示されたイグナイタ回路では、電池電圧が高いほど単位時間あたりのスパーク回数が増えることとなるため、実際に点火した後も点火検出するまでの間に無駄な点火動作の回数も増えてしまい、これにより電池を消耗させてしまうという問題もある。

そこで、本発明は、電池の消耗を抑えつつイグナイタを駆動することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。

すなわち、本発明は、電池と、該電池を電源とする駆動電圧が印加されると点火動作を行う点火部と、該点火部への前記駆動電圧の印加を制御する点火制御部とを備え、該点火制御部は、前記電池の出力電圧を検出する電池電圧検出部を備える電池式燃焼装置において、前記点火制御部は、前記電池の出力電圧を降圧することで前記駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、該駆動電圧生成部における降圧比を調整する降圧比調整部とをさらに備え、該降圧比調整部は、前記電池の出力電圧の検出値に応じて前記降圧比を調整することにより前記点火動作に必要なレベルの前記駆動電圧を生成するよう構成されていることを特徴とするものである（請求項１）。

かかる本発明の電池式燃焼装置によれば、降圧比調整部によって電池の出力電圧に応じて調整された降圧比で電池出力電圧を降圧させることで点火部の駆動電圧を生成するので、電池が満充電状態であってもかかる電池の出力電圧をそのまま点火部に印加されることを回避し、点火動作に必要なレベルの駆動電圧まで降圧させて点火部に印加することにより点火動作時の電池の消費電流を抑えることができる。さらに、点火部が、駆動電圧が高いほど単位時間あたりの点火動作回数が増えるように構成されている場合には、駆動電圧を点火動作に必要なレベルに抑えることで電池が満充電状態のときでも単位時間あたりの点火動作回数を抑えることができ、これにより無駄に多数回の点火動作が行われることを回避して、電池の消耗を抑えることができる。

上記本発明の電池式燃焼装置において、前記駆動電圧生成部は降圧チョッパ回路により構成され、前記降圧比調整部は、前記降圧チョッパ回路を駆動するＰＷＭパルス信号のデューティ比を調整することにより前記降圧比を調整するものであってよい（請求項２）。これによれば、駆動電圧をより正確に所望の電位に設定することができる。なお、デューティ比の調整は、駆動電圧を監視してフィードバック制御することにより行うこともできるが、予め所定の駆動電圧が生成される電池の出力電圧とデューティ比との関係を試験により求めて、かかる関係データを制御部の記憶手段内に記憶保持させておき、点火制御時に上記関係データを参照して、そのときの電池出力電圧に対応するデューティ比のＰＷＭパルス信号を出力するよう構成することもできる。

また、前記点火制御部は、前記点火部が点火したことを検出する点火検出部をさらに備えるとともに、所定回数（例えば１〜３回程度）の前記点火動作に必要な時間（例えば０．５〜１秒程度）にわたって前記駆動電圧を前記点火部に印加した後、前記点火検出部による点火検出に必要な時間（例えば、３００ミリ秒程度）の間は前記駆動電圧の印加を中断するよう構成されていてもよい（請求項３）。これによれば、実際には点火されているにもかかわらず点火検出に時間を要することによって無駄な点火動作が行われることを回避して、電池の消費電力の一層の節減を図ることができる。なお、駆動電圧の印加と中断とは、点火を検出するまで数回程度繰り返すことが好ましいが、駆動電圧を印加する回数が１回であっても構わない。

以上、説明したように、本発明の請求項１に係る電池式燃焼装置によれば、降圧比調整部によって電池の出力電圧に応じて調整された降圧比で電池出力電圧を降圧させることで点火部の駆動電圧を生成するので、電池が満充電状態であってもかかる電池の出力電圧をそのまま点火部に印加されることを回避し、点火動作に必要なレベルの駆動電圧まで降圧させて点火部に印加することにより点火動作時の電池の消費電流を抑えることができる。さらに、点火部が、駆動電圧が高いほど単位時間あたりの点火動作回数が増えるように構成されている場合には、駆動電圧を点火動作に必要なレベルに抑えることで電池が満充電状態のときでも単位時間あたりの点火動作回数を抑えることができ、これにより無駄に多数回の点火動作が行われることを回避して、電池の消耗を抑えることができる。

