JP3196928B2

JP3196928B2 - タイマースイッチ

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Publication number: JP3196928B2
Application number: JP35782597A
Authority: JP
Inventors: 貞生中野
Original assignee: 貞生中野
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2001-08-06
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11191924A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気製品を所定の時
間だけ動作させるタイマースイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、換気扇を予め設定した時間だけ動
作させる電子スイッチとして、コンデンサーと可変抵抗
による充放電を用いて電源のオン・オフを行うタイマー
スイッチが実用化されている。

【０００３】図７はこのような従来のタイマースイッチ
を用いた換気扇装置を示す回路図である。

【０００４】図７において、符号７１は交流電源であ
り、この交流電源７１の一方の出力端子は換気扇７２の
交流モータを介してタイマースイッチ７３の一方の端子
７４に接続される。交流電源７１の他方の出力端子はタ
イマースイッチ７３の他方の端子７５に接続される。

【０００５】次に、タイマースイッチ７３について詳細
に説明する。タイマースイッチ７３の一方の端子７４
は、バリスタ等のサージ吸収素子７６と、コンデンサＣ
７１との並列接続を介してタイマースイッチ７３の他方
の端子７５に接続される。また、タイマースイッチ７３
の一方の端子７４は、インダンタＬ７１とゲート抵抗Ｒ
７１を介して非平滑整流回路となるダイオードブリッジ
７７の一方の交流入力端子に接続される。タイマースイ
ッチ７３の他方の端子７５は、ダイオードブリッジ７７
の他方の交流入力端子に接続される。インダンタＬ７１
とゲート抵抗Ｒ７１との接続点は、トライアックＱ７１
の主電極Ｔ1 −Ｔ2 間を介してダイオードブリッジ７７
の他方の入力端子に接続される。トライアックＱ７１の
ゲートＧは、抵抗Ｒ７１とダイオードブリッジ７７との
接続点に接続される。

【０００６】このような接続により、タイマースイッチ
７３の端子７４，７５間には、サージ吸収素子７６とコ
ンデンサＣ７１とインダンタＬ７１とから成るノイズフ
ィルタを介してトライアックＱ７１が接続され、ダイオ
ードブリッジ７７は、一方の交流入力端子がゲート抵抗
Ｒ７１を介してトライアックＱ７１の主電極Ｔ1 に接続
され、他方の交流入力端子がトライアックＱ７１の主電
極Ｔ2 に接続される。

【０００７】ダイオードブリッジ７７の正極側の直流出
力端子は、サイリスタＱ７２のアノード・カソード路を
介してダイオードブリッジ７７の負極側の直流出力端子
に接続される。また、ダイオードブリッジ７７の正極側
の直流出力端子は、電源回路８０を介してダイオードブ
リッジ７７の負極側の直流出力端子に接続される。

【０００８】電源回路８０について詳細に説明する。

【０００９】電源回路８０は、抵抗Ｒ８１，Ｒ８２，Ｒ
８３，Ｒ８４と、ＮＰＮトランジスタＴｒ８１，Ｔｒ８
２，Ｔｒ８３と、電解コンデンサＣ８１とから構成され
ている。

【００１０】ダイオードブリッジ７７の正極側の直流出
力端子は、抵抗Ｒ８１，Ｒ８２の直列接続を介してダイ
オードブリッジ７７の負極側の直流出力端子に接続さ
れ、抵抗Ｒ８３とＮＰＮトランジスタＴｒ８１のコレク
タ・エミッタ路の直接接続を介してダイオードブリッジ
７７の負極側の直流出力端子に接続されるとともに、抵
抗Ｒ８４とＮＰＮトランジスタＴｒ８３のコレクタ・エ
ミッタ路と、電解コンデンサＣ８１の直接接続を介して
ダイオードブリッジ７７の負極側の直流出力端子に接続
される。抵抗Ｒ８１，Ｒ８２の接続点はＮＰＮトランジ
スタＴｒ８１のベースに接続される。ＮＰＮトランジス
タＴｒ８１のコレクタは、ＮＰＮトランジスタＴｒ８２
のベースに接続される。ＮＰＮトランジスタＴｒ８３の
コレクタは、ＮＰＮトランジスタＴｒ８２のコレクタ・
エミッタ路を介してＮＰＮトランジスタＴｒ８３のベー
スに接続される。ＮＰＮトランジスタＴｒ８３のエミッ
タと電解コンデンサＣ８１との接続点は、タイマー制御
回路９０の正極側の電源入力端子に接続される。

【００１１】タイマー制御回路９０について詳細に説明
する。

【００１２】タイマー制御回路９０は、抵抗Ｒ９１，Ｒ
９２，Ｒ９３と、可変抵抗ＶＲ９１と、操作スイッチＳ
Ｗ９１と、電解コンデンサＣ９１と、コンパレータ９１
と、から構成されている。可変抵抗ＶＲ９１と、電解コ
ンデンサＣ９１とは充放電回路を構成している。

