JP3076452U - 紫外線ランプとシングルエンド安定器回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 回路の誤動作をなくすことにより安定的に作
動する紫外線ランプとシングルエンド安定器回路を採用
した歯ブラシ殺菌機の提供。 【解決手段】 少なくとも入力電圧に含まれた電磁波を
除去するＥＭＩ処理部１０と、前記ＥＭＩ処理部の一方
の出力に接続され入力電圧を整流する整流部２０と、ラ
ンプを駆動させるためのランプ駆動部４０と、点灯され
て殺菌作用が可能な紫外線ランプ５０を具備するシング
ルエンド安定器回路であって、前記整流部の一端に連結
されて安定的な出力を発振しＣＰＵの制御に連動して動
作するスイッチング発振部３０と、前記ＥＭＩ処理部の
他端に連結され所定の直流電圧を生成するＣＰＵ電源部
６０を備えるＣＰＵ７０と、前記ＣＰＵ電源部から発生
する所定の駆動電圧を受け、前記スイッチング発振部に
連動して制御することにより、回路の誤動作を防止する
ためのフォトカップラを備えて、紫外線ランプのオン／
オフ動作を表示する動作表示部８０と、で構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術の分野】

本考案は、紫外線ランプとシングルエンド安定器回路を採用した歯ブラシ殺菌 機に係るもので、詳しくは、１個のトランジスタを用いて安定器回路を構成する ことにより回路を簡便に構成し、製作が容易であり、製造原価を節減し得ると共 に、歯ブラシの殺菌効果を強化することができるシングルエンド安定器回路に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、歯ブラシ殺菌機は、お手洗い及び洗面室などで歯ブラシ、ひげ剃り機 、及び各種保健用具を衛生的に保管できるように殺菌機能を備えている。特に最 近、紫外線の殺菌能力を活用して電磁的に照射して、殺菌効果を高めた歯ブラシ 殺菌機及びこれを駆動するための駆動回路の開発が活発に進行されつつある。

【０００３】 従来の歯ブラシ殺菌機の駆動回路は、韓国実用新案登録番号１９９８−０１３ ０６９号（登録日１９９８年１０月１６日）に記載された例が知られている。従 来の歯ブラシの殺菌機の駆動回路を図４を用いて説明する。図４は、従来の歯ブ ラシ殺菌機を駆動する回路部の構成を示すブロック図である。

【０００４】 図４において、ａは第１クロックを発生する第１クロック発生器、ｂは第２ク ロックを発生する第２クロック発生器、ｃは微分器、ｄは第２時間を設定する第 ２タイマー、ｅは第１時間を設定する第１タイマー、ｆはモーター駆動回路を制 御するモーター駆動制御部、ｇは歯ブラシ殺菌機の内部を開閉するドアスイッチ 、ｈは紫外線ランプ発振制御部をそれぞれ示す。Ｉは紫外線ランプ発振部、ｊは 紫外線ランプ、ｋはＬＥＤを示し、ｌはモーター駆動回路、ｍはモーターを示す 。又、ｎは警報音を発生する音響制御部、ｏはメロディー発生器、ｐは音響を出 力するスピーカーをそれぞれ示す。

【０００５】 図４に示すように、第１クロック発生回路ａに接続された第１タイマーｃは、 ドアーが閉じてドアースイッチｇがオンした時点から第１所定時間、好ましくは 、６０分の周期で紫外線ランプ発振制御部ｈとモーター駆動制御部ｆにトリガー パルスを出力し、紫外線ランプ発振制御部ｈとモーター駆動制御部ｆはそれぞれ 紫外線ランプ発振部ｉとモーター駆動回路ｌを経てそれぞれ紫外線ランプｉとフ ァン駆動モーターｍを作動させる。紫外線ランプ発振部ｉにはＬＥＤ表示ランプ ｋが接続されて殺菌作動する間ＬＥＤランプが点灯されるようする。ドアスイッ チｇには音響制御部ｎとメロディ発生部ｏが接続してドアが開放されている間、 スピーカｐを通してメロディを発生する。

【０００６】 一方、第２タイマーｄは、ドアの開閉にかかわらず第２所定時間、好ましくは 、４時間周期のパルスを出力して微分器ｃを経て第１タイマーをリセットさせて 、紫外線ランプｊとモーターｍを作動させる。ここで、第１タイマーと第２タイ マーは、紫外線ランプの殺菌能力とモーターの出力に従い、適切なタイミングで 作動されることができるが、第１タイマーは４０分乃至８０分、第２タイマーは ３時間乃至６時間周期で作動するように構成されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

然るに、このように構成される従来の歯ブラシ殺菌機の駆動回路は、ドアスイ ッチｇがオンされた時間から第１所定時間周期で作動する第１タイマーと、ドア の開閉と無関係に第２所定時間周期で作動する第２タイマーを備えているため、 その構成が複雑になって製造原価が高くなるのみならず、紫外線を照射するラン プの寿命が短くなり、殺菌効果が時間に従い変動するという問題点があった。

【０００８】 本考案の目的は、回路の構成を簡単にして製造原価を節減し、ソフト起動を実 行して紫外線ランプの寿命を延長させ、殺菌効果を顕著に高めながら外部と絶縁 される制御方式を採択して、回路の誤動作をなくすことにより安定的に作動する 紫外線ランプとシングルエンド安定器回路を採用した歯ブラシ殺菌機を提供する にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため本考案に係るシングルエンド安定器回路は、少なくと も入力電圧に含まれた電磁波を除去するＥＭＩ処理部と、前記ＥＭＩ処理部の一 方の出力に接続され入力電圧を整流する整流部と、ランプを駆動させるためのラ ンプ駆動部と、点灯されて殺菌作用が可能な紫外線ランプを具備するシングルエ ンド安定器回路であって、前記整流部の出力は安定的な出力を発振しＣＰＵの制 御に連動して動作するスイッチング発振部に連結され、前記ＥＭＩ処理部の他方 の出力は所定の直流電圧を生成するＣＰＵ電源部を通じてＣＰＵに連結され、前 記ＣＰＵは所定の駆動電圧を受け、前記スイッチング発振部を連結して制御し、 回路の誤動作を防止するためのフォトカップラーを有する動作表示部に出力を提 供することを特徴とする。

