JP7227853B2

JP7227853B2 - 電源装置

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Publication number: JP7227853B2
Application number: JP2019101406A
Authority: JP
Inventors: 豊葛原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2023-02-22
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: JP2020195263A

Description

本発明は、電源装置に関し、特に空気調和機の室内機に搭載される電源装置に関する。

特許文献１，２等に開示された空気調和機の室内機に搭載される電源装置は、例えば図６に示すように、二次側のスイッチング電源のグランドや５Ｖ電源、１２Ｖ電源は、一次側の平滑用コンデンサのグランドや回路と絶縁された絶縁回路である。また、ホームオートメーションシステム（以下、ＨＡシステムと称する）に接続するための通信回路（以下、ＨＡ通信回路と称する）は、二次側のスイッチング電源回路のグランドや５Ｖ電源と接続させた回路であり、一次側の回路と絶縁した絶縁回路である。

特開２０１５－８１７２３号公報特開２００８－１１１６１４号公報

ところで、上述のように、ＨＡシステムに接続させるＨＡ通信回路は絶縁が必要な負荷回路である。元々、ＨＡ通信回路自体は部品点数が少ないため、従来のように電源装置が絶縁回路の場合には、そのままＨＡ通信回路を組み込んでも電源装置全体の部品点数の増加は少なかった。

しかしながら、電源装置が、一次側と二次側とを非絶縁状態として、一次側から二次側へと電力供給を可能とした非絶縁回路の場合、ＨＡ通信回路を絶縁させるためには、フォトカプラや抵抗を実装した回路を別途設ける必要がある。このため、電源装置の部品点数が増加するという問題が生じる。

本発明の一態様は、非絶縁回路である電源装置に対して、絶縁が必要な負荷回路を追加する際の部品点数の増加を抑制できる電源装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電源装置は、一次側と二次側が非絶縁状態であるトランスを備えた電源回路と、絶縁が必要な負荷を搭載した絶縁回路を、上記電源回路に電気的に接続するためのアダプタと、が設けられていることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、非絶縁回路である電源装置に対して、絶縁が必要な負荷回路を追加する際の部品点数の増加を抑制できる。

本発明の実施形態１に係る電源装置の回路図である。図１に示す電源装置を備えたエアコンがＨＡシステムに接続した状態を示す回路図である。図１に示す電源装置の概略構成図である。図３に示す電源装置に取付け可能なＨＡ通信回路基板の概略構成図である。図３に示す回路基板に図４に示すＨＡ通信回路基板を取付けた例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＸ線矢視断面図である。従来の電源装置の回路図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。なお、本実施形態では、本発明の電源装置をエアコンの室内機に搭載された例について説明する。

（電源装置１０１）
図１は、本実施形態に係る電源装置１０１の回路図である。

電源装置１０１は、図１に示すように、ＳＷ（スイッチング）トランスの一次側と二次側とで、接地電位（０Ｖ）が共通化されている。換言すれば、電源装置１０１は、ＳＷトランスの一次側の平滑用コンデンサのＧＮＤ（０Ｖ）と二次側のマイコンのＧＮＤ（０Ｖ）とを電気的に接続して、非絶縁回路としている。

電源装置１０１のＳＷトンラスの二次側において、ＰＣＩ（プラズマクラスターイオン）発生回路１１は、非絶縁回路と絶縁されている。換言すれば、ＰＣＩ（プラズマクラスターイオン）発生回路１１は、電源１２Ｖ（Ａ）とは別の絶縁された巻き線によりプラズマクラスター駆動用電源１２Ｖ（Ｂ）を作り、１個のフォトカプラを用いることで、電源１２Ｖ（Ａ）側の回路と絶縁されている。

電源装置１０１は、一次側の電源と、二次側のマイコンからの信号線に接続された通信端子１０を備えている。通信端子１０は、ホームオートメンションシステム（以下、ＨＡシステムと称する）に接続するためのＨＡ通信回路１０２（後述）を接続するための端子である。

（システム全体）
図２は、エアコン１がＨＡシステム２に接続されたシステム構成を示す図である。

エアコン１は、電源装置１０１に接続されたＨＡ通信回路１０２を介してＨＡシステム２に接続されている。なお、ＨＡシステム２には、複数のエアコン１が接続されている。

ＨＡ通信回路１０２は、電源装置１０１の通信端子１０に接続されると共に、ＨＡシステム２の端子３０にも接続されている。具体的には、ＨＡ通信回路１０２の端子２０ａに、電源装置１０１の通信端子１０が接続され、ＨＡ通信回路１０２の端子２０ｂに、ＨＡシステム２の端子３０が接続されている。

電源装置１０１とＨＡ通信回路１０２との接続線として、非絶縁の５Ｖ電源（ＶＣＣ５）に接続された線、絶縁した５Ｖ電源（ＶＣＣ５）に接続された線、絶縁した回路のＧＮＤに接続された線、ＨＡシステム２への入出力信号を送信するための線（ＨＡ_ＩＮ、ＨＡ_ＯＵＴ）が必要であり、通信端子１０には、これらの線が接続されている。

