JPH0667137B2 - 非常灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、通常は商用電源により駆動され、停電時に
電池により駆動される非常灯装置に関する。

（ｂ）従来の技術 一般に、ある建物の非常口の位置を示す非常灯や非常口
への方向を示す誘導灯などの非常灯装置においては、通
常、商用電源により駆動し、停電時に内蔵されている電
池を電源として駆動するように構成されている。この種
の非常灯装置は、商用電源の通電時にランプに対して商
用電源を供給し、停電時に電池により駆動されるインバ
ータの出力を供給するためにリレーが用いられ、商用電
源の通電時と停電時に応じてこのリレーを切り替え制御
するとともに、停電を検出したときインバータを作動さ
せる制御回路が設けられている。

（ｃ）発明が解決しようとする問題点 ところが、従来の非常灯装置においては、停電した時、
インバータの出力がランプに供給されるようにリレーが
切り替えられるともに、インバータの作動が開始され
る。このとき、リレー接点が完全に切り替わる前にイン
バータの出力が発生すれば、リレーの接点間に高周波高
電圧が印加され放電を引き起こし、この状態でリレー接
点間がメイクされるとリレー接点間が溶着するという問
題があった。このことは停電状態から通電状態に変化し
た場合も同様である。すなわちインバータの出力が完全
に停止する前にリレーが切り替わった時、リレー接点間
に高周波高電圧が印加されたまま接点間が離れることに
なり、同様に放電を引き起こしリレー接点を劣化させる
原因となる。このような問題を解消するためにはリレー
の切り替わりタイミングとインバータの作動開始／停止
のタイミングをずらせることにより可能であるが、最近
の非常灯装置は小型化およびコストダウンのために使用
する電池の個数が少ないため、低電圧で作動する制御回
路が必要となる。

この発明の目的はタイマ手段によりリレー接点の切り替
わりタイミングとインバータの動作タイミングをずらせ
ることにより、リレー接点の劣化や溶着を防止し、しか
もタイマ手段の動作電圧を低くし、電池の使用個数の少
ない非常灯装置にも適用できるようにした非常灯装置を
提供することにある。

（ｄ）問題点を解決するための手段 この発明の非常灯装置は、電池を電源として交流電圧を
発生するインバータと、商用電源の通電時に商用電源に
より点灯し、商用電源の停止時に前記インバータの出力
により点灯するランプを備えた非常灯装置において、 商用電源を変圧するとともに整流し平滑して直流正電圧
の電源電圧を生成する電源回路と、 この電源回路の出力に逆流防止ダイオードを介して接続
されて前記電源電圧により充電され、前記インバータに
対し電源供給を行う二次電池と、 前記電源回路の出力に接続され、第１のコンデンサと第
１の抵抗の並列回路からなり、前記電源回路の出力遮断
後、一定時定数で前記第１のコンデンサの充電電圧を前
記第１の抵抗に放電して出力電圧が前記二次電池の電圧
より低下する第１のCR時定数回路と、 制御電流の入力により前記インバータに対し当該インバ
ータを作動させる発振制御用電流を通電するインバータ
制御回路と、 アノードを前記二次電池の正極に接続し、カソードを前
記インバータ制御回路に対する制御電流の入力部に接続
するとともに、ゲートを第１のCR時定数回路の出力部に
接続した第１のPUTと、 リレーコイルの通電時に前記ランプに対して商用電源ラ
インを接続し、前記リレーコイルの非通電時に前記ラン
プに対して前記インバータの出力ラインを接続するリレ
ーと、 前記電源電圧を分圧して分圧電圧を出力し、当該分圧電
圧の出力部に前記リレーコイルの一端を接続した抵抗分
圧回路と、 前記電源回路の出力に接続され、当該電源回路の正電位
側を第２のコンデンサ、基準電位側を第２の抵抗とする
第２のコンデンサと第２の抵抗の直列回路からなり、前
記電源電圧の充電とともに出力電圧が前記抵抗分圧回路
の分圧電圧より低下する第２のCR時定数回路と、 アノードを前記リレーコイルの他端に接続し、カソード
を基準電位に接続するとともにゲートを第２のCR時定数
回路の出力部に接続した第２のPUTと、 から構成したことを特徴としている。

