JP2020118339A - ２つの基板を含む回路及びこれを有する機器 - Google Patents

Abstract

【課題】リセット機能を有する基板の節電を容易に行える回路を提供する。【解決手段】電源が供給される主基板と、主基板を介して電源が直接又は変圧されて供給される副基板と、副基板の起動命令を受付ける受付部と、主基板から副基板にリセット信号を伝達するリセット信号線と、主基板から副基板に電源を供給する電源信号線と、リセット信号の出力を制御する主制御部と、を有し、リセット信号は、副基板の初期化又は初期起動時に使用される信号であり、主制御部は、起動命令を検知するまでリセット信号を出力させる回路。【選択図】図３

Description

本発明は、２つの基板を含む回路及びこれを有する機器に関する。

特許文献１は、通信装置７を構成するＣＰＵ２０ａ、ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃが包含される機能部３０の作動を許可する旨の設定が操作パネル８から行われるまでは、通信装置７も含めた機能部３０の作動を制限する構成を開示している（００１５，００１８，００１９、図２）。具体的な制限の内容としては、機能部３０への電源供給を遮断する構成や、機能部３０をいわゆるスリープモードのような省電力モードに移行させる構成が挙げられている（００２５）。

特開２０１４−１７４８１６号公報

機能部３０への電源の供給と遮断とを切換えるには、そのための回路構成を検討する必要があるが、特許文献１は具体的な回路構成について何ら検討していない。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、
電源が供給される主基板と、
該主基板を介して前記電源が直接又は変圧されて供給される副基板と、
該副基板の起動命令を受付ける受付部と、
前記主基板から前記副基板にリセット信号を伝達するリセット信号線と、
前記主基板から前記副基板に電源を供給する電源信号線と、
前記リセット信号の出力を制御する主制御部と、を有し、
前記リセット信号は、前記副基板の初期化又は初期起動時に使用される信号であり、
前記主制御部は、前記起動命令を検知するまで前記リセット信号を出力させる回路である。

本発明によれば、副基板の消費電力量を切換える機能を設ける際に必要なスイッチ数を低減できる。

実施形態の冷蔵庫の正面図 図１の冷蔵庫をＩ−Ｉ断面で切断した断面模式図 実施形態の回路構成図

以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照しつつ説明する。
＜冷蔵庫１＞
図１は、実施形態の冷蔵庫１の正面図である。図２は、図１の冷蔵庫１をＩ−Ｉ断面で切断した断面模式図である。上から下に、冷蔵室（冷蔵室左扉２、冷蔵室右扉３）、製氷室４ａ、急速冷凍室４ｂ、冷凍室５、および野菜室６が画成されている。冷蔵室左扉２および冷蔵室右扉３は観音開き式になっている。冷蔵室左扉２は上ヒンジ７ａと下ヒンジ８ａにより、冷蔵室右扉３は上ヒンジ７ｂと下ヒンジ８ｂにより、手前方向に回動可能になっている。冷蔵室扉２又は庫内の側壁には、電気機器の一例としての操作パネル２ｔが設置されている。

また、製氷室扉４ａ、急速冷凍室扉４ｂ、冷凍室扉５、野菜室扉６は紙面手前方向に引き出し可能になっている。冷蔵庫１の庫外と庫内は、発泡断熱材１０が充填される断熱箱体により隔てられている。

冷蔵庫１は、無線通信基板１１ｃ（図２参照）を介して、冷蔵庫１が設置された屋内に配されるルータｒと電波のやり取りを行い、インターネットｉ（ネットワーク）に接続されたサーバｓに接続されている。

冷蔵庫本体１Ｈは、外箱１ｓ、内箱１ｕ、真空断熱材１３（１３ａ、１３ｂ）等で構成されており、内箱１ｕは合成樹脂、例えばＡＢＳ樹脂を真空成形して作られている。冷蔵庫本体１Ｈは、発泡断熱材１０より熱伝導率が低い真空断熱材１３を複数断熱性能向上のために外箱１ｓの内面に貼り付けて実装している。

