JP3446319B2 - コードレス機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、使用時に電源コードを
取り外した状態で使用できるコードレス機器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されているコードレス機器の回
路を図３に示す。商用交流電源１１に接続している着脱
コネクタ１０に、商用交流電圧を低電圧に変換する電源
トランス１２、整流回路１３、大容量のコンデンサ等に
よって構成した蓄電素子１４、蓄電素子１４に接続した
例えば電気回路のような負荷１５によって構成してい
る。

【０００３】以下この従来の技術のコードレス機器の動
作を説明する。着脱コネクタ１０を商用交流電源１１に
接続すると、電源トランス１２が商用交流電圧を所定の
低電圧に変換し、整流回路１３がこの電圧を直流に整流
して、蓄電素子１４を充電するものである。蓄電素子１
４が充電されて負荷１５の動作電圧に達すると、整流回
路１３が供給する電流は、負荷１５にも供給されるよう
になる。従って、蓄電素子１４が充電されながら負荷１
５は所定の機器として動作するものである。

【０００４】着脱コネクタ１０を商用交流電源１１から
取り外すと、つまりコードレス状態においては、蓄電素
子１４は蓄えた電荷を負荷１５に供給するものである。
つまり、負荷１５はコードレスとして使用できるもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成のコー
ドレス機器は、以下のような課題を有している。

【０００６】つまり着脱コネクタ１０を商用交流電源１
１に接続している状態では、蓄電素子１４に電荷が十分
蓄えられてからでないと負荷１５を十分に動作させるこ
とができないものである。また着脱コネクタ１０を商用
交流電源１１から取り外しているコードレス状態におい
ては、蓄電素子１４が蓄えた電荷を負荷１５に供給する
ため、蓄電素子１４の両端の電圧が低下すると負荷１５
は十分な動作ができないものである。このため次に着脱
コネクタ１０を商用交流電源１１に接続すると、蓄電素
子１４は十分な放電が行われないまま再充電が行われる
ことになり、これを繰り返すと蓄電素子１４の劣化を招
くおそれを有しているものである。

【０００７】本発明はこのような従来の構成が有してい
る課題を解決するもので、過充電等による蓄電素子の劣
化を防止でき、かつ蓄電素子の電圧に制限されることな
く必要に応じて負荷を駆動できるコードレス機器を提供
することを第一の目的としている。また前記第一の目的
を達成する第二の手段を提供することを、第二の目的と
しているものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の第一の手段は、商用交流電源と、商用交流
電源に着脱自在に接続する着脱コネクタと、前記着脱コ
ネクタに直列に接続した第１のスイッチング素子と第１
の負荷と整流回路を有する電流供給回路と、前記電流供
給回路の出力が供給されるスイッチと蓄電素子の直列回
路からなる蓄電回路と、入力端子を前記蓄電素子の両端
に接続しかつ出力端子を前記蓄電回路の両端に接続した
昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータの出力端子に接
続された、負荷開閉スイッチと第２の負荷の直列回路と
を備え、前記昇圧コンバータは、チョークコイルと第２
のスイッチング素子とを直列に接続した直列回路の両端
を前記入力端子とし、前記第２のスイッチング素子の両
端にダイオードとコンデンサの直列回路を接続し、前記
コンデンサの両端を前記出力端子とするとともに、前記
負荷開閉スイッチを閉じた状態では、前記蓄電素子の両
端の電圧が低下した場合だけ駆動されるコードレス機器
とするものである。

【０００９】また第二の目的を達成するための本発明の
第二の手段は、特に、スイッチは、第三のスイッチング
素子と第二のダイオードの並列回路とからなる蓄電素子
充放電回路と、前記第三のスイッチング素子を駆動する
充電制御回路で構成したコードレス機器とするものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明の第一の手段は、以下のように作用す
る。スイッチと負荷開閉スイッチとが、蓄電素子への充
電の是非と負荷の駆動の是非を使い分けし、昇圧制御回
路が昇圧コンバータ回路を構成する第二のスイッチング
素子のオンとオフの比率を変化させてコンデンサの充電
電圧を調整し、蓄電素子の電圧に関わらず負荷が動作で
きる電圧を供給する。つまり、過充電等による蓄電素子
の劣化を防止でき、かつ蓄電素子の電圧に関わらず必要
に応じて負荷を駆動できるコードレス機器として作用す
るものである。

