JP7356198B2

JP7356198B2 - 遅延スイッチモジュール

Info

Publication number: JP7356198B2
Application number: JP2022540781A
Authority: JP
Inventors: コ，コワンス
Original assignee: エフィーカンパニーリミテッド
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2023-10-04
Anticipated expiration: 2041-07-08
Also published as: WO2022010275A1; US20230037653A1; KR20220007236A; CN115836370A; KR102579641B1; JP2023509060A

Description

本発明は、遅延スイッチモジュールに関し、特に、エネルギーの供給を中断することなく、遅延時間を即時に容易に、且つ便利に変更することに好適な遅延スイッチモジュールに関する。

一般に、住宅や建物の室内には照明灯及び換気扇が設置されるが、特に、トイレ、ふろ場、台所、調理室などには換気とにおいの除去のために換気扇が必ず設置されて用いられている。

このような換気扇は、通常、照明灯のスイッチと連動して動作する場合もあり、または照明灯用スイッチとは別途に設置される換気扇用スイッチによって動作されるように設置される場合もある。

このような照明灯や換気扇の動作をオンオフ制御するための通常のスイッチは、スイッチング操作されると直ちにオンオフされるように構成される。

一方、最近には、照明灯と換気扇の場合、動作スイッチのオフ操作後に所定時間が遅延されてから照明灯が消灯したり、換気扇の動作を止めるようにする遅延オフ照明灯や動作時間遅延機能の換気扇が開発されている。

すなわち、照明灯の場合には、照明スイッチのスイッチングオフ後に、所定時間（遅延時間）経ってから消灯されるようにし、換気扇の場合にも、換気に必要な所定時間（遅延オフタイム）が経ってから動作が止まるようにしている。

そして、従来技術による動作時間遅延機能を有する換気扇の場合、動作スイッチが備えられたスイッチ装置の内部にディップスイッチを備え、最初に換気扇を設置する時に、このディップスイッチの操作を通じて、遅延オフタイムをセッティングする。

以後、最初にセッティングされている遅延オフ時間を変更するためには、スイッチ装置に内蔵されたディップスイッチを操作して遅延オフ時間の変更作業を実行するようになる。

しかしながら、最初にセッティングされた遅延オフ時間を変更するために、スイッチ装置に内蔵されたディップスイッチを操作して、遅延オフ時間を変更する作業は、通常の利用者が実行するのに非常に不便で、難しい作業であった。

特に、換気扇の動作遅延時間の遅延オフタイムは、使用環境によって頻繁に変更する必要があるが、変更する度に即時に容易に変更することが現実的に非常に難しいという問題点があった。

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために創出されたもので、本発明に係る遅延スイッチモジュールの目的は、
第一、設定されている遅延オフタイムを使用者が使用環境に応じて所望の遅延時間に任意に変更することができるようにし、電気機器に連結されている負荷スイッチを「カチッと」とスイッチングオンオフする動作だけで、遅延オフタイムを変更することができるようにし、それにより、使用者の利用環境を向上させ、使用者の利用満足度を高めることができるようにし、
第二、電気機器に連結されている負荷スイッチのスイッチング動作だけで遅延オフタイムを変更することができるようにすることにより、遅延オフタイムの変更の要求が発生した場合、即時に変更することができるようにし（タイム変更の即時性達成）、また、老若男女を問わず非専門家でも容易で且つ便利に、迅速に変更することができるようにし、
第三、既設置された負荷スイッチを取り替えることなく遅延スイッチモジュールを設置することができるようにすることにより、設置作業性が便利で、簡単であり、専門技術者でなくても誰でも設置することができるようにし、
第四、エネルギーの供給を中断することなく、同時に遅延時間を変更することができるようにするのに好適な遅延スイッチモジュールを提供することにある。

