JP4092606B2 - 非常用点灯装置および非常用照明装置 - Google Patents

非常用点灯装置および非常用照明装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリによりランプが点灯される非常用点灯装置および非常用照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
誘導灯、非常灯などの非常用照明装置は、通常電源の停電時に非常用のバッテリでランプを規定時間にわたって正常に点灯しなければならない。そのため、バッテリの寿命を点検する必要があり、手動または自動の点検用スイッチを用いて強制的に停電させてバッテリを放電させ、バッテリによるランプ点灯状態を点検している。そして、点検後は、バッテリを充電させて通常電源の停電に備えている。
【0003】
この種の非常用照明装置は、例えば特開昭58−164190号公報(従来技術)に開示され、その非常用点灯装置の構成を図5に示す。図5に示す非常用点灯装置30は、非常用電源回路31、ランプ点灯回路32、切換回路33および非常用電源点検回路34などから構成されている。非常用電源点検回路34は、手動点検スイッチ35、タイマ回路36を作動させる自動点検スイッチ37および蓄電池(バッテリ)38の端子電圧を検出する電圧検出回路39を具備している。
【0004】
非常用点灯装置30は、手動点検スイッチ35が操作され、または、自動点検スイッチ37が動作して交流電源40が強制的に停電されると、リレーコイル33aが消勢してリレー接点33bが切り換わり、蓄電池38とランプ点灯回路32が接続される。そして、タイマ回路36の設定時間経過後に停電が解除され、蓄電池38およびランプ点灯回路32は交流電源40に接続される。そして、電圧検出回路39は、蓄電池38の端子電圧を検出し、端子電圧が基準値以下の場合は、交流電源40と急速充電回路41とを接続して蓄電池38を急速充電させ、端子電圧が基準値以上の場合は、交流電源40とトリクル充電回路42とを接続して蓄電池38を長時間充電させるようにする。非常用点灯装置30は、蓄電池38の端子電圧に応じて、蓄電池38を急速充電またはトリクル充電させるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、蓄電池は、空の充電状態(端子電圧が零)から充電されても、図6に示すように、端子電圧は満充電電圧値近くまで急速に上昇し、その後、長時間充電によって一定の満充電電圧値まで上昇していく。そして、端子電圧が基準値以上であっても、充電時間が短いと蓄電池には電荷が蓄積されておらず充電容量が充分でないので、図中、破線で示すように、ランプ点灯による放電により急激に端子電圧が低下するものである。また、蓄電池の電圧値は、雰囲気温度または経年劣化により変化する。すなわち、蓄電池の電圧値は、雰囲気温度が高いと低くなり、雰囲気温度が低いと高くなり、セミショートモード(端子の劣化)になると低くなり、ドライアップモード(電解液の漏洩)になると高くなる。
【0006】
したがって、従来技術の非常用点灯装置30は、蓄電池38の基準値が設定しづらいという欠点を有し、基準値を満充電電圧値よりもある程度の低い電圧に設定する必要がある。そして、蓄電池38が急速充電されて基準値以上の端子電圧となった後のトリクル充電中に、トリクル充電開始後の短期間のうちに停電が発生すると、蓄電池38の充電容量が不十分の状態で蓄電池38とランプ点灯回路32が接続され、蓄電池38が放電されるという欠点を有する。
【0007】
