JP3788829B2 - Receiving side wiring device used for indoor remote control system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、FM波等の制御用電波を利用して、室内に設けられた各種照明器具等の負荷と電源との導通状態を遠隔制御できるようにした室内遠隔制御システムに係り、特にリモコンスイッチから送られてきた制御用電波を受信して負荷と電源との間の導通状態を制御する受信側配線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、室内に設けた各種照明器具や電気機器等の負荷は、壁面に設けたスイッチ装置によりON,OFF制御する室内配線構造が採用されている。しかしながら、この種のスイッチ装置は、人間が操作しやすい室内壁面の低位置に設置されるため、キャビネット,机,本棚等、各種室内用品の配置自由度を制限することがある。特に、室内のレイアウトを変更するに際して、スイッチ装置がその自由度を制限することが多かった。
また、天井面に設けられた証明器具から壁面に設置されたスイッチ装置までの電気配線を、壁面内部を立ち下げて通線するための工事に大変な手間が必要であった。
【0003】
そこで、室内のレイアウトに影響の少ない箇所、例えば天井面にスイッチ機能を有した受信側配線装置を設置しておき、リモコンスイッチを使用した遠隔制御により各種照明器具や電気機器等の負荷をON,OFF制御する室内遠隔制御システムが提案されている。
【0004】
従来の室内遠隔制御システムには、制御信号として赤外線信号を利用したもの(例えば、特開平3−102797号公報参照)や、FM波等の電波信号を利用したもの(例えば、特開平4−87500号公報参照)がある。このうち赤外線信号を利用した室内遠隔制御システムは、赤外線の放射角度が狭小なため、受信側配線装置に設けた受光素子と略対向する位置からリモコンスイッチを操作する必要があり操作性の点で課題を有していた。
そこで、近年、赤外線信号に比べて放射角度が広いFM波等の電波信号を利用した室内遠隔制御システムが注目されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
さて、この種の電波信号を利用した室内遠隔制御システムを構成する受信側配線装置には、リモコンスイッチから発射された電波信号を受信するための受信アンテナが装着されるが、一般にこの受信アンテナは線状又は帯状をした細い導体で形成されているため、室内天井等へ受信側配線装置を据付ける際に、この受信アンテナを工具で傷付けてしまうことがあった。
このような受信アンテナの損傷は、受信アンテナの性能を低下させる。したがって、受信側配線装置の据付け工事には細心の注意が必要となり、このことが据付け工事を煩雑なものとし、作業を遅延させる原因となっていた。
【0006】
また、FM波等の電波信号は赤外線信号に比べて放射角度が広いものの、該電波信号を受信する受信アンテナの指向特性が狭い場合には、やはりリモコンスイッチを受信アンテナの指向性領域に配置して操作する必要が生じる。
そこで、操作性の面で満足できる広い指向性を有する受信アンテナを備えた受信側配線装置の開発が望まれていた。
【0007】
この発明は上述したような事情に鑑みてなされたもので、受信アンテナを傷付けることなく容易に据付け工事を行なえる受信側配線装置の提供を目的とする。
さらにこの発明は、電波信号の受信に関し広い指向性を備え、室内の各所からリモコンスイッチを操作することができる受信側配線装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明の受信側配線装置は、ケース本体と、このケース本体の裏面に装着される収納カバーと、収納カバーの内部に設けられ、電源及び複数の負荷が接続される接続端子群と、ケース本体の前面に装着され、リモコンスイッチから送られてきた制御用電波を受信する受信アンテナと、ケース本体の裏面に設けられ、受信アンテナで受信した制御用電波に基づき接続端子群に接続された電源と複数の負荷との間の導通状態を制御する受信制御回路と、収納カバー内に収納され、受信制御部に電力を供給する電源回路と、ケース本体に設けられ、締結具を用いて該ケース本体を室内の壁面に固定するための取付孔と、ケース本体の前面に装着された受信アンテナの表面を被覆するアンテナカバーと、ケース本体の前面に装着され、少なくとも取付孔及びアンテナカバーの表面を被覆する化粧プレートとを備えている。
【0009】
上述した構成の受信側配線装置は、ケース本体に設けられた取付孔にねじ等の締結具を差し込み、室内の天井等に据え付けられる。このとき、受信側配線装置はあらかじめケース本体の前面に受信アンテナが装着されており、かつ、この受信アンテナの表面をアンテナカバーによって被覆がなされている。
これにより、受信アンテナはアンテナカバーによって保護されるため、据付け工事の際、工具によって受信アンテナを傷付けるおそれがない。したがって、作業者は受信アンテナを気にすることなく、迅速に据付け工事を進めることができる。
【0010】
また、この発明の受信側配線装置は、その構成要素である受信アンテナを、次のように構成したことを特徴としている。
すなわち、上記受信アンテナは、線状又は帯状の導体を両端が所定の間隔をもって対向するループ状に形成してなり、一端を給電点とした第1アンテナ素子と、線状又は帯状の導体を両端が所定の間隔をもって対向するループ状に形成してなり、第1アンテナ素子と同一平面内で、かつ該第1アンテナ素子の内側に同軸状に配置するとともに、両端を第1アンテナ素子の両端と略並べて配置した第2アンテナ素子と、線状又は帯状の導体からなり、各アンテナ素子の各他端を電気的に接続する接続導体部とを備えている。
【0011】
ここで、各アンテナ素子の中心点間の間隔(D)は、各アンテナ素子及び接続導体部の導体長さの総和(L)に対して、D<0.01Lの関係となるように形成することが好ましい。
【0012】
また、上記受信アンテナは、第1又は第2アンテナ素子の中間部に、リアクタンス素子を直列に挿入してもよい。
一方、上記受信アンテナは、第1又は第2アンテナ素子の他端近傍に微小ギャップを形成することもできる。この微小ギャップは、各アンテナ素子及び接続導体部の導体長さの総和(L)に対し、前記給電点よりL/4の位置の近傍に形成してもよい。
また、上記受信アンテナは、第1アンテナ素子の幅を、第2アンテナ素子の幅よりも大きくすることが好ましい。
【0013】
