JP4168041B2 - 乾電池を電源とする器具の表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、乾電池を電源として、器具に搭載された電子部品等の駆動素子を乾電池の出力電力により駆動する表示装置に関する。

乾電池を電源として負荷（駆動素子）を駆動する器具は、負荷の駆動に伴って電池電圧が低下してくる。このような器具においては、従来、電池電圧が低下して負荷が安全に作動できなくなる前に、何らかの手段を用いて電池交換時期を報知していた。例えば、電源が１．５Ｖの乾電池を２本直列に接続した器具の場合、当初３．０Ｖの電池電圧が２．２Ｖを下回ると、器具の運転を停止することなく、ＬＥＤ（ランプ）を点滅させてまず電池交換時期が近づいたことをユーザに知らせる。その後、更に電池電圧が低下し、負荷の下限作動電圧として予め設定された終止電圧の２．０Ｖに達すると、安全上の理由からＬＥＤを点灯させて器具の運転を停止させていた。
特許文献１には、乾電池を少しでも長く使用でき、負荷が安全に作動する燃焼器具が提案されている。この燃焼器具は、乾電池の端子間電圧を監視するバッテリチェック手段を備え、点火器や電磁安全弁等の複数の負荷を駆動させる際の起動電圧降下値と、駆動初期後の安定期の定常電圧降下値とから、器具の運転が不確かで危険を伴うような端子間電圧の限界値を求め、最も高い端子間電圧を必要とする負荷の入力電圧限界値を所定値として、端子間電圧が所定値以下に低下したとき、器具の運転を停止するものである。
特開平５−８７３３８号公報

しかしながら、特許文献１の燃焼器具は、乾電池電圧が著しく低下していなくて、未だ負荷を正常に駆動させるだけの電力を供給できるにもかかわらず、何らかの原因で器具の運転が停止した場合、乾電池電圧の低下によると判断して乾電池を交換するため、乾電池の交換回数が多く、また、電力のロスが生じる不具合があった。
そこで、本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消することにあり、乾電池の交換時期を遅らせて、交換回数を減らすことのできる表示装置を提供することにある。

上述の課題を解決すべく、本発明は、乾電池と、乾電池の電圧を監視する電池電圧監視回路と、電池交換表示灯と、負荷の動作エラーを表示する表示部とを備え、乾電池を電源として負荷が駆動される器具の表示装置において、電池電圧が第一の設定値以上にあるとき、電池交換表示灯は消灯した状態にあり、電池電圧が低下して第一の設定値とこれより低い第二の設定値の間にあるときは、電池交換表示灯を点滅又は点灯させ、電池電圧が第二の設定値以上にあるときに、負荷に関連して設けられたセンサからの信号に基づいて、制御回路が負荷の動作を異常と判断して負荷の駆動を停止させた時は、表示部に負荷の動作エラーを表示すると共に、電池電圧が第二の設定値未満に更に低下したときに、負荷が正常に作動しなかった時は、乾電池が交換時期に至ったことを表示部に表示して、負荷の駆動を停止することを特徴とする。

本発明の表示装置は、乾電池を電源として、その出力電力により負荷（駆動素子）が駆動される器具に関する。そして、乾電池の電圧が第一の設定値以上にあるとき、電池交換表示灯は消灯した状態にある。電池電圧が第一の設定値とこれより低い第二の設定値の間にあるときは、電池交換表示灯を点滅又は点灯させる。また、電池電圧が第二の設定値以上にあるときに、負荷に関連して器具に設けられたセンサからの信号に基づいて、制御回路が負荷の動作を異常と判断して負荷の駆動を停止した時は、表示部に当該負荷の動作エラーを表示する。更に、電池電圧が第二の設定値未満に低下したときに、負荷が正常に作動しなかった時は、たとえ上記制御回路が負荷の動作を異常と判断したときであっても、乾電池が交換時期に至ったことを表示部に表示して負荷の駆動を停止するものである。
このように、乾電池が負荷を正常に駆動させるだけの電圧を保有しているときに、負荷の駆動の停止、即ち器具の運転が停止した場合、表示部に当該負荷の動作エラーを表示する。また、電池電圧が第二の設定値未満に低下したときに、負荷が正常に作動しなかった時は、乾電池が交換時期に至ったことを表示部に表示するものであるから、乾電池の交換時期を遅らせ、その交換回数を減らし、電力のロスを低減することができる。そして、乾電池を新たに交換すれば、電池電圧が第一の設定値以上の状態に復旧する。