本発明は、バッテリの充電容量が急速に回復できる非常用点灯装置および非常用照明装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の非常用点灯装置の発明は、直流電源と;直流電源により充電されるバッテリと;バッテリを急速充電する電流が流れる抵抗を有する第1の充電回路および前記抵抗よりも抵抗値が大きくバッテリをトリクル充電する電流が流れる抵抗を有する第2の充電回路で構成され、第1の充電回路および第2の充電回路が直流電源およびバッテリに選択的に電気接続されるように構成された充電回路と;直流電源への停電を検出する停電検出手段と;停電検出手段が停電を検出している期間、バッテリに接続されてバッテリを電源として動作する点灯回路と;点灯回路によって点灯されるランプと;ランプの点灯時間を計測する計測タイマ手段と;停電が解除されたときに、計測タイマ手段により計測されたランプ点灯時間が第1の所定期間以上経過しているときには、バッテリを第1の充電回路に電気接続させて第 1 の所定期間の数倍から数十倍の間に設定された第2の所定期間にわたって直流電源により充電させ、さらに第2の充電回路に電気接続させて充電させ、第1の所定期間を経過していないときには、バッテリを第2の充電回路に電気接続させて充電させるように制御する制御手段と;を具備している。
【0009】
本発明および以下の発明において、特に言及しない限り用語の定義および技術的意味は次のとおりとする。
【0010】
直流電源は、バッテリ、直流電源装置、商用交流電圧を整流または整流平滑したもの、あるいは、整流平滑回路にチョッパ回路を接続して平滑したものなど、直流電圧を供給するものであればよい。
【0011】
計測タイマ手段によって計測されるランプの点灯時間は、ランプがバッテリを電源として動作する点灯回路によって点灯されている時間をいう。
【0012】
ランプは、バッテリを電源として動作する点灯回路によって点灯される以外は消灯していてもよく、あるいは、バッテリ以外の電源によって点灯されていてもよいものである。
【0013】
制御手段は、停電が解除されて直流電源が復帰したときに、計測タイマ手段により計測されたランプ点灯時間が第1の所定期間以上経過しているときには、バッテリ容量が非常に低い状態であるので、直流電源およびバッテリを第1の充電回路に電気接続させ、第2の所定期間にわたって急速充電させてバッテリ容量を急速に回復させる。その後、さらに直流電源およびバッテリを第2の充電回路に電気接続させ、バッテリを直流電源によりトリクル充電させる。ランプ点灯時間が第1の所定期間を経過していないときには、バッテリ容量が高い状態であるので、直流電源およびバッテリを第2の充電回路に電気接続させ、バッテリを直流電源によりトリクル充電させる。
【0014】
本発明によれば、ランプ点灯時間が第1の所定期間以上経過しているときには、バッテリを直流電源により第2の所定期間にわたって急速充電させ、さらにトリクル充電させるので、バッテリの充電容量を短期間の内に回復させることができるとともに過充電を防止できる。また、ランプ点灯時間が第1の所定期間を経過していないときには、バッテリを直流電源によりトリクル充電させるので、バッテリは長期間にわたって充電され過充電を防止することができる。
【0018】
請求項に記載の非常用照明装置の発明は、請求項記載の非常用点灯装置と;非常用点灯装置が配設された照明装置本体と;を具備している。
【0019】
非常用照明装置は、壁面に埋め込まれる誘導灯など、本発明の非常用点灯装置と、非常用点灯装置が配設された照明装置本体とを具備する非常用照明装置であればよい。
【0020】
本発明によれば、バッテリの充電容量を短期間の内に回復させることができる非常用点灯装置を配設した非常用照明装置を提供することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図1〜図4を参照して説明する。
【0022】
図1は、本発明の第1の実施形態を示す非常用点灯装置の回路図である。図中、1は非常用点灯装置、2は直流電源、3は充電回路、4は制御手段、5は計測タイマ手段、6は点灯回路、7はランプ、8は時間検出回路である。
【0023】
図1において、商用交流電源Vsには常閉のスイッチSW1およびトランスT1を介して整流器DB1の入力端子が接続され、整流器DB1の出力端子間には平滑用コンデンサC1が接続されている。整流器DB1および平滑用コンデンサC1は商用交流電源Vsから給電された交流電圧を整流平滑する。商用交流電源Vsと整流器DB1および平滑用コンデンサC1は直流電源2を構成し、平滑用コンデンサC1の両端電圧は、直流電源2の出力電圧を形成している。
【0024】