【００１３】電源回路８０のＮＰＮトランジスタＴｒ８
３のエミッタと電解コンデンサＣ８１との接続点は、タ
イマー制御回路９０の抵抗Ｒ９１を介して操作スイッチ
ＳＷ９１の一方の端子に接続され、抵抗Ｒ９２，Ｒ９３
の直列接続を介してダイオードブリッジ７７の負極側の
直流出力端子に接続されるとともに、コンパレータ９１
の正極側の電源入力端子に接続される。

【００１４】操作スイッチＳＷ９１の他方の端子は、可
変抵抗ＶＲ９１の一端とコンパレータ９１の非反転入力
端子（＋）に接続されるとともに、電解コンデンサＣ９
１を介してダイオードブリッジ７７の負極側の直流出力
端子に接続される。操作スイッチＳＷ９１は、プッシュ
スイッチとなっており、操作部を押圧した場合のみオン
するようになっている。可変抵抗ＶＲ９１の摺動接点
は、ダイオードブリッジ７７の負極側の直流出力端子に
接続される。これにより、可変抵抗ＶＲ９１と、電解コ
ンデンサＣ９１とは充放電回路を構成している。抵抗Ｒ
９１の抵抗値は可変抵抗ＶＲ９１の抵抗値よりも十分小
さく設定されている。抵抗Ｒ９２，Ｒ９３の接続点はコ
ンパレータ９１の反転入力端子（−）に接続される。コ
ンパレータ９１の負極側の電源入力端子は、ダイオード
ブリッジ７７の負極側の直流出力端子に接続される。コ
ンパレータ９１の出力端子は、サイリスタＱ７２のゲー
トに接続されるとともに、抵抗Ｒ７２を介してダイオー
ドブリッジ７７の負極側の直流出力端子に接続される。

【００１５】このような従来の換気扇装置の動作を以下
に説明する。

【００１６】ダイオードブリッジ７７の出力は、最大値
が約１４０Ｖ、最小値が０Ｖの非平滑直流電圧となる。

【００１７】電源回路８０は、ダイオードブリッジ７７
の出力が８Ｖ以下の場合、ＮＰＮトランジスタＴｒ８１
がオフされ、ＮＰＮトランジスタＴｒ８２，Ｔｒ８３が
オンされ、電解コンデンサＣ８１が充電され、これによ
り、タイマー制御回路９０に直流電源電圧を供給する。

【００１８】今、操作スイッチＳＷ９１を一時的（例え
ば０．５秒程度）にオンすると、電解コンデンサＣ９１
に電荷が充電され、コンパレータ９１の非反転入力端子
（＋）の電圧が、反転入力端子（−）の電圧より高くな
り、コンパレータ９１の出力がハイレベル（Ｈ）とな
り、サイリスタＱ７２が導通状態となる。この結果、ダ
イオードブリッ７７に電流Ｉ７が流れ、トライアックＱ
７１の端子Ｔ１と、ゲートＧの間に接続されたＲ７１
（抵抗値Ｒ７１）に、トライアックＱ７１を導通状態に
するだけのゲート電圧が得られる電圧降下Ｉ７・Ｒ７１
（＞ゲートトリガ電圧）が発生し、トライアックＱ７１
を導通状態にする。トライアックＱ７１が導通状態とな
ると、換気扇７２のモータに大電流が流れ、換気扇７２
が回転する。電解コンデンサＣ９１の電荷は、可変抵抗
ＶＲ９１を介して放電され、電解コンデンサＣ９１の電
圧が抵抗Ｒ９２，Ｒ９３の接続点から得られる基準電圧
以下になるまで、トライアックＱ７１を導通状態とし、
換気扇７２を回転させる。電解コンデンサＣ９１の電圧
が抵抗Ｒ９２，Ｒ９３の接続点から得られる基準電圧以
下になると、コンパレータ９１の出力がローレベル
（Ｌ）となり、サイリスタＱ７２が非導通状態となり、
トライアックＱ７１が非導通状態となり、換気扇７２が
停止する。この後、操作スイッチＳＷ９１を一時的（例
えば０．５秒程度）にオンすると、上述と同様に換気扇
７２が回転する。

【００１９】ここで、操作スイッチＳＷ９１のオンによ
り換気扇７２が動作する時間を調整する場合は、可変抵
抗ＶＲ９１の摺動接点を操作して抵抗値を調整すればよ
い。

【００２０】このような従来のタイマースイッチによれ
ば、換気扇を予め設定した時間だけ動作させることがで
きる。

【００２１】しかしながら、このような従来のタイマー
スイッチによれば、コンパレータ９１の出力がローレベ
ル（Ｌ）となって、サイリスタＱ７２が非導通状態とな
り、換気扇７２が停止した状態においても、電源回路８
０のトランジスタＴｒ８１のコレクタは、以下に示す電
圧値となる。

