特開 2024-87536 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024087536

(43)【公開日】2024-07-01

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20240624BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 307

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022202418

(22)【出願日】2022-12-19

(71)【出願人】

【識別番号】390000594

【氏名又は名称】株式会社レクザム

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100121223

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 悟道

(72)【発明者】

【氏名】谷本 卓也

(72)【発明者】

【氏名】山地 佑介

(72)【発明者】

【氏名】石川 聡祐

(72)【発明者】

【氏名】川上 健瑠

【テーマコード（参考）】

5G165

【Ｆターム（参考）】

5G165AA01

5G165CA01

5G165EA06

5G165GA06

5G165GA07

5G165HA04

5G165NA01

5G165NA04

5G165NA07

5G165NA10

(57)【要約】

【課題】待機電力を削減可能な制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置２は、交流電圧を整流する整流回路２１、整流された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサを有し、定電圧を生成する定電圧回路２２、生成された定電圧で動作する制御回路２６、整流回路２１と直列接続され、平滑コンデンサを充電させるためのコンデンサを有する充電回路２７、充電回路２７をバイパスするように並列接続されたバイパススイッチ２８、待機状態から通常動作状態に移行する際に平滑コンデンサで充電されたエネルギーを制御回路２６に供給するために閉じられる起動スイッチ２９、起動スイッチをバイパスするように並列接続されたバイパススイッチ３０を備える。制御回路２６は、通常動作状態の開始時に、平滑コンデンサからの電力によってバイパススイッチ２８，３０を閉じ、待機状態の開始時に、バイパススイッチ２８，３０を開放する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路に接続されており、前記整流回路によって整流された直流電圧を平滑化するための平滑コンデンサを有し、定電圧を生成する定電圧回路と、
前記定電圧回路によって生成された定電圧によって動作する制御回路と、
前記整流回路と直列接続され、前記平滑コンデンサを充電させるためのコンデンサを有する充電回路と、
前記充電回路と並列接続され、当該充電回路をバイパスするための第１のバイパススイッチと、を備え、
前記制御回路は、通常動作状態の開始時に、前記第１のバイパススイッチを閉じ、待機状態の開始時に、前記第１のバイパススイッチを開放する、制御装置。

【請求項2】

待機状態から通常動作状態に移行する際に前記平滑コンデンサで充電されたエネルギーを前記制御回路に供給するために閉じられる起動スイッチと、
前記起動スイッチと並列接続され、当該起動スイッチをバイパスするための第２のバイパススイッチと、をさらに備え、
前記制御回路は、通常動作状態の開始時に、前記平滑コンデンサに充電されたエネルギーによって動作して前記第１及び第２のバイパススイッチを閉じ、待機状態の開始時に、前記第２のバイパススイッチをも開放する、請求項１記載の制御装置。

【請求項3】

前記充電回路に並列に接続され、待機状態における回路の漏れ電流による前記平滑コンデンサの降圧を補償するための抵抗をさらに備えた、請求項２記載の制御装置。

【請求項4】

前記充電回路に並列に接続された抵抗をさらに備え、
前記制御回路は、待機状態では、通常動作状態より動作させる機能を少なくし、かつ、動作クロックの周波数を通常動作状態より低くする、請求項１記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、待機電力を削減することができる制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

マイコン（マイクロコンピュータ）などの制御回路を有する一般的な電子機器は、負荷を駆動していない待機状態においても、ユーザからの操作を検知したり、タイマを駆動したりするため、微小な電力を消費している。そのような電子機器において、廉価な家電製品に主に実装されるドロッパ方式の電源回路を用いている場合には、一定電流を定電圧回路と制御回路とに分流するシャント型であるため、制御回路の消費電力は通常動作状態であるのか、待機状態であるのかに関わらず一定となる。そのため、待機状態における電力の消費を小さくできない。

【0003】

図６は、従来の電子機器１０１の構成の一例を示すブロック図である。図６において、従来の電子機器１０１は、商用電源３に接続されており、負荷１１と、商用電源３からの交流電圧を整流する整流回路２１と、整流回路２１に接続され、定電圧を生成する定電圧回路１２２と、負荷１１への交流電力の供給を開閉するリレー接点２３と、リレー接点を駆動するためのリレー駆動回路２４と、ユーザからの操作を受け付ける受付部２５と、定電圧回路１２２によって生成された定電圧によって動作する制御回路１２６とを備える。なお、整流回路２１は、例えば、半波整流回路であってもよい。また、制御回路１２６は、例えば、受付部２５によって受け付けられた操作に応じてリレー駆動回路２４を制御することによって、負荷１１への電力の供給などを制御してもよい。

【0004】

このような構成の従来の電子機器１０１では、待機状態においても、図６の矢印で示されるように電流が流れることになり、それに応じて電力が消費されることになる。例えば、１３００Ｗのヒータを有する温調ケトルを１日に５回使用し、１回の使用時間が５分であるとすると、ヒータに関する１日の電力量は約５４１．７Ｗｈとなる。また、待機電力を１．２Ｗとし、１日中電源につないでいた場合には、待機電力の１日の電力量は２８．８Ｗｈとなる。したがって、総電力量（約５７０．５Ｗｈ）に占める待機電力の割合は５％程度になり、ユーザが想定している省電力のイメージに反している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－０５８９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

