JP4661105B2 - 照明装置および照明システム - Google Patents

Description

本発明は、誘導灯や非常灯のように常用の電源が停電したときに電池などの非常用の電源でランプを点灯する照明装置および照明システムに関するものである。

誘導灯や非常灯のような非常用の照明装置は、火災や地震等による停電時に２次電池からなる非常用電源でランプを点灯（非常点灯）させるものであり、２次電池による非常点灯が正常に行われるか否かの点検を定期的に行うように消防庁告示及び建築基準法等で義務づけられている。

通常、非常用の照明装置には常用電源（商用電源）からランプへの電力供給を強制的に停止して擬似的な停電状態とするためのスイッチが設けられており、点検者が装置本体から垂下されている引き紐を操作して上記スイッチをオンさせることによって、２次電池から電力供給してランプを非常点灯させることで２次電池の点検が行われている。ここで、消防庁や建築基準法の規定では、２次電池からの電力供給により誘導灯の場合には２０分間又は６０分間、非常灯の場合には３０分間、それぞれランプを有効に非常点灯させなければならないことになっており、通常、点検者は上記引き紐に重りを吊り下げて上記スイッチをオンとし、上記規定時間内にランプが有効に非常点灯可能か否かを監視する必要がある。しかも、一般に誘導灯や非常灯は建物内の複数箇所に設置されており、これら複数の照明装置を一つ一つ見て回って点検しなければならないから、点検者にとって非常に手間の掛かる作業であった。

そこで従来より、上述のような２次電池の点検作業の自動化や省力化を図った照明システムが種々提案されており、例えば特許文献１には利用者（点検作業者）の利便性を図るために、過去の点検結果を記録するシステムが提案されている。すなわち、特許文献１に示される照明システムは、複数の個別非常照明ユニットと、単一の中央監視制御ユニットと、個別非常照明ユニットと中央監視制御ユニットとを相互に結ぶ通信システムとで構成され、通信システムは、各個別非常照明ユニット及び中央監視制御ユニットにそれぞれ具備されて互いにループ状に接続された通信ユニットを含み、各個別非常照明ユニットの番地付けが容易に行えるとともに、過去に行われた２次電池の診断結果を記憶し、個別非常照明ユニットの動作履歴を知ることができるようになっている。

また特許文献２には、２次電池により所定の点検時間以上ランプを点灯させて２次電池の点検を行う点検機能、および少なくとも２次電池の充電状態を含む１乃至複数の動作状態を常時監視する監視機能をそれぞれ具備した複数の照明装置と、各照明装置との間でデータの授受を行う制御装置とで構成される照明システムにおいて、制御装置に、各照明装置の点検結果又は監視結果のデータを取得して保存し、保存した点検結果と監視結果を総合的に判断して各照明装置における異常の有無を判断する判断機能を設けたシステムが提案されている。
特開平３−２２８４９７号公報（第２頁−第３頁、第１０図） 特開２００４−１１９１５１号公報（第２頁−第３頁、第１図）

ところで、光源に蛍光灯を用いる誘導灯や非常灯では、常用電源（商用電源）から電源供給を受けて蛍光灯を点灯させる場合と、２次電池から電源供給を受けて蛍光灯を点灯させる場合とで点灯回路の回路構成が大きく異なるため、一般的に常用電源により動作する常時点灯回路と、２次電池により動作する非常時点灯回路とは別構成となっている。すなわち２次電池は非常時点灯回路に接続されており、非常時（例えば停電時）には非常時点灯回路が２次電池を電源として動作し、蛍光灯を点灯させるのである。

ここで、電池の点検を行う点検部は非常時点灯回路に接続されているが、常時は非常時点灯回路にランプが接続されていないので、この状態では２次電池の状態を常時点検することはできなかった。なぜなら非常時点灯回路にランプが接続されていない状態で２次電池により非常時点灯回路を動作させたとしても、無負荷動作のため２次電池により充分な放電が行われず、電池電圧が減少しないため、電池容量が十分であるか否かを正確に点検することができないからである。

