(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が供給されたときに所定の作動を行う作動手段と、電力が供給されたときに該作動手段の作動を制御する制御手段と、該作動手段及び該制御手段に電力を供給する乾電池と、該乾電池の電圧を検出し、該電圧が所定電圧以下となったときに前記作動手段及び前記制御手段への電力供給を停止させる電力制御手段とを有する乾電池式機器において、
前記乾電池と並列接続され、充電・放電が可能な補助電源と、前記電力制御手段の検出電圧が前記所定電圧以下となったときに該乾電池の残留電力を該補助電源に充電させる充電手段とを設けたことを特徴とする乾電池式機器。
【請求項２】
前記乾電池の残留電力を、前記補助電源に充電させるときに昇圧する昇圧手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の乾電池式機器。
【請求項３】
前記電力制御手段の検出電圧が前記所定電圧以下であるときに第１の表示を行い、該所定電圧より低い第２所定電圧以下であるときに第２の表示を行う表示手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の乾電池式機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は乾電池と、該乾電池から電力を供給されて作動される作動手段とを備えた乾電池式機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乾電池と、該乾電池から電力が供給されて作動される作動手段とを備えた乾電池式機器が知られている。例えば、ガスコンロやガス小型湯沸器のような燃焼装置において、ガス電磁弁やイグナイタは乾電池から電力供給されて作動し、該乾電池から電力供給された制御手段によりその燃焼が制御されている。
【０００３】
このような燃焼装置において、制御手段は印加電圧が該所定電圧以下のときは作動が不安定となる。このため、乾電池の電圧が前記所定電圧以下になるとガス電磁弁やイグナイタの作動が適切に制御されないことがある。そこで、乾電池の電圧を検出し、検出電圧が前記所定電圧以下になったときに、該乾電池からガス電磁弁やイグナイタへの電力供給を停止させる電力制御手段を設けた燃焼装置が知られている。電力の供給が停止されると、ガス電磁弁は閉弁され、イグナイタの作動は停止される。そして、乾電池の交換により乾電池の電圧が再び前記所定電圧より高くなるまでバーナは燃焼されない。このため、制御手段の作動が不安定な状態で燃焼が行われることを防止することができる。
【０００４】
バーナの点火時にはガス電磁弁及びイグナイタへ同時に電力が供給され、点火終了後はガス電磁弁への電力供給は維持され、イグナイタへの電力供給は停止される。このため、乾電池の電圧が点火時に一時的に前記所定電圧以下になり、その後に該所定電圧より高くなる場合がある。しかし、前記燃焼装置によれば、電力制御手段により乾電池の電圧が一旦前記所定電圧以下になったと判断されると電磁弁が閉弁されてバーナの燃焼が停止される。そして、この乾電池は取り外されるが、該乾電池の残留電力が全く無駄になるのはエネルギー効率の点で好ましくない。