JP2008228373A

JP2008228373A - ２線式スイッチ装置

Info

Publication number: JP2008228373A
Application number: JP2007059030A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Goto; 潔後藤; Shuji Matsuura; 修次松浦
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: JP4706649B2

Abstract

【課題】動作タイミングを決定するための経時判定が行える上に、製造コストおよび消費電力それぞれを低減できる２線式スイッチ装置を提供することにある。
【解決手段】２線式スイッチ装置ＳＷは、負荷ＬＦが交流電源ＡＣを介して接続された主開閉部１と、操作信号が入力されるとオフ動作とオン動作とを切り換える制御部２と、整流回路部４と、オフ用電源部５と、オン用電源部６と、補助電源部７と、安定化回路部８と、整流回路部４の直流出力端子間が短絡されると主開閉部１をオンする駆動回路部９と、前記直流出力端子間を短絡する補助開閉部１０と、補助電源部７の充電完了時に充電完了信号を制御部２に出力する電圧検出部１２を備え、制御部２はオン動作時に充電完了信号が入力された際に補助開閉部１０をオンするように構成され、制御部２には動作タイミングを決定するための経時判定を充電完了信号の入力回数により行う経時判定部２ａが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、２線式スイッチ装置に関するものである。

近年、配線器具の電子化が進んでいる。これに伴い、電子スイッチ装置に用いられるスイッチ要素としては、無接点のスイッチ素子である３端子双方向性サイリスタ（トライアック）や、サイリスタなどが広く用いられるようになってきている。しかし、省配線の見地から見れば、２線配線式のスイッチ装置（２線式スイッチ装置）においては、上記スイッチ要素は、交流電源と負荷との直列回路の両端間に接続される（負荷が交流電源を介してスイッチ要素の両端間に接続される）ことになるため、スイッチ装置に電源線を個別に引き込むことができず、如何にして自己の回路電源を確保するかが問題となっている。

そこで、このような問題を解決するために、図３に示すような回路構成を有する２線式スイッチ装置ＳＷが提案されている（同様のものとしては、特許文献１が挙げられる）。

図３に示す２線式スイッチ装置ＳＷは、例えば屋内に設けられたスイッチボックスから引き出した商用電源の２本の屋内配線を用いて商用電源および負荷に接続され、主に屋内の壁部などの造営材に埋め込み設置された状態で使用される２線式配線器具であり、商用電源からなる交流電源ＡＣと、制御対象となる負荷（例えば、白熱灯や蛍光灯を備える照明器具や換気扇などの機器）ＬＦからなる直列回路の両端それぞれが接続される接続端子Ｔ１，Ｔ２を備えている。

接続端子Ｔ１，Ｔ２間には、図３に示すように、３端子双方向性サイリスタからなる主開閉部１が接続されている。３端子双方向性サイリスタは、ゲート端子に所定の閾値以上の電流（ゲート電流）が入力された際に、オンとなる（ターンオンする）常開型のスイッチであって、両端間に印加された電圧がゼロになったときに（ゼロクロス点で）、オフに切り換わる特性を有している。

交流電源ＡＣを介して負荷ＬＦを接続端子Ｔ１，Ｔ２間に接続した際には、主開閉部１の両端間に負荷ＬＦが交流電源ＡＣを介して接続されて、交流電源ＡＣと負荷ＬＦと主開閉部１とからなる閉回路が構成される。この閉回路では、主開閉部１がオンであれば、交流電源ＡＣから負荷ＬＦには、負荷ＬＦを動作させるのに十分な電力が供給され、主開閉部１がオフであれば、交流電源ＡＣから負荷ＬＦには、負荷ＬＦを動作させるのに十分な電力が供給されない。また、接続端子Ｔ１，Ｔ２間にはサージアブソーバＺとノイズフィルタ用のコンデンサＣ１とが接続され、主開閉部１と接続端子Ｔ２との間にはノイズフィルタ用のインダクタンスＬが接続されている。なお、以下の説明では、主開閉部１において接続端子Ｔ１に接続された一端を電源側端子と称し、接続端子Ｔ２に接続された他端を負荷側端子と称する。