スイッチSW1は手動スイッチまたは自動スイッチのいずれでもよく、スイッチSW1がオン(開放)されると、商用交流電源Vsと整流器DB1の電気的接続が遮断される。すなわち、スイッチSW1は強制的に停電をさせるものである。トランスT1は、商用交流電源Vsの交流電圧を降圧して整流器DB1の入力端子に入力させる。なお、トランスT1の電圧比は、後述のランプ7の定格特性などに応じて適宜設定されるものである。
【0025】
また、スイッチSW1とトランスT1の間において、トランスT1の入力巻線間に停電検出手段としてのリレーRy1のリレーコイルが接続されている。リレーRy1は、通常、商用交流電源Vsにより付勢しているが、商用交流電源Vsの停電やスイッチSW1のオン操作によって消勢する。リレーRy1は、直流電源2への停電を検出するものである。
【0026】
直流電源2の出力側、すなわち、平滑用コンデンサC1の両端には、充電回路3およびリレーRy1のリレー接点Ry1−a,Ry1−cを介してバッテリB1が接続されている。バッテリB1の正極側はリレーRy1の共通接点Ry1−cに接続され、負極側は直流電源2の負極端子に接続されている。通常時、リレーRy1は付勢されているので、共通接点Ry1−cと常開接点Ry1−aは接続され、バッテリB1は直流電源2により充電されている。
【0027】
充電回路3は、第1の充電回路3aと第2の充電回路3bおよび後述するリレーRy2のリレー接点Ry2−c,Ry2−a,Ry2−bから構成されている。そして、第1の充電回路3aは抵抗R1で、第2の充電回路3bは抵抗R2で形成され、抵抗R1は抵抗R2よりも非常に小さな抵抗値である。抵抗R1の一端はリレーRy2の常開接点Ry2−aに接続され、抵抗R2の一端は常閉接点Ry2−bに接続されている。そして、リレーRy2の共通接点Ry2−cは直流電源2の正極端子に接続されている。また、抵抗R1の他端および抵抗R2の他端は接続されてリレーRy1の常開接点Ry1−aに接続されている。
【0028】
第1の充電回路3aおよび第2の充電回路3bは、後述するリレーRy2の動作によって選択的に直流電源2およびバッテリB1に電気接続される。そして、第1の充電回路3aでは、抵抗R1の抵抗値が非常に小さいので大電流が流れやすく、バッテリB1は急速充電される。また、第2の充電回路3bでは、抵抗R2の抵抗値が非常に大きいので小電流が流れやすく、バッテリB1はトリクル充電されやすくなっている。
【0029】
また、平滑用コンデンサC1の両端には、スイッチ素子としてのPNP型トランジスタTrと限流用抵抗R3および発光ダイオードLEDの直列回路が接続されている。トランジスタTrのベースはベース抵抗R4を介してリレーRy1の常開接点Ry1−aに接続されている。通常時、すなわち、停電状態でないときには、平滑用コンデンサC1の両端に直流電圧が発生している。そして、平滑用コンデンサC1の正極端子からトランジスタTrのエミッタ、ベースおよびベース抵抗R4を介してリレーRy1の常開接点Ry1−a側に電流が流れてトランジスタTrがオンする。トランジスタTrがオンすると、平滑用コンデンサC1の正極端子からトランジスタTrのエミッタ、コレクタ、限流用抵抗R3、発光ダイオードLEDおよびコンデンサC1の負極端子に電流が流れて発光ダイオードLEDが発光する。停電状態でないときには、バッテリB1は直流電源2により充電されているので、発光ダイオードLEDの発光は、バッテリB1が直流電源2により充電されていることを表示している。
【0030】
バッテリB1には、リレーRy1の共通接点Ry1−c,常閉接点Ry1−bを介して、点灯回路6が接続され、点灯回路6の出力側にはランプとしての蛍光ランプ7が接続されている。点灯回路6は、例えば高周波電力を出力する高周波点灯回路であり、リレーRy1が消勢されると、共通接点Ry1−cと常閉接点Ry1−bが接続されてバッテリB1に接続される。リレーRy1が消勢されている期間、すなわち、リレーRy1が停電を検出している期間、点灯回路6は、バッテリB1を電源として動作して蛍光ランプ7を点灯させる。
【0031】
