JP2006280135A

JP2006280135A - 電気機器、変換装置

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Publication number: JP2006280135A
Application number: JP2005097664A
Authority: JP
Inventors: Tadaharu Kusumi; 忠晴楠美
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US7123491B1; US20060221657A1

Abstract

【課題】機器の様々な状態においても伝導ノイズを規格限度値以下にすると共に、フィルタの消費電力をより少なくする電気機器、及び変換装置を提供する。
【解決手段】交流を直流に変換するスイッチング電源１１と、伝導ノイズをフィルタリングする複数のフィルタ１３，１４，１５と、フィルタを切り替えるフィルタ切替部１２と、電気機器２が、電力消費量の異なる複数の状態のうち、いずれの状態にあるかを判別する機器電力消費状態検知部１７１と、この各状態において、いずれのフィルタ１３，１４，１５が伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低いかを記憶する状態−フィルタ対応関係記憶部１７３と、電気機器の状態に対応付けられたフィルタ１３，１４，１５に切り替えるようにフィルタ切替部１２を制御するフィルタ切替制御部１７２とをＡＣアダプタ１に備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチング電源を備える電気機器、又は交流電流を直流電流に変換する変換装置に関する。

商用電源に接続された電子機器等からＡＣ（交流）ケーブルを通して他の電子機器等へ伝搬する伝導ノイズは、他の電子機器へ悪影響を及ぼすためＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会）等の様々な規格により制限するよう義務づけられている。伝導ノイズのほとんどはスイッチング電源を発生源とする。一般的な伝導ノイズの抑制方法は、電源のＡＣ入力部とスイッチング電源との間にコイルまたはコンデンサ等からなるフィルタを挿入する方法である。伝導ノイズは、機器の動作状態によって大きく変動するが、あらゆる動作状態において、規格で定められている限度値（規格限度値）を超えないようにする必要があるため、機器のいずれの状態においても規格限度値を満足するフィルタを通常用いる。

下記特許文献１には、ヒータへの突入電流により生ずる電圧変動回数を装置の各状態で最適に制御でき、電源電圧変動、商用電源への高調波の抑制をハードウェア部品、フィルタ部材の追加無しに極力抑制することができる画像形成装置について記載されている。
特許第３５８３２６７号公報

しかしながら、フィルタの電力消費はフィルタのフィルタリング能力に依存するため、すなわち高いフィルタリング能力を有するフィルタは多くの電力を消費するため機器の全状態において規格限度値を満足するフィルタを用いる場合、伝導ノイズが規格限度値に対して低い場合には、電力を必要以上に消費することになる。また、上記特許文献１に記載の技術においては、伝導ノイズのフィルタリングについては記載されていない。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたもので、機器の様々な状態においても伝導ノイズを規格限度値以下にすると共に、伝導ノイズのフィルタリングに用いられる消費電力をより少なくする電気機器、及び変換装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る電気機器は、交流電流が入力されるスイッチング電源と、前記スイッチング電源の交流電流側に設けられ、前記スイッチング電源から発生する伝導ノイズをフィルタリングする、フィルタリング能力の異なる複数のフィルタと、当該機器の使用するフィルタを前記複数のフィルタの間で切り替える切替手段と、当該機器が電力消費量の異なる複数の状態のうち、いずれの状態にあるかを判別する判別手段と、前記複数の各状態において、前記フィルタのいずれが当該機器においてフィルタリングを行った際の伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低いかを記憶する記憶手段と、前記判別手段により判別された当該機器の状態を取得し、この状態において、当該機器においてフィルタリングを行った際の伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低い前記フィルタを前記記憶手段から読み出し、当該機器の使用するフィルタを当該読み出したフィルタに切り替えるように前記切替手段を制御する制御手段とを備えるものである。

この構成によれば、当該電気機器が電力消費量の異なるいずれの状態にあるかが判別手段により判別され、この判別結果の状態において当該電気機器でフィルタリングを行った場合に伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低いフィルタが制御手段により記憶手段から読み出され、このフィルタがスイッチング電源の交流電流入力側において用いられるように制御手段により切替手段が制御される。

