(57)【要約】  【課題】  商用電源電圧を絶縁トランスを介して外部機器に供給する場合に、電圧が異なる商用電源に対して自動的に対応する。  【解決手段】  商用電源電圧を検出して、リレー接点Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６により、ＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖの場合にはトランスＴ１の各一次側、各二次側を直列に接続し、ＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖの場合にはトランスＴ１の各一次側、各二次側を並列に接続して商用電源電圧を外部機器に供給する。また、リレー接点Ｋ３〜Ｋ６のチャタリング期間ではリレー接点Ｋ１、Ｋ２をオフにし、トランスＴ１の巻線構成が安定化した後にリレー接点Ｋ１、Ｋ２をオンにして商用電源電圧を外部機器に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側が商用電源に接続され、二次側が外部機器に接続されるとともに、巻線の構成が複数の商用電源電圧に対応していずれか１つに切り換え可能な絶縁トランス手段と、
前記商用電源の電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記商用電源の電圧に対応するように前記絶縁トランス手段の巻線の構成を切り換える切り換え手段とを、
有する電源装置。
【請求項２】
前記切り換え手段はリレーであって、前記リレーの切り換え時のチャタリングが終了した後に前記外部機器への商用電源の供給をオン／オフする商用電源オン／オフ手段を更に備えた請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記複数の商用電源電圧のそれぞれに対応する複数のヒューズと、前記検出手段により検出された商用電源の電圧に対応するように前記複数のヒューズの１つを選択して前記外部機器と接続するヒューズ切り換え手段を更に備えた請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記複数の商用電源の電圧のいずれかを表示する電圧表示手段と、前記検出手段により検出された商用電源の電圧を前記電圧表示手段が表示するように切り換える電圧表示切り換え手段を更に備えた請求項１から３のいずれか１つに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源電圧を絶縁トランスを介して外部機器に供給する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超音波診断装置などの電子機器において、商用電源を、例えばビデオプリンタなどの外部機器に供給する場合、漏電防止などの安全性確保のために商用電源をスルーで供給するのではなく、絶縁トランスなどを含む電源装置を介して行う。また、仕向け地ごとに異なる商用電源電圧に対応して外部機器に供給するために、絶縁トランスの巻線の構成を変更することによりユニバーサルに対応することができる。なお、従来例としては、下記の特許文献１、２などに開示されているものがある。
【特許文献１】特開２００１−３７７７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２８７４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、仕向け地の電圧に応じた巻線構成のトランスに変更することは、作業が煩雑であり、また、ある仕向け地の電圧、例えばＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖに応じた電源装置を開発した後に、他の仕向け地の電圧、例えばＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖに対応させるためには、トランスなどの改造、安全性の確認などに時間を要する。
【０００４】
ところで、上記問題点を解決するために、仕向け地ごとの複数の商用電源の電圧に対応可能な構成のトランスを用い、工場出荷時にトランス構成を選択することが考えられる。