上述の特許文献２に示される照明システムでは、常時点灯回路にランプが接続されているか否かを常時確認し、ランプが接続されている照明装置について制御装置が異常の有無を判断することが開示されている。しかしながら、誘導灯や非常灯の用途では非常時点灯回路は非常時のみ動作するため、その動作を常時監視することができないから、点検時に非常時点灯回路にランプが接続されているか否かを判断することができなかった。非常時点灯回路にランプが接続されていない場合には２次電池の放電電流が少なくなるため、電池容量の残量が少ないにもかかわらず電池容量が十分にあると判断してしまう可能性があり、電池容量の判断を正確に行えない可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、電池が正常か否かを正確に判定できる照明装置および照明システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、商用電源から電源供給を受けて、フィラメント電極を有する熱陰極蛍光灯からなるランプを点灯させる常時点灯回路部と、非常時に電池から電源供給を受けてランプを点灯させる非常時点灯回路部と、非常時点灯回路部により電池を電源としてランプを強制点灯させた状態で、ランプを所定の点検時間以上点灯させることが可能か否かを判定する電池点検部と、非常時点灯回路部により電池を電源としてランプを強制点灯させた状態で、放電開始時より電池電圧が所定のしきい値電圧に低下するまでの放電時間を求め、前記放電時間が第１の基準時間よりも長ければランプ外れを検出するとともに、前記第１の基準時間よりも短い第２の基準時間より前記放電時間が短ければ前記ランプのエミレス状態を検出するランプ点検部とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は照明システムであって、請求項１記載の複数台の照明装置と、各照明装置との間でデータの授受を行う制御装置とを備え、各照明装置に電池点検部およびランプ点検部の点検結果を制御装置に送信する通信部を設けたことを特徴とする。

ところで、非常時点灯回路が電池から電源供給を受けてランプを点灯させる際に、ランプが接続されていない無負荷状態となっていると、正常点灯時に比べて電池の消費量が少なくなり、所定の点検時間点灯させたとしても電池電圧があまり低下しないため、電池の容量が不足しているにも関わらず電池点検部が電池を正常と判断する可能性がある。

請求項１の発明によれば、ランプ点検部は、非常時点灯回路部により電池を電源としてランプを強制点灯させた状態で、電池電圧が所定のしきい値電圧に低下するまでの放電時間が第１の基準時間よりも長くなるとランプ外れと判断しており、放電時間が第１の基準時間よりも長くなることから、電池の放電時間に対する電池電圧の傾きが所定の傾きよりも小さくなることを確実に検出して、ランプの異常を検出できるという利点がある。

また、熱陰極蛍光灯からなるランプの寿命末期にエミレス状態になると、ランプ抵抗が正常点灯時に比べて大きくなるので、電池の消費量が増加して、電池電圧が大きく低下するが、請求項１の発明によれば、ランプ点検部は、放電時間が第２の基準時間よりも短くなるとランプがエミレス状態であると判断しているので、エミレス状態を確実に検出できるという利点がある。

請求項２の発明によれば、照明装置の通信部が電池点検部およびランプ点検部の点検結果を制御装置に送信しているので、１台の制御装置で複数台の照明装置の点検結果を集中的に管理することが可能な照明システムを実現できる。

以下に本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１は本実施形態の照明装置を用いる照明システムの概略構成図であり、本システムは非常灯や誘導灯のような照明装置１と、照明装置１との間で通信線３を介してデータの授受を行う制御装置２とを主要な構成として備えている。なお図１では制御装置２に照明装置１が一台しか接続されていないが、複数台の照明装置１を制御装置２に接続するようにしても良く、照明装置１および制御装置２に個別に割り当てられたアドレスを用いて照明装置１と制御装置２の相互でデータの授受が行えるようになっている。

照明装置１は、商用電源ＡＣから電源供給を受けて蛍光灯のようなランプ１０を点灯させる常時点灯回路１１と、常時は後述の非常時点灯回路１３により常時充電されて非常時（停電時）に放電する２次電池からなる電池１２と、非常時に電池１２から電源供給を受けてランプ１０を点灯させる非常時点灯回路１３と、電池１２の電池電圧を検出する電圧検出部１４と、非常時点灯回路１３により電池１２を電源としてランプ１０を強制点灯させた状態で電圧検出部１４の検出結果をもとにランプ１０および電池１２の合否を判定する点検部１５と、点検部１５の点検結果を制御装置２に送信する通信部１６とで構成される。なお、ランプ１０には常時点灯回路１１と非常時点灯回路１３の両方が接続されているが、点検部１５は非常時点灯回路１３のみに接続されている。

而して、商用電源ＡＣから電力供給を受けているとき（常時）には、常時点灯回路１１がランプ１０を点灯させるとともに、非常時点灯回路１３に設けた充電回路（図示せず）が商用電源ＡＣから電源供給を受けて電池１２を充電する。一方、停電により商用電源ＡＣからの電力供給が停止したとき（非常時）には、常時点灯回路１１が動作を停止すると共に、充電回路にて充電電流が流れなくなることで停電が検知されて、電池１２から非常時点灯回路１３に電力供給が開始されて、ランプ１０を点灯させている。また復電により商用電源ＡＣからの電力供給が再開されれば、充電回路にて充電電流が流れることで復電が検知され、電池１２から非常時点灯回路１３への電力供給が停止するとともに、常時点灯回路１１が商用電源ＡＣにより動作を開始して、ランプ１０を点灯させる。