待機電力の削減については、従来から種々の工夫が行われている（例えば、特許文献１参照）。なお、電子機器において、より高効率なスイッチング方式の絶縁型または非絶縁型のＡＣ－ＤＣコンバータを用いることも考えられるが、待機電力を完全にゼロにすることはできない。また、スイッチング方式のＡＣ－ＤＣコンバータを用いた場合には、高コストになるという問題もある。また、待機状態における電流を完全に遮断するために、ＡＣラインにメカ式のＡＣスイッチを挿入することも考えられるが、開閉時の電流によっては高コストになるという問題や、ユーザがスイッチを切り忘れる恐れがあるという問題もあり、さらにタイマ機能などを有する機器には使用できないという問題もある。

【0007】

本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、スイッチング方式のＡＣ－ＤＣコンバータやＡＣメカスイッチを使用することなく、待機電力を削減することができる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】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一態様による制御装置は、交流電圧を整流する整流回路と、整流回路に接続されており、整流回路によって整流された直流電圧を平滑化するための平滑コンデンサを有し、定電圧を生成する定電圧回路と、定電圧回路によって生成された定電圧によって動作する制御回路と、整流回路と直列接続され、平滑コンデンサを充電させるためのコンデンサを有する充電回路と、充電回路と並列接続され、充電回路をバイパスするための第１のバイパススイッチと、を備え、制御回路は、通常動作状態の開始時に、第１のバイパススイッチを閉じ、待機状態の開始時に、第１のバイパススイッチを開放する、ものである。
このような構成により、例えば、待機状態において、充電回路が有するコンデンサによって、直流電流が流れないようにすることによって、待機電力を低減することができる。

【0009】

また、本発明の一態様による制御装置では、待機状態から通常動作状態に移行する際に平滑コンデンサで充電されたエネルギーを制御回路に供給するために閉じられる起動スイッチと、起動スイッチと並列接続され、起動スイッチをバイパスするための第２のバイパススイッチと、をさらに備え、制御回路は、通常動作状態の開始時に、平滑コンデンサに充電されたエネルギーによって動作して第１及び第２のバイパススイッチを閉じ、待機状態の開始時に、第２のバイパススイッチをも開放してもよい。
このような構成により、待機状態から通常動作状態に切り替わる際に、平滑コンデンサに充電されたエネルギーによって、制御回路を動作させることができる。また、例えば、待機状態における制御回路の消費電力を実質的にゼロにすることができ、待機電力を大幅に削減することができるようになる。また、ＡＣスイッチなどのような高価な部品を使用することなく、待機電力の削減を実現することができる。

【0010】

また、本発明の一態様による制御装置では、充電回路に並列に接続され、待機状態における回路の漏れ電流による平滑コンデンサの降圧を補償するための抵抗をさらに備えてもよい。
このような構成により、待機状態が長期間になっても、制御回路の起動に必要な電荷が平滑コンデンサに蓄えられている状態を継続させることができる。

【0011】

また、本発明の一態様による制御装置では、充電回路に並列に接続された抵抗をさらに備え、制御回路は、待機状態では、通常動作状態より動作させる機能を少なくし、かつ、動作クロックの周波数を通常動作状態より低くしてもよい。
このような構成により、待機状態における制御回路の消費電力を低減することができ、その結果として、待機電力を低減することができる。また、待機状態においても制御回路の少なくとも一部は動作しているため、例えば、タイマ機能などを使用することもできるようになる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様による制御装置によれば、待機電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態１による電子機器の構成を示すブロック図

【図2】同実施の形態による制御装置の構成の一例を示す回路図

【図3】同実施の形態による電子機器の他の構成を示すブロック図

【図4】本発明の実施の形態２による電子機器の構成を示すブロック図

【図5】同実施の形態による制御装置の構成の一例を示す回路図

【図6】従来の電子機器の構成を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明による制御装置について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。

【0015】

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による制御装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による制御装置は、待機状態から通常動作状態に移行する際に、平滑コンデンサに充電されたエネルギーによって制御回路を起動して、通常動作状態の電力の供給が行われるようにするものである。

【0016】

図１は、本実施の形態による電子機器１の構成を示すブロック図であり、図２は、本実施の形態による制御装置２の構成の一例を示す回路図である。なお、図２では、制御装置２の一部の構成を省略している。電子機器１は、負荷１１と、負荷１１への電力の供給に関する制御を行う制御装置２とを備える。負荷１１は、電力によって駆動されるものであり、例えば、ヒータやモータ、照明などであってもよい。負荷１１は、例えば、交流電力によって駆動されてもよい。本実施の形態では、負荷１１が温調ケトルやジャーポットなどの調理用ヒータである場合について主に説明する。より具体的には、電子機器１が、温調ケトルである場合について主に説明する。なお、電子機器１の電源コードの先端のプラグがコンセントに差し込まれることによって、電子機器１が商用電源３に接続され、商用電源３からの交流電力が電子機器１に供給されてもよい。

【0017】

図１を参照して、制御装置２は、整流回路２１と、定電圧回路２２と、リレー接点２３と、リレー駆動回路２４と、受付部２５と、制御回路２６と、充電回路２７と、第１のバイパススイッチ２８と、起動スイッチ２９と、第２のバイパススイッチ３０とを備える。制御装置２は、整流回路２１、及び定電圧回路２２を有するドロッパ方式の電源によって制御回路２６を駆動する。また、制御装置２には、通常動作状態と待機状態とがある。通常動作状態とは、制御回路２６のすべての機能が動作可能できる状態のことであり、例えば、負荷１１への電力の供給のオン・オフに関する制御などを行うことができる状態のことである。一方、待機状態とは、制御回路２６の動作可能な機能が、通常動作状態よりも制限されている状態のことである。なお、待機状態においては、通常、負荷１１への電力の供給は行われない。本実施の形態では、待機状態において、制御回路２６のすべての機能が制限される場合、すなわち制御回路２６への電力の供給が停止される場合について説明し、実施の形態２では、待機状態において、制御回路の一部の機能が制限される場合、すなわち制御回路に通常動作状態より少ない電力が供給される場合について説明する。