２線式スイッチ装置ＳＷは、交流電源ＡＣから負荷ＬＦに給電しないオフ動作と、交流電ＡＣから負荷ＬＦに給電するオン動作とを行うように構成されており、オフ動作とオン動作との切り換えは、制御部２により行われるようになっている。制御部２は、操作信号が入力される毎にオフ動作とオン動作とを切り換えるように構成されており、前記操作信号は、制御部２に接続された機能部３から出力される。機能部３は、２線式スイッチ装置ＳＷのオン動作とオフ動作を切り換えるための操作信号を制御部２に出力するように構成されたものであって、例えば、リモコンと通信を行う受信装置からなり、リモコンが送信するリモコン信号を受信した際に制御部２に操作信号を出力するように構成されている。

図３に示す２線式スイッチ装置ＳＷでは、主開閉部１の両端それぞれに入力端子（以下、「交流入力端子」と称する）が接続された整流回路部４と、整流回路部４の高電位側の出力端子（以下、「直流出力端子」と称する）に接続されたオフ用電源部５およびオン用電源部６と、オフ用電源部５およびオン用電源部６の出力端の両方に接続された補助電源部７と、オフ用電源部５またはオン用電源部６または補助電源部７の出力を安定化して制御部２に供給する安定化回路部８とによって、交流電源ＡＣから制御部２および機能部３に電力を供給するようになっている。

整流回路部４は、例えば、交流電源ＡＣが出力する交流電流を整流して整流電流（脈流）を出力するダイオードブリッジであり、一対の交流入力端子の一方が主開閉部１の負荷側端子に接続され、他方が主開閉部１の電源側端子に接続されている。

ここで、整流回路部４の一方の交流入力端子と主開閉部１の負荷側端子との間には、主開閉部１用の駆動回路部（以下、「第１駆動回路部」と称する）９が接続されている。

第１駆動回路部９は、整流回路部４の直流出力端子間が短絡された際に、主開閉部１のゲート端子に所定の閾値以上のゲート電流を出力して主開閉部１をオンに切り換えるゲート駆動回路であり、例えば、駆動用コンデンサ（図示せず）と抵抗（図示せず）の並列回路からなり、整流回路部４の前記一方の交流入力端子との接続点が主開閉部１のゲート端子に接続されている。つまり、第１駆動回路部９は、駆動用コンデンサの充電電圧に比例するゲート電流を主開閉部１のゲート端子に出力するから、整流回路部４の直流出力端子間を短絡した電流によって、駆動用コンデンサが充電されて、ゲート電流が前記閾値以上となった際に、主開閉部１がオンに切り換えられる。

また、整流回路部４の直流出力端子間には、オンに切り換えられた際に出力端子間を短絡する常開型の補助開閉部１０が接続されている。この補助開閉部１０は、補助開閉部用の駆動回路部（以下、「第２駆動回路部」と称する）１１によってオン・オフが切り換えられるようになっており、第２駆動回路部１１は、制御部２より後述する制御信号が入力された際に、補助開閉部１０をオンに切り換えるように構成されている。なお、このような補助開閉部１０はサイリスタなどにより実現され、第２駆動回路部１１は第１駆動回路部９と同様のゲート駆動回路などにより実現されている。

オフ用電源部５は、オフ動作時に用いられるものであって、整流回路部４の整流電流を元に直流電流を出力するように構成されている。このオフ用電源部５の出力電圧には上限が設定されており、安定化回路部８の後述する３端子レギュレータＲＧの入力端子とグランドとの間に過剰な電圧が印加されないように、余分な電流をグランドに流すようになっている。このようなオフ用電源部５は、例えば、電流制限を行う抵抗（図示せず）や、電圧をクリップして定電圧化するツェナーダイオード（図示せず）を利用して構成することができる。ところで、上述したようにグランドに流された余分な電流は、グランドを通じて整流回路部４の低電位側の直流出力端子に戻された後に、接続端子Ｔ２より負荷ＬＦに供給されることになるので、オフ用電源部５は、前記余分な電流によって負荷ＬＦが誤動作をすることがないように、そのインピーダンスが高く設定されている。

オン用電源部６は、オン動作時に用いられるものであって、整流回路部４の整流電流を元に直流電流を出力するように構成されている。このオン用電源部６では、オフ用電源部５と同様に、出力電圧に上限が設定されているが、オフ用電源部５とは異なり、後述するオン信号が入力された際に動作を開始し（直流電流を出力し）、後述するオフ信号が入力された際に動作を停止する（直流電流を出力しない）ように構成されている。また、オン用電源部６は、オン用電源部６が動作している場合には、整流回路部４の出力がオフ用電源部５に供給されないように、オフ用電源部５よりもインピーダンスが低く設定されている。

