(57)【要約】【課題】機器の主電源のオフ後に、効率良く、低コストで所定時間冷却ファンを駆動し、発熱部品等を冷却可能な電源供給装置および方法を提供する。【解決手段】冷却ファンを駆動するモータＭ１とモータＭ１の電源であるＤＣ電源１との間に、電気二重層コンデンサなどの大容量のコンデンサＣ１を設ける。さらに、コンデンサＣ１とモータＭ１との間に入力電圧を所定の電圧に昇圧して出力することが可能な昇圧コンバータ２を設けることで、主電源スイッチＳＷ１をオフ後にモータＭ１の電源となるコンデンサＣ１の蓄積エネルギーを有効に利用する。【選択図】　　　　図１
2004140906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される商用電源を所定の直流電源に変換し、冷却ファン用のモータに供給する電源供給装置において、
商用電源から直流電源を発生する直流電源回路と、
上記直流電源回路の出力端子に接続された大容量コンデンサと、
上記直流電源回路の出力電圧を所定の電圧に変換してモータに供給する電圧変換手段とを有する
ことを特徴とする電源供給装置。
【請求項２】
上記大容量コンデンサが電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項３】
上記電圧変換手段の出力端子に、さらに他の大容量コンデンサが配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項４】
上記他の大容量コンデンサが電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項３に記載の電源供給装置。
【請求項５】
上記電圧変換手段は、所定の電圧範囲の入力電圧を昇圧して上記出力電圧を所定の電圧に保つことを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項６】
上記電圧変換手段は、所定の電圧範囲の入力電圧を降圧して上記出力電圧を所定の電圧に保つことを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項７】
上記冷却ファンは、プロジェクタの光源ランプ用の冷却ファンであることを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電源供給装置に関し、特に、主電源オフ後でも発熱部品の冷却を継続して行う冷却ファン用モータの電源供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気または電子機器等が発熱部品を有し高温となる場合、機器を安全且つ正常に動作させるため、発熱部品から発生する熱を冷却する必要がある。発熱部品の冷却には、例えば冷却ファンが用いられる。冷却ファンは、モータなどを動力とする小型の扇風機であり、送風により発熱部品の熱を強制的に冷却するものである。
【０００３】
プロジェクタ、ＯＨＰ（ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）等の光源ランプなどは、電源スイッチを切断しても暫くは温度が上昇し続ける。その為、このような発熱部品を冷却ファンで冷却し、機器を安全且つ正常に動作させる為には、電源スイッチの切断後も所定時間、冷却ファンを動作させておく必要がある。
【０００４】
従来、電源スイッチの切断時から所定時間、冷却ファンを駆動するために、タイマを使用していた。このタイマを用いた冷却ファンによる冷却は、機器の主電源スイッチのオン／オフに影響されない電源供給元から直接タイマの電源を取ることで、機器の主電源スイッチの切断時から所定時間の経過後に、冷却ファン用のモータへの電源供給を停止するものである。これにより、機器の主電源スイッチが切断されても、発熱部品は、所定時間だけ冷却ファンにより冷却されるため、安全且つ正常に機器を動作させることができる。
【０００５】
また、下記の特許文献１に記載されているように、コンデンサを用いて電源スイッチの切断時から所定時間、冷却ファンを動作することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１５１８９６号公報
【０００７】
図８は、上記の特許文献１に記載されている冷却ファンの駆動装置の構成図である。プラグＰ１１は、所謂差し込みプラグであり、コンセントに差し込み、商用電源を得るものである。スイッチＳＷ１１は、機器本体の主電源のスイッチである。直流電源回路１１は、入力される交流電源を直流電源に変換する回路である。モータＭ１１は、冷却ファン用のモータである。コンデンサＣ１１は、電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサである。
【０００８】
