(57)【要約】電力損失を抑制可能な直流電源装置を提供する。直流電源装置１は、交流電源３に接続される第１変換ユニット１０と、電動工具７０に接続される第２変換ユニット３０と、第１変換ユニット１０及び第２変換ユニット３０を互いに接続するケーブル５と、を備える。第１変換ユニット１０は、力率改善回路１２を含み、交流電源３から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換してケーブル５に出力する。第２変換ユニット３０は、ケーブル５を介して入力される第１変換ユニット１０の出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して電動工具７０に出力する。
2020026665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の交流電源に接続される第１変換ユニットと、
外部の電動工具に接続される第２変換ユニットと、
前記第１及び第２変換ユニットを互いに接続するケーブルと、を備え、
前記第１変換ユニットは、力率改善回路を含み、外部の交流電源から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換して前記ケーブルに出力し、
前記第２変換ユニットは、前記ケーブルを介して入力される前記第１変換ユニットの出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して外部の電動工具に出力する、直流電源装置。
【請求項２】
前記第２変換ユニットは、着脱可能に接続したバッテリパックの電力で駆動する外部の電動工具のバッテリパック接続部に、バッテリパックに替えて接続可能である、請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記第２変換ユニットは、自身に前記ケーブルを介して直流電圧が入力されていることを示す通電信号を発生する通電信号発生部を有し、
前記ケーブルは、前記通電信号を前記第２変換ユニットから前記第１変換ユニットに送出する通電信号送出線を有し、
前記第１変換ユニットは、前記ケーブルに直流電圧を出力しているときに前記通電信号送出線からの前記通電信号がなくなると前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する遮断回路を有する、請求項１又は２に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記第１変換ユニットは、前記通電信号送出線に接続され、前記遮断回路を制御する第１制御部を有する、請求項３に記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記第１制御部は、異常検出時に、前記遮断回路を遮断状態とする、請求項４に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記第２変換ユニットは、第２制御部を有し、
前記第２制御部は、異常検出時に、自身に接続された外部の電動工具に異常検出信号を送信する、請求項５に記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記第１変換ユニットは、前記第１制御部を初期状態に戻すリセット端子を有し、
前記第１制御部は、初期状態に戻ると、前記遮断回路を非遮断状態とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記遮断回路は、前記第１変換ユニットの交流電流の経路に設けられたスイッチング素子を含む、請求項３から７のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記第１変換ユニットは、自身の内部に冷却風を発生させる第１冷却ファンを有し、
前記第２変換ユニットは、自身の内部に冷却風を発生させる第２冷却ファンを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記第１変換ユニットは、前記第１冷却ファンの駆動を制御する第１制御部を有し、
前記第２変換ユニットは、前記第２冷却ファンの駆動を制御する第２制御部を有する、請求項９に記載の直流電源装置。
【請求項１１】
前記第２変換ユニットは、自身の出力電流が増加するほど自身の出力電圧を低下させる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１２】
前記第１変換ユニットは、
外部の交流電源と接続され、前記第１電圧値の交流電圧が入力される第１入力部と、
前記第１入力部に接続される前記力率改善回路と、
前記力率改善回路の出力側に接続される整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を平滑する平滑回路と、
前記ケーブルに接続され、前記平滑回路の出力する前記第２電圧値の直流電圧を前記ケーブルに出力する第１出力部と、を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１３】
前記第２変換ユニットは、
前記ケーブルに接続され、前記第２電圧値の直流電圧が入力される第２入力部と、
前記第２入力部に入力された直流電圧を変圧し、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧を出力する変圧回路と、
外部の電動工具に接続され、前記変圧回路の出力電圧を外部の電動工具に出力する第２出力部と、を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１４】
前記変圧回路は、絶縁トランスと、前記絶縁トランスの一次側に接続されたスイッチング素子と、を含む、請求項１３に記載の直流電源装置。
