JP4339469B2 - 感熱センサ付き配線器具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体から放射される赤外線を検知し、負荷をオン・オフする感熱センサ付き配線器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、配線器具に関して、人を検知して負荷をオン・オフする感熱センサ付き配線器具が広く使われるようになってきた。それは自動的に出力をオン・オフする便利さとともに、人を検知している時のみ負荷をオンするので電力の消費を節約できるなどの利点があるからである。この感熱センサ付き配線器具は、規格化された配線器具３個分に相当する大きさの器体６０（図１０（ａ）参照）や、足元灯として配線器具６個分に相当する大きさの器体６１（図１１（ａ）参照）の外観寸法が使われ、器体６０は１連用取付装置４０の取付け箇所すべて（図１０（ｂ）参照）、器体６１は２連用取付装置４２の取付け箇所すべて（図１１（ｂ）参照）を占有していた。このため、感熱センサ付き配線器具と同じ場所に他のスイッチやコンセントなどを設置する場合に、同一の取付装置に収める事ができず、それより大きな取付装置を用意するか、別途スイッチやコンセント用の取付装置を用意しなければならなかった。
【０００３】
取付装置が大きくなったり、取付装置が追加されると、より多くの壁面の面積を配線器具が占有することになり、家具の配置に制約を与えたり、美観上好まれないなどの問題があった。
【０００４】
そこで、器体を配線器具１個の大きさにした感熱式自動スイッチが特開平１１−６７０２８号公報に開示されている。この感熱式自動スイッチは感熱センサの検出信号を増幅するアンプを内蔵した特別なセンサを使用することにより小型化を図ったものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、器体の内部には人体から放射される熱線を検知するとともに内蔵したアンプで検知信号を増幅して出力するセンサ部と、センサ部の検知信号を外部に出力する信号出力部とが収容されているものであって、電源は親器から供給され、負荷をＯＮ／ＯＦＦする制御部は親器に備えられているものであって、外観状は１個のモジュールではあるがこの感熱式自動スイッチ内で終結するものではなかった。そのため、親器と感熱式自動スイッチとをセットで設置する必要があり、実質上の形状は大きいものであり設置も煩雑にならざるを得なかった。
【０００６】
また、感熱式自動スイッチを配線器具１個分の大きさに収容するには、高価でかつ入手困難であるアンプ内蔵の特別なセンサ部が必要不可欠とされており、汎用のセンサ部ではアンプ部をプリント基板上で構成するため、容積として小型化することは不可能であるとされてきた。
【０００７】
本発明は上記問題点を解消し、汎用のセンサを用いて、配線器具１個の大きさに相当する器体内に人体の放射する赤外線を検知して負荷を制御する機能をすべて収容し、電線を接続するだけの簡単な設置作業で負荷の制御を行うことができる感熱センサ付き配線器具を提供することをその課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係る感熱センサ付き配線器具は、規格化された配線器具を最大３個まで取り付けられる取付装置に取り付けられ、且つ、配線器具１個分の大きさに形成された器体に、電線の接続部と、人体から放射される赤外線を検知するセンサ部と、このセンサ部の検知信号を増幅するアンプ部と、このアンプ部で増幅された信号を処理する信号処理部と、回路電源を確保するための電源回路部と、負荷のＯＮ／ＯＦＦを制御する負荷制御部とを内装し、上記電源回路部をスイッチング回路で構成するとともに、上記負荷制御部を無接点スイッチング素子で構成し、上記スイッチング回路は、上記無接点スイッチング素子の点弧制御をフォトトライアック・カプラと、ツェナ−・ダイオードと、ブリッジ整流ダイオードとで行うとともに、該ブリッジ整流ダイオードの二次側にスイッチング素子を配設し、該スイッチング素子の出力制御を、上記ツェナー・ダイオードと、小信号サイリスタとで行い、上記フォトトライアック・カプラの点弧制御を上記スイッチング素子の二次側電圧を利用することを特徴とする。