２系統の商用電源電圧に対応するためには１つのトランスの一次、二次側にそれぞれ２巻線を用いて、ＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖの場合にはトランスの一次側、二次側を並列に接続し、ＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖの場合にはトランスの一次側、二次側を直列に接続することにより、ＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖ、ＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖの２系統の商用電源電圧に対応することができる。しかしながら、この方法では、１つのトランスの各一次側、各二次側を並列又は直列に接続する作業を伴うので、作業が煩雑で、接続ミスとなりやすいという問題点があり、また、電圧が異なる地域間で転売されると、転売先の電圧に対応することができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、商用電源電圧を絶縁トランスを介して外部機器に供給する場合に、電圧が異なる商用電源に対して自動的に対応することができるユニバーサルな電源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】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、一次側が商用電源に接続され、二次側が外部機器に接続されるとともに、巻線の構成が複数の商用電源電圧に対応していずれか１つに切り換え可能な絶縁トランス手段と、
前記商用電源の電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記商用電源の電圧に対応するように前記絶縁トランス手段の巻線の構成を切り換える切り換え手段とを、
有する構成とした。
この構成により、商用電源電圧を絶縁トランスを介して外部機器に供給する場合に、電圧が異なる商用電源に対して自動的に対応することができる。
【０００７】
また本発明は、前記切り換え手段はリレーであって、前記リレーの切り換え時のチャタリングが終了した後に前記外部機器への商用電源の供給をオン／オフする商用電源オン／オフ手段を更に備えた構成とした。
この構成により、トランスの巻線構成の変動時における外部機器に対する出力電圧の変動を防止することができる。
【０００８】
また本発明は、前記複数の商用電源電圧のそれぞれに対応する複数のヒューズと、前記検出手段により検出された商用電源の電圧に対応するように前記複数のヒューズの１つを選択して前記外部機器と接続するヒューズ切り換え手段を更に備えた構成とした。
この構成により、電圧が異なる商用電源に対して外部機器の安全性を確保することができる。
【０００９】
また本発明は、前記複数の商用電源の電圧のいずれかを表示する電圧表示手段と、前記検出手段により検出された商用電源の電圧を前記電圧表示手段が表示するように切り換える電圧表示切り換え手段を更に備えた構成とした。
この構成により、ユーザが商用電源電圧が異なる外部機器を接続することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、商用電源電圧を絶縁トランスを介して外部機器に供給する場合に、電圧が異なる商用電源に対して自動的に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る電源装置の一実施の形態におけるトランス構成を示す回路図である。図１は一例としてＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２３０Ｖの２系統の商用電源電圧に対応するために、一次側、二次側それぞれに２巻線（コイル）を有するトランスＴ１を用いた構成を示す。商用電源の一方の入力ＩＮ１は、トランスＴ１の巻線Ｃ１の一方の一次側端子１１とリレー接点Ｋ３の一方の入力端子３１に接続され、トランスＴ１の巻線Ｃ１の他方の一次側端子１２は、リレー接点Ｋ４の共通接点４３と、リレー接点Ｋ３の他方の入力端子３２に接続されている。
【００１２】
リレー接点Ｋ３の共通接点３３は、Ｔ１の巻線Ｃ２の一方の一次側端子２１に接続され、トランスＴ１の巻線Ｃ２の他方の一次側端子２２は、商用電源の他方の入力ＩＮ２に接続されている。商用電源の他方の入力ＩＮ２はまた、リレー接点Ｋ４の一方の入力端子４１に接続され、リレー接点Ｋ４の他方の入力端子４２は開放端である。
【００１３】
トランスＴ１の巻線Ｃ３の一方の二次側端子１３は、商用電源を外部機器に供給するための不図示のアウトレットの一方の出力ＯＵＴ１とリレー接点Ｋ５の一方の出力端子５２に接続され、トランスＴ１の他方の二次側端子１４は、リレー接点Ｋ５の他方の出力端子５３とリレー接点Ｋ６の共通接点６１に接続されている。リレー接点Ｋ６の一方の出力端子６２は不図示のアウトレットの他方の出力ＯＵＴ２に接続され、リレー接点Ｋ６の他方の出力端子６３は開放端である。トランスＴ１の巻線Ｃ４の一方の二次側端子２３は、リレー接点Ｋ５の共通接点５１に接続され、トランスＴ１の他方の二次側端子２４は不図示のアウトレットの他方の出力ＯＵＴ２に接続されている。
【００１４】
上記構成において、リレー接点Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６は、それぞれのコイルが非通電状態では、図の状態に接続されてトランスＴ１の各一次側、各二次側が直列に接続され（ＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖの場合）、また、それぞれのコイルが通電状態ではトランスＴ１の各一次側、各二次側が並列に接続された構成（ＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖの場合）となる。