【００１１】本発明の第二の手段は、充電制御回路によ
って蓄電素子充放電回路を構成する第三のスイッチング
素子のオンオフを自動的に制御できるコードレス機器と
して作用するものである。

【００１２】

【実施例】以下本発明の第一の実施例について、図１に
基づいて説明する。本実施例はコードレス給湯が可能な
ジャーポットについてのものである。２０は商用交流電
源２１に着脱自在とした着脱コネクタで、トライアック
によって構成した第一のスイッチング素子２２と、ジャ
ーポットに使用している７０Ｗの保温ヒータを使用した
第一の負荷２３と、全波の整流回路２４とともに電流供
給回路２５を構成している。前記、第一のスイッチング
素子２２・第一の負荷２３・整流回路２４は、直列に接
続しているものである。また第一のスイッチング素子２
２は、ドライブ回路３７によって制御している。電流供
給回路２５には、蓄電回路２８と昇圧コンバータ回路３
３を介して負荷回路３６を接続しているものである。

【００１３】蓄電回路２８は、スイッチ２６と蓄電素子
２７の直列回路によって構成している。この蓄電素子２
７には、チョークコイル２９と、ＮＰＮ形のバイポーラ
式のトランジスタで構成した第二のスイッチング素子３
０と、ショットキーバリア形のダイオード３１と、コン
デンサ３２から成っている昇圧コンバータ回路３３を接
続している。前記チョークコイル２９と第二のスイッチ
ング素子３０とは直列に接続しており、このチョークコ
イル２９と第二のスイッチング素子３０の直列回路の両
端は昇圧コンバータ３３の入力端子となっている。第二
のスイッチング素子３０のコレクタ・エミッタ端子に
は、ダイオード３１とコンデンサ３２の直列回路が接続
されていて、コンデンサ３２の両端は昇圧コンバータ回
路３３の出力端子となっている。

【００１４】負荷回路２８および昇圧コンバータ回路３
３の出力端子には、負荷開閉スイッチ３４とモータ３５
によって構成している第二の負荷３６を接続している。
このモータ３５は、ジャーポット内に貯水している湯を
出湯させるものである。

【００１５】なお、第一のスイッチング素子２２はドラ
イブ回路３７によってオンオフ制御され、第二のスイッ
チング素子３０は、昇圧制御回路３８によってオンオフ
制御されている。

【００１６】以下本実施例の動作について説明する。

【００１７】着脱コネクタ２０を商用交流電源２１に接
続して、図示していないスイッチをオンすると、図示し
ていない駆動電源に接続したドライブ回路３７が駆動を
開始して第一のスイッチング素子２２をオンする。第一
のスイッチング素子２２がオンされると、商用交流電源
２１から第一の負荷２３によって制限された交流電流が
供給され、全波の整流回路２４によって整流された電流
が電流供給回路２５の出力として、蓄電回路２８に供給
される。つまりここで、ジャーポットの保温ヒータによ
って構成した第一の負荷２３は、商用交流電圧を適当な
大きさの電圧に降圧する機能を果たしており、従来の電
源トランスの機能を兼ねたものとなっている。こうし
て、蓄電回路２８に供給された電流は、スイッチ２６が
閉じている場合は蓄電素子２７を充電するものである。
この充電によって蓄電素子２７の端子電圧が上昇し、こ
の電圧が負荷回路３６に印加されるものである。

【００１８】従ってここで負荷開閉スイッチ３４が閉じ
ている場合は、第二の負荷３５であるモータには直流の
電源が供給されて、モータが駆動されジャーポット内の
湯を出湯できるものである。逆にジャーポット内の湯を
出湯する必要がない場合は、負荷開閉スイッチ３４を開
けておけばよいものである。また前記蓄電回路２８の蓄
電素子２７の充電をしない方が都合がよい場合には、ス
イッチ２６を開いておけばよいものである。

