JP2020003129A - 電子制御用半導体集積回路装置およびガスコンロ電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイコンの処理負担を軽減してガスコンロの低消費電力化を可能にする。【解決手段】シーケンサを備えマイコンから送られて来る指令により制御可能に構成された電子制御用ＩＣにおいて、シーケンサ（４１）は、マイコンから起動指令を受けるとイグナイタ（２７）の駆動を開始し安全弁（２４）を開放してガスを着火させる制御を行い、炎検出手段の検出信号に基づいてガスの着火に成功したと判断した時はイグナイタの駆動を停止する一方、ガスの着火に失敗したと判断した時、電池電圧検出手段の検出信号に基づいて電池の電圧が予め設定された所定の電圧以下に低下したと判断した時、温度検出手段の検出信号に基づいて調理器具の底部の温度が予め設定された所定の温度以上となったと判断した時、または炎検出手段の検出信号に基づいてガスの炎が消えたと判断した時は、マイコンの制御によらずスイッチ回路をオフして安全弁を遮断するように構成した。【選択図】図４

Description

本発明は、ガスコンロの制御に用いられる電子制御用ＩＣ（半導体集積回路装置）およびそれを用いたガスコンロ電子制御装置に関し、例えば制御対象のガスコンロにおける炎の立ち消えや電池電圧低下、鍋底温度異常などを監視する機能を備えたアナログ・フロント・エンド半導体デバイスとしての電子制御用ＩＣおよびガスコンロ電子制御装置に適用して有効な技術に関する。

従来、ガスの点火回路（イグナイタ）や電磁弁などを制御する電子制御装置を備えたガスコンロの多くは、汎用のマイクロコンピュータ（マイコン）を使用し電池電圧で動作するように構成されており、炎検出センサ、鍋底温度センサ、電池電圧検知手段などからの信号（情報）がマイコンへ入力されており、異常判定や異常時の安全弁制御など、ガスコンロに対する全ての制御をマイコンが集中して行なっている。かかる構成を有するガスコンロの電子制御装置に関する発明としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。

特開２００９−９７８４２号公報

特許文献１に記載されているガスコンロ制御装置の場合、燃焼時はマイコンが常にアクティブ状態にされガスコンロの異常を監視し続けなければならず、電池寿命の観点では、低消費電力のマイコンが欠かせない。
また、今後ガスコンロの高機能化が進んできた場合、マイコンの負担は増し、マイコン自体にも処理能力の増大、高機能化が求められ、電子制御装置を構成するための部品コストが増すことが懸念される。

この発明は上記のような背景の下になされたもので、その目的とするところは、マイクロコンピュータ（マイコン）に集中していた安全監視機能をアナログ・フロント・エンドＩＣが備える自動監視機能で担うことによって、マイコンの処理負担を軽減して、ガスコンロの電子制御装置の低消費電力化を可能にすることにある。
この発明の他の目的は、マイコンの負担をアナログ・フロント・エンドＩＣの自動監視機能で軽減することによって、安価なマイコンで制御対象のガスコンロの高機能化に対応可能にするとともに、マイコンの処理能力を安全監視以外の機能へ振り分けることを可能にして、ガスコンロの高機能化を容易にすることにある。

本発明は、上記目的を達成するため、
マイクロコンピュータから送られて来る指令により制御可能に構成された電子制御用半導体集積回路装置において、
前記電子制御用半導体集積回路装置は、
前記電子制御用半導体集積回路装置の内部回路を制御するシーケンサを含むデジタル回路と、
制御対象のガスコンロのガスバーナの近傍に配設されてガスを着火させるためのイグナイタを駆動する回路と、
前記ガスバーナの近傍に配設されてガスの炎を検出する炎検出手段と、
前記電子制御用半導体集積回路装置を駆動するための電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記ガスコンロのコンロ部に載置された調理器具の底部の温度を検出する温度検出手段と、
前記ガスバーナに接続されたガス管の途中に設けられた安全弁と、前記安全弁をオン、オフするためのスイッチ回路とを備え、
前記マイクロコンピュータから送られて来る指令には、前記ガスコンロのイグニッションスイッチがオンになった時に送られる、前記内部回路の初期設定を行わせる指令と前記シーケンサを起動させる起動指令とがあり、
前記シーケンサは、前記起動指令を受けると前記イグナイタの駆動を開始し、前記安全弁を開放して、ガスを着火させる制御を行い、
前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスの着火に成功したと判断した時は、前記イグナイタの駆動を停止し、
前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスの着火に失敗したと判断した時、
または、前記電池電圧検出手段の検出信号に基づいて前記電池の電圧が予め設定された所定の電圧以下に低下したと判断した時、
または、前記温度検出手段の検出信号に基づいて前記調理器具の底部の温度が予め設定された所定の温度以上となったと判断した時、
または、前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスの炎が消えたと判断した時には、
前記マイクロコンピュータの制御によらず、前記スイッチ回路をオフして前記安全弁を遮断するように構成したものである。

