JP4233549B2 - 家庭用電気製品 - Google Patents

Description

本発明は、炊飯器や電気ポットなどのバックアップ機能を搭載した家庭用電気製品に関するものである。

この種の家庭用電気製品は、その電源コードを商用電源に接続した状態では、該商用電源からの電力で全ての機能を実行可能とし、商用電源との非接続状態では、電池回路からの電力で所定の機能のみを実行可能としている。

例えば、炊飯器では、図５（Ａ）に示すように、制御手段であるマイコン１は、商用電源２に接続された状態では、ＡＣ／ＤＣ電源回路（以下、メイン電源回路と称する。）３からの５Ｖの電力で高速駆動し、商用電源２に接続されていない状態では、電池を用いたバックアップ電源回路４からの３Ｖの電力で低速駆動する。このマイコン１には、商用電源２からの正弦波形の交流電圧値に従ってゼロクロスパルス信号を出力するゼロクロス回路５が接続され、このゼロクロス回路５からの入力信号の有無により商用電源２に接続されているか否かを認識する。また、マイコン１には、メイン電源回路３からの電力で駆動している状態で、該マイコン１が高速で演算処理するための周波数をベースタイマとして出力するメイン発振手段６が接続されている。さらに、マイコン１には、バックアップ電源回路４からの電力で駆動している状態で、該マイコン１が低速で演算処理するための周波数をベースタイマとして出力するとともに、いずれの電源回路３，４からの電力で駆動している状態でも、時刻をカウントするために公称周波数に基づいたパルスを出力するサブ発振手段７が接続されている。

そして、マイコン１は、商用電源２への接続状態では、複数のスイッチからなる入力手段８の操作により、温度センサなどの温度検出手段９の検出値に基づいて駆動回路１０を介して誘導加熱コイルなどの加熱手段１１を制御して、炊飯制御または保温制御を実行する。そして、前記制御状態や現在時刻などを、液晶表示パネルからなる表示手段１２に表示させる。一方、商用電源２への非接続状態では、バックアップ電源回路４からの電力で、それまでのユーザの設定状態を記憶するとともに、現在時刻をカウントして表示手段１２に表示させる。

なお、バックアップ電源回路４は、図５（Ｂ）に示すように、３Ｖの電圧を出力する充電不可能な一次電池１３と、該一次電池１３への充電を防止するためのダイオード１４と、該ダイオード１４が故障した場合の安全機構である抵抗１５とを直列に接続したものである。なお、図中、符号１６は、製品への組付前に一次電池１３の電力を無駄に消費することを防止するために設けられたジャンパーソケットである。

前記マイコン１は、製造メーカの組立ラインでバックアップ電源回路４が接続され、駆動可能な保証電圧（２．３Ｖ）まで昇圧されて、始めて起動する。また、バックアップ電源回路４の電池１３が消耗した場合、電源コードが商用電源２から抜かれて、メイン電源回路３からの電力が遮断されると、マイコン１はリセットされ、製造メーカにおいてバックアップ電源回路４の電池１３を交換すると、初期状態で起動する。

この起動に係る具体的な電圧変移を図５（Ｃ）に示す。電力が遮断された状態でバックアップ電源回路４が接続されると、マイコン１は４ＭＨｚのメイン発振（高速駆動）を開始する。その後、マイコン１に供給される電圧が徐々に昇圧され、保証電圧を超えると起動する。起動すると、まず、供給された電圧がメイン電源回路３を介して供給された商用電源２からの電力か、バックアップ電源回路４を介して供給された電池１３からの電力かを、ゼロクロス回路５からの入力に基づいて判断する。そして、予め設定された時間（１秒）の判断で、バックアップ電源回路４からの電力で動作していることを認識し、バックアップモード（低速駆動）で動作を開始する。なお、メイン発振状態では、１ｍＡのマイコン消費電流であり、バックアップモードでは、１０μＡのマイコン消費電流である。

近年では、種々の電子部品の高性能化およびコストダウンにより、８ＭＨｚの高周波でメイン発振して高速駆動するマイコン１が使用可能になっている。なお、以下の説明では、２種のマイコン１を区別するために、４ＭＨｚでメイン発振する従来のマイコン１を「低周波発振マイコン」と称し、それより高周波である８ＭＨｚでメイン発振する近年のマイコン１を「高周波発振マイコン」と称する。