【００１９】具体的にスイッチ２６を開いておく場合と
いうのは、使用者が、蓄電素子２７の過充電を防止した
い場合や、蓄電素子２７の充電が待ちきれないような緊
急の場合である。また負荷開閉スイッチ３４を開いてお
けば、スイッチ２６を閉じておくことによって蓄電素子
２７の充電を短時間で行うことができるものである。以
上のように、交流電源２１に接続されている状態におい
ては、電流供給回路２５からの電流が、蓄電回路２８と
負荷回路３６に供給される。

【００２０】次に、着脱コネクタ２０を商用交流電源２
１から取り外している状態での動作について説明を行
う。この場合は、当然電流供給回路２５は動作しないも
のである。しかし、図示していない駆動電源に接続して
いる昇圧制御回路３８が動作しているものである。

【００２１】つまり、第二のスイッチング素子３０に対
してハイとローの出力を約３０ｋＨｚで繰り返す信号を
出力している。このため、第二のスイッチング素子３０
はこの周波数でオンオフを繰り返している。このため蓄
電素子２７が有している電荷は、第二のスイッチング素
子３０がオン状態にあるときには、チョークコイル２９
と第二のスイッチング素子３０を通して電流が流れる。
所定の時間の後第二のスイッチング素子３０がオフにな
ると、いままでチョークコイル２９に流れていた電流
は、その内部に蓄えた磁気エネルギーによって急にはゼ
ロにならず、ダイオード３１からコンデンサ３２に流れ
るものである。

【００２２】つまり、コンデンサ３２を充電するもので
ある。この状態においては、コンデンサ３２に供給され
る電流は徐々に減少するが、次の瞬間に再び昇圧制御回
路３８が第二のスイッチング素子３０をオンして、チョ
ークコイル２９に磁気エネルギーが蓄えられるため、コ
ンデンサ３２は再び充電されるものである。こうして昇
圧コンバータ回路３３の電圧が所定の大きさに到達する
と、負荷回路３６に電流を供給するものである。このと
き本実施例では、昇圧制御回路３８は、蓄電素子２７の
充電電圧に応じて第二のスイッチング素子３０のオンと
オフの比率を変化させているものである。つまり、蓄電
素子２７の電圧に応じて負荷回路３６に電圧を供給して
いるものである。

【００２３】以上のように本実施例においては、昇圧制
御回路３８が昇圧コンバータ回路３３を構成する第二の
スイッチング素子３０をオンオフを制御しているため、
着脱コネクタ２０によって商用交流電源２２が接続され
ているときにも取り外されているときでも、負荷回路３
６に電圧を供給することができるものである。したがっ
て、交流電源２２を取り外した状態においても、負荷回
路３６を働かすことが可能となり、交流電源２２が接続
されている場合と同様に、ジャーポット内の湯を出湯す
る事ができるものである。

【００２４】さらに、交流電源２２を取り外したコード
レス状態において第二の負荷３５を使用しない場合に
は、負荷開閉スイッチ３４を開いて蓄電素子２７に蓄え
た電荷を消耗しないようにすることができるものであ
る。また第二の負荷３５を駆動する場合、すなわち負荷
開閉スイッチ３４を閉じた状態では、昇圧コンバータ回
路３３の駆動を蓄電素子２７の両端の電圧が低下した場
合だけとして、常に第二の負荷３５が動作できるだけの
電圧を第二の負荷３５に供給する構造をとるようにすれ
ば、蓄電素子２７に蓄えた電荷を第二の負荷３５だけで
消費できるものである。

【００２５】なお本実施例においては、ジャーポットに
使用されている保温ヒータを第一の負荷２３として用い
ているため、従来使用していた電源トランスのような重
量・価格・体積の大きいものを別に設ける必要がない。
この場合、充電中には第一の負荷である保温用のヒータ
に若干の電流が流れるが、保温ヒータは比較的電力が小
さいため、湯の温度が極端に上昇するようなことはな
い。

