JP2008533812A - 蛍光灯安定器を有するリピータ装置 - Google Patents
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Abstract
周囲のトランスデューサ等から信号を受信して再送信し、既存の電気器具とともに機械的かつ電気的に協同する、信号リピータを記載する。一実施形態において、リピータは標準的な電気器具、例えば、ねじ込み式ランプベース(二路又は三路等)や壁面コンセントに対して、機械的かつ電気的に結合する構成とされる。一実施形態では、リピータ装置が1つ以上の蛍光灯を駆動する蛍光灯安定器を含む。
【選択図】図8
【選択図】図8
Description
本出願は「リピータ装置」と題する米国特許出願番号第10/718,374号の一部継続出願であって、2003年11月19日に出願され、その全内容を参照としてここに援用する。
本発明は、無線周波数の無線信号システムに関するものであり、より詳しくは、改良されたリピータシステムであって、電球、蛍光灯、回路出力部及びスイッチ、あるいはその他の電気器具のような、一般的な電気装置に対して電力を供給するための、電気的に作動する器具に組み込まれるシステムに関する。
基地局に対して各種の監視結果を伝えるために信号を送信する遠隔のトランスデューサが、既知のシステムに採用されているが、中央に位置するステーション等の送り先に信号を到達させるための電力が十分でないことがある。1つ又は複数のリピータ(中継装置)は、信号が送り先に到達するまでの間、信号を傍受してそれを増幅し、該信号を再送信する。例えば、遠隔位置にあるトランスデューサは、煙、温度、湿度、風速、及び他の重要な環境パラメータを検出して信号を発する。また、別のトランスデューサは、対象物又は物理的な場所についての状態又は物理的条件を示す信号を提供できる。
居住施設を含む殆どの建物には現在、暖房機器、換気装置、及び空調機器の性能や効率を監視するための検出器と組み合わされたトランスデューサ又はセンサが装備されている。煙感知器に採用されている他のセンサは、煙レベルや温度条件等の、火災を警報する大気パラメータを監視するために用いられる。また別のセンサは、セキュリティ侵害や、他の危険状態又は危機的な状態を知らせるために使用される。
このような検出器は通例、音を出すか視覚による警報を発するようになっているが、支援の要請が可能とされる、中央に位置するステーションにて受信できる信号を、必ずしも検出器が発することを要しない。煙感知器や他の火災センサのようなトランスデューサに付随するリピータ回路は、センサの位置及び監視状態を含む信号を配信するために無線送信機を装備しており、センサと基地局との間の複数のリピータに連動して動作する場合に、火災と判断される状況の変化を基地局に警報する。
しかしながら、上記のようなリピータ装置に電力を供給する場合に面倒な問題があり、これは、電気取出口(outlets)を容易に利用できない場合があることに拠る。電源装置、例えば、照明器具、電源出力部(コンセント)等は通常、検出器から比較的近い範囲内に据え付けられており、予め決まった有限の期間中、センター部から電力を受けられるようになっている。例えば、アパートのような、大きな共同住宅では、夜間に面照明が行われ、自然光源から与えられる周辺光が十分にある期間には面照明への電源供給は行われない。
これらの課題及び他の課題は、電源接続部に接続して信号の受信及び再送信を行うリピータとして動作するように構成したリピータ装置によって解決される。一実施形態では、リピータが既存の電気的レセプタクルに設置されることで、監視用の近隣の検出器からの信号を記憶保存し、増幅して、中央に位置するステーション又は他のリピータに送信できる。リピータはコンパクト化でき、レセプタクルからの電力を利用できないときでも、比較的連続して動作することができる。一実施形態では、再充電可能な電源、例えばコンデンサ、再充電可能な電池等が設けられる。リピータ装置に電源が供給される場合に、再充電可能な電源が充電され、該電源は、他の電力が利用できないか又は充分でない場合に、リピータ装置に電源供給を行うために使用される。再充電可能な電源を充電することで、トランシーバによって行われる比較的連続した通信が容易となる。
