JP4466525B2 - 負荷制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、ＬＡＮなどのネットワークに接続して、家電機器などの設備機器をリモート制御するとともに、操作スイッチを付加接続して照明器具などの個別負荷をオンオフ制御するようにした負荷制御ユニットの改良に関するものである。

近時、ＬＡＮなどのネットワークに接続して、住戸外部から、携帯電話等によってアクセスして、エアコンや照明器具等をリモート制御するだけでなく、照明器具などの個別負荷に対しては操作スイッチを付加接続して、操作スイッチでもオン、オフできるようにした、負荷制御ユニットが開発されている。

この種の負荷制御ユニットは、下記特許文献１に開示されており、図７は、そのような負荷制御ユニットの内部構成を示している。

この図では、負荷制御ユニット１００は、負荷電源供給部１１２の構成を中心にして示されており、ネットワークＮに接続するネットワーク接続端子Ｔ４を有した負荷通信制御部１１１と、照明器具などの個別負荷に電源を供給する給電端子Ｔ１、壁スイッチなどの操作スイッチＳＷを接続する接続端子Ｔ２、Ｔ２を有した負荷電源供給部１１２とをコネクタ１１８によって互いに接続した構成としている。
このような負荷制御ユニットでは、商用電源ＡＣと個別負荷である照明器具Ｓ１と、操作スイッチＳＷとで通電路を構成しており、そのため、給電端子Ｔ１は、商用電源ＡＣに接続され、接続端子Ｔ２、Ｔ２はそれぞれ、操作スイッチの接点を通じて切替端子１１４、１１５に選択的に接続され、共通端子１１６は、照明器具Ｓ１に接続されている。

また、負荷電源供給部１１２にはラッチ式の制御リレー１１３を設けており、この制御リレー１１３は、上記した切替端子１１４、１１５と、給電端子Ｔ１に接続された共通接続点１１７との間に、通信制御部１１１によって開、閉される第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を有している。

このような負荷制御ユニット１００によれば、図の状態では、制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２がそれぞれ、開成、閉成しており、かつ、操作スイッチＳＷは、接点が切替端子１１４側なので、通電路が制御接点ＲＹ１で遮断されるため、照明器具Ｓ１は消灯しているが、操作スイッチＳＷの接点が切替端子１１５側にされると、制御接点ＲＹ２を経由する通電路が形成されるため、照明器具Ｓ１は点灯する。そして、その点灯状態で、もう一度、操作スイッチＳＷを操作して接点を切替端子１１４側にすると、照明器具Ｓ１は再び消灯する。

一方、図７の状態で、負荷制御ユニット１００がネットワークＮから点灯の制御信号を受信すると、制御接点ＲＹ１、ＲＹ２は通信制御部１１１によってそれぞれ、閉成、開成した状態に制御されて、制御接点ＲＹ１を経由した通電路が形成されるため、照明器具Ｓ１は点灯する。一方、消灯の制御信号を受信すると、制御接点ＲＹ１、ＲＹ２はそれぞれ、開成、閉成した状態に戻るため、照明器具Ｓ１は再び消灯する。
したがって、このような負荷制御ユニット１００では、照明器具Ｓ１は、操作スイッチＳＷと、ネットワークＮからの制御信号のいずれによっても制御できる。

特開２００３−３０９６６２号公報

ところが、上記した従来の負荷制御ユニット１００では、運搬時や施工時の振動などにより、制御接点ＲＹ１、ＲＹ２の状態が替わってしまうことがあり、制御接点ＲＹ１、ＲＹ２が同時に開成、あるいは同時に閉成した状態になると、操作スイッチＳＷを切替操作しても、通電路が常時形成されたまま、あるいは遮断されたままになってしまい、操作スイッチＳＷの操作を繰り返して個別負荷Ｓ１をオン、オフすることができなくなってしまう。
したがって、従来は、このような不具合をなくすため、施工後に、制御リレー１１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２の状態を点検し、それらが同時に開成、あるいは同時に閉成という異常状態になっておれば、一方が開成、他方が閉成になるように復帰させる作業が必要であり、手間と時間とを要するという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮して提案されるものであり、操作スイッチを接続して、照明器具などの個別負荷のオンオフさせる際の上記した不具合を解消するために、制御リレーの制御接点の開成、閉成の組み合わせ状態を自動的に判別し、補正できる新規な構成の負荷制御ユニットを提案することを目的としている。

