特許 6654451 電源供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6654451

(24)【登録日】2020年2月3日

(45)【発行日】2020年2月26日

(54)【発明の名称】電源供給装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20200217BHJP

   H02J 9/04 20060101ALI20200217BHJP

   F24C 3/12 20060101ALI20200217BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20200217BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 U

   H02J9/04

   F24C3/12 L

   H01M2/10 J

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-17523(P2016-17523)

(22)【出願日】2016年2月1日

(65)【公開番号】特開2017-139845(P2017-139845A)

(43)【公開日】2017年8月10日

【審査請求日】2018年9月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 貴政

(72)【発明者】

【氏名】水野 達彦

【審査官】 阿部 陽

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０９５９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３２４７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８５４９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２；７／３４−７／３６

Ｆ２４Ｃ ３／００−３／１４

Ｈ０２Ｊ ９／００−１１／００

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｈ０１Ｍ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部電源に接続される外部電源接続部と、
前記外部電源接続部を介して前記外部電源から供給される電力に基づく第１直流電力を出力する第１電力出力回路と、
電池収容部に接続された電池接続部と、
前記第１電力出力回路の出力部及び前記電池接続部と、制御回路が接続される制御回路接続部とに接続されて、前記電池収容部に収容された電池から前記電池接続部を介して供給される第２直流電力、又は前記第１直流電力を前記制御回路接続部に供給して、前記制御回路を作動させる二電源接続回路とを備えた電源供給装置であって、
前記外部電源から前記外部電源接続部に電力が供給されていることを検知する外部電源検知部と、
前記電池収容部に電池が収容されていることを検知する電池収容検知部と、
前記外部電源検知部により前記外部電源から前記外部電源接続部に電力が供給されていることが検知され、且つ前記電池収容検知部により前記電池収容部に電池が収容されていることが検知されたときに、報知信号を出力する報知信号出力部と
を備え、
前記制御回路は、前記電源供給装置が実装された基板とは別の基板に実装され、
前記電源供給装置が実装された基板は、降圧回路を備え、
前記降圧回路は、前記第１電力出力回路から出力する電力を前記第２直流電力相当の電力に降圧して、前記制御回路接続部を介して前記制御回路に電池電圧相当の電圧を供給することを特徴とする電源供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、商用電源から生成した電力と電池から供給される電力とを切り替えて、制御回路に供給する電源供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、商用電源から供給される電力と電池から供給される電力とを切り替えて、制御回路に供給する電源供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、商用電源から供給される電力により制御回路を作動させる仕様のガスコンロにおいて、停電により商用電源からの電力供給が遮断された場合には、電池から制御回路に電力を供給してガスコンロを使用できるようにした構成が記載されている。

【0004】

特許文献１に記載されたガスコンロには電池装填部が設けられ、使用者は、停電が発生した時に電池装填部に電池をセットすることによって、ガスコンロを応急的に使用することができる。

【0005】

このように、停電時に電池をセットしてガスコンロを使用した場合に、商用電源が復電した後も電池をセットしたままにしておくと、電池の液漏れが生じて回路故障等が生じるおそれがある。

【0006】

そこで、特許文献１に記載されたガスコンロにおいては、商用電源からの電力供給の有無を検知する回路と、電池からの電力の供給の有無を検知する回路とが設けられ、商用電源からの電力供給と電池からの電力供給とが共に検知されているときに、注意喚起報知を音声スピーカーから出力して、使用者に電池の外し忘れを気付せるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−８５４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載されたガスコンロは、基本的に商用電源から供給される電力によって作動する仕様（商用電源仕様）となっているが、ガスコンロには電池で作動する仕様（電池仕様）もある。このように、電源の仕様が異なるが、電源から電力が供給される制御回路の仕様が同じである製品については、商用電源仕様及び電池仕様の製品で使用される制御回路を共通化することによって、回路基板の生産性を向上させることができる。