冷蔵室扉３の外面板３ａはガラス板で形成されており、内面板３ｂを含む外郭はＡＢＳ樹脂等の合成樹脂で形成されている。冷蔵室右扉３の外面板３ａをガラス板で形成することで、無線通信基板１１ｃのアンテナからの電波を前方に取り出せる。冷蔵室右扉３の外面板３ａの内面側には、真空断熱材１３ａが貼り付けられており、冷蔵室右扉３の外面板３ａと内面板３ｂを含む外郭の内部には、発泡断熱材１０ａが充填されている。そのため、冷蔵室右扉３における真空断熱材１３ａより上部は、無線通信基板１１ｃからの無線電波が円滑に透過できる。

＜電気箱９と基板１１ｂ，１１ｃ＞
冷蔵庫１の背面上部の天板１ｓ２（外箱１ｓの一部）に隣接または近接して、主制御基板１１ｂと無線通信基板１１ｃが格納される電気箱９が設けられている。電気箱９は、鋼板製の上蓋９ｂと、残る５方を囲む樹脂製の電気品収容箱９ａとを有し、底面には鋼板９ｃが配されている。電気品収容箱９ａの下方には発泡断熱材１０が充填されている。

電気品収容箱９ａには、主制御基板１１ｂと無線通信基板１１ｃとが収納されている。これにより、無線通信基板１１ｃと主制御基板１１ａとの間の信号線を短くでき、無線通信基板１１ｃと主制御基板１１ａとでデータ通信を行っても、ノイズが載ることを抑えられる。

無線通信基板１１ｃは、インターネットｉ等の広域ネットワーク、無線ＬＡＮ等の比較的近距離間の通信の外部との無線通信を担っている（図１参照）。例えば、無線通信基板の無線電波（２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯）を用いることができ、近距離無線通信（Bluetooth（登録商標））や、中継点を介して他のネットワークへ繋ぐ無線通信（Wi-Fi）、機器同士通信（ZigBee）などにしてもよい。

無線通信基板１１ｃのアンテナからの電波の方向は、指向方向を前方に向けている。そのため、電気品収容箱９ａは、無線通信基板１１ｃの電波の指向方向にある側板９ａが非金属の樹脂で形成されている。

無線通信基板１１ｃの取り付けは、電気品収容箱９ａ内に配置された金属部材の鋼板９ｃを除く範囲内で、無線通信基板１１ｃを下向きに位置させるようにしている。これにより、無線通信基板１１ｃの電波を下方に向けて送信できる。無線通信基板１１ｃからの電波は電波の波長λの１／２（＝λ／２）の隙間があれば進行することができる。

無線通信基板１１ｃのアンテナからの電波は、図２の矢印α３２に示すように、電気箱９の前方および下方に配置される真空断熱材１３ｂを減衰しながら透過して、冷蔵室右扉３の真空断熱材１３ａと金属製ヒンジ１ｈとの間（非金属材料で形成される箇所）から冷蔵庫１の前方に進行する経路と、真空断熱材１３ｂと側板１ｓ４（図１等参照）との間を通過して前方に進んで側板１ｓ４に反射して、冷蔵室右扉３の内部の真空断熱材１３ａと金属製ヒンジ１ｈとの間から冷蔵庫１の前方に進行する。

＜基板１１ｂ，１１ｃの回路構成＞
図３は本実施形態の基板１１ｂ，１１ｃを含む回路構成図である。主制御基板１１ｂは、電源コンセントから商用電源２８の供給を受けている。

（主制御基板１１ｂ）
主制御基板１１ｂは、主電源部２７と、主制御部２６、記憶部２４、ＣＰＵ２５と、リセット部３６とを有する。

主電源部２７は、商用電源を変圧して基板１１ｂ，１１ｃや冷蔵庫１のその他の電気品への電源を生成する。生成された電源は、主制御基板１１ｂ内に配された配線（不図示）を通じて主制御部２６、記憶部２４、ＣＰＵ２５に供給され、電源信号線３５ｃを通じて無線通信基板１１ｃに出力される。

