JP2011036090A - 電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リレースイッチを用いずに低コストで待機電力を零にできる電源制御装置を提供する。
【解決手段】電源制御装置が、制御回路部２と、電源１と制御回路部２の電源ポート２１との間に設けられる第１スイッチＳＷ１と、第１スイッチＳＷ１と並列に且つ電源１と制御回路部２の電源ポート２１との間に設けられる第２スイッチＳＷ２と、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２と制御回路部２とに対して並列に設けられる電力負荷部４とを備え、制御回路部２は、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われているとき電源１から第１スイッチＳＷ１を介して電源ポート２１への電力の供給を受けて第２スイッチＳＷ２をオン状態に切り換え、第２スイッチＳＷ２がオン状態に切り換わると第１スイッチＳＷ１への入力操作が中止されても電源１から第２スイッチＳＷ２を介して電源ポート２１への電力の供給を受ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源から供給される電力を制御する電源制御装置に関する。

様々な電気機器において、機器を使用していない間の待機電力を零にすることが求められている。特許文献１には、電気機器の待機電力を零にするための電源制御装置が記載されている。具体的には、特許文献１に記載の電源制御装置は、制御回路部と、電源と制御回路部の電源ポートとの間に設けられて、オフ状態となるように常時付勢され及び人的な入力操作を受け付けるとオン状態に切り換わる第１スイッチと、第１スイッチと並列に且つ電源と制御回路部の電源ポートとの間に設けられ、制御回路部によってオン状態及びオフ状態が切り換え制御される第２スイッチと、第１スイッチと第２スイッチとに対して直列に設けられる電力負荷部と、を備える。このうち、制御回路部によってオン状態及びオフ状態が切り換え制御される第２スイッチは、リレーコイルとリレースイッチとで構成される。このように構成することにより、第１スイッチ及び第２スイッチがオフ状態の間は、電源から制御回路部の電源ポートに電力は供給されないため、待機電力は零のままである。そして、第１スイッチがオン状態に操作されて初めて、電源から第２スイッチを介した制御回路部の電源ポートへの電力供給が常時行われるようになる。

特開平１０−２４４０９５号公報

特許文献１に記載の電源制御装置において第２スイッチとして用いられているリレースイッチは大電流を流すことができるという利点がある。そもそも、特許文献１に記載の電源制御装置では、電源と第２スイッチと電力負荷部とは直列に接続されているので、第２スイッチには電力負荷部に流れるのと同程度の大電流が流れることが前提である。つまり、特許文献１に記載の電源制御装置では、必然的に大電流を流すことのできるリレースイッチを第２スイッチとして使用せざるを得ない。また、リレースイッチは機械式であるため、オン状態及びオフ状態の切り換えの際に接点の開閉音がするという問題がある。加えて、リレースイッチには、接点寿命を考慮しなければならないという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、リレースイッチを用いずに低コストで待機電力を零にできる電源制御装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る電源制御装置の特徴構成は、制御回路部と、
電源と前記制御回路部の電源ポートとの間に設けられて、オフ状態となるように常時付勢され及び人的な入力操作を受け付けるとオン状態に切り換わる第１スイッチと、
前記第１スイッチと並列に且つ前記電源と前記制御回路部の電源ポートとの間に設けられ、前記制御回路部によってオン状態及びオフ状態が切り換え制御される半導体スイッチで構成される第２スイッチと、
前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記制御回路部とに対して並列に設けられ、前記制御回路部によってオン状態及びオフ状態が切り換え制御される第３スイッチと負荷部とが直列接続されて構成される電力負荷部と、を備え、
前記制御回路部は、
前記第１スイッチへの前記入力操作が行われているとき、前記電源から前記第１スイッチを介して前記電源ポートへの電力の供給を受けて前記第２スイッチをオン状態に切り換え、
前記第２スイッチがオン状態に切り換わると、前記第１スイッチへの入力操作が中止されても、前記電源から前記第２スイッチを介して前記電源ポートへの電力の供給を受け続ける点にある。

上記特徴構成によれば、第１スイッチ及び第２スイッチがオフ状態であれば、電源から制御回路部の電源ポートへの電力の供給を確実に遮断できる。その結果、電源制御装置が搭載されている電気機器の待機電力を零にできる。
また、電力負荷部が第１スイッチと第２スイッチと制御回路部とに対して並列に設けられるので、第２スイッチには電力負荷部に流れるのと同程度の大電流が流れることはない。つまり、第２スイッチには制御回路部などの動作に必要な電流が流れるのみであり、その結果、耐電流の高いスイッチを用いなくてもよいため、第２スイッチのコストを低くできる。加えて、第２スイッチには大電流を流す必要がないため、第２スイッチとして半導体スイッチを用いることができる。半導体スイッチには、従来から用いられていたリレースイッチとは異なり接点の開閉音がするといった問題及び接点寿命の問題も発生しない。また、半導体スイッチは、リレースイッチと比べて部品サイズが小さいため、省スペース化が可能である。ここで、第２スイッチには大電流は流れないので、第２スイッチを冷却するためのファンやヒートシンクは必要とはならない。
加えて、第２スイッチのオン状態及びオフ状態は制御回路部によって切り換えられるので、電源からの電力の供給を開始させるためには、第１スイッチに対してのみ人的な入力操作を行えばよい。
従って、リレースイッチを用いずに低コストで待機電力を零にできる電源制御装置を提供できる。

本発明に係る電源制御装置の別の特徴構成は、前記第３スイッチと前記負荷部との間から前記電源ポートへと繋がる分岐線を有し、
前記分岐線には、電流が前記電源ポートへ向かう方向にのみ流れることを許容する半導体素子が設けられている点にある。