さらに、この発明の受信側配線装置は、上記受信制御回路に、接続端子群に接続された負荷と電源との間の導通状態を発光表示する状態表示素子を設けるとともに、ケース本体の前面に、該状態表示素子を外部から視認可能とする表示確認窓を設けることもできる。
【0014】
さらにまた、この発明の受信側配線装置は、上記受信制御回路に、リモコンスイッチから送られてくる複数種類の制御電波に対し、接続端子群に接続された負荷と電源との間の導通状態についての制御内容を任意に設定するための設定スイッチを設けるとともに、ケース本体の前面に、該設定スイッチを外部から操作可能とする設定操作窓を形成し、かつ、この設定操作窓に開閉自在な防塵扉を装着してもよい。
この場合、防塵扉の全開状態又は全閉状態を保持する開閉規制手段を設けることが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1,図2はこの発明の実施形態に係る受信側配線装置の全体構造を示す分解斜視図、図3は同装置の正面断面図である。
【0016】
これらの図面に示すように、この実施形態に係る受信側配線装置は、円盤状のケース本体100、受信アンテナ基板200、アンテナカバー300、化粧プレート400、及び収納カバー500を備えている。受信アンテナ基板200はケース本体100の前面に装着され、この受信アンテナ基板200の表面をアンテナカバー300によって被覆するようになっている。化粧プレート400は、ケース本体100の前面に装着されケース本体100の前面中央部を除く領域を被覆する。また、収納カバー500は、ケース本体100の裏面側に装着される。
【0017】
図4乃至図6はケース本体の構成を示す図、図7は受信アンテナ基板の平面図、図8はアンテナカバーの底面図、図9は化粧プレートの平面図である。
受信アンテナ基板200は、図1及び図7に示すようにガラスエポキシ樹脂からなる環状の基板本体201に、エッチング等によって受信アンテナ210を形成した構造となっている。基板本体201の一部には、径方向内側に延出して引出部202が形成してあり、この引出部202に受信アンテナ210の給電点から引出されてきた引出導体203が形成してある。
【0018】
ケース本体100には、図1,図3,図4乃至図6に示すように、前面の外周縁近傍にアンテナ収納部101が環状の溝で形成してあり、このアンテナ収納部101に受信アンテナ基板200を配置することができる。また、アンテナ収納部101の内壁の一部には、裏面側と連通する基板差込孔102が形成してあり、受信アンテナ基板200の引出部202をこの基板差込孔102に差し込むことにより、引出導体203の先端をケース本体100の裏面側に配置できるようになっている。
【0019】
アンテナカバー300は、図8に示すように、受信アンテナ基板200に対応した環状に形成してあり、一部に径方向内側に延びる延出部301が設けてある。このアンテナカバー300の外周縁には、任意の二箇所に係止爪302が形成してある。そして、ケース本体100には、係止爪302と対応する二箇所に係合溝部103が形成してあり、これらの係合溝部103に係止爪302を係合することにより、アンテナ収納部101の前面にアンテナカバー300が取り付けられる。このようにして取り付けたアンテナカバー300は、アンテナ収納部101に配置した受信アンテナ基板200の表面を被覆する。なお、延出部301は基板差込孔102に差し込まれ、受信アンテナ基板200の引出部202及び引出導体203を被覆する。
【0020】
また、アンテナカバー300の外周縁には、係止爪302とは異なった任意の二箇所に位置決め凹部303が形成してあり、一方、ケース本体100には、この位置決め凹部303と係合する位置決め凸部104が形成してある。そして、アンテナカバー300を取り付ける際、これらの位置決め凹部303をケース本体100の位置決め凸部104に係合させることにより、アンテナカバー300のがたつき及び位置ずれを防止することができる。
このアンテナカバー300によって受信アンテナ210を保護することができ、室内の天井や壁面等に据付ける際、工具等によって受信アンテナ210を損傷するおそれがなくなる。
【0021】
ケース本体100におけるアンテナ収納部101の内側には、取付孔105が形成してあり、この取付孔105にねじ等の締結具を差し込んで、室内の天井や壁面等にケース本体100を固定することができる。
【0022】
化粧プレート400は中央部が開口した扁平のドーム形状をしており、図9に示すように内周面の二箇所に係止爪401が形成してある。これらの係止爪401に対応して、ケース本体100の外周縁部には係合突起106が形成してあり、該係合突起106に係止爪401を係止することで化粧プレート400をケース本体100の前面に装着できるようになっている。
この化粧プレート400によって、ケース本体100の前面に装着したアンテナカバー300及び取付孔105の形成領域を被覆することができる。
【0023】
一方、ケース本体100の裏面側中央部には受信制御部107が形成してあり(図6参照)、この受信制御部107内に図2に示すような受信制御回路基板600が装着される。この受信制御回路基板600は、受信アンテナ210によって受信した制御用電波に基づいて、後述する複数の接続端子700に接続された負荷及び電源の導通状態を制御する受信制御回路を構成している。
【0024】
この受信制御回路基板600は、リモコンスイッチを使用した室内配線の遠隔制御システムに従来から用いられている公知の受信制御回路基板を利用することができるが、この実施形態では、該公知の回路基板に加え、後述する複数の接続端子700に接続された負荷と電源との間の導通状態を発光表示する状態表示素子601と、リモコンスイッチから送られてくる複数種類の制御電波に対し、それら複数の接続端子700に接続された負荷と電源との間の導通状態について、その制御内容を任意に設定するための設定スイッチ602とを設けてある。
【0025】
一般に、この種の受信制御回路基板600は、整合回路と受信回路を備えており、受信アンテナ210の給電点を前述した引出導体203を介して整合回路に接続してある。そして、受信アンテナ210で受信した制御用電波を整合回路に入力して整合した後、受信回路へ送出して、所定の制御動作を処理する構成となっている。
【0026】
状態表示素子601は、LED(発光ダイオード)からなり、ON状態の負荷側接続端子に対応する状態表示素子601が発光するように構成してある。