すなわち、上記目的を達成するために、請求項１として提案する負荷制御ユニットは、操作スイッチは、個別負荷に接続される共通端子に対して、第１、第２の切替端子を選択的に切替接続する接点を有し、かつ制御リレーは、第１、第２の切替端子と、給電端子に接続された共通接続点との間に、それぞれが負荷通信制御部によって開、閉される第１、第２の制御接点を有しており、制御リレーの１、第２の制御接点の開閉状態を、所定のタイミングで取りこんで、第１、第２の制御接点が開または閉の同じ状態にあるときには、それらを開、閉あるいは閉、開に強制的に切替える制御手段を備えたことを特徴とする。
請求項２として提案する負荷制御ユニットは、制御手段は、制御リレーの第１、第２の制御接点の開、閉状態を判別する制御接点状態判別手段と、第１、第２の切替端子への給電有無を判別する個別負荷オンオフ判別手段とを備え、制御接点状態判別手段、個別負荷オンオフ判別手段を所定のタイミングで取込んで、制御リレーの第１、第２の制御接点が開または閉の同じ状態にあるときには、それらを開、閉あるいは閉、開に強制的に切替える構成にしている。
請求項３として提案する負荷制御ユニットは、負荷電源供給部は複数系統のものが設けられており、制御手段は、複数系統の負荷電源供給部に設けた制御リレーのそれぞれの第１、第２の制御接点を、時間差をもって、開、閉あるいは閉、開に順次切替える構成としている。
請求項４として提案する負荷制御ユニットは、制御接点状態判別手段は、制御リレーの第１、第２の制御接点と同じ動作あるいは反対の動作をなすモニタ用接点で構成されている。

本発明の請求項１〜４によれば、所定のタイミングで、制御リレーの第１、第２の制御接点の開閉の組み合わせ状態を検出し、その検出結果によって、制御リレーの第１、第２の制御接点が開または閉の同じ状態にあるときには、それらを開、閉あるいは閉、開に自動で切替えるので、施工後に、制御リレーの制御接点の開閉の組み合わせ状態を点検操作し、異常の場合に正常な状態に復帰させるという作業が不要になる。

特に請求項３によれば、複数系統の通電路に対して、第１、第２の制御接点の開、閉状態を判別し、異常があれば、時間差を持って各系統の制御接点を順次強制的に切替えるので、一斉に複数の制御リレーの制御接点を駆動するのに比べて、制御リレーの駆動電流が抑制され、最大消費電力が少なくて済む。そのため、負荷制御ユニットに内蔵した電源回路を小型化でき、負荷制御ユニット全体が小型化される。

特に請求項４によれば、制御接点状態判別手段を制御接点と同じ構造にできるので、制御接点状態判別手段の回路構成が極めて簡単になる。

以下に、本発明の実施の形態を図に従って説明する。

図１は、本発明の実施例である負荷制御ユニットの概略構成示すシステム図である。
図の負荷制御ユニット１は、イーサネット（登録商標）規格に対応したネットワーク接続端子Ｔ４を有したＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ブロックＡと、各部を制御するＣＰＵブロックＢと、メンテナンス時などにノートＰＣなどを、シリアル端子Ｔ５を通じて接続するＲＳ２３２ＣブロックＣと、電源ブロックＤと、照明器具Ｓ１等の個別負荷を制御する照明インタフェースブロックＥと、ＪＥＭ−Ａ規格に対応したエアコンＳ２等の設備機器（家電品）を制御するＪＥＭ−ＡインタフェースブロックＦとで負荷通信制御部１１を構成し、かつ個別負荷に対応し、給電端子Ｔ１、接続端子Ｔ２、Ｔ２を有し、後述する制御リレーを内蔵した端子台Ｇとで負荷電源供給部１２を構成しており、これらをコネクタ１８で接続しているが、端子台Ｈを負荷通信制御部１１に含める構成にしてもよい。
また、この図では、端子台Ｇ、Ｈとも１系統にしているが、複数系統にしても構わない。