しかしながら、高周波発振マイコンは、メイン発振状態でのマイコン消費電流が大きい（１．５ｍＡ）ため、この高周波発振マイコンでの電圧降下により、バックアップ電源回路４からの電力では保証電圧まで昇圧できず、起動できない場合がある。この場合、バックアップモードに移行できないため、メイン発振状態が継続されることにより、一次電池１３の電力が無駄に消費されるという問題がある。

この問題を解決するためには、バックアップ電源回路４からの出力電圧を大きくすることが考えられる。しかし、このバックアップ電源回路４の構成は、消費者の立場から機器の火災および感電の危険に対して人命および財産を保全するという目的で設けられたＵＬ規格に定められているため、部品を削減するなどの自由な設計変更はできない。

また、前記問題が発生する他の原因としては、バックアップ電源回路４から出力される電圧誤差にある。即ち、前記一次電池１３は、出力電圧の規格が３Ｖであるが、実際の出力電圧には２．８Ｖから３．２Ｖと誤差が存在する。しかも、ダイオード１４や抵抗１５などの電子部品の誤差も存在する。そのため、従来では、高周波発振マイコンを搭載した場合、バックアップ電源回路４を接続するだけで起動するものや、起動しないものが存在していた。言い換えれば、一次電池１３が低出力電圧であった場合、高周波発振マイコンに限られず、低周波発振マイコンであっても希に起動できない場合もあった。

因みに、バックアップ電源回路４を接続してもマイコン１が起動しなかった製品は、組立後の検査段階で、商用電源２に接続することにより、この商用電源２からの電力で起動する。そのため、恰も何ら支障はないように考えられるが、それまでの電池１３の無駄な電力消費は避けられない。また、製品を構成する電子部品や負荷部品に、接続不良や不良部品が存在する場合、最終工程である検査段階で始めてその異常が発見されるため、生産性が著しく低下するという問題がある。

なお、従来の低周波発振マイコンを含め、このような高周波発振マイコンは、一旦起動した後に、入力電圧が保証電圧より低くなった場合、暴走するという問題がある。そして、この問題を解決するための先行技術文献情報としては次のものがある。

特開平７−２３９７９５号公報 特開２００１−２９６５８７号公報

しかし、これらの特許文献は、マイコンが起動した後の使用状態で電圧が保証電圧より降下すると、マイコンをリセットすることにより暴走の問題を防止するものであり、組立時にバックアップ電源回路４を接続することにより、確実にマイコンを起動させるものではない。

本発明は、バックアップ電源回路４の接続により確実にマイコンを起動可能とし、生産性を向上できる家庭用電気製品を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明の家庭用電気製品は、商用電源からの交流電力を所定電圧の直流電力に変換して出力するメイン電源回路と、電池からの直流電力を、直列に接続した少なくとも抵抗を含む１以上の電子部品を介して前記メイン電源回路より低い電圧で出力するバックアップ電源回路と、前記商用電源との接続状態ではメイン電源回路からの直流電力により動作する一方、前記商用電源との非接続状態ではバックアップ電源回路からの直流電力により動作するマイコンとを備えた家庭用電気製品において、前記マイコンは、前記バックアップ電源回路からの直流電力による動作時には、前記メイン電源回路からの直流電力による駆動速度より遅い低速駆動で動作する一方、前記両電源回路からの電力の遮断状態で前記バックアップ電源回路から電力が通電されると、高速駆動により発振を開始した後、入力電圧が駆動可能な保証電圧を越えると起動し、前記商用電源および電池のいずれからの電力かを判断し、電池からの電力で動作していることを認識した後、低速駆動により動作を開始するもので、前記バックアップ電源回路の１以上の電子部品に常開スイッチを並列に接続し、前記商用電源との非接続状態で、前記常開スイッチを閉状態に操作することにより、前記バックアップ電源回路からマイコンへの出力電圧を保証電圧を超える電圧に昇圧可能としている。

この家庭用電気製品では、前記バックアップ電源回路に常開のタクトスイッチを直列に接続するとともに、該バックアップ電源回路を実装した回路基板を固定する外装体に前記タクトスイッチを閉状態に押圧する押圧部を設けることが好ましい。

