JP2002199581A - マイコン回路の電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流電源使用機器においてマイコン装置の機
能を維持したまま機器の不使用中の消費電力を少なくす
る。 【構成】 交流電源Ａで駆動する電気部品１と、交流電
源Ａに接続した電源トランス３の二次側コイルで得られ
る低電圧を直流化する整流回路４と、整流回路４の直流
電源が供給される制御装置５を備え、制御装置５への直
流電源は運転手段２が作動・停止を指示して、制御装置
５が電気部品の通電制御を行なう。運転手段２の回路と
は別にＡＣ−ＤＣコンバータ７を交流電源Ａに直接接続
し、制御装置５の中に備えるマイコン回路６とマイコン
回路６に付随する部品の一部とはＡＣ−ＤＣコンバータ
７から直接電源が供給されており、運転手段２が停止を
指示した時は電気部品１と制御装置５の一部が非通電状
態となり、マイコン回路６を含む制御装置５の一部がＡ
Ｃ−ＤＣコンバータ７によって作動する低消費電力モー
ドへ移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は機器の不使用中に
使用している電力を少なくすることができるマイコン装
置の電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイコンを使用している石油ファンヒー
タなどの機器では、予熱ヒータや燃料ポンプや燃焼ファ
ンモータや室内対流ファンモータといった家庭用交流電
源に直接接続して駆動されて大量に電気を消費する電気
部品については、不使用中は電気の供給が停止されてい
る構造になっている。また、このような電気部品だけで
なく制御装置を駆動するための直流電源を含めて手動で
通電を断続できる運転手段を備えたものがある。

【０００３】しかし、最近ではこのように手動で交流１
００Ｖ電源を断続できる運転手段を備えることは、電気
部品の運転を開始する順序を無視して一度に電気部品の
運転が開始されたり、逆に電気部品の運転を停止する順
序を無視して一度に運転を停止することが行われること
があり、運転手段によって電気部品が不用意に運転・停
止することは機器のトラブルの原因になることがわかっ
てきた。

【０００４】この為、交流駆動の電気部品であっても直
接手動で通電が断続できない構造として、制御装置によ
って通電制御を行って電気部品を指定された順序に従っ
て断続し、機器の不使用時には電気の供給ができないよ
うにしている。

【０００５】このように制御装置によって電気部品を通
電制御する為には電源コードを壁コンセントに挿入して
おき、制御装置には不使用中も常に通電しておく構造に
なっており、マイコンは機器の不使用中も常に各種の操
作スイッチが押されたかを検出しており、運転開始スイ
ッチが押された時には電気部品をあらかじめ定められた
順序に従って通電して機器の運転が開始できるようにな
っている。

【０００６】このようにマイコンは機器が不使用中でも
常に作動して、各種の操作スイッチが押されたかを判断
する構造であるから、操作スイッチにはソフトタッチの
操作性のよいスイッチが使用できるようになり、また、
動作中のマイコンの時刻をカウントする機能を利用し
て、操作表示板の７セグメントＬＥＤ表示器に現在時刻
を表示させることができる。

【０００７】また、マイコンを常時作動状態にしておく
ことによって、停止中の機器が置かれた周囲の条件を検
出し、この条件を次に運転を開始するときに反映して最
適な状態で機器の運転を開始させることができるといっ
た機能を実現しているものもあり、更に、マイコンを含
む制御装置を駆動するために直流低電圧を作り出す電源
トランスは二次側のコイルを複数個用意して他の二次側
のコイルを使って各種の付属部品の電源として利用する
ことも行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように運転停止ス
イッチの操作で機器の運転が停止している時でも、電源
トランスによって交流電源が消費されており、このよう
に機器の運転停止中にも常に電力を使用することは、最
近の省エネルギーの追求の流れからすれば、例えわずか
な電力使用量といえども問題になってきた。

