JP5478952B2

JP5478952B2 - 負荷制御装置

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Publication number: JP5478952B2
Application number: JP2009145117A
Authority: JP
Inventors: 弘忠東浜; 陽子谷利
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-06-18
Also published as: JP2011004504A

Description

本発明は、交流電源と照明装置などの負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置に関する。

従来から、トライアックやサイリスタなどの無接点スイッチ素子を用いた照明装置用の負荷制御装置が実用化されている。これらの負荷制御装置は、省配線の見地から、２線式結線が一般的であり、交流電源と負荷との間に直列に接続される。このように交流電源と負荷との間に直列に接続される負荷制御装置においては、如何にして自己の回路電源を確保するかが問題となる。

図１１に示すように、例えば特許文献１に示された従来例の２線式の負荷制御装置５０は、交流電源２と負荷３との間に直列に接続されるものであって、主スイッチ素子としてトライアックなどの半導体素子を用いた主開閉部５１と、整流部５２と、制御部５３と、制御部５３に安定した電源を供給するための第１電源部５４と、負荷３への電力停止状態のときに第１電源部５４へ電力を供給する第２電源部５５と、負荷３への電力供給が行われているときに第１電源部５４へ電力を供給する第３電源部５６などで構成されている。

このような負荷制御装置５０は、例えば壁面などに設置され、照明装置の点灯及び消灯（以下、オン／オフとする）などを制御するために用いられる。そして、２線式の負荷制御装置は、上記のように交流電源２と負荷３との間に直列に接続されているため、負荷３がオフされている状態においても、実際には負荷３に電流が流れている。負荷３の種類によっては、このときの電流で誤動作する（負荷３がグロー式蛍光灯などの照明装置の場合、蛍光灯が間欠的に点灯する）可能性があるため、負荷３に流れる電流を可能な限り小さくする必要がある。そのため、一般的に、第２電源部５５からの出力電圧を高く設定し、第１電源部５４として降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータなどを用いて、負荷３がオフのときの電流を小さな値に維持しつつ、制御部５３などの電力を確保している。

図１１からわかるように、第１電源部５４の入力側端子の間にはコンデンサ５４ａが接続されている。第２電源部５５からの出力電圧は第３電源部５６からの出力電圧よりも高いので、負荷３がオフされ、第１電源部５４の電源が第３電源部５６から第２電源部５５に切り替わったときに、コンデンサ５４ａを充電する。しかしながら、従来の負荷制御装置５０では、コンデンサ５４ａの充電電流によっては負荷３が誤動作しないように、第２電源部５５からの出力電圧は第３電源部５６からの出力電圧より大きく設定されていた。

一方、インバータ回路を用いた蛍光灯照明装置では、赤外線を利用したリモコン装置などにより、照明装置のオン／オフや明るさ調節を制御できるようにしたものが実用化されている。ところが、リモコン装置と照明装置とに間に障害物が存在すると、制御信号が照明装置に届かず、照明装置を制御できない場合が生じる。そこで、本出願人は、電波による無線通信を利用して、リモコン装置から負荷制御装置に対して制御信号を送信し、負荷制御装置を介して照明装置のオン／オフ制御を可能にしたものを提案している（特許文献２参照）。

その様な無線受信機を備えた負荷制御装置においては、照明装置がオフされている状態においても、リモコン装置からの制御信号を待ち受けるために、負荷制御装置の制御部５３などにおける消費電力が増大する傾向にある。従って、負荷制御装置５０の制御部５３などにおける消費電力の増大に備えて、第２電源部５５からの出力電圧を従来よりもさらに高くする必要が生じる。そうすると、負荷３がオフされ、第１電源部５４の電源が第３電源部５６から第２電源部５５に切り替わったときに、コンデンサ５４ａが急速に充電され、負荷３に比較的大きな電流が流れる。そのため、コンデンサ５４ａの充電電流によって負荷３が誤動作する可能性が高くなる。負荷３が照明装置である場合は、照明装置がオフであるにもかかわらず、瞬間的に点灯する可能性がある。