制御回路部が、第３スイッチをオフ状態に切り換えようとしても、第３スイッチが溶着するなどの問題が生じていた場合には第３スイッチがオフ状態に切り換わらずに導通したままとなって、電源から負荷部への電力供給が継続される可能性がある。
ところが、本特徴構成では、第３スイッチと負荷部との間から上記電源ポートへと繋がる分岐線を有し、その分岐線には、電流が上記電源ポートへ向かう方向にのみ流れることを許容する半導体素子が設けられている。つまり、第３スイッチが溶着するなどの問題が生じていた場合には、制御回路部が第２スイッチ及び第３スイッチをオフ状態に切り換えて、自己への電力供給を停止させ且つ負荷部への電力供給を停止させようとしても、上記第３スイッチ及び上記分岐線を介して自己に電力が供給され続けるという異常が発生するため、制御回路部は、第３スイッチが溶着していると判定できる。

本発明に係る電源制御装置の更に別の特徴構成は、前記制御回路部は、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをオン状態からオフ状態に切り換えてからの継続期間を計測し、前記継続期間が設定期間以上になると前記第３スイッチが異常であると判定する点にある。

上記特徴構成によれば、第３スイッチが溶着によって導通していれば、制御回路部が第２スイッチ及び第３スイッチをオフ状態に切り換えてからの継続期間が設定期間以上になっても、第３スイッチ及び分岐線を介して電源から制御回路部へ電力が供給されるため、制御回路部は動作を停止しない。一方で、第３スイッチが溶着しておらず正常にオフ状態に切り換えられるのであれば、制御回路部が第２スイッチ及び第３スイッチをオフ状態に切り換えた後、制御回路部に電力が供給されなくなるか、或いは、充電されているコンデンサなどから制御回路部へ一定期間は電力が供給されるがその後は電力が供給されなくなる。つまり、制御回路部は、第２スイッチ及び第３スイッチをオフ状態に切り換えた後、上記設定期間にわたって動作できているならば、第３スイッチ及び分岐線を介して電源からの電力供給を受けていると判定できる。従って、制御回路部は、第３スイッチが異常であると判定できる。

本発明に係る電源制御装置の更に別の特徴構成は、前記第２スイッチは、トライアックと発光素子とを組み合わせたフォトトライアックカプラを用いて構成される点にある。

上記特徴構成によれば、発光素子に流れる電流量を調節してオン（発光）状態及びオフ（非発光）状態を切り換えることで、トライアックのオン（導通）状態及びオフ（非導通）状態を切り換えることができる。

本発明に係る電源制御装置の更に別の特徴構成は、前記第１スイッチは、コモン端子とノーマルクローズ端子とノーマルオープン端子とを有する３端子スイッチであり、
前記コモン端子は、前記制御回路部の前記電源ポートに接続され、
前記ノーマルクローズ端子は、前記第１スイッチへ入力操作が行われたことを検知するための前記制御回路部のスイッチ入力ポートに接続され、
前記ノーマルオープン端子は、前記電源に接続される点にある。

上記特徴構成によれば、第１スイッチへの入力操作が行われていない間は、ノーマルオープン端子とコモン端子とは接続されていない。つまり、電源と制御回路部の電源ポートとは、第１スイッチを介して接続されていないので、第２スイッチがオフ状態であれば、電源から制御回路部の電源ポートへの電力の供給を確実に遮断できる。一方で、第１スイッチへの入力操作が行われると、ノーマルオープン端子とコモン端子とが接続される。その結果、電源と制御回路部の電源ポートとが第１スイッチを介して接続されて、電源から制御回路部の電源ポートへの電力の供給が開始される。

本発明に係る電源制御装置の更に別の特徴構成は、前記制御回路部は、前記第２スイッチをオン状態に切り換えている間に前記第１スイッチへの入力操作があったとき、当該入力操作の態様に応じた複数種の命令を実行可能に構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、第１スイッチが上記３端子スイッチである場合、オン状態に切り換えられた第２スイッチを介して電源から制御回路部への電力の供給が継続的に行われている間も、制御回路部は第１スイッチへの入力操作を検知できる。具体的には、第２スイッチがオン状態であり、第１スイッチがノーマルクローズ端子とコモン端子との接続状態（即ち、第１スイッチはオフ状態）にあるとき、ノーマルクローズ端子には第２スイッチ及びコモン端子を介して電源からの電圧が印加されるので、制御回路部のスイッチ入力ポートにも電圧が印加されている。その状態で第１スイッチへの入力操作があったとき、第１スイッチがノーマルオープン端子とコモン端子との接続状態（第１スイッチはオン状態）になるため、ノーマルクローズ端子に接続されている制御回路部のスイッチ入力ポートには電圧が印加されなくなる。その結果、制御回路部は、電源から第２スイッチを介した制御回路部への電力供給に影響を受けることなく、第１スイッチＳＷ１への入力操作があったことを検知できる。
従って、第１スイッチを、負荷部への電力供給の開始指令及び停止指令を行うための手段としてだけでなく、負荷部への電力供給形態の変更指令を受け付ける手段として利用できる。具体的には、予め、第１スイッチへの入力操作の回数、入力操作の持続期間などの入力操作の態様と、制御回路部に対する複数種の命令とを関連付けておけば、使用者は、第１スイッチに対する入力操作の態様を変えることで制御回路部に対する複数種の命令を区別して入力できる。

本発明に係る電源制御装置の更に別の特徴構成は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチと前記制御回路部の前記電源ポートとの間に電圧検出回路部を備える点にある。

上記特徴構成によれば、電圧検出回路部は、第１スイッチ及び第２スイッチよりも制御回路部側に設けられているので、電圧検出回路部が電源電圧を検出する際の消費電力（即ち、電圧検出回路部に通電される電力）は、待機電力を零にする妨げとはならない。