上記のような目的を達するための本発明に係る遅延スイッチモジュールは、商用交流電源と電気機器との間に連結されて、電気機器をオンオフ動作する負荷スイッチに並列連結され、前記負荷スイッチのスイッチングオフ時から設定された遅延オフタイムの間にスイッチングオンされ、遅延オフタイムが経過すると、スイッチングオフされることにより、電気機器が負荷スイッチのスイッチングオフ後に遅延オフタイムが経過すると自動に作動が停止されるようにする遅延スイッチと、負荷スイッチの前記スイッチングオフ後に負荷スイッチのオンオフスイッチング動作がある場合、前記負荷スイッチのオンオフスイッチングを感知し、前記負荷スイッチのオンオフスイッチング動作にしたがって前記遅延スイッチの設定された遅延オフタイムが変更されるように、前記遅延スイッチの動作オフを制御する制御部と、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明に係る遅延スイッチモジュールは、前記電気機器が換気扇であることを特徴とする。

本発明に係る遅延スイッチモジュールは、前記電気機器が照明灯であることを特徴とする。

前記のような構成を有する本発明に係る遅延スイッチモジュールは、次のような効果を奏する。
第一、設定されている遅延オフタイムを使用者が使用環境に応じて所望の遅延時間に任意に変更することができるようにし、電気機器に連結されている負荷スイッチを「カチッ」とスイッチングオンオフする動作だけで、遅延オフタイムを変更することができるという効果を奏する。また、使用者の利用環境を向上させ、使用者の利用満足度を高めることができるという効果を奏する。
第二、電気機器に連結されている負荷スイッチのスイッチング動作だけで、遅延オフタイムを変更することができるようにすることにより、遅延オフタイムの変更の要求が発生された場合、即時その場で変更することができるという効果を奏する。また、老若男女を問わず非専門家でも容易で且つ便利に、迅速に変更することができるという効果を奏する。
第三、既設置された負荷スイッチを取り替えることなく、遅延スイッチモジュールを設置することができるようにすることにより、設置作業性が便利で、簡単であり、専門技術者でなくても誰でも設置することができるという効果を奏する。
第四、エネルギーの供給を中断することなく、同時に遅延時間を変更することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る遅延スイッチモジュールの機能ブロック構成図である。図１で駆動電力供給部１３０の例示的な回路ブロック図である。図１の駆動電力供給部１３０において位相制御方式によるエネルギー供給を表現する波形概念図である。

以下、本発明に係る遅延スイッチモジュールの好ましい実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

本明細書に記載された電気機器は、電子機器、電力機器及び電気機器を全部含む概念で、電気［電力］が供給されて動作する全ての機器を言う。

好ましくは、本発明の制御対象である電気機器が換気扇で構成されると、本発明に係る遅延スイッチモジュールは、換気扇用遅延スイッチモジュールである。

好ましくは、本発明の制御対象である電気機器が照明灯で構成されると、本発明に係る遅延スイッチモジュールは、照明灯用遅延スイッチモジュールである。

本発明の一実施形態に係る遅延スイッチモジュールは、遅延スイッチ１１０と、制御部１２０を含んで構成されることを特徴とする。

前記遅延スイッチ１１０は、商用交流電源（ＡＣ）から電気機器１０に電源を供給する２つの電源ラインの中の一つの電源ラインに直列連結されて、電気機器１０をオンオフ動作する負荷スイッチ（ＳＷ）に並列連結され、電気機器１０が動作すると前記負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチングオフ時から設定された遅延オフタイム（遅延動作時間）の間スイッチングオンされ、遅延オフタイムが経過すると、スイッチングオフされることにより、電気機器１０が負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチングオフ後に、遅延オフタイム経過して自動に作動が停止（電気機器が照明灯の場合には、消灯）されるようにする素子である。

前記制御部１２０は、負荷スイッチ（ＳＷ）の前記スイッチングオフ後に、負荷スイッチ（ＳＷ）のオンオフスイッチング動作がある場合、前記負荷スイッチ（ＳＷ）のオンオフスイッチングを感知し、前記負荷スイッチ（ＳＷ）のオンオフスイッチング動作にしたがって、前記遅延スイッチ１１０の設定された遅延オフタイムが変更されるように、前記遅延スイッチ１１０の動作オフを制御する素子である。