本発明の家庭用電気製品では、バックアップ電源回路の１以上の電子部品に常開スイッチを並列に接続しているため、その常開スイッチの操作時のみ、一時的にバックアップ電源回路からの出力電圧を昇圧することができる。そのため、組付工程において、バックアップ電源回路とマイコンとを接続した際に、マイコンが起動しなかった場合、作業者が前記常開スイッチを操作することにより、確実にマイコンを起動させることができる。その結果、電気検査前にバックアップ電源回路を構成する電池の電力を無駄に消費することを確実に防止できる。

勿論、従来と同様に、使用した電池の実際の出力電圧が低いものであっても、確実にマイコンの保証電圧まで昇圧することができる。また、バックアップ電源回路には、電子部品に常開スイッチを並列に接続するだけであり、組付完了後は、従来のバックアップ電源回路の構成と何ら変わりはないため、ＵＬ規格から逸脱することもない。さらに、組付工程で異常を判断でき、その時点で異常と判断された製品は、後の検査を実施する必要ないため、生産性を向上できる。

また、バックアップ電源回路に常開のタクトスイッチを直列に接続しているため、バックアップ電源回路と同一の回路基板に実装した負荷部品に対して、組付前の保管状態などで電力を供給し、無駄な電力を消費することを防止できる。そして、外装体に組み付けると、外装体の押圧部がタクトスイッチを閉状態に押圧することにより、簡単かつ確実に始めてマイコンおよび他の負荷部品に電力が供給され、マイコンは確実に起動される。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る家庭用電気製品である炊飯器２０を示す。この炊飯器２０は、大略、炊飯鍋２１を着脱可能に収容する炊飯器本体２２と、該炊飯器本体２２に回動可能に配設され前記炊飯鍋２１の上端開口を密閉する蓋体２３とを備えている。なお、以下の説明では、従来と同様の構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

前記炊飯器本体２２の外装体は、筒状をなす胴体２４と、該胴体２４の下端開口を閉塞する底体２５と、前記胴体２４の上端開口の外周部を閉塞する肩体２６と、該肩体２６の中央開口に配設した胴リング２７と、該胴リング２７の下端に配設した前記炊飯鍋２１を収容する非導電性材料からなる保護枠２８とを備えている。胴体２４と保護枠２８との間には、負荷部品として、図５（Ａ）に示す従来と同様の誘導加熱コイルからなる加熱手段１１と、温度センサからなる温度検出手段９とが配設されている。

また、前記胴体２４と保護枠２８との間には、メイン電源回路３、ゼロクロス回路５、メイン発振手段６、サブ発振手段７、駆動回路１０、および、マイコン１を実装した制御基板２９が配設されている。さらに、炊飯器本体２２の正面上部である肩体２６には、バックアップ電源回路４、複数のスイッチからなる入力手段８、および、液晶表示パネルからなる表示手段１２を実装した操作基板３０が配設されている。

そのうち、バックアップ電源回路４は、図２（Ａ）に示すように、３Ｖの電圧を出力する充電不可能な一次電池１３と、該一次電池１３への充電を防止するためのダイオード１４と、該ダイオード１４が故障した場合の安全機構である抵抗１５とを直列に接続したＵＬ規格に定められた構成のものである。そして、本実施形態では、電子部品であるダイオード１４と抵抗１５のうち、抵抗１５に常開（遮断状態）のプッシュスイッチ３５が並列に接続されている。

前記バックアップ電源回路４は、導電性を有するパターン片を介して操作基板３０の表示手段１２が接続されるとともに、図示しないリード線を介して制御基板２９のマイコン１が接続される。そして、本実施形態では、これらと接続される抵抗１５の下流側に、常開のタクトスイッチ３６が直列に接続されている。このタクトスイッチ３６は、図３に示すように、操作基板３０を前記肩体２６にネジ止めして配設することにより、該肩体２６において表示手段１２を固定するために設けた固定枠３７から一体に突設した押圧部３８により閉状態（短絡状態）に押圧され、その状態を維持するように構成している。