【００１０】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態について図面を用いて説明する。

【００１１】 図１は、本考案に係るシングルエンド安定器回路の構成を示すブロック図であ る。図１において、１０は電磁波発生を防止するＥＭＩ処理部、２０は入力電圧 を整流してスイッチング発振部に供給する整流部、３０はスイッチング発振部、 ４０はランプ駆動部、５０は紫外線ランプをそれぞれ示す。又、６０はＣＰＵの 電源を供給するＣＰＵ電源部、７０は前記スイッチング発振部３０を連動して動 作させ回路を制御するＣＰＵ、８０は動作表示部をそれぞれ示す。

【００１２】 以下、図１を用いて本考案に係るシングルエンド安定器回路を詳しく説明する 。

【００１３】 先ず、常用電源ＡＣ２２０Ｖが入力すると、入力された電源電圧がＥＭＩ処理 部１０に提供される。前記ＥＭＩ処理部１０では入力電源から発生する電磁波を 除去して、ラインフィルタ（ｌｉｎｅ ｆｉｌｔｅｒ：図示せず）を通じて整流 部２０に供給する。次いで、整流部２０は、入力電源電圧を整流し殺菌ランプ５ ０を駆動させるため、スイッチング発振部３０に安定した電圧を提供する。

【００１４】 スイッチング発振部３０は、前記整流部２０から提供された入力電圧と後述の ＣＰＵ７０の制御に連動して殺菌ラップ５０を駆動するための発振を実行する。 このとき、本考案に係る前記スイッチング発振部３０は、１個のトランジスタだ けを用いた回路を構成して発振動作を実行するシングルエンド（ｓｉｎｇｌｅ ｅｎｄ）方式であることを特徴とする。

【００１５】 前記スイッチング発振部３０により発生された発振電圧をランプ駆動部４０に 提供し、ランプ駆動部４０は前記スイッチング発振部３０から発振電圧を受けて 紫外線ランプ５０を点灯するか又は消灯する。又、前記ＥＭＩ処理部１０で電圧 電流制限用キャパシタ（図示せず）を通じてＣＰＵ電源部６０に電源を供給する 。

【００１６】 ＣＰＵ電源部６０は、入力端に電圧電流制限用キャパシタ（後述の図２におい てＣ４）を採用して入力電圧を降下させた後、瞬間過電圧保護用ダイオード素子 と反波整流回路などを通じてＣＰＵ７０を駆動させることができる所定の電圧を 発生する。本実施例では１．８Ｖ〜３．６Ｖ程度の超低電圧を発生させてＣＰＵ ７０に提供する。

【００１７】 ＣＰＵ７０は、前記ＣＰＵ電源部６０から安定な所定の電圧を受け、内蔵され た発振器（ＯＳＣ：図示せず）を通じて所定の信号を制御して前記スイッチング 発振部３０に提供する。又、ＣＰＵ７０では、製造原価を節減するために、製造 原価が非常に低廉な常用の製品を用いた。例えば、家庭用リモートコントローラ ーに用いられる集積回路（ＩＣ）素子を用いて、回路全体の製造原価を大福的に 低くしている。

【００１８】 以下、本考案によるシングルエンド安定器回路の詳細な説明を図２を用いて説 明する。

【００１９】 図２は、本考案に係る歯ブラシに用いられる駆動回路の詳細回路図である。図 ２において図面の符号が前記図１と同様なものは相互対応する回路であって、そ の詳しい説明は省略する。図２において符号１０−８０は上述の図１と同一な部 分を示し、別途の説明は省略する。

【００２０】 先ず、ＡＣ２２０Ｖ ６０Ｈｚの入力電圧がヒューズＦ１、ＥＭＩキャパシタ ｃ１、ラインフィルタＦＬ１、ＥＭＩキャパシタｃ２などを通じて電波整流回路 のブリッジ整流回路ＢＤ１の入力側に印加する。このとき、前記電波整流回路の 出力は下記の数学式１により充電されて放電を待機している。

【数学式１】 ここで、入力電圧は２２０Ｖを用い、このときＣＰＵ７０（図示せず）の出力 側端子でアクティブロー信号（ａｃｔｉｖｅ ｌｏｗ ｓｉｇｎａｌ）が感知さ れれば、フォトカップラ（図示せず）が作動して前記スイッチング発振部３０に 具備されたスイッチングトランジスタＱ１のベース回路を動作させて、紫外線駆 動回路４０に点灯動作を準備させる。このとき、入力電圧Ｖｉｎは、前記スイッ チング発振部３０の入力側に配置された起動抵抗Ｒ２を通じてスイッチングトラ ンジスタＱ１にベース起動電流を流して、スイッチングトランジスタＱ１をター ンオンする。この場合、本考案によるスイッチングトランジスタＱ１のコレクタ 電流がかならず０から開示されるので、起動電流は非常に小さい値でも満足する ことができる。その理由は、トランスＥＩの２次券線は開放状態であるので、入 力側からみると、１次券線のみに電流が流れるためである。

【００２１】 前記スイッチングトランジスタＱ１が一応オン状態になると、ベース券線Ｎ_Ｂ にはそれぞれの券数比に従う電圧が発生する。このときに発生するベース電圧は 下記の数学式２で示される。

【数学式２】 ここで、Ｖ_Ｂはベース電圧、Ｎ_Ｂはコイルのベース券線、Ｎ_Ｐはコイルの一次 側券線、Ｖｉｎは入力電圧をそれぞれ示す。

【００２２】 前記ベース電圧Ｖ_ＢはスイッチングトランジスタＱ１がオンされる極性で接続 されているので、前記スイッチングトランジスタＱ１はオン状態を継続して維持 する。このときのベース電流Ｉ_Ｂは継続して定電流で流れる。その理由はベース 電流Ｉ_Ｂが下記の数学式３のように示されるためである。