特開２００８−２２８３７３号公報特開２００８−２７８２２号公報

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、制御部などにおける消費電力の増大に対応するために第２電源部からの出力電圧を第３電源部からの出力電圧よりも高くした２線式の負荷制御装置において、負荷が照明装置である場合に、照明装置がオフであるにもかかわらず、瞬間的に点灯することを防止することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、電波によるリモコン装置からの制御信号を受信する無線受信部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部及び前記無線受信部に安定した電圧を供給する第１電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部と、を備え、前記負荷への電力供給を停止しているときにおいても、前記無線受信部は前記リモコン装置からの制御信号を待ち受けており、前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記制御部及び前記無線受信部での消費電力を確保しつつ、前記負荷が誤動作しないように前記負荷に流れる電流を抑制するために、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、前記第２電源部及び前記第３電源部のいずれか一方は、その出力電圧を変化させる電圧可変手段を備え、前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第３電源部の出力電圧を昇圧させるか又は前記第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の負荷制御装置において、前記制御部は、前記第３電源部の出力電圧を昇圧させるか又は前記第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせ、さらに所定時間経過した後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする。

請求項３の発明は、交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部を備え、前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、前記第３電源部は、並列に接続されたツェナー電圧の異なる複数のツェナーダイオードと、前記複数のツェナーダイオードのいずれか１つを選択的に導通させる電圧可変手段を備え、いずれか１つのツェナーダイオードのツェナー電圧が前記第２電源部の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高いか又は若干低い電圧であり、前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第３電源部の出力電圧を昇圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする。

請求項４の発明は、交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部を備え、前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、前記第３電源部は、直列に接続された複数のツェナーダイオード及び１つを除く残りのツェナーダイオードに並列に設けられた１又は複数スイッチと、前記１又は複数のスイッチをオン又はオフさせる電圧可変手段を備え、前記複数のツェナーダイオードの総ツェナー電圧が前記第２電源部の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高いか又は若干低い電圧であり、前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第３電源部の出力電圧を昇圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする。

請求項５の発明は、交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部を備え、前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、前記第２電源部は、並列に接続されたツェナー電圧の異なる複数ツェナーダイオードと、前記複数のツェナーダイオードのいずれか１つを選択的に導通させる電圧可変手段を備え、いずれか１つのツェナーダイオードのツェナー電圧が前記第３電源部の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高い電圧であり、前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする。

請求項６の発明は、交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部を備え、前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、前記第２電源部は、直列に接続された複数のツェナーダイオード及び１つを除く残りのツェナーダイオードに並列に設けられた１又は複数スイッチと、前記１又は複数のスイッチをオン又はオフさせる電圧可変手段を備え、前記スイッチが並列に設けられていない１つのツェナーダイオードのツェナー電圧が前記第３電源部の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高い電圧であり、前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項３又は請求項４に記載の負荷制御装置において、前記複数のツェナーダイオードは３以上であり、前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第３電源部の出力電圧を、所定時間ごとに段階的に昇圧させることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項５又は請求項６に記載の負荷制御装置において、前記複数のツェナーダイオードは３以上であり、前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第２電源部の出力電圧を、所定時間ごとに段階的に昇圧させることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項３、請求項４及び請求項７のいずれか一項に記載の負荷制御装置において、前記第３電源部には、前記制御部により前記電圧可変手段が作動される際に、該第３電源部の出力電流を制限する電流制限手段が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、第３電源部の出力電圧を昇圧させるか又は第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、主開閉部を閉状態から開状態に切り換えるので、第１電源部の入力側端子間に並列に接続されたコンデンサに充電電流はほとんど流れず又は充電電流の値が小さくなる。そのため、負荷がオフされた状態でも負荷に微弱な電流が流れるが、その値は非常に小さいので、負荷が誤動作する可能性はほとんどなく、負荷が照明装置である場合でも、瞬間的に点灯することはない。そのため、第２電源部の出力電圧を従来のものに比べて大幅に高くすることができ、負荷制御装置に、特定小電力無線通信を利用したリモコン装置からの制御信号を受信する受信機能を設けることができる。

本発明の一実施形態に係る２線式の負荷制御装置の基本構成を示すブロック図。第３電源部側に電圧可変機構を設けた構成例を示す回路図。第３電源部側に電圧可変機構を設けた他の構成例を示す回路図。図２及び図３に示す構成例における制御部から出力される制御信号のタイムチャート。第２電源部側に電圧可変機構を設けた構成例を示す回路図。図５に示す構成例における制御信号などのタイムチャート。図３に示す構成例に、さらに、第３電源部の出力電流を制限する電流制限回路を設けた構成例を示す回路図。図７に示す構成例における制御信号などのタイムチャート。本発明の参考例の構成を示す回路図。本発明の他の参考例の構成を示す回路図。従来の２線式の負荷制御装置の構成を示す回路図。