【請求項１５】
前記第１電圧値は８０Ｖ以上２６０Ｖ未満であり、前記第２電圧値は２００Ｖ以上５００Ｖ未満であり、前記第３電圧値は０Ｖ以上７０Ｖ未満である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源から入力される交流電圧を直流電圧に変換して電動工具に供給する直流電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に示されるような直流電源装置は、商用電源等から入力される１００Ｖの交流電圧を１００Ｖよりも低い所望の電圧値の直流電圧に変換して出力するコンバータユニットと、コードレス電動工具のバッテリパック接続部に接続可能なアダプタと、コンバータユニット及びアダプタを互いに接続するケーブルと、を備える。アダプタは、電動工具のバッテリパック接続部に接続する都合から、小型かつ軽量であること、及び、アダプタに替えて電動工具バッテリパック接続部に接続可能なバッテリパックと略同形状にすることが必要である。このため、整流回路、平滑回路、トランスなどの回路素子は、アダプタとは別に設けたコンバータユニットに設けられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンバータユニット内で交流を直流に変換し、所望の低い電圧値で出力すると、コンバータユニットからアダプタまでのケーブルに多くの電流が流れ、ケーブルにおける電力損失が大きい。大電力を必要とする電動工具に直流電力を供給する直流電源装置では、コンバータユニットから低い電圧を出力した場合の電力損失が特に大きい。【０００５】
本発明の目的は、電力損失を抑制可能な直流電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、直流電源装置である。この直流電源装置は、外部の交流電源に接続される第１変換ユニットと、外部の電動工具に接続される第２変換ユニットと、前記第１及び第２変換ユニットを互いに接続するケーブルと、を備え、前記第１変換ユニットは、力率改善回路を含み、外部の交流電源から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換して前記ケーブルに出力し、前記第２変換ユニットは、前記ケーブルを介して入力される前記第１変換ユニットの出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して外部の電動工具に出力する。【０００７】
前記第２変換ユニットは、着脱可能に接続したバッテリパックの電力で駆動する外部の電動工具のバッテリパック接続部に、バッテリパックに替えて接続可能であってもよい。【０００８】
前記第２変換ユニットは、自身に前記ケーブルを介して直流電圧が入力されていることを示す通電信号を発生する通電信号発生部を有し、前記ケーブルは、前記通電信号を前記第２変換ユニットから前記第１変換ユニットに送出する通電信号送出線を有し、前記第１変換ユニットは、前記ケーブルに直流電圧を出力しているときに前記通電信号送出線からの前記通電信号がなくなると前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する遮断回路を有してもよい。【０００９】
前記第１変換ユニットは、前記通電信号送出線に接続され、前記遮断回路を制御する第１制御部を有してもよい。【００１０】
前記第１制御部は、異常検出時に、前記遮断回路を遮断状態としてもよい。【００１１】
前記第２変換ユニットは、第２制御部を有し、前記第２制御部は、異常検出時に、自身に接続された外部の電動工具に異常検出信号を送信してもよい。【００１２】
前記第１変換ユニットは、前記第１制御部を初期状態に戻すリセット端子を有し、前記第１制御部は、初期状態に戻ると、前記遮断回路を非遮断状態としてもよい。【００１３】
前記遮断回路は、前記第１変換ユニットの交流電流の経路に設けられたスイッチング素子を含んでもよい。【００１４】
前記第１変換ユニットは、自身の内部に冷却風を発生させる第１冷却ファンを有し、前記第２変換ユニットは、自身の内部に冷却風を発生させる第２冷却ファンを有してもよい。【００１５】
前記第１変換ユニットは、前記第１冷却ファンの駆動を制御する第１制御部を有し、前記第２変換ユニットは、前記第２冷却ファンの駆動を制御する第２制御部を有してもよい。【００１６】
前記第２変換ユニットは、自身の出力電流が増加するほど自身の出力電圧を低下させてもよい。【００１７】
前記第１変換ユニットは、外部の交流電源と接続され、前記第１電圧値の交流電圧が入力される第１入力部と、前記第１入力部に接続される前記力率改善回路と、前記力率改善回路の出力側に接続される整流回路と、前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧を平滑する平滑回路と、前記ケーブルに接続され、前記平滑回路の出力する前記第２電圧値の直流電圧を前記ケーブルに出力する第１出力部と、を有してもよい。【００１８】
前記第２変換ユニットは、前記ケーブルに接続され、前記第２電圧値の直流電圧が入力される第２入力部と、前記第２入力部に入力された直流電圧を変圧し、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧を出力する変圧回路と、外部の電動工具に接続され、前記変圧回路の出力電圧を外部の電動工具に出力する第２出力部と、を有してもよい。【００１９】
前記変圧回路は、絶縁トランスと、前記絶縁トランスの一次側に接続されたスイッチング素子と、を含んでもよい。【００２０】