上記のような構成によれば、ガスの着火に失敗した時やガスの炎が消えた時などに安全弁を遮断する機能を電子制御用半導体集積回路装置（アナログ・フロント・エンドＩＣ）が備えるため、マイクロコンピュータ（マイコン）に集中していた安全監視機能を電子制御用半導体集積回路装置が備える自動監視機能で担うことができ、これによってマイコンの処理負担を軽減して、ガスコンロの低消費電力化を可能にすることができる。また、安価なマイコンで制御対象のガスコンロの高機能化に対応可能にするとともに、マイコンの処理能力を安全監視以外の機能へ振り分けることを可能にして、ガスコンロの高機能化を容易に達成することができる。

ここで、望ましくは、前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスバーナの着火に成功したと判断した時に、前記デジタル回路は、前記マイクロコンピュータから着火完了の状態を内部レジスタのフラグで確認可能なように構成する。
かかる構成によれば、着火完了の状態を内部レジスタのフラグで確認したマイクロコンピュータは例えばスリープモードへ移行することができ、それによってガスコンロの電子制御装置の低消費電力化を可能にすることができる。

また、望ましくは、前記シーケンサの指示により、前記イグナイタの駆動を開始し、前記安全弁を開放して、ガスを着火させる制御を行い、
前記炎検出手段が炎を検出してガスの着火に成功したと判断した時は、前記イグナイタの駆動を停止し、
前記炎検出手段が炎を検出せずにガスの着火に失敗したと判断した時、
または、前記電池電圧検出手段が前記電池の電圧が予め設定された所定の電圧以下に低下したと判断した時、
または、前記温度検出手段が前記調理器具の底部の温度が予め設定された所定の温度以上となったと判断した時、
または、前記炎検出手段がガスの炎が消えたと判断した時には、
前記デジタル回路は、前記マイクロコンピュータへ割り込み要求信号を出力して、前記マイクロコンピュータに異常を知らせるように構成する。
かかる構成によれば、マイクロコンピュータが備えている割り込み用の端子を利用して、外部より割り込みをかけることでマイクロコンピュータに異常の発生を知らせることができる。

本出願の他の発明は、上記のように構成された電子制御用半導体集積回路装置と、前記電子制御用半導体集積回路装置を制御するマイクロコンピュータと、を備えたガスコンロ電子制御装置において、
前記デジタル回路は、前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスバーナの着火に成功したと判断した時に、前記マイクロコンピュータから着火完了の状態を内部レジスタのフラグで確認可能にし、前記マイクロコンピュータは、前記ガスコンロの付加機能を制御するように構成したものである。
かかる構成によれば、マイコンの処理能力を安全監視以外の機能へ振り分けることが可能になり、ガスコンロの高機能化を容易に達成することができる。

さらに、望ましくは、前記付加機能は、前記ガスコンロに設けられているディスプレイの表示機能であるようにする。
かかる構成によれば、ガスコンロにディスプレイが設けられている場合に、マイコンによってディスプレイの表示を制御することができ、ガスコンロの高機能化に容易に対応することができる。

本発明に従うと、マイコン（ＭＣＵ）に集中していた安全監視機能をアナログ・フロント・エンドＩＣが備える自動監視機能で担うことによって、マイコンの処理負担を軽減して、ガスコンロの電子制御装置の低消費電力化を可能にすることができる。また、マイコンの負担をアナログ・フロント・エンドＩＣの自動監視機能で軽減することによって、安価なマイコンで制御対象のガスコンロの高機能化に対応可能となるとともに、マイコンの処理能力を安全監視以外の機能へ振り分けることが可能になり、ガスコンロの高機能化が容易になるという効果がある。

本発明に係るガスコンロ電子制御装置の一実施形態を示す回路構成図である。 実施形態のアナログ・フロント・エンドＩＣ（ＡＦＥ-ＩＣ）の具体的な構成例を示すブロック図である。 ＡＦＥ-ＩＣ内に設けられるウォッチドッグ回路の具体例を示す回路図である。 （Ａ），（Ｂ）はマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）とＡＦＥ-ＩＣにおける点火スイッチ処理の手順の一例を示すフローチャートである。 （Ａ），（Ｂ）はマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）とＡＦＥ-ＩＣにおける初期設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施形態のガスコンロ電子制御装置の第１変形例を示す回路構成図である。 実施形態のガスコンロ電子制御装置の第２変形例を示す回路構成図である。 （Ａ），（Ｂ）は本発明に係るガスコンロ電子制御装置の他の実施形態を示すブロック構成図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るガスコンロ電子制御装置の一実施形態の概略構成を示す。図１において、一点鎖線Ａで囲まれた部分がガスコンロ電子制御装置１０である。また、一点鎖線Ｂで囲まれた部分がガスコンロ２０であり、図２には主要部品であるコンロバーナ２１と、ガス管２２の途中に設けられた火力調整用電磁弁２３および電磁弁からなるフェイルセーフ用の安全弁２４が示されている。