さらに、本発明の請求項２に係る電池式燃焼装置によれば、駆動電圧をより正確に所望の電位に設定することができる。

また、本発明の請求項３に係る電池式燃焼装置によれば、実際には点火されているにもかかわらず点火検出に時間を要することによって無駄な点火動作が行われることを回避して、電池の消費電力の一層の節減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る電池式ガスコンロの点火動作に関連する主要回路の概略回路図である。同回路におけるイグナイタ駆動電圧制御の原理説明図である。同回路の動作説明図である。本発明の別の実施形態に係る概略回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池式ガスコンロ（電池式燃焼装置）の点火動作に関連する主要回路の概略回路図を示している。ガスコンロの基本構成は従来公知の適宜のものであってよく、例えば、特開２０１２−７８０８号公報に開示されたガスコンロや、上記特許文献１に開示されたガスコンロと同様の構成とすることができる。

本実施形態に係る電池式ガスコンロは、電池１（乾電池）と、電池１を電源として動作する制御部２（点火制御部）と、電池１を電源とする駆動電圧が印加されると点火動作（スパーク動作）を行うイグナイタ３（点火部）とを備えている。

制御部２は、制御中枢としてのマイコン４と、ガスコンロに備えられた複数のコンロバーナ（図示せず）のそれぞれに付設された複数の熱電対５（点火検出部）の検出信号を順次検出するためのダイナミックスキャン回路６と、電池１の出力電圧を降圧することでイグナイタ３へ印加する駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路７（駆動電圧生成部）とを備えている。

マイコン４は、ＣＰＵ並びにＥＥＰＲＯＭなどの記憶手段によって主構成されており、記憶手段に記憶された各種制御プログラムの実行によって種々の制御を行う。本実施形態においては特に、いずれかのコンロバーナの点火操作がなされたことを検出すると、該コンロバーナを点火させるために、点火操作がなされている間、若しくは、点火操作がなされてから所定の点火動作継続時間（例えば数秒程度）、駆動電圧生成回路７に対して駆動信号を出力することによりイグナイタ駆動電圧を生成して、イグナイタ３に印加するよう構成されている。点火操作がなされたコンロバーナの点火動作中は、対応する熱電対５の検出信号に基づいて当該コンロバーナが点火したか否かをマイコン３により判定可能となっている。

ダイナミックスキャン回路６は適宜の構成及び動作であってよいが、例えば、点火操作がなされたコンロバーナに対応する熱電対をアクティブ状態にして、該熱電対の検出信号をマイコン４に送出するものであってもよいし、また、数十〜数百ミリ秒毎に検出する熱電対を切り替えながら、アクティブな熱電対の検出信号をマイコン４に送出するものであってもよい。

また、マイコン４には、分圧回路Ｒを介して電池電圧検出信号が入力されており、該電池電圧検出信号に基づいて電池の出力電圧を検出可能となされている。而して、分圧回路並びにマイコン４によって電池電圧検出部が構成されている。なお、図示していないが、アナログ電圧測定のための基準電位をレギュレータを介してマイコン４に別途入力させておくことができる。

駆動電圧生成回路７は、本実施形態では降圧チョッパ回路によって構成されている。該降圧チョッパ回路は、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑと、該スイッチング素子Ｑと直列接続されたインダクタＬと、スイッチング素子Ｑのオフ時にグラウンド側からインダクタＬへの電流の流れを許容するダイオードＤと、インダクタＬの出力側に設けられた平滑コンデンサＣとから主構成され、上記駆動信号は、降圧チョッパ回路を構成するスイッチング素子Ｑを駆動するためのＰＷＭパルス信号となされている。かかる降圧チョッパ回路では、ＰＷＭパルス信号のデューティ比を調整することによって降圧後のイグナイタ駆動電圧を調整することが可能であり、本実施形態では、図２に示すように、約２Ｖのイグナイタ駆動電圧を生成するようＰＷＭパルス信号のオン時間Tonとオフ時間Toffのデューティ比が調整されるようになっている。なお、これらTon及びToffは、数ミリ秒〜数十ミリ秒程度である。

また、電池電圧が変わると安定する駆動電圧も変わってくるため、本実施形態では、実際の回路を用いて電池電圧を種々変えながら、イグナイタ駆動電圧が２Ｖとなるデューティ比を各電池電圧毎に実験により求めておき、かかる関係データをマイコン４の記憶手段に記憶保持させている。そして、点火動作時に、上記関係データを参照してその時点の電池電圧に対応するデューティ比を設定し、かかるデューティ比のＰＷＭパルス信号を出力することによって、電池電圧にかかわらずイグナイタ駆動電圧が点火動作に必要な所定レベル（例えば２Ｖ）となるよう制御している。而して、上記マイコン４によって、駆動電圧生成回路７における降圧比を電池の出力電圧の検出値に応じて調整する降圧比調整部が構成されている。