【０００９】
そして、前記無接点スイッチング素子が、双方向サイリスタ（トライアック）、逆直列接続した一対の逆阻止サイリスタ、逆直列接続した一対の逆導通サイリスタ、又はゲート・ターンオフ・サイリスタの何れかであることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記スイッチング素子が、トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）の何れかであってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明に係る感熱センサ付き配線器具について説明する。図１は、感熱センサ付き配線器具Ａの斜視図を示し、図２は、感熱センサ付き配線器具の分解斜視図を示し、図４は、感熱センサ付き配線器具のブロック図を示す。この感熱センサ付き配線器具Ａは、人体の放射する赤外線を検知して自動的に負荷をＯＮ／ＯＦＦ制御するものである。
【００１２】
図１、図２及び図４において、符号１は器体を示し、この器体１は電線の接続部５、人体から放射される赤外線を検知するセンサ部６とセンサ部６の検知信号を増幅するアンプ部７とが配置されたセンサ基板１０、及びアンプ部７で増幅された信号を処理する信号処理部１１と回路電源を確保するための電源回路部１２と負荷をＯＮ／ＯＦＦ制御する負荷制御部１３とが配置された制御基板１４を内装するもので、規格化された配線器具１個分に相当する寸法に形成されている。
【００１３】
この器体１は、箱状に形成されたケース２と、ケース２の開口部に被せられるフレーム３と、フレーム３の上を覆うカバー４とで構成され、ケース２の両側面に形成された４つの爪１５にフレーム３のフック１６を係止させることによりケース２にフレーム３を固定できるようになっている。そして、フレーム３の長手方向両端に突出して形成された４つの係止突部１７で図示しない取付装置に固定できるようになっている。
【００１４】
ケース２は電線を接続する接続部である速結端子５を収納する端子収納部２０と制御基板１４を収納する電源収納部２１とが形成され、速結端子５を図３（ａ）（ｂ）に示すように、帯状の板バネ部材２２の下部２２ａを上方に湾曲させることにより電線２５の抜けを阻止する鎖錠爪部２３を形成するとともに上部２２ｂを略Ｓ字状に湾曲して折り返すことにより電線２５を端子金具３４に押し付ける押圧部２４を形成し、この押圧部２４にバネ力を付与する領域の幅Ｄ１を、上記鎖錠爪部２３にバネ力を付与する領域の幅Ｄ２よりも狭くし、押圧部２４のバネ力を小さくして基部２２ｃから押圧部２４までの距離Ｄｔを短くして小型化を図ることにより、端子収納部２０のスペースを縮小して、ケース２の限られたスペースの中で相対的に電源収納部２１のスペースを大きくできるようにした。
【００１５】
フレーム３の上面には係合枠部２６が突出して形成され、この係合枠部２６の内周面にはセンサ基板１０を支持する複数の支持片２７が形成され、センサ基板１０を係合枠部２６内に支持できるようにした。そして、センサ基板１０の上には湾曲したフレネルレンズ２８を嵌め込んだレンズホルダー２９が載せられ、その上からフレネルレンズ２８を露出させる開口部３０が形成されたカバー４が被せられ、このカバー４の両端部に形成されたフック３１をフレーム３のフック係止部３２に係止させることによりセンサ基板１０と、レンズホルダー２９とをフレーム３に固定できるようになっている。