また、コンロバーナ２１の近傍には炎を検知するための熱電対２５と、コンロバーナ２１の上方のコンロ部に載置された鍋やフライパンなどの調理器具の底部等の温度を検出するためのサーミスタ２６、点火用のイグナイタ２７が配設されている。符号２８が付されているのは、イグナイタ２７に通電させるためのイグニッションスイッチである。火力調整用電磁弁２３は、モータを備え該モータによって弁の角度を変えることでガス流量を調整できる構成のものでも良いし、開閉可能な電磁弁をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で駆動制御することでガス流量を調整するように構成したものでも良い。

本実施形態のガスコンロ電子制御装置１０は、マイクロコンピュータ（以下、ＭＣＵと記す）１１と、熱電対２５やサーミスタ２６などのセンサからの信号を検出するアナログ・フロント・エンドＩＣ（以下、ＡＦＥ-ＩＣと記す）１２とから構成され、周辺デバイスとして、イグナイタ２７に電流を流す電流スイッチ・トランジスタ１３、警報音を発するブザー１４、火力調整用の電磁弁２３を駆動するドライバ回路１５、安全弁２４を作動させるトランジスタ・スイッチ回路１６が設けられている。また、ＡＦＥ-ＩＣ１２に電源電圧を供給する電池１７が設けられている。ＭＣＵ１１の電源電圧も電池１７から供給することができる。

さらに、ＡＦＥ-ＩＣ１２には、内部の発振回路で所定の周波数のクロック信号を生成するために、発振子１８が外付け素子として接続されている。図示しないが、ＭＣＵ１１も同様に、チップ内部で使用するシステムクロック信号を生成するため、内部発振回路および発振子を接続するための外部端子を備える。ＭＣＵ１１は、外部で生成されたクロック信号を受ける入力端子を備え、外部から供給されるクロック信号で動作する形式のものであっても良い。符号１９が付されているのは、電源電圧（電池電圧）が供給もしくは投入されていること、もしくはコンロの異常を示すパイロットランプとしてのＬＥＤ（発光ダイオード）である。

ＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２は、それぞれチップ内部に、ウォッチドッグ用もしくは異常監視用のクロック信号を生成する機能と、外部から入力されたウォッチドッグ用クロックを監視する機能が設けられている。そして、ＡＦＥ-ＩＣ１２には、内部で生成したクロック信号を異常監視用クロックとして出力する端子ＣＬＫＯおよびＭＣＵ１１からのウォッチドッグ用クロックＷＤＰを入力する端子ＷＤＩが設けられている。ＭＣＵ１１は、いずれかの汎用のＩＯポート（入出力ポート）ＧＰＩＯでＡＦＥ-ＩＣ１２からの異常監視用クロックＷＣＫの入力を受け、他の汎用のＩＯポートＧＰＩＯからウォッチドッグ用クロックＷＤＰを出力するように構成されている。

上記のように、各々が生成したウォッチドッグ用や異常監視用のクロックＷＤＰ、ＷＣＫを互いに監視し合うことで、他方のＩＣが暴走した場合にそれを検知することができる。ＡＦＥ-ＩＣ１２には、ウォッチドッグ用クロックＷＤＰの異常を検出した際に信号を出力する端子ＯＵＴが設けられ、ＭＣＵ１１は、異常監視用クロックＷＣＫの異常を検出した際に汎用のＩＯポートＧＰＩＯから異常信号を出力するように構成されている。ＭＣＵ１１がどの汎用ＩＯポートＧＰＩＯを使用してクロックＷＣＫの入力を受け、クロックＷＤＰや異常信号を出力するかは、内部のユーザプログラムによって自由に設定することができる。

なお、ＡＦＥ-ＩＣ１２には、ＭＣＵ１１からのチップ選択信号ＣＳ、シリアル通信の同期クロック信号ＳＣＫ、シリアルデータＳＤＡＴＡを入力するための外部端子と、マイクロコンピュータ１１へシリアルデータを出力するための外部端子ＳＯＵＴとが設けられている。ＡＦＥ-ＩＣ１２が、前記熱電対２５やサーミスタ２６などのセンサからの信号により検出した温度データは、外部端子ＳＯＵＴからＭＣＵ１１へ送出されるように構成されている。

また、ＡＦＥ-ＩＣ１２には、イグニッションスイッチ２８からの信号を受ける入力端子ＳＷ、イグナイタ２７を動作させる信号を出力する端子ＩＧ、ブザー１４を鳴動させる信号を出力する端子ＢＺが設けられている。
一方、ＭＣＵ１１には、汎用のＩＯポートＧＰＩＯより電磁弁２３を作動させる信号を生成し出力する機能が設けられている。
また、ＭＣＵ１１は、汎用のＩＯポートＧＰＩＯより、ガスコンロの筐体等に設けられている液晶表示パネルとその駆動用ＩＣ（ドライバＩＣ）などからなるディスプレイ（ＤＳＰ）２９の制御信号を出力して表示を制御する機能を備えている。液晶表示パネルの駆動用ＩＣは、ＭＣＵ１１やＡＦＥ-ＩＣ１２が実装されている基板側に設けられていても良い。

