JP3762268B2 - 非接触電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触電源装置に関し、特に、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、二次側ユニットの出力電圧を自動的に制御して過電圧となることを防止できる非接触電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
結合トランスの一次側ユニットと二次側ユニットとを分離可能に構成した非接触電源装置がある。この非接触電源装置では、一次側ユニットのコンセントを屋内の商用電源に差し込み、二次側ユニットを屋外に配置する。そして、両ユニットを窓ガラスなどを挟んで対向配置させ、屋内から屋外へ電力を供給し、屋外の二次側ユニットに接続された電飾等を点灯等させるものである。かかる非接触電源装置では、窓ガラスや扉などを開けることなく、屋内と屋外とを閉ざしたままの状態で、屋内の商用電源を屋外で利用することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる非接触電源装置では、二次側ユニットに接続される負荷が小さい場合（或いは、二次側ユニットに負荷が接続されていない場合）には、二次側ユニットには僅かな電流しか流れず（或いは、電流が流れず）、その結果、二次側ユニットの出力に過電圧が生じるという問題点があった。即ち、二次側ユニットに接続される負荷が、制御系のように小さいものであると、二次側ユニットに過電圧が生じて、その負荷が破壊される危険がある。
【０００４】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、二次側ユニットの出力電圧を自動的に制御して過電圧となることを防止できる非接触電源装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載の非接触電源装置は、一次側ユニットと、その一次側ユニットと分離された二次側ユニットとを有し、前記一次側ユニットから二次側ユニットへ電磁誘導により非接触に電力を供給するものであり、前記一次側ユニットに一次側巻線が収容され、前記二次側ユニットに二次側巻線が収容された第１の結合トランスと、前記二次側ユニットに収容されると共に、一次側巻線の一端が前記第１の結合トランスの二次側巻線の一端に接続され、その一次側巻線の他端が二次側巻線の一端に接続された第２の結合トランスと、前記二次側ユニットに収容されると共に、一端が前記第２の結合トランスの一次側巻線の他端と二次側巻線の一端とに接続され、他端が前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端に接続された共振回路とを備え、前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とから交番電圧を出力するものである。
【０００６】
この請求項１記載の非接触電源装置によれば、第２の結合トランスの一次側巻線に流れる電流ｉｔ１は、共振回路に流れる電流ｉｃと第２の結合トランスの二次側巻線に流れる電流ｉｔ２とに分岐して流れる（ｉｔ１＝ｉｃ＋ｉｔ２）。このとき、第２の結合トランスの二次側巻線に流れる電流ｉｔ２により、第２の結合トランスの二次側巻線に逆起電力Ｖｔ２が発生し、共振回路の両端の電圧Ｖｃと、逆起電力Ｖｔ２の和（Ｖｃ＋Ｖｔ２）が二次側ユニットの出力電圧となる。
【０００７】
ここで、二次側ユニットに接続される負荷が増大すると、第２の結合トランスの二次側巻線に流れる電流ｉｔ２が増大し、第２の結合トランスの一次側巻線に流れる電流ｉｔ１も増大する。この結果、第２の結合トランスの一次側巻線および二次側巻線の両端の電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、第２の結合トランスの一次側巻線および二次側巻線の巻数比に比例して増大する。逆に、二次側ユニットに接続される負荷が減少すると、第２の結合トランスの二次側巻線に流れる電流ｉｔ２が減少し、第２の結合トランスの一次側巻線に流れる電流ｉｔ１も減少する。この結果、第２の結合トランスの一次側巻線および二次側巻線の両端の電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、第２の結合トランスの一次側巻線および二次側巻線の巻数比に比例して減少する。
【０００８】
このように、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、第２の結合トランスの二次側巻線の電流ｉｔ２が変化し、その電流ｉｔ２の変化が第２の結合トランスの二次側巻線の電圧Ｖｔ２に変換される。よって、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、二次側ユニットの出力電圧が自動的に制御される。
【０００９】
請求項２記載の非接触電源装置は、請求項１記載の非接触電源装置において、前記共振回路は、共振用コンデンサによって構成され、前記第１の結合トランスの二次側巻線と前記第２の結合トランスの一次側巻線と共に共振回路を形成して、前記一次側ユニットの発振周波数と前記二次側ユニットの共振周波数とが等しくなるようにその容量が調整されている。
【００１０】
請求項３記載の非接触電源装置は、請求項１又は２に記載の非接触電源装置において、前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とに接続された整流平滑回路を備え、その整流平滑回路から直流電圧を出力するものである。
【００１１】
請求項４記載の非接触電源装置は、請求項３に記載の非接触電源装置において、直列に接続された２個のスイッチング素子を２組並列に接続して構成されると共に、前記整流平滑回路の出力電圧を入力するインバータ回路と、所定の周波数で発振する発振回路と、その発振回路の出力に応じて前記インバータ回路のスイッチング素子をオンまたはオフさせて、そのインバータ回路から前記発振回路の周波数に応じた周波数の交番電圧を出力させる動作回路とを備えている。
【００１２】
請求項５記載の非接触電源装置は、請求項１又は２に記載の非接触電源装置において、前記一次側ユニットは、商用電源から出力される交流電圧を整流する第１整流回路と、その第１整流回路の出力電圧をチョッパ制御して高周波の交番電流を前記第１の結合トランスの一次側巻線に流す駆動回路とを備え、前記二次側ユニットは、前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とから出力される交番電圧を整流する第２整流回路と、その第２整流回路の出力電圧から高周波成分を除去するローパスフィルタ回路と、そのローパスフィルタ回路の出力電圧が略０ボルトとなるタイミングでゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出回路と、直列に接続された２個のスイッチング素子を２組並列に接続して構成されると共に、前記ローパスフィルタ回路の出力電圧を入力するインバータ回路と、前記ゼロクロス検出回路によるゼロクロス信号の出力に応じて前記インバータ回路のスイッチング素子をオンまたはオフさせて、そのインバータ回路から商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力させる動作回路とを備えている。
【００１３】
この請求項５記載の非接触電源装置によれば、請求項１又は２に記載の非接触電源装置と同様に作用する上、商用電源から出力される交流電圧は、一次側ユニットの第１整流回路により整流され、駆動回路によりチョッパ制御されて、高周波の交番電流として第１の結合トランスの一次側巻線に流れる。その結果、二次側ユニットの第１の結合トランスの二次側巻線に電流が流れ、第１の結合トランスの二次側巻線の他端と第２の結合トランスの二次側巻線の他端とから交番電圧が出力される。かかる交番電圧は、第２整流回路により整流された後、ローパスフィルタ回路によって高周波成分が除去された状態で、インバータ回路へ入力される。このローパスフィルタ回路の出力電圧はゼロクロス検出回路へも入力され、該出力電圧が略０ボルトとなるタイミングでゼロクロス検出回路からゼロクロス信号が出力される。動作回路は、かかるゼロクロス信号を入力すると、インバータ回路のスイッチング素子をオンまたはオフして、インバータ回路から商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力する。
【００１４】
請求項６記載の非接触電源装置は、請求項５に記載の非接触電源装置において、前記ゼロクロス検出回路と前記動作回路との間に設けられ、前記ゼロクロス検出回路から所定時間内に２以上のゼロクロス信号が出力された場合に２回目以降のゼロクロス信号の前記動作回路への出力を止めるダブルパルス防止回路を備えている。
【００１５】
請求項７記載の非接触電源装置は、請求項１から６のいずれかに記載の非接触電源装置において、前記二次側ユニットの配設状態に応じて、前記一次側ユニットへの電力供給を供給と断との間で切り替える切替スイッチを備えている。
【００１６】
請求項８記載の非接触電源装置は、請求項７記載の非接触電源装置において、前記切替スイッチは、前記二次側ユニットが前記一次側ユニットに対向配置されていない場合に前記一次側ユニットへの電力供給を断するものである。
【００１７】
請求項９記載の非接触電源装置は、請求項７又は８に記載の非接触電源装置において、前記切替スイッチは、前記一次側ユニットと前記二次側ユニットとが介在物を介すことなく直接対向配置されている場合に前記一次側ユニットへの電力供給を断するものである。
【００１８】
請求項１０記載の非接触電源装置は、請求項１から９のいずれかに記載の非接触電源装置において、前記第１の結合トランスの一次側鉄心と二次側鉄心とは側面形状がＣ字形に形成されると共に、そのＣ字形の端面が互いに対向するように配置されて使用されるものである。
【００１９】
請求項１１記載の非接触電源装置は、請求項１から１０のいずれかに記載の非接触電源装置において、前記一次側ユニットは、前記二次側ユニットと対向する面以外を覆う非磁性体の導電率の高い金属により形成されたケーシングを備えている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の制御用非接触電源装置を電飾の点灯用に用いた電飾用非接触電源装置１の回路図である。この電飾用非接触電源装置１は、窓ガラスや壁などの介在物５０を挟んで電力を供給しＬＥＤアレイ７等の電飾を点灯させるものであり（図３参照）、主に、第１整流平滑回路２と、駆動回路３と、結合トランス４と、第２整流平滑回路５と、ＬＥＤ駆動回路６と、ＬＥＤアレイ７とを備えている。
【００２１】
第１整流平滑回路２は、商用電源から電源コンセント１１を介して供給される交流電圧を直流に整流平滑して出力する回路であり、ダイオードブリッジＤＢ１と平滑コンデンサＣ１とを備えている。この第１整流平滑回路２のプラス端子は、後述する結合トランス４の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃ（図２参照）に設けたセンタタップ４１ｅに接続され、その一次側巻線４１ｃの両端は、駆動回路３のＮ−ＭＯＳスイッチングディバイスＱ１，Ｑ２のドレイン端子にそれぞれ接続されている。
【００２２】
駆動回路３は、結合トランス４の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃに交番電流を流すための回路である。前記した第１整流平滑回路２のマイナス端子に、この駆動回路３のスイッチングディバイスＱ１，Ｑ２のソース端子が接続されており、そのスイッチングディバイスＱ１，Ｑ２のゲート端子は、スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２の駆動電流を制限するための抵抗Ｒ４，Ｒ５を介して、それぞれ駆動ＩＣ３３の出力端子Out1，Out2に接続されている。この駆動ＩＣ３３の入力端子Ｃinには、タイミング生成用のコンデンサＣ２が接続され、そのコンデンサＣ２の他端は、第１整流平滑回路２のマイナス端子に接続されている。また、駆動ＩＣ３３の入力端子Ｒinには、タイミング生成用の抵抗Ｒ１〜Ｒ３が直列に接続されており、その直列に接続された抵抗列Ｒ１〜Ｒ３の他端は、第１整流平滑回路２のマイナス端子に接続されている。更に、タイミング生成用の抵抗Ｒ２と並列に押しボタンスイッチ３１が接続されると共に、タイミング生成用の抵抗Ｒ３と並列に補正用スイッチ３２が接続されている。
【００２３】
駆動ＩＣ３３は、２つの出力端子Out1，Out2に接続されたスイッチングディバイスＱ１，Ｑ２を交互にオンオフさせるＩＣであり、例えばテキサス・インスツルメント社製のスイッチング・レギュレータ・コントローラＴＬ４９４が使用される。オンオフの周期（駆動ＩＣ３３の発振周波数）は、入力端子Ｃinに接続されるコンデンサＣ２の容量と入力端子Ｒinに接続される抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値とによって定まる。よって、押しボタンスイッチ３１または補正用スイッチ３２がオンされた場合には、入力端子Ｒinに接続される抵抗値が変化するので、スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２のオンオフ周期（駆動ＩＣ３３の発振周波数）も変化する。
【００２４】
押しボタンスイッチ３１は、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンを切り替えるためのスイッチであり、スイッチ３１が押下されている間のみオン状態を維持し、その押下が解除された場合にオフとなるスイッチで構成される。一方、補正用スイッチ３２は、結合トランス４の一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との間隔が狭くなり過ぎた場合に、即ち一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚さが薄い場合に、二次側ユニット４２の出力電圧が異常に高くなることを防ぐために使用されるスイッチである。この補正用スイッチ３２は、押しボタンスイッチ３１とは異なり、スイッチの操作が解除された後も、そのオンまたはオフの操作状態を保持するスイッチで構成される。
【００２５】
なお、補正用スイッチ３２は、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚さに応じて、駆動ＩＣ３３の発振周波数を変更するためのスイッチであるので、実施例のようなオンまたはオフの２通りに切り替わるスイッチに代えて、抵抗値を０Ω〜数キロΩの間で変更可能な可変抵抗により構成するようにしても良い。補正用スイッチ３２を可変抵抗により構成すれば、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚さに応じて、駆動ＩＣ３３の発振周波数を調整し、一次側ユニット４１から二次側ユニット４２への電力供給を最適化することができる。
【００２６】
結合トランス４は、主に、一次側巻線４１ｃにセンタタップ４１ｅを備えた主トランスＴＲ１と、その主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃに並列に接続された共振用コンデンサＣ３とにより構成されている。共振用コンデンサＣ３は、二次側巻線４２ｃと共に共振回路を形成するコンデンサであり、結合トランス４の一次側巻線電流の周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように、その容量が調整されている。即ち、駆動回路３の押しボタンスイッチ３１および補正用スイッチ３２のオフ状態における駆動ＩＣ３３の発振周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように、共振用コンデンサＣ３の容量が調整されている。よって、この共振用コンデンサＣ３により、結合トランス４の二次側へ電流を流れ易くして、その二次側へ十分な電力供給を可能としている。
【００２７】
図２は、かかる結合トランス４の側断面図である。なお、図２では、一次側巻線４１ｃのセンタタップ４１ｅおよび二次側巻線４２ｃと並列に接続された共振用コンデンサＣ３の図示は省略している。
【００２８】
図２に示すように、結合トランス４は、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とに分割されており、それぞれ別々にカバー体４１ａ，４２ａ内に収容されている。一次側鉄心４１ｂおよび二次側鉄心４２ｂは、ともに側面形状がＣ字形に形成され、互いに交差しないようにＣ字形の端面が互いに対向するように配設されて使用される（図２参照）。一次側鉄心４１ｂおよび二次側鉄心４２ｂは、その継鉄部４１ｄ，４２ｄが十分に長く形成されて、一次側巻線４１ｃから二次側巻線４２ｃへ電磁誘導によって供給される電力の供給効率が良好にされている。即ち、継鉄部４１ｄ，４２ｄの長さＬは、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とのギャップ長Ｇの２倍以上にすることが好ましく（Ｌ＞２Ｇ）、本実施例の一次側鉄心４１ｂおよび二次側鉄心４２ｂは、そのように構成されている。この継鉄部４１ｄ，４２ｄには、一次側巻線４１ｃおよび二次側巻線４２ｃがそれぞれ巻回されている。尚、一次側鉄心４１ｂおよび二次側鉄心４２ｂの形状を、Ｃ字形に代えて、Ｅ字形で形成するようにしても良い。また、前記した通り、一次側巻線４１ｃはセンタタップ４１ｅを備えると共に、二次側巻線４２ｃには共振用コンデンサＣ３が並列に接続されている。
【００２９】
また、一次側ユニット４１は二次側ユニット４２面を開放して、一方、二次側ユニット４２は一次側ユニット４１面を開放して、非磁性体の導電率の高い金属によって形成された箱形のケーシング４１ｆ，４２ｆによりそれぞれ覆われている。通常、一次側鉄心４１ｂに誘起された磁束は、ケーシング４１ｆを通過して、ケーシング４１ｆの外部および一次側鉄心４１ｂの脚間を繋ぐ方向に漏出しようとする。しかし、ケーシング４１ｆは非磁性体の導電率の高い金属によって形成されているので、磁束がケーシング４１ｆを通過すると、ケーシング４１ｆに漏れ磁束を妨げる向きに渦電流が発生する。その渦電流の発生により、ケーシング４１ｆには漏れ磁束と逆向きの磁束が誘起され、ケーシング４１ｆの外部に漏出する磁束および一次側鉄心４１ｂの脚間で鎖交する磁束を減少させることができる。よって、一次側鉄心４１ｂに誘起した磁束は、ケーシング４１ｆにより効率よく二次側鉄心４２ｂに鎖交し、一次側から二次側へ良好に電力を供給することができる。