これによれば、既設定されている遅延オフタイムを使用者が使用環境や必要に応じて所望の遅延時間に任意に変更することができる。特に、負荷スイッチ（ＳＷ）のオンオフ動作という非常に簡単な動作で、必要な場合に即時に便利で迅速に遅延オフタイムを変更することができる。

そして、前記設定された遅延オフタイムの変更は、設定された遅延オフタイムの該当時間（例えば、５分）を延長（５分＋３分）するか、遅延オフタイムの該当時間（例えば、５分）を短縮（５分－３分）することを含むことを特徴とする。

そして、商用交流電源（ＡＣ）のＡＣ電源ラインの一つの電源ラインに直列連結される負荷スイッチ（ＳＷ）に遅延スイッチモジュールを並列に設置することができるので、既設置された負荷スイッチ（ＳＷ）を取り替えることなく遅延スイッチモジュールを設置することができるので、設置作業性が便利で、簡単であり、よって専門技術者でなくても誰でも設置することができる。

前記制御部１２０は、前記負荷スイッチ（ＳＷ）の両端の変化値を感知することにより、負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチングオンオフを感知することを特徴とし、前記変化値には、例えば、電圧値、オフデューティーなどがある。

具体的には、例えば、前記制御部１２０は、負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチングオフ後に、瞬間的に非常に短い時間にスイッチングオンオフする場合、非常に短い瞬間のスイッチングオンによる電圧値の変化を感知する。

後述するように、トリガー部１４０が付加的に備えられる実施例の場合には、制御部１２０は、トリガー部１４０を通じて遅延スイッチ１１０の動作を制御することができる。

前記負荷スイッチ（ＳＷ）は、壁に埋め込まれたり付着されて設置される壁付型負荷スイッチ（ＳＷ）であってもよい。

前記遅延スイッチ１１０は、例えばリレー、トライアック、ＦＥＴ（電界効果トランジスター）などのスイッチ素子で構成されることができる。

そして、前記制御部１２０は、前記スイッチングオンオフの動作回数によって、前記設定された遅延オフタイムを変更して前記遅延スイッチ１１０の動作オフを制御することを特徴とする。

例えば、スイッチングオンオフの回数が１回の場合には、最初設定された遅延オフタイムを５分から＋３分延長し、スイッチングオンオフの回数が２回の場合には、最初設定された遅延オフタイム５分から＋３分＊２＝６分延長するのである。

これによれば、簡単な動作によって、遅延オフタイムの時間を簡単で便利に設定して、変更することができるようになる。

そして、前記制御部１２０は、前記スイッチングオンオフの動作回数によって、前記設定された遅延オフタイム経過後に前記設定された遅延オフタイムだけ遅延時間を追加して、前記遅延スイッチ１１０の動作オフを制御することを特徴とする。

そして、本発明の一実施形態に係る遅延スイッチモジュールは、前記遅延スイッチ１１０の後端に連結され、前記制御部１２０の駆動電力を供給するための駆動電力供給部１３０がさらに含まれて構成されることを特徴とする。

前記駆動電力供給部１３０は、実施例によって多様な回路構成で具現されることができる。

一実施形態に係る駆動電力供給部１３０は、前記負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされ、遅延スイッチ１１０がスイッチングオンタイムの間に、前記制御部１２０に駆動電力を供給するために、商用交流電源（ＡＣ）から電気機器１０に供給される全体電圧の一部電圧を電圧分配し、この分配された分配電圧を駆動電力として制御部１２０に印加することを特徴とする。

例えば、図２に示したように、前記駆動電力供給部１３０は、前記負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされ、遅延スイッチ１１０がスイッチングオンタイムの間に、前記制御部１２０に駆動電力を供給するために、商用交流電源（ＡＣ）から電気機器１０に供給される全体電圧の一部電圧を分配する電圧分配部１３１を含んで構成されることを特徴とする。

