JP6173183B2 - 非常用点灯ユニット及び非常灯器具 - Google Patents

Description

この発明は、非常用点灯ユニット及び、この非常用点灯ユニットを備えた非常灯器具に関する。

非常用点灯ユニットは、常用時には外部に接続されたバッテリを充電する。特開２００１−２１８３８８号公報によれば、バッテリを充電する際、空バッテリまたは空に近いバッテリなど充電電流を多く必要とする場合、充電回路の電圧が所定値より低下し、非常と誤判定することを回避するために、充電電流を検出して制御している。

別の従来例では、バッテリ充電にリニア方式の定電流回路を用いて上記の誤判定の問題を回避しているが、このリニア方式の定電流回路用の電源は、バッテリ満充電時の電圧よりも高い電圧が必要となる。バッテリ充電時は、主電源の電圧からバッテリ電圧の差分が定電流回路に印加される。この場合、バッテリ短絡時や空バッテリまたは空バッテリに近い状態などバッテリ電圧が低い場合にバッテリを開放すると、フライバック回路の出力にオーバーシュートが発生する。オーバーシュートが発生すると、同時にコントロールＩＣ駆動用の電源にもオーバーシュートが発生する。コントロールＩＣ駆動用の電源にオーバーシュートが発生すると、コントロールＩＣの過電圧保護機能によってコントロールＩＣが停止し、フライバック回路の出力が変動する。そして出力が変動すると、リレー用電源を確保できなくなるという課題があった。

特開２００１−２１８３８８号公報

この発明は、コントロールＩＣの過電圧保護機能によってコントロールＩＣが停止し、出力が変動した場合にも、リレー用電源を確保できる非常灯の提供を目的とする。

この発明の非常用点灯ユニットは、
交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を出力電圧として出力する変換部であって、前記出力電圧として、第一の直流電圧Ｖ１を出力する第一電源部と、前記出力電圧として、前記第一の直流電圧Ｖ１よりも小さい電圧値の第二の直流電圧Ｖ２を出力する第二電源部とを有する変換部と、
前記第一電源部の出力する前記第一の直流電圧Ｖ１に基づいてバッテリを充電する充電部と、
前記第一電源部の出力する前記第一の直流電圧Ｖ１に基づいて定電圧を生成する定電圧生成部と、
前記定電圧生成部の生成した前記定電圧と、前記第二電源部の生成した前記第二の直流電圧Ｖ２とのうち、電圧値の大きいほうの電圧を動作電圧として用いて動作することにより、ランプと常用点灯回路との接続を維持するリレーと
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、コントロールＩＣの過電圧保護機能によってコントロールＩＣが停止し、出力が変動した場合にも、リレー用電源を確保できる非常灯を提供できる。

実施の形態１を示す図で、非常灯器具１０００のブロック図。 実施の形態１を示す図で、非常用点灯ユニット３００の特徴機能を持たない非常用点灯ユニットの回路図。 実施の形態１を示す図で、非常用点灯ユニット３００の回路図。 実施の形態１を示す図で、非常用点灯ユニット３００の動作を説明するタイムチャート。

実施の形態１．
図１〜図４を参照して実施の形態１を説明する。
図１は、実施の形態１の非常灯器具１０００のブロック図である。非常灯器具１０００は、点検スイッチ１００、壁スイッチ２００、非常用点灯ユニット３００、常用点灯ユニット４００（常用点灯回路）、バッテリ５００、ランプ６００を備えている。

非常用点灯ユニット３００は、常用時に常用交流電源から供給される商用交流電圧を整流する全波整流回路３１０、全波整流回路３１０の出力から、出力電圧Ｖ１、Ｖ２（後述する）を生成する絶縁型フライバック回路３２０、バッテリ５００を充電する定電流回路３３０（充電部）、リレー３７０にランプ６００と常用点灯ユニット４００との接続を維持するための電圧を印加する制御電源回路３４０、商用交流電圧の供給が停止した非常時に絶縁型昇圧回路３６０（非常点灯回路）にバッテリ駆動を開始させる制御回路３５０、制御回路３５０からのＯＦＦ信号の入力を契機に動作を開始する絶縁型昇圧回路３６０及びリレー３７０を備えている。全波整流回路３１０と絶縁型フライバック回路３２０は、変換部を構成する。

（非常用点灯ユニット３００の特徴）
非常用点灯ユニット３００は、「ＰＦＣ（力率改善）機能を動作をさせるフライバック回路を使用したバッテリ充電回路」でバッテリ５００を充電する構成である。通常、この構成では、フィードバックの応答速度が遅いため、バッテリ負荷急変時にオーバーシュートが発生してしまう。このオーバーシュートにより、コントロールＩＣ（ＩＣ１）（後述する）の過電圧保護機能によりコントロールＩＣ（ＩＣ１）は停止し、適正な出力電圧Ｖ１が出力されず、リレーはランプと非常用点灯ユニット（非常点灯回路）とを接続してしまう。そこで、実施の形態１の非常用点灯ユニット３００では、通常時は出力Ｖ１とは異なる出力Ｖ２をリレーに供給すると共に、オーバーシュートが発生したときには電圧レギュレータ（後述のレギュレータＩＣ２）からリレーに電源を供給することでリレー用電源を確保し、リレーが切り替わることを防止する機能を有する。この機能を非常用点灯ユニット３００の「特徴機能」と呼ぶこととする。