ＡＦＥ-ＩＣ１２の端子ＯＵＴとＭＣＵ１１の汎用ＩＯポートＧＰＩＯから出力されるウォッチドッグ用や異常監視用のクロックの異常信号は、トランジスタ・スイッチ回路１６へ供給され安全弁２４を制御する。つまり、クロックの異常信号は、安全弁２４を作動させる信号となる。
トランジスタ・スイッチ回路１６は、直列形態に接続された２個のＰＮＰバイポーラ・トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と各々のベースに接続された抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２とエミッタ・ベース間に接続された抵抗Ｒｅ１，Ｒｅ２とを備えており、トランジスタＴＲ１のエミッタ端子が電源電圧端子ＶＣＣに接続されている。

これにより、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は常態においてコレクタ電流を流し、安全弁２４のソレノイドへ通電してこれを励磁させることで弁を開状態に制御する。その結果、ガスが安全弁２４を通して電磁弁２３へ供給される。そして、ＡＦＥ-ＩＣ１２の端子ＯＵＴまたはＭＣＵ１１の汎用ＩＯポートＧＰＩＯのいずれかからウォッチドッグ用クロックの異常を示すハイレベルの検出信号が出力されると、トランジスタＴＲ１またはＴＲ２がオフ状態にされる。その結果、安全弁２４への通電が遮断されてソレノイドを消磁させることで弁を閉状態に制御する。そのため、安全弁２４が遮断されてガスが電磁弁２３へ供給されなくなるセーフ機能が働くこととなる。

また、トランジスタ・スイッチ回路１６と安全弁２４との間には、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２と直列に接続された２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２が設けられ、抵抗Ｒ１とＲ２の接続ノードの電位がＡＦＥ-ＩＣ１２のアナログ入力端子ＡＮＩＮに入力されており、ＡＦＥ-ＩＣ１２はこの端子の入力電位により安全弁２４の状態を検知することができるようになっている。具体的には、端子ＡＮＩＮの入力電位が高ければ安全弁２４が開であることを、また端子ＡＮＩＮの入力電位が低ければ安全弁２４が閉であることを検知することができる。

図２には上記実施形態のＡＦＥ-ＩＣ１２の具体的な回路構成例が示されている。
図２に示されているように、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、電源電圧端子ＶＣＣに印加されている電池電圧の低下を検知する電源電圧検知回路３１と、イグニッションスイッチ２８からの信号を受けるイグニッションスイッチ入力回路３２と、サーミスタ２６を活性化させるバイアス電圧及び内部回路用電源電圧を生成して出力するレギュレータ回路３３と、電源投入時に内部をリセットするパワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路３４を備える。

また、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、温度を検出する複数個（図では５個）のサーミスタ２６と直列に接続される分圧抵抗値を切り替えるサーミスタスイッチ回路３５と、サーミスタの検出電圧をデジタルコードに変換するＡＤ変換回路３６と、調理器具の底部等の温度を検出する複数のサーミスタ２６、電源電圧検知回路３１の中の１つの検出電圧をＡＤ変換回路３６へ供給するマルチプレクサ３７ａと、複数個（図では６個）の熱電対２５の中から１つの検出信号を選択するマルチプレクサ３７ｂと、選択された検出信号を増幅する増幅器３８を備える。この増幅器３８で増幅された信号および汎用のアナログ入力端子ＡＩＮ１〜ＡＩＮ４への入力信号は、上記マルチプレクサ３７ａを介してＡＤ変換回路３６へ供給されてデジタルコードに変換される。

さらに、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、マイクロコンピュータ１１との間でシリアルデータ通信を行うシリアルインターフェース回路３９と、該シリアルインターフェース回路３９のクロック信号を生成する発振回路４０を備え、発振回路４０には、外付けの発振子１８が接続されている。また、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、チップの内部回路を所定の順序で動作させるシーケンサ４１と、シーケンサ４１の指令コードおよびＡＤ変換回路３６からのデジタルコードに応じて内部制御信号を生成するコントロールロジック４２と、発振回路４０からのクロック信号によって計時動作を行うタイマー回路４３と、安全弁２４を作動させる信号を生成する安全弁制御回路４４を備える。

さらに、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、所定周波数のクロック信号を生成するためのリングオシレータなどからなる内部発振回路（発振子を使用しない発振回路）４５、該内部発振回路４５により生成されたクロック信号によって動作するウォッチドッグ回路４６を備える。
なお、上記発振回路４０の発振周波数は例えば数１００ｋＨｚ〜数ＭＨｚのような高い値に設定されるのに対して、内部発振回路４５の発振周波数は例えば数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚのような低い値に設定される。