【００２２】図８は主制御対象となる換気扇７２が停止
した状態における電源回路８０のトランジスタＴｒ８１
のコレクタに加わる電圧を示す波形図である。

【００２３】図８において、ダイオードブリッジ７７の
出力は、破線に示すように、最大値が約１４０Ｖ、最小
値が０Ｖの非平滑直流電圧となる。これに対して、実線
に示す電源回路８０のトランジスタＴｒ８１のコレクタ
に加わる電圧は、ダイオードブリッジ７７の出力が８Ｖ
以下の場合に、ダイオードブリッジ７７の出力と一致す
ることになる。この一致する期間の位相は、０°から１
０°，１７０°から１９０°，３５０°から３６０°と
なる。この期間において、トランジスタＴｒ８１がオフ
し、トランジスタＴｒ８２，Ｔｒ８３がオンし、電解コ
ンデンサＣ８１が充電され、これにより、タイマー制御
回路９０に直流電源電圧を供給する。

【００２４】図８に示すように、電解コンデンサＣ８１
へは、ダイオードブリッジ７７の出力のゼロクロスの近
辺の両端で、トランジスタＴｒ８２，Ｔｒ８３がオン
し、電解コンデンサＣ８１に充電電流が流れ、この充電
電流はタイマー制御回路９０によって消費されるため、
ダイオードブリッジ７７により電流が供給されることに
なる。このため僅かながら電力が消費される。また、こ
の時、ダイオードブリッ７７に流れる電流をｉ７とする
と、トライアックＱ７１のゲート抵抗Ｒ７１での電圧降
下ｉ７・Ｒ７１（＜ゲートトリガ電圧）が小さく、トラ
イアックＱ７１を導通状態にすることができないように
抵抗値Ｒ７１が設定されている。

【００２５】しかしながら、最近、換気扇の多機能化に
より、タイマー制御回路９０がトライアックＱ７１をオ
フした状態でも、この場合に消費する微小な電流で、不
安定な状態で動作してしまう商品が登場してきた。例え
ば、小型モータの力で換気扇のカバーを自動的に開閉す
る商品では、タイマー制御回路９０がトライアックＱ７
１をオフした状態でも、この場合に消費する微小な電流
で小型モータが回転しようとし、音を発生するという問
題があった。

【００２６】また、タイマー制御回路９０では、可変抵
抗ＶＲ９１と電解コンデンサＣ９１とによる充放電回路
により時間を設定するため、５分程度の時間しか設定で
きない。これに対してユニットバス用の換気扇では、少
なくとも１時間以上の換気が必要となり、図７の装置で
は不適切なものとなっていた。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のタイマ
ースイッチでは、主制御対象となる換気扇が停止した状
態でも、電源回路に充電電流が流れ、この充電電流はタ
イマー制御回路９０によって消費されるため、ダイオー
ドブリッジにより電流が供給されることにり、このため
僅かながら電力が消費され、換気扇の多機能化した商品
では、この場合に消費する微小な電流で、不安定な状態
で動作することがあった。また、タイマー制御回路で
は、可変抵抗と電解コンデンサとによる充放電回路によ
り時間を設定するため、５分程度の時間しか制御対象を
オン状態に設定できない。これに対してユニットバス用
の換気扇では、少なくとも１時間以上の換気が必要とな
り、不適切なものとなっていた。

【００２８】そこで本発明は、タイマー動作により制御
対象をオフ状態にした場合における消費電力をより小さ
くするとともに、制御対象をオン状態に設定する時間を
増大することができるタイマースイッチを提供すること
を目的とするものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明のタイマースイッ
チは、交流電源に対して負荷と制御回路とが直列的に接
続されて負荷及び制御回路に電力供給するタイマースイ
ッチであって、交流電源から負荷に電源電圧を供給する
経路に設けられて、負荷電流の流通をオン・オフ制御す
るためのもので、交流電源の電圧変化に応じてゼロクロ
ス付近の低電圧ではオフでありそれを越えるとオンして
負荷電流を流通させるスイッチ素子としてのトライアッ
クと、交流電源ラインに直列に接続されて、交流電源の
電圧変化に応じて前記トライアック用のゲート電圧を生
成して前記トライアックをオン・オフするための抵抗
と、前記トライアックのオフ期間において前記交流電源
の電源電圧より得られた直流電源電圧の供給をオン・オ
フする第２のスイッチ素子及び操作スイッチと、直流電
源電圧が供給された場合、前記トライアック及び第２の
スイッチ素子を予め設定された時間だけオンする制御回
路と、前記操作スイッチからの直流電源電圧が給電され
ることにより前記制御回路をオンする直流電源電圧を出
力する立ち上げ用電源回路と、前記第２のスイッチ素子
からの直流電源電圧を前記制御回路に供給する回路手段
と、を具備したことを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する図１は本発明に係るタイマースイッ
チの第１の実施の形態を示す回路図である。

【００３１】図１において、符号１１は交流電源であ
り、この交流電源１１の一方の出力端子は負荷となる換
気扇１２の交流モータを介してタイマースイッチ１３の
一方の端子１４に接続される。交流電源１１の他方の出
力端子はタイマースイッチ１３の他方の端子１５に接続
される。