本発明に係る電源制御装置の更に別の特徴構成は、前記電源から前記制御回路部に電力が供給されている間に前記電源により充電され、前記電源から前記制御回路部に電力が供給されなくなると前記制御回路部に電力を供給するコンデンサを備え、
前記制御回路部は、前記電圧検出回路部の検出結果に基づいて前記電源からの電力供給が停止したことを検知すると、前記第３スイッチをオフ状態に切り換える点にある。

上記特徴構成によれば、電源から制御回路部への電力の供給が停止されても、一定期間はコンデンサに充電されていた分の電力が制御回路部に供給される。その結果、制御回路部は、電圧検出回路部の検出結果に基づいて電源からの電力供給が停止したことを検知すると、第３スイッチをオフ状態に切り換えることができる。例えば、電源からの電力の供給が制御回路部の制御によらない事態によって瞬間的に停止したような場合（例えば、電気ケトルのケトル本体が、給電用の電源プレートから持ち上げられた場合など）、制御回路部はコンデンサから供給される電力によって動作できるため、第２スイッチはオン状態のまま維持される。しかし、制御回路部は、安全のため第３スイッチをオフ状態に切り換えて、再び電源からの電力供給が復帰しても電源から負荷部への電力の供給を行わないようにする。

本発明に係る電源制御装置の更に別の特徴構成は、光学的な報知手段及び音声報知手段の少なくとも何れか一方を備え、
前記制御回路部は、前記第１スイッチに前記入力操作が行われて前記電源から前記電源ポートへの電力供給が開始されると、或いは、異常が発生したと判定すると、前記光学的な報知手段及び前記音声報知手段の少なくとも何れか一方を作動させる点にある。

上記特徴構成によれば、電源から制御回路部の電源ポートへの電力供給が開始されたことを、光学的な報知手段及び音声報知手段を用いて第１スイッチの操作者に対して確実に知らせることができる。また、上述したような、第３スイッチが溶着するなどの異常、及び、電源からの電力の供給が制御回路部の制御によらない事態によって瞬間的に停止したような異常が発生した場合に、その異常の発生を使用者に対して確実に知らせることができる。

電源制御装置の概念を説明する回路図である。 電源制御装置の具体例を説明する回路図である。 電源制御装置の所定部位での電圧を説明するグラフである。 別の電源制御装置の概念を説明する回路図である。

以下に図面を参照して本発明に係る電源制御装置について説明する。この電源制御装置は、様々な電気機器に搭載されて電源からの電力供給状態を制御するものである。
図１は、電源制御装置の概念を説明する回路図である。図示するように、電源制御装置は、制御回路部としてのマイクロコンピュータ２と、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２とを備える。尚、図１は、待機電力を零にするための回路構成を説明することを目的としており、後述する電力負荷部は省略している。

第１スイッチＳＷ１は、機械式のスイッチであり、オフ状態となるように常時付勢され、及び、人的な入力操作が行われるとその間だけオン状態に切り換わる。具体的には、第１スイッチＳＷ１は、コモン端子ｃとノーマルクローズ端子ｎｃとノーマルオープン端子ｎｏとを有する３端子スイッチである。よって、第１スイッチＳＷ１は、ノーマルクローズ端子ｎｃとコモン端子ｃとが接続されているオフ状態と、人的な入力操作が行われたときにノーマルオープン端子ｎｏとコモン端子ｃとが接続されるオン状態との間で切り換わる。

第１スイッチＳＷ１は、電源１とマイクロコンピュータ２の電源ポート２１との間に設けられる。具体的には、コモン端子ｃは、マイクロコンピュータ２の電源ポート２１に接続される。ノーマルクローズ端子ｎｃは、第１スイッチＳＷ１へ入力操作が行われたことを検知するためのマイクロコンピュータ２のスイッチ入力ポート２２に接続される。ノーマルオープン端子ｎｏは、電源１に接続される。ここで、コモン端子ｃと電源ポート２１との間、ノーマルクローズ端子ｎｃとスイッチ入力ポートとの間、及び、ノーマルオープン端子ｎｏと電源１との間は、直接又は何らかの電気部品を介して間接的に接続されていればよい。第１スイッチＳＷ１をこのように構成することで、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われていない間は、ノーマルオープン端子ｎｏとコモン端子ｃとは接続されていない。つまり、電源１とマイクロコンピュータ２の電源ポート２１とは、第１スイッチＳＷ１を介して接続されていないので、第２スイッチＳＷ２がオフ状態であれば、電源１からマイクロコンピュータ２の電源ポート２１への電力の供給を確実に遮断できる。その結果、電源制御装置が搭載されている電気機器の待機電力を零にできる。一方で、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われると、ノーマルオープン端子ｎｏとコモン端子ｃとが接続される。その結果、電源１とマイクロコンピュータ２の電源ポート２１とが第１スイッチＳＷ１を介して接続されて、電源１からマイクロコンピュータ２の電源ポート２１への電力の供給が開始される。

第２スイッチＳＷ２は、第１スイッチＳＷ１と並列に且つ電源１とマイクロコンピュータ２の電源ポート２１との間に設けられる半導体スイッチで構成される。この半導体スイッチはマイクロコンピュータ２によって動作が制御される。具体的には、本実施形態の第２スイッチＳＷ２は、トライアック３と発光ダイオードＤ２などの発光素子とで構成されるフォトトライアックカプラ（半導体スイッチの一例）である。トライアック３は、電源１とマイクロコンピュータ２の電源ポート２１との間に設けられる。発光ダイオードＤ２は、トライアック３のマイクロコンピュータ２の電源ポート２１の側とマイクロコンピュータ２のスイッチ制御ポート２６との間に設けられる。