この装置では、プラグＰ１１がスイッチＳＷ１１を介して直流電源回路１１に接続されている。また、直流電源回路１１の正側の出力端子が逆流防止用のダイオードＤ１１を介して直流モータであるモータＭ１１の一方の駆動端子に接続されている。モータＭ１１の他方の駆動端子が直流電源回路１１の負側の出力端子に接続されている。また、ダイオードＤ１１とモータＭ１１との間の電源ラインには、コンデンサＣ１１がモータＭ１１と並列に接続されている。なお、ダイオードＤ１１は、コンデンサＣ１１の充電エネルギーが逆流しない向きに配置されている。
【０００９】
図８に示す構成の冷却ファンの駆動装置によれば、主電源のスイッチであるスイッチＳＷ１１がオンからオフに切り替わった場合でも、コンデンサＣ１１に蓄積されたエネルギーがモータＭ１１の電源として働き、コンデンサＣ１１に蓄えられているエネルギー量に応じた時間だけモータＭ１１が回転し、冷却ファンを回すことができる。
【００１０】
このように、直流電源回路と冷却ファン用のモータとの間に大容量コンデンサを配置することで、機器の主電源スイッチが切断された場合でも、大容量コンデンサに蓄積されているエネルギーを冷却ファン用のモータの電源とし、電源スイッチの切断時から所定時間、冷却ファンを回すことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のタイマを用いる装置では、電源スイッチの切断後も冷却ファンを回すという目的だけに高価なタイマを備えることとなり、機器のコストアップを招くという問題があった。また、タイマ作動中にコンセントが抜かれたり、停電などにより突然電源の供給がストップしたりした場合には、冷却ファンが止まってしまい、発熱部品、例えばプロジェクタの光源ランプの冷却が不充分となってしまうという問題があった。
【００１２】
また、上述した特許文献１に記載の大容量コンデンサを用いる装置では、コンデンサに蓄積されたエネルギーを電源として冷却ファンを駆動するため、停電やコンセントが抜かれた場合でも冷却ファン用のモータを回すことはできるが、その回転時間は、コンデンサからの出力電圧がモータの定格電圧の半分程度、例えば定格電圧が直流１０Ｖのモータの場合、５〜６Ｖに低下するとモータが回転しなくなる。
【００１３】
ここで、電源電圧と冷却ファンの回転数との関係について図を参照しながら説明する。図９Ａは、スイッチＳＷ１１をオフ後の電源電圧の変化を示すグラフであり、図９Ｂは、スイッチＳＷ１１をオフ後の冷却ファンの回転数の変化を示すグラフである。これら図９Ａおよび図９Ｂは、上述した図８に示す駆動装置において、コンデンサＣ１１として耐圧１２Ｖの電気二重層コンデンサ、モータＭ１１として最大定格電圧１２Ｖ、回転維持電圧５Ｖのモータを用いたときの変化の一例を示す。
【００１４】
図９Ａおよび図９Ｂに示すグラフの横軸は、スイッチＳＷ１１をオフにしたときからの経過時間［ｓ］を示す。図９Ａに示すグラフの縦軸は、電圧［Ｖ］を示し、図９Ｂに示すグラフの縦軸は、モータＭ１１、即ち冷却ファンの回転数を示す。なお、電圧Ｖ１０は、図８中のｅ点の電圧である。
【００１５】
図９Ａに示すように、コンデンサＣ１１の出力電圧となる電圧Ｖ１０は、時間の経過と共に減少していく。また、モータＭ１１の回転数は、コンデンサＣ１１の電圧の低下に応じて減少していき、回転維持電圧、ここでは５Ｖ未満に電圧Ｖ１０が低下したとき、即ちスイッチＳＷ１１をオフ後、約２０秒後に回転が停止してしまうことがわかる。これにより、回転維持電圧である５Ｖ未満となるコンデンサＣ１１からの出力電圧は、使用できず無駄となってしまう。
【００１６】
このように、従来のコンデンサを用いた冷却ファンの駆動装置では、コンデンサの蓄積エネルギーが効率よく使用できず、使い勝手が悪いという問題があった。
【００１７】
この為、冷却ファンの動作時間を充分確保するためにはコンデンサ容量を大きくしなければならず、部品のコストアップ、大きさアップを伴ってしまうという問題があった。
【００１８】
したがって、この発明の目的は、機器の主電源スイッチの切断などにより、電源の供給がオンからオフに切り替わっても、冷却ファンを所定時間、低コストで効率良く動作することができる電源供給装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
入力される商用電源を所定の直流電源に変換し、冷却ファン用のモータに供給する電源供給装置において、
商用電源から直流電源を発生する直流電源回路と、
直流電源回路の出力端子に接続された大容量コンデンサと、
直流電源回路の出力電圧を所定の電圧に変換してモータに供給する電圧変換手段とを有する
ことを特徴とする電源供給装置である。
【００２０】
この発明では、冷却ファン用のモータに供給する直流電源の出力に大容量コンデンサおよび電圧変換手段を配置していることにより、モータへの直流電源の供給が停止したときに、大容量コンデンサに充電されたエネルギーがモータの電源として働く。この場合、モータへ供給される電源電圧は、電圧変換手段により制御されるため、大容量コンデンサに充電されたエネルギーを効率良く利用できる。