【0018】

整流回路２１は、商用電源３からの交流電圧を整流する。整流回路２１は、半波整流回路であってもよく、一例として、図２で示されるように、ダイオード２１１と、抵抗２１２とを有していてもよい。抵抗２１２には、商用電源３からの１００Ｖの電圧のうち、ツェナーダイオード２２３，２２４に応じた電圧以外の電圧が実質的に掛かることになる。したがって、抵抗２１２の抵抗値によって、電流が決まることになる。なお、整流回路２１は、例えば、全波整流回路であってもよい。

【0019】

定電圧回路２２は、整流回路２１に接続されており、定電圧を生成する。なお、その接続は通常、直列である。本実施の形態では、定電圧回路２２が、２４Ｖの定電圧と、９Ｖの定電圧とを生成し、その９Ｖの定電圧から、制御回路２６に供給するための５Ｖの定電圧を生成する場合について主に説明する。定電圧回路２２は、一例として、図２で示されるように、整流回路２１によって整流された直流電圧を平滑化するための平滑コンデンサ２２１，２２２と、平滑コンデンサ２２１と並列接続された、２４Ｖの電圧を生成するためのツェナーダイオード２２３と、平滑コンデンサ２２２と並列接続された、９Ｖの電圧を生成するためのツェナーダイオード２２４と、９Ｖの電圧から５Ｖの電圧を生成するためのツェナーダイオード２２５、抵抗２２６、バイポーラトランジスタ２２７と、生成された５Ｖの電力を安定させるためのコンデンサ２２８とを有していてもよい。

【0020】

定電圧回路２２は、図２で示されるように、平滑コンデンサ２２２に対応した電圧である中間電圧を生成し、その中間電圧を降圧することによって目的とする定電圧（例えば、制御回路２６に供給される５Ｖなど）を生成することが好適である。このようにすることで、中間電圧においてより多くの電荷を蓄えることができ、後述するように、待機状態から通常動作状態への移行時に、平滑コンデンサ２２２に充電されたエネルギーを制御回路２６に供給する際に、より多くの電力を供給することができるようになる。また、中間電圧を生成し、その中間電圧を降圧して目的とする定電圧を生成することによって、整流回路２１からの直流出力に存在するリップルを低減することもできる。また、平滑コンデンサ２２２は、初期充電時や待機状態から通常動作状態への移行時に制御回路２６を起動できるだけの電荷を蓄えることができる静電容量を有していることが好適である。

【0021】

例えば、平滑コンデンサ２２１，２２２の静電容量をそれぞれ２２０μＦとし、充電回路２７が有するコンデンサ２７１の静電容量を２２μＦとすると、直列接続された平滑コンデンサ２２１，２２２、コンデンサ２７１の合成静電容量は、５５／３μＦ（＝１／（１／２２０μＦ＋１／２２０μＦ＋１／２２μＦ））となる。そのため、各コンデンサの電荷量は、２５８５μＣ（＝１４１Ｖ×（５５／３）μＦ）となる。したがって、電子機器１が商用電源３に接続された後の初期充電後の平滑コンデンサ２２１，２２２の電圧は、コンデンサの分圧のみを考慮すると、１１．７５Ｖ（＝２５８５μＣ／２２０μＦ）となる。一方、平滑コンデンサ２２２に並列接続されているツェナーダイオード２２４のシャント機能により、初期充電後の平滑コンデンサ２２２の電圧は９Ｖに制限されるため、初期充電後に平滑コンデンサ２２２で蓄えられる電荷は、１９８０μＣ（＝９Ｖ×２２０μＦ）となる。また、制御回路２６の起動時の消費電流を１ｍＡと仮定すると、平滑コンデンサ２２２で蓄えられる電荷によって、１．９８秒（＝１９８０μＣ／１０００μＡ）だけ制御回路２６を動作できることになる。なお、所定の閾値電圧未満になると制御回路２６が動作しなくなることを考慮すると、厳密には、１．９８秒より少し短い時間だけ、制御回路２６が動作することになる。このように、平滑コンデンサ２２２の静電容量から、平滑コンデンサ２２２で蓄えられる電荷によって制御回路２６を動作できる時間を計算することができる。この時間が、後述するように、制御回路２６が第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０を閉じる制御を行うために必要な時間より長くなるように、平滑コンデンサ２２２の静電容量が選択されることが好適である。

【0022】

リレー接点２３は、負荷１１への交流電力の供給を開閉する接点である。リレー駆動回路２４は、リレー接点２３を開閉するための回路であり、制御回路２６によって制御される。リレー駆動回路２４は、一例として、図２で示されるように、抵抗２４１，２４２と、バイポーラトランジスタ２４３と、抵抗２４４，２４５，２４６と、バイポーラトランジスタ２４７とを有していてもよい。なお、抵抗２４５は、リレーを駆動するためのコイルの抵抗である。図２で示される回路では、配線Ｌ１の電圧が基準電位（０Ｖ）になっている。したがって、制御回路２６から抵抗２４１に－５Ｖの制御信号が出力されると、それに応じてバイポーラトランジスタ２４３がオンになり、その結果として、バイポーラトランジスタ２４７もオンになる。すると、抵抗２４５に電流が流れて、リレー接点２３が閉じられる。一方、制御回路２６からリレー駆動回路２４に出力される制御信号が０Ｖになると、バイポーラトランジスタ２４３，２４７の両方がオフになるため、抵抗２４５に電流が流れなくなり、リレー接点２３は開放される。このようにして、負荷１１への電力の供給が制御されることになる。