ケース本体100の前面中央部には、この状態表示素子601と対向する位置に表示確認窓108が穿設してあり、この表示確認窓108を通して、状態表示素子601の発光状態を外部から視認できるようになっている。
【0027】
また、設定スイッチ602は複数の切替スイッチからなり、リモコンスイッチから送られてくる複数種類の制御電波と、制御される負荷側接続端子との対応関係を、切替スイッチの切替えによって任意に設定できるように構成してある。
そして、ケース本体100の前面中央部には、設定スイッチ602と対向する位置に設定操作窓109が穿設してあり、この設定操作窓109を通して外部から設定スイッチ602を操作できるようになっている。
【0028】
この設定操作窓109の周縁部裏面側には、図10に示すような構造のスライド案内板110が取り付けてあり、さらにこのスライド案内板110とケース本体100とで挟み込むようにして防塵扉111が設けてある。この防塵扉111は設定操作窓109を開閉するもので、スライド案内板110に沿って摺動自在となっている。
【0029】
スライド案内板110には、ばね性を有する係止片110aが設けてあり、設定操作窓109に対し防塵扉111が全開状態及び全閉状態のとき、防塵扉111の裏面に形成した係合突起(図示せず)が係止片110aに係合して該状態を保持できるようになっている。すなわち、これら係止片110aと図示しない係合突起により、防塵扉111の全開状態又は全閉状態を保持する開閉規制手段が構成されている。
この開閉規制手段により、防塵扉111による設定操作窓109の閉塞状態を保持して内部への塵埃の侵入を阻止するとともに、設定スイッチ602を操作する際には、設定操作窓109の開放状態を保持して操作の容易化を図ることができる。
【0030】
収納カバー500は一面が開口した函状に形成してある。この収納カバー500の内部には、図2,図3に示すように接続端子部501が形成してあり、この接続端子部501内に複数の接続端子700が装着される。これらの接続端子700は、各々押えばね701と操作釦702を有しており、いわゆるねじ無し端子構造を構成している。これらの接続端子700に、負荷及び電源から導かれてきた配線が接続される。
【0031】
さらに、収納カバー500には、前述した受信制御回路基板600に電力を供給するための電源回路基板800が収納してある(図2参照)。この電源回路基板800についても受信制御回路基板600と同様、リモコンスイッチを使用した室内配線の遠隔制御システムに従来から用いられている公知の電源回路基板を利用することができる。
【0032】
上述した構成の受信側配線装置は、室内の天井や壁面等に据え付けて、図11に示すようなリモコンスイッチ900から送られてくる制御用電波を、受信アンテナ210で受信して接続端子700に接続した負荷及び電源間の導通状態を制御する。
【0033】
次に、上述した受信アンテナ210の構成について、更に詳細に説明する。
図7に示すように、この実施形態の受信アンテナ210は、第1アンテナ素子1,第2アンテナ素子2,及び接続導体部3を備えている。
【0034】
第1アンテナ素子1及び第2アンテナ素子2は、それぞれ帯状の導体を、両端A,A′、B,B′が所定の間隔をもって対向するループ状に成形することにより構成してある。第2アンテナ素子2は、同一平面内において第1アンテナ素子1の内側に同軸状に配置してあり、かつ両端を第1アンテナ素子1の略両端と並べて配置してある。
【0035】
ここで、第1アンテナ素子1の一端Aが給電点となっており、この一端Aから引出導体が引出されている。なお、第2アンテナ素子2の一端A′は開放端となっている。
【0036】
接続導体部3も、各アンテナ素子1,2と同様に帯状の導体で形成してあり、この接続導体部3によって、各アンテナ素子1,2の他端B,B′が電気的に接続してある。これにより、本実施形態の受信アンテナ210は、同一平面内で一体に連なった平面折り返しスパイラル構造を構成している。
【0037】
この受信アンテナ210は、第1アンテナ素子1及び第2アンテナ素子2における面積の狭い側面を対向面とする平面的な構造としてある。このように面積の狭い側面を対向面とすることにより、各アンテナ素子1,2間の静電容量を小さくすることができ、それに伴い各アンテナ素子1,2の中心点間の間隔Dを小さくすることができる。
この結果、内側に位置する第2アンテナ素子2の内径を大きくすることができ、該第2アンテナ素子2の内側部分に電気回路を収容するための充分なスペースを確保できるようになる。
【0038】
これに対して、もし仮に第1アンテナ素子1及び第2アンテナ素子2における面積の広い平面部を互いに対向させた場合には、各アンテナ素子1,2間の静電容量が大きくなるため、間隔Dをあまり小さくすることができない。
【0039】
また、この実施形態のように平面的な構造を採ることによって、例えばガラスエポキシ樹脂製の基板本体201上にプリントパターン化して製作することが可能となり、均一でかつ安定した寸法精度の製品を安価な製作コストで製造することを実現できる。
【0040】
次に、受信アンテナ210の作用を説明する。
スパイラルアンテナのような磁界型アンテナの指向特性は、導体に流れる電流により発生する磁界強度の向きによって決まる。
上述した構成の受信アンテナ210では、各アンテナ素子1,2の中心点間の間隔Dが十分小さいとき、第1アンテナ素子1の長さと第2アンテナ素子2の長さが概ね等しくなる。
【0041】
しかも、折り返しスパイラル構造を採っているために、第1アンテナ素子1に流れる電流と第2アンテナ素子2に流れる電流の位相を、等価的に同位相に近づけることができる。したがって、該受信アンテナ210を含む面内方向に強い磁界強度を得ることができる。つまり、この実施形態に係る受信アンテナ210の指向特性は、図12に示すような楕円形となる。
【0042】
一般に、天井面に設けたアンテナに対して下方の任意箇所から電波を発射する使用形態のもとにおいては、図12に示すように、アンテナ(ANT)の斜め方向のゲインが高い、楕円形状の指向特性を有したアンテナの方が広い受信距離範囲を得ることができる。
さらに、室内では床,壁,天井及び調度品等の表面で電波が複雑に反射するため、屋外以上にマルチパスの影響が大きくなる。そこで、このマルチパスの影響を最小限に止める観点からも、直接入射波の受信方向に対するゲイン比率の高い、図12に示すような指向性を有したアンテナが好ましい。
【0043】
これに対して、図13に示すような従来のスパイラル形のアンテナ211では、外側導体と内側導体が同方向に巻かれているために、両者に流れる電流の位相は概ね逆位相になり、スパイラル面に垂直方向の磁界強度が強くなる結果、その指向特性は、図14に示すようなアンテナ(ANT)のスパイラル面に垂直な方向に強いものとなる。