【００２１】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による電源供給装置の一例の構成図である。
【００２２】
プラグＰ１は、交流電源の入力端子であり、例えば、コンセントに差し込み家庭用商用電源を機器の外部から得るための差し込みプラグである。直流電源回路１は、入力される交流電源を所望の電圧の直流電源に変換する回路である。この回路は、例えば、プラグＰ１を介して入力される交流電源の電圧をトランスにより所望の電圧付近まで変圧する変圧回路、変圧された電源をダイオードにより整流する整流回路、整流された電源をコンデンサやコイルにより平滑する平滑回路等から構成される。
【００２３】
スイッチＳＷ１は、機器本体の主電源のスイッチである。モータＭ１は、冷却ファンを回転するモータ等の負荷である。コンデンサＣ１は、モータＭ１の電源として充分なエネルギーを蓄えることが可能な大容量コンデンサであり、例えばモータＭ１の最大定格電圧が１２Ｖの場合には、耐圧１２Ｖ、静電容量が１Ｆ〜５Ｆ程度の電気二重層コンデンサである。ダイオードＤ１は、コンデンサＣ１の充電エネルギーが逆流することを防止するものである。昇圧コンバータ２は、入力される電源電圧が所定の電圧より低い場合には、所定の電圧まで昇圧して一定の電圧を出力する回路である。
【００２４】
これら構成部品により、第１の実施形態による電源供給装置は、以下のように構成される。即ち、図１に示すように、プラグＰ１がスイッチＳＷ１を介して直流電源回路１に接続されている。直流電源回路１の正側の出力端子が逆流防止用のダイオードＤ１を介して、昇圧コンバータ２の正側の入力端子に接続されている。昇圧コンバータ２の正側の出力端子が直流モータであるモータＭ１の一方の駆動端子に接続されている。
【００２５】
モータＭ１の他方の駆動端子および昇圧コンバータ２の負側の端子が直流電源回路１の負側の出力端子に接続されている。さらに、ダイオードＤ１と昇圧コンバータ２との間の電源ラインには、モータＭ１と並列にコンデンサＣ１が接続されている。なお、ダイオードＤ１は、コンデンサＣ１の充電エネルギーが逆流しない向きに配置されている。
【００２６】
ここで、昇圧コンバータ２について、図面を参照して説明する。図２は、昇圧コンバータ２の一例の構成図である。
【００２７】
コンデンサＣ１の一端がコイルＬ１を介して、ＮＰＮ形トランジスタであるトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１は、ＦＥＴなどの他のスイッチング素子を用いることも可能である。トランジスタＱ１のコレクタに対してダイオードＤ２およびコンデンサＣ２からなる整流回路が接続されている。整流回路の出力側であるコンデンサＣ２の一端が負荷、例えば冷却ファン用のモータ等の一端に接続されている。トランジスタＱ１のベースがコントローラ３のパルス信号出力端子に接続されている。コントローラ３の検出信号入力端子がコンデンサＣ１の一端およびコンデンサＣ２の一端に接続されている。
【００２８】
コンデンサＣ１の他端、トランジスタＱ１のエミッタ、コンデンサＣ２の他端および負荷の他端が直流電源回路１の負側の出力端子に接続されている。
【００２９】
以上のように構成された昇圧コンバータ２は、以下のように動作する。まず、コンデンサＣ１には、直流電源回路１からのエネルギーが蓄えられているものとする。コントローラ３は、図１中のａ点の電圧となる電圧Ｖ１およびｂ点の電圧となる電圧Ｖ２を検出する。電圧Ｖ１がモータＭ１の定格電圧などの負荷の要求電圧より低ければ、コントローラ３は、トランジスタＱ１のベースに供給されるパルス信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御し、出力電圧Ｖ２を負荷の要求電圧に保つ。
【００３０】
電圧Ｖ１がある値以下、例えば、昇圧コンバータ２の昇圧率が最大６倍の場合には、入力電圧Ｖ１が昇圧コンバータ２の出力電圧値の６分の１以下になると、昇圧コンバータ２の動作が停止する。このように、入力電圧Ｖ１が負荷の要求電圧、例えばモータＭ１の定格電圧より低いときには、昇圧コンバータ２は、昇圧して電圧Ｖ２を負荷の要求電圧に保ち出力する。
【００３１】
したがって、図１に示す電源供給装置は、以下のように動作する。まず、スイッチＳＷ１をオンにしたときの動作について説明する。スイッチＳＷ１がオンのときには、プラグＰ１から直流電源回路１に交流電源が入力される。直流電源回路１では、入力された交流電源が所望の電圧の直流電源に変換される。変換された直流電源は、例えば、図示しないプロジェクタなどの機器本体の装置を稼働するために使用される。さらに、直流電源回路１で変換されたモータＭ１用の直流電源がダイオードＤ１を介しコンデンサＣ１に蓄えられ、昇圧コンバータ２に供給される。そして、昇圧コンバータ２からの出力電圧でモータＭ１が駆動し、冷却ファンが回転する。
【００３２】