【００２６】なお本実施例においては電流供給回路２５
を、整流回路２４・第一の負荷２３・第一のスイッチン
グ素子２２・着脱コネクタ２０の順で直列に接続してい
るが、特にこの順番である必要性はなくすべての組み合
わせにおいて、効果を同様に確保することができるもの
である。

【００２７】また昇圧コンバータ回路３３の構成につい
ても、チョークコイル２９を蓄電素子２７のプラス側に
接続し、第二のスイッチング素子３０をマイナス側に接
続しているが、逆にしても効果は変わる事はない。ま
た、ダイオード３１とコンデンサ３２の接続に関しても
同様であり、本実施例においては、ダイオード３１を第
二のスイッチング素子３０のコレクタ側（プラス側）に
接続し、コンデンサ３２はエミッタ側（マイナス側）に
接続しているが、逆にしても全く同様の効果が期待でき
る。

【００２８】また本実施例においては、第二の負荷３５
をジャーポット内の湯を出湯するモータとしているが、
コードレス状態においても働かせたいものであればなん
でもよい。

【００２９】次に本発明の第二の実施例であるコードレ
ス機器について、図２に基づいて説明する。本実施例で
は、前記第一の実施例で使用している蓄電回路２８に代
えて、蓄電素子充放電回路４２を備えた蓄電回路４３を
使用しているものである。つまり電流供給回路２５は、
蓄電素子充放電回路４２と蓄電素子２７との直列回路に
よって構成している蓄電回路４３に電流を供給している
ものである。蓄電素子充放電回路４２は、第三のスイッ
チング素子４４と第二のダイオード４０の並列回路によ
って構成しており、第三のスイッチング素子４４は充電
制御回路４１によってオンオフ制御されている。

【００３０】以下本実施例の動作について説明する。図
示していない駆動電源によって充電制御回路４１が駆動
して第三のスイッチング素子４４をオンしている場合
は、着脱コネクタ２０によって接続された商用交流電源
２１は、電流供給回路２５から蓄電素子４７を充電し
て、更に負荷回路３６に供給される。このとき、負荷回
路３６の負荷開閉スイッチ３４をオフしておけば、第二
の負荷３５は駆動されないものである。

【００３１】また、充電制御回路４１が第三のスイッチ
ング素子４４をオフしておけば、蓄電素子２７への通電
は停止され蓄電素子２７の過充電による劣化を防止でき
るものである。また、この場合は電流供給回路２５の供
給電流は直ちに負荷回路３６に供給され、負荷開閉スイ
ッチ３４がオンとなっていれば直ちに第二の負荷３５を
駆動することができるものである。

【００３２】続いて、着脱コネクタ２０を商用交流電源
２１から取り外している場合について説明する。前記実
施例と同様、昇圧制御回路３８は第二のスイッチング素
子３０に対してハイとローの信号を約３０ｋＨｚで出力
している。このため、第二のスイッチング素子３０はこ
の周波数でオンオフを繰り返しており、コンデンサ３２
は充電され電圧は増加してくる。こうして、コンデンサ
３２の電圧が所定の値に到達すると、負荷回路３６に電
流を供給するものである。このとき、負荷開閉スイッチ
３４をオフしておけば、蓄電素子２７の充電電荷を消耗
することがないものである。

【００３３】以上のように本実施例は、前記第一の実施
例で使用しているスイッチ２６として、蓄電素子充放電
回路４２を使用しているものであり、蓄電素子２７の充
放電を電気的に制御することができるものである。さら
に負荷回路５６に給電される。

【００３４】なお本実施例で使用している蓄電素子充放
電回路４２は、ＮＰＮ型トランジスタとダイオードの並
列回路によって構成しているが、特にこの形に限定する
ものではなく、例えばＭＯＳＦＥＴ・ＩＧＢＴ等のスイ
ッチング素子を並列に用いて双方向に電流を流せる構成
としても良いものである。

