(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、遊技機では、EDLCを充電するために十分な回生電力を得ることは困難であり、非特許文献1に記載の技術を遊技機の電源装置に適用することは困難であった。
【0008】
そこで、本発明は、負荷回路による消費電力の瞬間的な増加があっても電源容量を抑制可能な電源装置を有する遊技機提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一つの形態として、遊技機が提供される。この遊技機は、電源装置と、電源装置から供給される直流電力によって動作する負荷回路を有する。そして電源装置は、交流電源から入力された交流電力を直流電力に変換して出力する充電回路と、充電回路に対して間欠的に動作する負荷回路と並列に接続され、負荷回路が動作を停止している間に充電回路から出力される直流電力により充電され、負荷回路が動作するときに放電して負荷回路へ直流電力を供給するキャパシタと、充電回路に対してキャパシタと直列に接続される抵抗と、キャパシタに対して抵抗と並列に接続され、負荷回路が動作するときにオンとなって抵抗を短絡するスイッチング素子とを有する。
【0010】
係る構成を有することにより、この遊技機は、負荷回路による消費電力の瞬間的な増加があっても電源容量を抑制できる。
【0011】
この遊技機において、電源装置は、キャパシタが充電される間においてキャパシタに流れる電流が所定の電流値よりも大きいとスイッチング素子をオフにし、一方、キャパシタが充電される間においてキャパシタに流れる電流が所定の電流値以下となるか、キャパシタが放電している間、スイッチング素子をオンにする充電制御回路をさらに有することが好ましい。
【0012】
これにより、この遊技機は、キャパシタの充電に要する電力を抑制しつつ、負荷回路が動作するときに抵抗を介して電流が流れないようにすることができる。
【0013】
この場合において、充電制御回路は、キャパシタと直列に接続され、充電時においてキャパシタに流れる電流が大きいほど高い電圧を出力する電流検知回路と、電流検知回路から出力される電圧が所定の電流値に相当する基準電圧以下となるとスイッチング素子をオンにする電圧を出力し、一方、電流検知回路から出力される電圧が基準電圧よりも高いとスイッチング素子をオフにする電圧を出力する比較回路とを有することが好ましい。
【0014】
これにより、この遊技機は、キャパシタの充電の程度に応じて適切なタイミングで抵抗を短絡できる。
【0015】
あるいは、この遊技機において、電源装置は、キャパシタの両端間電圧が所定の電圧値未満となっているとスイッチング素子をオフにし、一方、キャパシタの両端間電圧が所定の電圧値以上になるとスイッチング素子をオンにする充電制御回路をさらに有することが好ましい。
【0016】
これにより、この遊技機は、キャパシタの充電に要する電力を抑制しつつ、負荷回路が動作するときに抵抗を介して電流が流れないようにすることができる。
【0017】
この場合において、充電制御回路は、キャパシタと並列に接続され、キャパシタの両端間電圧に応じた電圧を出力する電圧検知回路と、電圧検知回路から出力される電圧が所定の電圧値に相当する基準電圧以上となるとスイッチング素子をオンにする電圧を出力し、一方、電圧検知回路から出力される電圧が基準電圧未満となるとスイッチング素子をオフにする電圧を出力する比較回路とを有することが好ましい。
【0018】
これにより、この遊技機は、キャパシタの充電の程度に応じて適切なタイミングで抵抗を短絡できる。
【0019】
あるいはまた、この遊技機は、負荷回路を制御する制御回路をさらに有し、遊技機の電源装置のスイッチング素子は、その制御回路と接続され、スイッチング素子は、負荷回路が動作する間、その制御回路からスイッチング素子をオンにする信号を受信して抵抗を短絡し、一方、負荷回路が動作を停止している間、その制御回路からスイッチング素子をオフにする信号を受信してオフとなることが好ましい。
【0020】