本実施形態のＡＦＥ-ＩＣ１２においては、外付けの発振子を用いることなく所定周波数の信号を生成する内部発振回路４５によりウォッチドッグ機能のためのクロック信号を生成する構成であり、内部発振回路４５を構成する素子やクロック信号を伝送する配線がプラスチックパッケージで被覆されているため、イグナイタ２７による放電の際に比較的大きな電磁ノイズが発生しても、内部発振回路４５に電磁ノイズが飛び込んでウォッチドッグ機能が損なわれるおそれが少ない。すなわちノイズ耐性の高いクロック監視回路を有するガスコンロ電子制御装置を実現することができる。

また、イグナイタ２７の放電電極がＡＦＥ-ＩＣ１２から離れた位置にある場合でも、ガスコンロ筐体内には高圧ケーブルが配線されるため、外付けの発振子を使用する場合には、発振子を接続する外部端子に高圧ケーブルから点火時に発生するノイズがＡＦＥ-ＩＣ１２の内部回路に悪影響を与え、誤動作を招くおそれがあるが、本実施形態のＡＦＥ-ＩＣ１２においては、内部発振回路４５により生成されたクロック信号によってウォッチドッグ回路４６が動作するため、イグナイタ２７の放電時のノイズによる誤動作を回避することができる。

図３には本実施形態におけるウォッチドッグ回路４６の具体的な回路構成例が示されている。
図３に示されているように、本実施形態のウォッチドッグ回路４６は、内部発振回路４５により生成されたクロック信号の立上りもしくは立下りのエッジを検出するエッジ検出回路５１と、ＭＣＵ１１から端子ＷＤＩへ入力されるウォッチドッグ用クロックＷＤＰのエッジを検出するエッジ検出回路５２と、ウォッチドッグ用クロックＷＤＰのエッジ検出回数を計数するＷ/Ｄカウンタ回路５３と、Ｗ/Ｄカウンタ回路５３により計数された値とレジスタ５４Ａ，５４Ｂに設定されている判定値（最大値）および判定値（最小値）とを比較する比較回路５５Ａ，５５Ｂと、比較回路５５Ａ，５５Ｂの出力の論理和をとるＯＲゲート５６と、回路の動作を試験するためのテスト用回路５７を備える。

なお、上記レジスタ５４Ａ，５４Ｂには、ウォッチドッグ用クロックＷＤＰの許容最大周波数に相当するカウンタ値と許容最小周波数に相当するカウンタ値が判定値として設定される。ウォッチドッグ回路４６は、コントロールロジック４２の制御信号によって動作され、ＯＲゲート５６の出力はコントロールロジック４２へ供給され、コントロールロジック４２は、異常が検出されると、安全弁制御回路４４に対して安全弁２４を遮断させるための信号を出力するよう動作する。また、Ｗ/Ｄカウンタ回路５３は、テストモード時にテスト用回路５７によって値を書き込むことができるように構成されている。

ウォッチドッグ回路４６によるＭＣＵ１１からのウォッチドッグ用クロックＷＤＰの異常判定は、図３に示すように、端子ＷＤＩへ入力されるウォッチドッグ用クロックＷＤＰを、内部発振回路（内部ＯＳＣ）４５からのクロック信号によって動作するＷ/Ｄカウンタ回路５３で所定時間（例えば１秒間）計数し、パルス周波数に換算してその周波数が例えば１ｋＨｚ〜１０Ｈｚの範囲にないと判定した場合にウォッチドッグ用クロックＷＤＰに異常があると判断する。

そして、異常があると判断すると、安全弁コントロールレジスタの全ビットをクリアすることで安全弁２４を遮断させるための信号（異常信号）を出力させるとともに、例えばウォッチドッグ用ステータスレジスタの異常フラグに１をセットする。このウォッチドッグ用ステータスレジスタのビットをＭＣＵ１１へ送信することで、ＭＣＵ１１にウォッチドッグ用クロックＷＤＰの異常を認知させることができる。
また、本実施形態のウォッチドッグ回路４６は、発振回路（ＯＳＣ）４０により生成されたクロック信号φｃを分周する分周回路５８と、分周された信号を異常検出用クロックＷＣＫとして端子ＣＫＬＯよりチップ外部へ出力するためのバッファ５９を備える。この異常検出用クロックＷＣＫをＭＣＵ１１へ入力してプログラムによって監視させることで、ＭＣＵ１１にＡＦＥ-ＩＣ１２の動作異常を検出させることができる。なお、内部発振回路（内部ＯＳＣ）４５により生成されたクロック信号を異常検出用クロックＷＣＫとしてチップ外部へ出力してように構成しても良い。