前記構成の炊飯器２０において、各負荷部品９，１１，１２は、制御基板２９に実装した従来と同様のマイコン１により、予め設定された炊飯制御および保温制御のプログラムに従って動作される。具体的には、図示しない電源コードを商用電源２に接続した状態では、交流電力がメイン電源回路３により直流電力に変換され、マイコン１は、その５Ｖの直流電圧が印加されることによりメイン発振状態で動作し、炊飯制御、保温制御、および、現在時刻の計時を含む表示手段１２の表示制御を実行する。また、電源コードが商用電源２に接続されていない状態では、バックアップ電源回路４から一次電池１３の直流電力が出力され、マイコン１は、その３Ｖの直流電圧が印加されることによりバックアップモードで動作し、それまでのユーザの設定状態を記憶するとともに、現在時刻を計時して表示手段１２の表示制御を実行する。

また、前記炊飯器２０は、従来と同様に、製造メーカの組立ラインでバックアップ電源回路４が接続され、マイコン１への入力電圧が駆動可能な保証電圧（２．３Ｖ）まで昇圧されて始めて起動する。また、バックアップ電源回路４の一次電池１３が消耗した場合、メイン電源回路３からの電力が遮断されるとマイコン１はリセットされ、製造メーカにおいてバックアップ電源回路４の一次電池１３を交換すると、初期状態で起動する。

具体的には、バックアップ電源回路４を実装した操作基板３０は、基板製造ラインで大量生産され、一時的に保管されている。この状態では、操作基板３０には、一次電池１３の電力を消費する表示手段１２が実装されているが、本実施形態では、タクトスイッチ３６によりバックアップ電源回路４からの電力の出力は遮断されている。そのため、この保管状態では、一次電池１３の電力が無駄に消費されることはない。

その後、組立ラインにおいて、操作基板３０を肩体２６に配設するとともに、制御基板２９を図示しない基板ホルダーを介して肩体２６または胴体２４に配設する。これにより、操作基板３０に実装したタクトスイッチ３６が肩体２６の押圧部３８に押圧されて閉状態となることにより、バックアップ電源回路４から電力が出力される。即ち、操作基板３０を所定の取付位置に配設するだけで、簡単かつ確実にバックアップ電源回路４から電力を出力可能な状態とすることができる。そのため、従来のジャンパーソケットを用いた回路構成と比較すると大幅に組付作業性を向上できる。

次に、各基板２９，３０をリード線によって電気的に接続する。これにより、前記バックアップ電源回路４からの電力がマイコン１にも通電される。そうすると、高周波発振のマイコン１は、８ＭＨｚのメイン発振（高速駆動）を開始する。しかし、図５（Ｃ）に示す従来と同様に、このマイコン１はメイン発振状態でのマイコン消費電流が大きいため、電圧降下により保証電圧までは昇圧しない。

そのため、図２（Ｂ）に示すように、１秒以上経過しても表示手段１２に起動画面が表示されない場合、組立ラインの作業者は、プッシュスイッチ３５を操作する。そうすると、一次電池１３からの電力は、そのプッシュスイッチ３５の操作時のみ、抵抗１５を避けて通電されるため、一時的にバックアップ電源回路４からの出力電圧を昇圧することができる。その結果、消費電流が大きい高周波発振のマイコン１には、保証電圧を超える電圧を印加することができ、正常に起動させることができる。

そして、マイコン１が起動すると、従来と同様に、まず、供給された電圧がメイン電源回路３を介して供給された商用電源２からの電力か、バックアップ電源回路４を介して供給された一次電池１３からの電力かを、ゼロクロス回路５からの入力に基づいて判断する。そして、その判断に必要な時間（１秒）を越えると、バックアップ電源回路４からの電力で動作していることを認識し、バックアップモード（低速駆動）で動作を開始する。なお、この状態であれば、作業者はプッシュスイッチ３５の操作を止めても保証電圧を下回る電圧まで降下することはない。

このように、本発明では、組付工程において、バックアップ電源回路４とマイコン１とを接続した際に、マイコン１が起動しなかった場合、作業者が常開式のプッシュスイッチ３５を操作することにより、確実にマイコン１を起動させることができる。勿論、従来と同様に、実装した一次電池１３の実際の出力電圧が低いものであっても、確実にマイコン１の保証電圧まで昇圧することができる。その結果、電気検査前にバックアップ電源回路４を構成する一次電池１３の電力を無駄に消費することを確実に防止できる。