本発明の表示装置を有する器具は、負荷を駆動するための乾電池と、乾電池の電圧を監視する電池電圧監視回路と、電池交換表示灯と、負荷の動作エラーを表示する表示部とを備えている。このような器具としてガスこんろを例に挙げて、以下に本発明を詳細に説明する。
図１は、カウンタトップの開口に臨む本発明の一実施例を示すガスこんろの斜視図である。ガスこんろ１は、台所のカウンタトップ２に開設した開口３に上面開放の薄型矩形状のこんろ本体４を降下させて、カウンタトップ２の開口縁部に吊持されるドロップインこんろである。図１に示すガスこんろ１では３つのこんろバーナを備えており、こんろ本体４の上面開口を覆う天板５に開設した前寄り左側の開口に標準バーナ６、右側の開口に大バーナ７、後寄り中央開口に小バーナ８を臨ませている。
標準バーナ６は、揚げ物等の複数の調理に使用されるバーナである。各こんろバーナ６〜８には、五徳に鍋（調理容器）を載置したとき、ばねで上向きに付勢された上下動自在の感熱ヘッドに鍋底が接触して、鍋底の温度を検知する鍋底温度センサ６ａ〜８ａが設けられている。こんろ本体４の略中央内部は焼き物の調理を行うグリル部９が設けられ、グリル部９内にグリルバーナ１０（図２参照）が配置されている。

こんろ本体４前面の右左にこんろ用操作摘み１１ａ〜１１ｃ及びグリル用操作摘み１１ｄが出没自在に設けられ、各摘み１１ａ〜１１ｄを押圧することによって、それぞれこんろバーナ６〜８及びグリルバーナ１０が着火する。また、各摘み１１ａ〜１１ｄを回動することによって、こんろバーナ６〜８及びグリルバーナ１０の火力が調整される。各摘み１１ａ〜１１ｃの上方及び摘み１１ｄの左方には、それぞれのバーナ６〜８及び１０が着火すると点灯する火力表示灯（ＬＥＤ）１２ａ〜１２ｄが着火の確認を兼ねて設けられている。グリルバーナ１０の火力表示灯１２ｄは上下２段に設けられ、上段に上火バーナの火力を表示し、下段に下火バーナの火力を表示する。
グリルバーナの摘み１１ｄ下方のこんろ本体４内には、乾電池を収容する電池室１３が出入自在に設けられている。摘み１１ｄと電池室１３の間には、乾電池の電圧が低下して電池交換時期が近づいた時に点滅する電池交換表示灯１４が設けられている。また、摘み１１ａ〜１１ｃの下方には、操作スイッチがシートキーで形成されたフラットタイプの操作表示パネルからなる表示部１５が設けられ、前面の蓋１５ａを押圧すると、表示部１５は手前に進出するように出入自在に収納される。なお、符号１６は電源スイッチであり、９ａはグリル部９のグリル庫内に連通する排気口である。

図２はガスこんろ１のガス回路の概略図である。図２において、ガス回路１７に介装された元弁１８の下流は、分岐路を介してこんろバーナ６〜８とグリルバーナ１０の上火バーナ１０１及び下火バーナ１０２に連通している。図２中の符号１９ａ〜１９ｃは調理容器（鍋）であり、前記鍋底温度センサ６ａ〜８ａにより鍋底の温度が検知される。バーナ６〜８，１０に連通する各分岐路には、電磁安全弁６ｂ，７ｂ，８ｂ，１０ｂ及びステッピングモータ駆動の流量調整電動弁６ｃ，７ｃ，８ｃ，１０ｃが介装されている。各こんろバーナ６〜８の近傍には、点火時に火花放電を発生する点火電極６ｄ，７ｄ，８ｄ及びバーナの燃焼を監視する炎検知センサ６ｅ，７ｅ，８ｅが配設されている。同様に、上火バーナ１０１及び下火バーナ１０２の近傍に、点火電極１０１ｄ，１０２ｄ及び炎検知センサ１０１ｅ，１０２ｅが配設されている。