本発明の一実施形態に係る２線式の負荷制御装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の２線式負荷制御装置１の基本構成を示すブロック図であり、この２線式の負荷制御装置１は、交流電源２と負荷３との間に直列に接続されるものであって、主スイッチ素子としてトライアックなどの半導体素子を用いた主開閉部１１と、整流部１２と、制御部１３と、制御部１３に安定した電源を供給するための第１電源部１４と、負荷３への電力停止状態のときに第１電源部１４へ電力を供給する第２電源部（定電圧電源）１５と、負荷３への電力供給が行われているときに第１電源部１４へ電力を供給する第３電源部（定電圧電源）１６と、特定小電力無線通信を利用したリモコン装置からの制御信号を受信する無線受信部（ＲＦ部）１７などで構成されている。第１電源部１４は、入力される直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータである。また、第１電源部１４の入力側端子間にコンデンサ１４ａが並列に接続されている。

図１に例示するように、制御部１３及び無線受信部１７の駆動電圧は約３．０Ｖ程度であり、制御部１３に流れる電流は約１．０ｍＡ程度である。それに対して、無線受信部１７に流れる電流は約４．０ｍＡ程度である。このように、無線通信を利用したリモコン装置からの制御信号を受信する機能を設けることにより、負荷制御装置１における消費電力（消費電流）が増大する。負荷３がオン状態にあるとき、負荷３には、この負荷制御装置１に流れる電流に比べて遙かに大きな電流が流れるため、負荷電流が多少増えたところで全く問題は生じない。従って、負荷３への電力供給を行っているときに第１電源部１４へ電源を供給する第３電源部１６の出力電圧は、従来のものとほぼ同様でよい。一方、負荷３への電力供給を停止しているとき、負荷制御装置１における消費電力（消費電流）が増大しても、負荷３に流れる電流を増加させることはできない。そこで、負荷３への電力供給していないときに第１電源部１４へ電源を供給する第２電源部１５の出力電圧を、従来のものよりも高くすることによって、負荷制御装置１での消費電力を確保しつつ、負荷３に流れる電流の増大を抑制している。なお、ここで示した電流値及び電圧値はあくまで例示であり、その他の値をとり得ることはいうまでもない。

第２電源部１５及び第３電源部１６のいずれか一方には、その出力電圧を変化させる電圧可変機構が設けられており、制御部１３は、主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換える際に、電圧可変機構を作動させ、第３電源部１６の出力電圧を昇圧させるか又は第２電源部１５の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせ、その後、主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換えるように構成されている。そのため、第１電源部１４の入力側端子間に並列に接続されたコンデンサ１４ａには充電電流はほとんど流れず、ＯＦＦ定常時に流れる程度まで抑えられる。そのため、負荷３がオフ状態のとき、その負荷３に流れる電流は微弱であり、負荷３が誤動作する可能性はほとんどない。例えば、負荷３が照明装置である場合でも、瞬間的に点灯することはない。なお、第３電源部１６の出力電圧を第２電源部１５の出力電圧よりも若干高い電圧になるように変化させてもよい。

制御部１３によって主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換えるタイミングは、第３電源部１６の出力電圧を第２電源部１５の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高いか又は低い電圧になるように変化させた後であれば、基本的にはいつでもよいが、所定時間（例えば、数ミリ秒〜数十ミリ秒）経過した後に切り換えるように構成してもよい。すなわち、電圧切り替え機構の構成によっては、第２電源部１５の出力電圧又は第３電源部１６の出力電圧を瞬間的に降圧又は昇圧させることはできず、一定時間をかけて徐々に変化させるものも存在する。そのため、第２電源部１５の出力電圧又は第３電源部１６の出力電圧を変化させるタイミングと主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換えるタイミングに一定の時間差を設けることによって、より確実に負荷３の誤動作を防止することができる。