【数学式３】 ここで、Ｖ_ＢＥは、トランジスタＱ１のベース電圧−トランジスタＱ１のエミ ッタ電圧を示す。

【００２３】 しかし、前記トランジスタＱ１のコレクタ電流Ｉｃは１次関数的に増加するの で、一定期間ターンオン（ｔ_ｏｎ）された後にコレクタ電流Ｉｃに到達すると、 直流電流増幅率ｈｆｅとの間に下記の数学式４のような関係が成立する。

【数学式４】 そして、前記トランジスタＱ１は、これ以上オン状態が維持されないが、これ はベース電流不飽和領域になることを意味し、これによりコレクタ電圧は飽和領 域から不飽和領域に移行する。すると、１次券線の電圧が低くなるため、ベース 券線の誘起電圧も低くなってベース電流が減少する。

【００２４】 前記トランジスタＱ１がオフされれば、トランスの各券線には励起電力が発生 し、２次側券線から負荷電流が流れ始まる。このときの負荷電流は一定期間ター ンオフ（ｔ_ｏｆｆ）された後、エネルギー放出を完了しゼロ０の状態となる。し かし、２次券線には少ないが残留エネルギーが存在し、これが再びバックスイン グ（ｂａｃｋｓｗｉｎｇ）してベース券線に電圧を発生させて、再び前記トラン ジスタＱ１を動作させて反復してスイッチング動作を継続する。

【００２５】 以上の動作説明は、出力電圧が安定化されるまでの初期状態を説明したもので あるが、本考案の回路ではトランジスタＱ１のベース駆動条件が非常に重量にな る。即ち、入力電圧が上昇すると、ベース電流も上昇し、正常的なコレクト電流 に至るまで前記トランジスタＱ１は導通しているのである。それで、前記トラン ジスタＱ１のオン時間を長時間維持し、入力電圧が低くなると、必要なコレクト 電流を流れることができなくなる。従って、前記トランジスタＱ１の電流増幅率 ｈｆ２を考慮して、最低電圧でも充分なベース電流を流すことができるようにベ ース抵抗Ｒ３値を決定した。

【００２６】 このときのベース券数、即ち、トランジスタＱ１がオフすると、下記の数学式 ５のようになってエミッタとベース間の逆電圧が印加されるので、前記トランジ スタＱ１のＶ_ＥＢの正格を考慮するようにした。

【数学式５】 前記のような条件で求められたベース抵抗は、入力電圧が動作範囲の上限に至 った場合を考慮すると、ベース電流Ｉ_Ｂは入力電圧に比例せず、入力電圧の変化 率よりも一層大きい値になるためである。

【００２７】 又、動作状態では、定電圧動作のためトランジスタＱ１のベース電流Ｉ_Ｂは恒 常所定値になるように制御されている。しかし、電源をオンさせた直後には直ち に定電圧動作にならなく、駆動電流の全てが前記トランジスタＱ１のベース電流 となる。又、入力電圧が上昇すると、ベース券線の電圧が上がるので、駆動電流 が増加する。即ち、動作開始の起動のときはトランジスタＱ１の大容量のコレク タ電流が流れて最大定格を超過し、結局は破壊される場合が発生する。従って、 これに対する保護対策が要求される。

【００２８】 このとき、前記トランジスタＱ１のエミッタに抵抗を挿入する場合は、トラン ジスタＱ１の電流増幅率ｈｆｅ散布も現れるので、コレクタ電流最大定格には相 当な幅の余裕を置かなければならないという難しさがある。これに対し本考案で は、ベーカークランプ回路（Ｂａｋｅｒ Ｃｌａｍｐ：Ａｎｔｉ Ｓａｔｕｒａ ｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）とフリーホイーリングダイオード（Ｆｒｅｅ Ｗｈ ｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が内装された素子を選択することにより、このよう な問題点を解決している。

【００２９】 又、本考案では、トランスＥＩの漏泄インダクタンスによるスナッバ（ｓｎｕ ｂｂｅｒ）回路を付加することにより、より安定的な動作を実行している（ｃ３ 挿入）。前記スナッバ回路は、入力電圧が急激に増加するとき、誘導性負荷に対 するサージ電圧により関連の能動素子が破壊されるのを防止するための回路であ る。これはトランスが理論的に完全結合を実行することができないためである。 特に本考案では、トランスＥＩギャップが大きいため、漏泄磁束が増加すること ができる。漏泄インダクタンスに１次、２次の電流が流れエネルギーが蓄積され るが、他の券線と結合しない成分のため、１次側から２次側への電力が移行され ない。従って、前記トランジスタＱ１がオフされる瞬間に大きい逆起電力が発生 し、前記トランジスタＱ１のコレクタ電圧に重畳されるため、トランジスタＱ１ が破壊されるのである。

【００３０】 以上、本回路の核心能動素子のトランジスタＱ１を過大電圧及び電流から徹底 に保護して回路の信頼性を確保している。

【００３１】 ｃ１０，ｃ１１に関連のトランス券線比でランプのフィラメント電圧を供給す ることにより、ランプの点灯の際に少電力でも点灯ができるようにした。従って 、ランプの寿命を延長させるようになる。

【００３２】 又、前記図面には図示していないが、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｓｔｏｒ）をスタット キャパシタと共に挿入して点灯初期の過大電圧、電流がランプに直接印加しない ようにして、フィラメントを保護し、ランプの早期黒化を防止している。