図３に示すように、従来は約３．５秒間の点火動作継続時間の間は休み無く電池電圧をイグナイタに印加することによって短い間隔（約２００ミリ秒毎）でスパーク動作（点火動作）が行われ、その結果、図示例では計１５回のスパーク動作が行われていた。本実施形態では、無駄なスパーク動作を排除するために、図３の下部に示すように、所定の駆動電圧印加時間（図示例では０．６秒）と、所定の駆動電圧中断時間（図示例では０．３秒）とを交互に繰り返すように制御構成されている。駆動電圧印加時間中は上記ＰＷＭパルス信号を駆動電圧生成回路７に出力することによって電池電圧よりも低い駆動電圧を生成してイグナイタ３に印加することで約２５０ミリ秒毎にスパーク動作が行われるが、駆動電圧中断時間中はＰＷＭパルス信号出力を停止することによりイグナイタ３への駆動電圧の印加を中断して、スパーク動作が行われないようにしている。その結果、従来と同じ約３．５秒間の点火動作継続時間内でのスパーク動作は計８回となされている。

各駆動電圧印加時間の長さは、少なくとも１回のスパーク動作が行われるに必要な長さであり、好ましくは数回程度のスパーク動作が行われる長さとすることができる。一方、駆動電圧中断時間の長さは、各駆動電圧印加時間内での最後のスパーク動作によって点火したことを検出するに必要十分な長さとすることが好ましく、本実施形態ではスパーク動作から点火検出まで最長０．３秒程度のタイムラグが存在するため駆動電圧中断時間の長さも０．３秒とした。

本実施形態によれば、電池の消耗度合による電池電圧の変動にかかわらずイグナイタ３の駆動電圧を一定とすることにより、無駄に高い駆動電圧をイグナイタに印加して電流消費を促進させてしまうことが防止されるとともに、点火動作のタイミングも安定化して無駄に速いタイミングで連続的に点火動作してしまうことがなく、未点火によるガス漏れを可能な限り低減しつつ的確な点火制御を行うことができる。したがって、製品使用時の操作感が安定化させることができるとともに、電池寿命の長寿命化により煩雑な電池交換回数を削減させることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、図４に示すように、点火制御中のイグナイタ駆動電圧印加の中断は、駆動電圧生成回路７とイグナイタ３との間にスイッチ回路８を設けて、上記ＰＷＭパルス信号とは別にマイコン４から制御信号を出力することでスイッチ回路８をオン／オフ制御することによって実現することも可能である。

また、本発明は、電池式ガスコンロに限らず、電池式小型給湯器や、電池式燃焼暖房機器など、点火部を備える適宜の電池式燃焼装置に適用できる。

１電池
２点火制御部
３点火部（イグナイタ）
４降圧比調整部（マイコン）
５点火検出部（熱電対）
７駆動電圧生成部

Claims

電池と、該電池を電源とする駆動電圧が印加されると点火動作を行う点火部と、該点火部への前記駆動電圧の印加を制御する点火制御部とを備え、該点火制御部は、前記電池の出力電圧を検出する電池電圧検出部を備える電池式燃焼装置において、
前記点火制御部は、前記電池の出力電圧を降圧することで前記駆動電圧を生成する駆動電圧生成部と、該駆動電圧生成部における降圧比を調整する降圧比調整部とをさらに備え、該降圧比調整部は、前記電池の出力電圧の検出値に応じて前記降圧比を調整することにより前記点火動作に必要なレベルの前記駆動電圧を生成するよう構成されていることを特徴とする電池式燃焼装置。
請求項１に記載の電池式燃焼装置において、前記駆動電圧生成部は降圧チョッパ回路により構成され、前記降圧比調整部は、前記降圧チョッパ回路を駆動するＰＷＭパルス信号のデューティ比を調整することにより前記降圧比を調整することを特徴とする電池式燃焼装置。
請求項１又は２に記載の電池式燃焼装置において、前記点火制御部は、前記点火部が点火したことを検出する点火検出部をさらに備えるとともに、所定回数の前記点火動作に必要な時間にわたって前記駆動電圧を前記点火部に印加した後、前記点火検出部による点火検出に必要な時間の間は前記駆動電圧の印加を中断するよう構成されていることを特徴とする電池式燃焼装置。