補助電源部７は、例えば、電解コンデンサなどの大容量のコンデンサや充電池からなる。この補助電源部７は、オフ用電源部５またはオン用電源部６が出力する直流電流により充電される。また、補助電源部７は、主開閉部１または補助開閉部１０がオンである際（すなわち、オン用電源部６に整流回路部４の整流電流が供給されていないとき）に、オン用電源部６の代わりに直流電流を出力するようになっている。なお、補助電源部７とオン用電源部６との間には、補助電源部７からオン用電源部６側に電流が流れることを防止する逆流阻止用ダイオードＤが介在されている。

安定化回路部（安定化電源部）８は、例えば、３端子レギュレータＲＧを有している。３端子レギュレータＲＧの入力端子は、補助電源部７の高電位側に接続されており、出力端子は、制御部２および機能部３に接続されている。したがって、安定化回路部８は、オフ用電源部５またはオン用電源部６または補助電源部７の出力（すなわちオフ用電源部５とオン用電源部６と補助電源部７のいずれかの出力）を安定化して制御部２および機能部３に供給するように構成されている。なお、３端子レギュレータＲＧの出力端子とグランドの間にはコンデンサＣ２および電解コンデンサＣ３の並列回路が接続されており、これらコンデンサＣ２および電解コンデンサＣ３は、３端子レギュレータＲＧの規格に応じた値に設定され、３端子レギュレータＲＧの動作を安定化するために使用される。

ところで、オン用電源部６の出力端とダイオードＤとの接続点には、電圧検出部１２が接続されている。この電圧検出部１２は、補助電源部７の充電が完了しているか否かを判定するものであって、補助電源部７の充電が完了していれば（または、補助電源部７の充電電圧が所定電圧、例えば、補助開閉部１０がオンとなってから主開閉部１がオフとなるまでの間に制御部２および機能部３を継続して動作させるために必要な電圧以上であれば）、制御部２に充電完了信号（充電終了信号）を出力するように構成されている。

制御部２は、上述したように、操作信号が入力される毎にオフ動作とオン動作を切り換えるためのものであって、例えば、ＣＰＵなどのハードウェア資源と、ハードウェア資源と共動するソフトウェアとにより実現されている。

制御部２は、２線式スイッチ装置ＳＷがオフ動作しているときに操作信号が入力されると、前述のオン信号をオン用電源部６に出力してオン用電源部６の動作を開始させ、２線式スイッチ装置ＳＷがオン動作しているときに操作信号が入力されると、前述のオフ信号をオン用電源部６に出力してオン用電源部６の動作を停止させるように構成されている。

また、制御部２は、オン用電源部６にオン信号を出力してからオフ信号を出力するまでの間（オン用電源部６が動作している間）であるオン動作時に、電圧検出部１２から充電完了信号が入力されると、第２駆動回路部１１に前述の制御信号を出力するように構成されている。ここで、第２駆動回路部１１は、少なくとも制御信号の入力されている間、補助開閉部１０をオンして整流回路部４の直流出力端子間を短絡するから、制御部２が制御信号を出力する期間は、整流回路部４の直流出力端子間を短絡した電流（補助開閉部１０を通過した電流）によって第１駆動回路部１１の駆動用コンデンサの充電電圧が主開閉部１をオンする電圧以上となるような期間に設定される。なお、制御部２は、制御信号の出力期間を、内蔵されたタイマ（図示せず）によって計時している。

次に、図３に示す２線式スイッチ装置ＳＷのオフ動作およびオン動作について説明する。２線式スイッチ装置ＳＷがオフ動作を行っている場合には、主開閉部１および補助開閉部１０それぞれはオフであり、オン用電源部６の動作が停止している。したがって、交流電源ＡＣから負荷ＬＦには十分な電流が供給されず、負荷ＬＦの動作は停止し、交流電源ＡＣの交流電流は、整流回路部４により脈流に整流されて出力される。整流回路部４から出力された脈流はオフ用電源部５に入力され、オフ用電源部５からは直流電流が出力され、この直流電流は、安定化回路部８に入力され、安定化回路部８によって安定化されて制御部２および機能部３に供給される。つまり、２線式スイッチ装置ＳＷのオフ動作時には、オフ用電源部５が、制御部２および機能部３に電力を供給する。