次に、電圧可変機構の具体例について説明する。なお、以下の説明で引用する回路図は、第２電源部１５及び第３電源部１６を中心とした主要部のみを図示する。図２は、第３電源部１６側に電圧可変機構を設けた構成例であって、第３電源部１６が、並列に接続された出力電圧を規定する２組のツェナーダイオードとその導通／非導通を切り換えるトランジスタなどのスイッチ素子で構成された具体例を示す。図２に示すように、第３電源部１６は、第１ツェナーダイオード１６ａ及び第２ツェナーダイオード１６ｂと、トランジスタなどのスイッチ素子１６ｃ及び１６ｄなどで構成され、第１ツェナーダイオード１６ａと第２ツェナーダイオード１６ｂが並列に接続されている。第１ツェナーダイオード１６ａのツェナー電圧を６Ｖ、第２ツェナーダイオード１６ｂのツェナー電圧を１０Ｖとする。また、第２電源部１５のツェナーダイオード１５ａのツェナー電圧を１０Ｖとする。これら第２電源部１５及び第３電源部１６は、ツェナーダイオードとトランジスタを用いた定電圧電源回路であり、その出力電圧はツェナーダイオードのツェナー電圧に支配され、ツェナー電圧よりも若干低い値となる。以下の説明においては、第２電源部１５及び第３電源部の出力電圧を、それぞれツェナー電圧と等価とみなして記載する。

負荷３がオフ状態のとき、第２電源部１５には、整流部１２により全波整流された脈流が入力され、その電圧値がツェナーダイオード１５ａのツェナー電圧よりも高いときだけスイッチ素子１５ｓが導通し、ツェナー電圧を１０Ｖが出力電圧として第１電源部１４に入力される。スイッチ素子１５ｓが非導通のときは、第１電源部１４の入力端子間に接続されたコンデンサ１４ａが電源となって第１電源部１４に電力を供給する。コンデンサ１４ａは充放電を繰り返す。

負荷３をオンする場合、制御部１３から端子Ｐ１に制御信号が入力され、スイッチ素子１６ｃが導通する。このとき、第１電源部１４の入力電圧Ｖ１_ｉｎは、第２電源部１５の出力電圧Ｖ２_ｏｕｔであり、第３電源部１６の出力電圧Ｖ３_ｏｕｔよりも高いので、第３電源部１６を流れる電流は、ツェナーダイオード１６ａ、サイリスタ１６ｓ、主開閉部１１のトライアック１１ａに流れる。トライアック１１ａがオンした時点では、整流部１２の整流電圧がほぼ零になっているので、第２電源部１５のスイッチ素子１５ｓは非導通となり、第２電源部１５に電流は流れない。第３電源部１６も同様である。その間、第１電源部１４はコンデンサ１４ａから電力が供給されるので、第１電源部１４の入力電圧Ｖ１_ｉｎ、すなわち、コンデンサ１４ａの端子電圧が徐々に低下する。そして、第１電源部１４の入力電圧Ｖ１_ｉｎが第３電源部１６の出力電圧Ｖ３_ｏｕｔよりも低くなったときに、第３電源部１６から第１電源部１４に電力が供給され始める。このとき、第２電源部１５のツェナーダイオード１５ａのツェナー電圧は、第３電源部１６のツェナーダイオード１６ａのツェナー電圧よりも高いので、第２電源部１５のスイッチ素子１５ｓは非導通のままである。そして、コンデンサ１４ａは、その端子電圧が第３電源部１６の出力電圧Ｖ３_ｏｕｔとなるように充電される。整流部１２の整流電圧が第２電源部１５のツェナーダイオード１５ａのツェナー電圧よりも高くなると、スイッチ素子１５ｓが導通し、第１電源部１４の入力電圧Ｖ１_ｉｎは第２電源部１５の出力電圧Ｖ２_ｏｕｔとなる。その瞬間に、第３電源部１６を流れる電流は、ツェナーダイオード１６ａ、サイリスタ１６ｓ、主開閉部１１のトライアック１１ａに転流し、上記のようにスイッチ素子１５ｓが非導通となる。これらの動作を繰り返すので、負荷３がオン状態のときは、第２電源部１５から第１電源部１４には電力が供給されず、専ら第３電源部１６から第１電源部１４に電力が供給されることになる。

負荷をオフする場合、すなわち、主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換える場合、制御部１３から、先に端子Ｐ２に制御信号が入力され、少し遅れて端子Ｐ１への制御信号が遮断される。それによって、スイッチ素子１６ｃが非導通となり、第２ツェナーダイオード１６ｂのツェナー電圧１０Ｖが第３電源部１６の出力電圧となる。その後、制御部１３が第３電源部１６の端子Ｐ１への制御信号の入力を遮断すると、第３電源部１６はオフされ、第１電源部１４の電源が第３電源部１６から第２電源部１５に切り替わる。それと同時に又は所定時間経過後、制御部１３は、主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換える。