前記第１電圧値は８０Ｖ以上２６０Ｖ未満であり、前記第２電圧値は２００Ｖ以上５００Ｖ未満であり、前記第３電圧値は０Ｖ以上７０Ｖ未満であってもよい。【００２１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電力損失を抑制可能な直流電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る直流電源装置１及びその第２変換ユニット３０を接続した電動工具７０の側面図。
【図２】バッテリパック８０を装着した電動工具７０の側面図。
【図３】直流電源装置１の、第１変換ユニット１０及び第２変換ユニット３０の上ケースをそれぞれ展開した状態の平面図。
【図４】第１変換ユニット１０の内部構成を示す平面図。
【図５】第２変換ユニット３０の内部構成を示す平面図。
【図６】直流電源装置１及び電動工具７０の回路ブロック図。
【図７】第２変換ユニット３０の出力電流と出力電圧の関係と、バッテリパック８０の出力電流と出力電圧の関係と、の一例を示すグラフ。
【図８】本発明の実施の形態２に係る直流電源装置２及び電動工具７０の回路ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２５】
（実施の形態１）  図１〜図７を参照し、本発明の実施の形態１に係る直流電源装置１について説明する。図３により、直流電源装置１における前後方向を定義する。直流電源装置１は、第１変換ユニット１０と、第２変換ユニット３０と、ケーブル５と、を備える。第１変換ユニット１０は、電源コード１１により、外部の交流電源に接続される。第２変換ユニット３０は、電動工具７０のバッテリパック接続部７５に着脱可能に接続される。電動工具７０のバッテリパック接続部７５には、図２に示すようにバッテリパック８０を着脱可能に接続することもできる。作業者が電動工具７０のトリガスイッチ７１をオンにすることで、直流電源装置１又はバッテリパック８０から電動工具７０に駆動電力が供給される。電動工具７０は、図示の例ではハンマドリルであるが、バッテリパック８０を着脱可能に接続する電動工具であれば種類は限定されない。ケーブル５は、第１変換ユニット１０と、第２変換ユニット３０と、を互いに接続する。ケーブル５は、電源コード１１よりも長いことが望ましい。ケーブル５を十分に長くすることで、電動工具７０による作業時に、第１変換ユニット１０を床面等から浮かせる必要がなく、作業者は第１変換ユニット１０の重さを支える必要がなく、作業性が良好となる。
【００２６】
図３に示すように、第１変換ユニット１０内の後端部には、第１冷却ファン１７が設けられる。第２変換ユニット３０内の後端部には、第２冷却ファン３７が設けられる。第１冷却ファン１７及び第２冷却ファン３７の発生する冷却風の流れを、図３に矢印で示している。第１冷却ファン１７の発生する冷却風は、第１変換ユニット１０のハウジングの前部に設けられた吸気口２６から吸い込まれ、第１変換ユニット１０を構成する各部品を冷却しながら前方に流れ、前記ハウジングの後部に設けられた排気口２７から排気される。第２冷却ファン３７の発生する冷却風は、第２変換ユニット３０のハウジングの両側面の吸気口から吸い込まれ、フィン４１、４２によって前方に導風されながら第２変換ユニット３０内の両側部の各部品を冷却し、前記ハウジングの中央部において前方から後方に、第２変換ユニット３０の幅方向中央部の各部品を冷却しながら流れ、前記ハウジングの後部に設けられた排気口から排気される。
【００２７】
図４に示すように、第１変換ユニット１０には、電解コンデンサＣ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードブリッジ１４、スイッチング素子としてのトライアック１３、インダクタＬ１等の部品が設けられる。図５に示すように、第２変換ユニット３０には、ダイオードＤ２、Ｄ３、フィン４１、４２、電解コンデンサＣ２、Ｃ３、絶縁トランス３１、スイッチング素子３２等の部品が設けられる。
【００２８】
図６は、直流電源装置１及び電動工具７０の回路ブロック図である。第１変換ユニット１０において、外部の交流電源３に接続される２つの端子は、第１入力部である。ケーブル５との接続端子のうち昇圧・平滑回路２５の出力端子に接続される２つの端子（＋端子１０ｂと−端子１０ｃ）は、第１出力部である。第１変換ユニット１０は、力率改善回路１２と、遮断回路としてのトライアック１３と、整流回路としてのダイオードブリッジ１４と、昇圧・平滑回路２５と、を含む。力率改善回路の入力端子は、交流電源３に接続される。交流電源３から入力される交流電圧のピーク値（第１電圧値）は、例えば８０Ｖ以上２６０Ｖ未満である。
【００２９】
ダイオードブリッジ１４の入力端子は、力率改善回路１２の出力端子に接続される。トライアック１３は、力率改善回路１２とダイオードブリッジ１４との間の電流経路に設けられる。トライアック１３は、第１変換ユニット１０の出力/遮断を切り換えるために設けられる。ダイオードブリッジ１４は、力率改善回路１２の出力電流を整流する。昇圧・平滑回路２５は、ダイオードブリッジ１４の出力電圧を昇圧する。昇圧・平滑回路２５のうち、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１、及びドライバ回路２２が昇圧回路を構成する。電解コンデンサＣ１は、昇圧回路の出力電圧を平滑する平滑回路を構成する。昇圧・平滑回路２５の出力する直流電圧の電圧値（第２電圧値）、すなわち第１変換ユニット１０の出力電圧の電圧値は、例えば２００Ｖ以上５００Ｖ未満である。第２電圧値は、第１電圧値よりも高い。
【００３０】
