JP2008227830A - エアスイッチングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 既設配線をそのまま利用した簡単かつ経済的な設備で、負荷を無線により集中的に遠隔制御する。
【解決手段】 このエアスイッチングシステムは、照明器具３と同じ交流配線Ｌ上に、手動スイッチ１２を備えた操作ユニット１１と、リレー２２により照明器具３を制御する制御ユニット２１とを備える。操作ユニット１１に、手動スイッチ１２の操作に応じた無線信号を出力する制御部１３と、制御部１３を動作させるための電力を交流配線Ｌから取り出す電源部１４とを設ける。制御ユニット２１に、操作ユニット１１から受信した無線信号に基づいてリレー２２を制御する制御部２３と、制御部２３を動作させるための電力を交流配線Ｌから取り出す電源部２４とを設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、交流配線上の負荷を無線により制御するエアスイッチングシステムに関する。

一般的な交流配線は、図５（ａ）に示すように、一方の配電線路Ｌ１が交流電源５１から負荷５２に直接接続され、他方の配電線路Ｌ２が交流電源５１から機械的な手動スイッチ５３を介して負荷５２に接続されている。このため、手動スイッチ５３には交流電源５１のどちらか一極しか通電されていない。この種の交流配線Ｌを利用して、負荷５２を無線で制御する場合、手動スイッチ５３にかえ、図５（ｂ）に示すように、リレーやトライアック等の電動スイッチ５４を負荷５２と直列に設ける必要がある。しかし、この場合、電動スイッチ５４やその制御回路を動作させるための電力を既設の交流配線Ｌから取得することができない。

そこで、従来、既設配線を使用しないで、負荷を無線でＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチングシステムが提案されている。例えば、特許文献１には図６に示すようなスイッチングシステム６１が記載されている。このシステム６１は、ブレーカ６２と負荷５２との間に電源ラインＰＬを配線し、電源ラインＰＬ上の制御ユニット６３に電動スイッチ５４を制御する受信制御部６４を設け、壁面に取り付けた操作ユニット６５に電池と無線送信部を内蔵し、操作ユニット６５からの無線信号により電動スイッチ５４をＯＮ／ＯＦＦして、負荷５２を制御できるように構成されている。
特開平９−２５１８９４号公報

ところが、従来のスイッチングシステム６１によると、操作ユニット６５の電池を定期的に交換する面倒があるうえ、制御ユニット６３の電源を確保するために、新たに電源ラインＰＬを引き回す必要があった。また、従来、壁面に既設の手動スイッチとリモコンとを併用し、負荷に付設した電動スイッチをＯＮ／ＯＦＦするシステムも知られているが、これによると、既設配線上の手動スイッチがＯＦＦになっているとき、電動スイッチを動作させることができず、例えば、複数の部屋の照明を遠隔地から集中制御するような場合に、一部の部屋で照明を制御できなくなるという問題点があった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、既設配線をそのまま利用した簡単かつ経済的な設備で、負荷を無線により集中的に遠隔制御できる新規なエアスイッチングシステムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のエアスイッチングシステムは、交流配線上の負荷を無線により制御するシステムにおいて、負荷と同じ交流配線上に、手動スイッチを備えた操作ユニットと、電動スイッチにより負荷を制御する制御ユニットとを備える。操作ユニットには、手動スイッチの操作に応じた無線信号を出力する制御部と、制御部を動作させるための電力を交流配線から取り出す電源部とが設けられる。制御ユニットには、操作ユニットから受信した無線信号に基づいて電動スイッチを制御する制御部と、制御部を動作させるための電力を交流配線から取り出す電源部とが設けられる。

また、本発明のエアスイッチングシステムでは、操作ユニットまたは制御ユニットの電源部に、複数のダイオードを配列したダイオード回路が設けられ、ダイオード回路の両端が交流配線における一本の配電線路上の二つの端子に接続される。操作ユニットおよび制御ユニットは、それぞれの制御部に無線回路を備え、双方間で負荷を制御するための無線信号を交信する。無線信号には電波、赤外線、超音波を利用できる。制御ユニットの電動スイッチとしては、リレーやトライアック等の各種スイッチング素子を使用できる。なお、交流配線には単相二線式または単相三線式、どちらの屋内配線も使用可能である。

本発明のエアスイッチングシステムは、特定の用途に限定されず、例えば、照明器具、空調機器、警報装置、音響機器など、各種電気機器のＯＮ／ＯＦＦ制御または出力調整に使用できる。特に、負荷を無線で制御する点で、住宅や事業所の複数の部屋に分散して設備された負荷の集中制御または遠隔制御に好ましく適用できる。集中または遠隔制御にあたり、特定の部屋の交流配線上に設けた操作ユニットを他の部屋の負荷を制御するための遠隔制御ユニットとして機能させることができる。また、共通の遠隔制御ユニットを用いて、すべての部屋の負荷を集中制御するシステムを構築することも可能である。