【0044】
もっとも、受信アンテナ210における各アンテナ素子1,2に流れる電流分布や位相関係は、受信アンテナ210の全長Lと使用周波数波長λとの関係や、各アンテナ素子1,2の中心点間隔D、各アンテナ素子1,2の幅W等によって複雑に変化する。
【0045】
そこで、アンテナの解析手法として信頼のあるモーメント法による解析例を用い、受信アンテナ210の構造及び作用をさらに詳細に説明する。
図15は、受信アンテナ210(同図(a))と、図13に示した従来のスパイラルアンテナ211(同図(b))について、特定の使用波長λに対する全長Lの比(L/λ)を変化させたときの、指向特性,ゲイン(G),及び入力抵抗(R)の変化を比較したものである。
【0046】
なお、受信アンテナ210にあっては、各アンテナ素子1,2の中心点間隔をD,幅をWとし、一方、従来のスパイラルアンテナ211にあっては隣接する導体の中心点間隔をD,導体幅をWとして、共に全長Lに対してD/L=0.008、W/L=0.003に設定した。
【0047】
図15より明らかなように、L/λを変化させたとき、ゲイン(G)及び入力抵抗(R)ばかりでなく、指向特性も変化するが、従来のスパイラルアンテナ211では、指向特性変化がスパイラル面に垂直な方向の範囲内に止まっているのに対して(同図(b))、この発明の実施形態に係る受信アンテナ210では、L/λが比較的小さい領域、すなわち小形化にとって有利な導体長Lのとき、図17に示すような楕円形状の指向特性が得られることがわかる(同図(a))。
【0048】
図16は、L/λの変化に対するアンテナのループ面又はスパイラル面より30°傾いた方向のゲイン(G)及び入力抵抗(R)の変化を、図15のときと同様の条件で比較したものである。
この図からL/λが比較的小さい領域、すなわち小形化にとって有利な導体長Lのときは、30°方向のゲイン(G)も従来のスパイラルアンテナ211より高くなることがわかる。
【0049】
また、上述した図15及び図16の結果より、ゲイン(G)及び入力抵抗(R)を勘案すると、L/λを0.75の近傍とすることで効率の良い受信アンテナ210を形成できることになる。
【0050】
また、D/LおよびW/Lによってきめの細かい最適設計が可能になる。D/Lを大きくしていくと、図12の指向特性が得られる領域が、L/λの小さい方向へシフトし、同時にゲインも下がってしまう。
したがって、各アンテナ素子1,2の中心点間隔Dを全長Lに対して、D<0.01Lの関係となるようにすることが望ましい。
【0051】
図17は、本発明の実施形態に係る受信アンテナ210(同図(a))と、寸法条件は等しく給電方法のみを変えた構造のアンテナ(同図(b))とを、図16の場合と同様の条件で比較したものである。
ここで比較対象となるアンテナは、第1アンテナ素子1の一端及び第2アンテナ素子2の一端をそれぞれ給電点とした。
【0052】
同図においてPa,Pbで示す領域は、図12に示したような楕円形状の指向特性を得られる領域であるが、各アンテナ素子1,2の一端を給電点としたアンテナの当該領域Pbは、この実施形態に係る受信アンテナ210の当該領域Paに比べ極端にL/λの小さな範囲のみに限定されてしまうため設計の自由度が制約され、しかもゲインも低くなることがわかる。
以上説明したように、この発明の実施形態に係る受信アンテナ210によれば、小形,薄形の構造でありながら、斜め方向に高いゲインが得られ、効率よく受信距離範囲を拡げることができる。
【0053】
図18は、受信アンテナの第1変形例を示す概念図である。
同図に示す受信アンテナ220は、図7に示した受信アンテナ210の中間部に、リアクタンス素子6を直列に挿入してある。
【0054】
図7に示した受信アンテナ210の構造では、現実の設計にあたり上述のごとき所望の全長Lを得ることができない場合も考えられる。そのような場合、リアクタンス素子6を挿入し、そのリアクタンスを適宜調整することによって、各アンテナ素子1,2の電流位相差を概ね同位相にすることができ、これにより図12に示す楕円形状の指向特性を得ることができる。
【0055】
リアクタンス素子6の挿入位置としては、接続導体部3による折り返し点の近傍が望ましい。なお、この第2実施形態でのリアクタンス素子6は、所望の指向特性を得るための設計の自由度を拡げる目的で挿入するもので、延長コイルや短縮コンデンサのようにアンテナの共振を補助するために用いられるリアクタンス素子とは目的を異にする。
【0056】
図19は、受信アンテナの第2変形例を示す概念図である。
同図に示す受信アンテナ230は、接続導体部3による折り返し点の近傍に微小ギャップgを設けてある。
【0057】
図22は、図7に示した受信アンテナ210(同図(a))と、この第2変形例の受信アンテナ230とを、図16のときと同様の条件で比較した図である。
第2変形例の受信アンテナ230のように、微小ギャップgを設けることによって、この微小ギャップg間のキャパシタンスによるリアクタンス挿入の効果を得ることができる。しかも、微小ギャップgで切断された第2アンテナ素子2の残りの部分がパラスティックエレメントとなり、第1アンテナ素子1との相互インピーダンスによって流れる電流の位相との相乗効果によって、図22の(b)に示すごとく面内方向で高い指向特性を示すL/λの領域が広がる。
なお、微小ギャップgの位置を、接続導体部3による折り返し点の近傍で適宜調整することにより、最適な設計が可能になる。
【0058】
図20は、受信アンテナの第3変形例を示す概念図である。
同図に示す受信アンテナ240は、微小ギャップgを第1アンテナ素子1の一端Aより周上距離Lg=L/4の近傍位置に設けてある。
この受信アンテナ240の解析例を図22の(c)に示す。同図(c)に示すように、受信アンテナ240では、面内方向で高い指向特性を示すL/λの領域をさらに広げることができ、かつゲイン特性も向上させることができる。
このように、受信アンテナ230及び受信アンテナ240では、リアクタンス素子6のような追加部品を使うことなく、設計の自由度を大幅に拡げることができる。
【0059】
図21は、受信アンテナの第4変形例を示す斜視図である。