また、乾電池の交換を頻繁にする必要があるため、使用者は煩わしさを感じるという不都合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる不都合を解消するため、乾電池の残留電力を有効に利用することのできる乾電池式機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の乾電池式機器は、電力が供給されたときに所定の作動を行う作動手段と、電力が供給されたときに該作動手段の作動を制御する制御手段と、該作動手段及び該制御手段に電力を供給する乾電池と、該乾電池の電圧を検出し、該電圧が所定電圧以下となったときに前記作動手段及び前記制御手段への電力供給を停止させる電力制御手段とを有する乾電池式機器において、前記乾電池と並列接続され、充電・放電が可能な補助電源と、前記電力制御手段の検出電圧が前記所定電圧以下となったときに該乾電池の残留電力を該補助電源へ充電させる充電手段とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
前記構成の乾電池式機器によれば、乾電池の電圧が所定電圧以下となったときに該乾電池の残留電力が補助電源に充電される。この間、電力制御手段により作動手段及び制御手段への電力供給が停止されているので、乾電池の残留電力は作動手段及び制御手段に消費されることなく効率よく補助電源に充電される。
【０００８】
補助電源への充電後に使用されていた乾電池を取り外し、新しい乾電池に交換すると電力制御手段の検出電圧が所定電圧より高くなり、作動手段や制御手段への電力供給が可能となる。このとき、新しい乾電池と補助電源とは並列接続されており、該乾電池及び補助電源から作動手段及び制御手段に電力が供給されるため、乾電池の寿命を延ばすことができる。そして、乾電池を頻繁に交換するという煩わしさが軽減され、使用者は快適に乾電池式機器を使用することができる。また、以上のように乾電池の残留電力を補助電源に充電して作動手段及び制御手段に供給することにより、有効に利用することができる。
【０００９】
前記乾電池の残留電力を、前記補助電源に充電させるときに昇圧する昇圧手段を設けるとよい。この昇圧手段により乾電池の残留電力を昇圧し、補助電源に充電させて充電後の補助電源の電圧を交換後の新しい乾電池の電圧と同程度に上昇させることができる。そして、この新しい乾電池及び補助電源から作動手段及び制御手段に電力が供給されるため、乾電池の寿命を延ばすことができる。
【００１０】
前記電力制御手段の検出電圧が前記所定電圧以下であるときに第１の表示を行い、該所定電圧より低い第２所定電圧以下であるときに第２の表示を行う表示手段を設けるとよい。この表示手段により第１の表示が行われたときに使用者は乾電池の電圧低下のために作動手段が停止されたことを認識することができる。
【００１１】
乾電池から補助電源への充電が進むと該乾電池の電圧は第１所定電圧よりさらに低下し、ある電圧まで低下すると残留電力が補助電源に有効に移行しなくなる。かかる電圧に第２所定電圧を設定すると、第２の表示が行われたときに使用者は乾電池の残留電力が補助電源に可能な限り充電され、乾電池を交換すべき時期に至ったことを認識することができる。そして、しかる後に乾電池を交換することにより、乾電池の残留電力を最大限有効に利用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の乾電池式機器の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態の乾電池式機器の説明的構成図である。図１に示す本実施形態の乾電池式機器であるガスコンロ１は、所定の定格電圧（例えば、３．０Ｖ）を有する乾電池２を電源とし、コントロールユニット３によりその作動が制御される。また、ガスコンロ１には、図示しない被加熱物を加熱するバーナ４と、バーナ４にガスを供給するガス供給路５と、使用者に操作されてガス供給路５の開度を調節するガス供給量調節弁６と、開弁・閉弁によりガス供給路５を開閉するガス電磁弁７（作動手段）と、イグナイタ８を介して高電圧を印加されてバーナ４に点火する点火プラグ９と、バーナ４の燃焼炎の有無を検出する熱電対１０とが設けられている。