【００１６】
上記センサ基板１０には、人体の放射する赤外線を検知するセンサ部（感熱センサである汎用の焦電型赤外センサ）６、明るさを検知するＣｄＳ３７、「強制ＯＮ」「強制ＯＦＦ」「センサの自動検知」に設定できる動作切換スイッチ３８及び動作状態表示部（ＬＥＤ）３９が配置されている。
【００１７】
そして、電源収納部２１に収納された制御基板１４には電源回路部１２、信号処理部１１及び負荷制御部１３が配置され、制御基板１４の一端に設けられ逆Ｌ字状に折り曲げられた端子金具３４の先端部は端子収納部２０内に配置され、ケース２の底面に形成された電線差込孔（図示せず）から端子収納部２０に差し込まれた電線を速結端子５とで挟持し電気的に接続されるようになっている。この制御基板１４はコネクタケーブル３５でセンサ基板１０に接続され、センサ部６に電源を供給するとともに、センサ部６で検知した検知信号を信号処理部に入力できるようになっている。なお、符号３６は端子収納部２０内に差し込まれた電線の挟持を解除する解除部材で、ケース２の底面に形成された工具差込口（図示せず）から工具の先端を差し込むことによって速結端子による電線の挟持を解除するものである。
【００１８】
図４は、感熱センサ付き配線器具Ａのブロック図を示し、この感熱センサ付き配線器具Ａは交流電源ＰＳと負荷Ｌとに直列に接続された負荷制御部１３、負荷制御部１３と並列に接続された電源回路部１２、電源回路部１２に接続される信号処理部１１、アンプ部７、センサ部６及び動作切換スイッチ３８、Ｃｄｓ３７、動作状態表示部（ＬＥＤ）３９で構成され、センサ部６で人の放射する赤外線を検知すると、検知信号はアンプ部７で増幅されて信号処理部１１に入力され、信号処理部１１は負荷制御部１３であるトライアックをＯＮして負荷Ｌと交流電源ＰＳとの閉回路を形成し、センサ部６が赤外線を検知している間はトライアック１３のＯＮ状態を継続して負荷Ｌに電力を供給（例えば、照明器具等を点灯させ）するとともにＬＥＤ３９を点灯して作動中であることを知らせ、センサ部６が人の放射する赤外線を検知しなくなると信号処理部１１は所定時間経過後にトライアック１３をＯＦＦして負荷Ｌに対する電力の供給を停止する（例えば、照明器具を消灯させる）。
【００１９】
ところで、電源回路部１２は、スイッチング回路で構成されるためコンパクトにまとめることができ、制御基板１４上の空いた部分に他の回路（信号処理部、負荷制御部）を実装することができ、限られた容積の電源収納部２１内を有効に使用することができる。しいては、センサ基板において汎用のセンサ部を用いてもアンプ部を実装することが可能となる。
【００２０】
スイッチング回路は図５に示すように、負荷制御部１３である無接点スイッチング素子Ｑ１の点弧制御をフォトトライアック・カプラＱ２とツェナ−・ダイオードＺＤ１と、ブリッジ整流ダイオードＤ１とで行うとともに、ブリッジ整流ダイオードＤ１の二次側にスイッチング素子Ｑ３を配設し、このスイッチング素子Ｑ３の出力制御を、上記ツェナー・ダイオードＺＤ１と、小信号サイリスタＱ４とで行い、上記フォトトライアック・カプラＱ２の点弧制御を上記スイッチング素子Ｑ３の二次側電圧を利用したもので、無接点スイッチング素子Ｑ１は、交流電源ＰＳと負荷Ｌとに直列に配設され、この無接点スイッチング素子Ｑ１のゲートＧにトリガ入力を受けると、交流半サイクルの間、交流電源ＰＳと負荷Ｌとを低インピーダンスで結び、スイッチング回路への通電作用を現わす。
【００２１】
ブリッジ整流ダイオードＤ１は、無接点スイッチング素子Ｑ１の両端に現れる電圧を全波整流し、スイッチング回路を駆動する制御電源の元になる非安定な脈流電圧を生成する。
【００２２】
スイッチング素子Ｑ３は、制御入力を受け付けると、スイッチング素子Ｑ３の入出力端子間が導通状態になり、ブリッジ整流ダイオードＤ１の脈流電圧を、後段の平滑コンデンサＣ４に伝達して充電作用を示す。