次に、第２スイッチＳＷ２の動作について説明する。上述したように、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われると、電源１からマイクロコンピュータ２の電源ポート２１への電力の供給が開始される。マイクロコンピュータ２は、電力の供給が開始されると、スイッチ制御ポート２６をＬＯ（ロー）レベルに制御する。その結果、発光ダイオードＤ２のカソード側がＬＯレベルとなるので、発光ダイオードＤ２は順方向に電流が流れて発光する。そうすると、トライアック３もオン状態になる。つまり、第２スイッチＳＷ２がオン状態となって、電源１から第２スイッチＳＷ２を介してマイクロコンピュータ２の電源ポート２１への電力の供給が行われる。一方で、マイクロコンピュータ２が、スイッチ制御ポート２６をＨＩレベルに切り換えると、発光ダイオードＤ２はオフ状態となって、トライアック３もオフ状態となる。その結果、マイクロコンピュータ２の電源ポート２１への第２スイッチＳＷ２を介した電力の供給状態は停止する。

以上のように、マイクロコンピュータ２は、スイッチ制御ポート２６のＬＯレベル及びＨＩレベルを切り換えることで、第２スイッチＳＷ２のオン状態及びオフ状態を切り換えることができる。そして、マイクロコンピュータ２は、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われているとき、電源１から第１スイッチＳＷ１を介して電源ポート２１への電力の供給を受けて第２スイッチＳＷ２をオン状態に切り換え、第２スイッチＳＷ２がオン状態に切り換わると、第１スイッチＳＷ１への入力操作が中止されても、電源１から第２スイッチＳＷ２を介して電源ポート２１への電力の供給を受け続ける。

図２は、電源制御装置の具体例を説明する回路図である。本実施形態では、電源制御装置が、電気ケトルや電気ポットなどの電気湯沸器に用いられる場合を想定している。
図示するように、電源制御装置は、上述した第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及びマイクロコンピュータ２に加えて、マイクロコンピュータ２によってオン状態及びオフ状態が切り換え制御される第３スイッチＳＷ３と負荷部７とが直列接続されて構成される電力負荷部４を備える。本実施形態では、電源制御装置が電気湯沸器に用いられる例を説明するので、上記負荷部７は、湯沸用のヒータ（抵抗加熱器）である。電力負荷部４は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とマイクロコンピュータ２とに対して並列に設けられる。本実施形態において、第３スイッチＳＷ３はリレースイッチで構成される。後述のように、第３スイッチＳＷ３のオン状態及びオフ状態は、マイクロコンピュータ２によって制御される。加えて、電源制御装置は、電源１からマイクロコンピュータ２に電力が供給されている間に電源１により充電され、電源１からマイクロコンピュータ２に電力が供給されなくなるとマイクロコンピュータ２に電力を供給するコンデンサ１７を備える。このコンデンサ１７は、上述のようなバックアップ電源としての用途だけでなく、マイクロコンピュータ２に供給される電力の安定化或いはノイズカットなどの機能も果たす。

具体的には、電源制御装置は、電源ポート２１と電源グランドポート２３との間にリレーコイル５を備える。マイクロコンピュータ２は、自身のリレーポート２５をＬＯレベル及びＨＩレベルに切り換えることで、トランジスタ６のオン状態及びオフ状態を制御する。つまり、上述したように第１スイッチＳＷ１がオン状態になって電源ポート２１に電力が供給されると、マイクロコンピュータ２がリレーポート２５をＬＯレベルに制御してトランジスタ６をオン状態に切り換えている間、そのトランジスタ６を介してリレーコイル５にも電力が供給される。リレーコイル５に電力が供給されると、第３スイッチＳＷ３が作動してオン状態に切り換わる。そして、負荷部７に電力が供給される。

尚、本実施形態では、電源制御装置は、湯温を検出する温度センサ１０を備える。よって、マイクロコンピュータ２は、温度センサ１０の検出結果に基づいて、湯温が設定温度以上であると判定すると（即ち、湯温が充分に高いと判定すると）、上述したような負荷部７への電力供給を行わない。或いは、マイクロコンピュータ２は、先ず、上述したような負荷部７への電力供給を行った後、温度センサ１０の検出結果に基づいて、湯温が設定温度以上であると判定すると、後述するような負荷部７への電力供給の停止を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ２は、後述する光学的な報知手段８及び音声報知手段９の少なくとも何れか一方を用いて、負荷部７への電力供給を行わなかったこと、或いは、負荷部７への電力供給を停止したことを報知してもよい。

図３は、電源制御装置の所定部位での電圧を説明するグラフである。具体的には、Ａは、第１スイッチＳＷ１に対して入力操作が行われた時刻を零としたときの、図２の回路図の電圧Ｖ_Aの時間的変化を示すグラフであり、Ｂは、図２の回路図の電圧Ｖ_Bの時間的変化を示すグラフである。マイクロコンピュータ２の動作に必要な電圧はＶ１であるので、時刻ｔ１にマイクロコンピュータ２は起動する。そして、上述した第２スイッチＳＷ２のオン状態への切り換え制御プログラムを実行する。また、マイクロコンピュータ２は、時刻ｔ１において起動したときに、リレーコイル５のオン状態への切り換え制御プログラムも実行可能であるが、実際にその制御プログラムを実行するのは時刻ｔ２を経過してからである。何故ならば、リレースイッチである第３スイッチＳＷ３を作動させるのに必要な磁力をリレーコイル５で発生させるためには、電圧Ｖ_AがＶ２にまで上昇するのを待つ必要があるからである。従って、マイクロコンピュータ２は、時刻ｔ２以降においてリレーコイル５のオン状態への切り換え制御プログラムを実行する。