【０００９】即ち、制御装置に電源を供給する低電圧の
直流電源を作る電源装置の構成部品である電源トランス
では、二次側に低電圧の交流を作り出す為だけでも約２
Ｗ程度の電力が消費され、マイコンを駆動する為には約
０．５Ｗの電力が消費されている。更に、操作表示板上
に現在時刻などの表示を行う為に７セグメントＬＥＤを
点灯しているときには約３Ｗ程度の電力を消費してい
る。また、ポンプ駆動回路のレギュレーターなどにおい
て約０．５Ｗの電力を使用しており、結局、機器の運転
停止中に電源コードを壁コンセントなどに装着している
だけで、上記の電力を使い続けることになっている。

【００１０】従って、電源トランスから直流電源を得て
いる制御装置において、機器が不使用中の待機時消費電
力量を、次回の機器の運転に必要な情報を記憶しなが
ら、また、不使用中の機器の周囲のデータを取得しなが
ら、削減する電源装置の必要性が高まっている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決したこ
の発明は、交流電源Ａで駆動する電気部品１と、該電気
部品１の作動・停止を指示する運転手段２と、交流電源
Ａに接続する電源トランス３と、電源トランス３の二次
側コイルで得られる低電圧を直流化する整流回路４と、
整流回路４の直流電源が供給される制御装置５とを備
え、該制御装置５の直流電源は運転手段２が作動・停止
を指示すると共に、制御装置５が電気部品１の通電制御
を行う交流電源使用機器において、該制御装置５の中に
はマイコン回路６を備え、前記運転手段２の回路とは別
に直接交流電源Ａに接続するＡＣ−ＤＣコンバータ７を
設け、制御装置５の中のマイコン回路６とマイコン回路
６に付随する部品の一部とはＡＣ−ＤＣコンバータ７か
ら直流電源が供給され、運転手段２が停止を指示した時
にもマイコン回路６を含む制御装置５の一部がＡＣ−Ｄ
Ｃコンバータ７によって作動するようにしている。

【００１２】また、制御装置５のマイコン回路６に付随
する部品として、複数の操作スイッチ８の状態を検出す
る操作検出手段９と、リレー手段１０とを設け、前記運
転手段２はリレー手段１０の接点１０ａで構成し、操作
スイッチ８の中の運転開始スイッチ８ａの操作を操作検
出手段９が検出時にリレー手段１０が作動するようにし
たから、交流電源の直接の断続をすべて制御装置５で行
うことができた。

【００１３】更に、マイコン回路６には低消費電力モー
ドと通常運転モードとの切換手段６ａを備え、該切換手
段６ａは運転手段２が停止を指示した時に低消費電力モ
ードを選択するようにしたから、マイコン回路６で消費
する電力量が少なくなり、機器の不使用中の待機電力量
を少くできた。

【００１４】

【作用】交流電源使用機器の運転が完全に停止した時に
は、電気部品１と制御装置５の一部については非通電状
態になっており、交流電源Ａの使用は行われていない。
一方、制御装置５内のマイコン回路６とマイコン回路６
に付随する一部の部品については機器の運転が停止した
時には電源トランス３から分離してＡＣ−ＤＣコンバー
タ７から直流電源が供給されており、このＡＣ−ＤＣコ
ンバータ７はあらかじめマイコン回路６などで使用され
る最低の電力が供給されるものであるから、機器の不使
用時の待機電力量を少なくできる。

【００１５】また、制御装置５の中のマイコン回路６は
ＡＣ−ＤＣコンバータ７によって電力が供給されている
から、機器の不使用時にも次回の運転に必要な情報を記
憶・蓄積しておくことができ、多くの待機電力を使用す
る従来と同様な機能を維持できるものである。

【００１６】また、交流電源使用機器の運転を停止した
時に電気部品１や制御装置５の電源を遮断する運転手段
２として、制御装置５で操作されるリレー手段１０の接
点１０ａで構成したから、機器の運転停止時には特別に
手動で待機電力を低下させる操作をしなくとも、リレー
手段１０によって自動的に低電力の待機電力運転に移行
することができる。

【００１７】更に、マイコンに低消費電力モードと通常
運転モードを備えた時には、運転手段２が運転の停止を
指示した時には、切換手段６ａが低消費電力モードに移
行するように指示することができ、不使用時の消費電力
を少なくすることができた。