第１変換ユニット１０において、検出抵抗Ｒ１は、昇圧・平滑回路２５の出力電流（第１変換ユニット１０の出力電流）の経路に設けられる。補助電源１５は、ダイオードブリッジ１４の出力電圧を、演算部２０等の動作電圧（例えばＤＣ５Ｖ）に変換する。電流検出回路１６は、検出抵抗Ｒ１の両端の電圧を基に昇圧・平滑回路２５の出力電流を検出し、演算部２０にフィードバックする。温度検出回路１９は、サーミスタ等の温度検出素子を含み、第１変換ユニット１０内の温度を検出し、演算部２０にフィードバックする。演算部２０は、第１制御部の例示であり、マイクロコントローラを含む。演算部２０は、温度検出回路１９による温度検出値に応じて第１冷却ファン１７を駆動する。また、演算部２０は、温度検出回路１９による異常温度検出時、電流検出回路１６による異常電流検出時、又はケーブル５の断線が検出された時に、トライアック１３をオフし、第１変換ユニット１０の出力を遮断する。抵抗Ｒ２の一端は、補助電源１５の出力電圧が供給される電源ラインに接続される。抵抗Ｒ２の他端は、演算部２０に接続されると共に、異常検出端子１０ａを介してケーブル５の通電信号送出線５ａに接続される。すなわち、演算部２０は、異常検出端子１０ａを介してケーブル５の通電信号送出線５ａに接続される。リセット端子１８は、ケーブル５の断線時に演算部２０がトライアック１３をオフとした後、ケーブル５の交換が完了した場合に、演算部２０を初期状態に戻すために設けられる。リセット端子１８にリセット操作を行うことで、演算部２０は、初期状態に戻って再びトライアック１３をオンする（非遮断状態とする）。
【００３１】
第２変換ユニット３０において、ケーブル５との接続端子のうち絶縁トランス３１の入力側に接続される２つの端子（＋端子３０ｂと−端子３０ｃ）は、第２入力部である。電動工具７０との接続端子のうち電解コンデンサＣ３の両端に接続される２つの端子は、第２出力部である。電解コンデンサＣ２は、第２入力部を構成する２つの端子間に設けられる。絶縁トランス３１、スイッチング素子３２、ダイオードＤ２、Ｄ３、及び電解コンデンサＣ３は、変圧回路を構成する。スイッチング素子３２は、絶縁トランス３１の一次側に設けられる。絶縁トランス３１の二次側に、ダイオードＤ２、Ｄ３が設けられる。絶縁トランス３１の二次側の電圧は、電解コンデンサＣ３により平滑される。絶縁トランス３１の二次側の直流電圧の電圧値（第３電圧値）は、例えば０Ｖ以上４００Ｖ未満であり、特に０Ｖ以上７０Ｖ未満の範囲で、接続する電動工具７０の定格電圧に合わせた電圧とすることが望ましい。第３電圧値は、第２電圧値よりも低い。検出抵抗Ｒ３は、絶縁トランス３１及び電解コンデンサＣ３の出力電流（第２変換ユニット３０の出力電流）の経路に設けられる。電流検出回路３５は、検出抵抗Ｒ３の両端の電圧を基に、絶縁トランス３１及び電解コンデンサＣ３の出力電流を検出する。電圧検出回路３４は、絶縁トランス３１の両端の電圧を検出する。スイッチング制御回路３３は、電流検出回路３５による電流検出値、及び電圧検出回路３４による電圧検出値に応じて、スイッチング素子３２のオンオフを制御する。
【００３２】
補助電源３６は、ケーブル５からの入力電圧を、スイッチング制御回路３３及び演算部４０等の動作電圧に変換する。温度検出回路３８は、サーミスタ等の温度検出素子を含み、第２変換ユニット３０内の温度を検出し、演算部４０にフィードバックする。演算部４０は、第２制御部の例示であり、マイクロコントローラを含む。演算部４０は、温度検出回路３８による温度検出値に応じて第２冷却ファン３７を駆動する。また、演算部４０は、温度検出回路３８による異常温度検出時には、ＬＤ端子を介して電動工具７０の演算部７３にオフ信号（異常検出信号）を送信し、電動工具７０の駆動を停止させる。補助電源３６の出力電圧が供給される電源ラインとグランドとの間には、抵抗Ｒ４、Ｒ５が直列接続される。スイッチング素子Ｑ３のゲートは、抵抗Ｒ４、Ｒ５の相互接続端子に接続される。スイッチング素子Ｑ３のソースは、グランドに接続される。スイッチング素子Ｑ３のドレインは、異常検出端子３０ａを介してケーブル５の通電信号送出線５ａに接続される。抵抗Ｒ４、Ｒ５及びスイッチング素子Ｑ３は、通電信号発生部を構成する。
【００３３】
ケーブル５の非断線時には、スイッチング素子Ｑ３のゲート、ソース間電圧はプラスであり、スイッチング素子Ｑ３はオンである。このため、異常検出端子３０ａ、１０ａはグランド電位となる。演算部２０は、異常検出端子１０ａがグランド電位である場合（通電信号送出線５ａからの通電信号がある場合）、ケーブル５が断線していないと判断する。ケーブル５の断線時には、異常検出端子１０ａの電圧は、抵抗Ｒ２によってプルアップされ、５Ｖとなる。演算部２０は、第１変換ユニット１０からケーブル５に直流電圧を出力しているときに異常検出端子１０ａの電圧が５Ｖとなった場合（通電信号送出線５ａからの通電信号が無くなった場合）、ケーブル５が断線したと判断し、トライアック１３をオフし、第１変換ユニット１０の出力を遮断する。なお、ケーブル５は、通電信号送出線５ａに加え、第１変換ユニット１０の出力側に設けられる＋端子１０ｂと第２変換ユニット３０の入力側に設けられる＋端子３０ｂとを接続する＋側電源線５ｂと、第１変換ユニット１０の出力側に設けられる−端子１０ｃと第２変換ユニット３０の入力側に設けられる−端子３０ｃとを接続する−側電源線５ｃとを有する三線構造であり、＋側電源線５ｂと−側電源線５ｃの少なくとも一方が断線し、通電信号送出線５ａは断線していない場合もある。この場合、補助電源３６の出力電圧が無くなることで、スイッチング素子Ｑ３のゲート、ソース間電圧が０となり、スイッチング素子Ｑ３がオフすることで、異常検出端子１０ａの電圧は、抵抗Ｒ２によってプルアップされ、５Ｖとなる。
【００３４】