次に、図１に示すガスコンロ電子制御装置において、イグニッションスイッチ２８がオン操作された場合におけるマスタＩＣとしてのマイクロコンピュータ（ＭＣＵ）１１とスレーブＩＣとしてのアナログ・フロント・エンドＩＣ（ＡＦＥ-ＩＣ）１２による点火スイッチ処理の手順を、図４のフローチャートを用いて説明する。図４のうち（Ａ）はＭＣＵ１１のフローチャート、（Ｂ）はＡＦＥ-ＩＣ１２のフローチャートである。
イグニッションスイッチ２８がオン操作され、マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）１１にイグニッションスイッチ２８のオン信号が入力されると図４に示す点火スイッチ処理が開始され、先ずＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へ初期設定を指令する設定指令（コマンドコード）が送信され、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって初期設定処理が実行される（ステップＳ１１，Ｓ２１）。なお、この初期設定処理の具体的な内容については、図４を用いて詳しく説明する。

初期設定が終了すると、ＭＣＵ１１はＡＦＥ-ＩＣ１２に対してシーケンサを起動させる起動指令を送信し、ＡＦＥ-ＩＣ１２は起動指令を受信しシーケンサの起動処理を行う（ステップＳ１２，Ｓ２２）。これにより、ウォッチドッグ用クロックＷＤＰの異常を判定する異常監視が開始される。その後、ＭＣＵ１１は、例えばＡＦＥ-ＩＣ１２内のステータスレジスタを読み込むことで着火が成功したか否か判定し（ステップＳ１３）、着火に成功した（Ｙｅｓ）と判定するとスリープ状態へ移行する。
これにより、ガスコンロの電子制御装置の低消費電力化が可能となる。なお、制御対象のガスコンロの高機能化に伴って燃焼時も多くの処理（例えばディスプレイ表示制御や他の機器との連動（通信）等）を必要とする場合、必ずしも着火成功後にスリープ状態等の低消費電力モードへ移行する必要はなく、ＭＣＵ１１の機能をそれらの処理に割り当てることも可能である。その場合にも、本実施形態のＡＦＥ-ＩＣ１２が炎の有無の監視や鍋底の温度監視等の安全監視機能を有しているため、ＭＣＵ１１の処理能力を安全監視以外の機能へ振り分けることにより、安価なＭＣＵでガスコンロの高機能化に対応可能となる。

一方、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、シーケンサ起動指令の受信、起動処理（ステップＳ２２）が終了すると、イグナイタ２７に電流を流す電流スイッチ・トランジスタ１３をオンさせてイグナイタ２７による放電を開始（ステップＳ２３）した後、スイッチ回路１６のトランジスタＴＲ１をオンさせて安全弁２４を開放してガスの供給を開始する（ステップＳ２４）。
続いて、熱電対２５の起電力を読み込んで炎を検出したか判定する（ステップＳ２５）。そして、炎を検出した場合には着火に成功したと判断してイグナイタ２７の放電を停止し（ステップＳ２６）、炎を検出しなかった場合には安全弁２４を遮断する異常処理（ステップＳ３０）を実行する。また、異常処理（ステップＳ３０）においては、マスタＩＣ（ＭＣＵ１１）へ割り込み要求信号を出力して、マイクロコンピュータに異常の発生を知らせるようにすることも可能である。

また、ステップＳ２６でイグナイタ２７の放電を停止した後はステップＳ２７へ進んで、電池電圧が設定値以上であるか判定し、設定値以上でない場合には安全弁２４を遮断する異常処理（ステップＳ３０）を実行する。電池電圧が設定値以上である場合には、ステップＳ２８へ進んで、サーミスタ２６の検出電圧を読み込んで設定値以上であるか判定し、設定値以上でない場合には安全弁２４を遮断する異常処理（ステップＳ３０）を実行する。そして、サーミスタ２６の検出電圧を読み込んで設定値以上である場合には、ステップＳ２９へ進んで、熱電対２５の起電力を読み込んで炎を検出しているかつまりコンロバーナ２１が立ち消えしていないか判定し、炎を検出していない場合には安全弁２４を遮断する異常処理（ステップＳ３０）を実行する。炎を検出している場合には、ステップＳ２７へ戻って上記処理を繰り返す。

次に、マスタＩＣ（ＭＣＵ１１）とスレーブＩＣ（ＡＦＥ-ＩＣ１２）のそれぞれにおける初期設定処理（ステップＳ１１，Ｓ２１）の具体的な手順を、図５のフローチャートを用いて説明する。
図５に示すように、初期設定処理が開始されると、先ずＭＣＵ１１は汎用ポート（入出力ポート）の初期設定を行うとともに、ＡＦＥ-ＩＣ１２へ、異常監視用クロック出力の有効/無効、割り込み出力の有効/無効、イグナイタ制御出力の有効/無効、ブザー制御出力の有効/無効などＡＦＥ-ＩＣの汎用ポートの初期設定を指令する設定指令（コマンドコード）を送信し、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信されポートの設定が行われる（ステップＳ３１，Ｓ４１）。

続いて、ＭＣＵ１１ではウォッチドッグ用クロックＷＤＰの生成、出力が開始され（ステップＳ３２）、ＡＦＥ-ＩＣ１２では異常監視用クロックＷＣＫの生成、出力が開始される（ステップＳ４２）。その後、ＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へウォッチドッグ回路４６の初期設定を指令する設定コマンドが送信され、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信され、設定が行われ（ステップＳ３３，Ｓ４３）、ＭＣＵ１１ではＡＦＥ-ＩＣ１２からの異常監視用クロックＷＣＫの監視が開始される（ステップＳ３４）。