【００１８】

【実施例】この発明は交流電源使用機器の実施例である
ファンヒータの電気回路図によって構成を説明すると、
１は交流電源Ａで直接駆動される電気部品、３は交流電
源Ａに一次側のコイルが接続される電源トランス、４は
電源トランス３の二次側のコイルで得られる交流低電圧
を直流電源に変える整流回路、２は電気部品１の作動・
停止を指示する為のメインスイッチの働きをする運転手
段であり、該運転手段２は電気部品１に交流１００Ｖ電
源の供給を断続し、また、電源トランス３を介して得ら
れる直流電源の供給を断続している。

【００１９】１ａはバーナの予熱及び供給された燃料に
着火するための点火ヒータ、１ｂはバーナに燃料を供給
するための燃料ポンプ、１ｃはバーナに燃焼空気を供給
するためのブロワーモーター、１ｄは室内空気を燃焼室
などの高温部で加熱して温風に変えて吹き出すためのフ
ァンモーターであり、点火ヒータ１ａ・燃料ポンプ１ｂ
・ブロワーモーター１ｃ・ファンモーター１ｄは交流電
源で駆動する電気部品１を構成している。

【００２０】５は整流回路４の直流電源が供給される制
御装置、１１は制御装置５からの出力を受けて機器の運
転に必要な情報を表示するランプ回路であり、ＬＥＤラ
ンプの点灯・消灯、７セグメントＬＥＤによる設定値や
時刻の表示を行っている。１２は電気部品１の駆動開始
や停止を指示する通電制御手段であり、該通電制御手段
１２は半導体制御素子や、フォトカプラや、リレーなど
によって構成されており、電気部品１は制御装置５の信
号によって交流電源Ａによって駆動されるタイミング
や、交流電源の波形制御などによって動作の状態が制御
される。

【００２１】図に示す実施例において、電源トランス３
の二次側には整流回路４に接続するコイルの他にも出力
電圧の異なった二次側コイルが取付けられており、制御
装置５以外の図示せざる機能の為に使用されている。こ
の為、運転手段２は整流回路４に接続される二次側コイ
ルの低電圧交流出力を断続する構成になっているが、も
し、二次側コイルが制御装置５の為の一種類だけの時に
は、一次側のコイルに通電する交流１００Ｖを断続する
構成でもよく、この時には運転手段２は単極のスイッチ
を使って電気部品１と電源トランス３とを同時に断続し
て、作動もしくは停止を指示してもよい。

【００２２】６は制御装置５の中に組み込まれたマイコ
ン回路、８は交流電源使用機器の運転開始や運転停止や
運転するための各種条件を設定するための複数の操作ス
イッチ、９は押された操作スイッチ８がどのような機能
を持ったスイッチであるかを特定するための操作検出手
段、１３はマイコン回路６で駆動される電気部品１の通
電制御回路であり、該通電制御回路１３は前記電気部品
１の為の通電制御手段１２に信号を送り、それぞれの電
気部品１の運転を指示している。

【００２３】８ａは操作スイッチ８の一つである運転開
始スイッチ、８ｂは運転停止スイッチであり、運転開始
スイッチ８ａが押されたことをマイコン回路６に付随し
た操作検出手段９が検出すると、マイコン回路６は電気
部品１の通電制御回路１３を介して点火ヒータ１ａへの
通電を指示してバーナを加熱する。その後、バーナが充
分加熱されると燃料ポンプ１ｂとブロワーモータ１ｃに
通電して燃料と空気をバーナに送るから、燃料は点火ヒ
ータ１ａによって着火して燃焼を開始する。その後、着
火時の燃焼が安定すると点火ヒータ１ａへの通電を停止
し、室内へ温風を送り出すファンモータ１ｄに通電する
ので通常運転が開始される。