電動工具７０は、トリガスイッチ７１と、インバータ回路７２と、制御部としての演算部７３と、モータ７４と、電解コンデンサＣ４と、を含む。電解コンデンサＣ４は、インバータ回路７２の入力端子間に設けられる。インバータ回路７２は、三相ブリッジ接続されたＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有する。演算部７３は、インバータ回路７２を制御することで、モータ７４の駆動を制御する。演算部７３は、ＬＤ端子を介して第２変換ユニット３０の演算部４０からオフ信号（異常検出信号）を受信すると、トリガスイッチ７１の状態に関わらずインバータ回路７２をオフし、モータ７４の駆動を停止する。
【００３５】
図７は、第２変換ユニット３０の出力電流と出力電圧の関係と、バッテリパック８０の出力電流と出力電圧の関係と、の一例を示すグラフである。破線は、バッテリパック８０の出力の電流−電圧特性を示す。実線は、第２変換ユニット３０の出力の電流−電圧特性を示す。バッテリパック８０は、負荷電流の増大に伴って出力電圧が低下する特性を有する。これに対応して第２変換ユニット３０も、バッテリパック８０の出力の電流−電圧特性と同様の特性となるように、スイッチング制御回路３３を用いて出力電圧を制御する。すなわち、スイッチング制御回路３３は、電流検出回路３５による電流検出値（負荷電流値）、及び電圧検出回路３４による電圧検出値に応じて、電圧値と電流値の関係が図７の実線のとおりになるように、スイッチング素子３２を制御する。なお、過剰な電力を電動工具７０に供給することを抑制するため、負荷電流が第２変換ユニット３０の最大出力電流の一例である８０Ａに達すると、定電流制御によりそれ以上の電流を供給しないようにする。
【００３６】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００３７】
(1) 第１変換ユニット１０では、交流入力電圧を当該交流入力電圧のピーク値よりも高い直流電圧に変換してケーブル５に出力するため、低電圧値の直流電圧に変換してケーブル５に出力する場合と比較して、ケーブル５に流れる電流を小さくし、ケーブル５における電力損失を抑制できる。
【００３８】
(2) 第１変換ユニット１０は、ケーブル５の断線時にトライアック１３をオフしてケーブル５への直流電圧の出力を遮断する構成のため、丸鋸等でケーブル５を誤って切断してしまった場合に、ケーブル５の断線部分に高い直流電圧が現れることを抑制できる。
【００３９】
(3) 力率改善回路１２等のサイズ及び重量の大きな回路部品を第１変換ユニット１０に設けることで、電動工具７０に接続される第２変換ユニット３０を小型、軽量にでき、電動工具７０の操作性が良い。
【００４０】
(4) 第２変換ユニット３０の出力電流−出力電圧の特性を、バッテリパック８０の出力電流−出力電圧の特性と同様にしているため、直流電源装置１からの給電する場合の電動工具７０の使用感を、バッテリパック８０から給電する場合の電動工具７０の使用感に近づけることができる。
【００４１】
(5) 第１変換ユニット１０は、高温や過電流などの異常時に、演算部２０がトライアック１３をオフし、出力を停止する保護機構を有する。また、第２変換ユニット３０は、高温などの異常時に、演算部４０がＬＤ端子を介して電動工具７０にオフ信号を送信し、このオフ信号を受け取った電動工具７０内の演算部７３が電動工具７０の駆動を停止する保護機能を有する。このように、第１変換ユニット１０及び第２変換ユニット３０がいずれも保護機能を有し、全体として二重保護を行うことで、例えば第１変換ユニット１０と第２変換ユニット３０のいずれか一方のみに著しい温度上昇が発生した場合にも、電動工具７０への電力供給あるいは電動工具７０の駆動を停止し、直流電源装置１の故障を抑制することができる。
【００４２】
（実施の形態２）  図８は、本発明の実施の形態２に係る直流電源装置２及び電動工具７０の回路ブロック図である。直流電源装置２は、図６に示した実施の形態１のものと比較して、放電抵抗２３、スイッチング素子Ｑ２、ＡＮＤ回路２１が追加された点で相違し、その他の点で一致する。放電抵抗２３及びスイッチングＱ２は、電解コンデンサＣ１と並列になるように、電解コンデンサＣ１の両端子間に直列接続される。スイッチングＱ２のゲートは、ＡＮＤ回路２１の出力端子に接続される。ＡＮＤ回路２１の一方の入力端子は、抵抗Ｒ２の他端及び演算部２０に接続される。ＡＮＤ回路２１の他方に入力端子は、トライアック１３の制御端子及び演算部２０に接続される。
【００４３】
ケーブル５の非断線時、第１変換ユニット１０の出力電圧が正常（例えば３８０Ｖ）であれば、第２変換ユニット３０のスイッチング素子Ｑ３がオンするため、異常検出端子１０ａから演算部２０への入力信号（ＡＮＤ回路２１の一方の入力端子の信号）は０（ローレベル）になる。このとき、演算部２０からトライアック１３へのゲート信号（ＡＮＤ回路２１の他方の入力端子の信号）も０である。よって、ＡＮＤ回路２１の出力は０となり、スイッチングＱ２はオフである。
【００４４】
ケーブル５の断線時は、スイッチング素子Ｑ３がオフであるため、異常検出端子１０ａから演算部２０への入力信号（ＡＮＤ回路２１の一方の入力端子の信号）が１（ハイレベル）となり、また断線を検出した演算部２０からトライアック１３へのゲート信号（ＡＮＤ回路２１の他方の入力端子の信号）も１となる。よって、ＡＮＤ回路２１の出力が１となり、スイッチングＱ２がオンする。これにより、電解コンデンサＣ１の電荷が、放電抵抗２３及びスイッチングＱ２を介して放電される。
【００４５】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４６】