「冷蔵庫１のその他の電気品」としては、温度センサ７ａ１、扉開閉センサ１４、庫内灯１５などの駆動部１７、圧縮機１８、ヒータ１２、操作パネル２ｐ等が挙げられる。

主制御部２６、記憶部２４、ＣＰＵ２５は、冷蔵庫１の電気品を制御したり、データ信号線３５ａを通じて無線通信基板１１ｃの主制御部２９と通信したりする。

リセット部３６は、主制御部２６のリセット指令３６ａに応じて無線通信基板１１ｃの初期化に用いられるリセット信号を、リセット信号線３５ｂを通じて無線通信基板１１ｃに出力する。リセット信号の詳細は後述する。

なお、主電源部２７は、必要でなければ変圧処理をしなくても良い。

（無線通信基板１１ｃ）
無線通信基板１１ｃは、主制御部２９と、記憶部３０、ＣＰＵ３３と、通信電波を送受信するアンテナ３４とを有している。

（主制御部２６，２９と主電源部２７の関係）
主制御部２６，２９はそれぞれ、基板１１ｂ内の配線と電源信号線３５ｃとを介して主電源部２７から絶縁されることなく同電位で繋がれている。このため、これらはノイズ信号の影響を受けにくい閉ループを形成している。また、主制御基板１１ｂと無線通信基板１１ｃ間は近距離のため、各々の基板を接続する信号線３５を短くできるから信号線がアンテナになりにくく、ノイズ信号重畳の虞が低減されている。

主制御基板１１ｂと無線通信基板１１ｃ間のデータ授受は、データ信号線３５ａを介するだけでよく、基板１１ｂ，１１ｃで電源回路構成をそれぞれに分けて備える必要がない。

なお、商用電源２８（１次側）と主制御部２６（２次側）間はスイッチングトランスで絶縁されてもよい。また、主電源部２７は商用電源２８を変圧して直接供給しても良く、且つ、交流を直流に変換して主制御部２６，２９を駆動（たとえば、＋５Ｖの制御電源）してもよい。

＜冷蔵庫１の初期起動＞
冷蔵庫１がユーザ宅に設置され、コンセントを介して商用電源２８が投入されると、主制御基板１１ｂの主電源部２７が起動する。

すると、主電源部２７からの電源供給が開始され、主制御部２６，２９は同時に作動開始する。主制御部２６，２９および周辺回路（ＣＰＵ２５、記憶部２４、ＣＰＵ３３、記憶部３０）とが起動し、基板１１ｂ，１１ｃのイニシャル動作が開始される。

次に、主制御部２６は、リセット指令３６ａをリセット部３６へ送信開始する。リセット指令３６ａを受けたリセット部３６は、リセット信号線３５ｂを介して主制御部２９へリセット信号を一度送信する。リセット信号は、このように無線通信基板１１ｃの初期起動時に必要とされる信号であり、これを受信した無線通信基板１１ｃは主制御部２９と周辺回路（記憶部３０、ＣＰＵ３３、アンテナ３４）を瞬間的にシャットダウン及び再起動する。これにより初期起動が完了する。

（リセット信号の出力の継続）
本実施形態では、リセット信号を初期起動の完了を終えた後も無線通信基板１１ｃに送信し続けるようにした。これにより主制御部２９（周辺回路も含む）は、機能全体が強制的にシャットダウン（ストップモード）され続けて再起動が抑制される。リセットは一般的にスリープよりも強力な機能抑制手段であり、電源消費量もスリープに比して低減される。

また、リセット信号線３５ｂは、無線通信基板１１ｃにとって略必須な構成であるため、これを無線通信基板１１ｃの起動抑制（省エネ）にも用いることで、新たに起動抑制用の回路配線やスイッチを配する必要性を低減できる。

リセット状態が継続しても、無線通信基板１１ｃは主電源部２７から電源信号線３５ｃを介して電源供給を受け続けているが、主制御部２９および周辺回路がリセット状態で消費する電力は、ほぼゼロに抑制されている。このように、リセット状態を継続することで主電源部２７が無線通信基板１１ｃに電源供給をし続けても無線通信基板１１ｃの電力消費を略ゼロに低減できるため、主電源部２７から無線通信基板１１ｃに向けて電源供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを電源信号線３５ｃに設ける必要性が低減される。

この点、電源信号線３５ｃ上にスイッチを設けても良いが、この場合はスイッチが故障する虞が当然生じる。本実施形態では、必要性が高いリセット信号を利用することで、このスイッチの必要性を低減することができる。

