JP4259263B2 - 電気機器装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器、特に家庭用空気調和機(以下エアコン)等一般家庭で使用される家庭用電気機器装置に関するものである。

従来、この種の電気機器に対しては、省エネルギーの観点から待機電力の削減が強く要求されている。

待機電力の削減には、電源の効率向上および電源の負荷となる回路や装置の待機時の消費電力の低減が不可欠である。

家電機器に用いられる電源は、サイズや効率の点からスイッチング電源が用いられることが多い。このような用途の電源は、交流の商用電源を平滑・整流回路を用いて直流化し、トランジスタ等のスイッチング素子によりオンオフ動作を行い、出力電圧を制御する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

このように交流を直流に変換する平滑・整流回路を持つ家電機器に対しては、修理やメンテナンス時の安全性を確保するために、電源コンセントを抜いてから一定時間以内に予め決められた電圧以下に抑えること、すなわち一定の放電特性を持たせることが求められている。

一般にスイッチング電源では、上記の放電特性が問題になるのは商用電源の整流・平滑回路に用いられる電解コンデンサである。
特開平１０−３２２９１４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、家電機器を取り巻く状況に起因した要請に基づき、待機電力の削減や消費電力の低減を進めた結果、上記の放電特性が安全性を満たさなくなるという課題が生じていた。

本発明は、このように消費電力の削減を推進することにより、電気機器装置の回路の充電部の放電特性に影響が発生し、安全上必要な要件を満たさなくなるという課題を解決する技術を提供するものである。

前記課題を解決するために本発明は、コンセントが抜かれたことを検知して、消費電力の小さい待機電力状態から消費電力の大きい通常の動作状態へと移行することにより、充電部の放電特性の要求仕様を満たすものである。

本発明の電気機器装置は、電気機器装置の充電部の放電時間を短縮し、安全規格や電気機器装置の停止時の信頼性が向上するという効果を奏する。

第１の発明は、商用交流電源との電気的な接続を行う電源接続手段と、前期電源接続手段が前記商用交流電源と接続されているかどうかを判定する接続状態判定手段と、前記商用交流電源を直流に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段の負荷装置とを有し、前記接続状態判定手段の判定結果に基づき、前記負荷装置の動作状態を決定し、消費電力が小さい第１の動作状態と消費電力が大きい第２の動作状態を有し、前記接続状態判定手段の出力が非アクティブの時には前記第１の動作状態にあり、前記接続判定状態判定手段の出力がアクティブの時には前記第２の動作状態に移行し、前記負荷装置として装置全体もしくは一部の制御を行うマイクロコンピュータを有し、前記第１の動作状態においては前記マイクロコンピュータを低速動作状態とし、前記第２の動作状態においては前記マイクロコンピュータを高速動作状態とするもので、電気機器装置の充電部の放電時間の短縮ができ、電気機器装置の停止時の信頼性の向上を図ることができる。

第２の発明は、前記接続状態判定手段は、商用交流電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検知手段と、前記ゼロクロス検知手段からのゼロクロス信号を監視し、最後の前記ゼロクロス信号からの経過時間を計測し、予め設定された設定時間との比較を行い、前記経過時間が前記設定時間より長くなった時にアクティブ信号を出力する時間計測比較手段から構成されることを特徴とするもので、新たな部品を追加せず、ソフトウエアの変更だけで電源の接続状態を判定できる。

第３の発明は、前記接続状態判定手段は、電源接続手段に印加されている電圧を計測する電圧計測手段と、計測した計測電圧と予め設定された設定電圧とを比較し、前記計測電圧が前記設定電圧より低くなった時にアクティブ信号を出力する電圧比較手段から構成されることを特徴とするもので、ソフトウエアの小変更だけで電源の接続状態を判定することができる。

第４の発明は、前記負荷装置群として弁駆動コイルもしくは電磁リレーもしくは空気清浄器用高圧電源もしくはファンモータの少なくともいずれか一つを有し、前記第１の動作状態では前記負荷装置群の全てを停止状態とし、前記第２の状態では前記負荷装置群の少なくともいずれか一つを動作状態とすることを特徴とするもので、電気機器装置の充電部の放電時間の短縮ができる。

第５の発明は、前記電圧変換手段には出力安定化のためのダミー負荷と、前記ダミー負荷への通電非通電を制御するスイッチ手段を有し、前記第1の状態では前記ダミー負荷を非通電とし、前記第2の状態では前記ダミー負荷を通電とすることを特徴とするもので、電気機器装置の充電部の放電時間の短縮ができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態を示す。１は電源接続手段、２は接続状態判定手段、３は電圧変換手段、４は負荷装置、５は電気機器装置を表す。