図２は、非常用点灯ユニット３００の特徴機能を持たない、「ＰＦＣ機能を有する非常用点灯ユニット」の回路を示す。フライバックトランスＴ１よりも左側（１次側）では、絶縁型フライバック回路３２０によりＰＦＣ動作をさせているだけであるため、動作の説明は省略する。ＰＦＣ機能は、図２のコントロールＩＣ（ＩＣ１）が有する。

図２では、常用時には、商用交流電源から、ＰＦＣ機能を持つ絶縁型フライバック回路３２０により生成された電圧Ｖ１を定電流回路３３０用の電源として使用し、電圧Ｖ１をレギュレータＩＣ２で降圧した電圧Ｖ２を、リレー用電源に使用している。定電流回路３３０の先にバッテリ５００が接続されるが、バッテリ５００が短絡や空バッテリまたは空に近いなど、バッテリ電圧が低い場合にバッテリ５００を接続状態から開放すると、絶縁型フライバック回路３２０の出力電圧Ｖ１、及び電圧Ｖ２にオーバーシュートが発生する。また、同時にコントロールＩＣ（ＩＣ１）の駆動用電源の電圧Ｖ３にもオーバーシュートが発生する。これはコントロールＩＣ（ＩＣ１）はＰＦＣ制御を行うため、フィードバック制御が遅く設定されているためである。この電圧Ｖ３のオーバーシュートにより、コントロールＩＣ（ＩＣ１）に内蔵の過電圧保護機能が動作し、コントロールＩＣ（ＩＣ１）が停止し、絶縁型フライバック回路３２０の出力電圧Ｖ１が無くなり（Ｖ１が変動し）、リレー用電源も確保できなくなり、絶縁型昇圧回路３６０（非常点灯回路）に切り替わってしまう。

図２は非常用点灯ユニット３００の特徴機能を説明する図３の前提となるので、さらに詳しく説明する。図２の定電圧制御部は絶縁型フライバック回路３２０の出力電圧Ｖ１を監視し、フォトカプラＰＣ１（ＰＣ１−１及びＰＣ１−２で構成）を介して、フィードバック信号をコントロールＩＣ（ＩＣ１）のフィードバック端子３２９に送る。コントロールＩＣ（ＩＣ１）はフィードバック端子３２９から入力したフィードバック信号に基づいて、フィードバック制御を行う。図２のリレー３７０は、図１のリレー３７０、ランプ６００、常用点灯ユニット４００、絶縁型昇圧回路３６０（非常点灯回路）等の接続関係と同じであり、図２のリレー３７０は電圧Ｖ２の適正値の印加が有る場合にはランプ６００を常用点灯ユニット４００に接続するが、電圧Ｖ２の適正値の印加がなくなるとランプ６００を絶縁型昇圧回路３６０（非常点灯回路）に接続する。よって、コントロールＩＣ（ＩＣ１）の停止により適正値の出力Ｖ１がなくなると適正値のリレー電源Ｖ２の出力もなくなるので、図２ではリレー３７０はランプ６００を絶縁型昇圧回路３６０（非常点灯回路）に接続する。従ってオーバーシュートの発生によって、非常時でないのにランプが絶縁型昇圧回路３６０（非常点灯回路）に接続してしまう。これを防止するのが図３に示す非常用点灯ユニット３００の特徴機能である。

図３は、非常用点灯ユニット３００の回路図を示す。回路構成としては、図３は、図２に対して、絶縁型フライバック回路３２０−１が、２出力のフライバックトランスＴ１−１を使用する点が異なる。なお絶縁型フライバック回路３２０−１の一次側は図２と同じである。また、図３では図１の全波整流回路３１０、絶縁型昇圧回路３６０は省略している。また図１の制御電源回路３４０、制御回路３５０はレギュレータＩＣ２が相当する。

非常用点灯ユニット３００の特徴機能は以下の様である。
（１）リレー用の電圧としては、フライバックトランスＴ１−１の出力電圧Ｖ２を使用する。
（２）オーバーシュートの発生によってコントロールＩＣ（ＩＣ１）の停止により出力電圧Ｖ２が適正値でなくなったときには、コンデンサＣ３の電圧からレギュレータＩＣ２（定電圧生成部）が生成し出力する電圧Ｖｒｅｇをリレー用電源に使用する。

図２のようにフライバックトランスＴ１の出力が１出力のみであると、出力Ｖ１から降圧コンバータ（図２はレギュレータＩＣ２）などでＶ２まで降圧し、リレー用電源を確保する必要がある。これは、電力ロス、部品点数、コスト、基板面積の増大となるので、図３のように、２出力のフライバックトランスＴ１−１を使用する。ダイオードＤ１、チョークコイルＬ１及びコンデンサＣ３（出力端コンデンサ）は第一電源部３２１を構成する。ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２は第二電源部３２２を構成する。