【００２４】一方、通常運転中に運転停止スイッチ８ｂ
が押されると、マイコン回路６はまず燃料ポンプ１ｂの
運転を停止し、少し経過してバーナに送られた燃料が燃
え尽きてからブロワーモータ１ｃの運転を停止する。更
に、室内空気と熱交換するファンモータ１ｄによって吹
き出す温風が低温になってからファンモーター１ｄの運
転を停止して、完全に機器の運転を停止するものであ
る。

【００２５】このようにマイコン回路６は付随する操作
検出手段９を常時作動状態に置き、いつ運転開始スイッ
チ８ａが押されても対応できるようにしており、また、
マイコン回路６に付随する記憶回路には前回の運転時の
状態を記憶させておいて、このデータを次回の運転開始
に利用することも行なわれている。この為、制御装置５
は機器が運転を停止している時でも常に電力を消費して
いる。

【００２６】ところで、機器の運転停止中にもわずかと
はいえ常に電力を使用することは、最近の省エネルギー
の追求の流れからすれば問題である。この為、機器を運
転可能にする運転手段２を使って、強制的に全電源を遮
断できる構造にする提案がある。この方法によれば消費
電力は０Ｗになるが、運転停止スイッチ８ｂの操作でタ
イミングよく電気部品１の動作を停止するのではなく、
運転手段２によって一瞬の内に通電を止めることは、次
回の正常な運転開始ができなくなるトラブルの原因を作
っていた。

【００２７】このトラブルはマイコン回路６を含む制御
装置５の電源を一緒に遮断することから起きているの
で、マイコン回路６にバックアップ電源を装置して正常
な運転停止動作とデータの保存を行うことが考えられ
る。しかし、蓄電池は機器の運転時に常時充電電流が消
費されて電力の無駄があり、また、電池の放電によって
長期間の不使用に対応できない問題点がある。

【００２８】蓄電池に代わるバックアップ用のコンデン
サを用いる時には、電気容量から多くの動作は望めず、
マイコンをバックアップモード状態にしてデータの記憶
と時計などの処理を行うようにしても、バックアップが
維持できる時間はバックアップ用コンデンサの容量によ
り変化し、数時間以上のバックアップは行えず実現性が
低くなる。この欠点を補うために適当な時間が経過した
ら、マイコンが通常モードに戻り、自動的に交流電源か
らバックアップ用コンデンサに充電する動作を繰り返す
システムが考えられるが、この方法ではソフト設計上バ
ックアップモードから通常状態へ戻るための復帰条件が
難しく実現は困難である。

【００２９】この為、機器にとってダメージの大きい制
御装置５には電源を供給し続ける構造とし、電源を供給
する電源トランス３を除き、運転手段２が電気部品１に
関係する部分への通電を遮断する構造が実施されるが、
この構造で削減できるのは実質的に電気部品１の通電制
御手段１２が必要とする電気量のみであり、使用電力の
大きい燃料ポンプ１ｂの駆動電源でも削減量は０．５Ｗ
程度であるから効果はあまり期待できなかった。

【００３０】この発明は機器の運転停止中の制御装置５
に使用される電気量を検討し、動作部分を必要最小限に
限定して待機電力量を少なくするものであり、７は直接
交流１００Ｖ電源に接続して出力として例えばマイコン
回路５が作動できるＤＣ５Ｖの直流電源を得るＡＣ−Ｄ
Ｃコンバータである。

【００３１】制御装置５は電源トランス３の二次側コイ
ルから整流回路４を介して供給される直流電源と、ＡＣ
−ＤＣコンバータ７から供給される直流電源とが供給さ
れ、制御装置５の中のマイコン回路６と、マイコン回路
６に付随して運転停止時に動作する部品の一部について
は、電源トランス３から分離してＡＣ−ＤＣコンバータ
７から直流電源が機器の運転停止中に供給される構造に
なっている。

【００３２】機器の運転停止を確認して運転手段２によ
って電源を遮断すると、電気部品１の交流電源と整流回
路４から供給されていた制御装置５の一部の直流電源が
カットされ、制御装置５の操作表示板のランプ回路１１
を消灯することで、現在時刻などの表示を行う７セグメ
ントＬＥＤを点灯に使われる約３Ｗ程度の電力と、他の
表示部の１Ｗ程度の電力が削減され、制御装置５のマイ
コン回路６に直接関連のない部分で約０．５Ｗ程度が削
減できるようになる。