従って、ＨＡ通信回路１０２は、電源装置１０１の通信端子１０からの各種信号を、端子２０ａを介して受信し、ＨＡシステム２に端子２０ｂから送信する一方、ＨＡシステム２からの信号を端子２０ｂで受信して、端子２０ａから電源装置１０１に送信している。

（ＨＡ通信回路１０２の設置）
図３は、電源装置１０１のメイン基板１０１ａの平面図である。図４は、ＨＡ通信回路１０２の平面図である。図５は、メイン基板１０１ａにＨＡ通信回路１０２を搭載した例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＸ線矢視断面図である。

メイン基板１０１ａには、ＨＡ通信回路１０２を電気的に接続するためのアダプタとしてのソケット１０３が形成されている。すなわち、電源装置１０１は、一次側と二次側が非絶縁状態であるＳＷトランスを備えたメイン基板（電源回路）１０１ａと、絶縁が必要な負荷を搭載した絶縁回路であるＨＡ通信回路１０２と、ＨＡ通信回路１０２をメイン基板１０１ａに電気的に接続するためのソケット１０３とを備えている。

ソケット１０３は、上述した電源装置１０１の通信端子１０に接続されている。図５の（ａ）（ｂ）に示すように、ＨＡ通信回路１０２をメイン基板１０１ａに搭載する際に、当該ＨＡ通信回路１０２の裏面１０２ｂに形成された端子２０ａ（図２）のそれぞれの信号線に接続されたピン（図示せず）がソケット１０３に挿入される。これにより、電源装置１０１にＨＡ通信回路１０２が電気的に接続される。

ＨＡ通信回路１０２は、図４に示すように、表面１０２ａが絶縁状態に加工されている。従って、ＨＡ通信回路１０２を電源装置１０１のソケット１０３に接続した状態であれば、人が当該ＨＡ通信回路１０２の表面１０２ａに触れても問題無いようになっている。

また、メイン基板１０１ａに、ＨＡ通信回路１０２を、ソケット１０３を用いて接続したときに、当該ＨＡ通信回路１０２を固定する固定部材として棒状の固定用スペーサ１０４が設けられている。つまり、ＨＡ通信回路１０２は、電源装置１０１のソケット１０３に接続した状態で、さらに、電源装置１０１のメイン基板１０１ａ上のソケット１０３近傍に形成された棒状の固定用スペーサ１０４によって固定される。具体的には、ＨＡ通信回路１０２がソケット１０３に接続された状態で、当該ＨＡ通信回路１０２の裏面１０２ｂから表面１０２ａに向かって固定用スペーサ１０４が貫通する位置に孔を形成する。これにより、ＨＡ通信回路１０２をソケット１０３に接続する際に、当該孔から固定用スペーサ１０４を貫通させることで、ＨＡ通信回路１０２をメイン基板１０１ａの所定の位置に確実に固定することが可能となる。

（効果）
図１に示す電源装置１０１による効果について、図６に示す電源装置２０１を参照しながら以下に説明する。

図６に示す電源装置２０１では、ＳＷトランスの一次側と二次側とで絶縁された絶縁回路を構成しているため、当然、ＨＡ通信回路１０２に接続するための通信端子１０も絶縁されている。通信端子１０に接続される二次側からの信号線にフォトカプラを設けて、当該通信端子１０と二次側とを絶縁状態にしている。

一方、図１に示す電源装置１０１では、ＳＷトランスの一次側の平滑用コンデンサのＧＮＤ（０Ｖ）と二次側のマイコンのＧＮＤ（０Ｖ）とを電気的に接続して、非絶縁回路を構成しているため、通信端子１０には二次側からの信号線が直接接続されている。つまり、通信端子１０と二次側とが非絶縁状態であるため、図６に示すように、通信端子１０に接続される二次側からの信号線に絶縁用のフォトカプラを設ける必要はない。

従って、図１に示す非絶縁回路構成の電源装置１０１は、図６に示す絶縁回路構成の電源装置２０１よりも、通信端子１０を絶縁するためのフォトカプラ等の部品数分だけ、全体の構成部品の数が少なくて済む。

しかも、通信端子１０に絶縁回路構成のＨＡ通信回路１０２を電気的に接続することで、メイン基板である電源装置１０１は非絶縁回路構成であっても、人が触れそうな部分（通信端子１０）を当該ＨＡ通信回路１０２によって絶縁することができる。つまり、メイン基板が非絶縁回路構成であっても、安全対策を容易に行うことができるという効果がある。

また、ＨＡ通信回路１０２は、電源装置１０１に対して必要に応じて接続することができる別基板で構成できるため、ＨＡシステムが必要なユーザのみ、ＨＡ通信回路１０２を電源装置１０１に接続すればよいことになる。