（ｅ）作用 この発明の非常灯装置においては、電源回路は商用電源
を変圧するとともに整流し平滑して直流電圧の電源電圧
を生成する。この電源回路の出力には逆流防止ダイオー
ドを介して二次電池が接続されていて、その二次電池は
前記電源電圧により充電される。第１のCR時定数回路は
第１のコンデンサと第１の抵抗の並列回路からなり、前
記電源電圧が発生されている間はその電源電圧を充電
し、商用電源の停電により電源回路から電源電圧が発生
されなくなれば、第１のコンデンサの電荷が第１の抵抗
に一定時定数で放電され、第１のCR時定数回路の出力電
圧は商用電源停電の一定時間後、前記二次電池の電圧よ
り低下する。インバータ制御回路は制御電流の入力によ
りインバータに対しそのインバータを作動させる発振制
御用電流を通電する。第１のPUTはアノードが前記二次
電池の正極に接続され、カソードがインバータ制御回路
に対する制御電流の入力部に接続され、さらにゲートが
第１のCR時定数回路の出力部に接続されている。一方、
リレーはそのリレーコイルの通電時に前記ランプに対し
て商用電源ラインを接続し、リレーコイルの非通電時に
前記ランプ対して前記インバータの出力ラインを接続す
る。抵抗分圧回路は前記電源電圧を分圧し、この抵抗分
圧回路の出力部にリレーコイルの一端が接続されてい
る。第２のCR時定数回路は前記電源回路の正電位側を第
２のコンデンサ、基準電位側を第２の抵抗とする、第２
のコンデンサと第２の抵抗と直列回路からなり、前記電
源電圧を一定時定数で充電するにともないこの第２のCR
時定数回路の出力電圧は降下し、商用電源の停電復帰か
ら一定時間後に、第２のCR時定数回路の出力電圧は前記
抵抗分圧回路の分圧電圧より低下する。第２のPUTは、
そのアノードが前記リレーコイルの他端に接続され、カ
ソードが基準電位に接続され、ゲートが第２のCR時定数
回路の出力部に接続されている。

以上の構成により、通常の商用電源の通電時において
は、第２のCR時定数回路の出力電圧が抵抗分圧回路の出
力電圧より低い状態であるため、第２のPUTが導通状態
であり、リレーのリレーコイルが通電状態となる。その
結果、ランプに対して商用電源ラインが接続され、ラン
プが商用電源により点灯されることになる。商用電源の
停電時においては、第１のCR時定数回路の出力電圧が二
次電池の電圧より低下し、第１のPUTのゲート電位がア
ノード電位より低くなって第１のPUTが導通し、これに
よりインバータ制御回路に対する制御電流の入力が行わ
れ、インバータが作動する。一方、抵抗分圧回路および
リレーコイルに対する電源供給がなされないため、リレ
ーコイルが非通電状態となってリレーはインバータの出
力ラインをランプに接続し、これによりランプがインバ
ータにより点灯されることになる。商用電源が通電状態
から停電状態に変化した直後は抵抗分圧回路およびリレ
ーコイルに対する電源供給がなされないため、リレーは
直ちにインバータの出力ライン側をランプに対して接続
するが、第１のCR時定数回路の出力電圧が徐々に低下
し、第１のPUTのゲート電位が二次電池の電圧であるア
ノード電位より低下するまでは第１のPUTが非通電状態
であるため、インバータ制御回路はインバータ作動させ
ない。従ってこの状態ではまたインバータは発振を開始
しない。第１の時定数回路の出力電圧が二次電池の電圧
より低下すれば第１のPUTが導通し、インバータ制御回
路がインバータを作動させ、インバータはリレーを介し
てランプに対し交流電圧を印加する。これによりランプ
はインバータにより点灯を開始する。また、逆に停電状
態から停電復帰状態となった直後は第１のCR時定数回路
のコンデンサが直ちに充電されて、その充電電圧が二次
電池の電圧より高くなって、第１のPUTは遮断状態とな
り、インバータ制御回路はインバータの発振制御用電流
を遮断する。これによりインバータは発振を停止する。
一方、第２のCR時定数回路の出力電圧は電源回路の出力
する電源電圧より徐々に低下し、その電圧が抵抗分圧回
路の出力電圧より低下したとき第２のPUTが導通し、リ
レーコイルの通電によりリレーは商用電源ラインをラン
プに接続する。従ってリレー接点が完全に切り替わった
後にインバータが作動を開始し、またインバータの作動
が完全に停止してからリレー接点が切り替わるため、リ
レー接点の開閉時に接点間にインバータの出力電圧であ
る高周波高電圧が印加されず、リレー接点に放電が生じ
ない。しかも、第１・第２のCR時定数回路の出力電圧の
変化により第１・第2PUTが導通／遮断するタイマ回路を
構成することにより、PUTのアノード−カソード間順方
向降下電圧（VF）は通常1.0V未満、最大でも約1.5V程度
と低いため、必要電源電圧もそれに応じて低くてよい。
例えばインバータ制御回路の入力部がエミッタ接地のト
ランジスタで構成されていれば、そのトランジスタのベ
ース−エミッタ間電圧V_BEは約0.6Vであるから、前記PUT
のアノード−カソード間の順方向降下電圧VFを0.9Vとす
れば、必要電源電圧は0.9＋0.6＝1.5Vとなる。Ｃ−MOS
回路やTTL回路の論理ゲート回路とCR時定数回路とを組
み合わせたタイマ回路などでは、電源電圧として5.0V必
要であるのに対して、本願発明の構成によればこのよう
に必要最低電源電圧は極めて低く、そのため二次電池の
出力電圧が低くとも作動させることができ、二次電池の
セル数の少ない小型低コストな非常灯装置を構成でき
る。たとえば、鉛蓄電池を用いる場合、１セルでよく、
ニッケル・カドミウム蓄電池を用いる場合２セルで充分
動作させることができる。さらに上記構成によれば停電
時にリレー接点が切り替わってからインバータが交流電
圧を出力するまでの時間と、停電復帰時にインバータの
出力が停止してからリレー接点が切り替わるまでの時間
とは互いに独立していて、それぞれの時間を個別に設定
できる。すなわち前者の時間は第１のCR時定数回路の時
定数と電源電圧および二次電池の電圧とにより定めるこ
とができ、後者の時間は２のCR時定数回路の時定数と抵
抗分圧回路の分圧比および電源電圧とにより定めること
ができる。このように、商用電源が停電してからインバ
ータが交流電圧を出力するまでの時間と商用電源が停電
復帰したときにインバータの交流電圧出力が停止してか
らリレーを切り替えるまでの時間を独立して設定するこ
とができるため、それぞれの時間を必要最低限の時間に
設定することができ、これにより商用電源の停電／停電
復帰の切り替わり時のランプ非通電時間を最低限に短縮
でき、その分ランプの再点灯時間も早まることになり、
ランプの非点灯時間を最低限に短縮することができる。