これにより、この遊技機は、キャパシタの充電に要する電力を抑制しつつ、負荷回路が動作するときに抵抗を介して電流が流れないようにすることができる。またこの電源装置は、負荷回路の動作時に合わせて適切なタイミングで抵抗を短絡できる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の一つの実施形態による遊技機に搭載される電源装置を、図を参照しつつ説明する。この電源装置は、負荷回路が動作を停止している間、交流電源から供給された交流電力の電圧をトランスによって所定の電圧に変換した後、整流回路によって直流電力に変換し、その直流電力にてEDCLを充電する。その際、EDLCに直列に接続される抵抗により、充電時にEDLCに流れる電流を小さくして、充電時における交流電源への負荷を抑制する。またこの電源装置は、EDLCがある程度以上充電されて、EDLCに流れる電流が所定の閾値以下となると、EDLCと直列に接続される抵抗を短絡し、負荷回路が動作を開始するとEDLCから放電される電力によって負荷回路を駆動する。
【0023】
図1は、本発明の一つの実施形態に係る遊技機に搭載される電源装置の概略構成図である。
図1に示されるように、電源装置1は、トランス11と、整流回路12と、DC/DCコンバータ13と、キャパシタ14と、抵抗15と、電流検知回路16と、比較回路17と、スイッチング素子18とを有する。そして電源装置1は、交流電源の一例である商用電源10から供給される交流電力を直流電力に変換して、その直流電力を負荷回路19へ供給する。
【0024】
本実施形態では、負荷回路19は、例えば、直流モータあるいはソレノイドを有し、間欠的に動作する。すなわち、負荷回路19は、動作を停止する一定または不定期の休止期間と、動作を行う動作期間とが交互に現れるように駆動される。
【0025】
トランス11、整流回路12及びDC/DCコンバータ13は、充電回路21を構成し、商用電源10から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力の電圧をEDLCの充電に適した電圧に低下させた上でキャパシタ14を充電する。
【0026】
トランス11は、商用電源10から入力された交流電力の電圧を所定の電圧に変換する。例えば、トランス11は、商用電源10から入力された、100Vの交流電圧を24Vの交流電圧に変換して出力する。そのために、トランス11の1次側の巻線の両端子は、それぞれ、商用電源10と接続される。また、トランス11の2次側の巻線の両端子は、それぞれ、整流回路12の入力端子と接続される。
【0027】
整流回路12は、トランス11から入力された交流電力を直流電力に変換する。そのために、整流回路12は、例えば、
図1に示されるように、ブリッジ型に接続された4個のダイオードを有する全波整流回路とすることができる。
【0028】
DC/DCコンバータ13は、整流回路12の出力端子と接続され、整流回路12から出力された直流電力の電圧(例えば、24V)を、キャパシタ14を充電するための電圧(例えば、3V)に変換する。なお、DC/DCコンバータ13は、公知の様々なDC/DCコンバータの何れかとすることができる。
なお、トランス11と整流回路12により、キャパシタ14を充電するのに適した直流電圧が得られる場合には、DC/DCコンバータ13は省略されてもよい。
【0029】
キャパシタ14は、DC/DCコンバータ13の出力側に、負荷回路19と並列に接続される。すなわち、キャパシタ14の一端は、DC/DCコンバータ13の出力側の端子及び負荷回路19の一端と接続され、キャパシタ14の他端は、電流検知回路16及び抵抗15を介して整流回路12の負極側の出力端子と接続される。そしてキャパシタ14は、負荷回路19が動作していない間、DC/DCコンバータ13を介して供給される直流電力により充電される。すなわち、
図1において矢印101で示される方向に沿って流れる電流により充電される。一方、キャパシタ14は、負荷回路19が動作する際、放電して、負荷回路19に直流電力を供給する。すなわち、