【００３０】
第２整流平滑回路５は、結合トランス４から出力される交流電圧を直流に整流平滑して、ＬＥＤ駆動回路６へ出力する回路であり、ダイオードブリッジＤＢ２と平滑コンデンサＣ４とを備えている。即ち、結合トランス４の出力は、ダイオードブリッジＤＢ２により整流され、コンデンサＣ４により平滑されて、ＬＥＤ駆動回路６へ出力される。
【００３１】
ＬＥＤ駆動回路６は、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンを制御するための回路であり、第２整流平滑回路５の出力を、所定時間保持する電圧保持用コンデンサＣ５を備えており、そのコンデンサＣ５のプラス端子には、コンデンサＣ５の放電を防ぐダイオードＤ１のカソードが接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、第２整流平滑回路５のプラス端子に接続されており、第２整流平滑回路５の出力電圧は、このダイオードＤ１を介してコンデンサＣ５へ充電される。また、コンデンサＣ５のプラス端子は、定電圧ＩＣ６１の入力端子に接続され、該コンデンサＣ５によって保持された第２整流平滑回路５の出力電圧は、定電圧ＩＣ６１により５ボルトの定電圧に変換されて、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略す）６２へ駆動電圧として供給される。この定電圧ＩＣ６１の入出力端子には、コンデンサＣ５から出力される電圧の過渡的変動を緩和するための３つのコンデンサＣ６〜Ｃ８がそれぞれ接続されている。なお、各コンデンサＣ５〜Ｃ８の他端は、定電圧ＩＣ６１のグランド端子と共に、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。
【００３２】
一方、第２整流平滑回路５の出力は、ダイオードＤ１のアノードの他に、２０ボルトの定電圧ダイオードＺＤ１のカソードに接続されており、その定電圧ダイオードＺＤ１のアノードは抵抗Ｒ６の一端に接続され、その抵抗Ｒ６の他端は、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベース端子および抵抗Ｒ７の一端に接続されている。トランジスタＱ３のエミッタ端子は、抵抗Ｒ７の他端と共に、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。また、トランジスタＱ３のコレクタ端子には、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のベース端子と共に抵抗Ｒ８が接続され、そのトランジスタＱ４のエミッタ端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されると共に、そのコレクタ端子は、抵抗Ｒ９の一端と、マイコン６２の入力端子Inとに接続されている。抵抗Ｒ９の他端は、抵抗Ｒ８の他端と共に、前記した電圧保持用コンデンサＣ５のプラス端子に接続されている。
【００３３】
マイコン６２は、ＣＰＵの他に、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび各種Ｉ／Ｏ回路等を１チップに内蔵したマイクロコンピュータであり、その内蔵ＲＯＭには、ＬＥＤアレイ７の各ＬＥＤの駆動パターンプログラムが複数記憶されている。このマイコン６２の出力端子Out1〜Out4は、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１３を介して、ＮＰＮ型トランジスタＱ５〜Ｑ８のベース端子にそれぞれ接続されており、各トランジスタＱ５〜Ｑ８のエミッタ端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子にそれぞれ接続されている。また、トランジスタＱ５〜Ｑ８のベース端子とエミッタ端子との間には、抵抗Ｒ１４〜Ｒ１７がそれぞれ接続され、更に、トランジスタＱ５〜Ｑ８のコレクタ端子は、ＬＥＤアレイ７の所定のＬＥＤ列のカソードに接続されている。このマイコン６２の入力端子Inへロウ信号が入力される毎に、ＬＥＤアレイ７の駆動パターンが変更され、変更された駆動パターンに応じた信号が出力端子Out1〜Out4から出力され、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンが変更される。なお、マイコン６２のグランド端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。
【００３４】
ＬＥＤアレイ７は、複数（例えば１５個）のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ列を複数列備えたものである。各ＬＥＤ列のカソードは、マイコン６２の出力端子Out1〜Out4に接続されたトランジスタＱ５〜Ｑ８のコレクタ端子に、それぞれ別々に接続されると共に、また、各ＬＥＤ列のアノードは、第２整流平滑回路５のプラス端子に接続されている。なお、ＬＥＤ列の列数および各ＬＥＤ列のＬＥＤの個数は、適宜変更可能であり、ＬＥＤ列の列数に応じて、ＬＥＤ列を駆動するトランジスタＱ５〜Ｑ８等が増減される。
【００３５】
次に、上記のように構成された電飾用非接触電源装置１の動作について説明する。電源コンセント１１が商用電源（交流電源）に接続されると、第１整流平滑回路２のダイオードブリッジＤＢ１と平滑コンデンサＣ１との働きにより、平滑コンデンサＣ１の両端から、即ち第１整流平滑回路２から直流電圧が出力される。同時に、駆動回路３の駆動ＩＣ３３にも図示しない直流電源から電源が供給され、タイミング生成用のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３の直列抵抗によって定まる周期で、駆動ＩＣ３３の出力端子Out1，Out2から抵抗Ｒ４，Ｒ５を介して、スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２が交互にオンオフ駆動される。スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２が交互に駆動されることにより、結合トランス４の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃに、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３とによって定まる周波数の交番電流が流れる。
【００３６】
結合トランス４の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃに交番電流が流れると、二次側巻線４２ｃに磁束が鎖交して、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃに電圧が発生する。共振用コンデンサＣ３は、予め結合トランス４の一次側巻線電流の周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように容量が調整されているので、この共振用コンデンサＣ３により、結合トランス４の二次側への電力供給が最適化される。
【００３７】
結合トランス４の共振用コンデンサＣ３の両端から供給される電圧は、第２整流平滑回路５のダイオードブリッジＤＢ２とコンデンサＣ４とによって、再び直流電圧に変換され、コンデンサＣ４の両端から出力される。このコンデンサＣ４から出力される直流のプラス電圧は、ＬＥＤアレイ７のアノード列およびＬＥＤ駆動回路６の定電圧ＩＣ６１に供給されると共に、その定電圧ＩＣ６１によりマイコン６２に適した電圧（５ボルト）に変換され、マイコン６２へ駆動電圧として供給される。
【００３８】
駆動電圧が供給されたマイコン６２は、予めプログラムされた複数のＬＥＤ駆動パターンのうち１のパターンに基づいて、各出力端子Out1〜Out4からＬＥＤアレイ７の駆動信号を出力する。この駆動信号に応じて、トランジスタＱ５〜Ｑ８はオンまたはオフされ、その結果、オンされたトランジスタＱ５〜Ｑ８にカソードが接続されたＬＥＤ列の各ＬＥＤは点灯し、逆に、オフされたトランジスタＱ５〜Ｑ８にカソードが接続されたＬＥＤ列の各ＬＥＤは消灯する。
【００３９】
次に、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンの切り替え方式について説明する。ＬＥＤアレイ７の点灯パターンは、押しボタンスイッチ３１を押下する毎に切り替えられる。なお、押しボタンスイッチ３１は、スイッチ３１が押下されている間のみオン状態を維持し、押下が解除された場合にはオフとなるスイッチである。
【００４０】
具体的には、駆動回路３の押しボタンスイッチ３１が押下（オン）されると、その押しボタンスイッチ３１が押下されている間、抵抗Ｒ２が短絡され、駆動ＩＣ３３の入力端子Ｒinに接続される抵抗値が変化する。これにより、駆動ＩＣ３３の発振周波数が結合トランス４の二次側巻線４２ｃと共振用コンデンサＣ３とで定まる共振周波数から外れ、結合トランス４の出力電圧は降下する。
【００４１】
押しボタンスイッチ３１がオン、補正用スイッチ３２がオフの状態での抵抗Ｒ１，Ｒ３とコンデンサＣ２とで定まる駆動ＩＣ３３の発振周波数、および、押しボタンスイッチ３１および補正用スイッチ３２が共にオンの状態での抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２とで定まる駆動ＩＣ３３の発振周波数が、結合トランス４の二次側巻線４２ｃと共振用コンデンサＣ３とで定まる共振周波数と大きく異なるように、予め設定しておく。すると、押しボタンスイッチ３１が押下された場合には、駆動ＩＣ３３の発振周波数が、二次側巻線４２ｃと共振用コンデンサＣ３とで定まる共振周波数から大きく外れ、その結果、結合トランス４の出力が略ゼロボルトとなる。
【００４２】
押しボタンスイッチ３１が押下されて、結合トランス４の出力がゼロボルトになると、ＬＥＤ駆動回路６の定電圧ダイオードＺＤ１がオフして、トランジスタＱ３のベース電流が流れなくなり、トランジスタＱ３がオフする。トランジスタＱ３がオフすると、抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ３に流れていたコレクタ電流がトランジスタＱ４のベースに流れ込み、トランジスタＱ４がオンする。トランジスタＱ４がオンすることにより、マイコン６２の入力端子Inへの入力がハイからロウに転じ、その信号の変化を契機として、マイコン６２により、ＬＥＤ駆動パターンが次のパターンに切り替えられる。
【００４３】
その後、押しボタンスイッチ３１がオフされると、結合トランス４の出力電圧は元の電圧に復帰するので、オフされていた定電圧ダイオードＺＤ１も、再びオンされ、トランジスタＱ３にベース電流が流れて、トランジスタＱ３がオンされる。トランジスタＱ３がオンされると、トランジスタＱ４のベース電流が流れなくなり、トランジスタＱ４がオフして、マイコン６２の入力端子Inへの入力がロウからハイに復帰する。このように、駆動回路３の押しボタンスイッチ３１が押下される毎に、マイコン６２の入力端子Inへの入力がハイからロウに転じるので、その信号の変化を契機として、マイコン６２によりＬＥＤ駆動パターンが切り替えられる。
【００４４】
なお、押しボタンスイッチ３１の押下により、結合トランス４の出力電圧が略ゼロボルトになっても、マイコン６２の駆動電圧はすぐにはダウンせず、マイコン６２は動作を継続する。即ち、結合トランス４の出力電圧が略ゼロボルトになっても、ＬＥＤ駆動回路６の電圧保持用コンデンサＣ５の両端電圧はすぐにはゼロボルトにはならず、予め設定された時間だけ所定の電圧を維持し、これを定電圧ＩＣ６１へ供給する。よって、この間、マイコン６２へは定電圧ＩＣ６１から５ボルトの駆動電圧が正常に供給されるので、マイコン６２は動作を継続する。かかる間に押しボタンスイッチ３１がオフされると、結合トランス４の出力電圧は元の電圧に復帰するので、押しボタンスイッチ３１のオンが所定の時間内で有れば、その間、マイコン６２の駆動電圧は正常に維持され、マイコン６２は動作を継続するのである。
【００４５】
次に、結合トランス４の一次側鉄心４１ｂと二次側鉄心４２ｂとの間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚みが薄い場合の操作を説明する。一次側鉄心４１ｂと二次側鉄心４２ｂとの間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚みが薄い場合、結合トランス４の一次側巻線４１ｃと二次側巻線４２ｃとの結合係数が上昇して、二次側巻線４２ｃの出力電圧が異常に上昇する。かかる場合には、出火等による事故を防止するため、駆動回路３の補正用スイッチ３２をオンして、二次側巻線４２ｃの出力電圧の異常な上昇を抑制する。
【００４６】
動作としては、補正用スイッチ３２をオンすることにより、抵抗Ｒ３が短絡され、駆動ＩＣ３３の発振周波数が高くなる。その結果、主トランスＴＲ１に流れる交番電流の周波数も高くなる。主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃは共振用コンデンサＣ３と共に、予め駆動ＩＣ３３の発振周波数と共振するように設定されているので、補正用スイッチ３２のオンにより、駆動ＩＣ３３の発振周波数が変化すると、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃと共振用コンデンサＣ３とによって定まる共振周波数を外れて、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃの電圧が異常に上昇することは無くなるのである。
【００４７】
なお、ここで使用される補正用スイッチ３２は、窓ガラスや壁などの介在物５０の厚みに応じてオンされるスイッチであるので、前記した押しボタンスイッチ３１とは異なり、スイッチの操作が解除された後も、そのオンまたはオフの操作状態を保持するスイッチが用いられる。
【００４８】
図３は、かかる電飾用非接触電源装置１の使用状態を示した図である。図３に示すように、電飾用非接触電源装置１は、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とを対向させ、その間に窓ガラスや壁などの介在物５０を挟んで使用される。即ち、窓ガラスや壁などの介在物５０を挟んで室内側に一次側ユニット４１が配設され、その一次側ユニット４１に対向して、室外側に二次側ユニット４２が配設されて使用される。よって、室内の商用電源に電源コンセント１１を差し込み、室内の一次側ユニット４１から室外の二次側ユニット４２へ電力を供給して、二次側ユニット４２に接続されたＬＥＤアレイ７を室外で点灯させることができる。このＬＥＤアレイ７の点灯パターンは、室内に配設された一次側ユニット４１の押しボタンスイッチ３１を押下することにより切り替えられる。即ち、わざわざ室外へ出ること無く、単に室内からの操作で、室外で点灯するＬＥＤアレイの点灯パターンを切り替えることができる。更に、窓ガラスや壁などの介在物５０が薄い場合には、室内から補正用スイッチ３２を操作することにより、二次側ユニット４２から異常に高い電圧が出力されることを防止することができる。なお、当然のことながら、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との配設場所は室内と室外とに限られるものではない。
【００４９】
次に、図４から図６を参照して、本実施例の変形例を説明する。上記実施例の電飾用非接触電源装置１は、一次側ユニット４１の電源コンセント１１が商用電源に接続されていると、ＬＥＤアレイ７のある二次側ユニット４２の接続の有無に拘わらず、駆動回路３が作動して、結合トランス４の一次側巻線４１ｃに励磁電流が待機電流として流れ、常に一定の電力を消費するという欠点があった。これに対し、図４から図６に示す第２及び第３実施例の電飾用非接触電源装置１０，１００では、一次側ユニット４１に対向して二次側ユニット４２が接続されていない場合には、一次側ユニット４１で電力消費が行われないように構成されている。なお、第２及び第３実施例の電飾用非接触電源装置１０，１００の説明では、前記した第１実施例の電飾用非接触電源装置１と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００５０】
図４（ａ）は、かかる第２実施例の電飾用非接触電源装置１０の外観図である。第２実施例の電飾用非接触電源装置１０は、一次側ユニット４１の二次側ユニット４２との対向面に押しボタンスイッチ６５が配設されており、また、二次側ユニット４２の一次側ユニット４１との対向面であって、両ユニット４１，４２を対向配置させた場合に一次側ユニット４１の押しボタンスイッチ６５と対向する位置に、押しボタンスイッチ６５より十分に大きな凹部６６が形成されている。押しボタンスイッチ６５は、スイッチ６５が押下されている間のみオン状態を維持し、その押下が解除された場合にオフとなるスイッチで構成される。また、凹部６６は、押しボタンスイッチ６５を、そのオフ状態を維持したまま内部に収容できる大きさに形成されている。
【００５１】
図４（ｂ）は、かかる電飾用非接触電源装置１０の電源コンセント１１及び第１整流平滑回路２の部分的な回路図である。押しボタンスイッチ６５は、電源コンセント１１と第１整流平滑回路２との間に配設されており、電源コンセント１１が商用電源に差し込まれた状態で、押しボタンスイッチ６５が押下されている場合に限り、商用電源から交流電圧が第１整流平滑回路２および駆動回路３へ供給されるように構成されている。即ち、押しボタンスイッチ６５が非押下の状態では、電源コンセント１１が商用電源に差し込まれていても、商用電源からの交流電圧は第１整流平滑回路２および駆動回路３へ供給されず、一次側ユニット４１では電力消費しない。
【００５２】