また、バッテリB1と並列に時間検出回路8が接続され、さらに、バッテリB1には、リレーRy1の共通接点Ry1−c,常閉接点Ry1−bを介して、カウンタCが接続されている。カウンタCは、蛍光ランプ7の点灯時間、すなわち、バッテリB1の放電時間をカウントして時間検出回路8に送出する。時間検出回路8の出力端子は制御手段としての制御回路4の入力端子と接続されており、時間検出回路8はカウンタCのカウント数が第1の所定期間以上になると、信号を制御回路4に出力する。第1の所定期間は、蛍光ランプ7が長時間点灯され、バッテリが長時間放電されている期間である。時間検出回路8およびカウンタCは、ランプとしての蛍光ランプ7の点灯時間を計測する計測タイマ手段5を構成している。なお、時間検出回路8にはバックアップ電源が内蔵されており、バッテリB1の両端電圧が所定電圧以下に低下しても動作するように構成されている。また、制御回路4への信号の出力は、カウンタCよりカウントの入力が停止すると、所定期間後にリセットするように構成されている。
【0032】
制御手段としての制御回路4は、その電源端子を平滑用コンデンサC1の両端に接続して直流電源2より給電されて動作している。また、内部に図示しないバッテリを備え、停電時にはバッテリにより給電されて動作している。制御回路4は、図示しないCPU,ROM,RAMなどを備えたマイコンやリレーRy2、タイマT1などを具備している。また、停電検出手段としてのリレーRy1の図示しないリレー接点を具備し、停電の解除を検出するように構成されている。そして、停電の解除が検出されて、計測タイマ手段5を構成する時間検出回路8から信号が入力されると、リレーRy2を付勢させると共に、タイマT1を動作させる。リレーRy2が付勢すると、リレーRy2の共通接点Ry2−cと常開接点Ry2−aが接続して、第1の充電回路3aが直流電源2およびバッテリB1に接続される。そして、タイマT1が第2の所定期間を計時しタイムアップすると、リレーRy2を消勢させ、共通接点Ry2−cと常閉接点Ry2−bが接続して、第2充電回路3bが直流電源2およびバッテリB1に接続される。また、時間検出回路8から信号が入力されないと、リレーRy2を消勢した状態とするので、第2充電回路3bが直流電源2およびバッテリB1に接続される。このようにして、制御回路4は、停電が解除されたときに、計測タイマ手段5により計測されたランプ点灯時間に応じて、第1の充電回路3aまたは第2の充電回路3bを選択して直流電源2によりバッテリB1を充電させるように制御するものである。
【0033】
次に、上記実施形態の作用について述べる。
【0034】
通常時、停電検出手段としてのリレーRy1は付勢されているので、共通接点Ry1−cと常開接点Ry1−aが接続され、また、制御回路4内のリレーRy2は消勢されているので、共通接点Ry2−cは常閉接点Ry2−bと接続されている。したがって、バッテリB1は直流電源2により第2の充電回路3bを介してトリクル充電される。そして、発光ダイオードLEDは発光している。
【0035】
商用交流電源Vsが停電またはスイッチSW1がオン操作されると、リレーRy1は消勢されて、共通接点Ry1−cは常閉接点Ry1−bと接続される。また、リレーRy1は制御回路4内の図示しないリレー接点を動作させて、制御回路4に停電を検出させる。そして、発光ダイオードLEDは消灯する。そして、バッテリB1は点灯回路6と接続され、点灯回路6はバッテリB1を電源として動作し蛍光ランプ7を点灯させる。
【0036】
カウンタCは蛍光ランプ7の点灯時間、すなわち、バッテリB1の放電時間をカウントして時間検出回路8に送出する。時間検出回路8は、カウント数を累計し、カウント数が第1の所定期間以上に相当するときに信号を制御回路4に出力する。時間検出回路8は、カウント数が第1の所定期間に相当しないときには制御回路4に信号を出力しない。
【0037】
商用交流電源Vsの停電が解除またはスイッチSW1がオフ操作されると、リレーRy1は付勢し、共通接点Ry1−cは常開接点Ry1−aと接続される。また、リレーRy1は制御回路4内の図示しないリレー接点を動作させて、制御回路4に停電解除を検出させる。そして、発光ダイオードLEDは直流電源により給電されて点灯する。点灯回路6はバッテリB1と接続されなくなり、蛍光ランプ7は消灯する。
【0038】