【００３３】 以下、本考案の各構成を参照しながら主要構成素子の機能を目的を説明する。

【００３４】 先ず、ＥＭＩ部１０ではラインフィルタＬＦＩの前後に接続されているキャパ シタＣ１，Ｃ２と抵抗Ｒ１は入力信号に含まれた有害電磁波を除去するＥＭＩ除 去用である。又、整流部２０では前記数学式１により、入力電圧がＡＣ２２０Ｖ である場合、約ＤＣ１５６Ｖ程度が出力される。又、前記スイッチング発振部３ ０でトランジスタＱ１のコレクタ側に連結されたキャパシタｃ７はスナッバ用で あって、入力電源が急激に上昇されるか又は変動されるときに、誘導性負荷のサ ージ電圧により関連回路の能動素子が破壊されるのを防止する。前記トランジス タＱ１はブロック図で示す前記ＣＰＵ７０の制御によりベースＢに制御電圧が提 供されると、ランプ駆動部４０に紫外線ランプ５０を駆動させるための信号を出 力する。

【００３５】 又、前記紫外線ランプ５０は、詳しく図示していないが、１番端子と２番端子 間にフィラメントが連結され、３番端子と４番端子にもフィラメントが連結され て、点灯信号が提供されるときに作動する。

【００３６】 又、前記ＣＰＵ電源部６０の入力側に配置されたキャパシタｃ４は入力電源電 圧を降下する役割をする。又、ダイオードＤ３とゼナーダイオードＺＤ２として 反波整流回路を構成し、ダイオードＤ４は瞬間過電圧を保護する素子である。

【００３７】 又、素子Ｒ１，Ｃ２により電流制限された入力電源はダイオードＤ３，Ｄ４を 通じて反波整流され、ゼナーダイオードＺＤ２により定電圧制御されてコンデン サＣ６に貯蔵される。このように低電流を印加する回路を採択することにより、 本考案による歯ブラシ殺菌機の製造原価を従来に比べて顕著に節減して、一般家 庭及び病院などで実用的に利用することができるようになる。

【００３８】 本考案によるＣＰＵは、所定の発振周波数（本実施例では３．５８ＭＨｚを用 いる）を有する発振器（ＯＳＣ）を基本クロックとして時間別に起動信号（Ａｃ ｔｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ）を提供することにより、回路の任意的な動作を排除す るようにした。 このときの紫外線ランプがオン状態になるときは、動作表示部８０の赤色ＬＥ Ｄがオンされるようにして、使用者の便意を図り、緑色ランプは待機（ｓｔａｎ ｄｂｙ）状態を示すようにして、回路の動作状態を使用者が恒常確認できるよう にした。

【００３９】 又、本考案でのＣＰＵ７０のリセット端子と歯ブラシ殺菌機のドアスイッチ（ 図示せず）を連結させて、ドアが開けるときに使用者が紫外線ランプの殺菌光エ ネルギーを直接照射しないようにして、安全度を向上させている。

【００４０】 以下、このような具体的な駆動回路を採用する本考案に係る歯ブラシ殺菌機の 例を図３を用いて説明する。

【００４１】 図３は、本考案によるシングルエンド安定器回路を採用した歯ブラシ殺菌機の 使用状態を示す説明図である。図３に示すように、本考案に係る歯ブラシ殺菌機 は本体９０と、開閉により歯ブラシを収納するドア１００と、歯磨きを保管する 歯磨き保管台１１０と、紫外線ランプが正常作動するか否やかを直接観察できる 表示窓１２０と、前記紫外線ランプのオン／オフを表示する動作表示灯１３０と 、歯ブラシが掛かる歯ブラシ掛止台１４０と、からなる。

【００４２】 前記本考案によるシングルエンド安定器回路を採用した歯ブラシ殺菌機に対す る説明は、本考案の技術内容に大きく影響を与えないため、その詳細な動作説明 は省略する。

【００４３】 このような本考案による駆動回路は、歯ブラシ用殺菌機を例えて説明したが、 食器乾燥機などの紫外線ランプの効果を用いる機器と、外部のクロックによらず に安定な発振を用いる分野の回路及び機器に利用されることができる。

【００４４】 このように本考案で採択されたＣＰＵは、廉価の一般のリモートコントローラ ーに用いられるものとして設計して、製造原価を顕著に低くすることができる。

【００４５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、従来と比べ回路の構成を簡単にして製造原価を 節減し、ソフト起動を実行して紫外線ランプの寿命を延長させ、殺菌効果を顕著 に高めながら外部と絶縁されるようにする制御方式を採択して、回路の誤動作を なくして安定的に作動するシングルエンド安定器回路を提供し得るという効果が ある。

【００４６】 上述の本考案の好ましい実施例は、例示の目的のために開示されたもので、当 業者ならば、本考案の特許請求範囲に開示された本考案の思想と範囲を外れない 限り各種修正、変更、代替及び付加が可能なのである。

【提出日】平成１２年１０月３日（２０００．１０．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術の分野】

本考案は、紫外線ランプとシングルエンド安定器回路を採用した歯ブラシ殺菌 機に係るもので、詳しくは、１個のトランジスタを用いて安定器回路を構成する ことにより回路を簡便に構成し、製作が容易であり、製造原価を節減し得ると共 に、歯ブラシの殺菌効果を強化することができるシングルエンド安定器回路に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、歯ブラシ殺菌機は、お手洗い及び洗面室などで歯ブラシ、ひげ剃り機 、及び各種保健用具を衛生的に保管できるように殺菌機能を備えている。特に最 近、紫外線の殺菌能力を活用して電磁的に照射して、殺菌効果を高めた歯ブラシ 殺菌機及びこれを駆動するための駆動回路の開発が活発に進行されつつある。

【０００３】 従来の歯ブラシ殺菌機の駆動回路は、韓国実用新案登録番号１９９８−０１３ ０６９号（登録日１９９８年１０月１６日）に記載された例が知られている。従 来の歯ブラシの殺菌機の駆動回路を図４を用いて説明する。図４は、従来の歯ブ ラシ殺菌機を駆動する回路部の構成を示すブロック図である。