【００３５】

【発明の効果】本発明の第一の手段は、商用交流電源
と、商用交流電源に着脱自在に接続する着脱コネクタ
と、前記着脱コネクタに直列に接続した第１のスイッチ
ング素子と第１の負荷と整流回路を有する電流供給回路
と、前記電流供給回路の出力が供給されるスイッチと蓄
電素子の直列回路からなる蓄電回路と、入力端子を前記
蓄電素子の両端に接続しかつ出力端子を前記蓄電回路の
両端に接続した昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータ
の出力端子に接続された、負荷開閉スイッチと第２の負
荷の直列回路とを備え、前記昇圧コンバータは、チョー
クコイルと第２のスイッチング素子とを直列に接続した
直列回路の両端を前記入力端子とし、前記第２のスイッ
チング素子の両端にダイオードとコンデンサの直列回路
を接続し、前記コンデンサの両端を前記出力端子とする
とともに、前記負荷開閉スイッチを閉じた状態では、前
記蓄電素子の両端の電圧が低下した場合だけ駆動される
構成として、過充電等による蓄電素子の劣化を防止で
き、かつ必要に応じて負荷を早期に駆動できるコードレ
ス機器を実現するものである。

【００３６】また本発明の第二の手段は、特に、スイッ
チは、第三のスイッチング素子と第二のダイオードの並
列回路とからなる蓄電素子充放電回路と、前記第三のス
イッチング素子を駆動する充電制御回路とで構成するこ
とによって、特に充電制御回路によって蓄電素子充放電
回路を構成する第三のスイッチング素子のオンオフを自
動的に制御できるコードレス機器を実現するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例におけるコードレス機器
の回路を示す回路図

【図２】同、第二の実施例におけるコードレス機器の回
路を示す回路図

【図３】従来の技術におけるコードレス機器の回路図

【符号の説明】

２０ 着脱コネクタ ２１ 商用交流電源 ２２ 第一のスイッチング素子 ２３ 第一の負荷 ２４ 整流回路 ２５ 電流供給回路 ２６ スイッチ ２７ 蓄電素子 ２８ 蓄電回路 ２９ チョークコイル ３０ 第二のスイッチング素子 ３１ ダイオード ３２ コンデンサ ３３ 昇圧コンバータ回路 ３４ 負荷開閉スイッチ ３５ 第二の負荷 ３６ 負荷回路 ３７ ドライブ回路 ３８ 昇圧制御回路 ４０ 第二のダイオード ４１ 充電制御回路 ４２ 蓄電素子充放電回路 ４３ 蓄電回路 ４４ 第三のスイッチング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−125837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−217934（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−269426（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−336914（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−117688（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−133865（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−104048（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−63419（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 1/00 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H02J 9/00 - 9/06 A47J 27/21

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用交流電源と、商用交流電源に着脱自
   在に接続する着脱コネクタと、前記着脱コネクタに直列
   に接続した第１のスイッチング素子と第１の負荷と整流
   回路を有する電流供給回路と、前記電流供給回路の出力
   が供給されるスイッチと蓄電素子の直列回路からなる蓄
   電回路と、入力端子を前記蓄電素子の両端に接続しかつ
   出力端子を前記蓄電回路の両端に接続した昇圧コンバー
   タと、前記昇圧コンバータの出力端子に接続された、負
   荷開閉スイッチと第２の負荷の直列回路とを備え、前記
   昇圧コンバータは、チョークコイルと第２のスイッチン
   グ素子とを直列に接続した直列回路の両端を前記入力端
   子とし、前記第２のスイッチング素子の両端にダイオー
   ドとコンデンサの直列回路を接続し、前記コンデンサの
   両端を前記出力端子とするとともに、前記負荷開閉スイ
   ッチを閉じた状態では、前記蓄電素子の両端の電圧が低
   下した場合だけ駆動されるコードレス機器。
2. 【請求項２】 スイッチは、第３のスイッチング素子と
   第２のダイオードの並列回路とからなる蓄電素子充放電
   回路と、前記第３のスイッチング素子を駆動する充電制
   御回路で構成した請求項１記載のコードレス機器。