したがって、前記制御部１２０は、負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチングオフタイムには商用交流電源（ＡＣ）から駆動電力を受け、負荷スイッチ（ＳＷ）がオンタイムの間に、必要な電力は、前記電圧分配部１３１によって降下された電圧に基づいた電力を受けて動作するようになる。

前記のように、前記負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされ、遅延スイッチ１１０がスイッチングオンタイムの間に、商用交流電源（ＡＣ）から電気機器１０に供給される電力の一部のみを電圧分配方式で制御部１２０に電力を供給する方式を採用することにより、電気機器１０の力率低下を極めて最小化することができ、電気機器１０への電力供給が中断されることなく、非常に安定的にスイッチング動作を具現することができるという利点がある。

そして、前記電圧分配部１３１で分配電圧（例えば、５Ｖ）の電圧降下がある場合、全体電圧（例えば２２０Ｖ）から分配電圧（例えば、５Ｖ）を引いた電圧（上記例の場合、２２０－５＝２１５Ｖ）が電気機器１０に供給される。

そして、実施例によっては、前記駆動電力供給部１３０は、前記電圧分配部１３１に並列連結されて、前記電圧分配部１３１に印加される分配電圧によって充電されて、前記制御部１２０に充電された電力を供給するコンデンサ１５１がさらに含まれて構成されることもできる。

前記駆動電力供給部１３０は、前記電圧分配部１３１の後端に並列連結され、前記制御部１２０の制御信号によってスイッチングオンオフされて、電圧分配部１３１への電流の流れを遮断する電圧分配スイッチ１３２がさらに含まれて構成されることもできる。

前記電圧分配スイッチ１３２を採用することにより、電圧分配部１３１で流れる電流を遮断することができ、また、オフ動作によって負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされても、電圧分配部１３１を通じて電気機器１０に電流が流れて電気機器１０が動作されることを遮断することができる。

そして、前記駆動電力供給部１３０は、前記電圧分配部１３１と制御部１２０の前端に備えられて、商用交流電源（ＡＣ）の交流を直流に整流する整流部１３４がさらに含まれて構成されることができる。前記整流部１３４は、例えば、ブリッジダイオードで構成されることができる。

前記駆動電力供給部１３０は、前記負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされ、前記電圧分配スイッチ１３２がスイッチングオンされて、前記電圧分配部１３１に電流が流れる場合、スイッチングオンされて、分配電圧によってコンデンサ１５１に電流が供給されるようにするバイパススイッチ１３３がさらに含まれて構成されることを特徴とする。
そして、前記バイパススイッチ１３３は、前記負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされ、また電圧分配スイッチ１３２がオフされて、前記電圧分配部１３１に電流が流れない場合には、スイッチングオフされて、商用交流電源（ＡＣ）の電力がコンデンサ１５１に供給されることを遮断することを特徴とする。したがって、常時バイパススイッチ１３３は、電圧分配スイッチ１３２に連動してスイッチングする。

前記バイパススイッチ１３３は、前記電圧分配スイッチ１３２のオンオフに連動して、自動にオンオフスイッチングされることもでき、または制御部１２０の制御によってスイッチングされることもできる。

そして、前記電圧分配部１３１は定電圧を出力するツェナーダイオードで構成されることができる。これによれば、電気機器１０の種類に関係なく、所定の定電圧の出力が可能で、安定した分配電圧を供給することができる。

前記ツェナーダイオードの外に、実施例によっては、前記電圧分配部１３１は、複数の整流ダイオードの直列連結によって構成されてもよく、または、抵抗素子で構成されてもよいが、いずれも本願発明の技術的範囲に属する。

前記電圧分配スイッチ１３２は、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスター）で構成され得る。

一方、他の実施例に係る前記駆動電力供給部１３０は、図３の概念図に示されたような位相制御方式によってエネルギーを供給することもできる。この方式は、負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされ、遅延スイッチ１１０がスイッチングオンタイムの間に、制御部１２０に駆動電力を供給するために、商用交流電源（ＡＣ）から電気機器１０に供給されるエネルギーサイクルの一部（ΔＴ）のエネルギーを駆動電力として制御部１２０に供給する方式である。