【0023】

受付部２５は、ユーザからの操作を受け付ける。受付部２５は、例えば、タイマの設定の操作や、温度の設定の操作などを受け付けてもよい。受付部２５は、受け付けた操作に応じた信号を制御回路２６に渡す。受付部２５は、例えば、ユーザからの操作を受け付けるスイッチや入力用のキーなどの入力デバイスであってもよい。なお、図１では図示していないが、制御回路２６には、例えば、サーミスタなどの温度センサ、またはそれ以外のセンサによるセンシング結果が入力されてもよい。

【0024】

制御回路２６は、定電圧回路２２によって生成された定電圧によって動作する。本実施の形態では、一例として、制御回路２６は、定電圧回路２２によって生成された５Ｖの定電圧によって動作するものとする。制御回路２６は、例えば、電子機器１の制御を行うプログラムが書き込まれた、電子機器１に特化した組み込みシステム用のマイコンであってもよい。制御回路２６は、通常動作状態の開始時に、平滑コンデンサ２２２に充電されたエネルギーによって動作して、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０を閉じる。その結果、充電回路２７、及び起動スイッチ２９を迂回して電流が流れるようになる。なお、制御回路２６は、通常動作状態の開始時である起動時に、まず、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０を閉じるようにプログラムされていることが好適である。また、制御回路２６は、待機状態の開始時に、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０を開放する。

【0025】

充電回路２７は、整流回路２１と直列接続される。充電回路２７は、一例として、図２で示されるように、平滑コンデンサ２２２を充電させるためのコンデンサ２７１と、抵抗２７２とを有していてもよい。なお、充電回路２７が有するコンデンサ２７１の静電容量は、充電対象の平滑コンデンサ２２１，２２２を適切に充電できるように設定されることが好適である。電子機器１が商用電源３に接続された際の初期充電時に、この充電回路２７を介して平滑コンデンサ２２１，２２２を充電することができる。すなわち、コンデンサ２７１は、平滑コンデンサ２２１，２２２の初期充電用のコンデンサであると考えてもよい。また、充電回路２７がコンデンサ２７１を有していることによって、待機状態において、電流が流れることを防止することができ、待機電力をゼロにすることができる。

【0026】

第１のバイパススイッチ２８は、充電回路２７と並列接続され、充電回路２７をバイパスするためのスイッチである。第１のバイパススイッチ２８が閉じられることによって、充電回路２７がバイパスされることになり、第１のバイパススイッチ２８が開放されることによって、充電回路２７のバイパスが行われないことになる。第１のバイパススイッチ２８の回路の一例については後述する。

【0027】

起動スイッチ２９は、待機状態から通常動作状態に移行する際に、平滑コンデンサ２２２で充電されたエネルギーを制御回路２６に供給するために閉じられるスイッチである。したがって、起動スイッチ２９は、待機状態から通常動作状態に移行する際に、平滑コンデンサ２２２で蓄えられた電荷を制御回路２６に供給するための電流の経路の一部に設けられていることが好適である。起動スイッチ２９は、一例として、図２で示されるように、スイッチ２９１と、ダイオード２９２と、抵抗２９３，２９４，２９５とを有していてもよい。スイッチ２９１は、例えば、常開タイプのモーメンタリスイッチであってもよい。制御装置２が待機状態である場合に、ユーザがスイッチ２９１を閉じると、図２の矢印Ａ２で示されるように、平滑コンデンサ２２２で充電されたエネルギーが制御回路２６に供給される。なお、通常、スイッチ２９１が閉じられてから制御回路２６が起動するまでの時間は、数ｍ秒から数十ｍ秒であるため、ユーザは、スイッチ２９１を閉じた状態に保ち続ける必要はない。制御回路２６が起動して、その直後に第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０が閉じられるまでの時間だけ、スイッチ２９１が閉じられればよい。

【0028】

なお、通常動作状態中にスイッチ２９１が閉じられると、配線Ｌ３は、０Ｖと－９Ｖとを抵抗２９４，２９５で分圧した電圧、例えば、－５Ｖの電圧となる。そして、その電圧の信号が制御回路２６に入力される。制御回路２６は、例えば、通常動作状態中にその信号の入力を検知すると、通常動作状態から待機状態に移行すると判断し、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０を開放する。このようにして、通常動作状態から待機状態に移行することになる。なお、この場合にも、ユーザは、配線Ｌ３からの信号が制御回路２６に入力されるのに十分な時間、すなわち短時間だけ、スイッチ２９１を閉じればよい。例えば、制御回路２６が配線Ｌ３の電圧検知を数十ｍ秒ごとに行っている場合には、ユーザは、スイッチ２９１を閉じ続ける必要はないことになる。

【0029】

第２のバイパススイッチ３０は、起動スイッチ２９と並列接続され、起動スイッチ２９をバイパスするためのスイッチである。第２のバイパススイッチ３０が閉じられることによって、起動スイッチ２９がバイパスされることになり、第２のバイパススイッチ３０が開放されることによって、起動スイッチ２９のバイパスが行われないことになる。