次に、ＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へＡＤ変換回路３６の初期設定を指令する設定コマンドが送信され、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信され、設定が行われる（ステップＳ３５，Ｓ４４）。
その後、ＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へサーミスタスイッチ回路３５の初期設定を指令する設定コマンドが送信され、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信され、設定が行われる（ステップＳ３６，Ｓ４５）。また、ＭＣＵ１１からＡＦＥ-ＩＣ１２へ電源電圧検知回路３１の初期設定を指令する設定コマンド、ウォッチドッグ回路４６のレジスタ５４Ａ，５４Ｂに判定値の設定を指令する設定コマンドが送信され（ステップＳ３７，Ｓ３８）、ＡＦＥ-ＩＣ１２によって受信され、設定が行われる（ステップＳ４６，Ｓ４７）。

（変形例）
次に、上記実施形態のガスコンロ電子制御装置の変形例について、図６および図７を用いて説明する。このうち、図６は第１の変形例を、図７は第２の変形例を示すもので、同一もしくは相当する部品や回路には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
第１の変形例は、図６に示すように、安全弁２４を動作させる直列のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２からなるスイッチ回路１６を使用する代わりに、トランジスタＴＲ１とＯＲゲートＧ１とによりスイッチ回路１６を構成し、ＯＲゲートＧ１の入力端子へＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２からの信号を入力するように構成したものである。ＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２の機能は、図１のものと同じである。

なお、図６におけるＯＲゲートＧ１は、例えばカソード端子同士を結合した２個のダイオードからなるダイオードＯＲ回路で構成することができ、図１のスイッチ回路１６に比べて構成素子数を減らすことができる。
第２の変形例は、図７に示すように、ＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２を１つのパッケージＰＫ内に封止して１個の半導体デバイスとして構成したものである。なお、ＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２の回路を１つの半導体チップ上に形成して、１個のシステムＬＳＩとして構成するようにしても良い。

図８には、本発明に係るガスコンロ電子制御装置の第２の実施形態が示されている。
この実施形態は、電子制御装置が３個のＩＣで構成されているものに適用したものであり、このような構成の具体例としては、例えばＭＣＵ１１とＡＦＥ-ＩＣ１２と電源制御ＩＣ６１とを有する制御装置が考えられる。
このような制御装置においては、図８（Ａ）に示すように、ＭＣＵ１１の２つの汎用Ｉ/ＯポートからウォッチドッグクロックＷＤＰ１，ＷＤＰ２を出力して、ＡＦＥ-ＩＣ１２と電源制御ＩＣ６１へそれぞれ入力してチップ内部のウォッチドッグ回路Ｗ/Ｄで監視するとともに、ＡＦＥ-ＩＣ１２と電源制御ＩＣ６１から異常監視用クロックＷＣＫをそれぞれ出力させてＭＣＵ１１へ入力して監視する。

また、図８（Ｂ）に示すように、ＭＣＵ１１の汎用Ｉ/ＯポートからウォッチドッグクロックＷＤＰ１を出力してＡＦＥ-ＩＣ１２へ入力し、ＡＦＥ-ＩＣ１２から異常監視用クロックＷＣＫ１を出力して電源制御ＩＣ６１へ入力し、電源制御ＩＣ６１から異常監視用クロックＷＣＫ２を出力してＭＣＵ１１へ入力して相互に監視し合うように構成しても良い。同様の考え方で、電子制御装置が４個以上のＩＣで構成されているものにも適用することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、Ｗ/Ｄカウンタ回路５３により計数された値とレジスタ５４Ａ，５４Ｂに設定されている判定値（最大値および最小値）とを比較する２つの比較回路５５Ａ，５５Ｂを設けたものを示したが、このレジスタおよび比較回路は一方だけ設けるようにしてもよい。また、上記実施例では、Ｗ/Ｄカウンタ回路５３により計数された値とレジスタ５４Ａ，５４Ｂに設定されている判定値（最大値）および判定値（最小値）とを比較する例を挙げたが、レジスタに設定されている値ではなく、固定値として予め設定した判定値と比較してもよい。
また、上記実施形態では、ウォッチドッグ回路４６においてＭＣＵからのウォッチドッグ用クロックＷＤＰの周波数に基づいて異常の有無を判定しているが、ＷＤＰの周期を計時して周期の長さに基づいて異常の有無を判定するようにしてもよい。