そして、本発明の一実施形態に係る遅延スイッチモジュールは、前記駆動電力供給部１５０から電源を受けて充電をし、この充電された電圧で前記制御部１２０に駆動電力（エネルギー）を供給するコンデンサ１５１がさらに含まれて構成されることを特徴とする。

前記コンデンサ１５１は、負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオンオフ動作において、スイッチングオンタイムでは、制御部１２０へのエネルギー供給が遮断されるので、制御部１２０の駆動用電力である駆動電力を供給して、制御部１２０が動作し続けるように保持することができる。

前記のように、例えば、電圧分配による分配電圧によってコンデンサ１５１を充電した後、［または位相制御方式の場合には、ΔＴ時間の間、負荷スイッチ（ＳＷ）をオフして、このオフタイムの間にエネルギーを供給して充電した後に］、このコンデンサ１５１に充電された電圧によって制御部１２０に駆動電力を供給することにより、電気機器１０に電力が供給される状態でも制御部１２０に対してより安定的に駆動電力を供給することができる。

本発明の一実施形態に係る遅延スイッチモジュールは、前記コンデンサ１５１の前端に連結され、コンデンサ１５１に充電された電流が逆流されることを遮断して、前記制御部１２０の電圧感知誤動作を予防するためのダイオード１５２がさらに含まれて構成されることを特徴とする。

そして、本発明の一実施形態に係る遅延スイッチモジュールは、前記制御部１２０が負荷スイッチ（ＳＷ）のオンオフスイッチング動作を円滑に感知することができるように、負荷スイッチ（ＳＷ）と制御部１２０との間、より具体的には、ダイオード１５２の前端と制御部１２０との間に連結されて、電圧を降下するための電圧降下部（図示しない）がさらに含まれて構成されることを特徴とする。

前記電圧降下部は、例えば、抵抗素子で構成され得る。

制御部１２０の動作電圧が、例えば、５Ｖの場合、ダイオード１５２の前端のノードｎ１の電圧値を１０Ｖとすると、この１０Ｖは、制御部１２０の感知範囲を超えるので、制御部１２０とノードｎ１との間に電圧降下のための電圧降下部を付加的に備え、それにより、制御部１２０が負荷スイッチ（ＳＷ）の両端の電圧値が高くても、スイッチングオンオフの動作を感知することができるようになる。

好ましくは、前記制御部１２０は、前記ダイオード１５２の前端ｎ１の変化値を感知することにより、負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチング動作を感知することを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る遅延スイッチモジュールは、前記駆動電力供給部１３０に連結され、負荷スイッチ（ＳＷ）がオフされて、前記駆動電力供給部１３０から電流が入力される場合、制御部１２０から制御信号を受信しなくても、前記遅延スイッチ１１０をスイッチングオン動作するためのトリガー電流を前記遅延スイッチ１１０に出力することにより、遅延スイッチ１１０を動作させるトリガー部１４０がさらに含まれて構成されることを特徴とする。

そして、前記トリガー部１４０は、遅延オフタイムが経過して制御部１２０からスイッチングオフ制御信号を受信する場合、トリガー電流の出力を遮断して遅延スイッチ１１０をスイッチングオフする。

前記のように、トリガー部１４０を採用することにより、負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされると同時に、遅延スイッチ１１０を直ちにスイッチングオンすることができて、電気機器１０が瞬間的に停止することなく、連続的に動作をすることができ、これは、トリガー部１４０を採用しないで、制御部１２０による遅延スイッチ１１０の動作制御の場合に発生し得る制御部１２０の駆動に時間がかかって、電気機器１０が瞬間的に駆動を停止するという欠点を解決することができる。

前記トリガー部１４０を採用しない場合には、負荷スイッチ（ＳＷ）がスイッチングオフされる場合、制御部１２０が直ちにトリガー信号を遅延スイッチ１１０に出力して、遅延スイッチ１１０をスイッチングオンすることができる。