よって、図５（ａ）に示すように、電飾用非接触電源装置１０の一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが、窓ガラスや壁などの介在物５０を介して正常に取り付けられている場合には、介在物５０により押しボタンスイッチ６５がオンされ、第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧が供給されて、一次側ユニット４１が作動する。一方、図５（ｂ）に示すように、一次側ユニット４１が取り外された場合には、押しボタンスイッチ６５はオンされないので、第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧は供給されず、一次側ユニット４１で電力消費は行われない。また、図５（ｃ）に示すように、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが介在物５０を介すことなく、直接対向配置された場合には、押しボタンスイッチ６５は凹部６６内に収容されてオンされないので、この場合にも第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧は供給されず、一次側ユニット４１で電力消費は行われない。
【００５３】
なお、図５（ｃ）に示す状態で一次側ユニット４１が作動すると、両ユニット４１，４２の間隔は極めて狭いので、二次側ユニット４２に異常に高い電圧が誘起され出火等の事故を招く危険がある。しかし、第２実施例の電飾用非接触電源装置１０では、かかる場合に一次側ユニット４１の作動が禁止されるので（一次側ユニット４１は作動しないので）、二次側ユニット４２に異常に高い電圧が誘起されることは無く、出火等の発生を予防することができる。
【００５４】
図６は、第３実施例の電飾用非接触電源装置１００の外観図である。第３実施例の電飾用非接触電源装置１００は、一次側ユニット４１の二次側ユニット４２との対向面側内部にリードスイッチ７１が配設され、また、二次側ユニット４２の一次側ユニット４１との対向面であって、両ユニット４１，４２を対向配置させた場合に一次側ユニット４１のリードスイッチ７１と対向する位置に、そのリードスイッチ７１をオンさせるに十分な磁力を有する永久磁石７２が配設されている。リードスイッチ７１は、常時オフの状態にあり、永久磁石７２が接近した場合にその磁力によってオンするスイッチである。一旦オンされたリードスイッチ７１は、永久磁石７２と離隔されることによりオフされる。
【００５５】
このリードスイッチ７１は、第２実施例の電飾用非接触電源装置１０の押しボタンスイッチ６５と電気的に同位置に配設されている。よって、電源コンセント１１が商用電源に差し込まれた状態で、リードスイッチ７１がオンされている場合に限り、商用電源から交流電圧が第１整流平滑回路２および駆動回路３へ供給される。従って、リードスイッチ７１がオフの状態では、電源コンセント１１が商用電源に差し込まれていても、商用電源からの交流電圧は第１整流平滑回路２および駆動回路３へ供給されず、一次側ユニット４１では電力消費しない。
【００５６】
このように第３実施例の電飾用非接触電源装置１００では、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが対向配置された場合にのみ、一次側ユニット４１に電力が供給されるようにされている。即ち、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが、窓ガラスや壁などの介在物５０を介して正常に取り付けられている場合には、永久磁石７２の磁力によりリードスイッチ７１がオンされ、第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧が供給されて、一次側ユニット４１が作動する。一方、二次側ユニット４２が取り外された場合には、リードスイッチ７１に永久磁石７２の磁力が働かないので、リードスイッチ７１はオンされない。よって、かかる場合には、第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧は供給されず、一次側ユニット４１で電力消費は行われない。
【００５７】
なお、第２実施例の押しボタンスイッチ６５および凹部６６と、第３実施例のリードスイッチ７１および永久磁石７２とを、１の電飾用非接触電源装置に共に搭載しても良い。図７（ａ）は、かかる両スイッチ６５，７１を直列に接続して共に搭載した電飾用非接触電源装置２００の電源コンセント１１及び第１整流平滑回路２の部分的な回路図である。この電飾用非接触電源装置２００は、図７（ｂ）に示すように、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが介在物５０を介して正常に対向配置されて使用される場合にのみ、一次側ユニット４１がオンされ、図７（ｃ）に示すように一次側ユニット４１のみで二次側ユニット４２が取り外されている場合や、図７（ｄ）に示すように一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが介在物５０を介すこと無く直接対向配置されている場合には、一次側ユニット４１はオフとなる。よって、一次側ユニット４１のみの場合や、両ユニット４１，４２が揃っていても両ユニット４１，４２が直接対向配置されている場合には、一次側ユニット４１はオンされず、一次側ユニット４１の無駄な電力消費と、二次側ユニット４２の異常に高い電圧の発生とを防止することができる。
【００５８】
次に、図８及び図９を参照して、第４実施例を説明する。第４実施例の電飾用非接触電源装置４００は、第１の結合トランスとしての主トランスＴＲ１と、第２の結合トランスとしてのトランスダクタＴＲ２と、共振用コンデンサＣ３とにより、結合トランス４０を構成して、二次側に接続される負荷の大きさに拘わらず、二次側の出力電圧が過電圧となることを防止するものである。即ち、第１実施例の電飾用非接触電源装置１の結合トランス４に、トランスダクタＴＲ２を加えて、第４実施例の電飾用非接触電源装置４００を構成している。以下、前記した第１実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００５９】
図８に示すように、第４実施例の結合トランス４０は、具体的に次のように構成されている。主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃの一端に、第２の結合トランスとしてのトランスダクタＴＲ２の一次側巻線の一端が接続され、そのトランスダクタＴＲ２の一次側巻線の他端は、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線の一端と共振用コンデンサＣ３の一端とに接続されている。トランスダクタＴＲ２の二次側巻線の他端は、結合トランス４０の一方の出力端として、第２整流平滑回路５のダイオードブリッジＤＢ２の一方の入力端に接続されている。また、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃの他端は、共振用コンデンサＣ３の他端に接続されると共に、結合トランス４０の他方の出力端として、第２整流平滑回路５のダイオードブリッジＤＢ２の他方の入力端に接続されている。即ち、第４実施例の結合トランス４０は、直列に接続されたトランスダクタＴＲ２と共振用コンデンサＣ３とを、主トランスＴＲ１の二次側に並列に接続して構成されている。また、第１実施例の電飾用非接触電源装置１の場合と同様に、結合トランス４０の主トランスＴＲ１が一次側と二次側とで分離することにより、装置全体が一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とに分離される。
【００６０】
なお、共振用コンデンサＣ３は、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃとトランスダクタＴＲ２の一次側巻線と共に共振回路を形成するコンデンサであり、結合トランス４０の一次側巻線電流の周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように、その容量が調整されている。即ち、駆動回路３の押しボタンスイッチ３１および補正用スイッチ３２のオフ状態における駆動ＩＣ３３の発振周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように、共振用コンデンサＣ３の容量が調整されている。よって、この共振用コンデンサＣ３により、結合トランス４０の二次側へ電流を流れ易くして、その二次側へ十分な電力供給を可能としている。
【００６１】
次に、図９を参照して、第４実施例の結合トランス４０の動作を説明する。図９は、第４実施例の結合トランス４０の部分的な拡大図である。
【００６２】
トランスダクタＴＲ２の一次側巻線に流れる電流ｉｔ１は、共振用コンデンサＣ３に流れる電流ｉｃとトランスダクタＴＲ２の二次側巻線に流れる電流ｉｔ２とに分岐して流れる（ｉｔ１＝ｉｃ＋ｉｔ２）。このとき、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に流れる電流ｉｔ２により、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に逆起電力Ｖｔ２が発生し、共振用コンデンサＣ３の両端の電圧Ｖｃと、逆起電力Ｖｔ２の和（Ｖｃ＋Ｖｔ２）が結合トランス４０の二次側の出力電圧となる。
【００６３】
ここで、結合トランス４０の二次側に接続される負荷が増大すると、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に流れる電流ｉｔ２が増大し、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線に流れる電流ｉｔ１も増大する。この結果、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線および二次側巻線の両端の電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線および二次側巻線の巻数比に比例して増大する。
【００６４】
逆に、結合トランス４０の二次側に接続される負荷が減少すると、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に流れる電流ｉｔ２が減少し、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線に流れる電流ｉｔ１も減少する。この結果、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線および二次側巻線の両端の電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線および二次側巻線の巻数比に比例して減少する。
【００６５】
このように、直列に接続されたトランスダクタＴＲ２と共振用コンデンサＣ３とを、主トランスＴＲ１の二次側に並列に接続して構成される第４実施例の結合トランス４０によれば、結合トランス４０の二次側に接続される負荷の大きさの変動に合わせて、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線の電流ｉｔ２が変化し、その電流ｉｔ２の変化がトランスダクタＴＲ２の二次側巻線の電圧Ｖｔ２に変換される。よって、結合トランス４０の二次側に接続される負荷の大きさの変動に合わせて、結合トランス４０の二次側の出力電圧が自動的に制御されるので、二次側に接続される負荷が過電圧によって破壊されることを防止することができる。
【００６６】
特に、結合トランス４０の二次側に負荷が接続されない場合には、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に電流ｉｔ２は流れないので、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に電圧Ｖｔ２も生じない。従って、共振用コンデンサＣ３の両端の電圧Ｖｃが出力されることとなり、二次側の過電圧出力による出火等の事故を防止することができる。
【００６７】
次に、図１０及び図１１を参照して第５実施例を説明する。第５実施例の非接触電源装置５００は、クロック５１１の１／２の周波数の交流電圧を出力端子５１４，５１５間から出力するものであり、第４実施例の電飾用非接触電源装置４００のＬＥＤ駆動回路６及びＬＥＤアレイ７と更には駆動回路３のボタンスイッチ３１及び補正用スイッチ３２とを取り外し、代わりに、交流電圧出力回路５１０を取り付けて構成されている。以下、前記した第４実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００６８】
図１０に示すように、交流電圧出力回路５１０は、商用電源の２倍の周波数で発振するクロック５１１と、そのクロック５１１の発振パルスを入力して、その発振パルスの立ち上がりのタイミングでＱ出力とＱバー出力とを反転するフリップフロップ５１２と、そのフリップフロップ５１２の出力を入力して動作するインバータ回路５１３とを備えている。
【００６９】
インバータ回路５１３は、主に４つのＮＰＮ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１４により構成されている。トランジスタＱ１１のコレクタ端子は、第２整流平滑回路５のプラス端子に接続され、そのベース端子は抵抗Ｒ５１を介してフリップフロップ５１２のＱ出力に接続されると共に、エミッタ端子はトランジスタＱ１２のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＱ１２のベース端子は抵抗Ｒ５２を介してフリップフロップ５１２のＱバー出力に接続されると共に、そのエミッタ端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。同様に、トランジスタＱ１３のコレクタ端子は、第２整流平滑回路５のプラス端子に接続され、そのベース端子は抵抗Ｒ５３を介してフリップフロップ５１２のＱバー出力に接続されると共に、エミッタ端子はトランジスタＱ１４のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＱ１４のベース端子は抵抗Ｒ５４を介してフリップフロップ５１２のＱ出力に接続されると共に、そのエミッタ端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。また、各トランジスタＱ１１〜Ｑ１４のベース端子とエミッタ端子との間には、抵抗Ｒ５５〜Ｒ５８がそれぞれ接続されている。
【００７０】
次に、図１１を参照して、第５実施例の非接触電源装置５００の交流電圧出力回路５１０の動作を説明する。図１１は、交流電圧出力回路５１０の各部分の出力電圧波形を示した図である。
【００７１】
第２整流平滑回路５からは、ダイオードブリッジＤＢ２により整流され且つ平滑コンデサＣ４により平滑された直流電圧であって、駆動回路３０の発振周期に合わせて若干上下する直流電圧が出力される（図１１（ａ））。一方、クロック５１１からは商用電源の２倍の周波数で発振する発振パルスが出力され（図１１（ｂ））、フリップフロップ５１２に入力されている。フリップフロップ５１２は、かかる発振パルスの立ち上がりのタイミングで、Ｑ出力およびＱバー出力をそれぞれ反転する（図１１（ｃ），（ｄ））。この反転に伴ってトランジスタＱ１１〜Ｑ１４がそれぞれオンまたはオフされ、その結果、出力端子５１４，５１５間から商用電源と等しい周波数の交流電圧Ｖｘが出力される（図１１（ｅ））。
【００７２】
このように、第５実施例の非接触電源装置５００によれば、商用電源の２倍の周波数で発振するクロック５１１を用いることにより、出力端子５１４，５１５間に商用電源と等しい周波数の交流電圧Ｖｘを出力することができる。よって、この非接触電源装置５００の出力端子５１４，５１５をコンセントとして使用すれば、屋内と屋外とを閉ざしたまま、屋内の電源コンセントを使って屋外に電源コンセントを設け、商用周波数の交流電源で駆動する各種家電製品を屋外で利用することができる。また、非接触電源装置５００は、主トランスＴＲ１の二次側に、第２の結合トランスとしてのトランスダクタＴＲ２を有しているので、出力端子５１４，５１５から過電圧を出力することがない。よって、出力端子５１４，５１５に接続される電気機器を過電圧によって破壊してしまうことがない。更に、商用電源の周波数は地域によって異なるが、クロック５１１の発振周波数を変更することにより、出力電圧の周波数を調整することができるので、汎用性に優れた非接触電源装置５００とすることができる。
【００７３】
次に、図１２及び図１３を参照して第６実施例を説明する。第５実施例の非接触電源装置５００は、クロック５１１の１／２の周波数の矩形波の交流電圧を出力する電源装置であったが、第６実施例の非接触電源装置６００は、商用電源と等しい交流電圧（周波数および波形）を出力することのできる電源装置である。以下、前記した第５実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００７４】
図１２に示すように、第６実施例の非接触電源装置６００は、第５実施例の非接触電源装置５００に対して、平滑コンデサＣ１，Ｃ４およびクロック５１１が取り外され、新たにローパスフィルタ６０１と、ゼロクロス検出回路６０２と、単安定マルチバイブレータ６０３とが取り付けられて構成されている。
【００７５】
ローパスフィルタ６０１は、ダイオードブリッジＤＢ２の出力波の高周波成分を除去するための回路であり、ダイオードブリッジＤＢ２の出力にコイルＬ１と抵抗Ｒ６１とをそれぞれ並列に接続して構成されている。このローパスフィルタ６０１により、ダイオードブリッジＤＢ２によって整流された出力電圧（図１３（ｅ））の高周波成分が除去され、商用電源の交流電圧を全波整流した状態の波形波とされる（図１３（ｆ））。なお、ローパスフィルタ６０１の出力電圧（図１３（ｆ））が略０ボルトとなるタイミング（ゼロクロスするタイミング）で、その出力電圧を交互に出力端子６０４，６０５から出力することにより、電源コンセント１１から供給される商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧を、この非接触電源装置６００から出力するようにしている。
【００７６】
ゼロクロス検出回路６０２は、ローパスフィルタ６０１の出力電圧が略０ボルトなるタイミング（ゼロクロスするタイミング）を検出するための回路であり、コンデンサＣ６１と、抵抗Ｒ６２と、定電圧ダイオードＺＤ６１とから構成されている。具体的には、ローパスフィルタ６０１のプラス側の出力にコンデンサＣ６１の一端が接続され、そのコンデンサＣ６１の他端に抵抗Ｒ６２の一端と、定電圧ダイオードＺＤ６１のカソードとが接続されている。抵抗Ｒ６２の他端と定電圧ダイオードＺＤ６１のアノードとは共にローパスフィルタ６０２のマイナス側の出力に接続されている。このゼロクロス検出回路６０２からは、ローパスフィルタ６０１の出力電圧が略０ボルトなるタイミング（ゼロクロスするタイミング）でゼロクロス信号としてのハイパルスが出力される（図１３（ｇ））。