【０００４】 図４において、ａは第１クロックを発生する第１クロック発生器、ｂは第２ク ロックを発生する第２クロック発生器、ｃは微分器、ｄは第２時間を設定する第 ２タイマー、ｅは第１時間を設定する第１タイマー、ｆはモーター駆動回路を制 御するモーター駆動制御部、ｇは歯ブラシ殺菌機の内部を開閉するドアスイッチ 、ｈは紫外線ランプ発振制御部をそれぞれ示す。Ｉは紫外線ランプ発振部、ｊは 紫外線ランプ、ｋはＬＥＤを示し、ｌはモーター駆動回路、ｍはモーターを示す 。又、ｎは警報音を発生する音響制御部、ｏはメロディー発生器、ｐは音響を出 力するスピーカーをそれぞれ示す。

【０００５】 図４に示すように、第１クロック発生回路ａに接続された第１タイマーｃは、 ドアーが閉じてドアースイッチｇがオンした時点から第１所定時間、好ましくは 、６０分の周期で紫外線ランプ発振制御部ｈとモーター駆動制御部ｆにトリガー パルスを出力し、紫外線ランプ発振制御部ｈとモーター駆動制御部ｆはそれぞれ 紫外線ランプ発振部ｉとモーター駆動回路ｌを経てそれぞれ紫外線ランプｉとフ ァン駆動モーターｍを作動させる。紫外線ランプ発振部ｉにはＬＥＤ表示ランプ ｋが接続されて殺菌作動する間ＬＥＤランプが点灯されるようする。ドアスイッ チｇには音響制御部ｎとメロディ発生部ｏが接続してドアが開放されている間、 スピーカｐを通してメロディを発生する。

【０００６】 一方、第２タイマーｄは、ドアの開閉にかかわらず第２所定時間、好ましくは 、４時間周期のパルスを出力して微分器ｃを経て第１タイマーをリセットさせて 、紫外線ランプｊとモーターｍを作動させる。ここで、第１タイマーと第２タイ マーは、紫外線ランプの殺菌能力とモーターの出力に従い、適切なタイミングで 作動されることができるが、第１タイマーは４０分乃至８０分、第２タイマーは ３時間乃至６時間周期で作動するように構成されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

然るに、このように構成される従来の歯ブラシ殺菌機の駆動回路は、ドアスイ ッチｇがオンされた時間から第１所定時間周期で作動する第１タイマーと、ドア の開閉と無関係に第２所定時間周期で作動する第２タイマーを備えているため、 その構成が複雑になって製造原価が高くなるのみならず、紫外線を照射するラン プの寿命が短くなり、殺菌効果が時間に従い変動するという問題点があった。

【０００８】 本考案の目的は、回路の構成を簡単にして製造原価を節減し、ソフト起動を実 行して紫外線ランプの寿命を延長させ、殺菌効果を顕著に高めながら外部と絶縁 される制御方式を採択して、回路の誤動作をなくすことにより安定的に作動する 紫外線ランプとシングルエンド安定器回路を採用した歯ブラシ殺菌機を提供する にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため本考案に係るシングルエンド安定器回路は、少なくと も入力電圧に含まれた電磁波を除去するＥＭＩ処理部と、前記ＥＭＩ処理部の一 方の出力に接続され入力電圧を整流する整流部と、ランプを駆動させるためのラ ンプ駆動部と、点灯されて殺菌作用が可能な紫外線ランプを具備するシングルエ ンド安定器回路であって、前記整流部の出力は安定的な出力を発振しＣＰＵの制 御に連動して動作するスイッチング発振部に連結され、前記ＥＭＩ処理部の他方 の出力は所定の直流電圧を生成するＣＰＵ電源部を通じてＣＰＵに連結され、前 記ＣＰＵは所定の駆動電圧を受け、前記スイッチング発振部を連結して制御し、 回路の誤動作を防止するためのフォトカップラーを有する動作表示部に出力を提 供することを特徴とする。

【００１０】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態について図面を用いて説明する。

【００１１】 図１は、本考案に係るシングルエンド安定器回路の構成を示すブロック図であ る。図１において、１０は電磁波発生を防止するＥＭＩ処理部、２０は入力電圧 を整流してスイッチング発振部に供給する整流部、３０はスイッチング発振部、 ４０はランプ駆動部、５０は紫外線ランプをそれぞれ示す。又、６０はＣＰＵの 電源を供給するＣＰＵ電源部、７０は前記スイッチング発振部３０を連動して動 作させ回路を制御するＣＰＵ、８０は動作表示部をそれぞれ示す。

【００１２】 以下、図１を用いて本考案に係るシングルエンド安定器回路を詳しく説明する 。

【００１３】 先ず、常用電源ＡＣ２２０Ｖが入力すると、入力された電源電圧がＥＭＩ処理 部１０に提供される。前記ＥＭＩ処理部１０では入力電源から発生する電磁波を 除去して、ラインフィルタ（ｌｉｎｅ ｆｉｌｔｅｒ：図示せず）を通じて整流 部２０に供給する。次いで、整流部２０は、入力電源電圧を整流し殺菌ランプ５ ０を駆動させるため、スイッチング発振部３０に安定した電圧を提供する。

【００１４】 スイッチング発振部３０は、前記整流部２０から提供された入力電圧と後述の ＣＰＵ７０の制御に連動して殺菌ラップ５０を駆動するための発振を実行する。 このとき、本考案に係る前記スイッチング発振部３０は、１個のトランジスタだ けを用いた回路を構成して発振動作を実行するシングルエンド（ｓｉｎｇｌｅ ｅｎｄ）方式であることを特徴とする。

【００１５】 前記スイッチング発振部３０により発生された発振電圧をランプ駆動部４０に 提供し、ランプ駆動部４０は前記スイッチング発振部３０から発振電圧を受けて 紫外線ランプ５０を点灯するか又は消灯する。又、前記ＥＭＩ処理部１０で電圧 電流制限用キャパシタ（図示せず）を通じてＣＰＵ電源部６０に電源を供給する 。

【００１６】 ＣＰＵ電源部６０は、入力端に電圧電流制限用キャパシタ（後述の図２におい てＣ４）を採用して入力電圧を降下させた後、瞬間過電圧保護用ダイオード素子 と反波整流回路などを通じてＣＰＵ７０を駆動させることができる所定の電圧を 発生する。本実施例では１．８Ｖ〜３．６Ｖ程度の超低電圧を発生させてＣＰＵ ７０に提供する。