１，２…直流電源装置、３…交流電源、５…ケーブル、１０…第１変換ユニット、１１…電源コード、１２…力率改善回路、１３…トライアック、１４…ダイオードブリッジ、１５…補助電源、１６…電流検出回路、１７…第１冷却ファン、１８…リセット端子、１９…温度検出回路、２０…演算部（第１制御部）、２１…ＡＮＤ回路、２２…ドライバ回路、２３…放電抵抗、２５…昇圧回路、２６…吸気口、２７…排気口、３０…第２変換ユニット、３１…絶縁トランス、３２…スイッチング素子、３３…スイッチング制御回路、３４…電圧検出回路、３５…電流検出回路、３６…補助電源、３７…第２冷却ファン、３８…温度検出回路、４０…演算部（第２制御部）、７０…電動工具、７１…トリガスイッチ、７２…インバータ回路、７３…演算部、７４…モータ、７５…バッテリパック接続部、８０…バッテリパック
【図１】
2020026665.tif 000003
【図２】
2020026665.tif 000004
【図３】
2020026665.tif 000005
【図４】
2020026665.tif 000006
【図５】
2020026665.tif 000007
【図６】
2020026665.tif 000008
【図７】
2020026665.tif 000009
【図８】
2020026665.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和3年1月26日(2021.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の交流電源に接続される第１変換ユニットと、
外部の電動工具に接続される第２変換ユニットと、
前記第１及び第２変換ユニットを互いに接続するケーブルと、を備え、
前記第１変換ユニットは、力率改善回路を含み、外部の交流電源から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換して前記ケーブルに出力し、
前記第２変換ユニットは、前記ケーブルを介して入力される前記第１変換ユニットの出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して外部の電動工具に出力し、
前記第１変換ユニットは、前記ケーブルが断線すると前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する遮断回路を有する、直流電源装置。
【請求項２】
前記第２変換ユニットは、着脱可能に接続したバッテリパックの電力で駆動する外部の電動工具のバッテリパック接続部に、バッテリパックに替えて接続可能である、請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記第２変換ユニットは、自身に前記ケーブルを介して直流電圧が入力されていることを示す通電信号を発生する通電信号発生部を有し、
前記ケーブルは、前記通電信号を前記第２変換ユニットから前記第１変換ユニットに送出する通電信号送出線を有し、
前記遮断回路は、前記ケーブルに直流電圧を出力しているときに前記通電信号送出線からの前記通電信号がなくなると前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する、請求項１又は２に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記第１変換ユニットは、前記通電信号送出線に接続され、前記遮断回路を制御する第１制御部を有する、請求項３に記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記第１制御部は、異常検出時に、前記遮断回路を遮断状態とする、請求項４に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記第２変換ユニットは、第２制御部を有し、
前記第２制御部は、異常検出時に、自身に接続された外部の電動工具に異常検出信号を送信する、請求項５に記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記第１変換ユニットは、前記第１制御部を初期状態に戻すリセット端子を有し、
前記第１制御部は、初期状態に戻ると、前記遮断回路を非遮断状態とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記遮断回路は、前記第１変換ユニットの交流電流の経路に設けられたスイッチング素子を含む、請求項３から７のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記第１変換ユニットは、自身の内部に冷却風を発生させる第１冷却ファンを有し、
前記第２変換ユニットは、自身の内部に冷却風を発生させる第２冷却ファンを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記第１変換ユニットは、前記第１冷却ファンの駆動を制御する第１制御部を有し、
前記第２変換ユニットは、前記第２冷却ファンの駆動を制御する第２制御部を有する、請求項９に記載の直流電源装置。
【請求項１１】
前記第２変換ユニットは、自身の出力電流が増加するほど自身の出力電圧を低下させる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１２】
前記第１変換ユニットは、
外部の交流電源と接続され、前記第１電圧値の交流電圧が入力される第１入力部と、
前記第１入力部に接続される前記力率改善回路と、
前記力率改善回路の出力側に接続される整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を平滑する平滑回路と、
前記ケーブルに接続され、前記平滑回路の出力する前記第２電圧値の直流電圧を前記ケーブルに出力する第１出力部と、を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１３】
前記第２変換ユニットは、
前記ケーブルに接続され、前記第２電圧値の直流電圧が入力される第２入力部と、