次に、スイッチＳＷ１がオンからオフに切り替わったときの動作について説明する。スイッチＳＷ１がオンからオフに切り替わると、プラグＰ１から直流電源回路１への交流電源の供給が停止する。これにより、直流電源回路１からの直流電源の発生が停止する。このとき、コンデンサＣ１が直流電源回路１の代わりとなり、コンデンサＣ１に蓄えられているエネルギーによってモータＭ１が駆動される。
【００３３】
図３Ａは、スイッチＳＷ１をオフ後の電圧Ｖ１の変化を示すグラフであり、図３Ｂは、スイッチＳＷ１をオフ後の電圧Ｖ２の変化を示すグラフであり、図３Ｃは、スイッチＳＷ１をオフ後の冷却ファンの回転数の変化を示すグラフである。なお、図３Ａ〜図３Ｃは、コンデンサＣ１として耐圧１２Ｖの電気二重層コンデンサを用い、モータＭ１として最大定格電圧１２Ｖ、回転維持電圧５Ｖのモータを用い、昇圧コンバータ２は、最大昇圧率が６倍のものを用いたときの変化の一例を示す。
【００３４】
図３Ａ〜図３Ｃに示すグラフの横軸は、スイッチＳＷ１をオフにしてからの経過時間［ｓ］であり、図３Ａおよび図３Ｂに示すグラフの縦軸は、電圧［Ｖ］を示す。図３Ｃに示すグラフの縦軸は、モータＭ１の回転数を示す。
【００３５】
図３Ａに示すように、電圧Ｖ１は、１２Ｖから時間の経過とともに低下していくが、図３Ｂに示すように、電圧Ｖ２は、昇圧コンバータ２において入力電圧が所定の出力電圧値である１２Ｖに制御されて出力されるため、１２Ｖで一定となる。
【００３６】
昇圧コンバータ２の昇圧率は６倍なので、電圧Ｖ１が２Ｖ以上ならば、モータＭ１への供給電圧となる電圧Ｖ２を１２Ｖに保つことができ、モータＭ１は回転する。電圧Ｖ１が２Ｖ未満に低下（スイッチＳＷ１のオフ後およそ３０秒）すると、昇圧コンバータ２の制御が停止し、モータＭ１の回転が停止する。
【００３７】
したがって、図３Ｃに示すようにモータＭ１は、電圧Ｖ１が２Ｖ未満となるスイッチＳＷ１のオフ後３０秒位まで、一定の回転数で回転し続け、その後停止する。なお、ここでは、スイッチＳＷ１をオンからオフに切り替えたときの動作について説明したが、停電になったり、スイッチＳＷ１がオン状態のときにプラグＰ１をコンセントから直接引き抜いてしまったりして、直流電源回路１からモータＭ１に電源が供給されなくなった場合でも、上述した動作と同様に、この電源供給装置は動作する。
【００３８】
以上説明したように、この発明の第１の実施形態による電源供給装置によれば、コンデンサＣ１を直流電源回路１とモータＭ１との間に配置し、さらにコンデンサＣ１とモータＭ１との間に昇圧コンバータ２を配置していることで、直流電源回路１からモータＭ１への電源の供給が停止したときに、コンデンサＣ１から昇圧コンバータ２を介してモータＭ１に電源が供給されるため、コンデンサＣ１からの出力電圧がモータＭ１の回転維持電圧以下に低下しても、モータＭ１を継続して動作することができる。
【００３９】
即ち、コンデンサＣ１の蓄積エネルギーを効率良く利用することができ、従来よりもコンデンサＣ１の小型化が可能となり、設置機器等の小型化が実現できる。また、コンデンサＣ１の小型化により、コストダウンを実現することができる。または、従来と同じ体積のコンデンサＣ１を用いた場合には、冷却ファンの動作時間を飛躍的に長期化することができるため、発熱部品等を充分に冷却することができ、設置機器の信頼性を向上することができる。
【００４０】
また、昇圧コンバータ２により、モータＭ１へ供給される電圧が一定となる為、冷却能力が時間とともに低下することを防げる。
【００４１】
また、機器の電源切断の際に、コンセントから直接プラグＰ１が抜かれたり、停電があったりした場合でも、コンデンサＣ１に蓄えられたエネルギーがモータＭ１の電源として供給されるため、発熱部品等を冷却することができる。これにより、例えばプレゼンテーション等で使用されるプロジェクタ、ＯＨＰ等の光源ランプの冷却ファンに第１の実施形態による電源供給装置を適用した場合には、プレゼンテーションの終了後にすぐにコンセントを抜いてしまっても、光源ランプの冷却が可能である。このように、第１の実施形態による電源供給装置によれば、充分な冷却効果が簡単に期待でき、機器の使い勝手を大きく向上することができる。
【００４２】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。図４は、この発明の第２の実施形態による電源供給装置の一例の構成図である。図４に示す電源供給装置は、冷却ファンの回転維持時間を延ばす目的で、上述した第１の実施形態での昇圧コンバータ２とモータＭ１との間に、さらに大容量コンデンサＣ３を設けたものである。なお、プラグＰ１から昇圧コンバータ２間の構成およびモータＭ１については、上述した第１の実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