図1において矢印102で示される方向に沿って流れる電流を負荷回路19へ供給する。本実施形態では、キャパシタ14は、EDLCとすることができる。なお、キャパシタ14は、直列または並列に接続される複数のEDLCを有していてもよい。また、キャパシタ14の静電容量は、負荷回路19の動作時に流れる電流、負荷回路19の動作期間、及び、許容される電圧降下量に応じて設定される。例えば、負荷回路19の動作時に流れる電流が10Aであり、負荷回路19の動作期間が100msecであり、動作期間において許容される電圧降下量が1Vである場合、キャパシタ14の静電容量は1F(=10[A]x0.1[s]/1[V])よりも大きくなるように設定されればよい。
【0030】
抵抗15は、キャパシタ14と整流回路12の負極側の出力端子との間に、キャパシタ14と直列に接続される。すなわち、抵抗15の一端は、電流検知回路16と接続され、抵抗15の他端は、整流回路12の負極側の出力端子及び負荷回路19の他の一端と接続される。そしてキャパシタ14がある程度まで充電される間、抵抗15を介してキャパシタ14へ電流が流れることで、電源装置1は、充電時において商用電源10に要求する電力を小さくすることができる。そのため、交流電源10からの供給電力に限りがある場合でも、電源装置1は、キャパシタ14を充電できる。なお、抵抗15の抵抗値は、例えば、負荷回路19が動作するときの負荷回路19の抵抗値よりも大きいことが好ましい。これにより、電源装置1は、充電時における消費電力を、負荷回路19の動作時における消費電力よりも小さくできる。さらに、抵抗15の抵抗値は、負荷回路19の休止期間中にキャパシタ14が十分に充電される値に設定されることが好ましい。
【0031】
また、負荷回路19が動作するときには、抵抗15と並列に接続されるスイッチング素子18がオンとなることで、抵抗15が短絡される。そのため、負荷回路19が動作するときには、抵抗15により、キャパシタ14から供給される電力が消費されることが防止される。
【0032】
電流検知回路16及び比較回路17は、充電制御回路22の一例を構成する。そして電流検知回路16及び比較回路17により構成される充電制御回路22は、キャパシタ14の充電時において、キャパシタ14に流れる電流が所定の電流値よりも大きいとスイッチング素子18をオフにし、一方、キャパシタ14の充電時において、キャパシタ14に流れる電流が所定の電流値以下となるか、キャパシタ14が放電している間、スイッチング素子18をオンにする。
【0033】
電流検知回路16は、キャパシタ14と整流回路12の負極側の出力端子との間に、抵抗15とともにキャパシタ14に対して直列に接続される。そして電流検知回路16は、キャパシタ14に流れる電流を検知する。そのために、電流検知回路16は、例えば、ホール素子を有し、キャパシタ14に流れる電流に応じた電圧を比較回路17へ出力する。例えば、ホール素子は、充電時においてキャパシタ14に流れる電流が大きいほど高い電圧を出力するように配置される。これにより電流検知回路16は、充電時とは逆向きに電流が流れる放電時、及び、充電時においてキャパシタ14に流れる電流が小さい場合には低い電圧を出力し、一方、充電時においてキャパシタ14に流れる電流が大きくなるにつれて、高い電圧を出力する。
【0034】
比較回路17は、充電時においてキャパシタ14を流れる電流の大きさに応じて、スイッチング素子18のオン/オフを切り替える。本実施形態では、比較回路17は、充電時においてキャパシタ14を流れる電流が所定の電流値以下となったときにスイッチング素子18をオンにする。そのために、比較回路17は、例えば、コンパレータを有し、コンパレータの非反転入力端子には、所定の電流値に対応する基準電圧が印加される。一方、コンパレータの反転入力端子には、電流検知回路16からの出力電圧が印加される。そして充電時においてキャパシタ14に流れる電流が所定の電流値以下となると、電流検知回路16からの出力電圧が基準電圧以下となって、コンパレータは相対的に高い電圧をスイッチング素子18へ出力することで、スイッチング素子18をオンにする。一方、キャパシタ14に流れる電流が所定の電流値よりも大きい場合には、電流検知回路16からの出力電圧が基準電圧よりも高くなって、コンパレータは相対的に低い電圧をスイッチング素子18へ出力することで、スイッチング素子18をオフにする。