一実施形態において、リピータ装置は、既存の電球ソケットと結合するように設計され、電球とソケットとの間にリピータ装置を介挿できる。また、リピータ装置が電球ソケットを含むので、該リピータ装置の取付において、ソケットから電球を外し、リピータ装置を挿入し、リピータ装置のソケットに電球を戻すことが必要である。昼間には、電球が給電されず、基地局のような中央位置へとセンサ情報を中継するために、リピータ装置の再充電可能な電池によって、リピータ装置が動作可能となる。夕方には照明器具への給電がなされ、リピータ装置に給電されて、電池が再充電される。これによって、リピータ装置は、電球ソケット又は他のレセプタクルからの電力が利用できなくなった場合でも、継続的に動作する。
他の実施形態では、リピータ装置が蛍光灯器具に取り付けられ、電源ラインに接続される。また、別の実施形態において、リピータ装置は、出口標識やスイッチにさえ設置可能である。更に別の実施形態では、リピータ装置が電源出力部に組み込まれ、この場合に電力が当該装置に供給されるとともに、電池は、設備への電源喪失が起きた場合のバックアップとして援護する。
本発明をより深く理解するために、以下に示す添付図面を参照する。
図1は、電気照明用ソケット14に取り付けられるように構成したリピータを示す。図1において、リピータ装置10は、ハウジング部12を有しており、これには第1の接合部16が取り付けられている。尚、この接合部は電気照明用ソケット14に機械的に係合されかつ電気的に接続されるようになっている。リピータ装置10は更に、該リピータ装置10への電源供給を行うために第1の電源部22を有する。一実施形態において、電気照明用ソケット14はカンデラブラ(candelabra:枝付き燭台)ソケットであり、第1の接合部16は、該カンデラブラソケットに嵌合する構成とされる。注意すべきは、電気照明用ソケット14が、電源供給を行う第2の電源部48に対して電気的に接続されることである。一実施形態において、電気照明用ソケット14は、リピータ装置10が取り付けられた場合に既存の機能を維持する。更には、本実施形態において、第1の接合部16は標準的なカンデラブラベースであって、カンデラブラソケットに、機械的かつ電気的に結合する。更に注意すべきは、第1の接合部16が、電気的レセプタクルと結合する如何なる機械的構造でも構わないことである。また電気照明用ソケット14については、電源出力部、電気的レセプタクル、電気器具、電源供給器具、既存の器具、電気的に作動する器具、付属品又は第2の電源部48に関連する備品であってもよい。
ハウジング部12は更に遮熱材11を有することができる。この遮熱材11は、電球18が給電されたときに、その光に対する反射鏡の役目を果たす。なお、図には電球18が白熱電球として描かれているが、蛍光灯や蛍光管、ネオンライトやネオン管、他の光源等の照明器具、あるいは一般的な電気装置とともに用いるように設計されたリピータが本発明の趣旨及び範囲に含まれることに留意されたい。またハウジング部12は、ハウジング内壁20と第1の電源部22を有しており、該第1の電源部22が、ハウジング内壁20と遮熱材11との間に取り付けられている。ハウジング部12には、無線信号を送信しかつ受信するアンテナ24が取り付けられている。このアンテナ24はモノポールアンテナとして図示しているが、無線信号を受信し、かつ送信する如何なるデバイスでもよい。アンテナ24は、ハウジングの外部に示しているが、当業者には分かるように、アンテナ24をハウジングに適合させるか及び/又はハウジングに内蔵することもできる。リピータモジュール26が、ハウジング内部の底に位置しているのに対し、第2の回路基板34は第2の接合部17に接続されており、この接合部は、電球18のような光源を挿入できるようになっている。そして、第2の接合部17は、第2の電源部48に対して電気的に接続されている。一実施例において、リピータモジュール26は、トランシーバ回路部28を含む。また、第1の電源部22は、再充電可能な電力貯蔵モジュールを含むことができ、該電源部が再充電可能な電力貯蔵セル及びパワーリチャージャ(充電装置)を有する場合に、トランシーバ回路部28に対して所望の動作点を設定して電力を供給する。