【００１７】 ＣＰＵ７０は、前記ＣＰＵ電源部６０から安定な所定の電圧を受け、内蔵され た発振器（ＯＳＣ：図示せず）を通じて所定の信号を制御して前記スイッチング 発振部３０に提供する。又、ＣＰＵ７０では、製造原価を節減するために、製造 原価が非常に低廉な常用の製品を用いた。例えば、家庭用リモートコントローラ ーに用いられる集積回路（ＩＣ）素子を用いて、回路全体の製造原価を大福的に 低くしている。

【００１８】 以下、本考案によるシングルエンド安定器回路の詳細な説明を図２を用いて説 明する。

【００１９】 図２は、本考案に係る歯ブラシに用いられる駆動回路の詳細回路図である。図 ２において図面の符号が前記図１と同様なものは相互対応する回路であって、そ の詳しい説明は省略する。図２において符号１０−８０は上述の図１と同一な部 分を示し、別途の説明は省略する。

【００２０】 先ず、ＡＣ２２０Ｖ６０Ｈｚの入力電圧がヒューズＦ１、ＥＭＩキャパシタｃ １、ラインフィルタＦＬ１、ＥＭＩキャパシタｃ２などを通じて電波整流回路の ブリッジ整流回路ＢＤ１の入力側に印加する。このとき、前記電波整流回路の出 力は下記の数学式１により充電されて放電を待機している。

【数学式１】 ここで、入力電圧は２２０Ｖを用い、このときＣＰＵ７０（図示せず）の出力 側端子でアクティブロー信号（ａｃｔｉｖｅ ｌｏｗ ｓｉｇｎａｌ）が感知さ れれば、フォトカップラ（図示せず）が作動して前記スイッチング発振部３０に 具備されたスイッチングトランジスタＱ１のベース回路を動作させて、紫外線駆 動回路４０に点灯動作を準備させる。このとき、入力電圧Ｖｉｎは、前記スイッ チング発振部３０の入力側に配置された起動抵抗Ｒ２を通じてスイッチングトラ ンジスタＱ１にベース起動電流を流して、スイッチングトランジスタＱ１をター ンオンする。この場合、本考案によるスイッチングトランジスタＱ１のコレクタ 電流がかならず０から開示されるので、起動電流は非常に小さい値でも満足する ことができる。その理由は、トランスＥＩの２次券線は開放状態であるので、入 力側からみると、１次券線のみに電流が流れるためである。

【００２１】 前記スイッチングトランジスタＱ１が一応オン状態になると、ベース券線Ｎ_Ｂ にはそれぞれの券数比に従う電圧が発生する。このときに発生するベース電圧は 下記の数学式２で示される。

【数学式２】 Ｖ_Ｂ＝（（Ｎ_Ｂ／Ｎ_ｐ）・Ｖｉｎ） ここで、Ｖ_Ｂはベース電圧、Ｎ_Ｂはコイルのベース券線、Ｎ_Ｐはコイルの一次 側券線、Ｖｉｎは入力電圧をそれぞれ示す。

【００２２】 前記ベース電圧Ｖ_ＢはスイッチングトランジスタＱ１がオンされる極性で接続 されているので、前記スイッチングトランジスタＱ１はオン状態を継続して維持 する。このときのベース電流Ｉ_Ｂは継続して定電流で流れる。その理由はベース 電流Ｉ_Ｂが下記の数学式３のように示されるためである。

【数学式３】 Ｉ_Ｂ＝｛（Ｎ_Ｂ／Ｎ_Ｐ）Ｖ_Ｉｎ−Ｖ_ＢＥ｝｛Ｒ_Ｂ（Ｒ_３）｝ ここで、Ｖ_ＢＥは、トランジスタＱ１のベース電圧−トランジスタＱ１のエミ ッタ電圧を示す。

【００２３】 しかし、前記トランジスタＱ１のコレクタ電流Ｉｃは１次関数的に増加するの で、一定期間ターンオン（ｔ_ｏｎ）された後にコレクタ電流Ｉｃに到達すると、 直流電流増幅率ｈｆｅとの間に下記の数学式４のような関係が成立する。

【数学式４】 ｈｆｅ≦（Ｉｃ／Ｉｂ） そして、前記トランジスタＱ１は、これ以上オン状態が維持されないが、これ はベース電流不飽和領域になることを意味し、これによりコレクタ電圧は飽和領 域から不飽和領域に移行する。すると、１次券線の電圧が低くなるため、ベース 券線の誘起電圧も低くなってベース電流が減少する。

【００２４】 前記トランジスタＱ１がオフされれば、トランスの各券線には励起電力が発生 し、２次側券線から負荷電流が流れ始まる。このときの負荷電流は一定期間ター ンオフ（ｔ_ｏｆｆ）された後、エネルギー放出を完了しゼロ０の状態となる。し かし、２次券線には少ないが残留エネルギーが存在し、これが再びバックスイン グ（ｂａｃｋｓｗｉｎｇ）してベース券線に電圧を発生させて、再び前記トラン ジスタＱ１を動作させて反復してスイッチング動作を継続する。

【００２５】 以上の動作説明は、出力電圧が安定化されるまでの初期状態を説明したもので あるが、本考案の回路ではトランジスタＱ１のベース駆動条件が非常に重量にな る。即ち、入力電圧が上昇すると、ベース電流も上昇し、正常的なコレクト電流 に至るまで前記トランジスタＱ１は導通しているのである。それで、前記トラン ジスタＱ１のオン時間を長時間維持し、入力電圧が低くなると、必要なコレクト 電流を流れることができなくなる。従って、前記トランジスタＱ１の電流増幅率 ｈｆ２を考慮して、最低電圧でも充分なベース電流を流すことができるようにベ ース抵抗Ｒ３値を決定した。

【００２６】 このときのベース券数、即ち、トランジスタＱ１がオフすると、下記の数学式 ５のようになってエミッタとベース間の逆電圧が印加されるので、前記トランジ スタＱ１のＶ_ＥＢの正格を考慮するようにした。

