JP4508060B2 - 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、家電機器や照明器具等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、オフ制御でき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。図８は、外観構成を示している。

負荷制御ユニット１００は、負荷通信制御部１１１と負荷電源供給部１１２とを一体化にして構成されており、負荷電源供給部１１２の内部は、図７に示したように、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、内部のコネクタ１１８によって、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に接続されている。
このような負荷制御ユニット１００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ＳＷ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１１３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、負荷通信制御部１１１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は負荷通信制御部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、負荷通信制御部１１１と負荷電源供給部１１２とが一体的に形成されているため、ネットワークＮによるリモート制御が不要なユーザに対してはコスト高にな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、使用目的に応じて、負荷通信制御部を取り外して使用でき、負荷通信制御部を取り外した状態では、個別負荷を操作スイッチでオン、オフ操作が出来る一方、負荷通信制御部を取り付けた状態では、ネットワークに接続して、設備機器や個別負荷を遠隔制御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、本発明による負荷制御ユニットは、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、該個別負荷に接続される共通端子と、この共通端子に選択的に接続される第１、第２の切替端子とを有した操作スイッチの、該第１、第２の切替端子にそれぞれ接続される第１、第２の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を有した負荷制御ユニット本体とを備え、上記負荷通信制御部は、上記負荷制御ユニット本体にコネクタを介して着脱可能に接続され、かつ、上記制御リレーは、上記第１、第２のスイッチ接続端子と上記給電端子との間に、第１、第２の制御接点を有し、上記負荷通信制御部が、上記負荷制御ユニット本体より脱離されているときには、上記第１、第２の制御接点は相反した開閉状態に保持される構成にしている。

本発明の請求項１によれば、負荷通信制御部を負荷制御ユニット本体から取り外され、リレー電源が遮断された状態では、制御リレーの第１，第２の制御接点がそれぞれ開、閉に相反した状態に保持されるため、操作スイッチによるトグル操作が可能となり、個別負荷をオンオフ制御することが出来る。また、負荷通信制御部を装着すれば、ネットワーク信号線を通じて、設備機器、個別負荷のいずれもが遠隔制御が可能となるので利便である。

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外観構成を示す分解斜視図である。

図の負荷制御ユニット１は、負荷通信制御部１１を、負荷制御ユニット本体２２に着脱可能な構造としている。

負荷通信制御部１１には、ネットワーク接続端子Ｔ４を通じて、ＬＡＮなどのネットワーク信号線Ｌを接続する構成としており、メンテナンス用のノートＰＣなどの外部機器を接続するための外部接続用コネクタＴ５を設けている。
負荷制御ユニット本体２２には、取付凹所２１を設けており、この取付凹所２１に負荷通信制御部１１を挿着する。したがって、負荷通信制御部１１の底面に設けたコネクタ１８を、負荷制御ユニット本体２２の取付凹所２１に対応して設けたコネクタ１８に接続して装着することができ、ユニット本体２２に挿着したときにもコネクタ１８が見えず、外観をスマートにしている。

負荷制御ユニット本体２２には、照明器具Ｓ１などの個別負荷に対応し、給電する給電端子Ｔ１と、壁スイッチなどの操作スイッチを接続するための接続端子Ｔ２，Ｔ２と、制御負荷接続端子Ｔ３とを備えている。

図２は、このような構造の負荷制御ユニット１において、負荷通信制御部１１を負荷制御ユニット本体２２に挿着した状態を示す斜視図である。

このような状態では、負荷通信制御部１１は、２つの側面１１ａ、１１ａが取付凹所２１から把持可能に露出した状態となる。
なお、１１ｂは制御リレー１３の第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２の開閉状態の組み合わせ態様を初期位置に戻すためのリセットスイッチ（後述する図６のステップ１０３に対応する）、１１ｃ、１１ｄはＣＰＵブロックＢをリセットするリセットスイッチを示している。