【0009】

本発明の電源供給装置は、外部電源に接続される外部電源接続部と、
前記外部電源接続部を介して前記外部電源から供給される電力に基づく第１直流電力を出力する第１電力出力回路と、
電池収容部に接続された電池接続部と、
前記第１電力出力回路の出力部及び前記電池接続部と、制御回路が接続される制御回路接続部とに接続されて、前記電池収容部に収容された電池から前記電池接続部を介して供給される第２直流電力、又は前記第１直流電力を前記制御回路接続部に供給して、前記制御回路を作動させる二電源接続回路とを備えた電源供給装置であって、
前記外部電源から前記外部電源接続部に電力が供給されていることを検知する外部電源検知部と、
前記電池収容部に電池が収容されていることを検知する電池収容検知部と、
前記外部電源検知部により前記外部電源から前記外部電源接続部に電力が供給されていることが検知され、且つ前記電池収容検知部により前記電池収容部に電池が収容されていることが検知されたときに、報知信号を出力する報知信号出力部と
を備え、
前記制御回路は、前記電源供給装置が実装された基板とは別の基板に実装され、
前記電源供給装置が実装された基板は、降圧回路を備え、
前記降圧回路は、前記第１電力出力回路から出力する電力を前記第２直流電力相当の電力に降圧して、前記制御回路接続部を介して前記制御回路に電池電圧相当の電圧を供給することを特徴とする。

【0010】

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、電池駆動も可能な商用電源仕様の製品と電池仕様の製品間で制御回路を共通化する場合に、共通化の効果をより高めることができる電源供給装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の電源供給装置は、外部電源に接続される外部電源接続部と、
前記外部電源接続部を介して前記外部電源から供給される電力に基づく第１直流電力を出力する第１電力出力回路と、
電池収容部に接続された電池接続部と、
前記第１電力出力回路の出力部及び前記電池接続部と、制御回路が接続される制御回路接続部とに接続されて、前記電池収容部に収容された電池から前記電池接続部を介して供給される第２直流電力、又は前記第１直流電力を前記制御回路接続部に供給して、前記制御回路を作動させる二電源接続回路とを備えた電源供給装置であって、
前記外部電源から前記外部電源接続部に電力が供給されていることを検知する外部電源検知部と、
前記電池収容部に電池が収容されていることを検知する電池収容検知部と、
前記外部電源検知部により前記外部電源から前記外部電源接続部に電力が供給されていることが検知され、且つ前記電池収容検知部により前記電池収容部に電池が収容されていることが検知されたときに、報知信号を出力する報知信号出力部と
を備えたことを特徴とする。

【0012】

かかる本発明によれば、制御回路接続部に接続される制御回路は、電池仕様の装置で使用されるときは、電池から供給される電力によって作動する。また、電池による応急的な動作も可能な商用電源等の外部電源仕様の製品で使用される場合には、第１電力出力回路から出力される外部電源に基づく第１直流電力、又は電池から供給される第２直流電力によって、制御回路が作動する。

【0013】

そして、外部電源から外部電源接続部を介して電力が供給され、第１電力出力回路から出力される第１直流電力によって制御回路が作動しているときには、電池を電池収容部から取り外して電池からの液漏れを防止する必要がある。そこで、報知信号出力部は、外部電源検知回路により外部電源から外部電源接続部に電力が供給されていることが検知され、且つ電池収容検知部により電池収容部に電池が収容されていることが検知されたときに、報知信号を出力する。

【0014】

これにより、停電時に電池収容部に電池をセットして応急的に製品を使用した使用者が、電池を取り外すことを忘れているときに、報知信号を出力して使用者に電池の取り外しを促すことができる。

【0015】

そして、本発明の電源供給装置に、外部電源仕様の製品で使用する際に必要であるが電池仕様の製品で使用する際には不要となる構成であって、電池の取り外しを促すための構成である、外部電源検知部と電池収容検知部と報知信号出力部とを備えることにより、制御回路側ではこれらの構成を省略することができる。これにより、電池駆動も可能な外部電源仕様の製品と電池仕様の製品間で制御回路を共通化する場合に、共通化の効果をより高めることができる。

【0017】

また、制御回路を別基板に実装する構成とすることで、商用電源仕様の製品においては、本発明の電源供給装置に制御回路が実装された基板を接続して、制御回路を作動させることができる。また、電池仕様の製品では、外部電源検知部と電池収容検知部と報知信号出力部とを省略した簡易な構成の電源供給基板を接続して、制御回路を作動させることができる。さらに、電源供給装置が実装された基板の降圧回路は、制御回路接続部を介して制御回路に電池電圧相当の電圧を供給するので、例えば、電源供給装置が故障した際、直接電池に接続して応急的に制御回路を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の電源供給装置の構成と使用状態の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施形態の一例について、図１を参照して説明する。

【0020】

［１．電源供給装置及び制御基板の構成］
図１を参照して、本実施形態の電源供給装置１は、商用電源仕様のガスコンロに搭載して使用され、直流電源１０と電源供給基板２０とにより構成されている。電源供給基板２０は、コネクタ２８，５４を介して制御基板５０に接続されており、電源供給基板２０から制御基板５０に直流電力が供給される。なお、制御基板５０に実装された回路は、本発明の制御回路に相当する。