ガスこんろ１の制御用電気回路２０は、図３に示すように、制御回路（ＣＰＵ）２１がこんろ電源としての乾電池２２にトランジスタ２３ａ及び昇圧回路２３を介して接続されている。本実施例では、電源は２本の定格電圧１．５Ｖの単一乾電池２２が直列接続したものである。制御回路２１には、乾電池２２に接続する電池電圧監視回路２４、イグナイタ２５、圧電ブザー２６、前記火力表示灯１２（１２ａ〜１２ｄ）及び電池交換表示灯１４が接続されている。乾電池２２と昇圧回路２３の間には前記電源スイッチ１６が接続されている。また、昇圧回路２３を介して、表示部１５の表示回路２７及びリセット回路２８が制御回路２１に接続されている。
更に、制御回路２１には、操作つまみ１１ａ〜１１ｄの点火スイッチ２９ａ〜２９ｄ、及び回転角検出センサ３０ａ〜３０ｄへの入力信号により回転駆動されるステッピングモータ３１ａ〜３１ｄの駆動位置を検出する駆動位置センサ３２ａ〜３２ｄの各信号が入力される。これらの入力信号に基づいて、制御回路２１によりガス回路１７の元栓１８及び電磁安全弁６ｂ〜８ｂ，１０ｂの開弁動作と、流量調整電動弁６ｃ〜８ｃ，１０ｃの開度とが制御される。また、制御回路２１には、各こんろバーナ６〜８の鍋底温度センサ６ａ〜８ａ、炎検知センサ６ｅ〜８ｅ，１０１ｅ，１０２ｅの各信号が入力され、制御回路２１からの出力信号により各電磁安全弁６ｂ〜８ｂ，１０ｂの閉弁動作が制御される。電磁弁から構成される元栓１８には昇圧回路２３に接続する保持巻線３３ａ及び乾電池２２に接続する吸着巻線３３ｂが組み込まれていて、これらの巻線３３ａ，３３ｂは制御回路２１に接続されている。

次に、バーナ６〜８，１０のうちの標準バーナ６を例にとって、ガスこんろ１の動作を説明する。
まず、電源スイッチ１６をＯＮした後、バーナ６の操作摘み１１ａを押し込むと、ばね機構（図示せず）が作動して摘み１１ａが前方に突出して、点火操作があったことを点火スイッチ２９ａが検知して、この検知信号が制御回路２１に入力される。制御回路２１からは操作信号を出力して、トランジスタ３４ａ，３４ｂがＯＮし、電磁弁（元弁）１８の保持巻線３３ａが励磁されるが、吸引力が弱いため電磁弁１８は開弁しない。その後（100 msec程度）、トランジスタ３５がＯＮして吸着巻線３３ｂが励磁され、電磁弁１８が開弁し、電磁安全弁６ｂに開弁保持電流が流れて開弁保持され、燃料ガスがバーナ６に供給される。次いで、イグナイタ２５の上流のスイッチングトランジスタ２５ａがＯＮして、イグナイタ２５を所定時間作動させ、点火電極６ｄの火花放電によりバーナ６が点火する。

バーナ６が着火して燃焼を開始すると、火力表示灯１２ａが点灯し、吸着巻線３３ｂが消磁すると共に、バーナ６の燃焼炎を炎検知センサ６ｅが検知し、炎検知センサ６ｅの検知信号が制御回路２１に継続的に入力される。この検知信号に基づいて、バーナ６の点火完了や燃焼開始後の吹き消え等が監視され、炎検知センサ６ｅが燃焼炎を検知しなくなると、電磁安全弁６ｂへの保持電流が停止するので、電磁安全弁６ｂが閉弁して燃焼が停止する。また、摘み１１ａを回動することにより、回転角検出センサ（エンコーダ）３０ａが摘み１１ａの操作軸の回転角を検出して、流量調整電動弁６ｃに連結する回動軸をステッピングモータ３１ａで回転させることにより、ステッピングモータ３１ａの駆動位置センサ３２ａで駆動位置を検出しながら、電動弁６ｃの開度が調整されてバーナ６の火力が調整される。
その後、操作摘み１１ａを再び押し込むと、摘み１１ａがこんろ本体４前面と面一に没入して、消火操作があったことを点火スイッチ２９ａが検知して、この検知信号が制御回路２１に入力される。制御回路２１からは操作信号が出力され、この出力信号により、電磁安全弁６ｂへの保持電流が停止し、電磁安全弁６ｂが閉弁して燃焼が停止すると共に、火力表示灯１２ａが消灯する。