【００１５】
ここで、リレー接点Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６は、通電開始時、通電終了時にはチャタリングが発生するので、このままではチャタリング期間でトランスＴ１の巻線構成が変動して外部機器に悪影響を与えることになる。さらに入力電圧がＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖにもかかわらず、一次側、二次側の巻線が瞬間ＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖの接続構成となる危険性があり、トランスの動作が飽和領域に入り、一次側に大きな電流が流れるようになる。この大きな電流で超音波診断装置の入力に保護機能として装備している過電流保護回路が作用し悪影響を与えることになる。なお、このチャタリングは、この電源装置を有する電気／電子機器（例えば超音波診断装置）の電源スイッチが商用電源の入力ＩＮ１、ＩＮ２側に設けられている場合の電源スイッチのオン／オフ時や、商用電源の入力ＩＮ１、ＩＮ２側の電源プラグの抜き差し時や商用電源の停電／復旧時などに発生する。
【００１６】
そこで、本実施の形態では、図２、図３に示すようにリレー接点Ｋ３、Ｋ４により構成される切り換え手段の前段にさらにリレー接点Ｋ１、Ｋ２を設け、リレー接点Ｋ３、Ｋ４（及びＫ５、Ｋ６）のチャタリング期間７−１０ｍｓ（＜遅延時間（例えば１５−１００ｍｓ））ではリレー接点Ｋ１、Ｋ２をオフにし、トランスＴ１の出力電圧が安定化した後にリレー接点Ｋ１、Ｋ２をオンにするようにしている。このようにして商用電源電圧を絶縁トランスを介して外部機器に供給する場合に、電圧が異なる商用電源に対して自動的に対応することができるユニバーサルな電源装置を提供することができる。
なお、リレー接点Ｋ１、Ｋ２のチャタリング期間ではトランスＴ１の巻線構成は安定しているので、リレー接点Ｋ１、Ｋ２のチャタリングは外部機器側の電源装置により吸収されて悪影響を与えることはない。
【００１７】
図４は商用電源電圧を検出してリレー接点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３〜Ｋ６を制御する回路を示し、また、リレー接点Ｋ１、Ｋ２をリレー接点Ｋ３〜Ｋ６の通電開始時のチャタリング期間でオフにし、チャタリング終了後にオンにする回路を示している。まず、商用電源のＡＣはダイオードＤ１、Ｄ２により倍電圧整流され、このＤＣ電圧Ｖが分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に印加される。コンパレータＣＯＭＰ１は、
Ｖ×（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）
と基準電圧Ｅを比較してＡＣ１００Ｖ−１２０ＶかＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖを検出する。そして、１００Ｖ−１２０Ｖ／２２０Ｖ−２４０Ｖ切り換え用リレー駆動回路１０１はコンパレータＣＯＭＰ１の検出結果に基づいてリレー接点Ｋ３〜Ｋ６を制御する。
【００１８】
また、コンパレータＣＯＭＰ２は、
Ｖ×Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）
と基準電圧Ｅを比較してＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖ以上か否かを検出し、トランス接続ｏｎ／ｏｆｆ（オン／オフ）用リレー駆動回路１０２はコンパレータＣＯＭＰ２の検出結果に基づいてリレー接点Ｋ１、Ｋ２を制御する。
【００１９】
ここで、商用電源電圧が変動して電圧ＶがコンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２の基準電圧Ｅに対して変動すると、コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２の検出結果が不要に変動する。そこで、コンパレータＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２は帰還抵抗Ｒ４、Ｒ５によるヒステリシスを有し、例えば図５に示すように、コンパレータＣＯＭＰ１は基準電圧Ｅ＝１３０Ｖに対して１４５Ｖ以上ではＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖと判断（検出結果＝Ｌ）し、１１５Ｖ以下ではＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖと判断（検出結果＝Ｈ）と判断してＡＣ１１５Ｖ〜１４５Ｖではヒステリシスに依存するように構成されている。