図１〜図３を参照して説明したように、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われる前までは、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３はオフ状態に切り換わっているので、電源制御装置の待機電力は零である。そして、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われると、マイクロコンピュータ２への電力供給が開始されて、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３がオン状態に切り換えられる。また、電力負荷部４が第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とマイクロコンピュータ２とに対して並列に設けられるので、第２スイッチＳＷ２には電力負荷部４に流れるのと同程度の大電流が流れることはない。つまり、第２スイッチＳＷ２にはマイクロコンピュータ２などの動作に必要な電流が流れるのみであり、その結果、耐電流の高いスイッチを用いなくてもよいため、第２スイッチＳＷ２のコストを低くできる。加えて、第２スイッチＳＷ２には大電流を流す必要がないため、第２スイッチＳＷ２として、上述のような半導体スイッチ（フォトトライアックカプラ）を用いることができる。半導体スイッチは、従来から用いられていたリレースイッチとは異なり接点の開閉音がするといった問題及び接点寿命の問題も発生しない。また、半導体スイッチは、リレースイッチと比べて部品サイズが小さいため、省スペース化が可能である。ここで、第２スイッチＳＷ２には大電流は流れないので、第２スイッチＳＷ２を冷却するためのファンやヒートシンクは必要とはならない。

また、電源制御装置は、光学的な報知手段８及び音声報知手段９の少なくとも何れか一方を備え、第１スイッチＳＷ１に入力操作が行われて電源１から電源ポート２１への電力供給が開始されると、光学的な報知手段８及び音声報知手段９の少なくとも何れか一方を作動させる。光学的な報知手段８としては、発光ダイオードなどの各種発光素子や液晶表示装置などを利用できる。また、音声報知手段９としては、圧電ブザーなどの各種音声発生手段を利用できる。

更に、電源制御装置は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２とマイクロコンピュータ２の電源ポート２１との間に電圧検出回路部１５を備える。この電圧検出回路部１５は、電圧波形のゼロクロス点を検出するものである。具体的には、マイクロコンピュータ２は、電圧検出回路部１５に接続されているゼロクロスポート２４に入力されるパルスを検出することで、電源１からの電力供給が正常に行われているのか否かを判定できる。このように、電圧検出回路部１５は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２よりもマイクロコンピュータ２側に設けられているので、電圧検出回路部１５が電源電圧を検出する際の消費電力（即ち、電圧検出回路部１５に通電される電力）は、待機電力を零にする妨げとはならない。

更に、マイクロコンピュータ２は、電圧検出回路部１５の検出結果に基づいて電源１からの電力供給が停止したことを検知して第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換える。例えば、電気湯沸器としての電気ケトル（図示せず）に本発明の電源制御装置が搭載されている場合、その電気ケトルは、電源プレートとケトル本体とで構成される。電源プレートは、家庭用コンセントなどに接続される電源ケーブル及びケトル本体が装着される給電機構を有する据置式のものであり、ケトル本体は、持ち運び可能であり且つ電源プレート上に載置して給電機構と装着されることで電力の供給を受けることができものである。本発明に係る電源制御装置の構成要素のうち、電源１は電源プレート側に位置し、電力負荷部４や第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及びマイクロコンピュータ２などはケトル本体側に位置する。このような構成の場合、電力負荷部４を構成する第３スイッチＳＷ３がオン状態（即ち、負荷部７に通電することによる湯沸しが実行中の状態）にあるときに、ケトル本体が持ち上げられて電源プレート（即ち、電源１）から取り外される可能性がある。そのとき、電源１からマイクロコンピュータ２への電力の供給は停止されるが、一定期間はコンデンサ１７に充電されていた分の電力がマイクロコンピュータ２へ供給されるため、マイクロコンピュータ２は一定期間は動作可能である。

その結果、マイクロコンピュータ２は、電源検出回路部１５に接続されているゼロクロスポート２４にパルスが入力されなくなること、即ち、ケトル本体が電源プレートから取り外されることで電源１からの電力供給が停止したことを検知できる。そして、マイクロコンピュータ２は、電源１からの電力の供給が自己の制御によらない事態によって瞬間的に停止したと判定して、第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えておく。そうすると、ケトル本体が電源プレートに再び載置されたときであっても、第３スイッチＳＷ３はオフ状態になっているので、湯沸しが突然開始されることは無いので安全である。

以上のようにして、負荷部（ヒータ）７への電力供給が開始されて、電源１からの電力供給状態が電圧検出回路部１５によって監視されつつ湯沸かしが行われる。その後、マイクロコンピュータ２は、温度センサ１０の検出結果が湯沸完了条件を満たすと、湯沸かしが完了したと判定して第３スイッチＳＷ３をオフ状態に制御する。湯沸完了条件としては、例えば、温度センサ１０で検出される湯温が設定温度を超えた場合などがある。

次に、マイクロコンピュータ２が、負荷部７への電力供給を停止し、及び、自身への電力供給も停止する手順について説明する。
マイクロコンピュータ２は、負荷部７への電力供給を停止するためにリレーポート２５のレベルを切り換え、及び、自身への電力供給を停止するためにスイッチ制御ポート２６のレベルを切り換える。具体的には、マイクロコンピュータ２は、上述した湯沸し完了条件が満たされたと判定すると、リレーポート２５をＨＩレベルに切り換える。そうすると、トランジスタ６がオフ状態となって、リレーコイル５に電流が流れなくなる。その結果、第３スイッチＳＷ３がオフ状態に切り換わって、負荷部７への電力供給が停止される。そして、マイクロコンピュータ２は、光学的な報知手段８及び音声報知手段９の少なくとも何れか一方を用いて、負荷部７への電力供給を停止したことを報知する。
また、マイクロコンピュータ２は、スイッチ制御ポート２６をＨＩレベルに切り換える。そうすると、発光ダイオードＤ２に電流が流れなくなって、トライアック３がオフ状態に切り換わる（即ち、第２スイッチＳＷ２がオフ状態に切り換わる）。その結果、電源１からマイクロコンピュータ２の電源ポート２１への第２スイッチＳＷ２を介した電力の供給が停止される。