２線式スイッチ装置ＳＷのオフ動作時に、機能部３から制御部２に操作信号が出力されると、制御部２は、オン用電源部６にオン信号を出力してオン用電源部６の動作を開始させる。これによりオン用電源部６から直流電流を出力され、この直流電流は、安定化回路部８に入力され、安定化回路部８によって安定化されて制御部２および機能部３に供給される。また、オン用電源部６から出力された直流電流によって補助電源部７が充電される。なお、オン用電源部６が動作を行っている間は、整流回路部４の出力は殆どがオン用電源部６に入力されるため、オフ用電源部５からは直流電流が殆ど出力されなくなる。

オン用電源部６が出力する直流電流によって補助電源部７の充電が完了すると（充電電圧が前記所定電圧以上となると）、電圧検出部１２から制御部２に充電完了信号が出力される。制御部２は、充電完了信号が入力されると、第２駆動回路部１１に制御信号を出力して補助開閉部１０をオンさせる。補助開閉部１０がオンになると、整流回路部４の直流出力端子間が短絡され、補助開閉部１０を通る短絡電流によって、第１駆動回路部９の駆動用コンデンサが充電される。そして、ゲート電流が所定の閾値以上となった際に、主開閉部１がオンに切り換わり、交流電源ＡＣから負荷ＬＦに十分な大きさの電流が供給され、負荷ＬＦの動作が開始される。

ここで、主開閉部１または補助開閉部１０がオンである期間は、オン用電源部６に交流電源ＡＣの電力が供給されないから、オン用電源部６から直流電流が出力されないが、この場合には、オン用電源部６の代わりに補助電源部７が直流電流を出力し、この直流電流が安定化回路部８に入力されることで、制御部２および機能部３に電力が供給される。つまり、主開閉部１または補助開閉部１０がオンである期間は、補助電源部７によって制御部２および機能部３が動作される。

ところで、主開閉部１がオンになった後には、主開閉部１は、３端子双方向性サイリスタであるため、交流電源ＡＣの交流電圧のゼロクロス点でオンからオフに切り換わり、交流電源ＡＣから負荷ＬＦへの電力供給が中止される。そのため、主開閉部１がゼロクロス点でオフに切り換わった場合には、交流電源ＡＣから整流回路部４に交流電流が入力され、整流回路部４から出力された整流電流は、オン用電源部６に入力され、オン用電源部６から直流電流が出力される。そのため、補助電源部７は、再度、オン用電源部６が出力する直流電流により充電され、充電が完了した際に電圧検出部１２から制御部２に充電完了信号が出力され、制御部２は、第２駆動回路部１１に制御信号を出力し、これにより上述した動作が行われて主開閉部１が再度オンに切り換えられる。

このように２線式スイッチ装置ＳＷのオン動作時には、主開閉部１をオンして交流電源ＡＣから負荷ＬＦに電力を供給する第１期間と、主開閉部１をオフして前記第１期間中に制御部２および機能部３の動作を行わせるために交流電源ＡＣにより補助電源部７を充電する第２期間とが存在し、第１期間と第２期間とが交互に繰り返されることで、交流電源ＡＣから負荷ＬＦへ電力が供給されることになる。そして、第２期間は、交流電源ＡＣの半周期毎に存在するが、このような第２期間は第１期間に比べて非常に短い時間であるから、負荷ＬＦの動作に影響を及ぼすことはない。

一方、機能部３から制御部２に操作信号が出力されると、制御部２は、オン用電源部６にオフ信号を出力してオン用電源部６の動作を停止させる。制御部２は、オン用電源部６の動作を停止させた後は（すなわちオフ動作時には）、充電完了信号が入力されても第２駆動回路部１１に制御信号を出力しなくなり、主開閉部１は、ゼロクロス点で一旦オフとなった後には、オンに切り換わることなくオフ状態が維持される。つまり、２線式スイッチ装置ＳＷは、オン動作時に機能部３から制御部２に操作信号が出力されることによって、オン動作からオフ動作に切り換えられる。
特開２００１−１６８０４号公報

ところで、リモコンなどを利用して２線式スイッチ装置ＳＷの操作を行う場合には、通信信頼性を向上させるために、同じリモコン信号を連送（所定期間をおいて複数回送信）することが比較的良く行われている。