図３は、第３電源部１６側に電圧可変機構を設けた構成例であって、第３電源部１６が、直列に接続された出力電圧を規定する２つのツェナーダイオードとその一方の導通／非導通を切り換えるトランジスタなどのスイッチ素子で構成された具体例を示す。図３に示すように、第３電源部１６は、直列に接続された第３ツェナーダイオード１６ｅ及び第４ツェナーダイオード１６ｆと、第４ツェナーダイオード１６ｆに並列に接続されたトランジスタなどのスイッチ素子１６ｇなどで構成されている。第３ツェナーダイオード１６ｅのツェナー電圧を６Ｖ、第４ツェナーダイオード１６ｆのツェナー電圧を４Ｖとする。

負荷３がオン状態のときは、制御部１３から端子Ｐ３に制御信号が入力され、それによってスイッチ素子１６ｇが導通され、第４ツェナーダイオード１６ｆには電流は流れず、第３電源部１６の総ツェナー電圧は、第３ツェナーダイオード１６ｅのツェナー電圧６Ｖとなり、それが第３電源部の出力電圧となる。主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換える場合、制御部１３から端子Ｐ３への制御信号が遮断され、それによって、スイッチ素子１６ｇが非導通となり、第４ツェナーダイオード１６ｆにも電流が流れる。そのため、第３電源部１６の総ツェナー電圧は、第３ツェナーダイオード１６ｅのツェナー電圧６Ｖと第４ツェナーダイオード１６ｆのツェナー電圧４Ｖを加算した１０Ｖとなり、それが第３電源部１６の出力電圧となる。その後、制御部１３が第３電源部１６の端子Ｐ１への制御信号の入力を遮断すると、第３電源部１６はオフされ、第１電源部１４の電源が第３電源部１６から第２電源部１５に切り替わる。それと同時に又は所定時間経過後、制御部１３は、主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換える。

なお、参考までに、制御部１３から出力される制御信号のタイムチャートを図４に示す。図４において、（ａ）は電圧可変機構を有していない従来の第３電源部を制御する場合、（ｂ）は図２に示す構成例の第３電源部を制御する場合、（ｃ）図３に示す構成例の第３電源部を制御する場合を示す。また、タイムチャートの端子番号は、それぞれ図面に示された端子に入力される制御信号を表す。

図２又は図３に示す構成例では、第１電源部１４の電源を第３電源部１６から第２電源部１５に切り換える前に、第３電源部１６の出力電圧を第２電源部１５の出力電圧とほぼ同じ値に昇圧しており、第１電源部１４の電源を第３電源部１６から第２電源部１５に切り換えられた時点では、コンデンサ１４ａには充電電流はほとんど流れない。仮にコンデンサ１４ａには充電電流が流れたとしても、その値は非常に小さく、負荷３が誤動作することはない。

図５は、第２電源部１５側に電圧可変機構を設けた構成例であって、第２電源部１５が、直列に接続された出力電圧を規定する２つのツェナーダイオードとその一方の導通／非導通を切り換えるトランジスタなどのスイッチ素子で構成された具体例を示す。また、この構成例のタイムチャートを図６に示す。図５に示すように、第２電源部１５は、直列に接続された第５ツェナーダイオード１５ａ及び第６ツェナーダイオード１５ｂと、第６ツェナーダイオード１５ｂに並列に接続されたトランジスタなどのスイッチ素子１５ｃと、などで構成されている。第５ツェナーダイオード１５ａのツェナー電圧を７Ｖ、第６ツェナーダイオード１５ｂのツェナー電圧を３Ｖとする。