【００７７】
単安定マルチバイブレータ６０３は、ゼロクロス検出回路６０２とフリップフロップ５１２との間に設けられ、ゼロクロス検出回路６０３から出力されるハイパルス（ゼロクロス信号）の立ち上がりのタイミングで、一定幅のハイパルスを次段のフリップフロップ５１２へ出力する回路である（図１３（ｈ））。フリップフロップ５１２は、かかる単安定マルチバイブレータ５１２のハイパルスの立ち上がりのタイミングでＱ出力およびＱバー出力を反転して（図１３（ｉ），（ｊ））、次段のインバータ回路５１３の出力を切り換える（図１３（ｋ））。
【００７８】
ここで、電圧波形の乱れやノイズなどの影響により、１回のゼロクロスの検出につき、ゼロクロス検出回路６０２からゼロクロス信号が２回以上出力される場合がある（ダブルパルス）。単安定マルチバイブレータ６０３を介すことなく、ゼロクロス検出回路６０２とフリップフロップ５１２とを直接接続している場合には、かかるゼロクロス信号のダブルパルスによってインバータ回路５１３の出力が余分に切り換えられてしまう。そこで、本実施例では、ゼロクロス検出回路６０２とフリップフロップ５１２との間に単安定マルチバイブレータ６０３を設けて、ゼロクロス信号のダブルパルスが発生した場合にも、そのダブルパルスを単安定マルチバイブレータ６０３で吸収して、ダブルパルスが次段のフリップフロップ５１２へ出力されないようにしている。単安定マルチバイブレータ６０３がハイパルスを出力している間にゼロクロス信号（ダブルパルス）を入力しても、単安定マルチバイブレータ６０３から新たなハイパルスは出力されないからである。
【００７９】
次に、図１３を参照して、第６実施例の非接触電源装置６００の動作を説明する。図１３は、非接触電源装置６００の各部分の出力電圧波形を示した図である。商用電源の交流電圧は、電源コンセント１１を介して、ダイオードブリッジＤＢ１に供給され、整流される（図１３（ａ））。同時に、駆動回路３０の駆動ＩＣ３３にも図示しない直流電源から電源が供給され、タイミング生成用のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３の直列抵抗によって定まる周期で、駆動ＩＣ３３の出力端子Out1，Out2から抵抗Ｒ４，Ｒ５を介して、スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２が交互にオンオフ駆動（チョッパ制御）される（図１３（ｂ），（ｃ））。スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２が交互に駆動されることにより、結合トランス４０の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃに、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３とによって定まる周波数の交番電流が流れ、結合トランス４０から図１３（ｄ）に示す交番電圧が出力される。ダイオードブリッジＤＢ１の出力電圧は平滑されていないので（図１３（ａ））、この交番電圧の包絡線は商用電源の電圧波形に追従したものとなる。
【００８０】
図１３（ｄ）に示す結合トランス４０から出力される交番電圧は、ダイオードブリッジＤＢ２によって整流され（図１３（ｅ））、ローパスフィルタ６０１によって高周波成分が除去されて（図１３（ｆ））、商用電源の交流電圧を全波整流した状態の波形波とされる。ゼロクロス検出回路６０２によって、この波形波が略０ボルトとなるタイミングが検出され、そのタイミングでハイパルス（ゼロクロス信号）が出力される（図１３（ｇ））。このゼロクロス信号の立ち上がりのタイミングで、単安定マルチバイブレータ６０３のＱ出力から一定幅のハイパルスが次段のフリップフロップ５１２へ出力され（図１３（ｈ））、このハイパルスの立ち上がりのタイミングで、フリップフロップ５１２のＱ出力およびＱバー出力がそれぞれ反転され（図１３（ｉ），（ｊ））、この反転に伴ってトランジスタＱ１１〜Ｑ１４がそれぞれオンまたはオフされる。その結果、非接触電源装置６００の出力端子６０４，６０５間から商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧Ｖｙが出力される（図１３（ｋ））。
【００８１】
このように、第６実施例の非接触電源装置６００によれば、商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧Ｖｙを出力することができるので、出力端子６０４，６０５をコンセントとして使用すれば、屋内と屋外とを閉ざしたまま、屋内の電源コンセントを使って屋外に電源コンセントを設け、商用周波数の交流電源で駆動する各種家電製品を屋外で利用することができる。また、非接触電源装置６００は、主トランスＴＲ１の二次側に、第２の結合トランスとしてのトランスダクタＴＲ２を有しているので、出力端子６０４，６０５から過電圧を出力することがない。よって、出力端子６０４，６０５に接続される電気機器を過電圧によって破壊してしまうことがない。即ち、屋内の商用電源を安全に屋外へ引き延ばして使用することができるのである。
【００８２】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００８３】
例えば、本実施例では、ＬＥＤアレイ７等の電飾を点灯制御する電飾用非接触電源装置１，１０，１００，２００，４００を用いて説明したが、本発明の制御用非接触電源装置は、必ずしも電飾の制御のためにのみ用いられるものではなく、他の対象物の制御に用いることは当然に可能である。
【００８４】
また、押しボタンスイッチ３１は、駆動回路３のタイミング生成用の抵抗Ｒ２と並列に配設され、そのスイッチ３１の押下により、駆動ＩＣ３３の入力端子Ｒinに接続される抵抗値を変化させて、駆動ＩＣ３３の発振周波数を変更し、二次側巻線４２ｃに生じる電圧を小さくして、その結果、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンを切り替えた。しかし、該押しボタンスイッチ３１を一次側巻線４１ｃのセンタタップ４１ｅとコンデンサＣ１のプラス端子との間に設け、或いは、ダイオードブリッジＤＢ１と電源コンセント１１との間に設けて、該スイッチ３１をオンすることにより、一次側巻線４１ｃへの電力供給を瞬間的に遮断して、その遮断により、二次側巻線４２ｃへの電磁誘導を停止し、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンを切り替えるようにしても良い。
【００８５】
第４から第６実施例の結合トランス４０の出力に、直接負荷を接続して使用するようにしても良い。また、第４から第６実施例の非接触電源装置に、第２及び第３実施例で説明した、押しボタンスイッチ６５と凹部６６や、リードスイッチ７１と永久磁石７２を組み合わせて構成しても良い。更に、第５実施例の非接触電源装置５００では、図１０に示す第２整流平滑回路５の出力を非接触電源装置の出力端として、その出力端から直流電圧を出力するようにしても良い。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１記載の非接触電源装置によれば、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、第２の結合トランスの二次側巻線の電流が変化し、その電流の変化が第２の結合トランスの二次側巻線の電圧に変換される。よって、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、二次側ユニットの出力電圧が自動的に制御されるので、二次側ユニットに接続される負荷が過電圧によって破壊されることを防止することができるという効果がある。
【００８７】
請求項２記載の非接触電源装置によれば、請求項１に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、一次側ユニットの発振周波数と二次側ユニットの共振周波数とが等しくなるように、二次側ユニットの二次側巻線には共振回路が接続されている。よって、二次側巻線のインピーダンスを低下させて、二次側巻線へ電流を流れ易くし、一次側ユニットから二次側ユニットへの電力供給を最適化することができるという効果がある。
【００８８】
請求項３記載の非接触電源装置によれば、請求項１又は２に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、第１の結合トランスの二次側巻線の他端と第２の結合トランスの二次側巻線の他端とに接続された整流平滑回路から直流電圧を出力するので、この非接触電源装置を直流電源として利用できるという効果がある。即ち、直流電源で駆動する電飾などの電源装置として利用することができるのである。
【００８９】
請求項４記載の非接触電源装置によれば、発振回路の出力に応じて動作回路によりインバータ回路のスイッチング素子がオンまたはオフされ、その結果、インバータ回路から矩形波の交番電圧が出力される。よって、この非接触電源装置を交流電源として利用できるという効果がある。なお、発振回路の発振周波数を適宜選択することにより、商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力することができるので、かかる場合には、この非接触電源装置を商用周波数の交流電源で駆動する各種家電製品の電源装置として利用することができる。
【００９０】
請求項５記載の非接触電源装置によれば、請求項１又は２に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧を出力することができるので、商用周波数の交流電源で駆動する各種家電製品の電源装置として利用することができるという効果がある。
【００９１】
請求項６記載の非接触電源装置によれば、請求項５に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、ゼロクロス検出回路から所定時間内に２以上のゼロクロス信号が出力された場合には、ダブルパルス防止回路によって、２回目以降のゼロクロス信号の動作回路への出力が止められる。よって、電圧波形の乱れやノイズなどの影響により、１回のゼロクロスの検出につき、ゼロクロス検出回路からゼロクロス信号が２回以上出力された場合にも、インバータ回路のスイッチング素子のオン又はオフのタイミングを正常に保って、交番電圧を安定して出力することができるという効果がある。
【００９２】
請求項７記載の非接触電源装置によれば、請求項１から６のいずれかに記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、二次側ユニットの配設状態に応じて、一次側ユニットへの電力供給を供給と断との間で切り替える切替スイッチを備えている。よって、二次側ユニットが一次側ユニットに対して適切に配設されている場合には一次側ユニットへ電力を供給し、逆に、適切に配設されていない場合には一次側ユニットへの電力供給を断して、本電源装置を適切に動作させることができるという効果がある。
【００９３】
請求項８記載の非接触電源装置によれば、請求項７記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、切替スイッチは、二次側ユニットが一次側ユニットに対向配置されていない場合に一次側ユニットへの電力供給を断するものである。よって、二次側ユニットが取り外されている場合には、一次側ユニットの電源コンセントが商用電源に差し込まれていても、その一次側ユニットへの電力供給を断して、一次側ユニットの電力消費を抑えることができるという効果がある。
【００９４】
請求項９記載の非接触電源装置によれば、請求項７又は８に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、切替スイッチは、一次側ユニットと二次側ユニットとが介在物を介すことなく直接対向配置されている場合に一次側ユニットへの電力供給を断するものである。よって、一次側ユニットと二次側ユニットとが直接対向配置され、一次側巻線と二次側巻線との間隔が極小となっている場合には、一次側ユニットへの電力供給を断して、二次側巻線の出力電圧の異常な上昇を防止することができるという効果がある。
【００９５】
請求項１０記載の非接触電源装置によれば、請求項１から９のいずれかに記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、第１の結合トランスの一次側鉄心と二次側鉄心とは側面形状がＣ字形に形成されると共に、そのＣ字形の端面が互いに対向するように配置されて使用される。よって、一次側鉄心から二次側鉄心へ効率よく磁束を鎖交させて、二次側ユニットへ効率よく電力を供給することができるという効果がある。
【００９６】
請求項１１記載の非接触電源装置よれば、請求項１から１０のいずれかに記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、一次側ユニットは、非磁性体の導電率の高い金属により形成されたケーシングにより、二次側ユニットと対向する面以外を覆われている。通常、一次側鉄心に誘起された磁束は、ケーシングを通過して、ケーシングの外部および一次側鉄心の脚間を繋ぐ方向に漏出しようとする。しかし、ケーシングは非磁性体の導電率の高い金属によって形成されているので、磁束がケーシングを通過すると、そのケーシングに漏れ磁束を妨げる向きに渦電流が発生する。その渦電流の発生により、ケーシングには漏れ磁束と逆向きの磁束が誘起され、ケーシングの外部に漏出する磁束および一次側鉄心の脚間で鎖交する磁束を減少させることができる。よって、一次側鉄心に誘起した磁束は、ケーシングにより効率よく二次側鉄心に鎖交し、一次側ユニットから二次側ユニットへ良好に電力を供給することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である電飾用非接触電源装置の回路図である。
【図２】 結合トランスの側断面図である。
【図３】 電飾用非接触電源装置の使用状態を示した図である。
【図４】 （ａ）は、第２実施例の電飾用非接触電源装置の外観図であり、（ｂ）は、その電飾用非接触電源装置の電源コンセント及び第１整流平滑回路の部分的な回路図である。
【図５】 （ａ）から（ｃ）は、第２実施例の電飾用非接触電源装置の使用状態を示した図である。
【図６】 第３実施例の電飾用非接触電源装置の外観図である。
【図７】 （ａ）は、第４実施例の電飾用非接触電源装置の電源コンセント及び第１整流平滑回路の部分的な回路図であり、（ｂ）から（ｄ）は、その電飾用非接触電源装置の使用状態を示した図である。
【図８】 第４実施例の電飾用非接触電源装置の回路図である。
【図９】 第４実施例の結合トランスの部分的な拡大図である。
【図１０】 第５実施例の非接触電源装置の回路図である。
【図１１】 交流電圧出力回路の各部分の出力電圧波形を示した図である。
【図１２】 第６実施例の非接触電源装置の回路図である。
【図１３】 非接触電源装置の各部分の出力電圧波形を示した図である。
【符号の説明】
５ 第２整流平滑回路（整流平滑回路）
３０ 駆動回路
４０ 結合トランス
４１ 一次側ユニット
４１ｂ 一次側鉄心
４１ｃ 一次側巻線
４１ｆ ケーシング
４２ 二次側ユニット
４２ｂ 二次側鉄心
４２ｃ 二次側巻線
４２ｆ ケーシング
６５ 押しボタンスイッチ（切替スイッチ）
７１ リードスイッチ（切替スイッチ）
４００ 電飾用非接触電源装置（非接触電源装置）
５００，６００ 非接触電源装置
５１１ クロック（発振回路）
５１２ フリップフロップ（動作回路）
５１３ インバータ回路
６０１ ローパスフィルタ（ローパスフィルタ回路）
６０２ ゼロクロス検出回路
６０３ 単安定マルチバイブレータ（ダブルパルス防止回路）
Ｃ３ 共振用コンデンサ（共振回路の一部）
ＤＢ１ ダイオードブリッジ（第１整流回路）
ＤＢ２ ダイオードブリッジ（第２整流回路）
Ｑ１１〜Ｑ１４ トランジスタ（スイッチング素子）
ＴＲ１ 主トランス（第１の結合トランス）
ＴＲ２ トランスダクタ（第２の結合トランス）
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触電源装置に関し、特に、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、二次側ユニットの出力電圧を自動的に制御して過電圧となることを防止できる非接触電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
結合トランスの一次側ユニットと二次側ユニットとを分離可能に構成した非接触電源装置がある。この非接触電源装置では、一次側ユニットのコンセントを屋内の商用電源に差し込み、二次側ユニットを屋外に配置する。そして、両ユニットを窓ガラスなどを挟んで対向配置させ、屋内から屋外へ電力を供給し、屋外の二次側ユニットに接続された電飾等を点灯等させるものである。かかる非接触電源装置では、窓ガラスや扉などを開けることなく、屋内と屋外とを閉ざしたままの状態で、屋内の商用電源を屋外で利用することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる非接触電源装置では、二次側ユニットに接続される負荷が小さい場合（或いは、二次側ユニットに負荷が接続されていない場合）には、二次側ユニットには僅かな電流しか流れず（或いは、電流が流れず）、その結果、二次側ユニットの出力に過電圧が生じるという問題点があった。即ち、二次側ユニットに接続される負荷が、制御系のように小さいものであると、二次側ユニットに過電圧が生じて、その負荷が破壊される危険がある。