【0021】

直流電源１０は商用電源２（本発明の外部電源に相当する）に接続されると共に、電源供給基板２０のコネクタ２６（本発明の外部電源接続部に相当する）に接続され、商用電源２から入力されるＡＣ１００Ｖの交流電力からＤＣ１３Ｖの直流電力を生成して電源供給基板２０に供給する。

【0022】

電源供給基板２０は、降圧回路２１、電源パルス処理回路２２、第２マイコン２３、及びコネクタ２５〜２８を備えている。降圧回路２１は、入力部がコネクタ２６に接続されると共に、出力部がコネクタ２８（本発明の制御回路接続部に相当する）に接続され、コネクタ２６から入力されるＤＣ１３Ｖの直流電力をＤＣ３Ｖに降圧してコネクタ２８に出力する。なお、直流電源１０と降圧回路２１とにより、本発明の第１電力出力回路が構成される。

【0023】

コネクタ２５（本発明の電池接続部に相当する）は、電池収容部４に接続され、電池収容部４にセットされた電池３からＤＣ３Ｖ前後の直流電力が入力される。コネクタ２５は、二電源接続回路２９により、降圧回路２１の出力部とダイオード３０，３１を介して接続されており、これにより、降圧回路２１から出力される第１直流電力Ｐw1と、電池３から出力される第２直流電力Ｐw2とのうちの、電圧が高い方の電力がコネクタ２８に出力される。

【0024】

電源パルス処理回路２２は、商用電源２から出力される交流電力と同一周期の直流のパルス信号Ｐsigを生成して第２マイコン２３の入力ポートＰi1に出力する。第２マイコン２３は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を備えており、メモリに保持された電源供給基板２０の制御用プログラムをＣＰＵで実行することによって、電源供給基板２０の作動を制御する。

【0025】

第２マイコン２３のＡＤ（アナログ／デジタル変換）ポートＰadは、コネクタ２５を介して電池収容部４の（＋）極側に接続されている。電池収容部４に電池３が収容されているときには、電池３の出力電圧が第２マイコン２３のＡＤポートＰadに入力されて、デジタル値に変換される。また、第２マイコン２３の電源端子とＧＮＤ端子には、コネクタ２８，５４を介して、制御基板５０からＤＣ３Ｖの直流電力が供給される。

【0026】

第２マイコン２３は、自身への電源供給を維持するための電源ホールド信号Ｐh2（詳細は後述する）をコネクタ２８，５４を介して制御基板５０に出力する。また、第２マイコン２３は、入力ポートＰi1にパルス信号Ｐsigが入力され（商用電源２から電力が供給されていると認識される）、且つＡＤポートＰadに所定レベル以上の電圧が入力されている（電池収容部４に電池３がセットされていると認識される）ときに、出力ポートＰo2からコネクタ２７に報知信号Ｅbsを出力する。

【0027】

コネクタ２７は図示しない表示器に接続され、報知信号Ｅbsの出力に応じて表示器のランプが点灯する。これにより、使用者に電池３を電池収容部４から取り外すことを促すことができる。

【0028】

なお、電源パルス処理回路２２と、第２マイコン２３が入力ポートＰi1にパルス信号Ｐsigが入力されていることを認識して、商用電源２から電力が供給されていることを検知する構成は、本発明の外部電源検知部に相当する。また、第２マイコン２３が、ＡＤポートＰadに所定レベル以上の電圧が入力されていることを認識して、電池収容部４に電池３がセットされていることを検知する構成は、本発明の電池収容検知部に相当する。また、第２マイコン２３が、商用電源２から電力が供給され、且つ電池収容部４に電池３がセットされているときに、報知信号Ｅbsを出力する構成は、本発明の報知信号出力部に相当する。

【0029】

次に、制御基板５０は、昇圧回路５１、第１マイコン５２、スイッチング素子５６、及びコネクタ５３〜５５を備えている。昇圧回路５１の入力部はスイッチング素子５６を介してコネクタ５４に接続され、出力部は第１マイコン５２及びコネクタ５４に接続されている。昇圧回路５１は、電源供給基板２０からコネクタ２８，５４を介して供給される直流電流がＤＣ３Ｖよりも低いときに、ＤＣ３Ｖまで昇圧して出力する。