蛍光ランプ7の点灯時間が第1の所定期間を経過していないときには、バッテリB1の放電は短く、バッテリ容量も十分であるので、直後に再び、停電が発生しても蛍光ランプ7を規定時間の間、正常に点灯させることができる。したがって、時間検出回路8から信号は出力されず、制御回路4はリレーRy2を消勢させた状態とする。その結果、バッテリB1は第2の充電回路3bに電気接続されて、直流電源2によりトリクル充電される。バッテリB1の充電容量は、徐々に回復して満状態となる。
【0039】
また、蛍光ランプ7の点灯時間が第1の所定期間以上経過しているときには、バッテリB1は長時間放電されており、バッテリ容量はかなり少なくなっている。この直後に再び、停電が発生すると、バッテリ容量が不足しているので、蛍光ランプ7を長時間または規定時間の間、正常に点灯させることができなくなる。したがって、バッテリB1の放電によりバッテリ容量がかなり少ない場合は、バッテリB1を急速に充電してバッテリ容量を回復させる必要がある。このとき、時間検出回路8は、制御回路4に信号を出力する。制御回路4は信号が入力されると、リレーRy2を付勢させると共に、タイマT1を動作させる。その結果、バッテリB1は第1の充電回路3aに電気接続されて、直流電源2により急速充電される。この急速充電は、タイマT1で設定された第2の所定期間にわたって行われる。第2の所定期間は、バッテリ容量を急速に回復させる期間であり、その期間は、例えば、第1の所定期間の数倍から数十倍の間の任意に設定される。制御回路4は、タイマT1が第2の所定期間を計時しタイムアップすると、リレーRy2を消勢させる。その結果、バッテリB1は第2の充電回路3bに電気接続されて、直流電源2によりトリクル充電されるようになる。
【0040】
図2は、バッテリB1の急速充電およびトリクル充電による充電状態の変化を示す。急速充電直後にバッテリB1の充電電圧は満電圧近くまで急速に上昇し、その後、徐々に満電圧まで上昇していく。急速充電直後は、バッテリ容量はかなり少ない状態であるが、その後も急速充電されるので、バッテリ容量は短期間の内に急速に回復する。また、第2の所定期間経過後では、バッテリB1はトリクル充電されるので、バッテリ容量が徐々に上昇する。この結果、急速充電期間中に停電が発生しても蛍光ランプ7を長時間または規定時間において、正常に点灯させることができると共に、バッテリB1の過充電が防止される。
【0041】
上述したように、蛍光ランプ7の点灯時間に応じて、バッテリB1は直流電源2により急速充電またはトリクル充電されるので、バッテリ容量を短期間の内に回復させることができる。また、蛍光ランプ7の点灯時間が第1の所定期間以上経過しているときには、第2の所定期間にわたってバッテリB1を直流電源2により急速充電させ、第2の所定期間経過後はトリクル充電させるので、バッテリ容量を短期間の内に回復させることができると共に過充電を防止できる。さらに、蛍光ランプ7の点灯時間が第1の所定期間を経過していないときには、バッテリB1を直流電源2によりトリクル充電させるので、バッテリB1は長時間にわたって充電され過充電を防止することができる。
【0042】
なお、上記実施の形態において、計測タイマ手段5として、時間検出回路8およびカウンタCを用いたが、これに限らず、例えばタイマであってもよい。そして、タイマの計時に応じて、制御回路4が第1の充電回路3aまたは第2の充電回路3bを選択するリレーRy2の動作を制御すると共に、第2の所定期間を可変できるように構成してもよい。
【0043】
次に、第2の実施の形態について説明する。
【0044】
図3は本発明の第2の実施形態を示す非常用照明装置の断面図、図4は同じく外観を示す斜視図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0045】
図3,図4に示す非常用照明装置10は誘導灯である。図3において、照明装置本体11の内部に図1に示す非常用点灯装置1が配設されている。図中、7は直管形の蛍光ランプ、B1はバッテリ、LEDは発光ダイオードを示し、12は非常用点灯装置1より蛍光ランプ7、バッテリB1および発光ダイオードLEDを除去したものを点灯ユニットとしたものである。
【0046】