図４は、電圧Ｖ１、Ｖ２，Ｖ３、Ｖｒｅｇの時間変化を示す図である。図４を参照して以下に非常用点灯ユニット３００の動作を説明する。
例えば、
（１）定電流回路用電源である出力Ｖ１＝２４Ｖ（適正値）、
（２）リレー用電源である出力Ｖ２＝１４Ｖ（適正値）、
（３）コントロールＩＣ駆動用の電源Ｖ３＝２０Ｖ、
（４）また、レギュレータＩＣ２の出力のレギュレータ電源をＶｒｅｇ＝１２Ｖ、
とする。
（５）また、リレー３７０は、１２Ｖ、１４Ｖのいずれでも動作（ランプと常用点灯ユニットとの接続を維持）するものとする。

以上の電圧値とすると、正常に動作している場合、リレー用電源としては、Ｖ２＝１４Ｖ、Ｖｒｅｇ＝１２Ｖがあるが、Ｖ２＞Ｖｒｅｇであるため、出力Ｖ２によりリレー３７０は動作している。

時間ｔ１でバッテリ負荷が外れ、Ｖ３にオーバーシュートが発生し（時間ｔ１）、コントロールＩＣ（ＩＣ１）内蔵のＯＶＰ閾値（例えば３０Ｖ）に達すると（時間ｔ２）、コントロールＩＣ（ＩＣ１）が停止し（時間ｔ２以降）、Ｖ１、Ｖ２及びＶ３の適正電圧を生成できなくなる。

しかし、コントロールＩＣ（ＩＣ１）が停止している間、図３のコンデンサＣ３に蓄えられた電荷（充電電圧）によりレギュレータＩＣ２が動作する設定としている。このため、Ｖ２＜Ｖｒｅｇの期間（時間ｔ３〜ｔ５）は、レギュレータＩＣ２から、リレー用電源として電圧Ｖｒｅｇを印加することが可能となり、リレー３７０が絶縁型昇圧回路３６０との接続に切り替わることを防止できる。

なおリレー３７０は、レギュレータＩＣ２の生成した定電圧Ｖｒｅｇと、電圧Ｖ２とのうち、電圧値の大きいほうの電圧を動作電圧として用いて動作することにより、ランプと常用点灯回路との接続を維持するが、レギュレータＩＣ２は、生成した定電圧Ｖｒｅｇの電圧値が、第二電源部３２２の生成した電圧Ｖ２の電圧値よりも大きいときに、定電圧Ｖｒｅｇをリレー３７０に供給するので、電圧Ｖ２の降圧ロスは生じない。

以上の実施の形態１の非常用点灯ユニット３００によれば、コントロールＩＣ（ＩＣ１）の過電圧保護機能によってコントロールＩＣ（ＩＣ１）が停止し、出力が停止し、あるいは出力が変動した場合にも、リレー用電源を確保できる。

１００ 点検スイッチ、２００ 壁スイッチ、３００ 非常用点灯ユニット、３１０ 全波整流回路、３２０ 絶縁型フライバック回路、３３０ 定電流回路、３４０ 制御電源回路、３５０ 制御回路、３６０ 絶縁型昇圧回路、３７０ リレー、４００ 常用点灯ユニット、５００ バッテリ、６００ ランプ、１０００ 非常灯器具。

Claims (4)

1. 交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を出力電圧として出力する変換部であって、前記出力電圧として、第一の直流電圧Ｖ１を出力する第一電源部と、前記出力電圧として、前記第一の直流電圧Ｖ１よりも小さい電圧値の第二の直流電圧Ｖ２を出力する第二電源部とを有する変換部と、
   前記第一電源部の出力する前記第一の直流電圧Ｖ１に基づいてバッテリを充電する充電部と、
   前記第一電源部の出力する前記第一の直流電圧Ｖ１に基づいて定電圧を生成する定電圧生成部と、
   前記定電圧生成部の生成した前記定電圧と、前記第二電源部の生成した前記第二の直流電圧Ｖ２とのうち、電圧値の大きいほうの電圧を動作電圧として用いて動作することにより、ランプと常用点灯回路との接続を維持するリレーと
   を備えたことを特徴とする非常用点灯ユニット。
2. 前記変換部の前記第一電源部は、
   出力端に出力端コンデンサを有し、前記出力端コンデンサに充電された電圧を前記第一の直流電圧Ｖ１として出力することを特徴とする請求項１記載の非常用点灯ユニット。
3. 前記定電圧生成部は、
   生成した前記定電圧の電圧値が、前記第二電源部の生成した前記第二の直流電圧Ｖ２の電圧値よりも大きいときに、前記定電圧を前記リレーに供給することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の非常用点灯ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の非常用点灯ユニットを備えた非常灯器具。

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