【０００４】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、二次側ユニットの出力電圧を自動的に制御して過電圧となることを防止できる非接触電源装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載の非接触電源装置は、一次側ユニットと、その一次側ユニットと分離された二次側ユニットとを有し、前記一次側ユニットから二次側ユニットへ電磁誘導により非接触に電力を供給するものであり、前記一次側ユニットに一次側巻線が収容され、前記二次側ユニットに二次側巻線が収容された第１の結合トランスと、前記二次側ユニットに収容されると共に、一次側巻線の一端が前記第１の結合トランスの二次側巻線の一端に接続され、その一次側巻線の他端が二次側巻線の一端に接続された第２の結合トランスと、前記二次側ユニットに収容されると共に、一端が前記第２の結合トランスの一次側巻線の他端と二次側巻線の一端とに接続され、他端が前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端に接続された共振回路とを備え、前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とから交番電圧を出力するものである。
【０００６】
この請求項１記載の非接触電源装置によれば、第２の結合トランスの一次側巻線に流れる電流ｉｔ１は、共振回路に流れる電流ｉｃと第２の結合トランスの二次側巻線に流れる電流ｉｔ２とに分岐して流れる（ｉｔ１＝ｉｃ＋ｉｔ２）。このとき、第２の結合トランスの二次側巻線に流れる電流ｉｔ２により、第２の結合トランスの二次側巻線に逆起電力Ｖｔ２が発生し、共振回路の両端の電圧Ｖｃと、逆起電力Ｖｔ２の和（Ｖｃ＋Ｖｔ２）が二次側ユニットの出力電圧となる。
【０００７】
ここで、二次側ユニットに接続される負荷が増大すると、第２の結合トランスの二次側巻線に流れる電流ｉｔ２が増大し、第２の結合トランスの一次側巻線に流れる電流ｉｔ１も増大する。この結果、第２の結合トランスの一次側巻線および二次側巻線の両端の電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、第２の結合トランスの一次側巻線および二次側巻線の巻数比に比例して増大する。逆に、二次側ユニットに接続される負荷が減少すると、第２の結合トランスの二次側巻線に流れる電流ｉｔ２が減少し、第２の結合トランスの一次側巻線に流れる電流ｉｔ１も減少する。この結果、第２の結合トランスの一次側巻線および二次側巻線の両端の電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、第２の結合トランスの一次側巻線および二次側巻線の巻数比に比例して減少する。
【０００８】
このように、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、第２の結合トランスの二次側巻線の電流ｉｔ２が変化し、その電流ｉｔ２の変化が第２の結合トランスの二次側巻線の電圧Ｖｔ２に変換される。よって、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、二次側ユニットの出力電圧が自動的に制御される。
【０００９】
請求項２記載の非接触電源装置は、請求項１記載の非接触電源装置において、前記共振回路は、共振用コンデンサによって構成され、前記第１の結合トランスの二次側巻線と前記第２の結合トランスの一次側巻線と共に共振回路を形成して、前記一次側ユニットの発振周波数と前記二次側ユニットの共振周波数とが等しくなるようにその容量が調整されている。
【００１０】
請求項３記載の非接触電源装置は、請求項１又は２に記載の非接触電源装置において、前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とに接続された整流平滑回路を備え、その整流平滑回路から直流電圧を出力するものである。
【００１１】
請求項４記載の非接触電源装置は、請求項３に記載の非接触電源装置において、直列に接続された２個のスイッチング素子を２組並列に接続して構成されると共に、前記整流平滑回路の出力電圧を入力するインバータ回路と、所定の周波数で発振する発振回路と、その発振回路の出力に応じて前記インバータ回路のスイッチング素子をオンまたはオフさせて、そのインバータ回路から前記発振回路の周波数に応じた周波数の交番電圧を出力させる動作回路とを備えている。
【００１２】
請求項５記載の非接触電源装置は、請求項１又は２に記載の非接触電源装置において、前記一次側ユニットは、商用電源から出力される交流電圧を整流する第１整流回路と、その第１整流回路の出力電圧をチョッパ制御して高周波の交番電流を前記第１の結合トランスの一次側巻線に流す駆動回路とを備え、前記二次側ユニットは、前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とから出力される交番電圧を整流する第２整流回路と、その第２整流回路の出力電圧から高周波成分を除去するローパスフィルタ回路と、そのローパスフィルタ回路の出力電圧が略０ボルトとなるタイミングでゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出回路と、直列に接続された２個のスイッチング素子を２組並列に接続して構成されると共に、前記ローパスフィルタ回路の出力電圧を入力するインバータ回路と、前記ゼロクロス検出回路によるゼロクロス信号の出力に応じて前記インバータ回路のスイッチング素子をオンまたはオフさせて、そのインバータ回路から商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力させる動作回路とを備えている。
【００１３】
この請求項５記載の非接触電源装置によれば、請求項１又は２に記載の非接触電源装置と同様に作用する上、商用電源から出力される交流電圧は、一次側ユニットの第１整流回路により整流され、駆動回路によりチョッパ制御されて、高周波の交番電流として第１の結合トランスの一次側巻線に流れる。その結果、二次側ユニットの第１の結合トランスの二次側巻線に電流が流れ、第１の結合トランスの二次側巻線の他端と第２の結合トランスの二次側巻線の他端とから交番電圧が出力される。かかる交番電圧は、第２整流回路により整流された後、ローパスフィルタ回路によって高周波成分が除去された状態で、インバータ回路へ入力される。このローパスフィルタ回路の出力電圧はゼロクロス検出回路へも入力され、該出力電圧が略０ボルトとなるタイミングでゼロクロス検出回路からゼロクロス信号が出力される。動作回路は、かかるゼロクロス信号を入力すると、インバータ回路のスイッチング素子をオンまたはオフして、インバータ回路から商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力する。
【００１４】
請求項６記載の非接触電源装置は、請求項５に記載の非接触電源装置において、前記ゼロクロス検出回路と前記動作回路との間に設けられ、前記ゼロクロス検出回路から所定時間内に２以上のゼロクロス信号が出力された場合に２回目以降のゼロクロス信号の前記動作回路への出力を止めるダブルパルス防止回路を備えている。
【００１５】
請求項７記載の非接触電源装置は、請求項１から６のいずれかに記載の非接触電源装置において、前記二次側ユニットの配設状態に応じて、前記一次側ユニットへの電力供給を供給と断との間で切り替える切替スイッチを備えている。
【００１６】
請求項８記載の非接触電源装置は、請求項７記載の非接触電源装置において、前記切替スイッチは、前記二次側ユニットが前記一次側ユニットに対向配置されていない場合に前記一次側ユニットへの電力供給を断するものである。
【００１７】
請求項９記載の非接触電源装置は、請求項７又は８に記載の非接触電源装置において、前記切替スイッチは、前記一次側ユニットと前記二次側ユニットとが介在物を介すことなく直接対向配置されている場合に前記一次側ユニットへの電力供給を断するものである。
【００１８】
請求項１０記載の非接触電源装置は、請求項１から９のいずれかに記載の非接触電源装置において、前記第１の結合トランスの一次側鉄心と二次側鉄心とは側面形状がＣ字形に形成されると共に、そのＣ字形の端面が互いに対向するように配置されて使用されるものである。
【００１９】
請求項１１記載の非接触電源装置は、請求項１から１０のいずれかに記載の非接触電源装置において、前記一次側ユニットは、前記二次側ユニットと対向する面以外を覆う非磁性体の導電率の高い金属により形成されたケーシングを備えている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の制御用非接触電源装置を電飾の点灯用に用いた電飾用非接触電源装置１の回路図である。この電飾用非接触電源装置１は、窓ガラスや壁などの介在物５０を挟んで電力を供給しＬＥＤアレイ７等の電飾を点灯させるものであり（図３参照）、主に、第１整流平滑回路２と、駆動回路３と、結合トランス４と、第２整流平滑回路５と、ＬＥＤ駆動回路６と、ＬＥＤアレイ７とを備えている。
【００２１】
第１整流平滑回路２は、商用電源から電源コンセント１１を介して供給される交流電圧を直流に整流平滑して出力する回路であり、ダイオードブリッジＤＢ１と平滑コンデンサＣ１とを備えている。この第１整流平滑回路２のプラス端子は、後述する結合トランス４の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃ（図２参照）に設けたセンタタップ４１ｅに接続され、その一次側巻線４１ｃの両端は、駆動回路３のＮ−ＭＯＳスイッチングディバイスＱ１，Ｑ２のドレイン端子にそれぞれ接続されている。
【００２２】
駆動回路３は、結合トランス４の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃに交番電流を流すための回路である。前記した第１整流平滑回路２のマイナス端子に、この駆動回路３のスイッチングディバイスＱ１，Ｑ２のソース端子が接続されており、そのスイッチングディバイスＱ１，Ｑ２のゲート端子は、スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２の駆動電流を制限するための抵抗Ｒ４，Ｒ５を介して、それぞれ駆動ＩＣ３３の出力端子Out1，Out2に接続されている。この駆動ＩＣ３３の入力端子Ｃinには、タイミング生成用のコンデンサＣ２が接続され、そのコンデンサＣ２の他端は、第１整流平滑回路２のマイナス端子に接続されている。また、駆動ＩＣ３３の入力端子Ｒinには、タイミング生成用の抵抗Ｒ１〜Ｒ３が直列に接続されており、その直列に接続された抵抗列Ｒ１〜Ｒ３の他端は、第１整流平滑回路２のマイナス端子に接続されている。更に、タイミング生成用の抵抗Ｒ２と並列に押しボタンスイッチ３１が接続されると共に、タイミング生成用の抵抗Ｒ３と並列に補正用スイッチ３２が接続されている。
【００２３】
駆動ＩＣ３３は、２つの出力端子Out1，Out2に接続されたスイッチングディバイスＱ１，Ｑ２を交互にオンオフさせるＩＣであり、例えばテキサス・インスツルメント社製のスイッチング・レギュレータ・コントローラＴＬ４９４が使用される。オンオフの周期（駆動ＩＣ３３の発振周波数）は、入力端子Ｃinに接続されるコンデンサＣ２の容量と入力端子Ｒinに接続される抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値とによって定まる。よって、押しボタンスイッチ３１または補正用スイッチ３２がオンされた場合には、入力端子Ｒinに接続される抵抗値が変化するので、スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２のオンオフ周期（駆動ＩＣ３３の発振周波数）も変化する。
【００２４】
押しボタンスイッチ３１は、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンを切り替えるためのスイッチであり、スイッチ３１が押下されている間のみオン状態を維持し、その押下が解除された場合にオフとなるスイッチで構成される。一方、補正用スイッチ３２は、結合トランス４の一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との間隔が狭くなり過ぎた場合に、即ち一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚さが薄い場合に、二次側ユニット４２の出力電圧が異常に高くなることを防ぐために使用されるスイッチである。この補正用スイッチ３２は、押しボタンスイッチ３１とは異なり、スイッチの操作が解除された後も、そのオンまたはオフの操作状態を保持するスイッチで構成される。
【００２５】
なお、補正用スイッチ３２は、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚さに応じて、駆動ＩＣ３３の発振周波数を変更するためのスイッチであるので、実施例のようなオンまたはオフの２通りに切り替わるスイッチに代えて、抵抗値を０Ω〜数キロΩの間で変更可能な可変抵抗により構成するようにしても良い。補正用スイッチ３２を可変抵抗により構成すれば、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚さに応じて、駆動ＩＣ３３の発振周波数を調整し、一次側ユニット４１から二次側ユニット４２への電力供給を最適化することができる。
【００２６】
結合トランス４は、主に、一次側巻線４１ｃにセンタタップ４１ｅを備えた主トランスＴＲ１と、その主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃに並列に接続された共振用コンデンサＣ３とにより構成されている。共振用コンデンサＣ３は、二次側巻線４２ｃと共に共振回路を形成するコンデンサであり、結合トランス４の一次側巻線電流の周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように、その容量が調整されている。即ち、駆動回路３の押しボタンスイッチ３１および補正用スイッチ３２のオフ状態における駆動ＩＣ３３の発振周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように、共振用コンデンサＣ３の容量が調整されている。よって、この共振用コンデンサＣ３により、結合トランス４の二次側へ電流を流れ易くして、その二次側へ十分な電力供給を可能としている。
【００２７】
図２は、かかる結合トランス４の側断面図である。なお、図２では、一次側巻線４１ｃのセンタタップ４１ｅおよび二次側巻線４２ｃと並列に接続された共振用コンデンサＣ３の図示は省略している。
【００２８】
図２に示すように、結合トランス４は、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とに分割されており、それぞれ別々にカバー体４１ａ，４２ａ内に収容されている。一次側鉄心４１ｂおよび二次側鉄心４２ｂは、ともに側面形状がＣ字形に形成され、互いに交差しないようにＣ字形の端面が互いに対向するように配設されて使用される（図２参照）。一次側鉄心４１ｂおよび二次側鉄心４２ｂは、その継鉄部４１ｄ，４２ｄが十分に長く形成されて、一次側巻線４１ｃから二次側巻線４２ｃへ電磁誘導によって供給される電力の供給効率が良好にされている。即ち、継鉄部４１ｄ，４２ｄの長さＬは、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とのギャップ長Ｇの２倍以上にすることが好ましく（Ｌ＞２Ｇ）、本実施例の一次側鉄心４１ｂおよび二次側鉄心４２ｂは、そのように構成されている。この継鉄部４１ｄ，４２ｄには、一次側巻線４１ｃおよび二次側巻線４２ｃがそれぞれ巻回されている。尚、一次側鉄心４１ｂおよび二次側鉄心４２ｂの形状を、Ｃ字形に代えて、Ｅ字形で形成するようにしても良い。また、前記した通り、一次側巻線４１ｃはセンタタップ４１ｅを備えると共に、二次側巻線４２ｃには共振用コンデンサＣ３が並列に接続されている。
【００２９】
また、一次側ユニット４１は二次側ユニット４２面を開放して、一方、二次側ユニット４２は一次側ユニット４１面を開放して、非磁性体の導電率の高い金属によって形成された箱形のケーシング４１ｆ，４２ｆによりそれぞれ覆われている。通常、一次側鉄心４１ｂに誘起された磁束は、ケーシング４１ｆを通過して、ケーシング４１ｆの外部および一次側鉄心４１ｂの脚間を繋ぐ方向に漏出しようとする。しかし、ケーシング４１ｆは非磁性体の導電率の高い金属によって形成されているので、磁束がケーシング４１ｆを通過すると、ケーシング４１ｆに漏れ磁束を妨げる向きに渦電流が発生する。その渦電流の発生により、ケーシング４１ｆには漏れ磁束と逆向きの磁束が誘起され、ケーシング４１ｆの外部に漏出する磁束および一次側鉄心４１ｂの脚間で鎖交する磁束を減少させることができる。よって、一次側鉄心４１ｂに誘起した磁束は、ケーシング４１ｆにより効率よく二次側鉄心４２ｂに鎖交し、一次側から二次側へ良好に電力を供給することができる。
【００３０】
第２整流平滑回路５は、結合トランス４から出力される交流電圧を直流に整流平滑して、ＬＥＤ駆動回路６へ出力する回路であり、ダイオードブリッジＤＢ２と平滑コンデンサＣ４とを備えている。即ち、結合トランス４の出力は、ダイオードブリッジＤＢ２により整流され、コンデンサＣ４により平滑されて、ＬＥＤ駆動回路６へ出力される。
【００３１】
ＬＥＤ駆動回路６は、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンを制御するための回路であり、第２整流平滑回路５の出力を、所定時間保持する電圧保持用コンデンサＣ５を備えており、そのコンデンサＣ５のプラス端子には、コンデンサＣ５の放電を防ぐダイオードＤ１のカソードが接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、第２整流平滑回路５のプラス端子に接続されており、第２整流平滑回路５の出力電圧は、このダイオードＤ１を介してコンデンサＣ５へ充電される。また、コンデンサＣ５のプラス端子は、定電圧ＩＣ６１の入力端子に接続され、該コンデンサＣ５によって保持された第２整流平滑回路５の出力電圧は、定電圧ＩＣ６１により５ボルトの定電圧に変換されて、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略す）６２へ駆動電圧として供給される。この定電圧ＩＣ６１の入出力端子には、コンデンサＣ５から出力される電圧の過渡的変動を緩和するための３つのコンデンサＣ６〜Ｃ８がそれぞれ接続されている。なお、各コンデンサＣ５〜Ｃ８の他端は、定電圧ＩＣ６１のグランド端子と共に、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。
【００３２】