負荷３がオン状態のときは、制御部１３から端子Ｐ４には制御信号が入力されず、第２電源部１５の総ツェナー電圧は、第５ツェナーダイオード１５ａのツェナー電圧７Ｖと第６ツェナーダイオード１５ｂのツェナー電圧３Ｖを加算した１０Ｖとなっている。制御部１３は、主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換えるよりも少し前に、端子Ｐ４に制御信号を入力し、それによってスイッチ素子１５ｃが導通され、第６ツェナーダイオード１５ｂには電流は流れず、第２電源部１５の総ツェナー電圧は、第５ツェナーダイオード１５ａのツェナー電圧７Ｖとなる。その後、制御部１３が第３電源部１６の端子Ｐ１への制御信号の入力を遮断すると、第３電源部１６はオフされ、第１電源部１４の電源が第３電源部１６から第２電源部１５に切り替わる。このとき、第１電源部１４の入力電圧、すなわち第２電源部１５の出力電圧は、負荷３への電力供給を停止しているときの第２電源部１５からの出力電圧１０Ｖと、負荷３への電力供給を行っているときの第３電源部１６からの出力電圧６Ｖの中間の電圧７Ｖとなる。所定時間経過後、制御部１３は、端子Ｐ４への制御信号の入力を遮断し、スイッチ素子１５ｃが非導通になり、第６ツェナーダイオード１５ｂに電流が流れ、第２電源部１５の総ツェナー電圧は、第５ツェナーダイオード１５ａのツェナー電圧７Ｖと第６ツェナーダイオード１５ｂのツェナー電圧３Ｖを加算した１０Ｖとなり、それが第２電源部１５の出力電圧となる。それと同時に又は所定時間経過後、制御部１３は、主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換える。

図５に示す構成例では、第１電源部１４の電源を第３電源部１６から第２電源部１５に切り替得る際、第２電源部１５の総ツェナー電圧を、一旦、負荷３への電力供給を行っているときの第３電源部１６からの出力電圧６Ｖの中間の電圧（必ずしも７Ｖに限定されない）に設定し、その後、本来の総ツェナー電圧である１０Ｖに昇圧させることにより、コンデンサ１４ａを段階的に充電させ、それによって、充電電流の低減、ひいては負荷の誤動作の防止を図っている。

図７は、図３に示す構成例において、さらに、制御部１３により、第３電源部１６の総ツェナー電圧を昇圧させる際、第３電源部１６の出力電流を制限する電流制限回路を設けた構成例を示す。また、この構成例のタイムチャートを図８に示す。図７に示すように、第３電源部１６のスイッチ素子１６ｈのベースには、図示しないスイッチ素子を介して２つの抵抗Ｒ１及びＲ２が選択的に接続されている。抵抗Ｒ２の抵抗値の方が抵抗Ｒ１の抵抗値よりも大きいものとする（Ｒ２＞Ｒ１）。

主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換える際、上記のように第３電源部１６の総ツェナー電圧を変化させて、第３電源部１６の出力電圧を昇圧させるのであるが、その際にコンデンサ１４ａが充電されることになる。通常（負荷３がオン状態のとき）は、スイッチ素子１６ｃのベースに抵抗値の小さな抵抗Ｒ１を接続して、スイッチ素子１６ｈに電流を流し、最終段のトライアック１１ａをオンさせている。前述のように、トライアック１１ａがオンすると、コンデンサ１４ａに充電電流が流れなくなるときが生じるので、結果的にトライアック１１ａがオフの時にだけコンデンサ１４ａが充電され、充電時間が長くなる。

この構成例では、第３電源部１６の総ツェナー電圧を６Ｖから１０Ｖに変化させる際、スイッチ素子１６ｃのベースに接続される抵抗を、抵抗値の小さい抵抗Ｒ１から抵抗値の大きい抵抗Ｒ２に切り換え、ベース抵抗値を増大させ、それによってベース電流をトライアックがオンしないような電流値に制限している。すなわち、スイッチ素子１６ｃのベース抵抗の値を大きくしてトライアック１１ａをオンさせないようにすれば、第３電源部１６が定電流回路を構成し、通常のＯＮ状態より充電電流が増大して、短時間にコンデンサ１４ａを充電させることができる。その結果、第１電源部１４の電源を第３電源部１６から第２電源部１５に切り換える際の切り換え時間を短縮することができる。

図９は、参考例として、第２電源部１５及び第３電源部１６には電圧可変機構を設けずに、第１電源部１４の入力端子間に接続されたコンデンサの容量を可変にすることによって、第２電源部１５の出力電圧と第３電源部１６の出力電圧の電圧差による負荷３の誤動作を防止した構成例を示す。図９に示すように、第２電源部１５及び第３電源部１６の構成は、図１１に示す従来例における第２電源部５５及び第３電源部５６の構成と同様であり、第１電源部１４の入力端子間には、２つのコンデンサ１４ｂ及び１４ｃと３つのスイッチＳ１、Ｓ２及びＳ３が設けられている。コンデンサ１４ｂ及び１４ｃは、それぞれ一端が電力線に接続されている。スイッチＳ１は２つのコンデンサ１４ｂと１４ｃの間に接続されており、スイッチＳ１をオンし、且つ、スイッチＳ２及びＳ３をオフすることにより、コンデンサ１４ｂと１４ｃが、第１電源部１４の入力端子間に直列接続される。一方、スイッチＳ１をオフし、且つ、スイッチＳ２及びＳ３をオンすることにより、コンデンサ１４ｂと１４ｃが、第１電源部１４の入力端子間に並列接続される。また、一方、スイッチＳ１をオフし、且つ、スイッチＳ２又はＳ３をオンすることにより、コンデンサ１４ｂと１４ｃのいずれかが単独で、第１電源部１４の入力端子間に接続される。