また、バックアップ電源回路４には、電子部品である抵抗１５にプッシュスイッチ３５を並列に接続するだけであり、組付完了後は、従来のバックアップ電源回路４の構成と何ら変わりはないため、ＵＬ規格から逸脱することもない。さらに、この組付工程でマイコン１を起動できない場合には異常があると判断でき、このような製品は、後の検査を実施する必要ないため、生産性を向上できる。

なお、本発明の家庭用電気製品は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、バックアップ電源回路４を構成する電子部品の１つである抵抗１５にプッシュスイッチ３５を並列に接続したが、図４（Ａ）に示すように、ダイオード１４に並列に接続してもよいうえ、図４（Ｂ）に示すように、ダイオード１４と抵抗１５の両方にかけて並列に接続してもよい。

また、バックアップ電源回路４を構成する電池は、充電不可能な一次電池１３に限られず、充電可能な二次電池を使用したものでもよい。この場合、バックアップ電源回路４には、ダイオード１４は不要である。

さらに、前記実施形態では、バックアップ電源回路４は、マイコン１を実装した制御基板２９とは別体の操作基板３０に実装したが、同一の制御基板２９に実装しても同様の作用および効果を得ることができる。

本発明のバックアップ電源回路を適用する家庭用電気製品は炊飯器に限られず、商用電源との非接続状態で、バックアップ電源回路からの電力で、容器内の残湯量を検出して液晶表示パネルに表示したり、給湯を可能とした電気ポットにも適用可能である。即ち、制御手段としてマイコンを実装し、バックアップ電源回路を搭載する製品であればいずれでも適用可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。

また、マイコンは、高周波発振型のみに限られず、出力電圧が低い一次電池であった場合には低周波発振型のものであっても希に起動できない状況が発生するため、このような低周波発振マイコンに適用しても有効である。

本発明に係る実施形態の家庭用電気製品である炊飯器を示す部分断面図である。 （Ａ）本実施形態のバックアップ電源回路を示す回路図、（Ｂ）は高周波発振マイコンの起動時の電圧変移を示すグラフである。 図１の要部拡大断面図である。 （Ａ）はバックアップ電源回路の変形例を示す回路図、（Ｂ）はバックアップ電源回路の他の変形例を示す回路図である。 （Ａ）は炊飯器の構成を示すブロック図、（Ｂ）は従来のバックアップ電源回路を示す回路図、（Ｃ）はマイコンの起動時の従来の電圧変移を示すグラフである。

符号の説明

１…マイコン
２…商用電源
３…メイン電源回路
４…バックアップ電源回路
１３…一次電池
１４…ダイオード
１５…抵抗
２０…炊飯器（家庭用電気製品）
２９…制御基板
３０…操作基板
３５…プッシュ（常開）スイッチ
３６…タクト（常開）スイッチ
３８…押圧部

Claims (2)

1. 商用電源からの交流電力を所定電圧の直流電力に変換して出力するメイン電源回路と、
   電池からの直流電力を、直列に接続した少なくとも抵抗を含む１以上の電子部品を介して前記メイン電源回路より低い電圧で出力するバックアップ電源回路と、
   前記商用電源との接続状態ではメイン電源回路からの直流電力により動作する一方、前記商用電源との非接続状態ではバックアップ電源回路からの直流電力により動作するマイコンとを備えた家庭用電気製品において、
   前記マイコンは、
   前記バックアップ電源回路からの直流電力による動作時には、前記メイン電源回路からの直流電力による駆動速度より遅い低速駆動で動作する一方、
   前記両電源回路からの電力の遮断状態で前記バックアップ電源回路から電力が通電されると、高速駆動により発振を開始した後、入力電圧が駆動可能な保証電圧を越えると起動し、前記商用電源および電池のいずれからの電力かを判断し、電池からの電力で動作していることを認識した後、低速駆動により動作を開始するもので、
   前記バックアップ電源回路の１以上の電子部品に常開スイッチを並列に接続し、前記商用電源との非接続状態で、前記常開スイッチを閉状態に操作することにより、前記バックアップ電源回路からマイコンへの出力電圧を保証電圧を超える電圧に昇圧可能としたことを特徴とする家庭用電気製品。
2. 前記バックアップ電源回路に常開のタクトスイッチを直列に接続するとともに、該バックアップ電源回路を実装した回路基板を固定する外装体に前記タクトスイッチを閉状態に押圧する押圧部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の家庭用電気製品。

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