【００３２】次に、タイマースイッチ１３について詳細
に説明する。タイマースイッチ１３の一方の端子１４
は、バリスタ等のサージ吸収素子１６と、コンデンサＣ
１１との並列接続を介してタイマースイッチ１３の他方
の端子１５に接続される。また、タイマースイッチ１３
の一方の端子１４は、インダンタＬ１１とゲート抵抗Ｒ
１１を介して非平滑整流回路となるダイオードブリッジ
１７の一方の交流入力端子に接続される。タイマースイ
ッチ１３の他方の端子１５は、ダイオードブリッジ１７
の他方の交流入力端子に接続される。インダンタＬ１１
とゲート抵抗Ｒ１１との接続点は、トライアックＱ１１
の主電極Ｔ1 −Ｔ2 間を介してダイオードブリッジ１７
の他方の入力端子に接続される。トライアックＱ１１の
ゲートＧは、ゲート抵抗Ｒ１１とダイオードブリッジ１
７との接続点に接続される。

【００３３】このような接続により、タイマースイッチ
１３の端子１４，１５間には、サージ吸収素子１６とコ
ンデンサＣ１１とインダンタＬ１１とから成るノイズフ
ィルタを介してトライアックＱ１１が接続され、ダイオ
ードブリッジ１７は、一方の交流入力端子がゲート抵抗
Ｒ１１を介してトライアックＱ１１の主電極Ｔ1 に接続
され、他方の交流入力端子がトライアックＱ１１の主電
極Ｔ2 に接続される。

【００３４】ダイオードブリッジ１７の正極側の直流出
力端子は、立ち上げ用電源回路２０を介してダイオード
ブリッジ１７の負極側の直流出力端子に接続されるとと
もに、スイッチ素子２１の一方の端子に接続される。ス
イッチ素子２１の他方の端子は、抵抗Ｒ２１を介してマ
イクロコンピュータ２２の正極側の電源入力端子に接続
される。マイクロコンピュータ２２の負極側の電源入力
端子はダイオードブリッジ１７の負極側の直流出力端子
に接続される。マイクロコンピュータ２２は、ソフト的
タイマ機能（プログラムにより実現するタイマ機能）を
有し、所定値以上の直流電源電圧が供給された場合、前
記スイッチ素子２１を予め設定された時間だけオンす
る。

【００３５】次に、立ち上げ用電源回路２０について説
明する。立ち上げ用電源回路２０は、前記操作スイッチ
ＳＷ２０と、電流抑制抵抗器となる抵抗Ｒ２０と、低定
電圧ダイオードとなるツェナーダイオードＺＤ２０と、
電解コンデンサＣ２０とから構成されている。

【００３６】ダイオードブリッジ１７の正極側の直流出
力端子は、抵抗Ｒ２０を介して操作スイッチＳＷ２０の
一方の端子に接続される。操作スイッチＳＷ２０の他方
の端子は、マイクロコンピュータ２２の正極側の電源入
力端子に接続され、電解コンデンサＣ２０を介してダイ
オードブリッジ１７の負極側の直流出力端子に接続され
るとともに、ツェナーダイオードＺＤ２０のカソードに
接続される。ツェナーダイオードＺＤ２０のアノード
は、ダイオードブリッジ１７の負極側の直流出力端子に
接続される。操作スイッチＳＷ２０は、プッシュスイッ
チとなっており、操作部を押圧した場合のみオンするよ
うになっている。

【００３７】このような構成によりタイマースイッチ１
３は、交流電源１１から負荷に電源電圧を供給する経路
に設けられた第１のスイッチ素子（トライアックＱ１
１）と、前記交流電源からの電源電圧より得られた直流
電源電圧の供給をオン・オフする第２のスイッチ素子
（スイッチ素子２１）及び操作スイッチＳＷ２０と、直
流電源電圧が供給された場合、前記第１及び第２のスイ
ッチ素子を予め設定された時間だけオンする制御回路
（マイクロコンピュータ２２）と、前記操作スイッチか
らの直流電源電圧が給電されることにより前記制御回路
をオンする直流電源電圧を出力する立ち上げ用電源回路
２０と、前記第２のスイッチ素子からの直流電源電圧を
前記制御回路に供給する回路手段（スイッチ素子２１の
他方の端子とマイクロコンピュータ２２の正極側の電源
入力端子との間の抵抗Ｒ２１及び配線）と、を具備して
いる。