ここで、電池点検部としての点検部１５は定期的に電池１２の良否を点検しており、点検時には常時点灯回路１１の動作を停止させるとともに、非常時点灯回路１３により電池１２を電源としてランプ１０を強制的に点灯させ、電池１２を一定時間放電させた状態で電圧検出部１４の検出電圧が所定のしきい値電圧よりも高ければ電池１２の電池容量が十分あると判断し、しきい値電圧よりも低ければ電池１２の電池容量が不十分であると判断する。点検部１５による電池１２の点検結果は通信部１６に出力され、通信部１６から通信線３を介して制御装置２に送信される。制御装置２は各照明装置１から電池１２の点検結果を収集し、その点検結果を表示モニタ（図示せず）などに表示させており、監視者が異常の有無を一元的に把握できるようになっている。

そして、本実施形態では点検部１５による定期的な通常点検が確実に行われているか否かを確認するために、制御装置２が照明装置１に対して上記の通常点検以外にランプ１０の状態を点検する任意点検を定期的に実施させている。

すなわち、制御装置２が所望の照明装置１のアドレスを付加した任意点検の命令信号を通信線３に送出すると、各照明装置１の通信部１６が命令信号を受信し、命令信号に付加されたアドレスが自己のアドレスに一致する照明装置１において点検部１５がこの命令信号に基づいて以下のような任意点検を実施する。点検部１５が任意点検を開始すると、点検部１５は常時点灯回路１１の動作を停止させるとともに、非常時点灯回路１３により電池１２を電源としてランプ１０を強制的に点灯させて、電池１２を放電させ、電池１２の電池電圧が所定のしきい値電圧Ｖｔｈを下回ると、判定信号を通信部１６に出力する。通信部１６は、任意点検の開始時から判定信号の入力時までの時間、すなわち放電開始から電池電圧がしきい値電圧Ｖｔｈに低下するまでの放電時間をカウントしており、この放電時間をもとにランプ１０が正常か否かを判定し、判定結果を制御装置２に出力する。ここに点検部１５と通信部１６とでランプ点検部が構成される。

図２は電池１２の放電時間ｔと電池電圧Ｖとの関係を示しており、図中のａは電池１２の電池容量が充分で且つランプ１０が正常な場合の放電カーブを、図中のｂは電池１２の電池容量が充分で且つランプ１０が外れている場合の放電カーブを、図中のｃは電池１２の電池容量が充分で且つランプ１０がエミレス状態となっている場合の放電カーブをそれぞれ示している。

ランプ１０が外れている無負荷状態では、非常時点灯回路１３が正常であってもランプ１０が無いために、ランプ１０の点灯時に比べて電池１２の消費量は極めて少なく、そのため正常な点灯状態における放電カーブａに比べて無負荷状態の放電カーブｂの傾きは小さくなっている。すなわち無負荷状態では電池電圧Ｖがしきい値電圧Ｖｔｈに低下するまでの放電時間ｔｂが正常点灯時の放電時間ｔａに比べて長くなる。したがって、通信部１６では、第１の基準時間ｔ１を正常点灯時の放電時間ｔａよりも長く且つ無負荷状態での放電時間ｔｂよりも短い時間に設定し、電池電圧Ｖがしきい値電圧Ｖｔｈに低下するまでの放電時間が第１の基準時間ｔ１（ｔａ＜ｔ１＜ｔｂ）よりも長ければ、ランプ外れ（無負荷異常）と判断して、判断結果を制御装置２に送信する。そして、制御装置２は照明装置１から無負荷異常の点検結果を受信すると、現在までの電池の点検結果が正常であっても、この照明装置１の状態を確認するよう監視者に対して警報音や表示モニタによる表示などの方法で警報を発する。

また、ランプ１０が寿命末期においてエミレス状態になると、ランプ１０のランプ抵抗が正常時に比べて大きくなり、インバータ共振電流が増加して電池１２の消費量が増加するため、正常な点灯状態における放電カーブａに比べてエミレス状態の放電カーブｃの傾きは大きくなる。つまり、エミレス状態では電池電圧Ｖがしきい値電圧Ｖｔｈに低下するまでの放電時間ｔｃが正常点灯時の放電時間ｔａに比べて短くなる。したがって、通信部１６では、第２の基準時間ｔ２をエミレス状態での放電時間ｔｃよりも長く且つ正常点灯時の放電時間ｔａよりも短い時間に設定し、電池電圧Ｖがしきい値電圧Ｖｔｈに低下するまでの放電時間が第２の基準時間ｔ２よりも短ければ、エミレス状態（ランプ寿命）と判断して、判断結果を制御装置２に送信する。そして、制御装置２は照明装置１からランプ寿命の点検結果を受信すると、現在までの電池の点検結果が正常であっても、この照明装置１の状態を確認するよう監視者に対して警報音や表示モニタによる表示などの方法で警報を発する。