図３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ブロック図である。

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、制御手段として各部を制御するＣＰＵブロックＢと、メンテナンス時などにノートＰＣなどを、外部接続用コネクタ（シリアルコネクタ）Ｔ５を通じて接続するＲＳ２３２ＣブロックＣと、交流商用電源を内部直流電源に変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータＩを有する電源ブロック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とからなる負荷通信制御部１１と、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Ｈと、設備機器を接続する制御負荷接続端子（ＨＡ端子）Ｔ３を有した端子台Ｇとからなる負荷電源供給部１２で構成されている。
ここでは、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。

また、負荷制御ユニット１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Ｈの給電端子Ｔ１には、商用電力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、端子台Ｇ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、エアコンＳ２を接続しており、これらの接続された個別負荷や設備負荷を、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、制御できる通信機能を有している。

そのような通信機能では、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、制御画面から機器を指定した制御信号を受付ける。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Ｅ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、エアコンＳ２に送信する。

また、施工時や保守作業時には、負荷通信制御部１１を負荷電源供給部１２から取り外した状態で、ＲＳ２３２ＣブロックＣを通じて、ノートＰＣなどの外部機器ＰＣから、メンテナンス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、その結果をノートＰＣに応答する。このノート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。

このようなメンテナンス処理は、負荷電源供給部１２から負荷通信制御部１１を取り外して行うため、負荷通信制御部１１は交流商用電源に接続されて、電源ブロックＤのＡＣ／ＤＣコンバータＩにより変換され生成された直流電源で作動するようにしている。

なお、外部接続用コネクタＴ５はシリアルコネクタではなく、ＵＳＢコネクタとしてもよい。その場合には、ＵＳＢコネクタから電源供給することができる。

図４は、負荷制御ユニット１のうち、負荷電源供給部１２の内部構成を詳細に説明する図であって、図１における各ブロックＡ〜Ｆとが負荷通信制御部１１を構成し、端子台Ｇ、端子台Ｈが負荷電源供給部１２を構成している。

操作スイッチＳＷは、この図４に示したように、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１つの共通端子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を有した構成とされ、制御リレー１３，１３は、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、それぞれが負荷通信制御部１１によって独立して開成、閉成される制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を有した構成とされる。

制御接点ＲＹ１，ＲＹ２の各々は、制御接点ＲＹ１が常開型（ノーマリーオープン型）、制御接点ＲＹ２が常閉型（ノーマリークローズ型）の接点で構成されている。
第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２は、このような構成であるため、負荷通信制御部１１を負荷制御ユニット本体２２から取り外し、リレー電源が遮断されたときにも第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２は、それぞれが開、閉の状態を保持するため、操作スイッチＳＷは、それを操作する毎に照明器具Ｓ１のオンオフ制御をする、いわゆるトグル操作が可能となる。

なお、第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２は、それぞれ開、閉と相互に逆方向に位置すればよいので、第１の制御接点ＲＹ１が常閉型、第２の制御接点ＲＹ２が常開型の接点で構成されていてもよい。

また、このような第１、第２の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２は、セット、リセットさせることで接点を閉、開させるラッチ式リレーで構成してもよい。こうすれば、負荷通信制御部１１を装着したときに消費電力を抑制できる。

各々の制御接点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、または抵抗Ｒ１，Ｒ２でＶｃｃにプルアップしたＨレベルの電圧を出力するようになっている。しかしながら、制御接点状態判別手段２０は、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、モニタ用接点ＲＹ３，ＲＹ４は、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を制御リレーとして採用した場合には、その内部に複数の制御接点を有しているものであれば、そのうちの未使用なものを使用すればよい。