【0030】

昇圧回路５１から出力される直流電力は、第１マイコン５２の電源として供給されると共に、コネクタ５４，２８を介して電源供給基板２０の第２マイコン２３の電源として供給される。

【0031】

第１マイコン５２の入力ポートＰi1は、コネクタ５３及び電源スイッチ５を介してコネクタ５４に接続されている。そのため、使用者が電源スイッチ５を押圧している間、入力ポートＰi1にＰon信号（電源ＯＮ信号）が入力される。

【0032】

第１マイコン５２のＡＤポートＰadには、電源供給基板２０からコネクタ２８，５４を介して供給される直流電圧を示す直流電圧信号Ｐsenが入力される。第１マイコン５２は、直流電圧信号Ｐsenをデジタル値に変換して認識し、直流電圧信号Ｐsenが所定レベル未満になったときに電池交換を促す報知信号Ｅbwをコネクタ５５に出力する。

【0033】

コネクタ５５は図示しない表示器に接続され、報知信号Ｅbwの出力に応じて表示器のランプが点灯する。これにより、使用者に電池３を交換することを促すことができる。

【0034】

［２−１．商用電源仕様の製品で使用される場合の動作−交流電源動作］
商用電源仕様の製品（ガスコンロ等）に、電源供給基板２０と制御基板５０が設けられている場合、直流電源１０に商用電源２が接続されて、直流電源１０から電源供給基板２０にＤＣ１３Ｖの直流電力が供給されているときは、降圧回路２１から第１直流電力Ｐw1が出力される。

【0035】

そして、使用者が電源スイッチ５をＯＮ操作（使用開始操作）すると、スイッチング素子５６がＯＮ状態（導通状態）になって、降圧回路２１からコネクタ２８，５４を介して第１マイコン５２及び第２マイコン２３に直流電力が供給され、第１マイコン５２及び第２マイコン２３が起動する。この時、第１マイコン５２の入力ポートＰi1には、電源スイッチＯＮ信号Ｐonが入力される。

【0036】

第１マイコン５２は、出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh1（電源ホールド信号）を出力し、これにより、使用者が電源スイッチ５の操作を終了した後もスイッチング素子５６がＯＮ状態に維持される状態とする。その後、使用者が電源スイッチ５をＯＦＦ操作（使用終了操作）して、第１マイコン５２の入力ポートＰi1への電源スイッチＯＮ信号Ｐonの入力が停止した時に、第１マイコン５２は、出力ポートＰo1からのホールド信号Ｐh1の出力を停止する。

【0037】

第２マイコン２３は、電源パルス処理回路２２から出力されるパルス信号Ｐsigを計数して現在時刻を算出する時計機能を有しており、この時計機能は、ガスコンロが使用されていないときにも継続する必要がある。そこで、第２マイコン２３は、起動時から、出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh2を出力した状態を維持し、電源スイッチ５がＯＦＦ操作された後も第２マイコン２３への第１直流電力Ｐw1の供給を維持して、時計機能を有効にする。

【0038】

第１マイコン５２はガスコンロの全体的な作動を制御し、第２マイコン２３はＤＣ１３Ｖを電源として作動する電気負荷（図示しない表示器等）の作動を制御する。第２マイコン２３と第１マイコン５２は、図示しない通信配線を介して相互に通信を行う。

【0039】

第２マイコン２３は、上述した電池収容部４に電池３がセットされているかを判断する処理を行い、電池収容部４に電池３がセットされているときには、報知信号Ｅbsを出力して使用者に電池３の取り外しを促す。

【0040】

［２−２．商用電源仕様のガスコンロで使用される場合の動作−電池動作］
商用電源２の停電が発生しているときに、使用者は電池収容部４に電池３をセットすることによって、電池３を電源としてガスコンロを作動させることができる。この場合、使用者が電源スイッチ５を押圧操作すると、スイッチング素子５６がＯＮして、電池３から出力される第２直流電力Ｐw2が二電源接続回路２９及びコネクタ２８，５４を介して昇圧回路５１に供給され、昇圧回路５１から出力される直流電力によって第１マイコン５２及び第２マイコン２３が起動する。

【0041】

第１マイコン５２は、出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh1（電源ホールド信号）を出力し、これにより、使用者が電源スイッチ５の操作を終了した後もスイッチング素子５６がＯＮ状態に維持される状態とする。その後、使用者が電源スイッチ５をＯＦＦ操作（使用終了操作）して、第１マイコン５２の入力ポートＰi1への電源スイッチＯＮ信号Ｐonの入力が停止した時に、第１マイコン５２は、出力ポートＰo1からのホールド信号Ｐh1の出力を停止する。