図2A及び図2Bを参照すると、これらのブロック図にはリピータモジュール26が示されている。一実施形態において、第1の電源部22は再充電可能なバッテリモジュールであり、これには再充電可能な電池27及びバッテリチャージャ46が含まれる。注意すべきは、第1の電源部22が、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池、再充電可能な電力貯蔵モジュール等の任意の蓄電デバイスであってもよいし、あるいは、電気的エネルギーを供給する如何なるデバイスでもよいことである。また、パワーリチャージャについては、ソーラーパネルアレイ、変圧器、電気的な回路基板、その他の電気回路のように、再充電可能な電力貯蔵セルを充電可能な任意のデバイスを使用できることにも注意を要する。第2の電源部48は、電気照明用ソケット14からのエネルギー源である。第2の電源部48は、バッテリチャージャ46に電気エネルギーを供給する。そしてバッテリチャージャ46は、第2の電源部48からの電力が利用可能である場合、つまり電源供給を行える場合に、トランシーバ回路部28への電源供給を行い、再充電可能な電池27を充電する。第2の電源部48が利用可能でなく、電源供給ができない場合、つまり接合部16への電源供給が断たれている場合には、第1の電源部22がリピータ装置10への電源供給を行う。
リピータモジュール26は、第1のシステム及び第2のシステムを更に含む。先ず、第1のシステムには、トランシーバ回路部28と、受信した信号の強度インジケータ31と、ディスプレイ38が含まれる。また、第2のシステムには、マイクロコントローラ部40と、メモリストレージ部32と、データ通信ポート42が含まれる。一実施形態において、トランシーバ回路部28は、Texas Instruments社製の部品番号TRF6901のRFトランシーバ回路である。但し、トランシーバ回路部28には、電気信号を受信しかつ送信する、同様の送受信回路であれば、如何なる回路を用いても構わない。本実施形態では、トランシーバ回路部28がアンテナ24から少なくとも1つの電気信号を受信する。この信号は、無線周波数(RF)又はマイクロ波又はミリ波の信号である。信号はトランスデューサ23から発し、該トランスデューサは、例えば、アパートやオフィスビル等の建物に置くことができ、煙指数、粒子状物質、水分、湿度、圧力、又は温度のような環境パラメータを測定する。別例としては、トランスデューサ23を、出口標識、火災報知器、空調ユニット、又はその他の場所に配置でき、そこで環境パラメータを監視して、その情報を別の場所、例えば、リピータや基地局に送信することをユーザから要請される。
トランシーバ回路部28が、計測された環境パラメータを示す信号を受信して処理した後で、該信号はマイクロコントローラ部40に対して送出される。一実施形態において、該マイクロコントローラは、Xilinix社製の部品番号XE2S100Eである。一般に、マイクロコントローラは信号を評価し、そして分類し、該信号をメモリストレージ部32に記憶させるための代表値へのマッピングを行う。一実施形態では、メモリストレージ部32がMicrochip社製の部品番号93AA56Aであるが、他のメモリストレージデバイスを代用でき、又は該デバイスを含む。続いて、マイクロコントローラ40は、トランシーバ回路部28を介して代表値を返信し、アンテナ24を介して、中央に位置するステーション、集中データベース・ステーション、別のリピータ装置、又は他の送り先への再送信を行う。
データ通信ポート42は、制御信号及びデータ信号をマイクロコントローラ40に送出する。そのような制御信号及びデータ信号は、プログラムや再プログラムを行い、データを入力し、あるいは、マイクロコントローラ40内に内部的に格納されたデータ又は外部的にメモリストレージ部32内に格納可能なデータを削除するのに利用される。あるモードでは、アンテナ24により受信した信号のうちのどれが、トランシーバ回路部28によって更に処理されるべきであるのかを決定するために、制御信号及びデータ信号によりマイクロコントローラ40がプログラムされる。また、別のモードでは、メモリストレージ部32に信号を記憶するために、制御信号及びデータ信号によりマイクロコントローラ40がプログラムされる。更に別のモードでは、記憶された信号のどれをメモリストレージ部32から取り出して、それらのうちのどの信号を、トランシーバ回路部28からアンテナ24を介して、次のリピータ装置、基地局、中央に位置するステーション、又は集中データベース・ステーションへと送信すべきであるかを選択するために、制御信号によりマイクロコントローラ40がプログラムされる。