請求項２に係る変換装置は、交流電流を直流電流に変換する変換装置であって、スイッチング電源を備え、交流電流を直流電流に変換する変換手段と、前記変換手段の交流電流側に設けられ、前記変換手段から発生する伝導ノイズをフィルタリングする、フィルタリング能力の異なる複数のフィルタと、当該変換装置の使用するフィルタを前記複数のフィルタの間で切り替える切替手段と、当該変換装置に接続された電気機器が、電力消費量の異なる複数の状態のうち、いずれの状態にあるかを判別する判別手段と、前記複数の各状態において、前記フィルタのいずれが当該変換装置においてフィルタリングを行った際の伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低いかを記憶する記憶手段と、前記判別手段により判別された前記電気機器の状態を取得し、この状態において、当該変換装置においてフィルタリングを行った際の伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低い前記フィルタを前記記憶手段から読み出し、当該変換装置の使用するフィルタを当該読み出したフィルタに切り替えるように前記切替手段を制御する制御手段とを備えるものである。

この構成によれば、当該変換装置に接続された電気機器が電力消費量の異なるいずれの状態にあるかが判別手段により判別され、この判別結果の状態において当該変換装置でフィルタリングを行った場合に伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低いフィルタが制御手段により記憶手段から読み出され、このフィルタが変換手段の交流電流入力側において用いられるように制御手段により切替手段が制御される。

請求項１又は２に記載の発明によれば、伝導ノイズを規格限度値以下にできると共に、伝導ノイズのフィルタリングに用いられる消費電力をより少なくすることができる。

以下、本発明に係る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変換装置としてのＡＣアダプタ１の機能構成を示すブロック図である。ＡＣアダプタは、ＡＣ電流を入力とし、これをＤＣ電流に変換して電気機器（例えば複写機）２に供給するものである。ＡＣアダプタ１は、機能構成として、スイッチング電源１１、フィルタ切替部１２、Ａフィルタ１３、Ｂフィルタ１４、Ｃフィルタ１５、及び制御部１７を備える。図１における波線矢印は、電源コンセント３から供給され、当該ＡＣアダプタ１に接続される電気機器２に供給する電流の流れを示す。

スイッチング電源１１は、入力されたＡＣ電流（交流電流）を高い周波数（例えば数十kHz）でスイッチングすることにより、直流電流を得るものである。ここで、スイッチング電源１１は、そのスイッチングに伴い伝導ノイズを発生するが、スイッチング電源１１で発生された伝導ノイズは、ＡＣケーブル（ＡＣアダプタ１への電力入力側のケーブル）を通じて、他の装置に入力されることとなり、障害等を起こす原因となる。

Ａフィルタ１３、Ｂフィルタ１４、及びＣフィルタ１５は、スイッチング電源１１で発生される上記伝導ノイズを低減するフィルタである。Ａフィルタ１３、Ｂフィルタ１４、及びＣフィルタ１５は、それぞれフィルタリング能力と消費電力が異なる。Ａフィルタ１３、Ｂフィルタ１４、及びＣフィルタ１５は、例えばコイル又は／及びコンデンサにより構成される。

ここで、図２および図３を用いて各フィルタの特性について説明する。図２は、当該ＡＣアダプタ１の電力供給先となる電気機器（複写機）２の電力消費状態に応じた各フィルタ１３，１４，１５のフィルタリング能力を示すグラフである。低電力状態（最も消費電力の少ない状態）においては、Ａフィルタ１３は、伝導ノイズを例えば５６ｄＢに抑え、Ｂフィルタ１４は、Ａフィルタ１３の場合より小さい例えば５４ｄＢに抑え、Ｃフィルタ１５は、Ｂフィルタ１４の場合より小さい例えば５１ｄＢに抑える。待機状態（低電力状態よりも消費電力が多く、動作状態よりも消費電力が少ない状態）においては、Ａフィルタ１３は、伝導ノイズを例えば５８ｄＢに抑え、Ｂフィルタ１４は、Ａフィルタ１３の場合より小さい例えば５６ｄＢに抑え、Ｃフィルタ１５は、Ｂフィルタ１４の場合より小さい例えば５３ｄＢに抑える。動作状態（最も消費電力の多い状態）においては、Ａフィルタ１３は、伝導ノイズを例えば６１ｄＢに抑え、Ｂフィルタ１４は、Ａフィルタ１３の場合より小さい例えば５９ｄＢに抑え、Ｃフィルタ１５は、Ｂフィルタ１４の場合より小さい例えば５６ｄＢに抑える。