【0030】

第１のバイパススイッチ２８は、一例として、図２で示されるように、バイポーラトランジスタ２８１と、抵抗２８２，２８３とを有していてもよい。第２のバイパススイッチ３０は、一例として、図２で示されるように、バイポーラトランジスタ３０１と、ダイオード３０２と、抵抗３０３，３０４とを有していてもよい。また、制御回路２６からの制御信号は、図２で示されるように、補助スイッチ回路３１を介して第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０に入力されてもよい。補助スイッチ回路３１は、バイポーラトランジスタ３１１と、抵抗３１２，３１３とを有していてもよい。この場合には、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０は、それぞれ補助スイッチ回路３１をも有していると考えてもよい。第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０のバイポーラトランジスタ２８１，３０１のエミッタ電圧は、制御回路２６が出力可能な－５Ｖ～０Ｖよりも低いため、このように補助スイッチ回路３１を介して、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０を制御している。

【0031】

制御回路２６から補助スイッチ回路３１の抵抗３１３に－５Ｖの制御信号が出力されると、バイポーラトランジスタ３１１がオンになり、第１のバイパススイッチ２８の抵抗２８２、及び第２のバイパススイッチ３０のダイオード３０２に０Ｖの信号が入力される。その結果、バイポーラトランジスタ２８１，３０１はそれぞれオンになる。すなわち、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０が閉じられたことになる。一方、制御回路２６から補助スイッチ回路３１に出力される制御信号が０Ｖになると、バイポーラトランジスタ３１１がオフになり、それに応じてバイポーラトランジスタ２８１，３０１もそれぞれオフになる。すなわち、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０が開放されたことになる。このようにして、制御回路２６は、補助スイッチ回路３１に出力する制御信号を切り替えることによって、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０を開閉することができる。

【0032】

次に、本実施の形態による電子機器１の動作について説明する。まず、電子機器１が商用電源３に接続されると、図２の矢印Ａ１で示されるように電流が流れて、充電回路２７のコンデンサ２７１によって、定電圧回路２２の平滑コンデンサ２２１，２２２がそれぞれ充電される。この時点では、制御装置２は待機状態である。充電が完了すると、電流は流れなくなるため、待機状態における待機電力をゼロにすることができる。

【0033】

次に、ユーザが起動スイッチ２９のスイッチ２９１を一時的に閉じると、平滑コンデンサ２２２に蓄えられた電荷が、図２の矢印Ａ２で示されるように電流として流れる。この電流によって制御回路２６が起動され、待機状態から通常動作状態に移行する。制御回路２６は、起動直後に、補助スイッチ回路３１に出力する制御信号を０Ｖから－５Ｖに変更する。その制御信号によって補助スイッチ回路３１が閉じられて、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０に０Ｖの信号が入力される。それに応じて第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０は閉じられて、図２の矢印Ａ３で示されるように電流が流れる。すなわち、充電回路２７、及び起動スイッチ２９を迂回した経路で電力が制御回路２６に供給されることになる。このように通常動作状態になると、充電回路２７のコンデンサ２７１に蓄えられれていた電荷はバイポーラトランジスタ２８１を介してすべて放電され、充電回路２７はリフレッシュされることになる。通常動作状態では、例えば、ユーザからの操作が受付部２５によって受け付けられ、それに応じて負荷１１への電力供給が開始されることによって、例えば、湯沸かし動作などが行われてもよい。または、制御回路２６は、例えば、待機状態から通常動作状態に移行した際に、負荷１１への電力供給を開始してもよい。また、制御回路２６は、例えば、温度センサからのセンシング結果に応じて湯沸かしの完了を検知した際や、ユーザによって設定された保温時間の経過を検知した際に、負荷１１への電力の供給を停止してもよい。

【0034】

負荷１１への電力の供給を強制的に終了させる場合、例えば、湯沸かし動作を強制終了させる場合には、ユーザは、起動スイッチ２９のスイッチ２９１を一時的に閉じる。すると、配線Ｌ３の電圧が制御回路２６に入力され、それに応じて制御回路２６は、通常動作状態から待機状態に移行すると判断し、補助スイッチ回路３１に出力する制御信号を－５Ｖから０Ｖに変更する。その制御信号によって補助スイッチ回路３１が開放される。その補助スイッチ回路３１の開放に応じて、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０も開放されて、定電圧回路２２の５Ｖ用のコンデンサ２２８に蓄えられた電荷が制御回路２６や周辺回路によって消費されることによって、５Ｖ用の電源回路の電圧がリセット電圧より低くなり、制御回路２６は動作を停止する。この時点において、定電圧回路２２の平滑コンデンサ２２１，２２２はすでに２４Ｖ，９Ｖでそれぞれ充電済みであるため、充電回路２７のコンデンサ２７１は、ツェナーダイオード２２３，２２４を経由して流れる電流によって、１０８Ｖ（＝１４１Ｖ－２４Ｖ－９Ｖ）まで充電される。そして、その充電が完了すると電流は流れなくなり、待機状態になる。待機状態になると、制御回路２６の動作が停止されるため、制御回路２６からリレー駆動回路２４に出力される制御信号も０Ｖになる。そのため、仮に通常動作状態から待機状態に移行する直前に負荷１１に電力が供給されていたとしても、その負荷１１への電力の供給は停止されることになる。なお、通常動作状態から待機状態に移行する際に負荷１１への電力の供給が行われている場合には、制御回路２６は、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０を開放にするための制御信号を出力する前に、負荷１１への電力の供給が停止されるようにリレー駆動回路２４を制御してもよい。また、湯沸かしの完了を検知した際や、ユーザによって設定された保温時間の経過を検知した際にも、制御回路２６は、負荷１１への電力の供給を停止すると共に、通常動作状態から待機状態に移行するように制御してもよい。すなわち、制御回路２６は、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０が開放されるように制御してもよい。