【００３８】また、図１のタイマースイッチ１３は、操
作スイッチＳＷ２０を立ち上げ用電源回路２０内に設け
ているが、立ち上げ用電源回路２０の外に設けてもよ
い。

【００３９】このような発明の実施の形態のタイマー動
作を以下に説明する。

【００４０】ダイオードブリッジ１７の出力は、最大値
が約１４０Ｖ、最小値が０Ｖの非平滑直流電圧となる。

【００４１】今、立ち上げ用電源回路２０の操作スイッ
チＳＷ２０を一時的（例えば０．５秒程度）にオンする
と、電解コンデンサＣ２０に電荷が充電され、マイクロ
コンピュータ２２に所定値以上の直流電源電圧が供給さ
れる。これにより、マイクロコンピュータ２２は、スイ
ッチ素子２１をオンする。操作スイッチＳＷ２０がオフ
されても、電解コンデンサＣ２０に持続的に充電電流が
流れ、マイクロコンピュータ２２に所定値以上の直流電
源電圧が供給され、一方、ダイオードブリッジ１７から
充電電流が流れることにより、ダイオードブリッ１７に
電流Ｉ１が流れ、トライアックＱ１１の端子Ｔ１と、ゲ
ートＧの間に接続されたゲート抵抗Ｒ１１（抵抗値Ｒ１
１）に、トライアックＱ１１を導通状態にするだけのゲ
ート電圧が得られる電圧降下Ｉ１・Ｒ１１（＞ゲートト
リガ電圧）が発生し、トライアックＱ１１を導通状態に
する。この場合、第１のスイッチ素子となるトライアッ
クＱ１１と第２のスイッチ素子となるスイッチ素子２１
は連動してオン・オフされることになる。トライアック
Ｑ１１が導通状態となると、換気扇１２のモータに大電
流が流れ、換気扇１２が回転する。マイクロコンピュー
タ２２は、予め設定された時間が経過すると、スイッチ
素子２１をオフする。これにより、電解コンデンサＣ２
０への充電電流が無くなり、マイクロコンピュータ２２
が停止するとともに、トライアックＱ１１が非導通状態
となり、換気扇１２が停止する。この後、操作スイッチ
ＳＷ２０を一時的（例えば０．５秒程度）にオンする
と、上述と同様に換気扇１２が回転する。

【００４２】以上の動作により、操作スイッチＳＷ２０
を一時的にオンすることにより、換気扇１２を予め設定
した時間だけ動作させることができる。

【００４３】このような発明の実施の形態によれば、タ
イマー動作により制御対象の換気扇１２をオフ状態にし
た場合、操作スイッチＳＷ２０及びスイッチ素子２１は
オフとなり、ダイオードブリッジ１７から後段の回路に
電流がまったく供給されなくなる。これにより、タイマ
ー動作により制御対象をオフ状態にした場合における消
費電力をより小さくすることができる。これにより、省
エネルギー化が可能になるとともに、換気扇の多機能化
した商品において、不安定な状態で動作することを防止
できる。また、マイクロコンピュータ２２に設けたタイ
マー回路により制御対象をオン状態に設定する時間を設
定するので、ほぼ無制限に時間を設定することができ、
制御対象をオン状態に設定する時間を増大することがで
き、少なくとも１時間以上の換気が必要なユニットバス
用の換気扇に適用できる。

【００４４】また、図１の発明の実施の形態では、立ち
上げ用電源回路２０を、前記操作スイッチＳＷ２０と、
電流抑制抵抗器となる抵抗Ｒ２０と、低定電圧ダイオー
ドとなるツェナーダイオードＺＤ２０と、電解コンデン
サＣ２０とから構成することにより、操作スイッチＳＷ
２０のオンからタイマースイッチの立ち上げまで、１０
０ｍ秒から２００ｍ秒程度とすることが可能となり、極
微小の定格の部品でも十分なので、コンパクトに実装し
た回路で実現できる。

【００４５】図２は図１のスイッチ素子２１の第１の具
体例を示す回路図である。

【００４６】図２において、スイッチ素子２１は、フォ
トカプラＰＣ３０と、抵抗Ｒ３０とから構成される。フ
ォトカプラＰＣ３０は、発光側の発光ダイオードＤ３０
と受光側が高耐圧のＮＰＮトランジスタ（フォトトラン
ジスタ）Ｔｒ３０とを用いている。発光ダイオードＤ３
０は、アノードが操作スイッチＳＷ２０と電解コンデン
サＣ２０の接続点に接続され、カソードが抵抗Ｒ３０を
介してマイクロコンピュータの出力端子ｒ２２に接続さ
れる。ＮＰＮトランジスタＴｒ３０は、コレクタがダイ
オードブリッジ１７の正極側の直流出力端子に接続さ
れ、エミッタが抵抗Ｒ２１を介してマイクロコンピュー
タ２２の正極側の電源入力端子に接続される。

【００４７】このようなスイッチ素子２１の動作を以下
に説明する。

【００４８】まず、操作スイッチＳＷ２０がオンする
と、電解コンデンサＣ２０は定電圧ダイオード（ツェナ
ーダイオードＺＤ２０）で決定される電位まで充電さ
れ、マイクロコンピュータ２２が起動する。これによ
り、出力端子ｒ２２がローレベル（Ｌ）となり、フォト
カプラＰＣ３０の発光ダイオードＤ３０に電流が流れ、
ＮＰＮトランジスタＴｒ３０がオンとなり、電流制限抵
抗Ｒ２１を介して電解コンデンサＣ２０を充電する。こ
の時、図１に示すトライアックＱ１１のゲート抵抗Ｒ１
１の両端の電圧降下がトライアックＱ１１のゲートトリ
ガ電圧に達してトライアックＱ１１がオンするまで電解
コンデンサＣ２０への充電が行われる。