同図に示す受信アンテナ250は、図7に示した受信アンテナ210の構成において、第1アンテナ素子1の幅Waを、第2アンテナ素子2の幅Wbよりも大きくしてある。このようにWa>Wbとすることで、伝送路インピーダンスが、接続導体部3による折り返し点を境にして、ステップ状に異なるようになる。したがって、第2アンテナ素子2の開放端A′からの反射波の一部は、折り返し点で該開放端A′に向かって再び反射し、第1アンテナ素子1での反射波によるロスを減少してゲインを向上させることができる。
【0060】
図23の(b)にWbをWaの約1/2にした場合についての解析例を示す。同図の(b)から明らかなように、大幅にゲインが向上することがわかる。
なお、この第4変形例の受信アンテナ250の構造は、上述した第2乃至第4変形例の受信アンテナ220,230,240にも適用することができる。
また、上述した実施形態では、受信アンテナを円形の折り返しスパイラル構造としたが、形状はこれに限らず、楕円形状又は多角形状としてもよい。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明の受信側配線装置によれば、受信アンテナを傷付けることなく容易に据付け工事を行なうことができる。
また、受信アンテナを、請求項2に示す第1アンテナ素子、第2アンテナ素子、及び接続導体部を備えた構成とすることにより、電波信号の受信に関し広い指向性を備え、室内の各所からリモコンスイッチを操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係る受信側配線装置の構成を示す分解斜視図である。
【図2】同じく、この発明の実施形態に係る受信側配線装置の構成を示す分解斜視図である。
【図3】同装置の正面断面図である。
【図4】同装置のケース本体を示す底面図である。
【図5】同じく正面断面図である。
【図6】同じく平面図である。
【図7】同装置の受信アンテナ基板を示す底面図である。
【図8】同装置のアンテナカバーを示す底面図である。
【図9】同装置の化粧プレートを示す平面図である。
【図10】同装置のスライド案内板及び防塵扉を示す底面図である。
【図11】この発明の実施形態に係る受信側配線装置に制御用電波を発信するリモコンスイッチの外観構成例を示す斜視図である。
【図12】室内遠隔操作システム等への適用に好ましいアンテナの指向特性を示す図である。
【図13】従来のスパイラルアンテナを示す模式図である。
【図14】図13に示した従来のスパイラルアンテナの指向特性を示す図である。
【図15】この発明の実施形態に係る受信アンテナの作用を説明するための図である。
【図16】図15と同じく、この発明の実施形態に係る受信アンテナの作用を説明するための図である。
【図17】図15,図16と同じく、この発明の実施形態に係る受信アンテナの作用を説明するための図である。
【図18】受信アンテナの第1変形例を示す模式図である。
【図19】受信アンテナの第2変形例を示す模式図である。
【図20】受信アンテナの第3変形例を示す模式図である。
【図21】受信アンテナの第4変形例を示す模式図である。
【図22】第2,第3変形例に係る受信アンテナの作用を説明するための図である。
【図23】第4変形例に係る受信アンテナの作用を説明するための図である。
【符号の説明】
1:第1アンテナ素子 2:第2アンテナ素子
3:接続導体部
100:ケース本体 105:取付孔
108:表示確認窓 109:設定操作窓
110:スライド案内板 110a:係止片
111:防塵扉
200:受信アンテナ基板 210:受信アンテナ
300:アンテナカバー 400:化粧プレート
500:収納カバー
600:受信制御回路基板 601:状態表示素子
602:設定スイッチ 700:接続端子
800:電源回路基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an indoor remote control system that can remotely control a conduction state between a load and a power source of various lighting fixtures provided in a room by using a control radio wave such as an FM wave, and in particular, a remote control switch. The present invention relates to a receiving-side wiring device that receives a control radio wave transmitted from a receiver and controls a conduction state between a load and a power source.
[0002]
[Prior art]
In general, an indoor wiring structure is used in which loads of various lighting fixtures and electrical equipment provided indoors are controlled to be turned on and off by a switch device provided on a wall surface. However, since this type of switch device is installed at a low position on the indoor wall surface that is easy for humans to operate, it may limit the degree of freedom of arrangement of various indoor products such as cabinets, desks, and bookshelves. In particular, when changing the indoor layout, the switch device often limits the degree of freedom.
In addition, it took a lot of work to construct the electrical wiring from the verification device provided on the ceiling surface to the switch device installed on the wall surface by lowering the inside of the wall surface.