尚、マイクロコンピュータ２が、リレーポート２５をＨＩレベルに切り換えて第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えようとしても、第３スイッチＳＷ３が溶着するなどの問題が生じていた場合には第３スイッチＳＷ３がオフ状態に切り換わらずに導通したままとなって、電源１から負荷部７への電力供給が継続される可能性がある。そのような問題を検知するため、本実施形態では、第３スイッチＳＷ３と負荷部７との間から、マイクロコンピュータ２の電源ポート２１へと繋がる分岐線１６を設け、その分岐線１６には電流がマイクロコンピュータ２の電源ポート２１へ向かう方向にのみ流れることを許容するダイオードＤ３（半導体素子の一例）を設けている。つまり、第３スイッチＳＷ３が溶着するなどの問題が生じていた場合には、マイクロコンピュータ２が第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えて、自己への電力供給を停止させ且つ負荷部７への電力供給を停止させようとしても、第３スイッチＳＷ３及び分岐線１６を介して自己に電力が供給され続けるという異常が発生するため、マイクロコンピュータ２は、第３スイッチＳＷ３が溶着していると判定できる。

具体的には、マイクロコンピュータ２は、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオン状態からオフ状態に切り換えてからの継続期間を計測し、その継続期間が設定期間以上になると第３スイッチＳＷ３が異常であると判定する。リレーポート２５がＨＩレベルに切り換えられ、且つ、スイッチ制御ポート２６がＨＩレベルに切り換えられた場合、上述のような問題が生じていなければ第３スイッチＳＷ３及び第２スイッチＳＷ２は共にオフ状態になるため、電源１から電源ポート２１には電力供給は行われない。電源１からの電力供給が停止されても、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えた後の一定期間はコンデンサ１７に充電されていた分の電力がマイクロコンピュータ２に供給される。但し、コンデンサ１７に充電されていた電力が無くなるとマイクロコンピュータ２に電力は供給されなくなって動作が停止する。ところが、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えた後の一定期間を超えても、第３スイッチＳＷ３が溶着によって導通していれば、第３スイッチＳＷ３及び分岐線１６を介して電源１からマイクロコンピュータ２へ電力が供給されるため、マイクロコンピュータ２は動作を停止しない。

つまり、マイクロコンピュータ２は、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えた後、コンデンサ１７に充電されていた電力が無くなるまでの一定期間よりも長い設定期間にわたって動作できているならば、第３スイッチＳＷ３及び分岐線１６を介して電源１からの電力供給を受けていると判定できる。従って、マイクロコンピュータ２は、第３スイッチＳＷ３が異常であると判定できる。つまり、上記設定期間を、コンデンサ１７からマイクロコンピュータ２への電力供給が無くなるまでの一定期間よりも長く設定しておけば、マイクロコンピュータ２は、上述のように第３スイッチＳＷ３が溶着していると判定して、上記報知手段８、９を報知作動させることができる。尚、第３スイッチＳＷ３が正常にオフ状態に作動した場合、コンデンサ１７からマイクロコンピュータ２への電力供給が無くなった時点で（即ち、上記設定期間が経過する前に）マイクロコンピュータ２は作動を停止する。その結果、マイクロコンピュータ２は、第３スイッチＳＷ３が異常であると判定することはない。

尚、上述の説明では、コンデンサ１７に充電されていた電力がマイクロコンピュータ２に供給されることを前提としているが、コンデンサ１７からマイクロコンピュータ２への電力供給が無くても、或いは、コンデンサ１７が設けられていない場合であっても、マイクロコンピュータ２は上述したような第３スイッチＳＷ３の異常判定を実行可能である。例えば、コンデンサ１７からマイクロコンピュータ２への電力供給が無かった場合、或いは、コンデンサ１７が設けられていない場合であっても、第３スイッチＳＷ３が溶着によって導通していれば、マイクロコンピュータ２が第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えた後も、第３スイッチＳＷ３及び分岐線１６を介して電源１からマイクロコンピュータ２へ電力が供給され続けるため、マイクロコンピュータ２は動作を停止しない。一方で、第３スイッチＳＷ３が溶着しておらず正常にオフ状態に切り換えられるのであれば、マイクロコンピュータ２が第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えた後、即座にマイクロコンピュータ２に電力が供給されなくなる。つまり、マイクロコンピュータ２は、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフ状態に切り換えた後、上記設定期間にわたって動作できているならば、第３スイッチＳＷ３及び分岐線１６を介して電源１からの電力供給を受けていると判定できる。従って、マイクロコンピュータ２は、第３スイッチＳＷ３が異常であると判定できる。