【数学式５】 前記のような条件で求められたベース抵抗は、入力電圧が動作範囲の上限に至 った場合を考慮すると、ベース電流Ｉ_Ｂは入力電圧に比例せず、入力電圧の変化 率よりも一層大きい値になるためである。

【００２７】 又、動作状態では、定電圧動作のためトランジスタＱ１のベース電流Ｉ_Ｂは恒 常所定値になるように制御されている。しかし、電源をオンさせた直後には直ち に定電圧動作にならなく、駆動電流の全てが前記トランジスタＱ１のベース電流 となる。又、入力電圧が上昇すると、ベース券線の電圧が上がるので、駆動電流 が増加する。即ち、動作開始の起動のときはトランジスタＱ１の大容量のコレク タ電流が流れて最大定格を超過し、結局は破壊される場合が発生する。従って、 これに対する保護対策が要求される。

【００２８】 このとき、前記トランジスタＱ１のエミッタに抵抗を挿入する場合は、トラン ジスタＱ１の電流増幅率ｈｆｅ散布も現れるので、コレクタ電流最大定格には相 当な幅の余裕を置かなければならないという難しさがある。これに対し本考案で は、ベーカークランプ回路（Ｂａｋｅｒ Ｃｌａｍｐ：Ａｎｔｉ Ｓａｔｕｒａ ｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）とフリーホイーリングダイオード（Ｆｒｅｅ Ｗｈ ｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が内装された素子を選択することにより、このよう な問題点を解決している。

【００２９】 又、本考案では、トランスＥＩの漏泄インダクタンスによるスナッバ（ｓｎｕ ｂｂｅｒ）回路を付加することにより、より安定的な動作を実行している（ｃ３ 挿入）。前記スナッバ回路は、入力電圧が急激に増加するとき、誘導性負荷に対 するサージ電圧により関連の能動素子が破壊されるのを防止するための回路であ る。これはトランスが理論的に完全結合を実行することができないためである。 特に本考案では、トランスＥＩギャップが大きいため、漏泄磁束が増加すること ができる。漏泄インダクタンスに１次、２次の電流が流れエネルギーが蓄積され るが、他の券線と結合しない成分のため、１次側から２次側への電力が移行され ない。従って、前記トランジスタＱ１がオフされる瞬間に大きい逆起電力が発生 し、前記トランジスタＱ１のコレクタ電圧に重畳されるため、トランジスタＱ１ が破壊されるのである。

【００３０】 以上、本回路の核心能動素子のトランジスタＱ１を過大電圧及び電流から徹底 に保護して回路の信頼性を確保している。

【００３１】 ｃ１０，ｃ１１に関連のトランス券線比でランプのフィラメント電圧を供給す ることにより、ランプの点灯の際に少電力でも点灯ができるようにした。従って 、ランプの寿命を延長させるようになる。

【００３２】 又、前記図面には図示していないが、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｓｔｏｒ）をスタット キャパシタと共に挿入して点灯初期の過大電圧、電流がランプに直接印加しない ようにして、フィラメントを保護し、ランプの早期黒化を防止している。

【００３３】 以下、本考案の各構成を参照しながら主要構成素子の機能を目的を説明する。

【００３４】 先ず、ＥＭＩ部１０ではラインフィルタＬＦＩの前後に接続されているキャパ シタＣ１，Ｃ２と抵抗Ｒ１は入力信号に含まれた有害電磁波を除去するＥＭＩ除 去用である。又、整流部２０では前記数学式１により、入力電圧がＡＣ２２０Ｖ である場合、約ＤＣ１５６Ｖ程度が出力される。又、前記スイッチング発振部３ ０でトランジスタＱ１のコレクタ側に連結されたキャパシタｃ７はスナッバ用で あって、入力電源が急激に上昇されるか又は変動されるときに、誘導性負荷のサ ージ電圧により関連回路の能動素子が破壊されるのを防止する。前記トランジス タＱ１はブロック図で示す前記ＣＰＵ７０の制御によりベースＢに制御電圧が提 供されると、ランプ駆動部４０に紫外線ランプ５０を駆動させるための信号を出 力する。

【００３５】 又、前記紫外線ランプ５０は、詳しく図示していないが、１番端子と２番端子 間にフィラメントが連結され、３番端子と４番端子にもフィラメントが連結され て、点灯信号が提供されるときに作動する。

【００３６】 又、前記ＣＰＵ電源部６０の入力側に配置されたキャパシタｃ４は入力電源電 圧を降下する役割をする。又、ダイオードＤ３とゼナーダイオードＺＤ２として 反波整流回路を構成し、ダイオードＤ４は瞬間過電圧を保護する素子である。

【００３７】 又、素子Ｒ１，Ｃ２により電流制限された入力電源はダイオードＤ３，Ｄ４を 通じて反波整流され、ゼナーダイオードＺＤ２により定電圧制御されてコンデン サＣ６に貯蔵される。このように低電流を印加する回路を採択することにより、 本考案による歯ブラシ殺菌機の製造原価を従来に比べて顕著に節減して、一般家 庭及び病院などで実用的に利用することができるようになる。

【００３８】 本考案によるＣＰＵは、所定の発振周波数（本実施例では３．５８ＭＨｚを用 いる）を有する発振器（ＯＳＣ）を基本クロックとして時間別に起動信号（Ａｃ ｔｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ）を提供することにより、回路の任意的な動作を排除す るようにした。 このときの紫外線ランプがオン状態になるときは、動作表示部８０の赤色ＬＥ Ｄがオンされるようにして、使用者の便意を図り、緑色ランプは待機（ｓｔａｎ ｄｂｙ）状態を示すようにして、回路の動作状態を使用者が恒常確認できるよう にした。

【００３９】 又、本考案でのＣＰＵ７０のリセット端子と歯ブラシ殺菌機のドアスイッチ（ 図示せず）を連結させて、ドアが開けるときに使用者が紫外線ランプの殺菌光エ ネルギーを直接照射しないようにして、安全度を向上させている。