本発明のエアスイッチングシステムによれば、操作ユニットの電源部が交流配線から取り出した電力を制御部に供給し、制御部が手動スイッチの操作に応じた無線信号を制御ユニットに出力する。制御ユニットの電源部は交流配線から取り出した電力を制御部に供給し、制御部が操作ユニットから受信した無線信号に基づいて電動スイッチを制御する。従って、操作ユニットに電池を設ける必要がなく、制御ユニットに新たな電源ラインを引き回す必要もなく、既設の交流配線をそのまま利用した簡単かつ経済的な設備で負荷を遠隔制御または集中制御できるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は複数の部屋に設備された照明器具を無線で集中的に遠隔制御するエアスイッチングシステムを示す。図２は図１のエアスイッチングシステムにおいて、一つの部屋の交流配線上に設けられた操作ユニットと制御ユニットを概念的に示す。図３は図２の操作ユニットと制御ユニットの構成をより詳細に示す。図４は図１のエアスイッチングシステムにおいて、複数の部屋の照明器具を遠隔制御する集中スイッチユニットおよびパソコンの構成を概念的に示す。

図１に示すように、この実施形態のエアスイッチングシステム１は、住宅や事業所等の各部屋２に設備された一台または複数台の照明器具３を近距離無線によって集中的に遠隔制御するように構成されている。各部屋２には交流配線Ｌが交流電源４と照明器具３との間を延びるように施工され、照明器具３と同じ交流配線Ｌ上に操作ユニット１１と制御ユニット２１とが配設されている。そして、特定の部屋または管理室５に遠隔制御ユニットとしての集合スイッチユニット３１とパソコン４１とが設置されている。

図２に示すように、操作ユニット１１は、既存の手動スイッチに替えて部屋２の壁面に取り付けられ、居住者が操作する手動スイッチ１２と、手動スイッチ１２の操作に応じた無線信号を出力する制御部１３と、制御部１３を動作させるための電力を交流配線Ｌから取り出す電源部１４と、照明器具３の点灯または消灯を表示するパイロットランプ１５とを備えている。制御ユニット２１は、照明器具３近くの天井面に設けられ、照明器具３をＯＮ／ＯＦＦするリレー２２と、操作ユニット１１から受信した無線信号に基づいてリレー２２を制御する制御部２３と、制御部２３を動作させるための電力を交流配線Ｌから取り出す電源部２４とを備えている。

図３に示すように、操作ユニット１１の制御部１３には、マイクロプロセッサーを備えた制御回路１３１と無線回路１３２とが設けられ、制御回路１３１に手動スイッチ１２とパイロットランプ１５とが接続されている。そして、居住者が手動スイッチ１２をＯＮしたときに、その操作信号に応答して制御回路１３１が無線回路１３２を制御し、無線回路１３２の送信部１３３がリレー２２をＯＮ／ＯＦＦ制御するための無線信号を制御ユニット２１に送信する。また、無線回路１３２の受信部１３４は照明器具３の状態信号を制御ユニット２１から受信し、制御回路１３１が照明器具３の点灯／消灯に同期してパイロットランプ１５への通電を制御するようになっている。

操作ユニット１１の電源部１４は、ダイオード回路１４１と整流器１４２と電解コンデンサ１４３と昇圧回路１４４とを備えている。ダイオード回路１４１は複数のダイオード１４５を二列に接続して構成され、各列の両端が交流配線Ｌにおける一本の配電線路Ｌ２上の二つの端子Ｔａ，Ｔｂに接続されている。そして、電源部１４は、ダイオード回路１４１の両端間の電位差に相当する交流電圧を交流配線Ｌから取り出し、整流器１４２で直流に整流し、昇圧回路１４４で所要電圧値に昇圧し、制御回路１３１および無線回路１３２の動作電力として制御部１３に供給する。この構成によれば、ダイオード回路１４１における電圧降下がごく僅かとなるので、照明器具３の動作電圧に影響を与えるおそれがなく、しかも、電源部１４の発熱を最小限に抑えることができる。

制御ユニット２１の制御部２３には、マイクロプロセッサーを備えた制御回路２３１と無線回路２３２とが設けられている。無線回路２３２は、リレー２２をＯＮ／ＯＦＦ制御するための無線信号を操作ユニット１１、集中スイッチユニット３１またはパソコン４１から受信する受信部２３３と、照明器具３の状態信号を各ユニット１１，３１，４１に送信する送信部２３４とを備えている。そして、受信部２３３が点灯指令を含む無線信号を受信したときに、制御回路２３１がリレー２２をＯＮして照明器具３を点灯させるとともに、受信部２３３が消灯指令を含む無線信号を受信したときに、制御回路２３１がリレー２２をＯＦＦして照明器具３を消灯させるようになっている。

制御ユニット２１の電源部２４は、照明器具３側にコンデンサ２４１と抵抗器２４２と整流器２４３と電解コンデンサ２４４と定電圧回路２４５とを備え、操作ユニット１１側にコンデンサ２４６と抵抗器２４７とを備えている。そして、電源部２４はコンデンサ２４１、抵抗器２４２、整流器２４３、ダイオード回路１４１からなる回路において、交流配線Ｌから直流電圧を取り出し、その電圧値を定電圧回路２４５で調整し、制御回路２３１および無線回路２３２の動作電力として制御部２３に供給するようになっている。なお、操作ユニット１１の電源部１４はダイオード回路１４１、コンデンサ２４６、抵抗器２４７からなる回路において、交流配線Ｌから交流電圧を取り出している。