例えば、図４（ａ），（ｂ）に示す例では、２線式スイッチ装置ＳＷのオン動作時にリモコン信号を送信した例を示しており、１回目のリモコン信号を受信した後には、不感期間Ｔが設定され、この不感期間Ｔ中のリモコン信号は無視するため、制御部２は、２線式スイッチ装置ＳＷをオン動作からオフ動作に切り換える。一方、不感期間Ｔを設けていなければ、制御部２は、１回目のリモコン信号を受信して２線式スイッチ装置ＳＷをオン動作からオフ動作に切り換えた後に、２回目のリモコン信号を受信すると２線式スイッチ装置ＳＷをオフ動作からオン動作に切り換えてしまい、正しい切り換え動作が行われなくなる。なお、図４（ａ）はリモコン信号の波形の一例であり、図４（ｂ）は交流電源ＡＣから負荷ＬＦに出力された電流波形の一例である。

上述したようにリモコン信号を連送するようにした場合、リモコン信号を受信した機能部３はリモコン信号を受信した回数だけ操作信号を制御部２に出力するので、制御部２を正しく動作させるためには、操作信号が入力された後には、一定期間、操作信号の入力を受け付けない不感期間Ｔを制御部２に設ける必要がある。

上述の不感期間Ｔを制御部２に設けるにあたっては、制御部２で不感期間Ｔを終了するタイミングを決定できるようにする必要があり、このような制御部２の動作タイミングを決定するには、基準時からどの程度時間が経ったかを判定する経時判定を行わせる必要がある。

ここで、経時判定を行うにあたっては、制御信号の出力期間を計時するために制御部２に内蔵されているタイマを利用することが考えられるが、このようなタイマは商用電源などの交流電源ＡＣの半周期にも満たないような比較的短い時間を計時するためのものであり、不感期間Ｔのような比較的長い時間の計時が必要な経時判定には適しておらず、またタイマは同時に使用することができないから、制御信号の出力中は、不感期間Ｔの計時が行えないことになる。

そのため、制御部２に不感期間Ｔを設けるためには、図３に示すように、２線式スイッチ装置ＳＷに、比較的長い時間の計時が行えるタイマ１３をハードウェアとして新たに設ける必要があった。