非絶縁回路構成の電源装置において、ＨＡシステムを用いるためのＨＡ通信回路を別基板としない場合には、当該ＨＡ通信回路分だけパターン間距離を確保する必要がある。つまり、本来、ＨＡシステムが不要なユーザに対しても、上記パターン間距離を確保する必要がある。

しかしながら、ＨＡ通信回路１０２を電源装置１０１に対して着脱自在な別基板とすることで、メイン基板である電源装置１０１において、ＨＡ通信回路分だけパターン間距離を確保する必要がない。

そして、上記構成の電源装置１０１を備えたエアコンの室内機であれば、ＨＡシステムを用いる場合の室内機の新規設置を容易にできるだけなく、既にＨＡシステムを使用しているエアコンの室内機に容易に且つ早く取り替えることができる。これは、室内機を取り替えて、電源装置１０１に別基板であるＨＡ通信回路１０２を取付けるだけで、ＨＡシステムを直ぐに利用できるためである。

なお、本実施形態では、非絶縁回路構成の電源装置１０１をエアコン１の室内機に搭載し、当該電源装置１０１に取付ける絶縁回路としてＨＡ通信回路１０２を用いた例について説明したが、取付ける絶縁回路としては、ＰＣＩ（プラズマクラスターイオン）発生回路、リモコン受光回路等の他の絶縁が必要な負荷回路であってもよい。

また、上記構成の電源装置１０１では、ＨＡ通信回路１０２等の絶縁が必要な負荷回路を別基板としているため、エアコン１の室内機に搭載することは好適であるが、室外機のようにユーザが直接触れる機会が極めて少ないような機器の電源装置に適用してもよい。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電源装置は、一次側と二次側が非絶縁状態であるＳＷトランスを備えた電源回路（メイン基板１０１ａ）と、絶縁が必要な負荷を搭載した絶縁回路（ＨＡ通信回路１０２）と、上記電源回路（メイン基板１０１ａ）に電気的に接続するためのアダプタ（ソケット１０３）と、を備えている。

上記の構成によれば、非絶縁回路である電源回路に対して、絶縁回路を必要に応じて取付けることができる。これにより、非絶縁回路構成の電源回路内に、絶縁が必要な負荷回路を設ける場合のように、絶縁のための回路部品（フォトカプラ等）が不要となるため、電源装置全体の部品点数を削減できる。

本発明の態様２に係る電源装置は、上記態様１において、アダプタ（ソケット１０３）は、絶縁回路（ＨＡ通信回路１０２）を電源回路（メイン基板１０１ａ）に着脱自在に接続できるように構成されている。上記構成によれば、絶縁回路の電源回路への着脱を容易にできる。

本発明の態様３に係る電源装置は、上記態様１または２において、上記電源回路（メイン基板１０１ａ）に、上記絶縁回路（ＨＡ通信回路１０２）を、上記アダプタ（ソケット１０３）を用いて接続したときに、当該絶縁回路（ＨＡ通信回路１０２）を固定する固定部材（固定用スペーサ１０４）が設けられてもよい。

上記構成によれば、絶縁回路を電源回路に対して適切な位置で確実に接続させることができる。

本発明の態様４に係る室内機は、電力供給する電源装置（１０１）を備えた空気調和機の室内機（１）であって、上記電源装置（１０１）は、上記態様１～３の何れか１態様に記載の電源装置（１０１）であってもよい。

上記構成によれば、室内機の新規設置、取り替え設置を安全、且つ容易に行うことができる。

本発明の態様５に係る室内機は、上記態様４において、上記電源装置（１０１）は、絶縁回路（ＨＡ通信回路１０２）を介して、複数の空気調和機を制御するためのホームオートメーションシステム（ＨＡシステム２）に接続可能であってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１エアコン
２ＨＡシステム
１０通信端子
１１ＰＣＩ発生回路
２０ａ端子
２０ｂ端子
３０端子
１０１電源装置
１０１ａメイン基板（電源回路）
１０２ＨＡ通信回路（絶縁回路）
１０２ａ表面
１０２ｂ裏面
１０３ソケット(アダプタ)
１０４固定用スペーサ（固定部材）
２０１電源装置

Claims

一次側と二次側が非絶縁状態であるトランスを備えた電源回路と、
絶縁が必要な負荷を搭載した絶縁回路を、上記電源回路に電気的に接続するためのアダプタと、が設けられていることを特徴とする電源装置。
上記アダプタは、上記絶縁回路を上記電源回路に着脱自在に接続するソケットであることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
上記電源回路に、上記絶縁回路を、上記アダプタを用いて接続したときに、当該絶縁回路を固定する固定部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
電力供給する電源装置を備えた空気調和機の室内機であって、
上記電源装置は、請求項１～３の何れか１項に記載の電源装置であることを特徴とする室内機。
上記電源装置は、絶縁回路を介して、複数の空気調和機を制御するためのホームオートメーションシステムに接続可能であることを特徴とする請求項４に記載の室内機。