また、負荷通信制御部１１には、接続端子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５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Ｒ３、Ｒ４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で構成されるフォトカプラとを備えている。ここで、照明器具Ｓ１がオン状態のときには、切替端子Ｔ２、Ｔ２のいずれか一方は、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は点滅せず、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、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Ｒ３、Ｒ４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、制御接点状態判別手段２０が出力する電圧レベルを所定のタイミング取り込んで、制御リレー１３の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２が開成または閉成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、その際、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、オフ状態も判別すれば、照明機器Ｓ１がオフ状態になるように、制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を切替えることができる。なお、所定のタイミングには、負荷制御ユニット１の電源投入時があるが、それ以外にも、定時間毎、ネットワークＮから特定の制御信号を受けたときに制御してもよい。

また、負荷制御ユニット１は、ネットワークＮから点灯、（消灯）の制御信号を受付けたときには、個別負荷オンオフ判別手段１９により照明器具Ｓ１のオン状態、オフ状態を判別して、オフ状態（オン状態）の場合にだけ、制御リレー１３の制御接点ＲＹ１、ＲＹ２を相反的に切替制御させてもよい。

負荷制御ユニット１は、負荷通信制御部１１を取り外した際には、以下のように動作する。すなわち、制御接点ＲＹ１，ＲＹ２がそれぞれ開、閉状態となり、照明器具Ｓ１のオンオフ制御は操作スイッチＳＷの操作のみによって可能となる。

操作スイッチＳＷを操作し、接点１４を切替端子１５ａ側にすると、照明器具Ｓ１への通電路が制御接点ＲＹ１の開によって遮断されているので照明器具Ｓ１がオフされる一方、操作スイッチＳＷの接点１４を切替端子１５ｂにすると、照明器具Ｓ１への通電路が、制御接点ＲＹ２、給電端子Ｔ１、個別負荷Ｓ１と形成され、照明器具Ｓ１がオンされる。

図６は、負荷通信制御部１１が、負荷制御ユニット本体２２に取り付けられた状態での処理を具体的に説明するフローチャートである。負荷通信制御部１１は、電源投入時には、制御リレー１３の制御接点ＲＹ１，ＲＹ２の開成、閉成状態を判断し、双方の制御接点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、強制的に切替制御する（ステップ１０１〜１０３）。

そのあと、待機状態へと移るが、この待機状態では、操作スイッチＳＷにより、照明器具Ｓ１をオン、オフ状態に操作制御できる（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）。

本発明の負荷制御ユニットの外観例を示す（負荷通信制御部を取り外した状態を示す）分解斜視図 本発明の負荷制御ユニットの外観例を示す（負荷通信制御部を装着した状態を示す）斜視図 本発明の概略構成の一例を示すブロック図 本発明の内部構成（負荷電源供給部）の一例を示す図 個別負荷オンオフ判別手段の構成の一例を示す図 本発明の基本動作を説明するためのフローチャート 従来の負荷制御ユニットを示す図 従来の負荷制御ユニットの外観を示す図

符号の説明

１ 負荷制御ユニット
１８ コネクタ
２１ 取付凹所
２２ 負荷制御ユニット本体
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
Ｉ ＡＣ／ＤＣコンバータ
Ｔ１ 給電端子
Ｔ２ 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 照明器具（個別負荷）
Ｓ２ エアコン（設備負荷）
ＰＣ メンテナンス用のノートＰＣ（外部機器）
ＳＷ 操作スイッチ
ＲＹ３，ＲＹ４ モニタ用接点

Claims (1)

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、該個別負荷に接続される共通端子と、この共通端子に選択的に接続される第１、第２の切替端子とを有した操作スイッチの、該第１、第２の切替端子にそれぞれ接続される第１、第２の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を有した負荷制御ユニット本体とを備えた負荷制御ユニットにおいて、
   上記負荷通信制御部は、上記負荷制御ユニット本体にコネクタを介して着脱可能に接続され、かつ、上記制御リレーは、上記第１、第２のスイッチ接続端子と上記給電端子との間に、第１、第２の制御接点を有し、上記負荷通信制御部が、上記負荷制御ユニット本体より脱離されているときには、上記第１、第２の制御接点は相反した開閉状態に保持される構成にしている、負荷制御ユニット。

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