負荷電源供給部１２は、商用電源ＡＣと個別負荷である照明器具Ｓ１と、操作スイッチＳＷからなる通電路を構成するため、端子台Ｇの給電端子Ｔ１には、商用電源ＡＣを接続し、接続端子Ｔ２、Ｔ２には、操作スイッチＳＷを接続している。また、負荷通信制御部１１の制御負荷接続端子Ｔ３には、インタフェースユニット２を介して、設備負荷Ｓ２を接続している。そして、これらの接続された個別負荷Ｓ１や設備機器Ｓ２を、ネットワーク信号線Ｌを通じて、遠隔地からリモート監視、制御できる構成になっている。

遠隔通信では、ＣＰＵブロックＢが、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ブロックＡにより、携帯電話やパソコンなどの通信端末に対して、ＨＴＴＰＳプロトコル等により、ＷＥＢベースの機器制御画面を提供し、機器の状態を監視画面に表示して、制御画面から機器を指定した制御信号を受付ける。
そして、その際、指定された個別負荷が照明器具Ｓ１であれば、照明インタフェースブロックDにより、照明器具Ｓ１を含む通電路を接続、遮断させて、点灯、消灯制御する一方、指定された設備機器が、エアコンＳ２などであれば、ＪＥＭ−ＡインタフェースブロックFにより、受付けた制御信号に対応したＪＥＭ−Ａ規格の制御信号を生成して送信する。
また、施工時や保守作業時には、ＲＳ２３２ＣブロックＣを通じて、ＰＣから、制御コマンドを受付けると、負荷制御ユニット１の各種故障診断や、各種設定変更などを実行し、その結果をＰＣに応答するが、このＰＣによる制御コマンドにより、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ブロックＡが処理するアドレス等の通信設定をしてもよい。

図２は、負荷電源供給部の内部構成を説明する図である。
操作スイッチＳＷは、壁面スイッチ等が使用され、照明器具Ｓ１等の個別負荷に接続される共通端子１６に対して、第１、第２の切替端子１５ａ，１５ｂを選択的に切替接続する接点１４を有している。
制御リレー１３は、それぞれが第１、第２切替端子１５ａ、１５ｂと、給電端子Ｔ１に接続された共通接続点１７との間に、通信制御部１１によって独立して開成、閉成される第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を有したラッチ式リレーを構成している。

制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２には、それらと同じ、あるいは反対の連動動作をするモニタ用接点ＲＹ３，ＲＹ４からなる制御接点状態判別手段２０を設けている。
この制御接点状態判別手段２０は、モニタ用接点ＲＹ３，ＲＹ４の連動動作により、ＧＮＤに接続したＬレベル、またはＶｃｃを抵抗Ｒ１，Ｒ２でプルアップしたＨレベルの電圧を出力するようになっているので、負荷通信制御部１１は、モニタ用接点ＲＹ３，ＲＹ４の接続されたポートの電圧レベルを判別することで、それぞれに対応した第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２の開閉状態が判別できる。
このような、制御接点状態判別手段２０は、上記の構成に替えて、第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２の所定の基準時からの駆動回数を記憶し、その駆動回数に基づき状態を判別するようなソフト的手段として構成してもよい。
なお、制御リレーとして、照明器具Ｓ１等の大容量電流を制御するため、機械式有接点リレーユニットを採用する場合、そのリレーユニットの内部に複数の制御接点を有しているものであれば、そのうちの一部を制御リレーとし、使用しないものをモニタ用接点ＲＹ３，ＲＹ４として使用すればよい。