以上のようなバーナ６に関するガスこんろ１の動作及び電気回路２０による制御は、他のバーナ７，８，１０に関しても同様である。
ところで、ガスこんろ１の負荷を作動させると、乾電池２２の容量（電池電圧）が次第に減少していく。ガスこんろ１の電気回路２０には、前記電池電圧監視回路２４が制御回路２１に接続されている。そして、乾電池２２の電池電圧が第一の設定値（例えば２．２Ｖ）に低下すると、電池交換表示灯１４が点滅するようになっている。また、各バーナ６〜８，１０の点火から消火までの間に、電池電圧が第二の設定値（例えば２．０Ｖ）以上にあるときに、例えば流量調整電動弁６ｃ，７ｃ，８ｃ，１０ｃに付設された各ステッピングモータ３１ａ〜３１ｄの駆動位置センサ３２ａ〜３２ｄのように、負荷に関連するセンサが負荷の動作を検出し、制御回路２１が異常と判断して負荷の駆動を停止した時は、表示部１５に当該負荷の動作エラーを点滅表示する。表示部１５には、２連の７セグメントＬＥＤを用いて負荷の動作エラー及び操作エラーや乾電池２２が交換時期に至ったこと（電池交換エラー）を表示するエラー表示部３６等が存在する。エラーコードとしては、例えば、点火開始からの経過時間を計測するタイマー回路の出力信号によるバーナの連続使用（２時間以上）「００」、過熱（２９０℃以上）「１４」、鍋底温度センサの回路故障「７０」、電磁安全弁の回路故障「７１」などがある。
電池電圧が第二の設定値未満に電圧が低下すると、負荷が正常に作動しなくなる可能性が高い。そこで、電池電圧が第二の設定値未満に低下したときに、負荷が正常に作動しなかった場合には、乾電池２２が交換時期に至ったものとみなして、表示部１５に電池交換エラーを点滅表示して負荷の駆動を停止する。

ここで、ガスこんろ１における負荷としては、保持巻線３３ａ及び吸着巻線３３ｂ（元弁１８）、ステッピングモータ３１ａ〜３１ｄ、火力表示灯１２ａ〜１２ｄ、電池交換表示灯１４、表示部１５、電磁安全弁６ｂ〜８ｂ及び１０ｂ、イグナイタ２５が挙げられる。これらの負荷の中でも、駆動時の電圧降下が最も大きいステッピングモータ３１ａ〜３１ｄが電池容量を最も消耗させるので、通常、流量調整電動弁６ｃ〜８ｃ及び１０ｃの作動状態を駆動位置センサ３２ａ〜３２ｄで検出し、作動が不安定になったときが乾電池２２の交換時期の目安となる。

更に、負荷に印加される電池電圧に関連した前記ガスこんろの制御について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
ガスこんろ１において、バーナ６〜８，１０の操作摘み１１ａ〜１１ｄのいずれか、例えば摘み１１ａを押圧して、ガスこんろ１を始動させると、制御回路２１は点火スイッチ２９ａからの操作信号が入力された否かを判断する（ステップＳ１）。点火操作が正しく行われたときは、電池電圧監視回路２４からの入力信号に基づいて、制御回路２１は乾電池２２の電圧が第一の設定値の２．２Ｖ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。電池電圧が２．２Ｖ以上であるとき、ガスこんろ１の運転中に負荷（ステッピングモータ３１ａ）を駆動させる毎に、駆動位置センサ３２ａからステッピングモータ３１ａの駆動位置に応じた信号が制御回路２１に入力され、この入力信号に基づいて、制御回路２１はステッピングモータ３１ａを駆動させるパルス出力と駆動位置との関係が正常であるか否かを判断する（ステップＳ３）。正常であれば、電池交換表示灯１４は消灯した状態にあり、ステップＳ２及びＳ３を繰り返す。一方、負荷の作動が正常でないと制御回路２１が判断したときは、表示部１５のエラー表示部３６に当該負荷の動作エラーの表示を点滅すると共に、負荷にそれ以上の指令を出力することなく負荷の駆動を停止させる（ステップＳ４）。

ステップＳ２において、電池電圧が２．２Ｖ未満であるときは、ステップＳ５に移行する。この間、電池電圧が低下して、第二の設定値の２．０Ｖ未満になったかどうかを制御回路２１は判断する。また、電池交換表示灯１４を点滅させ（ステップＳ６）、上記ステップＳ３と同様にして、制御回路２１は負荷（例えば、ステッピングモータ３１ａ）を駆動させるパルス出力と駆動位置との関係が正常であるか否かを判断する（ステップＳ７）。正常であれば、ステップＳ５〜Ｓ７を繰り返す。正常でないときは、上記ステップＳ４に移行して、エラー表示部３６に当該負荷の動作エラーの表示を点滅すると共に、負荷にそれ以上の指令を出力することなく負荷の駆動を停止させる。
負荷の駆動の繰り返しにより電池電圧が２．０Ｖ未満に低下しても、電池交換表示灯１４は点滅した状態にあり（ステップＳ８）、制御回路２１は負荷（ステッピングモータ３１ａ）を駆動させる毎に、ステッピングモータ３１ａを駆動させるパルス出力と駆動位置センサ３２ａが検出する駆動位置との関係が正常であるか否かを判断する（ステップＳ９）。正常であれば、ステップＳ８及びＳ９を繰り返す。しかし、制御回路２１が負荷の作動が正常でないと判断したときは、エラー表示部３６に電池交換エラー表示を点滅させ、電池交換表示灯１４を点滅から点灯に切り替えると共に、負荷の駆動を停止させる（ステップＳ１０）。