なお電池１２の容量が不足している状態で正常なランプが接続されている場合には、放電開始時の電池電圧Ｖが低いために、電池電圧Ｖがしきい値電圧Ｖｔｈに低下するまでの放電時間が短くなって、通信部１６がエミレス状態と誤検出する可能性があるが、前回の電池点検時まで電池１２が正常という判定結果が出ている場合には上述の任意点検でエミレス状態と誤検出することによって、制御装置２から監視者に対してランプ１０の状態を点検するように警報が発せられるので、結果的に照明装置１の点検精度は向上することになる。

以上のように本実施形態では通信部１６が、放電開始から電池電圧が所定のしきい値電圧に低下するまでの放電時間をカウントして、この放電時間からランプ１０が正常か否かを判定しているので、無負荷状態のために電池１２の電池容量が十分であると誤判定している場合でもランプ１０の異常を検出することで点検の精度を高めることができ、非常照明の動作点検を確実に行うことができる。

ところで、この照明システムを施工した直後に、制御装置２では、通信線３を介して接続される全ての照明装置１について上述の任意点検を実施できるか否かを確認するため、任意の照明装置１を選んで任意点検を実施させる。すなわち、制御装置２では施工直後の初期動作時に所望の照明装置１のアドレスを付加した初期点検の命令信号を通信線３に送出すると、各照明装置１の通信部１６が命令信号を受信し、命令信号に付加されたアドレスが自己のアドレスに一致する照明装置１において点検部１５がこの初期点検命令に基づいて以下の初期点検を実施する。すなわち点検部１５は、常時点灯回路１１の動作を停止させるとともに、非常時点灯回路１３により電池１２を電源としてランプ１０を強制的に点灯させて、電池１２を通常の点検時間よりも短い動作確認時間だけ放電させ、電圧検出部１４の出力から上述と略同様の方法でランプ１０や電池２などの点検を行った後、点検を実施したことを施工作業者に知らせるためにランプ１０を点滅させる。ここで、通常の点検時にはランプ１０を通常時と同様の点灯状態として、点検を実施していることを使用者に気付かれないようにするのが好ましいが、施工状態を確認するための初期点検（任意点検）では、点検を命令した照明装置１で点検が行われているか否かを施工作業者が確認できるようにすることが好ましく、初期点検を行った照明装置１がランプ１０を点滅させることで初期点検を実施していることを目視により容易に判らせることができる。

なお本実施形態では制御装置２に１系統の通信線３を介して複数台の照明装置１が接続されているが、図３に示すように制御装置２に複数系統（例えば３系統）の通信線３ａ，３ｂ，３ｃを介してそれぞれ複数台の照明装置１を接続するようにしても良く、この場合は、一般に各系統の通信線３ａ…毎に施工が行われるから、制御装置２では、点検したい系統の照明装置１又は通信線３ａ…を指定することによって、各通信線３ａ…に接続された照明装置１の初期点検を系統毎に行うことができる。例えば制御装置２が、点検対象の系統を通信線３ｃに設定すると、通信線３ｃに接続された複数の照明装置１に対して初期点検の命令信号が順次送信されて、通信線３ｃに接続された照明装置１が順次初期点検を実施する。そして、初期点検の命令信号を受信した照明装置１は、上述のように点検動作を実施するとともに、ランプ１０を点滅させて、施工作業者に対して初期点検を実施したことを報知する。

本実施形態の照明装置を用いる照明システムの概略構成図である。 電池の放電時間と電池電圧との関係を示した図である。 照明システムの他の構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 照明装置
２ 制御装置
１０ ランプ
１１ 常時点灯回路
１２ 電池
１３ 非常時点灯回路
１４ 電圧検出部
１５ 点検部
１６ 通信部
ＡＣ 商用電源

Claims (2)

1. 商用電源から電源供給を受けて、フィラメント電極を有する熱陰極蛍光灯からなるランプを点灯させる常時点灯回路部と、非常時に電池から電源供給を受けて前記ランプを点灯させる非常時点灯回路部と、前記非常時点灯回路部により前記電池を電源として前記ランプを強制点灯させた状態で、前記ランプを所定の点検時間以上点灯させることが可能か否かを判定する電池点検部と、前記非常時点灯回路部により前記電池を電源として前記ランプを強制点灯させた状態で、放電開始時より電池電圧が所定のしきい値電圧に低下するまでの放電時間を求め、前記放電時間が第１の基準時間よりも長ければランプ外れを検出するとともに、前記第１の基準時間よりも短い第２の基準時間より前記放電時間が短ければ前記ランプのエミレス状態を検出するランプ点検部とを備えたことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１記載の複数台の照明装置と、各照明装置との間でデータの授受を行う制御装置とを備え、前記各照明装置に前記電池点検部および前記ランプ点検部の点検結果を前記制御装置に送信する通信部を設けたことを特徴とする照明システム。

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