【0035】

以上のように、本実施の形態による制御装置２によれば、待機状態に制御回路２６に電力が供給されないようにすることができる。そのため、待機電力をゼロにすることができる。また、待機状態から通常動作状態に復帰する際には、平滑コンデンサ２２２に充電されたエネルギーを用いて制御回路２６を起動させることができ、通常動作状態に短時間で復帰することができる。したがって、ＡＣメカスイッチによるＡＣ電源の開閉と比較して、通常動作状態に速やかに移行することができるようになる。また、通常動作状態では、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０によって、充電回路２７、及び起動スイッチ２９をバイパスするように電流を流すことができ、制御回路２６に電力を供給することができるようになる。また、待機状態から通常動作状態への切り替えをＤＣのスイッチ２９１を用いて行うことができるため、ＡＣメカスイッチを用いる場合よりも、コストを低減することができる。また、通常動作状態から待機状態への移行を、制御回路２６によって行うことができる。そのため、待機状態への移行に、必ずしもユーザの操作がなくてもよいことになる。例えば、温調ケトルにおいて、湯温が設定温度になった際に、負荷１１への電力の供給を停止すると共に、待機状態に自動的に移行するようにすることもできる。また、高周波動作を行わないため、ＥＭＩフィルタも不要になる。

【0036】

なお、原理的には、最適な静電容量のコンデンサを選定することによって、待機電力をゼロにすることができる。しかしながら、実際のコンデンサやトランジスタなどの電子部品には漏れ電流があるため、コンデンサが放電されることになり、例えば、平滑コンデンサ２２１，２２２の２４Ｖ，９Ｖの電圧がそれぞれ降下することになる。平滑コンデンサ２２１，２２２の漏れ電流が充電回路２７の漏れ電流よりも大きい場合には、その差分だけ充電回路２７に電荷を蓄えることになるため、時間が経過すると、９Ｖの平滑コンデンサ２２２に蓄えられた電荷量が、制御回路２６を起動するのに必要な電荷量に足りなくなり、起動スイッチ２９が閉じられても、制御回路２６を起動できない恐れがある。そのため、例えば、平滑コンデンサ２２１，２２２、及びツェナーダイオード２２３，２２４などの漏れ電流よりも多い電流を、待機状態にも流す必要がある。したがって、制御装置２は、図３で示されるように、充電回路２７に並列に接続された抵抗４１をさらに備えてもよい。この抵抗４１は、待機状態における平滑コンデンサ２２１，２２２の漏れ電流に起因する降圧を補償するためのバイパス用の抵抗である。

【0037】

この抵抗４１が存在する場合には、待機電力はゼロにはならないが、抵抗４１には、漏れ電流を補償する程度の電流が流れればよいため、待機電力の増加はそれほど大きくならない。例えば、回路の漏れ電流が１０μＡであるとすると、余裕をみて抵抗４１に流れる電流を２０μＡに設定する。平滑コンデンサ２２１，２２２がそれぞれ２４Ｖ、９Ｖに充電されている際には、待機状態でのコンデンサ２７１の両端電圧は１０８Ｖ（＝１４１Ｖ－９Ｖ－２４Ｖ）となる。したがって、抵抗４１の抵抗値は、５．４ＭΩ（＝１０８Ｖ／２０μＡ）となる。ここでは、抵抗４１として、５．４ＭΩよりも抵抗値が小さい市販の抵抗である、抵抗値が４．７ＭΩの抵抗を選択したとする。また、平滑コンデンサ２２１，２２２の静電容量をそれぞれ２２０μＦとし、コンデンサ２７１の静電容量を２２μＦとすると、上記したように、電子機器１が商用電源３に接続された後の初期の充電後の平滑コンデンサ２２１の電圧は、１１．７５Ｖとなる。一方、平滑コンデンサ２２２の電圧は９Ｖに制限されるため、コンデンサ２７１の両端電圧は、約１２０Ｖ（＝１４１Ｖ－９Ｖ－１１．７５Ｖ）となり、コンデンサ２７１の初期充電完了後に流れる最大電流は、約２６μＡ（＝１２０Ｖ／４．７ＭΩ）となる。その最大電流が流れた際の消費電力は、３．７ｍＷ（＝１４１Ｖ×２６μＡ）となる。例えば、日本電機工業会の自主基準では、小数点第２位で四捨五入することになっているため、３．７ｍＷの消費電力は、０．０Ｗとなる。このように、抵抗４１を設けたとしても、待機電力を、実質的にゼロと考えることができる微小な値に低減することができる。

【0038】

また、本実施の形態では、起動スイッチ２９のスイッチ２９１が閉じられることによって、待機状態に移行することを指示する信号が制御回路２６に出力され、通常動作状態から待機状態に移行される場合について説明したが、そうでなくてもよい。制御回路２６は、例えば、受付部２５で受け付けられた操作に応じて、通常動作状態から待機状態に移行するための制御を行ってもよい。この場合には、起動スイッチ２９は、抵抗２９４，２９５を有していなくてもよい。

【0039】

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による電子機器について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による電子機器は、待機状態に制御回路に供給される電力が低減されると共に、待機状態においても、制御回路の一部の機能が動作可能になっているものである。

【0040】

図４は、本実施の形態による電子機器１ａの構成を示すブロック図であり、図５は、本実施の形態による制御装置２ａの構成の一例を示す回路図である。なお、図５では、制御装置２ａの一部の構成を省略している。電子機器１ａは、制御装置２に代えて制御装置２ａを備える以外は、実施の形態１の電子機器１と同様のものであり、重複した説明を省略する。