[0003]
Therefore, install a receiving-side wiring device with a switch function on a place that has little influence on the indoor layout, for example, the ceiling surface, and turn on loads such as various lighting fixtures and electrical equipment by remote control using a remote control switch. An indoor remote control system for OFF control has been proposed.
[0004]
Conventional indoor remote control systems use an infrared signal as a control signal (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-102797), or use a radio wave signal such as an FM wave (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-87500). Issue gazette). Among these, the indoor remote control system using infrared signals has a narrow infrared radiation angle, so it is necessary to operate the remote control switch from a position substantially opposite to the light receiving element provided on the receiving side wiring device. Had problems.
Therefore, in recent years, an indoor remote control system using a radio wave signal such as an FM wave having a wider radiation angle than an infrared signal has attracted attention.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
A receiving antenna for receiving a radio signal emitted from a remote control switch is attached to a receiving side wiring device constituting an indoor remote control system using this type of radio signal. Since it is formed of a thin conductor having a linear shape or a belt shape, when the receiving side wiring device is installed on the indoor ceiling or the like, the receiving antenna may be damaged by a tool.
Such damage to the receiving antenna reduces the performance of the receiving antenna. Therefore, careful attention is required for the installation work of the receiving side wiring device, which makes the installation work complicated and delays the work.
[0006]
Also, although radio wave signals such as FM waves have a wider radiation angle than infrared signals, if the directivity characteristics of the receiving antenna that receives the radio wave signals are narrow, a remote control switch is also placed in the directivity area of the receiving antenna. Need to be operated.
Therefore, it has been desired to develop a receiving side wiring device including a receiving antenna having a wide directivity that can be satisfied in terms of operability.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a receiving-side wiring device that can be easily installed without damaging the receiving antenna.
Another object of the present invention is to provide a receiving-side wiring device that has a wide directivity for receiving radio signals and can operate a remote control switch from various locations in the room.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a receiving side wiring device according to the present invention is provided with a case body, a storage cover mounted on the back surface of the case body, and a storage cover, to which a power source and a plurality of loads are connected. A connection terminal group, a receiving antenna that is mounted on the front surface of the case body and receives the control radio wave sent from the remote control switch, and a connection terminal that is provided on the back surface of the case body and that is received based on the control radio wave received by the receiving antenna A reception control circuit that controls a conduction state between a power source connected to the group and a plurality of loads, a power supply circuit that is housed in the housing cover and supplies power to the reception control unit, and a case main body that is fastened A mounting hole for fixing the case body to the wall surface of the room using a tool, an antenna cover for covering the surface of the receiving antenna mounted on the front surface of the case body, and the front surface of the case body It is mounted, and a decorative plate for covering at least the surface of the mounting hole and the antenna cover.
[0009]
The receiving side wiring device having the above-described configuration is installed on a ceiling or the like in the room by inserting a fastener such as a screw into a mounting hole provided in the case body. At this time, the receiving side wiring device has a receiving antenna mounted on the front surface of the case body in advance, and the surface of the receiving antenna is covered with an antenna cover.
Thereby, since the receiving antenna is protected by the antenna cover, there is no possibility of damaging the receiving antenna with a tool during installation work. Therefore, the operator can proceed with the installation work quickly without worrying about the receiving antenna.
[0010]
The receiving side wiring device of the present invention is characterized in that a receiving antenna as a component thereof is configured as follows.
That is, the receiving antenna is formed by forming a linear or band-like conductor in a loop shape with both ends facing each other at a predetermined interval, and the first antenna element having one end as a feeding point and the linear or band-like conductor at both ends. Are formed in a loop shape facing each other at a predetermined interval, are arranged coaxially in the same plane as the first antenna element and inside the first antenna element, and both ends thereof are opposite to both ends of the first antenna element. A second antenna element arranged substantially side by side and a connecting conductor portion made of a linear or strip-like conductor and electrically connecting the other ends of the antenna elements are provided.
[0011]
Here, the distance (D) between the center points of each antenna element is formed so as to have a relationship of D <0.01L with respect to the total conductor length (L) of each antenna element and the connecting conductor portion. It is preferable.
[0012]
In the receiving antenna, a reactance element may be inserted in series between the first and second antenna elements.
On the other hand, the receiving antenna can also form a minute gap near the other end of the first or second antenna element. This minute gap may be formed in the vicinity of the position of L / 4 from the feeding point with respect to the total length (L) of the conductor lengths of the antenna elements and the connection conductor portions.
In the receiving antenna, the width of the first antenna element is preferably larger than the width of the second antenna element.
[0013]
Furthermore, the receiving side wiring device of the present invention is provided with a state display element for emitting and displaying a conduction state between the load connected to the connection terminal group and the power source in the reception control circuit, and on the front surface of the case body, A display confirmation window that enables the state display element to be visually recognized from the outside can be provided.
[0014]
Furthermore, the receiving side wiring device of the present invention is connected to the receiving control circuit with respect to a plurality of types of control radio waves transmitted from the remote control switch, and the continuity between the load connected to the connection terminal group and the power source. A setting switch is provided to set the control details arbitrarily. A setting operation window that allows the setting switch to be operated from the outside is formed on the front of the case body, and the setting operation window is openable and closable. A door may be attached.
In this case, it is preferable to provide an opening / closing regulating means for maintaining the dustproof door in a fully open state or a fully closed state.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2 are exploded perspective views showing the entire structure of a receiving side wiring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a front sectional view of the same device.
[0016]
As shown in these drawings, the receiving-side wiring device according to this embodiment includes a disc-shaped case
[0017]
4 to 6 are views showing the structure of the case body, FIG. 7 is a plan view of the receiving antenna board, FIG. 8 is a bottom view of the antenna cover, and FIG. 9 is a plan view of the decorative plate.