【００４９】トライアックＱ１１がオンすると、ダイオ
ードブリッジ１７への交流入力が無くなり、ゼロクロス
点に至るまで電解コンデンサＣ２０への充電が停止され
る。ゼロクロス点に到達すると、トライアックＱ１１が
オフして、再び電解コンデンサＣ２０への充電が開始さ
れる。このように、フォトカプラＰＣ３０を介しての充
電は交流入力のゼロクロス極近傍期間のみで、大半の期
間は負荷となる換気扇１２の交流モータに供給される。

【００５０】また、この場合、操作スイッチＳＷ２０が
オンしてからマイクロコンピュータ２２が始動するまで
の時間はたかだか数１０ｍ秒程度なので、操作スイッチ
ＳＷ２０の操作は極短時間で十分である。

【００５１】図３は図１のスイッチ素子２１の第２の具
体例を示す回路図である。

【００５２】図３において、スイッチ素子２１は、抵抗
Ｒ３１，Ｒ３２と高耐圧のＰＮＰトランジスタＴｒ３１
とから構成される。ＰＮＰトランジスタＴｒ３１は、エ
ミッタがダイオードブリッジ１７の正極側の直流出力端
子に接続され、コレクタが抵抗Ｒ２１を介してマイクロ
コンピュータ２２の正極側の電源入力端子に接続され
る。ＰＮＰトランジスタＴｒ３１は、そのエミッタがベ
ース電位を決定するための抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列接
続を介してマイクロコンピュータ２２の出力端子ｒ２２
に接続される。抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の接続点はＰＮＰト
ランジスタＴｒ３１のベースに接続される。

【００５３】操作スイッチＳＷ２０がオンされてマイク
ロコンピュータ２２が動作すると、マイクロコンピュー
タ２２内のプログラムにより、出力端子ｒ２２がローレ
ベル（Ｌ）となり、ＰＮＰトランジスタＴｒ３１がオン
して、電解コンデンサＣ２０が充電される。その他の動
作は図２と同一である。

【００５４】図４は本発明に係るタイマースイッチの第
２の実施の形態を示す回路図であり、図１及び図２と同
じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略している。

【００５５】図４において、本発明の実施の形態は、前
記操作スイッチＳＷ２０の状態を検出するために、操作
スイッチの一端にダイオードＤ４０と、抵抗Ｒ４１，Ｒ
４２と、ＮＰＮトランジスタＴｒ４１とから構成される
操作スイッチ検出回路を設け、この操作スイッチ検出回
路の出力を前記マイクロコンピュータ４２に入力し、マ
イクロコンピュータ４２は、直流電源電圧が供給されて
から操作スイッチ検出回路の出力が２回目のオンを示し
た場合に前記第１及び第２のスイッチ素子（トライアッ
クＱ１１，スイッチ素子２１）をオンからオフに切換え
るようになっている。

【００５６】操作スイッチＳＷ２０の他端は、ダイオー
ドＤ４０のアノード・カソード路を介して定電圧ダイオ
ードＺＤ２０のカソードに接続される。ダイオードＤ４
０のアノードは、抵抗Ｒ４１を介してＮＰＮトランジス
タＴｒ４１のベースに接続される。ダイオードＤ４０の
カソードは、抵抗Ｒ４２とＮＰＮトランジスタＴｒ４１
のコレクタ・エミッタ路を介してダイオードブリッジ１
７の他方の交流入力端子に接続される。ＮＰＮトランジ
スタＴｒ４１のコレクタは、マイクロコンピュータ４２
の入力端子ｒ４３に接続される。

【００５７】このような発明の実施の形態の動作を以下
に説明する。

【００５８】まず、操作スイッチＳＷ２０がオンする
と、ＮＰＮトランジスタＴｒ４１がオンとなり、マイク
ロコンピュータ４２の入力端子ｒ４３の入力はローレベ
ル（Ｌ）となる。マイクロコンピュータ４２は、そのプ
ログラムで、入力端子ｒ４３がローレベル（Ｌ）となっ
た時、操作スイッチＳＷ２０が押されたと判定する。そ
して、直流電源電圧が供給されてから２回目のオンを示
した場合に前記第１及び第２のスイッチ素子（トライア
ックＱ１１，スイッチ素子２１）をオンからオフに切換
える。これにより、図１に示した換気扇１２の停止が押
圧スイッチＳＷ２０の操作により行える。

【００５９】このような発明の実施の形態によれば、同
一の操作スイッチＳＷ２０により、タイマースイッチを
起動及び停止させることが可能となり、取付けスペース
を有効に活用することができる。