コンデンサＣ３は、モータＭ１の電源として充分なエネルギーを蓄えることが可能な大容量コンデンサであり、コンデンサＣ１と同様、例えばモータＭ１の最大定格電圧が１２Ｖの場合には、耐圧１２Ｖ、静電容量が１Ｆ〜５Ｆ程度の電気二重層コンデンサである。ダイオードＤ３は、コンデンサＣ３の充電エネルギーが逆流することを防止するものである。
【００４４】
これら構成部品により、第２の実施形態による電源供給装置は、以下のように構成される。図４に示すように、昇圧コンバータ２の正側の出力端子がダイオードＤ３を介してモータＭ１の一方の駆動端子に接続されている。
【００４５】
モータＭ１の他方の駆動端子が昇圧コンバータ２の負側の接続端子に接続されている。さらに、ダイオードＤ３とモータＭ１との間の電源ラインには、モータＭ１と並列にコンデンサＣ３が接続されている。なお、ダイオードＤ３は、コンデンサＣ３の充電エネルギーが逆流しない向きに配置されている。
【００４６】
このように構成された図４に示す電源供給装置は、以下のように動作する。まず、スイッチＳＷ１をオンにしたときの動作について説明する。スイッチＳＷ１がオンのときには、プラグＰ１から直流電源回路１に交流電源が入力される。直流電源回路１では、入力された交流電源が所望の電圧の直流電源に変換される。変換された直流電源は、例えば、図示しないプロジェクタなどの機器本体の装置を稼働するために使用される。さらに、直流電源回路１で変換されたモータＭ１用の直流電源がダイオードＤ１を介しコンデンサＣ１に蓄えられ、昇圧コンバータ２に供給される。そして、昇圧コンバータ２からの出力電圧がダイオードＤ３を介し、コンデンサＣ３に蓄えられ、モータＭ１が駆動し冷却ファンが回転する。
【００４７】
次に、スイッチＳＷ１がオンからオフに切り替わったときの動作について説明する。スイッチＳＷ１がオンからオフに切り替わると、プラグＰ１から直流電源回路１への交流電源の供給が停止する。これにより、直流電源回路１からの直流電源の発生が停止する。このとき、コンデンサＣ１が直流電源回路１の代わりとなり、蓄えているエネルギーが電源として、昇圧コンバータ２、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３に供給される。そして、コンデンサＣ３に蓄えられたエネルギーによって、モータＭ１が駆動される。
【００４８】
図５Ａは、スイッチＳＷ１をオフ後の電圧Ｖ３の変化を示すグラフであり、図５Ｂは、スイッチＳＷ１をオフ後の電圧Ｖ４の変化を示すグラフであり、図５Ｃは、スイッチＳＷ１をオフ後の冷却ファンの回転数の変化を示すグラフである。ここで、電圧Ｖ３は、図４中、ｃ点の電圧であり、電圧Ｖ４は、図４中、ｄ点の電圧である。また、図５Ａ〜図５Ｃは、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ３として耐圧１２Ｖの電気二重層コンデンサを用い、モータＭ１として最大定格電圧１２Ｖ、回転維持電圧５Ｖのモータを用い、昇圧コンバータ２は、最大昇圧率が６倍のものを使用したときの変化の一例を示す。
【００４９】
図５Ａ〜図５Ｃに示すグラフの横軸は、スイッチＳＷ１をオフにしてからの経過時間［ｓ］であり、図５Ａおよび図５Ｂに示すグラフの縦軸は、電圧［Ｖ］を示す。図５Ｃに示すグラフの縦軸は、モータＭ１の回転数を示す。
【００５０】
図５Ａに示すように、電圧Ｖ３は、１２Ｖから時間の経過とともに低下していくが、図５Ｂに示すように、電圧Ｖ４は、昇圧コンバータ２において入力電圧である電圧Ｖ３が所定の出力電圧値である１２Ｖに制御されて出力されるため、最初は、１２Ｖで一定となる。
【００５１】
昇圧コンバータ２の昇圧率は６倍なので、電圧Ｖ３が２Ｖ以上ならば、モータＭ１への供給電圧となる電圧Ｖ４を１２Ｖに保つことができ、モータＭ１は回転する。電圧Ｖ３が２Ｖ未満に低下（スイッチＳＷ１のオフ後およそ４０秒）すると、昇圧コンバータ２の制御が停止し、コンデンサＣ３からモータＭ１へ電源が供給される。このとき、コンデンサＣ３からの出力電圧となる電圧Ｖ４は、時間の経過とともに低下していき、モータＭ１の回転維持電圧である５Ｖ未満となったところでモータＭ１の回転が停止する。
【００５２】
したがって、図５Ｃに示すようにモータＭ１は、電圧Ｖ３が２Ｖ未満となるスイッチＳＷ１のオフ後４０秒位まで、一定の回転数で回転し続け、その後、コンデンサＣ３の出力電圧の低下とともに回転が低下していき、電圧Ｖ４が５Ｖ未満となるスイッチＳＷ１のオフ後およそ６０秒後に停止する。なお、ここでは、スイッチＳＷ１をオンからオフに切り替えたときの動作について説明したが、停電になったり、スイッチＳＷ１がオン状態のときにプラグＰ１をコンセントから直接引き抜いてしまったりして、直流電源回路１からモータＭ１に電源が供給されなくなった場合でも、上述した動作と同様に、この電源供給装置は動作する。
【００５３】
以上説明したように、この発明の第２の実施形態による電源供給装置によれば、コンデンサＣ１を直流電源回路１とモータＭ１との間に配置し、さらにコンデンサＣ１とモータＭ１との間に昇圧コンバータ２を配置していることで、直流電源回路１からモータＭ１への電源の供給が停止したときに、コンデンサＣ１から昇圧コンバータ２を介してモータＭ１に電源が供給されるため、コンデンサＣ１からの出力電圧がモータＭ１の回転維持電圧以下に低下しても、モータＭ１を継続して動作することができる。