以上のように、分岐線１６及びダイオードＤ３を設けることで、マイクロコンピュータ２が、第３スイッチＳＷ３をオフ状態に制御しようとしたにも拘わらず、実際にはオン状態のまま負荷部７への電力供給が継続されるような問題が生じた場合に、使用者に知らせることができる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、マイクロコンピュータ２が、温度センサ１０の検知結果に基づいて、負荷部７への電力の供給を停止する場合について説明したが、第１スイッチＳＷ１への入力操作があった場合に負荷部７への電力の供給を停止するようにも構成されている。例えば、第１スイッチＳＷ１のノーマルクローズ端子ｎｃは、マイクロコンピュータ２のスイッチ入力ポート２２に接続される。つまり、マイクロコンピュータ２は、上述のように、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われて電源１からマイクロコンピュータ２の電源ポート２１への電力の供給が開始された後、再度、第１スイッチＳＷ１への入力操作があった場合もその入力操作を検知できる。具体的には、第２スイッチＳＷ２がオン状態であり、第１スイッチＳＷ１がノーマルクローズ端子ｎｃとコモン端子ｃとの接続状態（即ち、第１スイッチＳＷ１はオフ状態）にあるとき、マイクロコンピュータ２のスイッチ入力ポート２２には電圧（例えば、５Ｖ）が印加されている。その状態で第１スイッチＳＷ１への入力操作があったとき、第１スイッチＳＷ１がノーマルオープン端子ｎｏとコモン端子ｃとの接続状態（即ち、第１スイッチＳＷ１はオン状態）になるため、ノーマルクローズ端子ｎｃに接続されているマイクロコンピュータ２のスイッチ入力ポート２２には電圧が印加されなくなる。その結果、マイクロコンピュータ２は、電源１から第２スイッチＳＷ２を介したマイクロコンピュータ２への電力供給に影響を受けることなく、第１スイッチＳＷ１への入力操作があったことを検知できる。よって、マイクロコンピュータ２は、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われて電源１からマイクロコンピュータ２の電源ポート２１への電力の供給が開始された後、再度、第１スイッチＳＷ１への入力操作が行われた場合は、その入力操作を負荷部７への電力供給の停止指令と判定して、負荷部７への電力の供給を停止するように構成できる。

或いは、第１スイッチＳＷ１を負荷部７への電力供給の開始指令及び停止指令を行うための手段としてだけでなく、負荷部７への電力供給形態の変更指令を受け付ける手段として利用してもよい。具体的には、予め、第１スイッチＳＷ１への入力操作の回数、入力操作の持続期間などの入力操作の態様と、マイクロコンピュータ２に対する複数種の命令とを関連付けておけば、使用者は、第１スイッチＳＷ１に対する入力操作の態様を変えることでマイクロコンピュータ２に対する複数種の命令（例えば、電源制御装置が搭載されている電気機器の動作モードの変更命令など）を区別して入力できる。例えば、マイクロコンピュータ２が、１回目に行われた第１スイッチＳＷ１の入力操作を負荷部７への電力供給の開始（即ち、湯沸かしの開始）の命令と判定し、２回目に行われた第１スイッチＳＷ１の入力操作を負荷部７とは別の保温用ヒータ（図示せず）を用いた保温制御を行う命令と判定し、３回目に行われた第１スイッチＳＷ１の入力操作を負荷部（及び保温用ヒータ）への電力供給の停止（即ち、湯沸かし或いは保温の停止）の命令と判定するように構成してもよい。

＜２＞
上記実施形態では、制御回路部がマイクロコンピュータを用いて構成された例を説明したが、マイクロコンピュータを用いずに待機電力を零にするための電源制御装置を作製できる。図４は、別の電源制御装置の概念を説明する回路図である。図４に例示する電源制御回路において、ヒータなどの負荷部１１への電力の供給は、第５スイッチＳＷ５を介して行われる。第５スイッチＳＷ５はリレースイッチであり、そのオン状態及びオフ状態は制御部１３によって制御されるリレーコイル１４によって切り換えられる。よって、制御部１３への電力供給が開始されると、それと共に電力が供給されるリレーコイル１４は自動的に第５スイッチＳＷ５をオン状態に切り換え、制御部１３への電力供給が停止されると、それと共に電力供給が停止されるリレーコイル１４は自動的に第５スイッチＳＷ５をオフ状態に切り換える。図４に例示する電源制御装置において、電源部１２へ電力が供給されると制御部１３へも電力が供給される。電源部１２へは、第４スイッチＳＷ４及び第５スイッチＳＷ５が共にオフ状態の間は電力が供給されない。第４スイッチＳＷ４は、オフ状態となるように常時付勢され及び人的な入力操作を受け付けるとその間だけオン状態に切り換わるスイッチである。

次に、この電源制御装置の動作を説明する。
最初に第４スイッチＳＷ４に対して入力操作が行われると、電源１からダイオードＤ４と第４スイッチＳＷ４とを介して電源部１２に電力が供給される。その結果、上述したように、第５スイッチＳＷ５がオン状態に切り換わる。尚、第４スイッチＳＷ４がオン状態であり且つ第５スイッチＳＷ５がオフ状態にあるとき、ダイオードＤ５によって電流が阻止されて負荷部１１へは電流は流れない。そのため、第４スイッチＳＷ４は、電源部１２及び制御部１３の動作に必要な電流を流すだけの能力があればよい。その結果、第４スイッチＳＷ４として、小型で且つ安価なスイッチを用いることができる。
そして、第５スイッチＳＷ５がオン状態に切り換わると、電源１から第５スイッチＳＷ５を介した負荷部１１への電力の供給が行われる。また、その後に第４スイッチＳＷ４への入力操作が停止されても、第５スイッチＳＷ５がオン状態に切り換わって、電源１から第５スイッチＳＷ５及びダイオードＤ５を介して電源部１２への電力の供給が行われるので、第５スイッチＳＷ５のオン状態も維持される。
以上のように、図４に示した電源制御装置でも、使用していない間の待機電力を零にすることができる。

以上のように、電源部１２へは、第４スイッチＳＷ４及び第５スイッチＳＷ５が共にオフ状態の間は電力が供給されないので、電源制御装置の待機電力を零にできる。そして、第４スイッチＳＷ４に入力操作があったときには、電源部１２への電力供給が開始されるとともに、上述のように負荷部１１への電力の供給が開始されるようにできる。

＜３＞
上記実施形態では、第２スイッチＳＷ２にフォトトライアックカプラを用いたが、他の半導体スイッチを用いてもよい。例えば、フォトトライアックカプラの代わりにソリッドステートリレーや、サイリスタと発光素子とで構成されるフォトサイリスタカプラを用いてもよい。尚、トライアック３の代わりにサイリスタを用いた場合、電源１の整流目的で設けていたダイオードＤ１は不要となる。