【００６０】図５は本発明に係るタイマースイッチの第
３の実施の形態を示す回路図であり、図４と同じ構成要
素には同じ符号を付して説明を省略している。

【００６１】図５において、本発明の実施の形態は、連
続動作とタイマ動作の機能を備えるため、機能選択操作
スイッチ５１を具備し、当該機能選択操作スイッチ５１
によるタイマ動作選択時、複数の設定時間の選択を可能
とし、また、前記第１及び第２のスイッチ素子（トライ
アックＱ１１，スイッチ素子２１）をオンした状態でも
当該機能選択操作スイッチ５１の操作により機能変更ま
たは設定時間変更が可能となるようにマイクロコンピュ
ータ５０を構成したことを特徴とする。

【００６２】機能選択操作スイッチ５１は、コモン端子
Ｃがダイオードブリッジ１７の負極側の直流出力端子に
接続され、端子Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４がマイクロコン
ピュータ５０の入力ポートｒ５１，ｒ５２，ｒ５３，ｒ
５４にそれぞれ接続される。

【００６３】機能選択操作スイッチ５１は、手動操作に
より、端子Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の内一つを選択して
コモン端子Ｃに接続する。マイクロコンピュータ５０
は、立ち上がった時点で、入力ポートｒ５１，ｒ５２，
ｒ５３，ｒ５４のステータスを読み込みランダムアクセ
スメモリに記憶しておき、絶えず入力ポートの値が変化
したか否かのチェックを繰り返し、電子スイッチの動作
中にモード切換えが行われたか否かを判定する。この結
果、入力ポートの値に応じて決められたプログラムにジ
ャンプして、連続動作、各設定された時間のタイマ動作
を実行できる。

【００６４】この場合の具体的な例を説明する。マイク
ロコンピュータ５０は、機能選択操作スイッチ５１にお
いて、端子Ａ１を選択した場合に連続動作，端子Ａ２，
Ａ３，Ａ４を選択した場合にタイマー動作をそれぞれ１
時間，２時間，４時間行うようにする。

【００６５】これにより、端子Ａ２を選択して操作スイ
ッチ２２をオンした場合、１時間換気扇が動作するが、
途中で端子Ａ１に切換えた場合、換気扇が連続動作とな
り、途中で端子Ａ３に切換えた場合、換気扇が残り２時
間動作することになる。

【００６６】このような発明の実施の形態によれば、機
能選択操作スイッチ５１の操作により機能変更または設
定時間変更が可能となるので、非常に便利なものとな
る。

【００６７】図６は本発明に係るタイマースイッチの第
４の実施の形態を示す回路図であり、図５と同じ構成要
素には同じ符号を付して説明を省略している。

【００６８】図６において、本発明の実施の形態は、前
記第１及び第２のスイッチ素子（図１に示したトライア
ックＱ１１，スイッチ素子２１）をオン期間の終了時、
前記立ち上げ用電源回路４０の電解コンデンサＣ２０の
電荷を強制的に放電させるトランジスタＴｒ５１からな
る放電回路を設けたことを特徴とする。

【００６９】ダイオードＤ４０と電解コンデンサＣ２０
との接続点は、抵抗Ｒ５１，Ｒ５２を介してマイクロコ
ンピュータ６０の出力端子ｒ６１に接続されとともに、
ＰＮＰトランジスタＴｒ５１のエミッタ・コレクタ路を
介してダイオードブリッジ１７の負極側の直流出力端子
に接続される。ＰＮＰトランジスタＴｒ５１のベース
は、抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の接続点に接続される。

【００７０】ここで、マイクロコンピュータ６０の出力
端子ｒ２２がハイレベル（Ｈ）となると、スイッチ素子
２１の発光ダイオードＤ３０に電流が流れなくなり、ス
イッチ素子２１がオフの状態となる。この結果、図１に
示したトライアックＱ１１がオフする。この時点で、タ
イマースイッチの動作はオフ状態となる。しかしなが
ら、電解コンデンサＣ２０には、電荷が残っており、マ
イクロコンピュータ６０をある程度動作状態にしてい
る。そこで、マイクロコンピュータ６０は、プログラム
の最終で、出力端子ｒ６１をローレベル（Ｌ）にし、Ｐ
ＮＰトランジスタＴｒ５１がオンし、電解コンデンサＣ
２０の電荷を一気に放電させ、マイクロコンピュータ６
０自身を結果的に動作できない状態に追い込む。この結
果、タイマースイッチの動作終了時のマイクロコンピュ
ータ６０の電源電圧が不安定になる時間をほとんど無く
し、マイクロコンピュータ６０の誤動作を防止すると同
時に、終了後、短時間でスタートが可能になるようにし
ている。

【００７１】尚、図１乃至図７記載のタイマースイッチ
は、制御対象となる負荷として換気扇を用いたが、他の
電気製品となる装置、例えば照明装置に用いてもよい。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、タイマー動作により制
御対象をオフ状態にした場合における消費電力をより小
さくするとともに、制御対象をオン状態に設定する時間
を増大することができるので、これにより、省エネルギ
ー化が可能になるとともに、多機能化した商品におい
て、不安定な状態で動作することを防止でき、ユニット
バスの換気扇のような長時間の動作が必要な装置にも適
用できる。