図１において、電源接続手段１が商用交流電源に接続されているかどうかを接続状態判定手段２が判定し、その結果を負荷装置４に伝達し負荷装置４はそれに基づいて動作状態を決定する。

一般に図１に示すような電源変換手段３においては、電圧変動を平準化する平滑手段３ｂが用いられており、その作用によって電気機器装置が商用交流電源から切り離されても、その放電特性により平滑手段３ｂに電荷が残り、それによって負荷装置４がある時間内は動作しつづける現象がある。

例えば電源接続手段１が商用交流電源に接続されている状態では、負荷装置４は消費電力が大きい状態で動作し、接続されていない状態では消費電力の小さい状態で動作するような設定にすると、接続されていない状態が検知されると、負荷装置４は消費電力の小さい動作状態となり、その結果動作可能な時間が延びる。負荷装置４はその伸びた動作可能時間を活用して、電気機器装置５を停止に備えた状態に移行する処理を行うことができ、信頼性の向上に寄与することが可能となる。

また、逆に電源接続手段１が商用交流電源に接続されている状態では、負荷装置４は消費電力が小さい状態で動作し、接続されていない状態では消費電力の大きい状態で動作するような設定にすると、接続されていない状態が検知された場合、負荷装置４は消費電力の大きい動作状態となり、その結果平滑手段３ａの放電時間が短縮されるという効果が得られる。

（実施の形態２）
図２は本発明の異なる一実施の形態を示す。

２ａは商用交流電源のゼロクロスに対応した信号を発生するゼロクロス検知手段であり、２ｂはゼロクロス検知手段２ａからの信号をトリガとして時間を計測し、上記測定時間と予め設定された設定時間を比較する時間計測比較手段である。

商用交流電源と電源接続手段が接続されている状態では、商用交流電源の周波数にもよるが、ゼロクロス検知手段は１６．６から２０ミリ秒毎にゼロクロス検知信号を発生する。

したがって、２０ミリ秒を超えてゼロクロス検知手段からの信号がなければ、電源接続手段１が商用交流電源から遮断されたと判断できる。接続状態判定手段２はこの状態になった時にアクティブ信号を発生する。

実際の判定にはノイズの影響等を考慮して、２０ミリ秒の数倍程度の時間を設定時間とする場合が多い。

エアコン等の電気機器装置においては、時刻の計測などの為にゼロクロス検知回路を備えているため、その回路を活用することによりなんら部品を追加することなく制御ソフトウエアの変更だけで、商用交流電源の接続状態を判定することが可能となる。

（実施の形態３）
図３は、本発明のさらに異なる一実施の形態を示す。

２ｃは電圧計測手段、２ｄは電圧比較手段である、電圧計測手段２ｃは商用交流電源の電圧を平均値もしくは実効値等の直流値に変換し、電圧比較手段２ｄに伝達する。電圧比較手段２ｄはその値を予め設定された設定電圧と比較し、実測された電圧値が設定電圧を下回った時に、アクティブ信号を発生する。

そして、この実施の形態によれば、電圧計測手段２ｃおよび電圧比較手段２ｄを設ける
ことにより、ソフトウエアの大幅な変更を伴うことなく商用交流電源の接続状態を判定することが可能となる。

（実施の形態４）
図４は電気機器装置の動作状態を表す図である。６は第１の動作状態、７は第２の動作状態を表す。

６から７への移行は、例えば一定時間以上操作がない場合に、経過時間をトリガとして行うものがあり、代表的な例としては家庭用のルームエアコンがある、７から６への移行については、通常の操作やリモコンでの設定変更等があるが、それに加えて、実施の形態２および３で説明したように接続状態判定手段の出力に基づき実施することにより、電気機器装置の充電部の放電時間の短縮が実現可能となり、安全規格等のクリアが容易となる。

（実施の形態５）
電気機器装置全体もしくはその一部の制御を担うマイクロコンピュータは、処理速度が低く消費電流の少ない動作状態と、処理速度が高く消費電流の多い状態を持つものがある。

実施の形態１において、上記のようなマイクロコンピュータを電圧変換手段の負荷装置とし消費電流の小さい動作状態を、第１の動作状態に対応させ、消費電流の多い状態を第２の動作状態に対応させることにより、電気機器装置の充電部の放電時間の短縮が実現可能となり、安全規格等のクリアが容易となる。