【００１３】
使用者がガスコンロ１を使用すべく図示しない操作手段を操作すると、ガス電磁弁７はこの操作力により開弁され、電力供給されることにより開弁保持されてガス供給路５からバーナ４にガスが供給される。このとき、バーナ４が点火プラグ９により点火されて燃焼を開始し、図示しない被加熱物を加熱する。使用者がガスコンロ１の使用を停止すべく図示しない操作手段を操作すると、ガス電磁弁７は電力供給が停止されて開弁し、バーナ４の燃焼が停止される。なお、コントロールユニット３は、ガス電磁弁７が開弁しているときに熱電対１０によりバーナ４の燃焼炎が検出されないと、該ガス電磁弁７を強制的に閉弁させる。
【００１４】
ガスコンロ１の主要部であるコントロールユニット３には、図１に示すように制御回路（制御手段）１１と、電力制御回路（電力制御手段）１２と、昇圧回路（昇圧手段）１３と、補助電源１４と、後述する所定の表示を行うＬＥＤ（表示手段）１５ａ、１５ｂとが設けられている。
【００１５】
制御回路１１は、その入力端子１１ｉからの入力の有無に応じてその出力端子１１ｏからの出力がローレベル（＝０Ｖ）又はハイレベル（＝乾電池２の電圧Ｖｂ  ）になる。電力制御回路１２は、入力端子１２ｉでの検出電圧Ｖｄ  （＝Ｖｂ  ）が第１所定電圧（本発明の所定電圧）Ｖ１  より高いとき、出力端子１２ｏ１  、１２ｏ２  からの出力はともにハイレベルとなる。検出電圧Ｖｄ  が第２所定電圧Ｖ２  よりは高いが第１所定電圧Ｖ１  以下になったときは、出力端子１２ｏ１  、１２ｏ２  からの出力はそれぞれローレベル、ハイレベルとなる。検出電圧Ｖｄ  が第２所定電圧Ｖ２  以下のときは、出力１２ｏ１  、１２ｏ２  からの出力はともにローレベルとなる。第１所定電圧Ｖ１  は制御回路１１への印加電圧がそれ以下ならば該制御回路１１の作動が不安定になる値（例えば、１．８Ｖ）に設定されている。第２所定電圧Ｖ２  は乾電池２の電圧Ｖｂ  がそれ以下になると該乾電池２の残留電力が補助電源１４に有効に移行されなくなる値（例えば、１．０Ｖ）に設定されている。
【００１６】
昇圧回路１３は、入力端子１３ｉからの入力を昇圧して出力端子１３ｏから出力する。補助電源１４は、例えば、ニッケル−カドミウム電池等の充電・放電が可能な蓄電池である。ＬＥＤ１５ａは電力制御手段１２の検出電圧Ｖｄ  が第１所定電圧Ｖ１  以下になったときに点灯する（本発明の第１の表示を行う）。ＬＥＤ１５ｂは電力制御手段１２の検出電圧Ｖｄ  が第２所定電圧Ｖ２  以下になったときに点灯する（本発明の第２の表示を行う）。
【００１７】
次に、図１に示したガスコンロ１の作動について説明する。ガスコンロ１において、乾電池２の電圧Ｖｂ  が第１所定電圧Ｖ１  より高いときは、使用者の操作によりバーナ４の燃焼が開始・停止される。乾電池２の電圧Ｖｂ  が第２所定電圧Ｖ２  より高いが第１所定電圧Ｖ１  以下になったときは、バーナ４の燃焼が強制的に停止され、該乾電池２の残留電力により補助電源１４が充電されるとともに、ＬＥＤ１５ａが点灯する。乾電池２の電圧Ｖｂ  が第２所定電圧Ｖ２  以下になったときは、該乾電池２の残留電力による補助電源１４の充電が停止されるとともに、ＬＥＤ１５ｂが点灯する。以下、これらの場合について順に説明する。なお、本実施形態では複数のスイッチングトランジスタ（以下、「ＳＴ」という）が用いられているが、その全てはＰＮＰ型である。また、複数のインバータも用いられているが、その全てはオープンコレクタ型である。
【００１８】