以下の段落に記載するリピータ装置はハード・ワイヤードによる配線式のものではなく、既存のソケットに差し込んで使用するプラグ式のものである。そして、上記した最初の実施形態が電球用のソケットを含み、かつリピータの取付のために電球が外れるようになっているのと同様に、下記に示すリピータは、他の電気器具に使用するためのソケットを有している。
図3は、R30−タイプ電球の挿入を可能とし、R30−タイプの照明器具に嵌合するように構成したリピータ10を示す。本実施形態は、リピータ基板26、アンテナ24、第1の電源部22、そして図2A及び図2Bにおいて機能的に説明した他の回路部(図示せず)を含む。図1の実施形態との主要な相違点は、本実施形態がR30照明器具に適合することである。
図4Aは、電球内にパッケージ化されるリピータ10を示す。本実施形態は、リピータ基板26、アンテナ24、第1の電源部22、そして図2A及び図2Bにおいて機能的に説明した他の回路部(図示せず)を含む。図1の実施形態との主要な相違点は、本実施形態においてリピータ装置10が電球のような外観を呈することである。
図4Bは、他の電球と協同する電球形の器具としてのリピータ10を示す。本実施形態は、リピータ基板26、アンテナ24、第1の電源部22、そして図2A及び図2Bにおいて機能的に説明した他の回路部(図示せず)を含む。図1の実施形態との主要な相違点は、本実施形態においてリピータ装置10が電球のような外観を呈し、別の電球とともに使用されることである。
図5A、図5Bは、安定器9を含む蛍光照明器具に組み込まれたリピータ10を示す。本実施形態は、リピータ基板26、アンテナ24、第1の電源部22、そして図2A及び図2Bにおいて機能的に説明した他の回路部(図示せず)を含む。図1の実施形態との主要な相違点は、この代替の実施形態に係るリピータ装置10及び第1の蛍光灯バルブ21が標準的な蛍光灯バルブと置換されることである。リピータ装置10は蛍光照明器具のソケット(図示せず)に取り付けられて、第1の蛍光灯バルブ21を受け入れるように機械的に構成されたプラグ19を含み、これは、蛍光照明器具13の機能を維持するためである。更には、第2の蛍光灯バルブ15が蛍光照明器具13に嵌め込まれることにより、照明が更に明るくなる。次の2段落に説明するリピータ装置は、ハード・ワイヤー式のものでなく、既存のソケットプラグに差し込んで用いるものである。そして、上記した最初の実施形態が電球用のソケットを含み、かつリピータの取付のために電球が外れるようになっているのと同様に、以下に示すリピータは、他の電気器具に使用するためのソケットを有している。そしたまた、取付については上記に説明した通りに記載できる。
図6は、商用電源出力部62に組み込まれたリピータの斜視図である。この商用電源出力部62は電気取出口(コンセント)であるが、電気エネルギー源を提供する任意の出力端であってもよい。特に、商用電源出力部のリピータ装置60(図示せず)は、プラスティック製ハウジング58内に据え付けられる。更に、商用電源出力部のリピータ装置60(図示せず)は、アウトレット・リピータアンテナ56を含んでおり、これを用いて、電気信号を、リピータ、基地局、またはその他の宛先、例えば、中央に位置するデータセンターから受信し、また、電気信号を、リピータ、基地局、又はその他の送信先、例えば、中央に位置するデータセンターに向けて送信する。但し、本明細書に記載される他の実施形態との主要な相違点は、本実施形態が、電気照明レセプタクルへの挿入に代わって、既存の電気的なアウトレット(コンセント)又はソケットに差し込まれることである。
図7を参照すると、これは図6の商用電源出力部62を部分的に切断し、かつ部分的に透視して示すものである。本実施形態では、商用電源出力部62内に商用電源出力部のリピータ装置60が収容されており、図2A及び図2Bに示したのと同様の機能的な特徴及び主要な要素を有する。特に、商用電源出力部のリピータ装置60は、以下の構成要素を含む。
プラスティック製ハウジング58(図3参照)。
商用電源出力部62(機能的には第2の電源部48と等価である)。
アウトレット・バッテリ64(機能的には第1の電源部22と等価である)。
トランシーバ/リピータのプリント回路基板66(機能的にはRF回路基板26と等価である)。
そして、アウトレット・リピータのサービス・アンテナ56(機能的にはアンテナ24と等価である)。