【００５４】
即ち、コンデンサＣ１の蓄積エネルギーを効率良く利用することができ、従来よりもコンデンサＣ１の小型化が可能となり、設置機器等の小型化が実現できる。また、コンデンサＣ１の小型化により、コストダウンを実現することができる。または、従来と同じ体積のコンデンサＣ１を用いた場合には、冷却ファンの動作時間を飛躍的に長期化することができるため、発熱部品等を充分に冷却することができ、設置機器の信頼性を向上することができる。
【００５５】
また、昇圧コンバータ２により、モータＭ１へ供給される電圧が一定となる為、冷却能力が時間とともに低下することを防げる。
【００５６】
また、機器の電源切断の際に、コンセントから直接プラグＰ１が抜かれたり、停電があったりした場合でも、コンデンサＣ１に蓄えられたエネルギーがモータＭ１の電源として供給されるため、発熱部品等を冷却することができる。これにより、例えばプレゼンテーション等で使用されるプロジェクタ、ＯＨＰ等の光源ランプの冷却ファンに第２の実施形態による電源供給装置を適用した場合には、プレゼンテーションの終了後にすぐにコンセントを抜いてしまっても、光源ランプの冷却が可能である。
【００５７】
さらに、昇圧コンバータ２とモータＭ１との間の電源ラインにコンデンサＣ３を配置していることで、コンデンサＣ１の電圧が昇圧コンバータ２で昇圧できない値まで低下した後も、コンデンサＣ３から電源電圧がモータＭ１に供給されるため、冷却ファンの回転時間を飛躍的に長くすることができ、充分な冷却効果を得ることができる。このように、第２の実施形態による電源供給装置によれば、充分な冷却効果が簡単に期待でき、機器の使い勝手を大きく向上することができる。
【００５８】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。上述した第１および第２の実施形態での昇圧コンバータ２は、一例として、図２に示した昇圧コンバータを使用したが、昇降圧コンバータを用いることもできる。第３の実施形態による電源供給装置は、図４に示す第２の実施形態で用いた昇圧コンバータ２を昇降圧コンバータとしたものである。
【００５９】
図６は、昇降圧コンバータの一例の構成図である。図中、参照符号Ｘは、昇降圧コンバータ全体を示し、昇圧コンバータＹと降圧コンバータＺから構成される。
【００６０】
コンデンサＣ１の一端がＮＰＮ形トランジスタであるトランジスタＱ３のコレクタに接続されている。トランジスタＱ３のエミッタがダイオードＤ５のカソードに接続されている。ダイオードＤ５のカソードに対して、コイルＬ２を介してＮＰＮ形トランジスタであるトランジスタＱ２のコレクタが接続されている。トランジスタＱ２、Ｑ３は、ＦＥＴなどの他のスイッチング素子を用いることも可能である。トランジスタＱ２のコレクタに対して、ダイオードＤ４およびコンデンサＣ４からなる整流回路が接続されている。整流回路の出力側であるコンデンサＣ４の一端が負荷、例えば冷却ファン用のモータ等の一端に接続されている。トランジスタＱ２のベースおよびトランジスタＱ３のベースがコントローラ４のパルス信号出力端子に接続されている。コントローラ４の検出信号入力端子がコンデンサＣ１の一端およびコンデンサＣ４の一端に接続されている。
【００６１】
コンデンサＣ１の他端、ダイオードＤ５のアノード、トランジスタＱ２のエミッタ、コンデンサＣ４の他端および負荷の他端が直流電源回路１の負側の出力端子に接続されている。
【００６２】
以上のように構成された昇降圧コンバータは、以下のように動作する。まず、コンデンサＣ１には、直流電源回路１からのエネルギーが蓄えられているものとする。コントローラ４は、トランジスタＱ３のコレクタへの入力電圧である電圧Ｖ５および負荷の入力電圧となる電圧Ｖ６を検出する。コントローラ４は、電圧Ｖ５がモータＭ１の定格電圧などの負荷の要求電圧より高ければ、降圧コンバータを動作し、電圧Ｖ５がモータＭ１の定格電圧などの負荷の要求電圧より低ければ昇圧コンバータを動作する。
【００６３】
降圧コンバータは、コントローラ４がトランジスタＱ３のベースに入力されるパルス信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することで、出力電圧Ｖ６を負荷の要求電圧に保つ。このとき、トランジスタＱ２はオフとされる。昇圧コンバータは、コントローラ４がトランジスタＱ２のベースに入力されるパルス信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することで、出力電圧Ｖ６を要求電圧に保つ。このとき、トランジスタＱ３は常時オンとされる。
【００６４】