【００７３】請求項４記載の構成によれば、タイマース
イッチの立ち上げまで、１００ｍ秒から２００ｍ秒程度
とすることが可能となり、極微小の定格の部品でも十分
なので、コンパクトに実装した回路で実現できる。

【００７４】請求項５記載の構成によれば、同一の操作
スイッチにより、タイマースイッチを起動及び停止させ
ることが可能となり、取付けスペースを有効に活用する
ことができる。

【００７５】請求項６記載の構成によれば、機能選択操
作スイッチの操作により機能変更または設定時間変更が
可能となるので、非常に便利なものとなる。

【００７６】請求項７記載の構成によれば、タイマース
イッチの動作終了時のマイクロコンピュータの電源電圧
が不安定になる時間をほとんど無くし、マイクロコンピ
ュータの誤動作を防止すると同時に、終了後、短時間で
スタートが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタイマースイッチの第１の実施の
形態を示す回路図。

【図２】図１のスイッチ素子の第１の具体例を示す回路
図。

【図３】図１のスイッチ素子の第２の具体例を示す回路
図。

【図４】本発明に係るタイマースイッチの第２の実施の
形態を示す回路図。

【図５】本発明に係るタイマースイッチの第３の実施の
形態を示す回路図。

【図６】本発明に係るタイマースイッチの第４の実施の
形態を示す回路図。

【図７】従来のタイマースイッチを用いた換気扇装置を
示す回路図。

【図８】図７の電源回路のトランジスタのコレクタに加
わる電圧を示す波形図。

【符号の説明】

１１交流電源１３タイマースイッチ１７ダイオードブリッジ２０立ち上げ用電源回路２１スイッチ素子２２マイクロコンピュータＱ１１トライアックＳＷ２０操作スイッチＲ２１抵抗

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源に対して負荷と制御回路とが直
列的に接続されて負荷及び制御回路に電力供給するタイ
マースイッチであって、交流電源から負荷に電源電圧を供給する経路に設けられ
て、負荷電流の流通をオン・オフ制御するためのもの
で、交流電源の電圧変化に応じてゼロクロス付近の低電
圧ではオフでありそれを越えるとオンして負荷電流を流
通させるスイッチ素子としてのトライアックと、交流電源ラインに直列に接続されて、交流電源の電圧変
化に応じて前記トライアック用のゲート電圧を生成して
前記トライアックをオン・オフするための抵抗と、前記トライアックのオフ期間において前記交流電源の電
源電圧より得られた直流電源電圧の供給をオン・オフす
る第２のスイッチ素子及び操作スイッチと、直流電源電圧が供給された場合、前記トライアック及び
第２のスイッチ素子を予め設定された時間だけオンする
制御回路と、前記操作スイッチからの直流電源電圧が給電されること
により前記制御回路をオンする直流電源電圧を出力する
立ち上げ用電源回路と、前記第２のスイッチ素子からの直流電源電圧を前記制御
回路に供給する回路手段と、を具備したことを特徴とするタイマースイッチ。
【請求項２】前記第２のスイッチ素子として受光側が
高耐圧のＮＰＮトランジスタとなるフォトカプラを用い
たことを特徴とする請求項１記載のタイマースイッチ。
【請求項３】前記第２のスイッチ素子として高耐圧の
ＰＮＰトランジスタを用いたことを特徴とする請求項１
記載のタイマースイッチ。
【請求項４】前記立ち上げ用電源回路を、前記操作ス
イッチと、電流抑制抵抗器と、低定電圧ダイオードと、
電解コンデンサとから構成したことを特徴とする請求項
１記載のタイマースイッチ。
【請求項５】前記操作スイッチの状態を検出するため
に、操作スイッチの一端にダイオードとトランジスタか
ら構成される操作スイッチ検出回路を設け、この操作ス
イッチ検出回路の出力を前記制御回路に入力し、制御回
路は、直流電源電圧が供給されて操作スイッチ検出回路
の出力が２回目のオンを示した場合に前記トライアック
及び第２のスイッチ素子をオンからオフに切換えること
を特徴とする請求項１記載のタイマースイッチ。
【請求項６】連続動作とタイマー動作の機能を備える
ため、機能選択操作スイッチを具備し、当該機能選択操
作スイッチによるタイマ動作選択時、複数の設定時間の
選択を可能とし、また、前記トライアック及び第２のス
イッチ素子をオンした状態でも当該機能選択操作スイッ
チの操作により機能変更または設定時間変更が可能とな
るように前記制御回路を構成したことを特徴とする請求
項１記載のタイマースイッチ。
【請求項７】前記トライアック及び第２のスイッチ素
子のオン期間の終了時、前記立ち上げ用電源回路の電解
コンデンサの電荷を強制的に放電させるトランジスタか
らなる放電回路を設けたことを特徴とする請求項４記載
のタイマースイッチ。