【0035】
なお、電流検知回路16は、充電時においてキャパシタ14に流れる電流が大きいほど低い電圧を出力するように設けられてもよい。この場合には、例えば、電流検知回路16からの出力電圧が比較回路17のコンパレータの非反転入力端子に印加され、基準電圧がコンパレータの反転入力端子に印加されてもよい。
【0036】
スイッチング素子18は、電流検知回路16と整流回路12の負極側の出力端子との間に、抵抗15と並列に接続される。スイッチング素子18は、例えば、n型のMOSFETとすることができる。本実施形態では、スイッチング素子18のドレイン端子は電流検知回路16と接続され、スイッチング素子18のソース端子は整流回路12の負極側の出力端子及び負荷回路19の他の一端と接続される。またスイッチング素子18のゲート端子は比較回路17の出力端子と接続される。
【0037】
上記のように、充電時において、キャパシタ14に流れる電流が所定の電流値よりも大きい場合、比較回路17によりスイッチング素子18はオフとされる。そのため、この場合には、抵抗15を介して流れる電流により、キャパシタ14は充電される。一方、キャパシタ14に流れる電流が所定の電流値以下まで低下すると、比較回路17によりスイッチング素子18はオンとなる。その結果、抵抗15は短絡され、キャパシタ14の充電が完了するまで、スイッチング素子18を通る電流によってキャパシタ14の充電が継続される。この場合、充電に用いられる電流値は小さくなっているので、抵抗15を介さずとも、充電に用いられる電力は小さくなっており、商用電源10への負荷を軽減できる。また、上記のように、負荷回路19が動作すると、キャパシタ14から放電される電力は、抵抗15を介さずにスイッチング素子18を通って負荷回路19へ流れるので、抵抗15により、キャパシタ14から供給される電力が消費されることが防止される。
【0038】
図2は、充放電時の電流の時間変化を表す図である。
図2において、横軸は時間を表す。また
図2の上側の縦軸は、キャパシタ14に流れる電流の大きさを表す。なお、便宜上、
図1の矢印101に沿って流れる方向の電流、すなわち、充電時の電流を正、矢印102に沿って流れる方向の電流、すなわち、放電時の電流を負とした。また、
図2の下側の縦軸は、スイッチング素子18のオン/オフ状態を表す。そして波形201は、キャパシタ14に流れる電流の時間変化を表し、波形202は、スイッチング素子18のオン/オフの状態の時間変化を表す。
【0039】
波形201及び波形202に示されるように、時刻t1までは、所定の電流値I0よりも大きい電流によりキャパシタ14は充電される。また、スイッチング素子18はオフのままとなる。時刻t1にて、キャパシタ14に流れる電流が所定の電流値I0以下となる。その結果、スイッチング素子18はオンとなり、その後、時刻t2にてキャパシタ14の充電が完了するまでほぼ一定の値を持つ電流によりキャパシタ14の充電は継続される。そして時刻t2にてキャパシタ14の充電が完了し、キャパシタ14に流れる電流は0となる。
【0040】
その後、時刻t3にて負荷回路19が動作を開始すると、キャパシタ14は放電し、充電時とは逆向きの電流が流れる。この場合、電流の向きが充電時とは逆向きであるため、電流値の絶対値は所定の電流値よりも大きいものの、スイッチング素子18ではオンの状態が維持される。そして時刻t4にて負荷回路19の動作が終了すると、再度キャパシタ14の充電が開始され、時刻t5にてキャパシタ14に流れる電流の値が所定の電流値I0よりも大きくなると、スイッチング素子18はオフとなる。以降、同様の挙動が繰り返される。
【0041】