しかしながら、制御部２の動作タイミングを決定するためにタイマ１３を新たに設けた場合には、当然ながら、タイマ１３の分だけ２線式スイッチ装置ＳＷの製造コストが増加し、またタイマ１３を動作させるための電力が必要となるから、２線式スイッチ装置ＳＷの消費電力が増加するという問題が生じていた。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、動作タイミングを決定するための経時判定が行える上に、製造コストおよび消費電力それぞれを低減できる２線式スイッチ装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、負荷が交流電源を介して両端間に接続され交流電源のゼロクロス点でオフに切り換わる常開型の主開閉部と、操作信号が入力されると交流電源から負荷に給電しないオフ動作と交流電源から負荷に給電するオン動作とを切り換える制御部と、主開閉部の両端それぞれに入力端子が接続され交流電源の交流電流を整流して出力する整流回路部と、整流回路部の一方の入力端子と主開閉部との間に接続され整流回路部の出力端子間が短絡されると主開閉部をオンに切り換える主開閉部用の駆動回路部と、整流回路部の出力端子間に接続されオンに切り換えられた際に出力端子間を短絡する常開型の補助開閉部と、前記オフ動作時に用いられ整流回路部の整流電流を元に直流電流を出力するオフ用電源部と、前記オン動作時に用いられ整流回路部の整流電流を元に直流電流を出力するオン用電源部と、少なくともオン用電源部の直流電流により充電され主開閉部または補助開閉部がオンである際にオン用電源部の代わりに直流電流を出力する補助電源部と、オフ用電源部またはオン用電源部または補助電源部の出力を安定化して制御部に供給する安定化回路部と、補助電源部の充電電圧を検出し補助電源部の充電が終了した際に充電完了信号を制御部に出力する電圧検出部とを備え、制御部は、前記オン動作時に充電完了信号が入力された際に補助開閉部をオンに切り換える制御信号を出力して主開閉部をオンに切り換えるように構成され、制御部には、制御部の動作タイミングの決定に用いられる経時判定部が設けられ、経時判定部は、前記オン動作時に入力された充電完了信号の入力回数が所定回数に達した際に、所定時間が経過したと判定するように構成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、交流電源から負荷に給電するオン動作時では、主開閉部または補助開閉部がオフであるときにオン用電源部により補助電源部が充電され、主開閉部または補助開閉部がオンであるときには補助電源部がオン用電源部の代わりに直流電流を出力するようになっており、ここで主開閉部は交流電源のゼロクロス点でオフに切り換えられ、補助開閉部は主開閉部がオンとなった後にはオフに切り換えられるため、補助電源部は一定期間毎に充放電を行うことになり、その結果、充電完了信号が前記一定期間毎に出力されるので、充電完了信号をクロック信号として利用できるから、充電完了信号の入力回数をカウントする経時判定部によって、制御部の動作タイミングを決定するための経時判定が行える。その上、このような経時判定部は、制御部にソフトウェアとして組み込むことができるので、例えば、操作信号が連送される際にその不感期間の設定するためや所定時間経過後に負荷への給電を停止または開始させるためなどにタイマをハードウェアとして新たに設ける必要がなくなるから、製造コストを低減でき、またタイマを動作するための電力が必要なくなるため、消費電力を低減できる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、主開閉部は、３端子双方向性サイリスタからなり、駆動回路部は、補助開閉部が継続してオンとなっている時間に応じて大きくなるゲート電流を前記３端子双方向性サイリスタのゲート端子に出力するように構成され、制御部は、前記ゲート電流が前記３端子双方向性サイリスタをオンする閾値以上となるまで制御信号を出力するように構成され、経時判定部は、制御信号の出力期間中に入力された充電完了信号を入力回数にカウントしないように構成されていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、最初の充電完了信号が入力されて制御信号を出力した後は、その出力期間中に入力された充電完了信号を入力回数にカウントしないので、例えば、負荷に流れる電流の振動が大きいために補助電源部の充電電圧が電圧検出部において充電完了の判定値となる電圧付近で振動し、電圧検出部から制御部に充電完了信号が短期間の間に複数回出力されてしまった場合でも、このような充電完了信号によって実際よりも短い期間で入力回数が所定回数に達してしまうことを防止できて、経時判定が精度良く行えるようになる。

本発明は、動作タイミングを決定するための経時判定が行え、しかも製造コストおよび消費電力それぞれの低減が図れるという効果を奏する。

本発明の一実施形態の２線式スイッチ装置ＳＷは、図３に示す従来例と同様に、屋内に設けられたスイッチボックスから引き出した商用電源の２本の屋内配線を用いて商用電源および負荷に接続され、主に屋内の壁に埋め込み設置された状態で使用される２線式配線器具であり、図１に示すように、負荷ＬＦが交流電源ＡＣを介して両端間に接続された３端子双方向性サイリスタからなる主開閉部１と、操作信号が入力されるとオフ動作とオン動作とを切り換える制御部２と、２線式スイッチ装置ＳＷのオン動作とオフ動作を切り換えるための操作信号を制御部２に出力する機能部３とを備える。

また、本実施形態の２線式スイッチ装置ＳＷは、交流電源ＡＣの電力を制御部２および機能部３に供給するために、主開閉部１の両端それぞれに入力端子が接続され交流電源ＡＣの交流電流を整流して出力する整流回路部４と、オフ動作時に用いられ整流回路部４の整流電流を元に直流電流を出力するオフ用電源部５と、オン動作時に用いられ整流回路部４の整流電流を元に直流電流を出力するオン用電源部６と、オフ用電源部５またはオン用電源部６の直流電流により充電されオン用電源部６から直流電流が出力されていないときにオン用電源部６の代わりに直流電流を出力する補助電源部７と、オフ用電源部５またはオン用電源部６または補助電源部７の出力を安定化して制御部２および機能部３に供給する安定化回路部８とを備える。

さらに、本実施形態の２線式スイッチ装置ＳＷは、制御部２により主開閉部１をオンに切り換えるために、整流回路部４の一方の交流入力端子と主開閉部１の負荷側端子との間に接続され整流回路部４の直流出力端子間が短絡されると主開閉部１をオンに切り換える第１駆動回路部９と、整流回路部４の直流出力端子間に接続されオンに切り換えられた際に直流出力端子間を短絡する常開型の補助開閉部１０と、制御部２の制御信号が入力された際に補助開閉部１０をオンに切り換える第２駆動回路部１１とを備えている。