照明装置本体11は、前面に透光開口13を有する箱状体14を有し、この箱状体14の内部に図1に示す非常用点灯装置1が配設され、箱状体14の前面側には枠状の枠体15が開閉可能に取り付けられ、枠体15の周囲には壁面などに先端が当接する突出壁16を有している。また、枠体15の内面側には透光パネル17が支持され、この透光パネル17には誘導表示18が施され、箱状体14の透光開口13を覆っている。
【0047】
さらに、枠体15には反射部19が、枠体15の閉塞時に発光ダイオードLEDに対向して枠体15に設けられた支持部材20に一体的に取り付けられ、枠体15の下面に光導出孔21が開口形成されている。
【0048】
そして、図4に示すように、照明装置本体11は、避難口22などの壁面23に埋め込まれて避難口22を表示する。
【0049】
蛍光ランプ7の点灯時間に応じて、選択的にバッテリB1を急速充電またはトリクル充電させる非常用点灯装置1を配設しているので、バッテリ容量を短期間の内に所定の容量に回復させることができる非常用照明装置10を提供することができる。
【0050】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、バッテリによるランプ点灯時間が第1の所定期間以上経過しているときには、直流電源によりバッテリを第2の所定期間にわたって急速充電させ、さらにトリクル充電させるので、バッテリ容量を短期間の内に回復させることができるとともに過充電を防止でき、また、ランプ点灯時間が第1の所定期間を経過していないときには、バッテリを直流電源によりトリクル充電させるので、バッテリの過充電を防止することができる。
【0052】
請求項の発明によれば、バッテリの充電容量を短期間の内に回復させることができる非常用点灯装置を配設した非常用照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す非常用点灯装置の回路図。
【図2】同じく、バッテリの充電状態の変化を示す説明図。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す非常用照明装置の断面図。
【図4】同じく、外観を示す斜視図。
【図5】従来技術の非常用点灯装置の回路図。
【図6】同じく、バッテリの充電状態の変化を示す説明図。
【符号の説明】
B1……バッテリ
Ry1…停電検出手段としてのリレー
1………非常用点灯装置
2………直流電源
3………充電回路
3a……第1の充電回路
3b……第2の充電回路
4………制御手段としての制御回路
5………計測タイマ手段
6………点灯回路
7………ランプとしての蛍光ランプ
10……照明装置
11……照明装置本体

Claims (2)

  1. 直流電源と;
    直流電源により充電されるバッテリと;
    バッテリを急速充電する電流が流れる抵抗を有する第1の充電回路および前記抵抗よりも抵抗値が大きくバッテリをトリクル充電する電流が流れる抵抗を有する第2の充電回路で構成され、第1の充電回路および第2の充電回路が直流電源およびバッテリに選択的に電気接続されるように構成された充電回路と;
    直流電源への停電を検出する停電検出手段と;
    停電検出手段が停電を検出している期間、バッテリに接続されてバッテリを電源として動作する点灯回路と;
    点灯回路によって点灯されるランプと;
    ランプの点灯時間を計測する計測タイマ手段と;
    停電が解除されたときに、計測タイマ手段により計測されたランプ点灯時間が第1の所定期間以上経過しているときには、バッテリを第1の充電回路に電気接続させて第1の所定期間の数倍から数十倍の間に設定された第2の所定期間にわたって直流電源により充電させ、さらに第2の充電回路に電気接続させて充電させ、第1の所定期間を経過していないときには、バッテリを第2の充電回路に電気接続させて充電させるように制御する制御手段と;
    を具備していることを特徴とする非常用点灯装置。
  2. 請求項記載の非常用点灯装置と;
    非常用点灯装置が配設された照明装置本体と;
    を具備していることを特徴とする非常用照明装置。
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