As shown in FIGS. 1 and 7, the receiving
[0018]
As shown in FIGS. 1, 3, 4 to 6, the case
[0019]
As shown in FIG. 8, the
[0020]
In addition, positioning recesses 303 are formed on the outer peripheral edge of the
The
[0021]
A mounting
[0022]
The
The
[0023]
On the other hand, a
[0024]
As the reception
[0025]
In general, this type of reception
[0026]
The
A
[0027]
Further, the setting
A setting
[0028]
A
[0029]
The
By this opening / closing regulating means, the closed state of the setting
[0030]
The
[0031]
Further, the
[0032]
The receiving side wiring apparatus having the above-described configuration is installed on the ceiling or wall surface of the room, and receives the control radio wave transmitted from the
[0033]
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 7, the receiving
[0034]
The
[0035]
Here, one end A of the
[0036]
The
[0037]
The receiving
As a result, the inner diameter of the
[0038]
On the other hand, if the plane portions having a large area in the
[0039]
Further, by adopting a planar structure as in this embodiment, it becomes possible to produce a printed pattern on a
[0040]
Next, the operation of the receiving
The directivity characteristics of a magnetic field antenna such as a spiral antenna are determined by the direction of the magnetic field strength generated by the current flowing through the conductor.
In the receiving
[0041]
In addition, since the folded spiral structure is adopted, the phase of the current flowing through the
[0042]
In general, under a usage pattern in which radio waves are emitted from an arbitrary position below a ceiling antenna, as shown in FIG. 12, the antenna (ANT) has an elliptical shape with a high gain in the oblique direction. A wider reception distance range can be obtained with an antenna having directivity characteristics.
Furthermore, since the radio waves are reflected in a complex manner on the surfaces of floors, walls, ceilings, furniture, etc., the influence of multipath is greater than outdoors. Therefore, from the viewpoint of minimizing the influence of the multipath, an antenna having a directivity as shown in FIG. 12 having a high gain ratio with respect to the reception direction of the directly incident wave is preferable.
[0043]
On the other hand, in the
[0044]
However, the current distribution and the phase relationship flowing through the
[0045]
Therefore, an analysis example based on a reliable moment method is used as an antenna analysis method, and the structure and operation of the
FIG. 15 shows the ratio (L / λ) of the total length L to the specific wavelength λ used for the receiving antenna 210 (FIG. 15A) and the
[0046]
In the receiving
[0047]
As apparent from FIG. 15, when L / λ is changed, not only the gain (G) and input resistance (R) but also the directivity changes, but in the
[0048]
FIG. 16 shows a comparison of changes in gain (G) and input resistance (R) in a direction inclined by 30 ° from the loop surface or spiral surface of the antenna with respect to changes in L / λ under the same conditions as in FIG. It is.
From this figure, it can be seen that the gain (G) in the 30 ° direction is higher than that of the
[0049]
Further, from the results of FIGS. 15 and 16 described above, considering the gain (G) and the input resistance (R), it is possible to form an
[0050]
Further, finely designed optimum design is possible by D / L and W / L. When D / L is increased, the region in which the directivity characteristics of FIG. 12 are obtained shifts in a direction where L / λ is small, and the gain also decreases at the same time.
Therefore, it is desirable that the distance D between the center points of the
[0051]
FIG. 17 shows a receiving antenna 210 (FIG. 17A) according to an embodiment of the present invention and an antenna (FIG. 16B) having a structure in which the dimensional conditions are the same and only the feeding method is changed. The comparison was made under the same conditions.
Here, for the antenna to be compared, one end of the
[0052]
In the same figure, areas indicated by Pa and Pb are areas where elliptical directivity characteristics as shown in FIG. 12 can be obtained, but the antenna area Pb having one end of each
As described above, according to the receiving
[0053]
FIG. 18 is a conceptual diagram showing a first modification of the receiving antenna.
In the receiving
[0054]
In the structure of the receiving
[0055]
The insertion position of the
[0056]
FIG. 19 is a conceptual diagram showing a second modification of the receiving antenna.
The receiving
[0057]
FIG. 22 is a diagram comparing the receiving antenna 210 (FIG. 7A) shown in FIG. 7 and the receiving
By providing the minute gap g like the receiving
It should be noted that an optimum design can be achieved by appropriately adjusting the position of the minute gap g in the vicinity of the turning point by the connecting
[0058]
FIG. 20 is a conceptual diagram showing a third modification of the receiving antenna.
In the receiving
An analysis example of the receiving
As described above, the receiving
[0059]
FIG. 21 is a perspective view showing a fourth modification of the receiving antenna.
The receiving
[0060]
FIG. 23B shows an example of analysis when Wb is about ½ of Wa. As can be seen from (b) of the figure, the gain is greatly improved.
Note that the structure of the
In the embodiment described above, the receiving antenna has a circular folded spiral structure, but the shape is not limited to this, and may be an elliptical shape or a polygonal shape.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the receiving-side wiring device of the present invention, installation work can be easily performed without damaging the receiving antenna.
In addition, since the receiving antenna includes the first antenna element, the second antenna element, and the connecting conductor portion according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a receiving-side wiring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the receiving side wiring apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front sectional view of the apparatus.
FIG. 4 is a bottom view showing a case main body of the apparatus.
FIG. 5 is a front sectional view of the same.
FIG. 6 is a plan view of the same.
FIG. 7 is a bottom view showing a receiving antenna substrate of the apparatus.
FIG. 8 is a bottom view showing the antenna cover of the apparatus.
FIG. 9 is a plan view showing a decorative plate of the apparatus.
FIG. 10 is a bottom view showing a slide guide plate and a dustproof door of the apparatus.
FIG. 11 is a perspective view showing an external configuration example of a remote control switch that transmits a control radio wave to the receiving-side wiring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing antenna directivity characteristics suitable for application to an indoor remote control system or the like.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a conventional spiral antenna.
14 is a diagram showing directivity characteristics of the conventional spiral antenna shown in FIG.
FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the receiving antenna according to the embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the receiving antenna according to the embodiment of the present invention, similar to FIG. 15;
FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the receiving antenna according to the embodiment of the present invention, similar to FIGS. 15 and 16;
FIG. 18 is a schematic diagram showing a first modification of a receiving antenna.
FIG. 19 is a schematic diagram showing a second modification of the receiving antenna.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a third modification of the receiving antenna.
FIG. 21 is a schematic diagram showing a fourth modification of the receiving antenna.
FIG. 22 is a diagram for explaining the operation of the receiving antenna according to the second and third modified examples.
FIG. 23 is a diagram for explaining the operation of a reception antenna according to a fourth modification.
[Explanation of symbols]
1: First antenna element 2: Second antenna element
3: Connection conductor
100: Case body 105: Mounting hole
108: Display confirmation window 109: Setting operation window
110:
111: Dust-proof door
200: Reception antenna board 210: Reception antenna
300: Antenna cover 400: Cosmetic plate
500: Storage cover
600: Reception control circuit board 601: Status display element
602: Setting switch 700: Connection terminal
800: Power circuit board
Claims (10)
前記受信アンテナは、
線状又は帯状の導体を両端が所定の間隔をもって対向するループ状に形成してなり、一端を給電点とした第1アンテナ素子と、
線状又は帯状の導体を両端が所定の間隔をもって対向するループ状に形成してなり、前記第1アンテナ素子と同一平面内で、かつ該第1アンテナ素子の内側に同軸状に配置するとともに、両端を前記第1アンテナ素子の両端と略並べて配置した第2アンテナ素子と、
線状又は帯状の導体からなり、前記各アンテナ素子の各他端を電気的に接続する接続導体部とを備えたことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to claim 1,
The receiving antenna is
A first antenna element having a linear or strip-like conductor formed in a loop shape whose opposite ends are opposed to each other at a predetermined interval;
A linear or belt-like conductor is formed in a loop shape whose both ends are opposed to each other with a predetermined interval, and is arranged in the same plane as the first antenna element and coaxially inside the first antenna element, A second antenna element having both ends substantially aligned with both ends of the first antenna element;
A receiving-side wiring device used for an indoor remote control system, comprising a connecting conductor portion made of a linear or strip-shaped conductor and electrically connecting each other end of each antenna element.
前記受信アンテナは、
前記各アンテナ素子の中心点間の間隔(D)を、前記各アンテナ素子及び接続導体部の導体長さの総和(L)に対して、D<0.01Lの関係となるように形成したことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to claim 2,
The receiving antenna is
The distance (D) between the center points of each antenna element is formed so as to have a relationship of D <0.01L with respect to the total conductor length (L) of each antenna element and the connecting conductor portion. A receiving-side wiring device used for an indoor remote control system.
前記受信アンテナは、
前記第1又は第2アンテナ素子の中間部に、リアクタンス素子を直列に挿入したことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to claim 2 or 3,
The receiving antenna is
A receiving side wiring device used for an indoor remote control system, wherein a reactance element is inserted in series in an intermediate portion of the first or second antenna element.
前記受信アンテナは、
前記第1又は第2アンテナ素子の他端近傍に微小ギャップを形成したことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to claim 2 or 3,
The receiving antenna is
A receiving side wiring device used for an indoor remote control system, wherein a minute gap is formed in the vicinity of the other end of the first or second antenna element.
前記受信アンテナは、
前記各アンテナ素子及び接続導体部の導体長さの総和(L)に対し、前記給電点よりL/4の位置の近傍に微小ギャップを形成したことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to claim 2 or 3,
The receiving antenna is
Reception for use in an indoor remote control system characterized in that a minute gap is formed in the vicinity of a position L / 4 from the feeding point with respect to the total conductor length (L) of each antenna element and connecting conductor portion. Side wiring device.
前記第1アンテナ素子の幅を、前記第2アンテナ素子の幅よりも大きくしたことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to any one of claims 2 to 6,
A receiving-side wiring device used in an indoor remote control system, wherein the width of the first antenna element is larger than the width of the second antenna element.
前記受信制御回路に、前記接続端子群に接続された負荷と電源との間の導通状態を発光表示する状態表示素子を設けるとともに、
前記ケース本体の前面に、該状態表示素子を外部から視認可能とする表示確認窓を設けたことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to any one of claims 1 to 7,
The reception control circuit is provided with a state display element that emits and displays a conduction state between a load connected to the connection terminal group and a power source, and
A receiving-side wiring device used for an indoor remote control system, wherein a display confirmation window is provided on the front surface of the case body so that the state display element can be visually recognized from the outside.
前記受信制御回路に、前記リモコンスイッチから送られてくる複数種類の制御電波に対し、前記接続端子群に接続された負荷と電源との間の導通状態についての制御内容を任意に設定するための設定スイッチを設けるとともに、
前記ケース本体の前面に、該設定スイッチを外部から操作可能とする設定操作窓を形成し、
かつ、この設定操作窓に開閉自在な防塵扉を装着したことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to any one of claims 1 to 8,
For arbitrarily setting a control content for a conduction state between a load connected to the connection terminal group and a power source with respect to a plurality of types of control radio waves transmitted from the remote control switch in the reception control circuit. While providing a setting switch,
On the front surface of the case body, a setting operation window that allows the setting switch to be operated from the outside is formed,
A receiving side wiring device used for an indoor remote control system, wherein a dustproof door that can be opened and closed is mounted on the setting operation window.
前記防塵扉の全開状態又は全閉状態を保持する開閉規制手段を設けたことを特徴とする室内遠隔制御システムに使用する受信側配線装置。In the receiving side wiring device used for the indoor remote control system according to claim 9,
A receiving-side wiring device for use in an indoor remote control system, characterized in that opening / closing regulating means for holding the dustproof door in a fully open state or a fully closed state is provided.
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