【0041】

制御装置２ａは、起動スイッチ２９、及び第２のバイパススイッチ３０を備えておらず、定電圧回路２２、及び制御回路２６に代えて定電圧回路２２ａ、及び制御回路２６ａを備えており、抵抗４２をさらに備える以外は、実施の形態１の制御装置２と同様のものであり、重複した説明を省略する。

【0042】

定電圧回路２２ａは、整流回路２１に接続されており、定電圧を生成する。本実施の形態でも、一例として、定電圧回路２２ａが、２４Ｖの定電圧と、９Ｖの定電圧とを生成し、その９Ｖの定電圧から、制御回路２６ａに供給するための５Ｖの定電圧を生成する場合について主に説明する。定電圧回路２２ａは、一例として、図５で示されるように、平滑コンデンサ２２１，２２２と、２４Ｖの電圧を生成するためのツェナーダイオード２２３と、９Ｖの電圧を生成するためのツェナーダイオード２２４と、９Ｖの電圧から５Ｖの電圧を生成するための５Ｖ定電圧回路２２９とを有していてもよい。５Ｖ定電圧回路２２９以外の構成は実施の形態１の定電圧回路２２と同様のものであり、その説明を省略する。

【0043】

５Ｖ定電圧回路２２９は、低消費電力型の定電圧回路であることが好適である。例えば、実施の形態１において５Ｖの電圧を生成する構成、すなわちツェナーダイオード２２５、抵抗２２６、及びバイポーラトランジスタ２２７を安定して動作させるためには、ツェナー電圧が一定となる電流が必要となる。一方、５Ｖの電圧を生成する低消費電力型の定電圧回路として、約１００μＡで動作可能なものも知られている。５Ｖ定電圧回路２２９として、例えば、そのような低消費電力型の定電圧回路を用いてもよい。

【0044】

制御回路２６ａは、待機状態では、通常動作状態より動作させる機能を少なくし、かつ、動作クロックの周波数を通常動作状態より低くし、また、起動スイッチ２９、及び第２のバイパススイッチ３０に関する制御を行わない以外は、実施の形態１の制御回路２６と同様のものであり、その説明を省略する。制御回路２６ａの動作クロックの周波数は、一例として、通常動作状態では８ＭＨｚであり、待機状態では３２ｋＨｚであってもよい。また、待機状態では、例えば、タイマ機能のみを動作させてもよく、受付部２５からの制御信号の受け付け機能のみを動作させてもよい。いずれにしても、動作可能な機能は、通常動作状態よりも待機状態の方が少なくなるものとする。

【0045】

抵抗４２は、充電回路２７に並列に接続された抵抗であり、待機状態に制御回路２６ａに電力を供給するための抵抗である。抵抗４２の抵抗値は、待機状態において、必要最低限の電力を制御回路２６ａに供給できる範囲内において、大きい値となることが好適である。待機電力を低減するためである。

【0046】

次に、本実施の形態による電子機器１ａの動作について説明する。まず、電子機器１ａが商用電源３に接続されると、充電回路２７のコンデンサ２７１によって、定電圧回路２２の平滑コンデンサ２２１，２２２がそれぞれ充電され、図５の矢印Ａ４で示されるように電流が流れる。そのようにして供給された電力によって制御回路２６ａは起動される。なお、充電回路２７のコンデンサ２７１によって、平滑コンデンサ２２１，２２２は、より短時間で充電されることになる。そのため、制御回路２６ａが起動するまでの時間を短縮することができる。制御回路２６ａは、起動後に、補助スイッチ回路３１に出力する制御信号を０Ｖから－５Ｖに変更する。その制御信号によって補助スイッチ回路３１が閉じられ、それに応じて第１のバイパススイッチ２８も閉じられて、図５の矢印Ａ５で示されるように電流が流れることになる。すなわち、充電回路２７を迂回した経路で電力が制御回路２６ａに供給されることになる。したがって、制御回路２６ａには、十分な電力が供給されることになる。この通常動作状態では、制御回路２６ａは、通常消費電力モードでの動作を行う。すなわち、制御回路２６ａは、待機状態よりも高い周波数の動作クロックで動作し、すべての機能を動作させることができるものとする。

【0047】

ここで、受付部２５が、通常動作状態から待機状態に移行するための指示を受け付ける第１のメカスイッチと、待機状態から通常動作状態に移行するための指示を受け付ける第２のメカスイッチとを有しているとする。そして、ユーザが、待機状態に移行するための第１のメカスイッチを押下すると、制御回路２６ａは、その押下に応じた信号を受け取る。その信号に応じて、制御回路２６ａは、補助スイッチ回路３１に出力する制御信号を０Ｖにすることによって、補助スイッチ回路３１、及び第１のバイパススイッチ２８をそれぞれ開放する。第１のバイパススイッチ２８が開放されると、それに応じて充電回路２７のコンデンサ２７１の充電が開始され、その充電が完了した後に、図５の矢印Ａ４で示されるように電流が流れることになり、待機状態となる。なお、制御回路２６ａは、第１のバイパススイッチ２８を開放すると同時に、低消費電力モードに移行する。その低消費電力モードでは、制御回路２６ａは、動作クロックの周波数を下げると共に、動作させる機能を制限する。例えば、待機状態にタイマ機能のみを動作させる場合には、制御回路２６ａは、タイマ機能のためのカウントアップのみを行い、そのカウント値が設定値になった際に、通常動作状態に移行するように制御してもよい。