図４（ａ）に示すように、遠隔制御ユニットとしての集合スイッチユニット３１は、制御回路３２と無線回路３３と押しボタンスイッチ３４と複数のインジケータランプ３５とを備え、スイッチ３４の操作に応答し、該当する部屋２の照明器具３を遠隔制御するための無線信号を制御ユニット２１に送信するとともに、照明器具３の状態信号を制御ユニット２１から受信して、対応するインジケータランプ３５を制御し、各部屋２の点灯／消灯状態を遠隔地で確認できるように構成されている。図４（ｂ）に示すように、パソコン４１は、ＣＰＵ４２と無線通信機器４３と記録装置４４とを備え、照明器具３を遠隔制御するための無線信号を制御ユニット２１に送信し、照明器具３の状態信号を制御ユニット２１から受信して、記録装置４４に記録できるように構成されている。

上記構成のエアスイッチングシステム１によれば、操作ユニット１１において、電源部１４が交流配線Ｌから取り出した電力を制御部１３に供給しているので、制御部１３はリレー２２をＯＮ／ＯＦＦ制御するための無線信号を何時でも制御ユニット２１に送信することができる。一方、制御ユニット２１では、電源部２４が交流配線Ｌから取り出した電力を制御部２３に供給しているので、制御部２３は操作ユニット１１からの無線信号を何時でも受信でき、かつ照明器具３の状態信号を操作ユニット１１に返信することができる。従って、操作ユニット１１の電池交換が不要になり、制御ユニット２１に別途の電源ラインを引き回す工事を省くことができ、既設配線Ｌをそのまま利用した簡単かつ経済的な構成で照明器具３の点灯または消灯を制御することができる。

操作ユニット１１と制御ユニット２１はリレー２２をＯＮ／ＯＦＦするための信号を無線で交信しているので、無線回路１３２，２３２を利用して遠隔地の集中スイッチシステム３１またはパソコン４１から各部屋２の照明器具３を制御できる。また、手動スイッチ１２がＯＦＦになっている部屋のリレー２２を無線でＯＮすることもでき、全室一斉点灯または一斉消灯等の集中制御を簡単なシステムで実現できる。さらに、この遠隔制御機能を特定の部屋の操作ユニット１１に与えることで、同一交流配線上にない別の部屋の照明器具３を制御でき、別の部屋２から状態信号を受信することもでき、各部屋２の既設配線をそのまま利用して、多様なスイッチングシステムを構築することも可能である。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、次に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）図１に示すエアスイッチングシステム１において、集中スイッチユニット３１またはパソコン４１のどちらか一方のみを使用すること。
（２）図１に示すエアスイッチングシステム１において、各部屋２に設備された空調機器を既設の交流配線を利用して集中的に遠隔制御すること。
（３）図２に示す操作ユニット１１において、制御部１３に照明器具３の出力を調整する調光器を接続し、照明器具３のＯＮ／ＯＦＦと調光の両方を集中的に遠隔制御できるように構成すること。
（４）図３に示す操作ユニット１１の電源部１４において、ダイオード回路１４１のダイオード１４５の数を制御部１３の使用電力に合わせて適宜に増減すること。
（５）ダイオード回路１４１を制御ユニット２１側の電源部２４に設けること。

本発明の実施形態を示すエアスイッチングシステムの構成図である。 該システムの概念的な構成を示すブロック図である。 該システムの操作ユニットと制御ユニットを示すブロック図である。 該システムの遠隔制御ユニットを示すブロック図である。 一般的な交流配線を示すブロック図である。 従来のスイッチングシステムを示すブロック図である。

符号の説明

１ エアスイッチングシステム
３ 照明器具
１１ 操作ユニット
１２ 手動スイッチ
１３ 制御部
１４ 電源部
２１ 制御ユニット
２２ リレー
２３ 制御部
２４ 電源部
３１ 集合スイッチユニット
４１ パソコン
１４１ ダイオード回路
Ｌ 交流配線

Claims (2)

1. 交流配線上の負荷を無線により制御するシステムにおいて、負荷と同じ交流配線上に、手動スイッチを備えた操作ユニットと、電動スイッチにより負荷を制御する制御ユニットとを配設し、前記操作ユニットに、手動スイッチの操作に応じた無線信号を出力する制御部と、制御部を動作させるための電力を交流配線から取り出す電源部とを設け、前記制御ユニットに、操作ユニットから受信した無線信号に基づいて電動スイッチを制御する制御部と、制御部を動作させるための電力を交流配線から取り出す電源部とを設けたことを特徴とするエアスイッチングシステム。
2. 前記操作ユニットまたは制御ユニットのどちらか一方が電源部に複数のダイオードを配列したダイオード回路を備え、ダイオード回路の両端を交流配線の一本の配電線路上の二つの端子に接続したことを特徴とする請求項１記載のエアスイッチングシステム。

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