前記第２入力部に入力された直流電圧を変圧し、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧を出力する変圧回路と、
外部の電動工具に接続され、前記変圧回路の出力電圧を外部の電動工具に出力する第２出力部と、を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１４】
前記変圧回路は、絶縁トランスと、前記絶縁トランスの一次側に接続されたスイッチング素子と、を含む、請求項１３に記載の直流電源装置。
【請求項１５】
前記第１電圧値は８０Ｖ以上２６０Ｖ未満であり、前記第２電圧値は２００Ｖ以上５００Ｖ未満であり、前記第３電圧値は０Ｖ以上７０Ｖ未満である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１６】
外部の交流電源に接続される第１変換ユニットと、
外部の電動工具に接続される第２変換ユニットと、
前記第１及び第２変換ユニットを互いに接続するケーブルと、を備え、
前記第１変換ユニットは、力率改善回路を含み、外部の交流電源から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換して前記ケーブルに出力し、
前記第２変換ユニットは、前記ケーブルを介して入力される前記第１変換ユニットの出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して外部の電動工具に出力し、
前記第２変換ユニットは、自身に前記ケーブルを介して直流電圧が入力されていることを示す通電信号を発生する通電信号発生部を有し、
前記ケーブルは、前記通電信号を前記第２変換ユニットから前記第１変換ユニットに送出する通電信号送出線を有し、
前記第１変換ユニットは、前記ケーブルに直流電圧を出力しているときに前記通電信号送出線からの前記通電信号がなくなると前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する遮断回路を有する、直流電源装置。
【請求項１７】
外部の交流電源に接続される第１変換ユニットと、
外部の電動工具に接続される第２変換ユニットと、
前記第１及び第２変換ユニットを互いに接続するケーブルと、を備え、
前記第１変換ユニットは、力率改善回路を含み、外部の交流電源から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換して前記ケーブルに出力し、
前記第２変換ユニットは、前記ケーブルを介して入力される前記第１変換ユニットの出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して外部の電動工具に出力し、
前記第１変換ユニットは、異常検出時に前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する遮断回路を有する、直流電源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のある態様は、直流電源装置である。この直流電源装置は、
外部の交流電源に接続される第１変換ユニットと、
外部の電動工具に接続される第２変換ユニットと、
前記第１及び第２変換ユニットを互いに接続するケーブルと、を備え、
前記第１変換ユニットは、力率改善回路を含み、外部の交流電源から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換して前記ケーブルに出力し、
前記第２変換ユニットは、前記ケーブルを介して入力される前記第１変換ユニットの出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して外部の電動工具に出力し、
前記第１変換ユニットは、前記ケーブルが断線すると前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する遮断回路を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記第２変換ユニットは、自身に前記ケーブルを介して直流電圧が入力されていることを示す通電信号を発生する通電信号発生部を有し、
前記ケーブルは、前記通電信号を前記第２変換ユニットから前記第１変換ユニットに送出する通電信号送出線を有し、
前記遮断回路は、前記ケーブルに直流電圧を出力しているときに前記通電信号送出線からの前記通電信号がなくなると前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
前記第１電圧値は８０Ｖ以上２６０Ｖ未満であり、前記第２電圧値は２００Ｖ以上５００Ｖ未満であり、前記第３電圧値は０Ｖ以上７０Ｖ未満であってもよい。
本発明の別の態様は、直流電源装置である。この直流電源装置は、
外部の交流電源に接続される第１変換ユニットと、
外部の電動工具に接続される第２変換ユニットと、
前記第１及び第２変換ユニットを互いに接続するケーブルと、を備え、
前記第１変換ユニットは、力率改善回路を含み、外部の交流電源から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換して前記ケーブルに出力し、
前記第２変換ユニットは、前記ケーブルを介して入力される前記第１変換ユニットの出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して外部の電動工具に出力し、
前記第２変換ユニットは、自身に前記ケーブルを介して直流電圧が入力されていることを示す通電信号を発生する通電信号発生部を有し、
前記ケーブルは、前記通電信号を前記第２変換ユニットから前記第１変換ユニットに送出する通電信号送出線を有し、