また、本実施形態の２線式スイッチ装置ＳＷは、主開閉部１がオンである期間中に、制御部２および機能部３の動作を継続して行えるかどうかを判定するために、補助電源部７の充電電圧を検出し補助電源部７の充電が終了した際に充電完了信号を制御部２に出力する電圧検出部１２を備えている。

本実施形態の２線式スイッチ装置ＳＷは、図３に示す従来例と同様の構成を有するものであるが、上記不感期間Ｔを設定するためのタイマ１３を備える代わりに、制御部２に経時判定部２ａが設けられている点で異なっている。なお、その他の構成については、図３に示す従来例と同様であるから同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における制御部２は、操作信号の不感期間Ｔを終了するタイミングを、タイマ１３ではなく、経時判定部２ａにより決定するように構成されている。

すなわち、本実施形態における制御部２は、１回目の操作信号が入力されると、操作信号の受け付けを終了するとともに、経時判定部２ａに不感期間Ｔが過ぎたかどうかの判定を行わせ、経時判定部２ａより不感期間Ｔを過ぎたことが通知された際に、操作信号の受け付けを再開するように構成されている。

経時判定部２ａは、制御部２の動作タイミング（本実施形態では、不感期間Ｔを終了するタイミング）の決定に用いられるものであって、オン動作時に入力された充電完了信号の入力回数をカウントし、当該入力回数が所定回数に達した際に、所定時間が経過したと判定するように構成されている。また、経時判定部２ａは、充電完了信号の入力回数をカウントするにあたっては、制御信号の出力期間中に入力された充電完了信号を入力回数にカウントしないように構成されている。なお、経時判定部２ａは、制御部２にソフトウェアとして設けられている。

つまり、本実施形態のような２線式スイッチ装置ＳＷのオン動作時では、主開閉部１または補助開閉部１０がオフであるときにオン用電源部６により補助電源部７が充電され、主開閉部１または補助開閉部１０がオンであるときには補助電源部７がオン用電源部６の代わりに直流電流を出力するようになっており、ここで主開閉部１は交流電源ＡＣのゼロクロス点でオフに切り換えられ、補助開閉部１０は第１駆動回路部９のゲート電流が主開閉部１をオンする閾値以上となるまでオンとなるために主開閉部１がオンとなった後にはオフに切り換えられるから、補助電源部７は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、交流電源ＡＣの半周期Ｓに一回、充電を行うことになり、その結果、充電完了信号が交流電源ＡＣの半周期毎に出力されるので、充電完了信号をクロック信号として利用でき、交流電源ＡＣの半周期に充電完了信号の入力回数を乗じた時間を、実時間として擬制することができる。なお、図２において（ａ）は、交流電源ＡＣの電圧の時間変化を示し、（ｂ）は接続端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される電圧の時間変化を示し、（ｃ）は充電完了信号の時間変化を示し、（ｄ）は負荷ＬＦに供給される電流の時間変化を示している。

したがって、充電完了信号の入力回数をカウントすることにより、どの程度時間が経過したかを判定できる（すなわち経時判定が行える）。なお、経時判定部２ａにカウントを開始させてから、最初の充電完了信号が入力されるまでの時間は、半周期に満たないことが多いが、交流電源ＡＣが商用電源であれば、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであるから、半周期は０．００８秒または０．０１秒程度となり、一般的な不感期間Ｔに比べて十分に短いから、特に問題はない。

ところで、経時判定部２ａによる経時判定を行うためには、２線式スイッチ装置ＳＷがオン動作を行っていること（上述したように一定期間毎に充電完了信号が得られること）が必要であるため、制御部２は、２線式スイッチ装置ＳＷがオフ動作を行っているときに操作信号が入力されると、最初の操作信号で２線式スイッチ装置ＳＷをオフ動作からオン動作に切り換え、この切り換え時に経時判定部２ａによるカウントを開始させるように構成されている。一方、制御部２は、２線式スイッチ装置ＳＷがオン動作を行っているときに操作信号が入力されると、最初の操作信号の入力時に経時判定部２ａによるカウントを開始させ、カウントが終了した時点で、オン動作からオフ動作に切り換えるように構成されている。