電圧Ｖ５がある値以下、例えば、昇降圧コンバータの昇圧率が最大６倍の場合には、入力電圧Ｖ５が昇降圧コンバータの出力電圧値の６分の１以下になると、昇降圧コンバータの動作が停止する。このように、入力電圧Ｖ５が負荷の要求電圧、例えばモータＭ１の定格電圧より高いときには、昇降圧コンバータは、降圧して電圧Ｖ６を負荷の要求電圧に保ち出力する。入力電圧Ｖ５が負荷の要求電圧、例えばモータＭ１の定格電圧より低いときには、昇降圧コンバータは、昇圧して電圧Ｖ６を負荷の要求電圧に保ち出力する。
【００６５】
したがって、第３の実施形態による電源供給装置は、以下のように動作する。まず、スイッチＳＷ１をオンにしたときの動作について説明する。スイッチＳＷ１がオンのときには、プラグＰ１から直流電源回路１に交流電源が入力される。直流電源回路１では、入力された交流電源が所望の電圧の直流電源に変換される。変換された直流電源は、例えば、図示しないプロジェクタなどの機器本体の装置を稼働するために使用される。さらに、直流電源回路１で変換されたモータＭ１用の直流電源がダイオードＤ１を介しコンデンサＣ１に蓄えられ、昇圧コンバータ２に供給される。そして、昇圧コンバータ２からの出力電圧がダイオードＤ３を介し、コンデンサＣ３に蓄えられ、モータＭ１が駆動し冷却ファンが回転する。
【００６６】
次に、スイッチＳＷ１がオンからオフに切り替わったときの動作について説明する。スイッチＳＷ１がオンからオフに切り替わると、プラグＰ１から直流電源回路１への交流電源の供給が停止する。これにより、直流電源回路１からの直流電源の発生が停止する。このとき、コンデンサＣ１が直流電源回路１の代わりとなり、蓄えているエネルギーが電源として、昇降圧コンバータ、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３に供給される。そして、コンデンサＣ３に蓄えられたエネルギーによって、モータＭ１が駆動される。
【００６７】
図７Ａは、スイッチＳＷ１をオフ後の電圧Ｖ７の変化を示すグラフであり、図７Ｂは、スイッチＳＷ１をオフ後の電圧Ｖ８の変化を示すグラフであり、図７Ｃは、スイッチＳＷ１をオフ後の冷却ファンの回転数の変化を示すグラフである。ここで、電圧Ｖ７は、図４中、ｃ点の電圧であり、電圧Ｖ８は、図４中、ｄ点の電圧である。また、図７Ａ〜図７Ｃは、コンデンサＣ１として耐圧１６Ｖの電気二重層コンデンサ、コンデンサＣ３として耐圧１２Ｖの電気二重層コンデンサを用い、モータＭ１として最大定格電圧１２Ｖ、回転維持電圧５Ｖのモータを用い、昇圧コンバータ２は、最大昇圧率が６倍のものを使用したときの変化の一例を示す。
【００６８】
図７Ａ〜図７Ｃに示すグラフの横軸は、スイッチＳＷ１をオフにしてからの経過時間［ｓ］であり、図７Ａおよび図７Ｂに示すグラフの縦軸は、電圧［Ｖ］を示す。図７Ｃに示すグラフの縦軸は、モータＭ１の回転数を示す。
【００６９】
図７Ａに示すように、電圧Ｖ７は、１６Ｖから時間の経過とともに低下していくが、図７Ｂに示すように、電圧Ｖ８は、昇降圧コンバータにより入力電圧が所定の出力電圧値である１２Ｖ以上のとき（スイッチＳＷ１のオフ後、約１０秒まで）は降圧され、１２Ｖ未満に低下したとき（スイッチＳＷ１のオフ後、約１０秒後以降）は昇圧される。よって、電圧Ｖ８は、最初は１２Ｖで一定となる。
【００７０】
昇降圧コンバータの昇圧率は６倍なので、電圧Ｖ７が２Ｖ以上ならば、モータＭ１への供給電圧となる電圧Ｖ８を１２Ｖに制御することができ、モータＭ１は回転する。電圧Ｖ７が２Ｖ未満に低下（スイッチＳＷ１のオフ後およそ６０秒）すると、昇降圧コンバータの制御が停止し、コンデンサＣ３からモータＭ１へ電源が供給される。このとき、コンデンサＣ３からの出力電圧となる電圧Ｖ８は、時間の経過とともに低下していき、モータＭ１の回転維持電圧である５Ｖ未満となったところでモータＭ１の回転が停止する。
【００７１】
したがって、図７Ｃに示すようにモータＭ１は、電圧Ｖ７が２Ｖ未満となるスイッチＳＷ１のオフ後６０秒位まで、一定の回転数で回転し続け、その後、コンデンサＣ３の出力電圧の低下とともに回転が低下していき、電圧Ｖ８が５Ｖ未満となるスイッチＳＷ１のオフ後およそ１００秒後に停止する。なお、ここでは、スイッチＳＷ１をオンからオフに切り替えたときの動作について説明したが、停電になったり、スイッチＳＷ１がオン状態のときにプラグＰ１をコンセントから直接引き抜いてしまったりして、直流電源回路１からモータＭ１に電源が供給されなくなった場合でも、上述した動作と同様に、この電源供給装置は動作する。
【００７２】
以上説明したように、この発明の第３の実施形態による電源供給装置によれば、コンデンサＣ１を直流電源回路１とモータＭ１との間に配置し、さらにコンデンサＣ１とモータＭ１との間に昇降圧コンバータを配置していることで、直流電源回路１からモータＭ１への電源の供給が停止したときに、コンデンサＣ１から昇降圧コンバータを介してモータＭ１に電源が供給されるため、コンデンサＣ１からの出力電圧がモータＭ１の回転維持電圧以下に低下しても、モータＭ１を継続して動作することができる。