一方、第２整流平滑回路５の出力は、ダイオードＤ１のアノードの他に、２０ボルトの定電圧ダイオードＺＤ１のカソードに接続されており、その定電圧ダイオードＺＤ１のアノードは抵抗Ｒ６の一端に接続され、その抵抗Ｒ６の他端は、ＮＰＮ型トランジスタＱ３のベース端子および抵抗Ｒ７の一端に接続されている。トランジスタＱ３のエミッタ端子は、抵抗Ｒ７の他端と共に、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。また、トランジスタＱ３のコレクタ端子には、ＮＰＮ型トランジスタＱ４のベース端子と共に抵抗Ｒ８が接続され、そのトランジスタＱ４のエミッタ端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されると共に、そのコレクタ端子は、抵抗Ｒ９の一端と、マイコン６２の入力端子Inとに接続されている。抵抗Ｒ９の他端は、抵抗Ｒ８の他端と共に、前記した電圧保持用コンデンサＣ５のプラス端子に接続されている。
【００３３】
マイコン６２は、ＣＰＵの他に、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび各種Ｉ／Ｏ回路等を１チップに内蔵したマイクロコンピュータであり、その内蔵ＲＯＭには、ＬＥＤアレイ７の各ＬＥＤの駆動パターンプログラムが複数記憶されている。このマイコン６２の出力端子Out1〜Out4は、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１３を介して、ＮＰＮ型トランジスタＱ５〜Ｑ８のベース端子にそれぞれ接続されており、各トランジスタＱ５〜Ｑ８のエミッタ端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子にそれぞれ接続されている。また、トランジスタＱ５〜Ｑ８のベース端子とエミッタ端子との間には、抵抗Ｒ１４〜Ｒ１７がそれぞれ接続され、更に、トランジスタＱ５〜Ｑ８のコレクタ端子は、ＬＥＤアレイ７の所定のＬＥＤ列のカソードに接続されている。このマイコン６２の入力端子Inへロウ信号が入力される毎に、ＬＥＤアレイ７の駆動パターンが変更され、変更された駆動パターンに応じた信号が出力端子Out1〜Out4から出力され、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンが変更される。なお、マイコン６２のグランド端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。
【００３４】
ＬＥＤアレイ７は、複数（例えば１５個）のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ列を複数列備えたものである。各ＬＥＤ列のカソードは、マイコン６２の出力端子Out1〜Out4に接続されたトランジスタＱ５〜Ｑ８のコレクタ端子に、それぞれ別々に接続されると共に、また、各ＬＥＤ列のアノードは、第２整流平滑回路５のプラス端子に接続されている。なお、ＬＥＤ列の列数および各ＬＥＤ列のＬＥＤの個数は、適宜変更可能であり、ＬＥＤ列の列数に応じて、ＬＥＤ列を駆動するトランジスタＱ５〜Ｑ８等が増減される。
【００３５】
次に、上記のように構成された電飾用非接触電源装置１の動作について説明する。電源コンセント１１が商用電源（交流電源）に接続されると、第１整流平滑回路２のダイオードブリッジＤＢ１と平滑コンデンサＣ１との働きにより、平滑コンデンサＣ１の両端から、即ち第１整流平滑回路２から直流電圧が出力される。同時に、駆動回路３の駆動ＩＣ３３にも図示しない直流電源から電源が供給され、タイミング生成用のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３の直列抵抗によって定まる周期で、駆動ＩＣ３３の出力端子Out1，Out2から抵抗Ｒ４，Ｒ５を介して、スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２が交互にオンオフ駆動される。スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２が交互に駆動されることにより、結合トランス４の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃに、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３とによって定まる周波数の交番電流が流れる。
【００３６】
結合トランス４の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃに交番電流が流れると、二次側巻線４２ｃに磁束が鎖交して、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃに電圧が発生する。共振用コンデンサＣ３は、予め結合トランス４の一次側巻線電流の周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように容量が調整されているので、この共振用コンデンサＣ３により、結合トランス４の二次側への電力供給が最適化される。
【００３７】
結合トランス４の共振用コンデンサＣ３の両端から供給される電圧は、第２整流平滑回路５のダイオードブリッジＤＢ２とコンデンサＣ４とによって、再び直流電圧に変換され、コンデンサＣ４の両端から出力される。このコンデンサＣ４から出力される直流のプラス電圧は、ＬＥＤアレイ７のアノード列およびＬＥＤ駆動回路６の定電圧ＩＣ６１に供給されると共に、その定電圧ＩＣ６１によりマイコン６２に適した電圧（５ボルト）に変換され、マイコン６２へ駆動電圧として供給される。
【００３８】
駆動電圧が供給されたマイコン６２は、予めプログラムされた複数のＬＥＤ駆動パターンのうち１のパターンに基づいて、各出力端子Out1〜Out4からＬＥＤアレイ７の駆動信号を出力する。この駆動信号に応じて、トランジスタＱ５〜Ｑ８はオンまたはオフされ、その結果、オンされたトランジスタＱ５〜Ｑ８にカソードが接続されたＬＥＤ列の各ＬＥＤは点灯し、逆に、オフされたトランジスタＱ５〜Ｑ８にカソードが接続されたＬＥＤ列の各ＬＥＤは消灯する。
【００３９】
次に、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンの切り替え方式について説明する。ＬＥＤアレイ７の点灯パターンは、押しボタンスイッチ３１を押下する毎に切り替えられる。なお、押しボタンスイッチ３１は、スイッチ３１が押下されている間のみオン状態を維持し、押下が解除された場合にはオフとなるスイッチである。
【００４０】
具体的には、駆動回路３の押しボタンスイッチ３１が押下（オン）されると、その押しボタンスイッチ３１が押下されている間、抵抗Ｒ２が短絡され、駆動ＩＣ３３の入力端子Ｒinに接続される抵抗値が変化する。これにより、駆動ＩＣ３３の発振周波数が結合トランス４の二次側巻線４２ｃと共振用コンデンサＣ３とで定まる共振周波数から外れ、結合トランス４の出力電圧は降下する。
【００４１】
押しボタンスイッチ３１がオン、補正用スイッチ３２がオフの状態での抵抗Ｒ１，Ｒ３とコンデンサＣ２とで定まる駆動ＩＣ３３の発振周波数、および、押しボタンスイッチ３１および補正用スイッチ３２が共にオンの状態での抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２とで定まる駆動ＩＣ３３の発振周波数が、結合トランス４の二次側巻線４２ｃと共振用コンデンサＣ３とで定まる共振周波数と大きく異なるように、予め設定しておく。すると、押しボタンスイッチ３１が押下された場合には、駆動ＩＣ３３の発振周波数が、二次側巻線４２ｃと共振用コンデンサＣ３とで定まる共振周波数から大きく外れ、その結果、結合トランス４の出力が略ゼロボルトとなる。
【００４２】
押しボタンスイッチ３１が押下されて、結合トランス４の出力がゼロボルトになると、ＬＥＤ駆動回路６の定電圧ダイオードＺＤ１がオフして、トランジスタＱ３のベース電流が流れなくなり、トランジスタＱ３がオフする。トランジスタＱ３がオフすると、抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ３に流れていたコレクタ電流がトランジスタＱ４のベースに流れ込み、トランジスタＱ４がオンする。トランジスタＱ４がオンすることにより、マイコン６２の入力端子Inへの入力がハイからロウに転じ、その信号の変化を契機として、マイコン６２により、ＬＥＤ駆動パターンが次のパターンに切り替えられる。
【００４３】
その後、押しボタンスイッチ３１がオフされると、結合トランス４の出力電圧は元の電圧に復帰するので、オフされていた定電圧ダイオードＺＤ１も、再びオンされ、トランジスタＱ３にベース電流が流れて、トランジスタＱ３がオンされる。トランジスタＱ３がオンされると、トランジスタＱ４のベース電流が流れなくなり、トランジスタＱ４がオフして、マイコン６２の入力端子Inへの入力がロウからハイに復帰する。このように、駆動回路３の押しボタンスイッチ３１が押下される毎に、マイコン６２の入力端子Inへの入力がハイからロウに転じるので、その信号の変化を契機として、マイコン６２によりＬＥＤ駆動パターンが切り替えられる。
【００４４】
なお、押しボタンスイッチ３１の押下により、結合トランス４の出力電圧が略ゼロボルトになっても、マイコン６２の駆動電圧はすぐにはダウンせず、マイコン６２は動作を継続する。即ち、結合トランス４の出力電圧が略ゼロボルトになっても、ＬＥＤ駆動回路６の電圧保持用コンデンサＣ５の両端電圧はすぐにはゼロボルトにはならず、予め設定された時間だけ所定の電圧を維持し、これを定電圧ＩＣ６１へ供給する。よって、この間、マイコン６２へは定電圧ＩＣ６１から５ボルトの駆動電圧が正常に供給されるので、マイコン６２は動作を継続する。かかる間に押しボタンスイッチ３１がオフされると、結合トランス４の出力電圧は元の電圧に復帰するので、押しボタンスイッチ３１のオンが所定の時間内で有れば、その間、マイコン６２の駆動電圧は正常に維持され、マイコン６２は動作を継続するのである。
【００４５】
次に、結合トランス４の一次側鉄心４１ｂと二次側鉄心４２ｂとの間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚みが薄い場合の操作を説明する。一次側鉄心４１ｂと二次側鉄心４２ｂとの間に挟まれる窓ガラスや壁などの介在物５０の厚みが薄い場合、結合トランス４の一次側巻線４１ｃと二次側巻線４２ｃとの結合係数が上昇して、二次側巻線４２ｃの出力電圧が異常に上昇する。かかる場合には、出火等による事故を防止するため、駆動回路３の補正用スイッチ３２をオンして、二次側巻線４２ｃの出力電圧の異常な上昇を抑制する。
【００４６】
動作としては、補正用スイッチ３２をオンすることにより、抵抗Ｒ３が短絡され、駆動ＩＣ３３の発振周波数が高くなる。その結果、主トランスＴＲ１に流れる交番電流の周波数も高くなる。主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃは共振用コンデンサＣ３と共に、予め駆動ＩＣ３３の発振周波数と共振するように設定されているので、補正用スイッチ３２のオンにより、駆動ＩＣ３３の発振周波数が変化すると、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃと共振用コンデンサＣ３とによって定まる共振周波数を外れて、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃの電圧が異常に上昇することは無くなるのである。
【００４７】
なお、ここで使用される補正用スイッチ３２は、窓ガラスや壁などの介在物５０の厚みに応じてオンされるスイッチであるので、前記した押しボタンスイッチ３１とは異なり、スイッチの操作が解除された後も、そのオンまたはオフの操作状態を保持するスイッチが用いられる。
【００４８】
図３は、かかる電飾用非接触電源装置１の使用状態を示した図である。図３に示すように、電飾用非接触電源装置１は、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とを対向させ、その間に窓ガラスや壁などの介在物５０を挟んで使用される。即ち、窓ガラスや壁などの介在物５０を挟んで室内側に一次側ユニット４１が配設され、その一次側ユニット４１に対向して、室外側に二次側ユニット４２が配設されて使用される。よって、室内の商用電源に電源コンセント１１を差し込み、室内の一次側ユニット４１から室外の二次側ユニット４２へ電力を供給して、二次側ユニット４２に接続されたＬＥＤアレイ７を室外で点灯させることができる。このＬＥＤアレイ７の点灯パターンは、室内に配設された一次側ユニット４１の押しボタンスイッチ３１を押下することにより切り替えられる。即ち、わざわざ室外へ出ること無く、単に室内からの操作で、室外で点灯するＬＥＤアレイの点灯パターンを切り替えることができる。更に、窓ガラスや壁などの介在物５０が薄い場合には、室内から補正用スイッチ３２を操作することにより、二次側ユニット４２から異常に高い電圧が出力されることを防止することができる。なお、当然のことながら、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２との配設場所は室内と室外とに限られるものではない。
【００４９】
次に、図４から図６を参照して、本実施例の変形例を説明する。上記実施例の電飾用非接触電源装置１は、一次側ユニット４１の電源コンセント１１が商用電源に接続されていると、ＬＥＤアレイ７のある二次側ユニット４２の接続の有無に拘わらず、駆動回路３が作動して、結合トランス４の一次側巻線４１ｃに励磁電流が待機電流として流れ、常に一定の電力を消費するという欠点があった。これに対し、図４から図６に示す第２及び第３実施例の電飾用非接触電源装置１０，１００では、一次側ユニット４１に対向して二次側ユニット４２が接続されていない場合には、一次側ユニット４１で電力消費が行われないように構成されている。なお、第２及び第３実施例の電飾用非接触電源装置１０，１００の説明では、前記した第１実施例の電飾用非接触電源装置１と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００５０】
図４（ａ）は、かかる第２実施例の電飾用非接触電源装置１０の外観図である。第２実施例の電飾用非接触電源装置１０は、一次側ユニット４１の二次側ユニット４２との対向面に押しボタンスイッチ６５が配設されており、また、二次側ユニット４２の一次側ユニット４１との対向面であって、両ユニット４１，４２を対向配置させた場合に一次側ユニット４１の押しボタンスイッチ６５と対向する位置に、押しボタンスイッチ６５より十分に大きな凹部６６が形成されている。押しボタンスイッチ６５は、スイッチ６５が押下されている間のみオン状態を維持し、その押下が解除された場合にオフとなるスイッチで構成される。また、凹部６６は、押しボタンスイッチ６５を、そのオフ状態を維持したまま内部に収容できる大きさに形成されている。
【００５１】
図４（ｂ）は、かかる電飾用非接触電源装置１０の電源コンセント１１及び第１整流平滑回路２の部分的な回路図である。押しボタンスイッチ６５は、電源コンセント１１と第１整流平滑回路２との間に配設されており、電源コンセント１１が商用電源に差し込まれた状態で、押しボタンスイッチ６５が押下されている場合に限り、商用電源から交流電圧が第１整流平滑回路２および駆動回路３へ供給されるように構成されている。即ち、押しボタンスイッチ６５が非押下の状態では、電源コンセント１１が商用電源に差し込まれていても、商用電源からの交流電圧は第１整流平滑回路２および駆動回路３へ供給されず、一次側ユニット４１では電力消費しない。
【００５２】
よって、図５（ａ）に示すように、電飾用非接触電源装置１０の一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが、窓ガラスや壁などの介在物５０を介して正常に取り付けられている場合には、介在物５０により押しボタンスイッチ６５がオンされ、第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧が供給されて、一次側ユニット４１が作動する。一方、図５（ｂ）に示すように、一次側ユニット４１が取り外された場合には、押しボタンスイッチ６５はオンされないので、第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧は供給されず、一次側ユニット４１で電力消費は行われない。また、図５（ｃ）に示すように、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが介在物５０を介すことなく、直接対向配置された場合には、押しボタンスイッチ６５は凹部６６内に収容されてオンされないので、この場合にも第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧は供給されず、一次側ユニット４１で電力消費は行われない。
【００５３】
なお、図５（ｃ）に示す状態で一次側ユニット４１が作動すると、両ユニット４１，４２の間隔は極めて狭いので、二次側ユニット４２に異常に高い電圧が誘起され出火等の事故を招く危険がある。しかし、第２実施例の電飾用非接触電源装置１０では、かかる場合に一次側ユニット４１の作動が禁止されるので（一次側ユニット４１は作動しないので）、二次側ユニット４２に異常に高い電圧が誘起されることは無く、出火等の発生を予防することができる。
【００５４】
図６は、第３実施例の電飾用非接触電源装置１００の外観図である。第３実施例の電飾用非接触電源装置１００は、一次側ユニット４１の二次側ユニット４２との対向面側内部にリードスイッチ７１が配設され、また、二次側ユニット４２の一次側ユニット４１との対向面であって、両ユニット４１，４２を対向配置させた場合に一次側ユニット４１のリードスイッチ７１と対向する位置に、そのリードスイッチ７１をオンさせるに十分な磁力を有する永久磁石７２が配設されている。リードスイッチ７１は、常時オフの状態にあり、永久磁石７２が接近した場合にその磁力によってオンするスイッチである。一旦オンされたリードスイッチ７１は、永久磁石７２と離隔されることによりオフされる。
【００５５】