（実施の形態６）
電気機器装置、特にエアコンにおいてはその機能を実現するために弁駆動コイル、電磁リレー、空気清浄器用高圧電源、ファンモータ等のアクチュエータ群を駆動する必要がある。
実施の形態１において、上記のようなアクチュエータ群の少なくともいずれか一つを電圧変換手段の負荷装置とし、それらを動作させない状態を第１の動作状態に対応させ、それらを動作させた状態を第２の動作状態にさせることにより、電気機器装置の充電部の放電時間の短縮が実現可能となり、安全規格等のクリアが容易となる。

（実施の形態７）
電圧変換手段、いわゆる電源にはその出力を安定させるために、ダミー負荷が設けられている場合がある。ダミー負荷の働きは、電源の負荷電流が０もしくはそれに近い状態のときに、出力の電圧が上昇することを防止するためにダミー電流を流すというものである。

近年の電気機器装置においては、待機電力の削減のため電源の出力にダミー負荷を接続したり切り離したりする機能を持つものがある。

すなわち機器が待機状態にあり消費電力が小さい時には、ダミー負荷を切り離し更に消費電力を小さくするという効果を生み出すものである。

このダミー負荷とそれを切り入りするスイッチ手段を用いることにより、電圧変換手段にダミー負荷を接続しない状態を第１の動作状態に対応させ、電圧変換手段にダミー負荷を接続した状態を第２の動作状態に対応させることにより、電気機器装置の充電部の放電時間の短縮が実現可能となり、安全規格等のクリアが容易となる。

以上のように本発明に係る電気機器装置は、充電部の放電時間を短くできるので、電源と接続・切断するあらゆる機器に応用できる。

本発明の一実施の形態の構成図 本発明の他の実施の形態の構成図 本発明の更に異なる実施の形態の構成図 本発明の動作状態の遷移を表す図 従来の電気機器装置の構成図

符号の説明

１ 電源接続手段
２ 接続状態判定手段
２ａ ゼロクロス検知手段
２ｂ 時間計測手段
２ｃ 電圧計測手段
２ｄ 電圧比較手段
３ 電圧変換手段
３ａ 整流手段
３ｂ 平滑手段
３ｃ 電圧伝達手段
３ｄ ２次側整流手段
３ｅ ２次側平滑手段
３ｆ 平滑手段
４ 負荷装置
５ 電気機器装置
６ 第１の動作状態
７ 第２の動作状態

Claims (5)

1. 商用交流電源との電気的な接続を行う電源接続手段と、前記電源接続手段が前記商用交流電源と接続されているかどうかを判定する接続状態判定手段と、前記商用交流電源を直流に変換する電圧変換手段と、前記電圧変換手段の負荷装置とを有し、前記接続状態判定手段の判定結果に基づき、前記負荷装置の動作状態を決定し、消費電力が小さい第１の動作状態と消費電力が大きい第２の動作状態を有し、接続状態判定手段の出力が非アクティブの時には前記第１の動作状態とし、前記接続判定状態判定手段の出力がアクティブの時には前記第２の動作状態に移行し、負荷装置として装置全体もしくは一部の制御を行う制御部を有し、前記第１の動作状態においては前記制御部を低速動作状態とし、前記第２の動作状態においては前記制御部を高速動作状態とすることを特徴とする電気機器装置。
2. 接続状態判定手段は、商用交流電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検知手段と、前記ゼロクロス検知手段からのゼロクロス信号を監視し、最後の前記ゼロクロス信号からの経過時間を計測し、予め設定された設定時間との比較を行い、前記経過時間が前記設定時間より長くなった時にアクティブ信号を出力する時間計測比較手段から構成されることを特徴とする、請求項１記載の電気機器装置。
3. 接続状態判定手段は、電源接続手段に印加されている電圧を計測する電圧計測手段と、前記電圧計測手段により計測した計測電圧と予め設定された設定電圧とを比較し、前記電源電圧が前記設定電圧より低くなった時にアクティブ信号を出力する電圧比較手段を設けたことを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の電気機器装置。
4. 負荷装置として弁駆動コイル、電磁リレー、空気清浄器用高圧電源およびファンモータのうち少なくともいずれか一つを有し、第１の動作状態では前記負荷装置の全てを停止状態とし、第２の動作状態では前記負荷装置の少なくともいずれか一つを動作状態とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電気機器装置。
5. 電圧変換手段には、出力安定化のためのダミー負荷と、前記ダミー負荷への通電非通電を制御するスイッチ手段を有し、第１の動作状態では前記ダミー負荷を非通電とし、第２の動作状態では前記ダミー負荷を通電とすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに
   記載の電気機器装置。

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