第３電源部１６から第１電源部１４に電力を供給する場合、スイッチＳ１をオフし、且つ、スイッチＳ２及びＳ３をオンする。それによって、第１電源部１４への入力電圧が低いときに、コンデンサの容量を大きくすることができ、第１電源部１４の入力電圧の変動を低減させることができる。また、第２電源部１５から第１電源部１４に電力を供給する場合、スイッチＳ１をオンし、且つ、スイッチＳ２及びＳ３をオフする。それによって、第１電源部１４の電源を第３電源部１６から第２電源部１５に切り換える際、コンデンサへの充電電流を低減させることができ、負荷３の誤動作を防止することができる。

図１０は、図９と同様に、参考例として、第２電源部１５及び第３電源部１６には電圧可変機構を設けずに、第１電源部１４の入力端子間に接続されたコンデンサの容量を可変にすることによって、第２電源部１５の出力電圧と第３電源部１６の出力電圧の電圧差による負荷３の誤動作を防止した構成例を示す。図１０に示すように、第２電源部１５及び第３電源部１６の構成は、図１１に示す従来例における第２電源部５５及び第３電源部５６の構成と同様であり、第１電源部１４の入力端子間に設けられたコンデンサ１４ａには、スイッチＳ４及びＳ５を介して、２つのコンデンサ１４ｄ及び１４ｅが並列に接続されている。コンデンサ１４ｄと１４ｅの容量は同じであってもよいが、第３電源部１６に接続されたコンデンサ１４ｅの容量を大きくしてもよい。

第３電源部１６に接続されたコンデンサ１４ｅの容量が第２電源部１５に接続されたコンデンサ１４ｄの容量よりも大きいときは、第３電源部１６から第１電源部１４に電力を供給する場合、スイッチＳ４をオフし、且つ、スイッチＳ５をオンするか、あるいは、スイッチＳ４とＳ５の両方をオンする。一方、第３電源部１６に接続されたコンデンサ１４ｅの容量が第２電源部１５に接続されたコンデンサ１４ｄの容量と同じときは、第３電源部１６から第１電源部１４に電力を供給する場合、スイッチＳ４をオフし、且つ、スイッチＳ５をオンする。それによって、第１電源部１４への入力電圧が低いときに、コンデンサの容量を大きくすることができる。また、第２電源部１５がオンの場合、スイッチＳ４をオンし、且つ、スイッチＳ５をオフする。それによって、第１電源部１４の電源を第３電源部１６から第２電源部１５に切り換える際、コンデンサへの充電電流を低減させることができ、負荷３の誤動作を防止することができる。

なお、上記各実施形態においては、第１電源部１４の電源を第３電源部１６から第２電源部１５に切り換える際に、第３電源部１６の総ツェナー電圧と第２電源部１５の総ツェナー電圧が同じになるように構成したが、それに限定されるものではなく、部品の誤差や温度変化に伴うツェナー電圧の変化などを考慮して、必ず第３電源部１６の総ツェナー電圧が第２電源部１５の総ツェナー電圧よりも高くなるように構成してもよい。また、第２電源部１５又は第３電源部１６において、２つのツェナーダイオードを直列又は並列に接続する構成例を示したが、それに限定されるものではなく、３以上のツェナーダイオードを直列又は並列させてもよい。そして、制御部１３は、主開閉部１１を閉状態から開状態に切り換える際に、電圧可変機構を作動させ、第３電源部１６の出力電圧を所定時間ごとに段階的に昇圧させるか、又は第２電源部１５の出力電圧を所定時間ごとに段階的に昇圧させるように構成してもよい。さらに、図９及び図１０に示す参考例において、コンデンサの数は図示したものに限定されず、それ以上の数のコンデンサ及びスイッチを組み合わせて構成できることは言うまでもない。