商用電源出力部のリピータ装置60は、商用電源出力部62が電力を供給しない期間、例えばヒューズが切れるか又は電力を利用できない場合に、アウトレット・バッテリ64から電力を取り出す。商用電源出力部62が電圧を印加され、すなわち電源供給を行える期間中、商用電源出力部のリピータ装置60は、アウトレット・バッテリ64を充電し、商用電源出力部のリピータ装置60に電源供給を行う。部品選択については、任意のハウジング部が可能なプラスティック製ハウジングと、任意のワイヤー配線での電気的レセプタクルが可能な商用電源出力部と、任意の再充電可能な蓄電装置が可能なアウトレット・バッテリを含む単なる例示であることに注意を要する。
プラスティック製ハウジング58(図3参照)。
商用電源出力部62(機能的には第2の電源部48と等価である)。
アウトレット・バッテリ64(機能的には第1の電源部22と等価である)。
トランシーバ/リピータのプリント回路基板66(機能的にはRF回路基板26と等価である)。
そして、アウトレット・リピータのサービス・アンテナ56(機能的にはアンテナ24と等価である)。
商用電源出力部のリピータ装置60は、商用電源出力部62が電力を供給しない期間、例えばヒューズが切れるか又は電力を利用できない場合に、アウトレット・バッテリ64から電力を取り出す。商用電源出力部62が電圧を印加され、すなわち電源供給を行える期間中、商用電源出力部のリピータ装置60は、アウトレット・バッテリ64を充電し、商用電源出力部のリピータ装置60に電源供給を行う。部品選択については、任意のハウジング部が可能なプラスティック製ハウジングと、任意のワイヤー配線での電気的レセプタクルが可能な商用電源出力部と、任意の再充電可能な蓄電装置が可能なアウトレット・バッテリを含む単なる例示であることに注意を要する。
更に、図6に示す別の実施形態において、リピータ装置は既存の電気的な出力端にハード・ワイヤー式で配線されるものであってもよい。本実施形態において、その構成要素の機能は、上記した実施形態について説明した機能と同じであるが、その取り付け方が異なり、既存の壁面の出力プラグを部分的に又は完全に取り外し、該既存の壁面のアウトレットから分離された既存の配線に対してリピータ装置を電気的に接続してから、これを、既存の壁面のアウトレットが付設された表面に取り付ける必要がある。
また、図6に示す別の実施形態において、リピータ装置は、建物の装備品に置き換えられるように変更が加えられ、この場合に当該建物の装備品の機能が維持される。建物の装備品とは、例えば、天井タイル、暖房及び換気及び空調(HVAC:Heating and Ventilation and Air Conditioning)のグリル、天井スピーカー、天井スピーカータイル、建物の壁面に付設されたスピーカーグリル又はスピーカー等である。本実施形態において、第1の電源部は、リピータ装置に対してのみ電力を与える電源とされる。あるいは本実施形態の代替例として、第1及び第2の電源部がともにリピータ装置に電力を供給してもよい。更には、本実施形態において、その取り付け方が上述した図6の場合とは異なり、既知の建物の装備品を取り外し、それからリピータ装置を取り付けることで、建物の装備品と置き換えられるようにしてもよい。
図8は、ねじ込み式のランプ器具に組み込まれるとともに、蛍光灯用安定器801のモジュールを含むリピータ800を示す。リピータ装置800は、リピータモジュール26、アンテナ24、及び電源部22を含む。コネクタ802は、蛍光灯810との接続用に設けられる。蛍光灯810は、一例として図8に示しているが、これに限定されない。リピータ装置800は、接合部16を通して電源と結合する。一実施形態では、接合部16が、二路のねじ込み式ランプベースと結合するように構成される。一実施形態では、接合部16が、三路のねじ込み式ランプベースと結合するように構成される。一実施形態では、接合部16が、電気取出口と結合するように構成される。
図9は、リピータ装置800のブロック図900である。投入電力は、接合部16から、任意選択でのサージ・プロテクタ901へと供給される。サージ・プロテクタ901から出力される電力は、安定器801及びリピータモジュール26に供給される。サージ・プロテクタ901を省略する場合には、接合部16からの投入電力が安定器801及びリピータモジュール26に供給される。安定器801から出力される電力は、コネクタ802を介してランプ810に供給される。当業者であれば分かるように、安定器801及びリピータモジュール26について説明上、別個のモジュールとして示すが、これに限定されない。電源部905は、接合部16から再充電可能な電源部22に電力を供給するために設けられている。再充電可能な電源部22からの電力は、リピータモジュール26に供給される。