【００７３】
即ち、コンデンサＣ１の蓄積エネルギーを効率良く利用することができ、従来よりもコンデンサＣ１の小型化が可能となり、設置機器等の小型化が実現できる。また、コンデンサＣ１の小型化により、コストダウンを実現することができる。または、従来と同じ体積のコンデンサＣ１を用いた場合には、冷却ファンの動作時間を飛躍的に長期化することができるため、発熱部品等を充分に冷却することができ、設置機器の信頼性を向上することができる。
【００７４】
また、昇降圧コンバータにより、モータＭ１へ供給される電圧が一定となる為、冷却能力が時間とともに低下することを防げる。
【００７５】
また、機器の電源切断の際に、コンセントから直接プラグＰ１が抜かれたり、停電があったりした場合でも、コンデンサＣ１に蓄えられたエネルギーがモータＭ１の電源として供給されるため、発熱部品等を冷却することができる。これにより、例えばプレゼンテーション等で使用されるプロジェクタ、ＯＨＰ等の光源ランプの冷却ファンに第３の実施形態による電源供給装置を適用した場合には、プレゼンテーションの終了後にすぐにコンセントを抜いてしまっても、光源ランプの冷却が可能である。
【００７６】
さらに、昇降圧コンバータとモータＭ１との間の電源ラインにコンデンサＣ３を配置していることで、コンデンサＣ１の電圧が昇降圧コンバータで昇圧できない値まで低下した後も、コンデンサＣ３から電源電圧がモータＭ１に供給されるため、冷却ファンの回転時間を飛躍的に長くすることができ、充分な冷却効果を得ることができる。
【００７７】
また、直流電源回路１やコンデンサＣ１からモータＭ１へ供給される電源電圧がモータＭ１の最大定格電圧よりも高くても、昇降圧コンバータにより、降圧されるため、安全にモータＭ１を動作することができる。これにより、コンデンサＣ１の適用範囲が広くなる。また、他で使用している電源電圧を使用することもできる。また、モータＭ１の回転時間をさらに延ばすことができる。このように、第３の実施形態による電源供給装置によれば、より充分な冷却効果が簡単に期待でき、一段と機器の使い勝手を大きく向上することができる。
【００７８】
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した実施形態での大容量コンデンサであるコンデンサＣ１は、耐圧がＤＣ１２ＶまたはＤＣ１６Ｖ、静電容量が１Ｆ〜５Ｆのもの、コンデンサＣ３は、耐圧がＤＣ１２Ｖ、静電容量が１Ｆ〜５Ｆのものを例にしているが、これに限らず、使用用途や寸法等により他の仕様に変更できることはいうまでもない。
【００７９】
また、第１の実施形態、第２の実施形態での昇圧コンバータ２および第３の実施形態での昇降圧コンバータの昇圧率は、最大６倍のものを用いたが、昇圧率は、この倍率に限ったものではない。
【００８０】
【発明の効果】
この発明による電源供給装置によれば、冷却ファン用のモータに供給する直流電源の出力に大容量コンデンサおよび電圧変換手段を配置していることにより、機器の主電源スイッチの切断などにより、モータへの電源の供給が停止したときに、大容量コンデンサに充電されたエネルギーがモータの電源として効率良く利用できる。これにより、電源供給停止後からの冷却ファンによる発熱部品の冷却を、低コストで効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による冷却ファンの駆動装置の一例の構成を示す図である。
【図２】昇圧コンバータの一例の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態での電源スイッチオフ以降の電圧および冷却ファンの回転数の変化を示すグラフである。
【図４】この発明の第２の実施形態による冷却ファンの駆動装置の一例の構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態での電源スイッチオフ以降の電圧および冷却ファンの回転数の変化を示すグラフである。
【図６】昇降圧コンバータの一例の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態での電源スイッチオフ以降の電圧および冷却ファンの回転数の変化を示すグラフである。
【図８】従来の冷却ファンの駆動装置の一例の構成を示す図である。
【図９】従来の冷却ファンの駆動装置の電源スイッチオフ以降の電圧および冷却ファンの回転数の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・直流電源回路、２・・・昇圧コンバータ、Ｐ１・・・プラグ、ＳＷ１・・・スイッチ、Ｃ１，Ｃ３・・・大容量コンデンサ、Ｍ１・・・モータ、Ｄ１，Ｄ３・・・ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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