【0042】

第２マイコン２３は、起動時に出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh2を出力する。そして、入力ポートＰi1へのパルス信号Ｐsigの入力がないことから、電池３から供給される第２直流電力Ｐw2によって第２マイコン２３が作動していることを認識したときには、電源スイッチ５がＯＦＦ操作されたことを、第１マイコン５２との通信によって認識したときにホールド信号Ｐh2信号の出力を停止する。

【0043】

これにより、スイッチング素子５６がＯＦＦ（遮断状態）になって、電池３からの第２直流電力の供給が停止し、電池３の寿命を延ばす効果が得られる。

【0044】

また、第１マイコン５２は、ＡＤポートＰadに入力される直流電圧信号Ｐsenのレベルを監視し、直流電圧信号Ｐsenのレベルが所定レベル未満になったときに、電池交換を促す信号をコネクタ５５に出力する。

【0045】

［３．電池仕様のガスコンロで使用される場合の動作］
電池仕様のガスコンロでは、電源供給基板２０とは仕様が異なる電源供給基板が使用される。この電源供給基板には、コネクタ２６、降圧回路２１、電源パルス処理回路２２等は不要である。

【0046】

使用者が電源スイッチ５をＯＮ操作すると、スイッチング素子５６がＯＮ状態（導通状態）になって、電池３からコネクタ２５，２８を介して第１マイコン５２及び第２マイコン２３に直流電力が供給され、第２マイコン２３及び第１マイコン５２が起動する。第１マイコン５２は、入力ポートＰi1への電源ＯＮ信号Ｐonの入力を認識すると、出力ポートＰo1からホールド信号Ｐh1を出力してスイッチング素子５６をＯＮ状態に維持する。これにより、使用者が電源スイッチ５の押圧操作を終了しても、第２マイコン２３及び第１マイコン５２への電源供給が継続する。

【0047】

第１マイコン５２は、ＡＤポートＰadに入力される直流電圧信号Ｐsenをデジタル値に変換して電池３の出力電圧を監視し、電池３の出力電圧が下限レベル未満になったときに、出力ポートＰo2から報知信号Ｅbwを出力する。

【0048】

また、第１マイコン５２は、入力ポートＰi1への電源スイッチＯＮ信号Ｐonの入力を検知したときに、出力ポートＰo1からのホールド信号Ｐh1の出力を停止する。これにより、スイッチング素子５６がＯＦＦ状態（遮断状態）になって、電池３から第１マイコン５２及び第２マイコン２３への第２直流電力Ｐw2の供給が停止して、電池３の寿命を延ばす効果が得られる。

【0049】

［４．他の実施形態］
本実施形態では、電源供給基板２０と制御基板５０を別基板としたが、両基板の構成を一枚の基板上に実装してもよい。この場合も、制御基板５０に相当する回路部には、電池の外し忘れを検知するための構成がないので、商用電源仕様の製品と電池仕様の製品間で共通にした制御回路の部品点数を抑制して、制御回路の共通化の効果を高めることができる。

【0050】

また、本実施形態では、商用電源仕様と電池仕様がある製品の例としてガスコンロを提示したが、電池による非常動作が可能な商用電源仕様と電池仕様がある製品間で制御回路が共通化されている製品であれば、本発明を適用することができる。

【0051】

また、本実施形態では、電池３の出力を第２マイコン２３のＡＤポートＰadに入力して、電池３の電圧レベルを認識することによって、電池収容部４に電池３が収容されていることを検知したが、コンパレータにより電池３の出力電圧を閾値電圧と比較して、コンパレータの出力（デジタル信号）を第２マイコン２３の入力ポート（デジタル入力ポート）に入力し、２値の入力レベル（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）によって電池収容部４に電池３が収容されていることを検知する構成としてもよい。

【0052】

また、本実施形態では、本発明の外部電源として商用電源２を示したが、充電式のバッテリ等を外部電源として用いる場合にも、本発明の適用が可能である。

【符号の説明】

【0053】

１…電源供給装置、２…商用電源（外部電源）、３…電池、５…電源スイッチ、１０…直流電源、２０…電源供給基板、２１…降圧回路、２２…電源パルス処理回路、２３…第２マイコン、２９…二電源接続回路、５０…制御基板、５１…昇圧回路、５２…第１マイコン（制御回路）、５６…スイッチング素子。

【図1】