乾電池２の電圧Ｖｂ  が第１所定電圧Ｖ１  （１．８Ｖ）より高いとき、使用者がガスコンロ１を作動させるべく操作手段（図示せず）を操作すると、該操作に応じてスイッチ１６がＯＮ（閉）する。また、操作手段からの操作力によりガス電磁弁７が開弁される。スイッチ１６がＯＮすると、ベース、エミッタ、コレクタがそれぞれスイッチ１６、乾電池２の正極、制御回路１１の入力端子１１ｉに接続されているＳＴ１７のベース電位がローレベル、エミッタ電位がハイレベルとなって、エミッタ−コレクタ間が導通（ＯＮ）状態になる。そして、制御回路１１は入力端子１１ｉから乾電池２の電力が供給されて作動を開始し、出力端子１１ｏからの出力はローレベルとなる。このとき、電力制御回路１２の検出電圧Ｖｄ  が第１所定電圧Ｖ１  より高いので、出力端子１２ｏ１  からの出力はハイレベルとなる。そのため、ベース、エミッタ、コレクタがそれぞれ電力制御回路１２の出力端子１２ｏ１  、乾電池２の正極、制御回路１１の出力端子１１ｏに接続されているＳＴ１８のベース、エミッタが等電位（ハイレベル）になってＳＴ１８がＯＦＦする。従って、ベース、エミッタ、コレクタがそれぞれ制御回路１１の出力端子１１ｏ、乾電池２の正極、ガス電磁弁７に接続されたＳＴ１９のベース電位がローレベル、エミッタ電位がハイレベルとなってＯＮする。これにより、乾電池２からＳＴ１９を介して電力供給されてガス電磁弁７が開弁保持される。そして、前述のようにガス供給路５からガスを供給され、このガスが点火プラグ９により点火されてバーナ４が燃焼する。
【００１９】
使用者がガスコンロ１を停止させるべく操作手段（図示せず）を操作すると、スイッチ１６がＯＦＦ（開）となり、ＳＴ１７はＯＦＦし、乾電池２から制御回路１１への電力供給が停止される。このとき制御回路１１の出力端子１１ｏからの出力がローレベルからハイレベルに切り換わり、ＳＴ１９はエミッタ及びベースが等電位（ハイレベル）になってＯＦＦする。そのため、ガス電磁弁７は乾電池２からの電力供給が停止されて閉弁され、バーナ４の燃焼が停止される。
【００２０】
次に、乾電池２の出力が低下してその電圧Ｖｂ  が第２所定電圧Ｖ２  （１．０Ｖ）より高いが第１所定電圧Ｖ１  （１．８Ｖ）以下になったとき、電力制御回路１２の検出電圧Ｖｄ  が第１所定電圧Ｖ１  以下なので、出力端子１２ｏ１  からの出力はハイレベルからローレベルに切り換わる。このとき、ベース、エミッタ、コレクタがそれぞれ電力制御回路１２の出力端子１２ｏ１  、乾電池２の正極、ＬＥＤ１５ａのアノードに接続されたＳＴ２０のベース電位がローレベル、エミッタ電位がハイレベルになってＳＴ２０がＯＮする。これによりＬＥＤ１５ａの入力電圧がハイレベルとなり、インバータ２１の出力電圧がローレベルになる。
【００２１】
インバータ２１の出力がローレベルとなることで、ベース、エミッタ、コレクタがそれぞれインバータ２１の出力端子、乾電池２の正極、ＳＴ１７のベースに接続されたＳＴ２２のベース電位がローレベル、エミッタ電位がハイレベルになってＳＴ２２がＯＮする。ＳＴ２２がＯＮすることで、ＳＴ１７のエミッタ、ベースが等電位（ハイレベル）となるので、スイッチ１６のＯＮ／ＯＦＦにかかわらずＳＴ１７はＯＦＦする。そのため、制御回路１１の入力端子１１ｉへの電力供給が停止される。
【００２２】
また、制御回路１１の出力端子１１ｏからの出力がハイレベルになることでＳＴ１９がＯＦＦするが、電力制御回路１２の出力端子１２ｏ１  からの出力がローレベルになることでＳＴ１８がＯＮする。ＳＴ１８がＯＮすることでＳＴ１９のエミッタとベースとが等電位となる。そのため、制御回路１１の出力端子１１ｏからの出力レベルにかかわらず、ＳＴ１９がＯＦＦしてガス電磁弁７は電力供給が停止されて閉弁し、バーナ４の燃焼が強制的に停止される。