【００２３】
一方、制御入力を立たれると、スイッチング素子Ｑ３の入出力端子間が非導通状態になり、平滑コンデンサＣ４への経路が遮断され、平滑コンデンサＣ４が過剰な電圧に充電されることを防いでいる。
【００２４】
ツェナー・ダイオードＺＤ１は、平滑コンデンサＣ４と、フォトトライアック・カプラＱ２の一次側端子と、サイリスタＱ４のゲートとに直列に配設し、平滑コンデンサＣ４の充電電圧を監視して、フォトトライアック・カプラＱ２又は、サイリスタＱ４のゲートを駆動し、平滑コンデンサＣ４の電位を一定に保つ作用を現わす。
【００２５】
フォトトライアック・カプラＱ２は、二次側端子を無接点スイッチング素子Ｑ１のゲートＧに配設するとともに、一次側端子の一端を上記ツェナー・ダイオードＺＤ１に、他端を信号処理部１１の出力端子に接続し、信号処理部の出力端子に駆動信号が出力されると、フォトトライアック・カプラＱ２に電流が流れ無接点スイッチング素子Ｑ１のゲートＧをＯＮさせ、交流電源ＰＳと無接点スイッチング素子Ｑ１と負荷Ｌとが閉回路を形成し、負荷Ｌに電力を供給することができ、負荷Ｌが照明器具であれば人の放射する赤外線をセンサ部が検知すると照明器具が自動的に点灯することになる。
【００２６】
なお、図６は、無接点スイッチング素子Ｑ１を双方向性サイリスタ（トライアック）、スイッチング素子Ｑ３をトランジスタで構成した場合を示し、無接点スイッチング素子Ｑ１は逆直列接続した一対の逆阻止サイリスタ、逆直列接続した一対の逆導通サイリスタ、又はゲート・ターンオフ・サイリスタの何れかであってもよい。また、スイッチング素子Ｑ３は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）の何れかであってもよい。
【００２７】
なお、信号処理部はコンパレータとカウンターとで構成され、ＣｄＳが入射光の減少（周囲が暗くなった時）を検知したことを条件に、焦電型赤外線センサが人の接近を検知して検知信号が入力されると、出力端子に駆動信号を出力し、フォトトライアック・カプラＱ２に電流を流し、無接点スイッチング素子Ｑ１をＯＮさせるとともに、ＬＥＤ３９を点灯し、検知信号の入力が停止後所定時間経過するまで継続して駆動信号を出力するようになっている。
【００２８】
上述の感熱センサ付き配線器具Ａによれば、器体１を規格化された配線器具１個分の大きさに形成したので、図７に示すように、取付装置４０に他のスイッチ４１とともに並設することができ、壁面の占有スペースを最小化することができる。
【００２９】
なお、明るさを検知するＣｄＳは、昼間等に焦電型赤外線センサが人の接近を検知して照明器具等の負荷が無条件に作動しないようにする為のものであるが、地下室等の照明器具、トイレの換気扇等が負荷である場合は必須要件ではない。
【００３０】
そして、図８（ａ）は負荷制御部として小型リレー４５を使用した場合のブロック図を示し、この場合はリレー４５の出力を負荷に接続する為の速結端子５’が必要になり、端子収納部を２つ備える必要が生じるため、器体１を配線器具２個分に相当する大きさにする必要がある。この為、器体１の内部には電源収納部１つ分に相当する空きスペースが生じることになり、この空スペース内に負荷（例えば、照明器具）を作動させる際の周囲の明るさの感度調整や、点灯時間が制御できる操作部４６を設けてもよい。
【００３１】
この操作部４６は、動作照度調整ボリューム４９、動作時間調整ボリューム５０で構成され、図９に示すように、前カバー４７を開けると操作パネル４８が現れ、この操作パネル４８上には上述の動作切換スイッチ３８とともに、ＣｄＳ３７の感度を調整する動作照度調整ボリューム４９、焦電型赤外センサが人体の放射する赤外線を検知しなくなってから負荷をＯＦＦさせるまでの時間の設定を変更する動作時間調整ボリューム５０が操作可能に配置されている。