【００４０】 以下、このような具体的な駆動回路を採用する本考案に係る歯ブラシ殺菌機の 例を図３を用いて説明する。

【００４１】 図３は、本考案によるシングルエンド安定器回路を採用した歯ブラシ殺菌機の 使用状態を示す説明図である。図３に示すように、本考案に係る歯ブラシ殺菌機 は本体９０と、開閉により歯ブラシを収納するドア１００と、歯磨きを保管する 歯磨き保管台１１０と、紫外線ランプが正常作動するか否やかを直接観察できる 表示窓１２０と、前記紫外線ランプのオン／オフを表示する動作表示灯１３０と 、歯ブラシが掛かる歯ブラシ掛止台１４０と、からなる。

【００４２】 前記本考案によるシングルエンド安定器回路を採用した歯ブラシ殺菌機に対す る説明は、本考案の技術内容に大きく影響を与えないため、その詳細な動作説明 は省略する。

【００４３】 このような本考案による駆動回路は、歯ブラシ用殺菌機を例えて説明したが、 食器乾燥機などの紫外線ランプの効果を用いる機器と、外部のクロックによらず に安定な発振を用いる分野の回路及び機器に利用されることができる。

【００４４】 このように本考案で採択されたＣＰＵは、廉価の一般のリモートコントローラ ーに用いられるものとして設計して、製造原価を顕著に低くすることができる。

【００４５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、従来と比べ回路の構成を簡単にして製造原価を 節減し、ソフト起動を実行して紫外線ランプの寿命を延長させ、殺菌効果を顕著 に高めながら外部と絶縁されるようにする制御方式を採択して、回路の誤動作を なくして安定的に作動するシングルエンド安定器回路を提供し得るという効果が ある。

【００４６】 上述の本考案の好ましい実施例は、例示の目的のために開示されたもので、当 業者ならば、本考案の特許請求範囲に開示された本考案の思想と範囲を外れない 限り各種修正、変更、代替及び付加が可能なのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るシングルエンド安定器回路の構成
を示したブロック図である。

【図２】本考案に係るシングルエンド安定器回路の詳細
回路図である。

【図３】本考案に係るシングルエンド安定器回路を採用
した歯ブラシ殺菌機の使用状態を説明する説明図であ
る。

【図４】従来の歯ブラシ殺菌機に用いられる駆動回路の
構成を示したブロック図である。

【符号の説明】

１０：ＥＭＩ部 ２０：整流部 ３０：スイッチング発振部 ４０：ランプ駆動部 ５０：紫外線ランプ部 ６０：ＣＰＵ電源部 ７０：ＣＰＵ ８０：動作表示部 ９０：本体 １００：ドア １１０：歯磨き保管台 １２０：表示窓 １３０：動作表示灯 １４０：歯ブラシ掛止台 １５０：歯ブラシ １６０：多用度棚 ＥＩ：トランス ｃ１−ｃ１１：キャパシタ Ｒ１−Ｒ６：抵抗 Ｄ１−Ｄ４：ダイオード

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１０月３日（２０００．１０．
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【考案の名称】 紫外線ランプとシングルエンド安定器
回路

【実用新案登録請求の範囲】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るシングルエンド安定器回路の構成
を示したブロック図である。

【図２】本考案に係るシングルエンド安定器回路の詳細
回路図である。

【図３】本考案に係るシングルエンド安定器回路を採用
した歯ブラシ殺菌機の使用状態を説明する説明図であ
る。

【図４】従来の歯ブラシ殺菌機に用いられる駆動回路の
構成を示したブロック図である。

【符号の説明】 １０：ＥＭＩ部 ２０：整流部 ３０：スイッチング発振部 ４０：ランプ駆動部 ５０：紫外線ランプ部 ６０：ＣＰＵ電源部 ７０：ＣＰＵ ８０：動作表示部 ９０：本体 １００：ドア １１０：歯磨き保管台 １２０：表示窓 １３０：動作表示灯 １４０：歯ブラシ掛止台 １５０：歯ブラシ １６０：多用度棚 ＥＩ：トランス ｃ１−ｃ１１：キャパシタ Ｒ１−Ｒ６：抵抗 Ｄ１−Ｄ４：ダイオード

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも入力電圧に含まれた電磁波を
   除去するＥＭＩ処理部と、前記ＥＭＩ処理部の一方の出
   力に接続され入力電圧を整流する整流部と、ランプを駆
   動させるためのランプ駆動部と、点灯され殺菌作用の可
   能な紫外線ランプを具備するシングルエンド安定器回路
   であって、 前記整流部の一端に連結されて安定的な出力を発振し、
   ＣＰＵの制御に連動して動作するスイッチング発振部
   と、 前記ＥＭＩ処理部の他端に連結され所定の直流電圧を生
   成するＣＰＵ電源部を備えるＣＰＵと、 前記ＣＰＵ電源部から発生する所定の駆動電圧を受け、
   前記スイッチング発振部に連動して制御して、回路の誤
   動作を防止するフォトカップラを備え、紫外線ランプの
   オン／オフ動作を表示する動作表示部と、で構成される
   ことを特徴とするシングルエンド安定器回路。
2. 【請求項２】 前記スイッチング発振部に発振素子とし
   て用いられるトランジスタの個数が１個であるシングル
   エンド方式であることを特徴とする請求項１に記載のシ
   ングルエンド安定器回路。
3. 【請求項３】 前記スイッチング発振部は、前記ＣＰＵ
   の出力信号に連動して作動することを特徴とする請求項
   １に記載のシングルエンド安定器回路。
4. 【請求項４】 紫外線ランプを用いた歯ブラシ殺菌機で
   あって、ドアの開閉にかかわらず所定の時間間隔で前記
   紫外線ランプを作動させ、紫外線ランプ駆動回路を構成
   するため一つのトランジスタだけが用いられることを特
   徴とする歯ブラシ殺菌機。