前記第１変換ユニットは、前記ケーブルに直流電圧を出力しているときに前記通電信号送出線からの前記通電信号がなくなると前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する遮断回路を有する。
本発明の別の態様は、直流電源装置である。この直流電源装置は、
外部の交流電源に接続される第１変換ユニットと、
外部の電動工具に接続される第２変換ユニットと、
前記第１及び第２変換ユニットを互いに接続するケーブルと、を備え、
前記第１変換ユニットは、力率改善回路を含み、外部の交流電源から入力される第１電圧値の交流電圧を、前記第１電圧値よりも高い第２電圧値の直流電圧に変換して前記ケーブルに出力し、
前記第２変換ユニットは、前記ケーブルを介して入力される前記第１変換ユニットの出力電圧を、前記第２電圧値よりも低い第３電圧値の直流電圧に変換して外部の電動工具に出力し、
前記第１変換ユニットは、異常検出時に前記ケーブルへの直流電圧の出力を遮断する遮断回路を有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図６は、直流電源装置１及び電動工具７０の回路ブロック図である。第１変換ユニット１０において、外部の交流電源３に接続される２つの端子は、第１入力部である。ケーブル５との接続端子のうち昇圧・平滑回路２５の出力端子に接続される２つの端子（＋端子１０ｂと−端子１０ｃ）は、第１出力部である。第１変換ユニット１０は、力率改善回路１２と、遮断回路としてのトライアック１３と、整流回路としてのダイオードブリッジ１４と、昇圧・平滑回路２５と、を含む。力率改善回路１２の入力端子は、交流電源３に接続される。交流電源３から入力される交流電圧のピーク値（第１電圧値）は、例えば８０Ｖ以上２６０Ｖ未満である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
(5) 第１変換ユニット１０は、高温や過電流などの異常時に、演算部２０がトライアック１３をオフし、出力を停止する保護機能を有する。また、第２変換ユニット３０は、高温などの異常時に、演算部４０がＬＤ端子を介して電動工具７０にオフ信号を送信し、このオフ信号を受け取った電動工具７０内の演算部７３が電動工具７０の駆動を停止する保護機能を有する。このように、第１変換ユニット１０及び第２変換ユニット３０がいずれも保護機能を有し、全体として二重保護を行うことで、例えば第１変換ユニット１０と第２変換ユニット３０のいずれか一方のみに著しい温度上昇が発生した場合にも、電動工具７０への電力供給あるいは電動工具７０の駆動を停止し、直流電源装置１の故障を抑制することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る直流電源装置２及び電動工具７０の回路ブロック図である。直流電源装置２は、図６に示した実施の形態１のものと比較して、放電抵抗２３、スイッチング素子Ｑ２、ＡＮＤ回路２１が追加された点で相違し、その他の点で一致する。放電抵抗２３及びスイッチング素子Ｑ２は、電解コンデンサＣ１と並列になるように、電解コンデンサＣ１の両端子間に直列接続される。スイッチング素子Ｑ２のゲートは、ＡＮＤ回路２１の出力端子に接続される。ＡＮＤ回路２１の一方の入力端子は、抵抗Ｒ２の他端及び演算部２０に接続される。ＡＮＤ回路２１の他方の入力端子は、トライアック１３の制御端子及び演算部２０に接続される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
ケーブル５の非断線時、第１変換ユニット１０の出力電圧が正常（例えば３８０Ｖ）であれば、第２変換ユニット３０のスイッチング素子Ｑ３がオンするため、異常検出端子１０ａから演算部２０への入力信号（ＡＮＤ回路２１の一方の入力端子の信号）は０（ローレベル）になる。このとき、演算部２０からトライアック１３へのゲート信号（ＡＮＤ回路２１の他方の入力端子の信号）も０である。よって、ＡＮＤ回路２１の出力は０となり、スイッチング素子Ｑ２はオフである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ケーブル５の断線時は、スイッチング素子Ｑ３がオフであるため、異常検出端子１０ａから演算部２０への入力信号（ＡＮＤ回路２１の一方の入力端子の信号）が１（ハイレベル）となり、また断線を検出した演算部２０からトライアック１３へのゲート信号（ＡＮＤ回路２１の他方の入力端子の信号）も１となる。よって、ＡＮＤ回路２１の出力が１となり、スイッチング素子Ｑ２がオンする。これにより、電解コンデンサＣ１の電荷が、放電抵抗２３及びスイッチング素子Ｑ２を介して放電される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
１，２…直流電源装置、３…交流電源、５…ケーブル、１０…第１変換ユニット、１１…電源コード、１２…力率改善回路、１３…トライアック、１４…ダイオードブリッジ、１５…補助電源、１６…電流検出回路、１７…第１冷却ファン、１８…リセット端子、１９…温度検出回路、２０…演算部（第１制御部）、２１…ＡＮＤ回路、２２…ドライバ回路、２３…放電抵抗、２５…昇圧・平滑回路、２６…吸気口、２７…排気口、３０…第２変換ユニット、３１…絶縁トランス、３２…スイッチング素子、３３…スイッチング制御回路、３４…電圧検出回路、３５…電流検出回路、３６…補助電源、３７…第２冷却ファン、３８…温度検出回路、４０…演算部（第２制御部）、７０…電動工具、７１…トリガスイッチ、７２…インバータ回路、７３…演算部、７４…モータ、７５…バッテリパック接続部、８０…バッテリパック
【国際調査報告】
2020026665.tif 000011
2020026665.tif 000012
2020026665.tif 000013