また、負荷通信制御部１１には、切替端子Ｔ２、Ｔ２への給電有無を判別する個別負荷オンオフ判別手段１９を付加している。
図３は、個別負荷オンオフ判別手段１９の一例を示す回路図である。この回路は、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、コンデンサＣと、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、フォトトランジスタＰＴｒを接続して構成されるフォトカプラとを、図示のように備えている。
このような構成によれば、照明器具Ｓ１がオン状態のときには、切替端子Ｔ２、Ｔ２のいずれか一方がハイインピーダンス状態になるため、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２は点滅しないが、照明器具Ｓ１がオフ状態であれば、切替端子Ｔ２、Ｔ２の間に交流電圧が加わるため、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２は点滅して照明器具Ｓ１が消灯状態にあることを示すが、このとき流れる交流電流は、抵抗Ｒ１、Ｒ２によって制限されているので、照明器具Ｓ１が点灯することはない。
フォトトランジスタＰＴｒは、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の点滅を電圧レベルに変換して出力し、負荷通信制御部１１でこれを判別する。

負荷制御ユニット１は、上記のように構成されているので、制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２の開、閉状態の組み合わせが同じ状態にあるときには、負荷通信制御部１１からセット、リセット信号を送出して、それらの第１、第２の制御接点を開、閉あるいは閉、開に強制的に切替えることができ、また、個別負荷オンオフ判別手段１９により、切替端子１４、１５の電圧レベルを取り込んで、照明器具Ｓ１のオン、オフ状態も上記した方法で判別できるので、ネットワーク信号線Ｌから送られて来た遠隔制御信号に応じて、制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を開、閉させて照明機器Ｓ１をオン、オフすることができる。
なお、負荷通信制御部１１が上記の方法で負荷電源供給部１２の制御リレー１３，１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を検出し判別するタイミングは、負荷制御ユニット１への電源投入がなされた時に限定されない。その一例として、ネットワークＮからそのための制御信号を受けたときに行ってもよい。

以上の例では、制御手段は、制御接点状態判別手段２０と、個別負荷オン、オフ判別手段１９とを備えた構成としているが、これは遠隔操作によって個別負荷をオン、オフ制御する際にも、本発明方法を適用するためであって、制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２の開閉状態を補正するためには、少なくとも、制御接点状態判別手段２０と、その検出結果に応じて、制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を開、閉あるいは閉、開に強制的に切替え制御できるものであればよい。

図４は、このような処理をより具体的に説明するフローチャートである。
この例では、負荷制御ユニット１は、電源投入時に、制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２の開成、閉成状態を判別し、それらＲＹ１，ＲＹ２が開、閉同じ方向ならば、一方が開成状態、他方が閉成状態になるように、強制的に切替制御している（ステップ１０１〜１０３）。
このフローチャートでは、電源の投入時に、上記したような診断プログラムを起動して制御を行っているが、負荷制御ユニット１にリセットスイッチを設け、それを操作したときに制御する構成にしてもよいし、ネットワークＮを通じて、外部から定期的にあるいは適時、リセット信号を送って制御するようにしてもよい。

次の待機状態では、操作スイッチＳＷにより、照明器具Ｓ１の点灯、消灯の状態を監視した上で、上記したような操作スイッチの操作を不具合にしないように、第１、第２の制御接点を開、閉制御する（ステップ１０４、１０５）。

待機状態で、ネットワークＮを通じて照明器具Ｓ１の制御信号が入力されたときには、個別負荷オンオフ判別手段１９によって、照明器具Ｓ１のオンオフ状態を判別して、制御信号での要求と照明器具Ｓ１のオンオフ状態とが一致しない場合、制御接点ＲＹ１，ＲＹ２を、互いに閉成、開成、または開成、閉成状態と相反的に切替制御する（ステップ１０６〜１１１）。

なお、それぞれの制御接点ＲＹ１、ＲＹ２が正常に制御できない場合には、切替制御を何度か繰り返すリトライ処理を行うが、そのリトライ処理を所定回数失敗した場合には、エラー通知を行う（ステップ１１２〜１１５）。

図５は別の実施例である負荷制御ユニット１Ａの外観斜視図である。
この負荷制御ユニット１は、負荷制御通信部１１をユニット本体２２に対して着脱自在としている。負荷制御通信部１１は、上面側から片手で把持できる程度の略直方体の形状としており、ユニット本体２２の取付凹所２１に挿着した際に、制御通信部１１の２つの側面１１ａ、１１ａが取付凹所２１から把持可能に露出している。
また、１１ｂは制御リレー１３の第１，第２の制御接点の開閉状態の組み合わせ態様を上記した状態に制御するためのリセットスイッチ、１１ｃ、１１ｄはＣＰＵブロックＢをリセットするためのリセットスイッチで示している。