＜４＞
上記実施形態では、電源１を用いたドロッパ電源の回路構成を例示したが、スイッチング電源の回路構成に改変してもよい。

＜５＞
上記実施形態において、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を設ける位置を変更してもよい。例えば、図１の回路構成では、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を電源１とマイクロコンピュータ２の電源ポート２１との間に設けているが、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を電源１とマイクロコンピュータ２の電源グランドポート２３との間に設けてもよい。但し、その場合は他の回路構成も変更する必要がある。

＜６＞
上記実施形態では、第１スイッチＳＷ１として、コモン端子ｃとノーマルクローズ端子ｎｃとノーマルオープン端子ｎｏとを有する３端子スイッチを用いた場合を例示したが、他の構成のスイッチを用いてもよい。例えば、電源１に接続される端子と、マイクロコンピュータ２の電源ポート２１に接続される端子とを有し、その２端子間の接続（オン状態）及び非接続（オフ状態）が人的な入力操作によって切り換えられるだけのスイッチを用いてもよい。

＜７＞
上記実施形態では、本発明に係る電源制御装置が電気ケトルや電気ポットなどの電気湯沸器に用いられる場合を例示したが、電源制御装置を他の電気機器に用いてもよい。

本発明の電源制御装置は、機器を使用していない間の待機電力を零にするために利用できる。

１ 電源
２ マイクロコンピュータ（制御回路部）
３ トライアック（フォトトライアックカプラ）
４ 電力負荷部
７ 負荷部
８ 光学的な報知手段
９ 音声報知手段
１５ 電圧検出回路部
１６ 分岐線
２１ 電源ポート
２２ スイッチ入力ポート
Ｄ２ 発光ダイオード（発光素子、フォトトライアックカプラ）
Ｄ３ ダイオード（半導体素子）
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ（半導体スイッチ、フォトトライアックカプラ）
ＳＷ３ 第３スイッチ
ｃ コモン端子
ｎｃ ノーマルクローズ端子
ｎｏ ノーマルオープン端子

Claims (9)

1. 制御回路部と、
   電源と前記制御回路部の電源ポートとの間に設けられて、オフ状態となるように常時付勢され及び人的な入力操作を受け付けるとオン状態に切り換わる第１スイッチと、
   前記第１スイッチと並列に且つ前記電源と前記制御回路部の電源ポートとの間に設けられ、前記制御回路部によってオン状態及びオフ状態が切り換え制御される半導体スイッチで構成される第２スイッチと、
   前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記制御回路部とに対して並列に設けられ、前記制御回路部によってオン状態及びオフ状態が切り換え制御される第３スイッチと負荷部とが直列接続されて構成される電力負荷部と、を備え、
   前記制御回路部は、
   前記第１スイッチへの前記入力操作が行われているとき、前記電源から前記第１スイッチを介して前記電源ポートへの電力の供給を受けて前記第２スイッチをオン状態に切り換え、
   前記第２スイッチがオン状態に切り換わると、前記第１スイッチへの入力操作が中止されても、前記電源から前記第２スイッチを介して前記電源ポートへの電力の供給を受け続ける電源制御装置。
2. 前記第３スイッチと前記負荷部との間から前記電源ポートへと繋がる分岐線を有し、
   前記分岐線には、電流が前記電源ポートへ向かう方向にのみ流れることを許容する半導体素子が設けられている請求項１記載の電源制御装置。
3. 前記制御回路部は、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをオン状態からオフ状態に切り換えてからの継続期間を計測し、前記継続期間が設定期間以上になると前記第３スイッチが異常であると判定する請求項２記載の電源制御装置。
4. 前記第２スイッチは、トライアックと発光素子とを組み合わせたフォトトライアックカプラを用いて構成される請求項１〜３の何れか一項に記載の電源制御装置。
5. 前記第１スイッチは、コモン端子とノーマルクローズ端子とノーマルオープン端子とを有する３端子スイッチであり、
   前記コモン端子は、前記制御回路部の前記電源ポートに接続され、
   前記ノーマルクローズ端子は、前記第１スイッチへ入力操作が行われたことを検知するための前記制御回路部のスイッチ入力ポートに接続され、
   前記ノーマルオープン端子は、前記電源に接続される請求項１〜４の何れか一項に記載の電源制御装置。
6. 前記制御回路部は、前記第２スイッチをオン状態に切り換えている間に前記第１スイッチへの入力操作があったとき、当該入力操作の態様に応じた複数種の命令を実行可能に構成されている請求項５に記載の電源制御装置。
7. 前記第１スイッチ及び前記第２スイッチと前記制御回路部の前記電源ポートとの間に電圧検出回路部を備える請求項１〜６の何れか一項に記載の電源制御装置。
8. 前記電源から前記制御回路部に電力が供給されている間に前記電源により充電され、前記電源から前記制御回路部に電力が供給されなくなると前記制御回路部に電力を供給するコンデンサを備え、
   前記制御回路部は、前記電圧検出回路部の検出結果に基づいて前記電源からの電力供給が停止したことを検知すると、前記第３スイッチをオフ状態に切り換える請求項７記載の電源制御装置。
9. 光学的な報知手段及び音声報知手段の少なくとも何れか一方を備え、
   前記制御回路部は、前記第１スイッチに前記入力操作が行われて前記電源から前記電源ポートへの電力供給が開始されると、或いは、異常が発生したと判定すると、前記光学的な報知手段及び前記音声報知手段の少なくとも何れか一方を作動させる請求項１〜８の何れか一項に記載の電源制御装置。

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