また、前述したように、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、マイクロコンピュータ１１との間でシリアルデータ通信を行うシリアルインターフェース回路３９と、該シリアルインターフェース回路３９のクロック信号を生成する発振回路４０を備え、発振回路４０には、外付けの発振子１８が接続されている。また、ＡＦＥ-ＩＣ１２は、チップの内部回路を所定の順序で動作させるシーケンサ４１と、シーケンサ４１の指令コードおよびＡＤ変換回路３６からのデジタルコードに応じて内部制御信号を生成するコントロールロジック４２と、発振回路４０からのクロック信号によって計時動作を行うタイマー回路４３と、安全弁２４を作動させる信号を生成する安全弁制御回路４４を備えており、ＡＦＩＣ１２のシーケンサ動作による自立した異常監視動作を行うが、本構成のＡＦＥ-ＩＣ１２は、マニュアル動作によるマイクロコンピュータ１１からの指令に基づいた異常監視動作を行うことも可能である。

また、上記実施形態では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるガスコンロの電子制御装置に適用した場合を説明したが、この発明はそれに限定されるものでなく、食材を調理するレンジなどノイズが発生し易い機器の電子制御システムや車載用のエンジン制御システムなどに利用することができる。

１１…マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）、１２…アナログ・フロント・エンドＩＣ（ＡＦＥ-ＩＣ）、１３…電流スイッチ・トランジスタ、１４…ブザー、１５…ドライバ回路、１６…トランジスタ・スイッチ回路、２０…ガスコンロ、２１…コンロバーナ、２３…火力調整用の電磁弁、２４…安全弁、２５…熱電対、２６…サーミスタ、２７…点火用のイグナイタ、２８…イグニッションスイッチ、４５…内部発振回路、４６…ウォッチドッグ回路

Claims (5)

1. マイクロコンピュータから送られて来る指令により制御可能に構成された電子制御用半導体集積回路装置であって、
   前記電子制御用半導体集積回路装置は、
   前記電子制御用半導体集積回路装置の内部回路を制御するシーケンサを含むデジタル回路と、
   制御対象のガスコンロのガスバーナの近傍に配設されてガスを着火させるためのイグナイタを駆動する回路と、
   前記ガスバーナの近傍に配設されてガスの炎を検出する炎検出手段と、
   前記電子制御用半導体集積回路装置を駆動するための電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記ガスコンロのコンロ部に載置された調理器具の底部の温度を検出する温度検出手段と、
   前記ガスバーナに接続されたガス管の途中に設けられた安全弁と、前記安全弁をオン、オフするためのスイッチ回路とを備え、
   前記マイクロコンピュータから送られて来る指令には、前記ガスコンロのイグニッションスイッチがオンになった時に送られる、前記内部回路の初期設定を行わせる指令と前記シーケンサを起動させる起動指令とがあり、
   前記シーケンサは、前記起動指令を受けると前記イグナイタの駆動を開始し、前記安全弁を開放して、ガスを着火させる制御を行い、
   前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスの着火に成功したと判断した時は、前記イグナイタの駆動を停止し、
   前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスの着火に失敗したと判断した時、
   または、前記電池電圧検出手段の検出信号に基づいて前記電池の電圧が予め設定された所定の電圧以下に低下したと判断した時、
   または、前記温度検出手段の検出信号に基づいて前記調理器具の底部の温度が予め設定された所定の温度以上となったと判断した時、
   または、前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスの炎が消えたと判断した時には、
   前記マイクロコンピュータの制御によらず、前記スイッチ回路をオフして前記安全弁を遮断するように構成されている電子制御用半導体集積回路装置。
2. 前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスバーナの着火に成功したと判断した時に、前記デジタル回路は、前記マイクロコンピュータから着火完了の状態を内部レジスタのフラグで確認可能にする請求項１記載の電子制御用半導体集積回路装置。
3. 前記シーケンサの指示により、前記イグナイタの駆動を開始し、前記安全弁を開放して、ガスを着火させる制御を行い、
   前記炎検出手段が炎を検出してガスの着火に成功したと判断した時は、前記イグナイタの駆動を停止し、
   前記炎検出手段が炎を検出せずにガスの着火に失敗したと判断した時、
   または、前記電池電圧検出手段が前記電池の電圧が予め設定された所定の電圧以下に低下したと判断した時、
   または、前記温度検出手段が前記調理器具の底部の温度が予め設定された所定の温度以上となったと判断した時、
   または、前記炎検出手段がガスの炎が消えたと判断した時には、
   前記デジタル回路は、前記マイクロコンピュータへ割り込み要求信号を出力して、前記マイクロコンピュータに異常を知らせる請求項１記載の電子制御用半導体集積回路装置。
4. 請求項１に記載の電子制御用半導体集積回路装置と、前記電子制御用半導体集積回路装置を制御するマイクロコンピュータと、を備えたガスコンロ電子制御装置であって、
   前記デジタル回路は、前記炎検出手段の検出信号に基づいてガスバーナの着火に成功したと判断した時に、前記マイクロコンピュータから着火完了の状態を内部レジスタのフラグで確認可能にし、前記マイクロコンピュータは、前記ガスコンロの付加機能を制御するガスコンロ電子制御装置。
5. 前記付加機能は、前記ガスコンロに設けられているディスプレイの表示機能である請求項４記載のガスコンロ電子制御装置。

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