図６は、更に別の実施例である負荷制御ユニット１Ｂの内部構成を示している。このような構造のものでは、端子台Ｇ、つまり、負荷電源供給部１２を、複数系統設けているが、各ブロックや端子台は、上記実施例の負荷制御ユニット１と同様の構成にしている。この例では、制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を、開、閉あるいは閉、開に強制的に切替える上記した処理を、複数系統の端子台Ｇ＃１〜Ｇ＃ｎに対して実行する場合、所定の時間差をもって順次行うことが望ましい。
そうすれば、同時に動作する制御リレーの制御接点の数が減るので、最大消費電力を抑制でき、電源容量を小さくできる。従って、負荷制御ユニットを小型化できる。

本発明の制御負荷ユニットの概略構成を示す図 負荷電源供給部の内部構成の一例を示す図 制御接点状態判別手段の一例を示す図 本発明の基本動作を説明するためのフローチャート 本発明の制御負荷ユニットの外観例を示す図 本発明の負荷制御ユニットの他例を示す図 従来の負荷制御ユニットを示す図

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 負荷制御ユニット
１１ 負荷通信制御部
１２ 負荷電源供給部
１３ 制御リレー
ＲＹ１，ＲＹ２ 第１，第２の制御接点
１４ 接点
１５ａ，１５ｂ 第１、第２の切替端子
１６ 共通端子
１７ 共通接続点
１９ 個別負荷オンオフ判別手段
２０ 制御接点状態判別手段
Ｔ１ 給電端子
Ｔ２ スイッチ接続端子
Ｔ３ 設備負荷接続端子
Ｔ４ ネットワーク接続端子
Ｌ ネットワーク信号線
Ｓ１ 個別負荷
Ｓ２ 設備負荷
ＳＷ 操作スイッチ
ＲＹ３，ＲＹ４ モニタ用接点

Claims (4)

1. ネットワーク信号線に接続されるネットワーク接続端子を設けた負荷通信制御部と、この負荷通信制御部を通じて遠隔制御される設備負荷を接続する設備負荷接続端子と、個別負荷に電源を供給するための給電端子、操作スイッチを接続するスイッチ接続端子及び上記負荷通信制御部によって制御される制御リレーを内蔵した負荷電源供給部とを設けた負荷制御ユニットにおいて、
   上記操作スイッチは、上記個別負荷に接続される共通端子に対して、第１、第２の切替端子を選択的に切替接続する接点を有し、かつ
   上記制御リレーは、上記第１、第２の切替端子と、上記給電端子に接続された共通接続点との間に、それぞれが上記負荷通信制御部によって開、閉される第１、第２の制御接点を有しており、
   上記制御リレーの第１、第２の制御接点が開または閉の同じ状態にあるときには、それらを開、閉あるいは閉、開に強制的に切替える制御手段を備えたことを特徴とする、負荷制御ユニット。
2. 請求項１において、
   上記制御手段は、上記制御リレーの第１、第２の制御接点の開、閉状態を判別する制御接点状態判別手段と、
   上記第１、第２の切替端子への給電有無を判別する個別負荷オンオフ判別手段とを備え、
   上記制御接点状態判別手段、上記個別負荷オンオフ判別手段を所定のタイミングで取込んで、上記制御リレーの第１、第２の制御接点が開または閉の同じ状態にあるときには、それらを開、閉あるいは閉、開に強制的に順次切替える構成にしている、負荷制御ユニット。
3. 請求項１または２において、
   上記負荷電源供給部は複数系統のものが設けられており、
   上記制御手段は、上記複数系統の負荷電源供給部に設けた制御リレーのそれぞれの第１、第２の制御接点を、時間差をもって、開、閉あるいは閉、開に順次切替える構成としている、負荷制御ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   上記制御接点状態判別手段は、上記制御リレーの第１、第２の制御接点と同じ動作あるいは反対の動作をなすモニタ用接点で構成されている、負荷制御ユニット。

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