【0048】

また、例えば、待機状態にユーザからの通常動作状態への移行指示の受け付け機能のみを動作させる場合には、待機状態において、ユーザが、通常動作状態に移行するための第２のメカスイッチを押下すると、制御回路２６ａは、その押下に応じた信号を受け取る。そして、その信号に応じて、制御回路２６ａは、補助スイッチ回路３１に出力する制御信号を－５Ｖにすることによって、補助スイッチ回路３１、及び第１のバイパススイッチ２８をそれぞれ閉じる。第１のバイパススイッチ２８が閉じられると、図５の矢印Ａ５で示されるように電流が流れることになる。また、制御回路２６ａは、低消費電力モードから通常消費電力モードに移行する。すなわち、制御回路２６ａは、動作クロックの周波数を上げると共に、すべての機能を動作可能にする。例えば、制御回路２６ａは、ユーザからの操作に応じて、負荷１１への電力の供給を開始してもよい。

【0049】

次に、抵抗４２の抵抗値を決定する方法について説明する。まず、待機状態における消費電流を見積もる。例えば、待機状態における５Ｖ定電圧回路２２９の消費電流が１００μＡであり、制御回路２６ａの消費電流が２０μＡであるとすると、それらの合計は１２０μＡとなる。部品等のばらつきを考慮して抵抗４２の回路電流を２００μＡに設定すると、待機状態において、平滑コンデンサ２２１が２４Ｖまで充電されている場合には、充電回路２７のコンデンサ２７１の両端電圧は１０８Ｖとなることから、抵抗４２の抵抗値は、５４０ｋΩ（＝１０８Ｖ／２００μＡ）となる。また、通常は抵抗４２の抵抗値≫抵抗２７２の抵抗値であるため、抵抗４２は、待機状態での停電時にコンデンサ２７１の放電時特性も担うことになる。したがって、コンデンサ２７１の放電の時定数を、コンデンサ２２２の放電特性より早く減衰する定数とすることで、停電復帰時の制御回路２６ａの起動時間を短縮することができる。コンデンサ２２２の電圧が放電により６３．２％低下するまでの時間は、１０．４２８秒（＝（０．６３２×９Ｖ×２２０μＦ）／（１２０μＡ）であるため、抵抗４２の抵抗値を４７４ｋΩ（＝１０．４２８秒／２２μＦ）以下とすることによって、コンデンサ２２２よりコンデンサ２７１の放電時間を短くすることができる。したがって、抵抗４２として、抵抗値が４７０ｋΩである市販の抵抗を採用してもよい。例えば、抵抗４２の抵抗値を４７０ｋΩとし、平滑コンデンサ２２１，２２２の静電容量をそれぞれ２２０μＦとし、コンデンサ２７１の静電容量を２２μＦとすると、実施の形態１で説明したように、平滑コンデンサ２２１，２２２の初期充電完了時のコンデンサ２７１の両端電圧は約１２０Ｖであるから、最大電流は約２５５μＡ（≒１２０Ｖ／４７０ｋΩ）となる。その結果、待機電力は約３６ｍＷ（≒１４１Ｖ×２５５μＡ）となる。この場合にも、日本電機工業会の自主基準に応じて小数点第２位で四捨五入すると、３６ｍＷの消費電力は０．０Ｗとなり、待機電力を、実質的にゼロと考えることができる微小な値に低減することができる。

【0050】

以上のように、本実施の形態による制御装置２ａによれば、待機状態に供給する制御回路２６ａへの電力を低減することによって、待機電力を低減することができる。そのような待機電力の低減を、抵抗ドロッパ方式の電源回路に、初期充電のための充電回路２７、待機状態において制御回路２６ａに電力を供給するための抵抗４２、及び充電回路２７に並列接続された第１のバイパススイッチ２８を設けることによって、比較的簡単に実現することができる。また、制御回路２６ａは、待機状態では、動作させる機能を少なくし、かつ、動作クロックの周波数を低くすることにより、消費電力を抑えることができる。また、初期充電時には、コンデンサ２７１を有する充電回路２７を用いて平滑コンデンサ２２１，２２２を充電するため、抵抗４２を介して平滑コンデンサ２２１，２２２を充電する場合と比較して、充電時間を短縮することもできる。抵抗４２は、待機電力を削減するために大きな抵抗値を有するからである。

【0051】

なお、実施の形態１，２では、リレー駆動回路２４、第１及び第２のバイパススイッチ２８，３０、並びに補助スイッチ回路３１などにおいて、バイポーラトランジスタによって回路が開閉される例について説明したが、バイポーラトランジスタに代えてＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いて回路が開閉されてもよく、その他のスイッチ素子を用いて回路が開閉されてもよい。

【0052】

また、図２、図５の回路図に含まれる抵抗の抵抗値やコンデンサの静電容量などは、上記した処理が実行されるように、適宜、選択されることが好適である。また、図２、図５の回路は一例であり、他の回路構成によって実施の形態１による制御装置２や、実施の形態２による制御装置２ａと同様の構成や機能を実現してもよいことは言うまでもない。

【0053】

また、以上の実施の形態は、本発明を具体的に実施するための例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲及び均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0054】

１、１ａ 電子機器
２、２ａ 制御装置
２１ 整流回路
２２、２２ａ、 定電圧回路
２６、２６ａ 制御回路
２７ 充電回路
２８ 第１のバイパススイッチ
２９ 起動スイッチ
３０ 第２のバイパススイッチ
２２１、２２２ 平滑コンデンサ
２２８、２７１ コンデンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】