なお、不揮発性の記憶部３０は、リセットされても記憶した情報を保持できる。また、特許文献1が開示するスリープモードとは、用語上、ＣＰＵ以外の周辺回路（記憶部やアンテナ）が動作を継続するものである。消費電力を低減することはできるが、本実施形態のリセット状態継続のように周辺回路を含めた全体機能は抑制できないため、無線通信回路の消費電力をほぼゼロに抑制することは困難と考えられる。

なお、主制御部２９がリセット状態を継続している間、操作パネル２ｐは無線機能が有効でない旨を表示するようにされている。

＜ユーザ操作による無線通信基板の起動命令＞
主制御部２６は、操作パネル２ｐ等の受付部を介してユーザが無線通信基板１１ｃの使用を望む旨が入力される（無線通信基板１１ｃの起動命令が入力される）と、リセット信号３６ａの出力を停止する。例えば冷蔵庫１の操作パネル２ｐの第１操作部１９をユーザが長押しする（例えば「真空チルド」表示の操作ボタンを、少なくとも３秒以上、押し続ける）と、主制御部２６はリセット部３６へ解除信号３６ｂを送信開始する。解除信号３６ｂを受信したリセット部３６は、リセット信号線３５ｂを介して主制御部２９にリセット解除信号を送信する。主制御部２９はイニシャル動作を開始及び完了しデータ信号線３５ａを介して、データ通信を開始（例えば、ペアリング動作も含む）する。

このとき、操作パネル２ｐは無線機能が有効である旨を表示するようにされている。

一旦無線通信基板１１ｃの使用を開始、すなわち解除信号２６ｂを出力させた後に無線通信機能をＯＦＦにしたい場合は、操作パネル２ｐを操作することで、再び主制御部２６がリセット信号３６ａを継続送信するようにできる。

なお、ユーザからの入力は操作パネル２ｐを介してである必要はなく、無線通信基板１１ｃ等を介して入力を行う別機器でもよい。

１ 冷蔵庫
１ｓ 外箱
１ｓ２ 天板
１ｓ４ 側板
２ 扉（冷蔵室左扉、観音開き扉のうち一方側）
２ｐ 操作パネル（電気機器）
３ 扉（冷蔵室右扉、観音開き扉のうち他方側）
７ａ１ 温度センサ（電気機器）
９ ケース（電気箱）
１０ 樹脂断熱材（発泡断熱材）
１１ｂ 主制御基板（主基板）
１１ｃ 無線通信基板（副基板）
１３ 真空断熱材
２６ 主制御基板の主制御部
２７ 主電源部
２８ 商用電源
２９ 無線通信基板の主制御部
３５ 信号線
３６ リセット部
３６ａ リセット信号
３６ｂ 解除信号
i 広域ネットワーク
S サーバ機器
R ルータ機器

Claims (4)

1. 電源が供給される主基板と、
   該主基板を介して前記電源が直接又は変圧されて供給される副基板と、
   該副基板の起動命令を受付ける受付部と、
   前記主基板から前記副基板にリセット信号を伝達するリセット信号線と、
   前記主基板から前記副基板に電源を供給する電源信号線と、
   前記リセット信号の出力を制御する主制御部と、を有し、
   前記リセット信号は、前記副基板の初期化又は初期起動時に使用される信号であり、
   前記主制御部は、前記起動命令を検知するまで前記リセット信号を出力させる回路。
2. 前記電源信号線は、前記主基板に前記電源が供給されている間、前記副基板に電源を供給し、
   前記副基板の消費電力は、前記リセット信号が出力され続けている間の方が、前記起動命令の検知後より低い請求項１に記載の回路。
3. 前記主基板は、前記電源の供給を受ける主電源部と、前記主制御部と、を有し、
   前記副基板は、主制御部を有し、
   前記主基板及び前記副基板を収容する箱と、
   前記主基板の主制御部と前記副基板の主制御部とを繋ぐデータ信号線と、を有し、
   該データ信号線、前記電源信号線、及び前記リセット信号線は、略同電位である請求項１又は２に記載の回路。
4. 請求項１乃至３何れか一項に記載の回路を有する機器。

Images