このリードスイッチ７１は、第２実施例の電飾用非接触電源装置１０の押しボタンスイッチ６５と電気的に同位置に配設されている。よって、電源コンセント１１が商用電源に差し込まれた状態で、リードスイッチ７１がオンされている場合に限り、商用電源から交流電圧が第１整流平滑回路２および駆動回路３へ供給される。従って、リードスイッチ７１がオフの状態では、電源コンセント１１が商用電源に差し込まれていても、商用電源からの交流電圧は第１整流平滑回路２および駆動回路３へ供給されず、一次側ユニット４１では電力消費しない。
【００５６】
このように第３実施例の電飾用非接触電源装置１００では、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが対向配置された場合にのみ、一次側ユニット４１に電力が供給されるようにされている。即ち、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが、窓ガラスや壁などの介在物５０を介して正常に取り付けられている場合には、永久磁石７２の磁力によりリードスイッチ７１がオンされ、第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧が供給されて、一次側ユニット４１が作動する。一方、二次側ユニット４２が取り外された場合には、リードスイッチ７１に永久磁石７２の磁力が働かないので、リードスイッチ７１はオンされない。よって、かかる場合には、第１整流平滑回路２および駆動回路３へ交流電圧は供給されず、一次側ユニット４１で電力消費は行われない。
【００５７】
なお、第２実施例の押しボタンスイッチ６５および凹部６６と、第３実施例のリードスイッチ７１および永久磁石７２とを、１の電飾用非接触電源装置に共に搭載しても良い。図７（ａ）は、かかる両スイッチ６５，７１を直列に接続して共に搭載した電飾用非接触電源装置２００の電源コンセント１１及び第１整流平滑回路２の部分的な回路図である。この電飾用非接触電源装置２００は、図７（ｂ）に示すように、一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが介在物５０を介して正常に対向配置されて使用される場合にのみ、一次側ユニット４１がオンされ、図７（ｃ）に示すように一次側ユニット４１のみで二次側ユニット４２が取り外されている場合や、図７（ｄ）に示すように一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とが介在物５０を介すこと無く直接対向配置されている場合には、一次側ユニット４１はオフとなる。よって、一次側ユニット４１のみの場合や、両ユニット４１，４２が揃っていても両ユニット４１，４２が直接対向配置されている場合には、一次側ユニット４１はオンされず、一次側ユニット４１の無駄な電力消費と、二次側ユニット４２の異常に高い電圧の発生とを防止することができる。
【００５８】
次に、図８及び図９を参照して、第４実施例を説明する。第４実施例の電飾用非接触電源装置４００は、第１の結合トランスとしての主トランスＴＲ１と、第２の結合トランスとしてのトランスダクタＴＲ２と、共振用コンデンサＣ３とにより、結合トランス４０を構成して、二次側に接続される負荷の大きさに拘わらず、二次側の出力電圧が過電圧となることを防止するものである。即ち、第１実施例の電飾用非接触電源装置１の結合トランス４に、トランスダクタＴＲ２を加えて、第４実施例の電飾用非接触電源装置４００を構成している。以下、前記した第１実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００５９】
図８に示すように、第４実施例の結合トランス４０は、具体的に次のように構成されている。主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃの一端に、第２の結合トランスとしてのトランスダクタＴＲ２の一次側巻線の一端が接続され、そのトランスダクタＴＲ２の一次側巻線の他端は、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線の一端と共振用コンデンサＣ３の一端とに接続されている。トランスダクタＴＲ２の二次側巻線の他端は、結合トランス４０の一方の出力端として、第２整流平滑回路５のダイオードブリッジＤＢ２の一方の入力端に接続されている。また、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃの他端は、共振用コンデンサＣ３の他端に接続されると共に、結合トランス４０の他方の出力端として、第２整流平滑回路５のダイオードブリッジＤＢ２の他方の入力端に接続されている。即ち、第４実施例の結合トランス４０は、直列に接続されたトランスダクタＴＲ２と共振用コンデンサＣ３とを、主トランスＴＲ１の二次側に並列に接続して構成されている。また、第１実施例の電飾用非接触電源装置１の場合と同様に、結合トランス４０の主トランスＴＲ１が一次側と二次側とで分離することにより、装置全体が一次側ユニット４１と二次側ユニット４２とに分離される。
【００６０】
なお、共振用コンデンサＣ３は、主トランスＴＲ１の二次側巻線４２ｃとトランスダクタＴＲ２の一次側巻線と共に共振回路を形成するコンデンサであり、結合トランス４０の一次側巻線電流の周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように、その容量が調整されている。即ち、駆動回路３の押しボタンスイッチ３１および補正用スイッチ３２のオフ状態における駆動ＩＣ３３の発振周波数と二次側の共振周波数とが等しくなるように、共振用コンデンサＣ３の容量が調整されている。よって、この共振用コンデンサＣ３により、結合トランス４０の二次側へ電流を流れ易くして、その二次側へ十分な電力供給を可能としている。
【００６１】
次に、図９を参照して、第４実施例の結合トランス４０の動作を説明する。図９は、第４実施例の結合トランス４０の部分的な拡大図である。
【００６２】
トランスダクタＴＲ２の一次側巻線に流れる電流ｉｔ１は、共振用コンデンサＣ３に流れる電流ｉｃとトランスダクタＴＲ２の二次側巻線に流れる電流ｉｔ２とに分岐して流れる（ｉｔ１＝ｉｃ＋ｉｔ２）。このとき、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に流れる電流ｉｔ２により、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に逆起電力Ｖｔ２が発生し、共振用コンデンサＣ３の両端の電圧Ｖｃと、逆起電力Ｖｔ２の和（Ｖｃ＋Ｖｔ２）が結合トランス４０の二次側の出力電圧となる。
【００６３】
ここで、結合トランス４０の二次側に接続される負荷が増大すると、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に流れる電流ｉｔ２が増大し、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線に流れる電流ｉｔ１も増大する。この結果、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線および二次側巻線の両端の電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線および二次側巻線の巻数比に比例して増大する。
【００６４】
逆に、結合トランス４０の二次側に接続される負荷が減少すると、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に流れる電流ｉｔ２が減少し、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線に流れる電流ｉｔ１も減少する。この結果、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線および二次側巻線の両端の電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、トランスダクタＴＲ２の一次側巻線および二次側巻線の巻数比に比例して減少する。
【００６５】
このように、直列に接続されたトランスダクタＴＲ２と共振用コンデンサＣ３とを、主トランスＴＲ１の二次側に並列に接続して構成される第４実施例の結合トランス４０によれば、結合トランス４０の二次側に接続される負荷の大きさの変動に合わせて、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線の電流ｉｔ２が変化し、その電流ｉｔ２の変化がトランスダクタＴＲ２の二次側巻線の電圧Ｖｔ２に変換される。よって、結合トランス４０の二次側に接続される負荷の大きさの変動に合わせて、結合トランス４０の二次側の出力電圧が自動的に制御されるので、二次側に接続される負荷が過電圧によって破壊されることを防止することができる。
【００６６】
特に、結合トランス４０の二次側に負荷が接続されない場合には、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に電流ｉｔ２は流れないので、トランスダクタＴＲ２の二次側巻線に電圧Ｖｔ２も生じない。従って、共振用コンデンサＣ３の両端の電圧Ｖｃが出力されることとなり、二次側の過電圧出力による出火等の事故を防止することができる。
【００６７】
次に、図１０及び図１１を参照して第５実施例を説明する。第５実施例の非接触電源装置５００は、クロック５１１の１／２の周波数の交流電圧を出力端子５１４，５１５間から出力するものであり、第４実施例の電飾用非接触電源装置４００のＬＥＤ駆動回路６及びＬＥＤアレイ７と更には駆動回路３のボタンスイッチ３１及び補正用スイッチ３２とを取り外し、代わりに、交流電圧出力回路５１０を取り付けて構成されている。以下、前記した第４実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００６８】
図１０に示すように、交流電圧出力回路５１０は、商用電源の２倍の周波数で発振するクロック５１１と、そのクロック５１１の発振パルスを入力して、その発振パルスの立ち上がりのタイミングでＱ出力とＱバー出力とを反転するフリップフロップ５１２と、そのフリップフロップ５１２の出力を入力して動作するインバータ回路５１３とを備えている。
【００６９】
インバータ回路５１３は、主に４つのＮＰＮ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１４により構成されている。トランジスタＱ１１のコレクタ端子は、第２整流平滑回路５のプラス端子に接続され、そのベース端子は抵抗Ｒ５１を介してフリップフロップ５１２のＱ出力に接続されると共に、エミッタ端子はトランジスタＱ１２のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＱ１２のベース端子は抵抗Ｒ５２を介してフリップフロップ５１２のＱバー出力に接続されると共に、そのエミッタ端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。同様に、トランジスタＱ１３のコレクタ端子は、第２整流平滑回路５のプラス端子に接続され、そのベース端子は抵抗Ｒ５３を介してフリップフロップ５１２のＱバー出力に接続されると共に、エミッタ端子はトランジスタＱ１４のコレクタ端子に接続されている。トランジスタＱ１４のベース端子は抵抗Ｒ５４を介してフリップフロップ５１２のＱ出力に接続されると共に、そのエミッタ端子は、第２整流平滑回路５のマイナス端子に接続されている。また、各トランジスタＱ１１〜Ｑ１４のベース端子とエミッタ端子との間には、抵抗Ｒ５５〜Ｒ５８がそれぞれ接続されている。
【００７０】
次に、図１１を参照して、第５実施例の非接触電源装置５００の交流電圧出力回路５１０の動作を説明する。図１１は、交流電圧出力回路５１０の各部分の出力電圧波形を示した図である。
【００７１】
第２整流平滑回路５からは、ダイオードブリッジＤＢ２により整流され且つ平滑コンデサＣ４により平滑された直流電圧であって、駆動回路３０の発振周期に合わせて若干上下する直流電圧が出力される（図１１（ａ））。一方、クロック５１１からは商用電源の２倍の周波数で発振する発振パルスが出力され（図１１（ｂ））、フリップフロップ５１２に入力されている。フリップフロップ５１２は、かかる発振パルスの立ち上がりのタイミングで、Ｑ出力およびＱバー出力をそれぞれ反転する（図１１（ｃ），（ｄ））。この反転に伴ってトランジスタＱ１１〜Ｑ１４がそれぞれオンまたはオフされ、その結果、出力端子５１４，５１５間から商用電源と等しい周波数の交流電圧Ｖｘが出力される（図１１（ｅ））。
【００７２】
このように、第５実施例の非接触電源装置５００によれば、商用電源の２倍の周波数で発振するクロック５１１を用いることにより、出力端子５１４，５１５間に商用電源と等しい周波数の交流電圧Ｖｘを出力することができる。よって、この非接触電源装置５００の出力端子５１４，５１５をコンセントとして使用すれば、屋内と屋外とを閉ざしたまま、屋内の電源コンセントを使って屋外に電源コンセントを設け、商用周波数の交流電源で駆動する各種家電製品を屋外で利用することができる。また、非接触電源装置５００は、主トランスＴＲ１の二次側に、第２の結合トランスとしてのトランスダクタＴＲ２を有しているので、出力端子５１４，５１５から過電圧を出力することがない。よって、出力端子５１４，５１５に接続される電気機器を過電圧によって破壊してしまうことがない。更に、商用電源の周波数は地域によって異なるが、クロック５１１の発振周波数を変更することにより、出力電圧の周波数を調整することができるので、汎用性に優れた非接触電源装置５００とすることができる。
【００７３】
次に、図１２及び図１３を参照して第６実施例を説明する。第５実施例の非接触電源装置５００は、クロック５１１の１／２の周波数の矩形波の交流電圧を出力する電源装置であったが、第６実施例の非接触電源装置６００は、商用電源と等しい交流電圧（周波数および波形）を出力することのできる電源装置である。以下、前記した第５実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００７４】
図１２に示すように、第６実施例の非接触電源装置６００は、第５実施例の非接触電源装置５００に対して、平滑コンデサＣ１，Ｃ４およびクロック５１１が取り外され、新たにローパスフィルタ６０１と、ゼロクロス検出回路６０２と、単安定マルチバイブレータ６０３とが取り付けられて構成されている。
【００７５】
ローパスフィルタ６０１は、ダイオードブリッジＤＢ２の出力波の高周波成分を除去するための回路であり、ダイオードブリッジＤＢ２の出力にコイルＬ１と抵抗Ｒ６１とをそれぞれ並列に接続して構成されている。このローパスフィルタ６０１により、ダイオードブリッジＤＢ２によって整流された出力電圧（図１３（ｅ））の高周波成分が除去され、商用電源の交流電圧を全波整流した状態の波形波とされる（図１３（ｆ））。なお、ローパスフィルタ６０１の出力電圧（図１３（ｆ））が略０ボルトとなるタイミング（ゼロクロスするタイミング）で、その出力電圧を交互に出力端子６０４，６０５から出力することにより、電源コンセント１１から供給される商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧を、この非接触電源装置６００から出力するようにしている。
【００７６】
ゼロクロス検出回路６０２は、ローパスフィルタ６０１の出力電圧が略０ボルトなるタイミング（ゼロクロスするタイミング）を検出するための回路であり、コンデンサＣ６１と、抵抗Ｒ６２と、定電圧ダイオードＺＤ６１とから構成されている。具体的には、ローパスフィルタ６０１のプラス側の出力にコンデンサＣ６１の一端が接続され、そのコンデンサＣ６１の他端に抵抗Ｒ６２の一端と、定電圧ダイオードＺＤ６１のカソードとが接続されている。抵抗Ｒ６２の他端と定電圧ダイオードＺＤ６１のアノードとは共にローパスフィルタ６０２のマイナス側の出力に接続されている。このゼロクロス検出回路６０２からは、ローパスフィルタ６０１の出力電圧が略０ボルトなるタイミング（ゼロクロスするタイミング）でゼロクロス信号としてのハイパルスが出力される（図１３（ｇ））。
【００７７】
単安定マルチバイブレータ６０３は、ゼロクロス検出回路６０２とフリップフロップ５１２との間に設けられ、ゼロクロス検出回路６０３から出力されるハイパルス（ゼロクロス信号）の立ち上がりのタイミングで、一定幅のハイパルスを次段のフリップフロップ５１２へ出力する回路である（図１３（ｈ））。フリップフロップ５１２は、かかる単安定マルチバイブレータ５１２のハイパルスの立ち上がりのタイミングでＱ出力およびＱバー出力を反転して（図１３（ｉ），（ｊ））、次段のインバータ回路５１３の出力を切り換える（図１３（ｋ））。
【００７８】
ここで、電圧波形の乱れやノイズなどの影響により、１回のゼロクロスの検出につき、ゼロクロス検出回路６０２からゼロクロス信号が２回以上出力される場合がある（ダブルパルス）。単安定マルチバイブレータ６０３を介すことなく、ゼロクロス検出回路６０２とフリップフロップ５１２とを直接接続している場合には、かかるゼロクロス信号のダブルパルスによってインバータ回路５１３の出力が余分に切り換えられてしまう。そこで、本実施例では、ゼロクロス検出回路６０２とフリップフロップ５１２との間に単安定マルチバイブレータ６０３を設けて、ゼロクロス信号のダブルパルスが発生した場合にも、そのダブルパルスを単安定マルチバイブレータ６０３で吸収して、ダブルパルスが次段のフリップフロップ５１２へ出力されないようにしている。単安定マルチバイブレータ６０３がハイパルスを出力している間にゼロクロス信号（ダブルパルス）を入力しても、単安定マルチバイブレータ６０３から新たなハイパルスは出力されないからである。
【００７９】
次に、図１３を参照して、第６実施例の非接触電源装置６００の動作を説明する。図１３は、非接触電源装置６００の各部分の出力電圧波形を示した図である。商用電源の交流電圧は、電源コンセント１１を介して、ダイオードブリッジＤＢ１に供給され、整流される（図１３（ａ））。同時に、駆動回路３０の駆動ＩＣ３３にも図示しない直流電源から電源が供給され、タイミング生成用のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３の直列抵抗によって定まる周期で、駆動ＩＣ３３の出力端子Out1，Out2から抵抗Ｒ４，Ｒ５を介して、スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２が交互にオンオフ駆動（チョッパ制御）される（図１３（ｂ），（ｃ））。スイッチングディバイスＱ１，Ｑ２が交互に駆動されることにより、結合トランス４０の主トランスＴＲ１の一次側巻線４１ｃに、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ１〜Ｒ３とによって定まる周波数の交番電流が流れ、結合トランス４０から図１３（ｄ）に示す交番電圧が出力される。ダイオードブリッジＤＢ１の出力電圧は平滑されていないので（図１３（ａ））、この交番電圧の包絡線は商用電源の電圧波形に追従したものとなる。