【００２３】
また、インバータ２１の出力がローレベルとなることで、ベース、エミッタ、コレクタがそれぞれインバータ２１の出力端子、乾電池２の正極、昇圧回路１３の入力端子１３ｉに接続されたＳＴ２３のベース電位がローレベル、エミッタ電位がハイレベルになってＳＴ２３がＯＮする。これにより、乾電池２の残留電力が昇圧回路１３を介して補助電源１４に充電され始める。昇圧回路１３は乾電池２の電圧Ｖｂ  を定格電圧に近い値（例えば、２．８Ｖ）になるまで昇圧させる。また、昇圧回路１３から補助電源１４に至る経路にはダイオード２４が順方向に介装されており、逆方向の電力供給が防止されている。
【００２４】
電力制御回路１２の出力端子１２ｏ１  からの出力がローレベルとなると、前述のようにＳＴ２０がＯＮになるので、ＬＥＤ１５ａは乾電池２から電力供給されて点灯する。また、ＳＴ２０からＬＥＤ１５ａに至る経路の電圧がハイレベルとなり、該経路に入力端子が接続されたインバータ２５によりＳＴ２０のベース電位はローレベルとなる。従って、乾電池２の電圧Ｖｂ  が一旦第１所定電圧Ｖ１  以下となればその後Ｖｂ  がＶ１  より高くなっても、ＳＴ２０はＯＮ状態に維持され、ＬＥＤ１５ａは点灯し続ける。
【００２５】
乾電池２から補助電源１４への充電が進行して乾電池２の電圧Ｖｂ  が第２所定電圧Ｖ２  （１．０Ｖ）以下となったときは、電力制御回路１２の検出電圧Ｖｄ  が第２所定電圧Ｖ２  以下なので、出力端子１２ｏ２  からの出力はハイレベルからローレベルに切り換わる。このとき、ベース、エミッタ、コレクタがそれぞれ電力制御回路１２の出力端子１２ｏ２  、補助電源１４の正極、ＬＥＤ１５ｂのアノードに接続されたＳＴ２６のベース電位がローレベル、エミッタ電位がハイレベルになってＳＴ２６がＯＮする。このため、ＳＴ２６からＬＥＤ１５ｂに至る経路の電圧がハイレベルとなり、該経路に入力端子が接続されたインバータ２７の出力がローレベルになる。
【００２６】
このときインバータ２１の出力端子はハイインピーダンス状態となるため、ＳＴ２３はエミッタからベースに電流が流れなくなってＯＦＦし、補助電源１４の充電が停止される。なお、このときも電力制御回路１２の出力端子１２ｏ１  からの出力はローレベルのままであり、前述のようにＬＥＤ１５ａは点灯し続け、制御回路１１やガス電磁弁７への電力供給が停止されてバーナ４の燃焼は停止される。
【００２７】
前述のように制御回路１２の出力端子１２ｏ２  からの出力がローレベルとなると、ＳＴ２６がＯＮするので、ＬＥＤ１５ｂは補助電源１４から電力供給されて点灯する。また、ＳＴ２６からＬＥＤ１５ｂに至る経路の電圧がハイレベルとなり、該経路に入力端子が接続されたインバータ２８によりＳＴ２６のベース電位はローレベルとなる。従って、乾電池２の電圧Ｖｂ  が一旦第２所定電圧Ｖ２  以下となればその後Ｖｂ  がＶ２  より高くなっても、ＳＴ２６はＯＮ状態が維持され、ＬＥＤ１５ｂは点灯し続ける。
【００２８】
なお、乾電池２と補助電源１４とは並列接続されている。即ち、乾電池２の正極は順方向のダイオード２９を経て、また、補助電源１４の正極は順方向のダイオード３０を経てそれぞれＳＴ１７、ＳＴ１９を介して制御回路１１、ガス電磁弁７に接続されている。このため、補助電源１４はその電圧Ｖｃ  が乾電池２の電圧Ｖｂ  より高くなったときは、該乾電池２に代わって制御回路１１及びガス電磁弁７の電源となる。ただし、補助電源１４の電圧Ｖｃ  が第１所定電圧Ｖ１  より高くても乾電池２の電圧Ｖｂ  がＶ１  以下ならば、上述したとおりＳＴ１７及びＳＴ１９はＯＦＦするので、補助電源１４から制御回路１１やガス電磁弁７への電力供給が停止される。