本発明は、電源電池として２本の定格電圧１．５Ｖの乾電池を用いる表示装置に限られるものではなく、乾電池の定格電圧や使用する本数は任意であり、器具によっては、例えば１．５Ｖの乾電池を１本用いることもできる。
本発明において、最大の電圧降下を伴う負荷を反復可能に駆動できる下限動作電圧である終止電圧を第二の設定値とすることが好ましい。終止電圧は、器具やその負荷の種類によっても異なるので、使用する器具に応じて適宜設定されることになる。また、第二の設定値より高い第一の設定値も、負荷の駆動による電源電池の一般的な電力消費速度を勘案して、適宜設定されることになる。
電池電圧が第一の設定値と第二の設定値の間にあるとき、電池交換表示灯を点灯させてもよい。その場合、電池電圧が第二の設定値未満に低下したときに、負荷が正常に作動しなかった時、電池交換表示灯は点灯から点滅に切り替えられる。
実施例では、表示部がこんろ本体内に出入自在の操作表示パネルから構成される例を示した。しかし、表示部は器具によってはその前面に設けられる。また、負荷の動作エラーや電池交換エラーの表示は、記号の組合せ以外に、簡単な図柄や簡潔なメッセージの形式であってもよい。

本発明の表示装置は、乾電池を電源として、制御センサ付のマイコンにより負荷を制御することができる器具全般に適用可能であり、特に、こんろ、暖房装置、瞬間湯沸器、温水ボイラ等のガス又は石油を燃料とする燃焼器具に好適に適用することができる。

本発明の表示装置の一実施例を示すガスこんろの斜視図である。 図１に示すガスこんろのガス回路の概略図である。 図１に示すガスこんろの電気回路のブロック図である。 図１に示すガスこんろの制御動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１・・・ ガスこんろ、６〜８・・・ こんろバーナ、１０・・・ グリルバーナ、６ａ〜８ａ・・・ 鍋底温度センサ、６ｂ〜８ｂ，１０ｂ・・・ 電磁安全弁、６ｃ〜８ｃ，１０ｃ・・・ 流量調整電動弁、６ｅ〜８ｅ，１０１ｅ，１０２ｅ・・・ 炎検知センサ、１３・・・ 電池室、１４・・・ 電池交換表示灯、１５・・・ 表示部（操作表示パネル）、１８・・・ 元弁、２１・・・ 制御回路、２２・・・ 乾電池（電源）、２４・・・ 電池電圧監視回路、２５・・・ イグナイタ、２７・・・ 表示回路、２９ａ〜２９ｄ・・・ 点火スイッチ、３１ａ〜３１ｄ・・・ ステッピングモータ、３２ａ〜３２ｄ・・・ 駆動位置センサ、３３ａ・・・ 保持巻線、３３ｂ・・・ 吸着巻線、３６・・・ エラー表示部。

Claims (2)

1. 乾電池と、乾電池の電圧を監視する電池電圧監視回路と、電池交換表示灯と、負荷の動作エラーを表示する表示部とを備え、乾電池を電源として負荷が駆動される器具の表示装置において、電池電圧が第一の設定値以上にあるとき、電池交換表示灯は消灯した状態にあり、電池電圧が低下して第一の設定値とこれより低い第二の設定値の間にあるときは、電池交換表示灯を点滅又は点灯させ、電池電圧が第二の設定値以上にあるときに、負荷に関連して設けられたセンサからの信号に基づいて、制御回路が負荷の動作を異常と判断して負荷の駆動を停止させた時は、表示部に負荷の動作エラーを表示すると共に、電池電圧が第二の設定値未満に更に低下したときに、負荷が正常に作動しなかった時は、乾電池が交換時期に至ったことを表示部に表示して、負荷の駆動を停止することを特徴とする表示装置。
2. 前記負荷が燃焼器具の燃料供給量を調整する流量調整電動弁に用いられるステッピングモータであり、負荷に関連して設けられたセンサがステッピングモータの駆動位置を検出する駆動位置センサであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。

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