【００３３】以上のように本発明は消火操作後にブロワ
ーモーター１ｃやファンモーター１ｄのポストパージが
終了した機器の運転が停止した後で、運転手段２によっ
て電気部品１の交流電源や制御装置５の直流電源の供給
をカットすることによって、従来消費されていた待機電
力の多くを削減することができると共に、ＡＣ−ＤＣコ
ンバータ７から直流電源の供給を受けてマイコン回路６
は動作を続けているので、機器が不作動中でも機器の周
囲のデータを取得したり、次回の運転に必要な情報を記
憶・蓄積しておくことができるようになった。

【００３４】一方、機器の運転停止中の待機電力を少な
くするために、電気部品１や直流電源の作動を停止する
メインスイッチの働きをする運転手段２を手動で操作す
ることは面倒であるばかりでなく、手動で操作する運転
手段２では機器の運転が完全に停止する前に電源を遮断
してトラブルを起こす危険がある。また、待機電力を少
なくした運転停止状態から機器の運転を開始するには、
運転手段２を操作して電気部品１を作動状態にしてから
運転開始スイッチ８ａを操作する必要があり、かなり面
倒である。

【００３５】１０は制御装置５によって操作されるリレ
ー手段、１０ａは運転手段２の働きをするリレー接点で
あり、該リレー手段１０の接点１０ａによって電気部品
１の交流電源と制御装置５の低電圧の直流電源を遮断し
ている。この為、機器の運転が停止した時にマイコン回
路６はリレー手段１０を開放する構造にすれば、機器の
電気部品１と電源トランス３の２次側の交流電源をリレ
ー接点１０ａがカットして、自動的に待機電力を落とす
ことができた。

【００３６】また、機器の運転停止中に運転開始スイッ
チ８ａが押されると、運転開始スイッチ８ａの押し操作
を監視している操作検出手段９は運転の開始を検出し、
マイコン回路６はリレー手段１０を作動して電気部品１
と電源トランス３の二次側に交流電源を供給する。そし
て、マイコン回路６が点火ヒータ１ａを導通状態にした
時には、接点１０ａから交流電源が供給されるので、機
器の運転の開始を行うことができる。

【００３７】一方、マイコンには遅いシステムクロック
を選択し、動作を最小限にできる低消費電力モードの機
能を持つものがあり、６ａは制御装置５に供給している
電源トランス３からの直流電源のカット動作と連動する
運転モードの切換手段である。マイコン回路６は切換手
段６ａが作動する時には、マイコン内部のモード切換レ
ジスタをセットするビットの書換えを行い、システムク
ロックを低い周波数のクロックに切換えて動作速度を遅
らせ、また、特に重要ではない部分の動作を停止するこ
とで、マイコン回路６の消費電力を非常に少なくしてい
る。

【００３８】このようにマイコンは低消費電力モードに
設定した状態でも、演算速度が遅いもののマイコン回路
６自体は動作しているので、機器の運転に必要な情報を
記憶・蓄積しておくことができると共に、機器の運転停
止時の待機電力量が更に少なくなり、ＡＣ−ＤＣコンバ
ータ７も小型の低電流量タイプが使用できるようになっ
た。

【００３９】また、操作スイッチ８の押し動作の検出も
行うことができるので、運転開始スイッチ８ａの押し操
作を検出すると、マイコンは直ちに内部のモード切換レ
ジスタを通常運転モードに切換するビット書換えを行
い、マイコン回路６は直ちに通常動作に移って機器の運
転を開始することができる。