このように、本発明に係る好ましい実施例を説明したが、前述した実施例以外にも本発明がその技術的思想や必須特徴を変更することなく、他の具体的な形態に実施され得ることは当該技術分野において通常の知識を有する者にとって自明である。したがって、前述の実施例は制限的なものでなく、例示的なものであることを理解すべきである。

本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは請求範囲によって示され、特許請求範囲の意味及び範囲、そしてその均等な概念から導き出される全ての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈すべきである。

Claims

商用交流電源（ＡＣ）と電気機器（１０）との間に連結されて、電気機器（１０）をオンオフ動作する負荷スイッチ（ＳＷ）に並列連結され、前記負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチングオフ時から設定された遅延オフタイムの間にスイッチングオンされ、遅延オフタイムが経過すると、スイッチングオフされることにより、電気機器（１０）が負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチングオフ後に遅延オフタイム経過すると自動に作動を止める遅延スイッチ（１１０）と、
負荷スイッチ（ＳＷ）の前記スイッチングオフ後に、負荷スイッチ（ＳＷ）のオンオフスイッチング動作がある場合、前記負荷スイッチ（ＳＷ）のオンオフスイッチングを感知し、前記負荷スイッチ（ＳＷ）のオンオフスイッチング動作にしたがって、前記遅延スイッチ（１１０）の設定された遅延オフタイムが変更されるように、前記遅延スイッチ（１１０）の動作オフを制御する制御部（１２０）と、を含んで構成されることを特徴とする遅延スイッチモジュール。
前記制御部（１２０）は、前記スイッチングオンオフの動作回数によって、前記設定された遅延オフタイムを変更して、前記遅延スイッチ（１１０）の動作オフを制御することを特徴とする請求項１に記載の遅延スイッチモジュール。
前記制御部（１２０）は、前記負荷スイッチ（ＳＷ）の両端の変化値を感知することにより、負荷スイッチ（ＳＷ）のスイッチングオンオフを感知することを特徴とし、
前記負荷スイッチ（ＳＷ）の両端の変化値には電圧値またはオフデューティーの何れか一つが含まれることを特徴とする請求項１に記載の遅延スイッチモジュール。
前記遅延スイッチ（１１０）の後端に連結され、前記制御部（１２０）の駆動電力を供給するための駆動電力供給部（１３０）がさらに含まれて構成されることを特徴とする請求項１に記載の遅延スイッチモジュール。
前記駆動電力供給部（１５０）から電源を受けて充電をし、前記充電された電圧で前記制御部（１２０）に駆動電力を供給するコンデンサ（１５１）がさらに含まれて構成されることを特徴とする請求項４に記載の遅延スイッチモジュール。
前記コンデンサ（１５１）の前端に連結され、コンデンサ（１５１）に充電された電流が逆流されることを遮断して、前記制御部（１２０）の電圧感知誤動作を予防するためのダイオード（１５２）がさらに含まれて構成されることを特徴とする請求項５に記載の遅延スイッチモジュール。
前記駆動電力供給部（１３０）に連結され、負荷スイッチ（ＳＷ）がオフされて前記駆動電力供給部（１３０）から電流が入力される場合、前記遅延スイッチ（１１０）をスイッチングオン動作するためのトリガー電流を前記遅延スイッチ（１１０）に出力することにより、遅延スイッチ（１１０）を動作させるトリガー部（１４０）がさらに含まれて構成されることを特徴とする請求項１に記載の遅延スイッチモジュール。
本発明の制御対象である電気機器は、換気扇で構成され、
前記遅延スイッチモジュールは、換気扇用遅延スイッチモジュールであることを特徴とする請求項１に記載の遅延スイッチモジュール。
前記電気機器は、照明灯で構成され、
前記遅延スイッチモジュールは、照明灯用遅延スイッチモジュールであることを特徴とする請求項１に記載の遅延スイッチモジュール。