図３は、電気機器（複写機）２の電力消費状態に応じた各フィルタ１３，１４，１５の電力消費量（電気機器２の電力消費量ではない。）を示すグラフである。低電力状態においては、Ａフィルタ１３の電力消費量は、例えば０．３Ｗで、Ｂフィルタ１４の電力消費量は、Ａフィルタ１３の場合より多い例えば０．６Ｗで、Ｃフィルタ１５の電力消費量は、Ｂフィルタ１４の場合より多い例えば０．８Ｗである。待機状態においては、Ａフィルタ１３の電力消費量は、例えば０．９Ｗで、Ｂフィルタ１４の電力消費量は、Ａフィルタ１３の場合より多い例えば１．７Ｗで、Ｃフィルタ１５の電力消費量は、Ｂフィルタ１４の場合より多い例えば２．５Ｗである。動作状態においては、Ａフィルタ１３の電力消費量は、例えば３．２Ｗで、Ｂフィルタ１４の電力消費量は、Ａフィルタ１３の場合より多い例えば６．５Ｗで、Ｃフィルタ１５の電力消費量は、Ｂフィルタ１４の場合より多い例えば９．７Ｗである。

図２及び図３により、伝導ノイズの規格限度値が例えば５６ｄＢである場合には、低電力状態においてはＡフィルタ、待機状態においてはＢフィルタ、動作状態においてはＣフィルタを用いると、伝導ノイズを規格限度値以下に抑えることができると共に、フィルタの電力消費量を（上記３種類からフィルタを選択する場合に限って）最も少なくすることができる。

図１に戻って、フィルタ切替部１２は、スイッチング電源１１に入力されるＡＣ電流が通過するフィルタが、Ａフィルタ１３、Ｂフィルタ１４、Ｃフィルタ１５のいずれか１つに切り替わるようにスイッチを切り替えるものである。フィルタ切替部１２は、例えばフォトトライアックカプラを用いて構成される。フィルタ切替部１２は、フィルタ切替制御部１７２からの指示に基づき、フィルタを切り替える。

制御部１７は、ＡＣアダプタ１全体を制御するもので、プログラムを記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（中央処理装置）、および上記プログラムの実行において作業領域等として用いられるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。制御部１７は、機能構成として、機器電力消費状態検知部１７１、フィルタ切替制御部１７２、及び状態−フィルタ対応関係記憶部１７３を備える。

機器電力消費状態検知部１７１は、ＡＣアダプタ１の電力供給先である電気機器２における電力消費状態（モード）を検出するものである。機器電力消費状態検知部１７１は、例えばスイッチング電源１１を流れる電流量を基に電気機器２の電力消費状態を検出する。具体的には、機器電力消費状態検知部１７１は、スイッチング電源１１を流れる電流量が所定の範囲内、例えば０．９Ａ以下の場合には電気機器２が低電力状態にあると判断し、スイッチング電源１１を流れる電流量が所定の範囲内、例えば０．９Ａより大きく１．６Ａ以下の場合には電気機器２が待機状態にあると判断し、スイッチング電源１１を流れる電流量が所定の範囲内、例えば１．６Ａより大きい場合には電気機器２が動作状態にあると判断する。機器電力消費状態検知部１７１は電力消費状態が変わったと判定した場合には、新たな電力消費状態の種別、すなわち低電力状態、待機状態、動作状態のいずれかをフィルタ切替制御部１７２に送信する。

状態−フィルタ対応関係記憶部１７３は、ＡＣアダプタ１の電力供給先である電気機器２における電力消費状態（モード）と、Ａフィルタ１３、Ｂフィルタ１４、Ｃフィルタ１５のうちで、この電力消費状態において伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低いものとを対応付けて記憶するものである。状態−フィルタ対応関係記憶部１７３は、例えばＲＯＭ等により構成される。図４に状態−フィルタ対応関係記憶部１７３に記憶させる情報の一例を示す。状態−フィルタ対応関係記憶部１７３は、低電力状態にはＡフィルタ１３を、待機状態にはＢフィルタ１４を、動作状態にはＣフィルタ１５をそれぞれ対応付け記憶している。これは、図２及び図３に基づいた場合（伝導ノイズの規格限度値は例えば５６ｄＢ）、低電力状態においてはＡフィルタ、待機状態においてはＢフィルタ、動作状態においてはＣフィルタを用いると、伝導ノイズを規格限度値以下に抑えることができると共に、フィルタの電力消費量を（上記３種類からフィルタを選択する場合に限って）最も少なくすることができるためである。