【００４０】尚、電源トランス３は他の機能の為の複数
の二次側コイルを持たないものであったり、複数の二次
側コイルがあっても機器の運転を停止している時には動
作しない時には、電源トランス３の一次側コイルの通電
を運転手段２によって停止することができ、この時は電
源トランス３で消費していた電力を削減できる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
制御装置５のマイコン回路６を駆動する電源として、電
源トランス３から整流回路４を介して供給される直流電
源の他にＡＣ−ＤＣコンバータ７によって作られる直流
電源を利用するから、交流電源使用機器は電気部品１だ
けでなく一部の制御装置５についての駆動電源も遮断す
ることができ、機器の不使用時には実質的にＡＣ−ＤＣ
コンバータ７の電力だけを利用するから、非常に少ない
待機電力量にすることができた。

【００４２】また、このように新たにＡＣ−ＤＣコンバ
ータ７を追加するだけであるから、従来の制御装置５か
ら多くの回路変更をせずに簡単に実現できるものであ
り、機能を維持しながら待機電力を少なくする構造とし
て応用範囲が広がった。

【００４３】また、マイコン回路６に付随して複数の操
作スイッチ８の操作を検出する操作検出手段９を設け、
運転開始スイッチ８ａの押し状態を操作検出手段９が検
出すると共に、リレー手段１０を設けて運転手段２をリ
レー接点１０ａで構成したから、手動で運転手段２を操
作して待機電力低下モードを選択する必要がなく、機器
の運転停止後の最適な時にリレー接点１０ａからなる運
転手段２は自動的に電気部品の作動を停止することがで
きるようになった。

【００４４】更に、マイコン回路６にクロック等を最小
限の動作に絞ってマイコンの機能を維持する低消費電力
モードで動かすことができるものでは、運転手段２の動
作に連動して通常運転モードから自動的にこの低消費電
力モードを選択する切換手段６ａを設けたから、待機電
力使用量を非常に少なくすることができ、また、クロッ
クが低下してもマイコンの機能は損なわれず、長時間不
使用が続いても機器の運転に必要な情報は記憶・蓄積し
ておくことができ、運転を再開する時には直ちに通常運
転モードに復帰して交流電源使用機器は何等代わりなく
使用できるものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかるマイコン回路を有す
る機器の電源装置の概略を示す要部電気回路図である。

【符号の説明】

Ａ 交流電源 １ 電気部品 ２ 運転手段 ３ 電源トランス ４ 整流回路 ５ 制御装置 ６ マイコン回路 ６ａ 切換手段 ７ ＡＣ−ＤＣコンバータ ８ 操作スイッチ ９ 操作検出手段 １０ リレー手段 １０ａ 接点

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源Ａで駆動する電気部品１と、該
   電気部品１の作動・停止を指示する運転手段２と、交流
   電源Ａに接続する電源トランス３と、電源トランス３の
   二次側コイルで得られる低電圧を直流化する整流回路４
   と、整流回路４の直流電源が供給される制御装置５とを
   備え、該制御装置５の直流電源は運転手段２が作動・停
   止を指示すると共に、制御装置５が電気部品１の通電制
   御（リレー・サイリスタ制御）を行う交流電源使用機器
   において、 該制御装置５の中にはマイコン回路６を備え、前記運転
   手段２の回路とは別に直接交流電源Ａに接続するＡＣ−
   ＤＣコンバータ７を設け、制御装置５の中のマイコン回
   路６とマイコン回路６に付随する部品の一部とはＡＣ−
   ＤＣコンバータ７から直流電源が供給され、運転手段２
   が停止を指示した時にもマイコン回路６を含む制御装置
   ５の一部が作動することを特徴とするマイコン回路の電
   源装置。
2. 【請求項２】 制御装置５のマイコン回路６に付随する
   部品として、複数の操作スイッチ８の状態を検出する操
   作検出手段９と、リレー手段１０とを設け、前記運転手
   段２はリレー手段１０の接点１０ａで構成し、操作スイ
   ッチ８の中の運転開始スイッチ８ａの操作を操作検出手
   段９が検出時にリレー手段１０が作動することを特徴と
   する請求項１記載のマイコン回路の電源装置。
3. 【請求項３】 マイコン回路６には低消費電力モードと
   通常運転モードとの切換手段６ａを備え、該切換手段６
   ａは運転手段２が停止を指示した時に低消費電力モード
   を選択する請求項１記載のマイコン回路の電源装置。