１２線式の負荷制御装置
２交流電源
３負荷
１１主開閉部
１１ａトライアック
１２整流部
１３制御部
１４第１電源部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄコンデンサ
１５第２電源部
１５ａ、１５ｂツェナーダイオード
１５ｃ、１５ｓスイッチ素子
１６第３電源部
１６ａ、１６ｂ、１６ｅ、１６ｆツェナーダイオード
１６ｃ、１６ｄ、１６ｇ、１６ｈスイッチ素子
１６ｓサイリスタ
１７無線受信部

Claims

交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、
前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、
前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、
電波によるリモコン装置からの制御信号を受信する無線受信部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部及び前記無線受信部に安定した電圧を供給する第１電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、
前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部と、を備え、
前記負荷への電力供給を停止しているときにおいても、前記無線受信部は前記リモコン装置からの制御信号を待ち受けており、
前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、
前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記制御部及び前記無線受信部での消費電力を確保しつつ、前記負荷が誤動作しないように前記負荷に流れる電流を抑制するために、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、
前記第２電源部及び前記第３電源部のいずれか一方は、その出力電圧を変化させる電圧可変手段を備え、
前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第３電源部の出力電圧を昇圧させるか又は前記第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする負荷制御装置。
前記制御部は、前記第３電源部の出力電圧を昇圧させるか又は前記第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせ、さらに所定時間経過した後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、
前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、
前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、
前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部を備え、
前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、
前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、
前記第３電源部は、並列に接続されたツェナー電圧の異なる複数のツェナーダイオードと、前記複数のツェナーダイオードのいずれか１つを選択的に導通させる電圧可変手段を備え、いずれか１つのツェナーダイオードのツェナー電圧が前記第２電源部の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高いか又は若干低い電圧であり、
前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第３電源部の出力電圧を昇圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする負荷制御装置。
交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、
前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、
前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、
前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部を備え、
前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、
前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、
前記第３電源部は、直列に接続された複数のツェナーダイオード及び１つを除く残りのツェナーダイオードに並列に設けられた１又は複数スイッチと、前記１又は複数のスイッチをオン又はオフさせる電圧可変手段を備え、前記複数のツェナーダイオードの総ツェナー電圧が前記第２電源部の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高いか又は若干低い電圧であり、
前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第３電源部の出力電圧を昇圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする負荷制御装置。
交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、
前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、
前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、
前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部を備え、
前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、
前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、
前記第２電源部は、並列に接続されたツェナー電圧の異なる複数ツェナーダイオードと、前記複数のツェナーダイオードのいずれか１つを選択的に導通させる電圧可変手段を備え、いずれか１つのツェナーダイオードのツェナー電圧が前記第３電源部の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高い電圧であり、
前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする負荷制御装置。
交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、
前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、
前記主開閉部の開閉を制御する制御部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、
前記主開閉部が閉状態で、前記負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部を備え、
前記第１電源部は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように、電圧の異なる直流電流に変換して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、その入力側端子間にコンデンサが並列に接続されており、
前記負荷への電力供給を停止しているときの前記第２電源部からの出力電圧は、前記負荷への電力供給を行っているときの前記第３電源部からの出力電圧よりも高く、
前記第２電源部は、直列に接続された複数のツェナーダイオード及び１つを除く残りのツェナーダイオードに並列に設けられた１又は複数スイッチと、前記１又は複数のスイッチをオン又はオフさせる電圧可変手段を備え、前記スイッチが並列に設けられていない１つのツェナーダイオードのツェナー電圧が前記第３電源部の出力電圧とほぼ同じかそれよりも若干高い電圧であり、
前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第２電源部の出力電圧を降圧させてその差を小さく又はほぼ等しくさせた後、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換えることを特徴とする負荷制御装置。
前記複数のツェナーダイオードは３以上であり、
前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第３電源部の出力電圧を、所定時間ごとに段階的に昇圧させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の負荷制御装置。
前記複数のツェナーダイオードは３以上であり、
前記制御部は、前記主開閉部を閉状態から開状態に切り換える際に、前記電圧可変手段を作動させ、前記第２電源部の出力電圧を、所定時間ごとに段階的に昇圧させることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の負荷制御装置。
前記第３電源部には、前記制御部により前記電圧可変手段が作動される際に、該第３電源部の出力電流を制限する電流制限手段が設けられていることを特徴とする請求項３、請求項４及び請求項７のいずれか一項に記載の負荷制御装置。