【００２０】
図４に戻り、スタンバイスイッチＳＷ１がオンになると、商用電源がダイオードブリッジＤ３により全波整流され、このＤＣ電圧がスイッチング電源１０３を介して、この電源装置を有する電気／電子機器（例えば超音波診断装置）内の必要な回路に供給される。そして、コンパレータＣＯＭＰ２の電源は、スイッチング電源１０３の出力を遅延回路１０４に供給して、遅延回路１０４（及びスイッチＳＷ２）により上記のリレー接点Ｋ３〜Ｋ６のチャタリング期間の後、供給される。これにより、リレー接点Ｋ３〜Ｋ６のチャタリング終了後にリレー接点Ｋ１、Ｋ２をオンにすることができる。
【００２１】
図６は図２に示す構成の二次側に対して、１００Ｖ−１２０Ｖ用ヒューズｆ１と２２０Ｖ−２４０Ｖ用ヒューズｆ２とリレー接点Ｋ７を追加し、リレー接点Ｋ７によりヒューズｆ１又はｆ２に切り換える構成を示す。この構成により、電圧が異なる商用電源に対して外部機器の安全性を確保することができる。また、図７は図６に示す構成の二次側に対して、ＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖ表示用ランプＬ１とＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖ表示用ランプＬ２を追加し、リレー接点Ｋ７によりランプＬ１又はＬ２を点灯して電圧モードをユーザに報知する構成を示す。この構成により、ユーザが商用電源電圧に対応しない外部機器を接続することを防止することができる。
【００２２】
ここで、図４に示す構成では、不図示の外部機器への電源供給がスタンバイスイッチＳＷ１の状態の影響を受けて連動するので、機器本体の動作と連動する外部機器への電源供給が可能となる。図８は図４の変形例を示し、図４における遅延回路１０４の代わりに、遅延回路１０５をコンパレータＣＯＭＰ２とトランス接続ｏｎ／ｏｆｆ用リレー駆動回路１０２の間に設けてリレー接点Ｋ１、Ｋ２をオンにする時間を遅らせる構成を示す。この構成によれば、図４に示す構成に対して、外部機器への電源供給がスタンバイスイッチＳＷ１の状態の影響を受けないので、機器本体の動作と関係のない外部機器への電源供給が可能となる。
【００２３】
図９は図８に示す構成に対して、コンパレータＣＯＭＰ２と遅延回路１０５の間に図１０に動作を示すようにスタンバイスイッチＳＷ１と連動するスイッチＳＷ３を設けた構成を示す。スイッチＳＷ３はトランスＴ１と共に一次側−二次側間を二重絶縁する半導体素子、例えばホトカプラが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、商用電源電圧を絶縁トランスを介して外部機器に供給する場合に、電圧が異なる商用電源に対して自動的に対応することができる効果を有し、商用電源電圧を絶縁トランスを介して外部機器に供給して安全性を確保しなければならない電子機器、例えば超音波診断装置などの医療機器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る電源装置の一実施の形態におけるトランス構成を示す回路図
【図２】本発明に係る電源装置の一実施の形態の構成を示すブロック図
【図３】図１、図２のリレーの動作を説明するためのタイミングチャート
【図４】本発明に係る電源装置の電圧検出回路を示すブロック図
【図５】図４のコンパレータのヒステリシスを示す説明図
【図６】本発明に係る電源装置の変形例を示すブロック図
【図７】本発明に係る電源装置の他の変形例を示すブロック図
【図８】図４の電圧検出回路の変形例を示すブロック図
【図９】図４の電圧検出回路の他の変形例を示すブロック図
【図１０】図９の電圧検出回路による電圧切り換えを示す説明図
【符号の説明】
【００２６】
１０１  １００Ｖ−１２０Ｖ／２２０Ｖ−２４０Ｖ切り換え用リレー駆動回路
１０２  トランス接続ｏｎ／ｏｆｆ用リレー駆動回路
１０３  スイッチング電源
１０４、１０５  遅延回路
ＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２  コンパレータ
Ｄ１、Ｄ２  ダイオード
Ｄ３  ダイオードブリッジ
ｆ１、ｆ２  ヒューズ
Ｋ１〜Ｋ７  リレー接点
Ｌ１  ＡＣ１００Ｖ−１２０Ｖ表示用ランプ（ランプ）
Ｌ２  ＡＣ２２０Ｖ−２４０Ｖ表示用ランプ（ランプ）
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  分圧抵抗
Ｒ４、Ｒ５  帰還抵抗
ＳＷ１  スタンバイスイッチ
ＳＷ２、ＳＷ３  スイッチ
Ｔ１  絶縁トランス
【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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【図１０】
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