一実施形態では、安定器801及びリピータモジュール26が結合して単一のユニットとなる。
一実施形態において、安定器801及びリピータモジュール26は、ある共通の機能を共有する。例えば、一実施形態では、低電圧での共通の低電圧電源が、安定器801及びリピータモジュール26の電源部に設けられる。一実施形態では、任意選択的な通信経路902が、安定器801とリピータモジュール26との間に設けられる。一実施形態において、リピータモジュール26の機能を制御するプロセッサはまた、安定器801における選択した機能を制御し、監視するために、制御パス902を使用する。一実施形態において、安定器801は、ステータス情報及び操作情報をリピータモジュール26に提供するために、制御パス902を使用することで、リピータモジュール26が安定器のステータス情報(例えば安定器の故障やランプの故障等)を、監視システムに送信できる。一実施形態において、リピータモジュール26は、安定器801の1つ以上の動作機能(例えばオン/オフ動作機能、調光機能等)を制御するために、通信経路902を使用するように構成される。一実施形態において、リピータモジュール26は、無線周波数での通信によって、該リピータモジュール26が受信したコマンドに従って、安定器801を制御する。
一実施形態では、接合部16が、三路のランプベース、つまり、共通リード、「ハイ(高圧)」リード、及び「ロー(低圧)」リードを有するランプベースと結合するように構成される。リピータ26は、ハイリード、ローリードの一方、あるいはその両方から電力を取り出すように構成される。安定器801は、ハイリードが駆動される場合に、相対的に明るい光をランプ810により与え、ローリードだけが駆動される場合には、相対的に減光された光をランプ810によって与えるように構成される。
ブロック図900と関連して説明したランプ制御部については、図1乃至7に示すリピータ装置と関連して設けることもできる。この場合、安定器801は、1つ以上のリレー又は電子スイッチ(例えば、調光回路)で置き換えることができ、これらは、コネクタ17に対してスイッチング電力を提供するために、リピータモジュール26によって制御される。
本発明は、上記の開示に記載した特定の実施形態に限定されない。よって、本発明の範囲は、請求項及びその均等物のみにより限定される。
Claims (14)
- 電気器具に取り付けるリピータであって、
前記電気器具から受け取る電力によって充電されるように構成した再充電可能な電源と、
前記再充電可能な電源から受電するように構成したリピータモジュールと、
前記電気器具から電力を受け取るように構成した蛍光灯安定器と、を備えたリピータ。 - 前記電気器具がねじ込み式ランプベースを備えた、請求項1に記載のリピータ。
- 前記電気器具が二路のランプベースを備えた、請求項1に記載のリピータ。
- 前記電気器具が三路のランプベースを備えた、請求項1に記載のリピータ。
- 前記電気器具から受けた電力を、前記再充電可能な電源を充電するための電流及び電圧へと変換するように構成した電源部を更に備えた、請求項1に記載のリピータ。
- 前記電気器具の機能を維持するための接合部を更に備えた、請求項1に記載のリピータ。
- 前記再充電可能な電源が1つ以上の再充電可能な電池を備えた、請求項1に記載のリピータ。
- 蛍光灯に接続するためのコネクタを更に備えた、請求項1に記載のリピータ。
- 前記安定器と前記リピータモジュールとの間の通信経路を更に備えた、請求項1に記載のリピータ。
- 前記リピータモジュールが、前記安定器を制御するためのコマンドを受信するように構成された、請求項9に記載のリピータ。
- 前記リピータモジュールが、前記安定器からステータス情報を受け取るように構成された、請求項9に記載のリピータ。
- 前記リピータモジュールが、1つ以上のトランスデューサから信号を受信して基地局に該信号を再送信する、請求項9に記載のリピータ装置。
- 前記リピータモジュールが、前記安定器により駆動される蛍光灯について所望の輝度を得るために、前記安定器を制御するように構成された、請求項9に記載のリピータ。
- 出口標識内に挿入するように構成したハウジング部を更に備えた、請求項9に記載のリピータ。
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