フィルタ切替制御部１７２は、機器電力消費状態検知部１７１から電力消費状態の種別を受信した場合に、受信した電力消費状態に対応するフィルタの種別を状態−フィルタ対応関係記憶部１７３から読み出し、読み出したフィルタに経路を切り替えるようにフィルタ切替部１２を制御する。

次に、フィルタ（Ａフィルタ１３、Ｂフィルタ１４、及びＣフィルタ１５）及びフィルタ切替部１２の具体的な構成例について説明する。図５及び図６は、フィルタ１３，１４，１５及びフィルタ切替部１２のそれぞれ異なる構成例を示す回路図である。図５及び図６において、各フィルタ１３，１４，１５はそれぞれ、ＡＣ電源からの２系統のラインにそれぞれ接続された２つのコイル等により構成される。各フィルタ１３，１４，１５には、それぞれフィルタリング能力の異なるコイルが使用され、これにより図２及び図３に示した特性のフィルタが形成されている。

図５は、各フィルタ１３，１４，１５を直列に接続し、各フィルタを迂回して電流を流すための、リレースイッチを設けた迂回ラインが設けられたものである。例えばスイッチＡを開いて、スイッチＢ及びスイッチＣを閉じた場合には、Ａフィルタ１３のみが使用される。同様に、スイッチＢを開いて、スイッチＡ及びスイッチＣを閉じた場合には、Ｂフィルタ１４のみが使用され、スイッチＣを開いて、スイッチＡ及びスイッチＢを閉じた場合には、Ｃフィルタ１５のみが使用される。この例においては、同じ符番を付した２つのスイッチを同時に開閉し、３つの状態を作り出したが、図中の６つのスイッチを組み合わせることによる上記３つ以外の状態を用いるようにしてもよい。図６は、各フィルタ１３，１４，１５を並列に接続し、フィルタ１３，１４，１５のいずれかに経路を切り替えるフィルタ切替部１２を備えるものである。フィルタ切替部１２のスイッチをフィルタ１３，１４，１５のいずれに切り替えるかによって使用されるフィルタが決定される。

次に、本実施形態におけるフィルタの切替に関する制御の流れを説明する。図７は、本実施形態におけるフィルタの切替に関する制御の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、機器電力消費状態検知部１７１は、スイッチング電源１１を流れる電流量を計測し、当該ＡＣアダプタ１に接続されている電気機器２の電力消費状態が別の電力消費状態に変わったか否かをチェックする。別の電力消費状態に変わっていない場合（ステップＳ１でＮＯ）には、ステップＳ１の処理を再度行い、別の電力消費状態に変わった場合（ステップＳ１でＹＥＳ）には、機器電力消費状態検知部１７１は、新たな電力消費状態をフィルタ切替制御部１７２に送信し、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、フィルタ切替制御部１７２は、新たな電力消費状態が低電力状態か否かをチェックし、低電力状態である場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、フィルタ切替制御部１７２は、状態−フィルタ対応関係記憶部１７３から低電力状態に対応するフィルタの種別としてＡフィルタ１３を読み出し、フィルタ切替部１２をＡフィルタ１３に切り替える。ステップＳ２において低電力状態でない場合（ステップＳ２でＮＯ）には、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、フィルタ切替制御部１７２は、ステップＳ１で検知された新たな電力消費状態が待機状態か否かをチェックし、待機状態である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）には、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、フィルタ切替制御部１７２は、状態−フィルタ対応関係記憶部１７３から待機状態に対応するフィルタの種別としてＢフィルタ１４を読み出し、フィルタ切替部１２をＢフィルタ１４に切り替える。ステップＳ３において待機状態でない、すなわち動作状態である場合、（ステップＳ３でＮＯ）には、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、フィルタ切替制御部１７２は、状態−フィルタ対応関係記憶部１７３から動作状態に対応するフィルタの種別としてＣフィルタ１５を読み出し、フィルタ切替部１２をＣフィルタ１５に切り替える。