【００２９】
本実施形態における充電手段は乾電池２の電圧Ｖｂ  に応じてＯＮ／ＯＦＦして該乾電池２と補助電源１４との正極同士を導通・遮断するＳＴ２３を備えた回路である。即ち、この充電手段は電力制御回路１２の出力端子１２ｏ１  からＳＴ２０、インバータ２１を経てＳＴ２３へと至る一連の回路と、該電力制御回路１２の出力端子１２ｏ２  からＳＴ２６、インバータ２７、２１を経てＳＴ２３へと至る一連の回路とをまとめてさす。
【００３０】
本実施形態のガスコンロ１によれば、前記充電手段により乾電池２の電圧Ｖｂ  が第１所定電圧Ｖ１  以下になってから第２所定電圧Ｖ２  以下になるまでの間、ＳＴ２３がＯＮになって乾電池２の残留電力が補助電源１４に充電される。補助電源１４に充電された乾電池２の残留電力は、ＬＥＤ１５ｂを点灯させるのに用いられる。また、前記残留電力は、補助電源１４の電圧Ｖｃ  が交換後の乾電池２の電圧Ｖｂ  （＞Ｖ１  ）より高いときは制御回路１１や電磁弁７に供給されてガスコンロ１を作動させるために有効に利用される。
【００３１】
また、電力制御手段１２の検出電圧Ｖｄ  （＝乾電池２の電圧Ｖｂ  ）が第１所定電圧Ｖ１  以下になったときにガス電磁弁７が閉弁されてバーナ４の燃焼が強制的に停止されるとともに、ＬＥＤ１５ａが点灯する。このため、使用者はＬＥＤ１５ａの点灯によって、乾電池２の出力が低下して電磁弁７が閉弁し、バーナ４の燃焼が停止されたことを察知することができる。
【００３２】
さらに、乾電池２の電圧Ｖｂ  が第２所定電圧Ｖ２  以下になったときに補助電源１４の充電が停止されるとともに、ＬＥＤ１５ｂが点灯する。このため、使用者はＬＥＤ１５ｂの点灯によって、乾電池２から補助電源１４への充電が停止されたことを察知できる。また、第２所定電圧Ｖ２  は前述のように乾電池２の電圧Ｖｂ  がそれ以下になると該乾電池２の残留電力が補助電源１４に有効に移行されないような電圧に設定されている。従って、ＬＥＤ１５ｂの点灯後に乾電池２を取り外して交換することにより、該乾電池２の残留電力を最大限有効に利用することができる。
【００３３】
なお、本実施形態における乾電池式機器は操作手段からの操作力により開弁され電力供給により開弁保持されるガス電磁弁を有するガスコンロであった。他の実施形態として、作動コイルへの電力供給により開弁及び開弁保持がなされるガス電磁弁を有するガス小型湯沸器等の機器であってもよい。
【００３４】
かかるガス小型湯沸器等の機器においては、ガス電磁弁の開弁時には開弁保持時より大きい電力が必要とされる。このため、乾電池の電力がガス電磁弁の開弁保持のため十分に残っていても、ガス電磁弁の開弁時に該乾電池の電圧Ｖｂ  が一時的に第１所定電圧Ｖ１  以下に低下し、バーナの燃焼が強制的に停止される場合がある。この場合、上述した使用者の操作力により開弁されるガス電磁弁を使用したときよりも、多くの電力が乾電池に残った状態となる。このため、本発明による乾電池の残留電力の有効利用が特に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の乾電池式機器の説明的構成図
【符号の説明】
１‥ガスコンロ（乾電池式機器）、２‥乾電池、７‥ガス電磁弁（作動手段）、１１‥制御回路（制御手段）、１２‥電力制御回路（電力制御手段）、１３‥昇圧回路（昇圧手段）、１４‥補充電源、１５ａ、１５ｂ‥ＬＥＤ（表示手段）、２０、２３、２６‥スイッチングトランジスタ（充電手段）、２１、２７‥インバータ（充電手段）
【図１】
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