以上に説明してきたように、この電源装置では、負荷回路が動作を停止している間、商用電源から供給される交流電力によりキャパシタが充電され、負荷回路が動作を開始すると、キャパシタが放電することで負荷回路に電力が供給される。そしてこの電源装置は、充電時においてキャパシタに流れる電流の値が所定の電流値より大きい間は抵抗を介して充電するようにすることで、キャパシタの充電に要する電力が大きくなり過ぎることを防止するとともに、キャパシタの充電がほぼ終了してキャパシタに流れる電流の値が所定の電流値以下となると、抵抗を短絡し、負荷回路が動作するときに抵抗を介さずにキャパシタから電力供給できるようにする。そのため、この電源装置は、負荷回路による消費電力の瞬間的な増加があっても電源容量を抑制できる。
【0042】
変形例によれば、電源装置は、キャパシタに流れる電流の代わりに、キャパシタの両端間電圧に応じて、キャパシタと直列に接続される抵抗を短絡するか否かを切り替えてもよい。
【0043】
図3は、変形例による電源装置の概略構成図である。
図3に示されるように、この変形例による電源装置2は、トランス11と、整流回路12と、DC/DCコンバータ13と、キャパシタ14と、抵抗15と、電圧検知回路23と、比較回路17と、スイッチング素子18とを有する。
図3に示される電源装置2は、
図1に示される電源装置1と比較して、電流検知回路16の代わりに電圧検知回路23を有する点で相違する。そこで以下では、電圧検知回路23及びその関連部分について説明する。電源装置2のその他の構成要素については、上記の実施形態の対応する構成要素の説明を参照されたい。
【0044】
この変形例では、電圧検知回路23及び比較回路17により充電制御回路24が構成される。電圧検知回路23及び比較回路17により構成される充電制御回路24は、キャパシタ14の両端間電圧が所定の電圧値よりも低いとスイッチング素子18をオフにし、一方、キャパシタ14の両端間電圧が所定の電圧値以上になるとスイッチング素子18をオンにして抵抗15を短絡する。
【0045】
電圧検知回路23は、DC/DCコンバータ13の出力側の端子と、整流回路12の負極側の端子との間に、キャパシタ14と並列に接続される。そして電圧検知回路23は、キャパシタ14の両端間電圧に応じた電圧値を比較回路17へ出力する。例えば、電圧検知回路23は、キャパシタ14の両端間電圧が高くなるほど高い電圧値を出力する。
【0046】
したがって、キャパシタ14の蓄電量が増加するほど、キャパシタ14の両端間電圧は高くなるので、電圧検知回路23は、キャパシタ14の蓄電量が増加するほど高い電圧値を出力する。
【0047】
比較回路17は、上記の実施形態と同様に、例えば、コンパレータを有し、電圧検知回路23から出力された電圧値が非反転入力端子に印加され、基準電圧値が反転入力端子に印加される。そして比較回路17は、電圧検知回路23から出力された電圧値が基準電圧値以上となる場合に相対的に高い電圧値をスイッチング素子18へ出力して、スイッチング素子18をオンにして、抵抗15を短絡する。一方、比較回路17は、電圧検知回路23から出力された電圧値が基準電圧値未満となる場合に相対的に低い電圧値をスイッチング素子18へ出力して、スイッチング素子18をオフにする。
【0048】
なお、基準電圧値は、例えば、上記の実施形態における所定の電流値がキャパシタ14に流れたときに相当する、電圧検知回路23の出力電圧値とすることができる。
【0049】
したがって、この変形例による電源装置2も、上記の実施形態による電源装置1と同様に、充電時においてキャパシタの両端間電圧の値が所定の電圧以下となる間は抵抗を介して充電するようにすることで、充電時の電力が大きくなり過ぎることを防止するとともに、充電がほぼ終了してキャパシタの両端間電圧の値が所定の電圧より高くなると、抵抗を短絡し、負荷回路が動作するときに抵抗を介さずにキャパシタから電力供給できるようにする。そのため、この電源装置は、負荷回路による消費電力の瞬間的な増加があっても電源容量を抑制できる。
【0050】
また他の変形例によれば、負荷回路を制御する制御回路により、スイッチング素子のオン/オフが制御されてもよい。
【0051】
図4は、他の変形例による電源装置の概略構成図である。
図4に示されるように、この変形例による電源装置3は、トランス11と、整流回路12と、DC/DCコンバータ13と、キャパシタ14と、抵抗15と、スイッチング素子18とを有する。