このように本実施形態においては、ＡＣアダプタ１に接続された電気機器２の電力消費状態に応じて伝導ノイズを低減するためのフィルタを切り替えるようにしたので、機器の様々な状態においても伝導ノイズを規格限度値以下にすると共に、伝導ノイズのフィルタリングに用いられる消費電力をより少なくできる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、以下に述べる態様を採用することができる。上記実施形態においては、複写機（電気機器）に直流電流を供給するＡＣアダプタ（変換装置）を例にとり本発明を説明したが、本発明は、スイッチング電源を備えこれにＡＣ電流が供給されている電気機器であれば、どのようなものであっても適用することができる。また、ＡＣアダプタから直流電流が供給される電気機器は複写機である必要はなく、どのような電気機器であってもよい。

また、上記実施形態においては、複写機の有する３種類の電力消費状態（低電力状態、待機状態、動作状態）に対応させ、それぞれ特性の異なる３種類のフィルタ、または３種類の特性に切替可能なフィルタを用いたが、これは必ずしも３種類である必要はなく、電気機器の有する電力消費状態の数に対応した数であればよい。

本発明の一実施形態におけるＡＣアダプタの機能構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態における機器の各電力消費状態に対するフィルタのフィルタリング能力を示すグラフである。本発明の一実施形態における機器の各電力消費状態に対するフィルタの電力消費量を示すグラフである。本発明の一実施形態における状態−フィルタ対応関係の一例を示す図表である。本発明の一実施形態におけるフィルタとフィルタ切替部の構成の一例を示す回路図である。本発明の一実施形態におけるフィルタとフィルタ切替部の構成の第２の例を示す回路図である。本発明の一実施形態におけるフィルタ切替制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ＡＣアダプタ（電気機器、変換装置）
１１スイッチング電源
１２フィルタ切替部（切替手段）
１３Ａフィルタ（フィルタ）
１４Ｂフィルタ（フィルタ）
１５Ｃフィルタ（フィルタ）
１７１機器電力消費状態検知部（判別手段）
１７２フィルタ切替制御部（制御手段）
１７３状態−フィルタ対応関係記憶部（記憶手段）
２電気機器

Claims

交流電流が入力されるスイッチング電源と、
前記スイッチング電源の交流電流側に設けられ、前記スイッチング電源から発生する伝導ノイズをフィルタリングする、フィルタリング能力の異なる複数のフィルタと、
当該機器の使用するフィルタを前記複数のフィルタの間で切り替える切替手段と、
当該機器が電力消費量の異なる複数の状態のうち、いずれの状態にあるかを判別する判別手段と、
前記複数の各状態において、前記フィルタのいずれが当該機器においてフィルタリングを行った際の伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低いかを記憶する記憶手段と、
前記判別手段により判別された当該機器の状態を取得し、この状態において、当該機器においてフィルタリングを行った際の伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低い前記フィルタを前記記憶手段から読み出し、当該機器の使用するフィルタを当該読み出したフィルタに切り替えるように前記切替手段を制御する制御手段と
を備える電気機器。
交流電流を直流電流に変換する変換装置であって、
スイッチング電源を備え、交流電流を直流電流に変換する変換手段と、
前記変換手段の交流電流側に設けられ、前記変換手段から発生する伝導ノイズをフィルタリングする、フィルタリング能力の異なる複数のフィルタと、
当該変換装置の使用するフィルタを前記複数のフィルタの間で切り替える切替手段と、
当該変換装置に接続された電気機器が、電力消費量の異なる複数の状態のうち、いずれの状態にあるかを判別する判別手段と、
前記複数の各状態において、前記フィルタのいずれが当該変換装置においてフィルタリングを行った際の伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低いかを記憶する記憶手段と、
前記判別手段により判別された前記電気機器の状態を取得し、この状態において、当該変換装置においてフィルタリングを行った際の伝導ノイズ値を規格限度値以下に抑え、かつ消費電力が最も低い前記フィルタを前記記憶手段から読み出し、当該変換装置の使用するフィルタを当該読み出したフィルタに切り替えるように前記切替手段を制御する制御手段と
を備える変換装置。