【００８０】
図１３（ｄ）に示す結合トランス４０から出力される交番電圧は、ダイオードブリッジＤＢ２によって整流され（図１３（ｅ））、ローパスフィルタ６０１によって高周波成分が除去されて（図１３（ｆ））、商用電源の交流電圧を全波整流した状態の波形波とされる。ゼロクロス検出回路６０２によって、この波形波が略０ボルトとなるタイミングが検出され、そのタイミングでハイパルス（ゼロクロス信号）が出力される（図１３（ｇ））。このゼロクロス信号の立ち上がりのタイミングで、単安定マルチバイブレータ６０３のＱ出力から一定幅のハイパルスが次段のフリップフロップ５１２へ出力され（図１３（ｈ））、このハイパルスの立ち上がりのタイミングで、フリップフロップ５１２のＱ出力およびＱバー出力がそれぞれ反転され（図１３（ｉ），（ｊ））、この反転に伴ってトランジスタＱ１１〜Ｑ１４がそれぞれオンまたはオフされる。その結果、非接触電源装置６００の出力端子６０４，６０５間から商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧Ｖｙが出力される（図１３（ｋ））。
【００８１】
このように、第６実施例の非接触電源装置６００によれば、商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧Ｖｙを出力することができるので、出力端子６０４，６０５をコンセントとして使用すれば、屋内と屋外とを閉ざしたまま、屋内の電源コンセントを使って屋外に電源コンセントを設け、商用周波数の交流電源で駆動する各種家電製品を屋外で利用することができる。また、非接触電源装置６００は、主トランスＴＲ１の二次側に、第２の結合トランスとしてのトランスダクタＴＲ２を有しているので、出力端子６０４，６０５から過電圧を出力することがない。よって、出力端子６０４，６０５に接続される電気機器を過電圧によって破壊してしまうことがない。即ち、屋内の商用電源を安全に屋外へ引き延ばして使用することができるのである。
【００８２】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００８３】
例えば、本実施例では、ＬＥＤアレイ７等の電飾を点灯制御する電飾用非接触電源装置１，１０，１００，２００，４００を用いて説明したが、本発明の制御用非接触電源装置は、必ずしも電飾の制御のためにのみ用いられるものではなく、他の対象物の制御に用いることは当然に可能である。
【００８４】
また、押しボタンスイッチ３１は、駆動回路３のタイミング生成用の抵抗Ｒ２と並列に配設され、そのスイッチ３１の押下により、駆動ＩＣ３３の入力端子Ｒinに接続される抵抗値を変化させて、駆動ＩＣ３３の発振周波数を変更し、二次側巻線４２ｃに生じる電圧を小さくして、その結果、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンを切り替えた。しかし、該押しボタンスイッチ３１を一次側巻線４１ｃのセンタタップ４１ｅとコンデンサＣ１のプラス端子との間に設け、或いは、ダイオードブリッジＤＢ１と電源コンセント１１との間に設けて、該スイッチ３１をオンすることにより、一次側巻線４１ｃへの電力供給を瞬間的に遮断して、その遮断により、二次側巻線４２ｃへの電磁誘導を停止し、ＬＥＤアレイ７の点灯パターンを切り替えるようにしても良い。
【００８５】
第４から第６実施例の結合トランス４０の出力に、直接負荷を接続して使用するようにしても良い。また、第４から第６実施例の非接触電源装置に、第２及び第３実施例で説明した、押しボタンスイッチ６５と凹部６６や、リードスイッチ７１と永久磁石７２を組み合わせて構成しても良い。更に、第５実施例の非接触電源装置５００では、図１０に示す第２整流平滑回路５の出力を非接触電源装置の出力端として、その出力端から直流電圧を出力するようにしても良い。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１記載の非接触電源装置によれば、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、第２の結合トランスの二次側巻線の電流が変化し、その電流の変化が第２の結合トランスの二次側巻線の電圧に変換される。よって、二次側ユニットに接続される負荷の大きさの変動に合わせて、二次側ユニットの出力電圧が自動的に制御されるので、二次側ユニットに接続される負荷が過電圧によって破壊されることを防止することができるという効果がある。
【００８７】
請求項２記載の非接触電源装置によれば、請求項１に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、一次側ユニットの発振周波数と二次側ユニットの共振周波数とが等しくなるように、二次側ユニットの二次側巻線には共振回路が接続されている。よって、二次側巻線のインピーダンスを低下させて、二次側巻線へ電流を流れ易くし、一次側ユニットから二次側ユニットへの電力供給を最適化することができるという効果がある。
【００８８】
請求項３記載の非接触電源装置によれば、請求項１又は２に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、第１の結合トランスの二次側巻線の他端と第２の結合トランスの二次側巻線の他端とに接続された整流平滑回路から直流電圧を出力するので、この非接触電源装置を直流電源として利用できるという効果がある。即ち、直流電源で駆動する電飾などの電源装置として利用することができるのである。
【００８９】
請求項４記載の非接触電源装置によれば、発振回路の出力に応じて動作回路によりインバータ回路のスイッチング素子がオンまたはオフされ、その結果、インバータ回路から矩形波の交番電圧が出力される。よって、この非接触電源装置を交流電源として利用できるという効果がある。なお、発振回路の発振周波数を適宜選択することにより、商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力することができるので、かかる場合には、この非接触電源装置を商用周波数の交流電源で駆動する各種家電製品の電源装置として利用することができる。
【００９０】
請求項５記載の非接触電源装置によれば、請求項１又は２に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、商用電源と周波数および波形の等しい交流電圧を出力することができるので、商用周波数の交流電源で駆動する各種家電製品の電源装置として利用することができるという効果がある。
【００９１】
請求項６記載の非接触電源装置によれば、請求項５に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、ゼロクロス検出回路から所定時間内に２以上のゼロクロス信号が出力された場合には、ダブルパルス防止回路によって、２回目以降のゼロクロス信号の動作回路への出力が止められる。よって、電圧波形の乱れやノイズなどの影響により、１回のゼロクロスの検出につき、ゼロクロス検出回路からゼロクロス信号が２回以上出力された場合にも、インバータ回路のスイッチング素子のオン又はオフのタイミングを正常に保って、交番電圧を安定して出力することができるという効果がある。
【００９２】
請求項７記載の非接触電源装置によれば、請求項１から６のいずれかに記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、二次側ユニットの配設状態に応じて、一次側ユニットへの電力供給を供給と断との間で切り替える切替スイッチを備えている。よって、二次側ユニットが一次側ユニットに対して適切に配設されている場合には一次側ユニットへ電力を供給し、逆に、適切に配設されていない場合には一次側ユニットへの電力供給を断して、本電源装置を適切に動作させることができるという効果がある。
【００９３】
請求項８記載の非接触電源装置によれば、請求項７記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、切替スイッチは、二次側ユニットが一次側ユニットに対向配置されていない場合に一次側ユニットへの電力供給を断するものである。よって、二次側ユニットが取り外されている場合には、一次側ユニットの電源コンセントが商用電源に差し込まれていても、その一次側ユニットへの電力供給を断して、一次側ユニットの電力消費を抑えることができるという効果がある。
【００９４】
請求項９記載の非接触電源装置によれば、請求項７又は８に記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、切替スイッチは、一次側ユニットと二次側ユニットとが介在物を介すことなく直接対向配置されている場合に一次側ユニットへの電力供給を断するものである。よって、一次側ユニットと二次側ユニットとが直接対向配置され、一次側巻線と二次側巻線との間隔が極小となっている場合には、一次側ユニットへの電力供給を断して、二次側巻線の出力電圧の異常な上昇を防止することができるという効果がある。
【００９５】
請求項１０記載の非接触電源装置によれば、請求項１から９のいずれかに記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、第１の結合トランスの一次側鉄心と二次側鉄心とは側面形状がＣ字形に形成されると共に、そのＣ字形の端面が互いに対向するように配置されて使用される。よって、一次側鉄心から二次側鉄心へ効率よく磁束を鎖交させて、二次側ユニットへ効率よく電力を供給することができるという効果がある。
【００９６】
請求項１１記載の非接触電源装置よれば、請求項１から１０のいずれかに記載の非接触電源装置の奏する効果に加え、一次側ユニットは、非磁性体の導電率の高い金属により形成されたケーシングにより、二次側ユニットと対向する面以外を覆われている。通常、一次側鉄心に誘起された磁束は、ケーシングを通過して、ケーシングの外部および一次側鉄心の脚間を繋ぐ方向に漏出しようとする。しかし、ケーシングは非磁性体の導電率の高い金属によって形成されているので、磁束がケーシングを通過すると、そのケーシングに漏れ磁束を妨げる向きに渦電流が発生する。その渦電流の発生により、ケーシングには漏れ磁束と逆向きの磁束が誘起され、ケーシングの外部に漏出する磁束および一次側鉄心の脚間で鎖交する磁束を減少させることができる。よって、一次側鉄心に誘起した磁束は、ケーシングにより効率よく二次側鉄心に鎖交し、一次側ユニットから二次側ユニットへ良好に電力を供給することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である電飾用非接触電源装置の回路図である。
【図２】 結合トランスの側断面図である。
【図３】 電飾用非接触電源装置の使用状態を示した図である。
【図４】 （ａ）は、第２実施例の電飾用非接触電源装置の外観図であり、（ｂ）は、その電飾用非接触電源装置の電源コンセント及び第１整流平滑回路の部分的な回路図である。
【図５】 （ａ）から（ｃ）は、第２実施例の電飾用非接触電源装置の使用状態を示した図である。
【図６】 第３実施例の電飾用非接触電源装置の外観図である。
【図７】 （ａ）は、第４実施例の電飾用非接触電源装置の電源コンセント及び第１整流平滑回路の部分的な回路図であり、（ｂ）から（ｄ）は、その電飾用非接触電源装置の使用状態を示した図である。
【図８】 第４実施例の電飾用非接触電源装置の回路図である。
【図９】 第４実施例の結合トランスの部分的な拡大図である。
【図１０】 第５実施例の非接触電源装置の回路図である。
【図１１】 交流電圧出力回路の各部分の出力電圧波形を示した図である。
【図１２】 第６実施例の非接触電源装置の回路図である。
【図１３】 非接触電源装置の各部分の出力電圧波形を示した図である。
【符号の説明】
５ 第２整流平滑回路（整流平滑回路）
３０ 駆動回路
４０ 結合トランス
４１ 一次側ユニット
４１ｂ 一次側鉄心
４１ｃ 一次側巻線
４１ｆ ケーシング
４２ 二次側ユニット
４２ｂ 二次側鉄心
４２ｃ 二次側巻線
４２ｆ ケーシング
６５ 押しボタンスイッチ（切替スイッチ）
７１ リードスイッチ（切替スイッチ）
４００ 電飾用非接触電源装置（非接触電源装置）
５００，６００ 非接触電源装置
５１１ クロック（発振回路）
５１２ フリップフロップ（動作回路）
５１３ インバータ回路
６０１ ローパスフィルタ（ローパスフィルタ回路）
６０２ ゼロクロス検出回路
６０３ 単安定マルチバイブレータ（ダブルパルス防止回路）
Ｃ３ 共振用コンデンサ（共振回路の一部）
ＤＢ１ ダイオードブリッジ（第１整流回路）
ＤＢ２ ダイオードブリッジ（第２整流回路）
Ｑ１１〜Ｑ１４ トランジスタ（スイッチング素子）
ＴＲ１ 主トランス（第１の結合トランス）
ＴＲ２ トランスダクタ（第２の結合トランス）
Claims (11)
- 一次側ユニットと、その一次側ユニットと分離された二次側ユニットとを有し、前記一次側ユニットから二次側ユニットへ電磁誘導により非接触に電力を供給する非接触電源装置において、
前記一次側ユニットに一次側巻線が収容され、前記二次側ユニットに二次側巻線が収容された第１の結合トランスと、
前記二次側ユニットに収容されると共に、一次側巻線の一端が前記第１の結合トランスの二次側巻線の一端に接続され、その一次側巻線の他端が二次側巻線の一端に接続された第２の結合トランスと、
前記二次側ユニットに収容されると共に、一端が前記第２の結合トランスの一次側巻線の他端と二次側巻線の一端とに接続され、他端が前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端に接続された共振回路とを備え、
前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とから交番電圧を出力するものであることを特徴とする非接触電源装置。 - 前記共振回路は、共振用コンデンサによって構成され、前記第１の結合トランスの二次側巻線と前記第２の結合トランスの一次側巻線と共に共振回路を形成して、前記一次側ユニットの発振周波数と前記二次側ユニットの共振周波数とが等しくなるようにその容量が調整されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触電源装置。
- 前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とに接続された整流平滑回路を備え、その整流平滑回路から直流電圧を出力するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触電源装置。
- 直列に接続された２個のスイッチング素子を２組並列に接続して構成されると共に、前記整流平滑回路の出力電圧を入力するインバータ回路と、
所定の周波数で発振する発振回路と、
その発振回路の出力に応じて前記インバータ回路のスイッチング素子をオンまたはオフさせて、そのインバータ回路から前記発振回路の周波数に応じた周波数の交番電圧を出力させる動作回路とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の非接触電源装置。 - 前記一次側ユニットは、商用電源から出力される交流電圧を整流する第１整流回路と、その第１整流回路の出力電圧をチョッパ制御して高周波の交番電流を前記第１の結合トランスの一次側巻線に流す駆動回路とを備え、前記二次側ユニットは、前記第１の結合トランスの二次側巻線の他端と前記第２の結合トランスの二次側巻線の他端とから出力される交番電圧を整流する第２整流回路と、その第２整流回路の出力電圧から高周波成分を除去するローパスフィルタ回路と、そのローパスフィルタ回路の出力電圧が略０ボルトとなるタイミングでゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出回路と、直列に接続された２個のスイッチング素子を２組並列に接続して構成されると共に、前記ローパスフィルタ回路の出力電圧を入力するインバータ回路と、前記ゼロクロス検出回路によるゼロクロス信号の出力に応じて前記インバータ回路のスイッチング素子をオンまたはオフさせて、そのインバータ回路から商用電源と等しい周波数の交番電圧を出力させる動作回路とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触電源装置。
- 前記ゼロクロス検出回路と前記動作回路との間に設けられ、前記ゼロクロス検出回路から所定時間内に２以上のゼロクロス信号が出力された場合に２回目以降のゼロクロス信号の前記動作回路への出力を止めるダブルパルス防止回路を備えていることを特徴とする請求項５に記載の非接触電源装置。
- 前記二次側ユニットの配設状態に応じて、前記一次側ユニットへの電力供給を供給と断との間で切り替える切替スイッチを備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の非接触電源装置。
- 前記切替スイッチは、前記二次側ユニットが前記一次側ユニットに対向配置されていない場合に前記一次側ユニットへの電力供給を断するものであることを特徴とする請求項７に記載の非接触電源装置。
- 前記切替スイッチは、前記一次側ユニットと前記二次側ユニットとが介在物を介すことなく直接対向配置されている場合に前記一次側ユニットへの電力供給を断するものであることを特徴とする請求項７又は８に記載の非接触電源装置。
- 前記第１の結合トランスの一次側鉄心と二次側鉄心とは側面形状がＣ字形に形成されると共に、そのＣ字形の端面が互いに対向するように配置されて使用されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の非接触電源装置。
- 前記一次側ユニットは、前記二次側ユニットと対向する面以外を覆う非磁性体の導電率の高い金属により形成されたケーシングを備えていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の非接触電源装置。
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