以上述べた本実施形態の２線式スイッチ装置ＳＷによれば、一定期間（交流電源ＡＣの半周期Ｓ）毎に出力される充電完了信号をクロック信号として利用し、充電完了信号の入力回数が所定回数に達した際に所定時間が経過したと判定する経時判定部２ａを備えるから、制御部２の動作タイミングを決定するための経時判定が行える。

その上、このような経時判定部２ａは、制御部２にソフトウェアとして組み込むことができるので、例えば、操作信号が連送される際にその不感期間Ｔの設定するためや所定時間経過後に負荷への給電を停止または開始させるためなどにタイマ１３をハードウェアとして新たに設ける必要がなくなるから、製造コストを低減できる。また、タイマ１３を動作させるための電力を確保する必要がなくなるから、２線式スイッチ装置ＳＷ全体の消費電力を低減できる。

さらに、経時判定部２ａにおいて充電完了信号の入力回数をカウントするにあたっては、最初の充電完了信号が入力されて制御信号を出力した後は、その出力期間中に入力された充電完了信号を入力回数にカウントしないので、例えば、負荷ＬＦに流れる電流の振動が大きいために補助電源部７の充電電圧が電圧検出部１２において充電完了の判定値となる電圧付近で振動し、電圧検出部１２から制御部２に充電完了信号が短期間の間に複数回出力されてしまった場合でも、このような充電完了信号によって実際よりも短い期間で入力回数が所定回数に達してしまうことを防止できて、経時判定が精度良く行えるようになる。

なお、本実施形態では、経時判定部２ａにより不感期間Ｔの終了タイミングを得るようにしているが、不感期間Ｔの終了タイミングに限らず、その他の制御部２の動作タイミングを経時判定部２ａにより得るようにしてもよい。

本発明の一実施形態の２線式スイッチ装置の回路説明図である。同上における説明図である。従来の２線式スイッチ装置の回路説明図である。同上における説明図である。

符号の説明

１主開閉部
２制御部
２ａ経時判定部
４整流回路部
５オフ用電源部
６オン用電源部
７補助電源部
８安定化回路部
９駆動回路部（第１駆動回路部）
１０補助開閉部
１２電圧検出部

Claims

負荷が交流電源を介して両端間に接続され交流電源のゼロクロス点でオフに切り換わる常開型の主開閉部と、操作信号が入力されると交流電源から負荷に給電しないオフ動作と交流電源から負荷に給電するオン動作とを切り換える制御部と、主開閉部の両端それぞれに入力端子が接続され交流電源の交流電流を整流して出力する整流回路部と、整流回路部の一方の入力端子と主開閉部との間に接続され整流回路部の出力端子間が短絡されると主開閉部をオンに切り換える主開閉部用の駆動回路部と、整流回路部の出力端子間に接続されオンに切り換えられた際に出力端子間を短絡する常開型の補助開閉部と、前記オフ動作時に用いられ整流回路部の整流電流を元に直流電流を出力するオフ用電源部と、前記オン動作時に用いられ整流回路部の整流電流を元に直流電流を出力するオン用電源部と、少なくともオン用電源部の直流電流により充電され主開閉部または補助開閉部がオンである際にオン用電源部の代わりに直流電流を出力する補助電源部と、オフ用電源部またはオン用電源部または補助電源部の出力を安定化して制御部に供給する安定化回路部と、補助電源部の充電電圧を検出し補助電源部の充電が終了した際に充電完了信号を制御部に出力する電圧検出部とを備え、
制御部は、前記オン動作時に充電完了信号が入力された際に補助開閉部をオンに切り換える制御信号を出力して主開閉部をオンに切り換えるように構成され、
制御部には、制御部の動作タイミングの決定に用いられる経時判定部が設けられ、経時判定部は、前記オン動作時に入力された充電完了信号の入力回数が所定回数に達した際に、所定時間が経過したと判定するように構成されていることを特徴とする２線式スイッチ装置。
主開閉部は、３端子双方向性サイリスタからなり、駆動回路部は、補助開閉部が継続してオンとなっている時間に応じて大きくなるゲート電流を前記３端子双方向性サイリスタのゲート端子に出力するように構成され、制御部は、前記ゲート電流が前記３端子双方向性サイリスタをオンする閾値以上となるまで制御信号を出力するように構成され、経時判定部は、制御信号の出力期間中に入力された充電完了信号を入力回数にカウントしないように構成されていることを特徴とする請求項１記載の２線式スイッチ装置。