図4に示される電源装置3は、
図1に示される電源装置1と比較して、充電制御回路22が省略される。その代わりに、負荷回路19を制御する制御回路25が、スイッチング素子18のオン/オフを制御する。そこで以下では、制御回路25及びその関連部分について説明する。電源装置3のその他の構成要素については、上記の実施形態の対応する構成要素の説明を参照されたい。
【0052】
制御回路25は、スイッチング素子18のゲート端子と接続される。そして制御回路25は、負荷回路19が動作を停止している間、スイッチング素子18をオフにする電圧をスイッチング素子18のゲート端子に印加する。一方、制御回路25は、負荷回路19が動作する間、スイッチング素子18をオンにする電圧をスイッチング素子18のゲート端子に印加して、抵抗15を短絡する。
【0053】
したがって、この変形例による電源装置も、上記の実施形態による電源装置と同様の効果を得ることができる。
【0054】
上記の実施形態または変形例による電源装置は、弾球遊技機または回胴遊技機といった遊技機に搭載されてもよい。
図5は、本発明の一つの実施形態による弾球遊技機100の概略斜視図である。また
図6は、弾球遊技機100の概略背面図である。
図5に示すように、弾球遊技機100は、上部から中央部の大部分の領域に設けられ、遊技機本体である遊技盤101と、遊技盤101の下方に配設された球受け部102と、ハンドルを備えた操作部103と、遊技盤101の略中央に設けられた表示装置104とを有する。
また弾球遊技機100は、遊技の演出のために、遊技盤101の前面において遊技盤101の下方に配置された固定役物部105と、遊技盤101と固定役物部105との間に配置された可動役物部106とを有する。また遊技盤101の側方にはレール107が配設されている。また遊技盤101上には多数の障害釘(図示せず)及び少なくとも一つの入賞装置108が設けられている。
【0055】
操作部103は、遊技者の操作によるハンドルの回動量に応じて図示しない発射装置より所定の力で遊技球を発射する。発射された遊技球は、レール107に沿って上方へ移動し、多数の障害釘の間を落下する。そして遊技球が何れかの入賞装置108に入ったことを、図示しないセンサにより検知すると、遊技盤101の背面に設けられた主制御回路110は、遊技球が入った入賞装置108に応じた所定個の遊技球を、玉払い出し装置(図示せず)を介して球受け部102へ払い出す。さらに主制御回路110は、遊技盤101の背面に設けられた演出用CPU111を介して表示装置104に様々な映像を表示させる。
【0056】
可動役物部106は、遊技の状態に応じて移動する可動体の一例であり、遊技盤101の背面に設けられた、可動体駆動装置112により駆動される。なお、遊技機100が、可動役物部106以外にも可動体を有する場合、例えば、入賞装置108の開口部に、開口の大きさを可変にする可動体を有する場合、その可動体も、可動体駆動装置112によって駆動されてもよい。
【0057】
上記の実施形態またはその変形例による電源装置113は、可動体駆動装置112など、供給された電力を利用して間欠的に動作する遊技機の各回路へ電力を供給する。なお、可動体駆動装置112は、負荷回路の一例である。例えば、電源装置113は、可動体駆動装置112が動作を停止している間に、商用電源から供給された交流電力によって電源装置113が有するキャパシタを充電し、電源装置113は、可動体駆動装置112が可動役物部106を駆動する際にキャパシタからの放電によって可動体駆動装置112に電力を供給する。その際、演出用CPU111は、上記の変形例による制御回路25として機能して、電源装置113のスイッチング素子のオン/オフを制御してもよい。すなわち、演出用CPU111は、可動体駆動装置112が可動役物部106を駆動する間、電源装置113のスイッチング素子をオンにしてもよい。
【0058】
このように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。