【００３２】
なお、器体が配線器具２個分の大きさであっても、負荷制御部１３にリレー４５を使用する必要はなく、図８（ｂ）に示すように、無接点スイッチング素子（トライアック）Ｑ１を使用しても構わない。また、上述の操作部４６のかわりに、空きスペースに高輝度白色ＬＥＤ（図示せず）を配置し、感熱センサ付き配線器具を足元灯として使用できるようにしても構わない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、電源回路部にスイッチング回路を使用することにより、電子部品個々の小型化および回路規模が縮小され、部品点数の削減およびプリント基板の容積を小型化することが可能となり、規格化された配線器具１個の大きさに相当する器体内に人体の放射する赤外線を検知して負荷を制御する機能をすべて収容したので、電線を接続するだけで設置が完了し、負荷の制御を行うことができる。そして、１つの取付装置内に他の配線器具を並設することができ省スペースであるとともに電線を接続するだけで作業を終結することができるので配線器具の設置作業を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る感熱センサ付き配線器具の外観を示す斜視図
【図２】 上記感熱センサ付き配線器具の分解斜視図
【図３】 （ａ）（ｂ）は速結端子の板バネ部材の状態の正面図及び器体に装填した状態を示す要部断面図
【図４】 感熱センサ付き配線器具の一例を示すブロック図
【図５】 電源回路部の回路図
【図６】 電源回路部の具体的な回路構成を示す回路図
【図７】 上記感熱センサ付き配線器具の設置状態を示す斜視図
【図８】 （ａ）（ｂ）は他の例の感熱センサ付き配線器具を説明するブロック図
【図９】 上記他の例の感熱センサ付き配線器具の外観を示す斜視図
【図１０】 （ａ）（ｂ）は従来の感熱センサ付き配線器具の外観を示す斜視図及び設置状態を示す斜視図
【図１１】 （ａ）（ｂ）従来の感熱センサ付き配線器具の外観を示す斜視図及び設置状態を示す斜視図
【符号の説明】
１ 器体
５ 接続部
６ センサ部
７ アンプ部
１１ 信号処理部
１２ 電源回路部
１３ 負荷制御部

Claims (3)

1. 規格化された配線器具を最大３個まで取り付けられる取付装置に取り付けられ、且つ、配線器具１個分の大きさに形成された器体に、電線の接続部と、人体から放射される赤外線を検知するセンサ部と、このセンサ部の検知信号を増幅するアンプ部と、このアンプ部で増幅された信号を処理する信号処理部と、回路電源を確保するための電源回路部と、負荷のＯＮ／ＯＦＦを制御する負荷制御部とを内装し、上記電源回路部をスイッチング回路で構成するとともに、上記負荷制御部を無接点スイッチング素子で構成し、上記スイッチング回路は、上記無接点スイッチング素子の点弧制御をフォトトライアック・カプラと、ツェナ−・ダイオードと、ブリッジ整流ダイオードとで行うとともに、該ブリッジ整流ダイオードの二次側にスイッチング素子を配設し、該スイッチング素子の出力制御を、上記ツェナー・ダイオードと、小信号サイリスタとで行い、上記フォトトライアック・カプラの点弧制御を上記スイッチング素子の二次側電圧を利用することを特徴とする感熱センサ付き配線器具。
2. 前記無接点スイッチング素子が、双方向サイリスタ（トライアック）、逆直列接続した一対の逆阻止サイリスタ、逆直列接続した一対の逆導通サイリスタ、又はゲート・ターンオフ・サイリスタの何れかである請求項１記載の感熱センサ付き配線器具。
3. 前記スイッチング素子が、トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）の何れかである請求項１記載の感熱センサ付き配線器具。

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