（ｆ）実施例 第１図はこの発明の実施例である非常灯装置のブロック
図、第２図は商用電源の通電／停電に伴う各部の動作状
態に表すタイミングチャート、第３図は第１図に示した
非常灯装置の詳細な回路図を表している。

第１図において、ACは商用電源を表し、リレー接点2bは
ランプ１に対して商用電源ACラインを接続するか、イン
バータ３の出力ラインを出力するかを切り替える。リレ
ーコイル2aはリレー接点2bを切り替えるコイルであり、
商用電源の通電時にこのコイルは励磁され、リレー接点
2bを商用電源AC側に切り替える。このためランプ１は商
用電源ACによって点灯される。なお、CHは安定器、７は
グローランプ、C2は雑音吸収用コンデンサを表してい
る。

同図においてＴは電源トランス、DBはダイオードブリッ
ジ、C1は平滑用コンデンサ、D1はこの平滑用コンデンサ
C1からインバータ３への逆流を防止するダイオード、R1
は電池Ｂの充電電流制御用抵抗、D2は電池Ｂからコンデ
ンサC1方向へ逆流防止用ダイオードをそれぞれ表してい
る。商用電源が通電状態では、第１タイマ手段４はイン
バータ制御部６を駆動せず、インバータ３は作動しな
い。この状態が第２図に示したt₀〜t1の状態である。商
用電源が停電すれば、リレーコイル2aの励磁電圧は急速
に０となってリレー接点2bをインバータ３側に切り替え
る。これとともに第１タイマ手段４は停電から一定時間
経過後インバータ制御部６を駆動する。これによりイン
バータ３は電池Ｂを電源として動作を開始し、ランプ１
を点灯させる。第２図においてt1〜t2は第１タイマ手段
４のタイマ時間を表している。その後、ふたたび通電状
態となれば、第２タイマ手段５は通電から一定時間後リ
レーコイル2aを励磁する。これによりリレー接点2bは商
用電源側に切り替えられ商用電源によりランプ１が点灯
される。第２図においてt3〜t4は第２タイマ手段５のタ
イマ時間を表している。

具体的な回路とその動作は次ぎの通りである。

第３図において、コンデンサC4と抵抗R5の並列回路は第
１の時定数回路を構成し、この第１の時定数回路ととも
に第１のPUTであるPUT1とによって第１のタイマ手段を
構成している。すなわち、PUT1のアノードに電池Ｂの電
圧が印加され、ゲートにはC4の充電電圧が印加される。
商用電源の通電状態ではゲート電位がアノード電位より
高く設定されているため、PUT1はオフ状態である。商用
電源が停電したとき、C4の電荷はR5を介して放電され、
PUT1のゲート電位は徐々に低下し、アノード電位より下
回ったときオンする。これによりトランジスタQ1および
Q2がオンし、インバータ３が作動を開始する。なお、R
7,R8,R9はQ1およびQ2の動作条件を設定するバイアス抵
抗および電流制限抵抗である。

一方、同図において、コンデンサC3と抵抗R4の直列回路
により第２の時定数回路が構成され、第２のPUTであるP
UT2とともに第２のタイマ手段を構成している。すなわ
ち、PUT2のアノード電位は抵抗R2とR3の分圧値により定
まるが、商用電源が停電状態から通電状態に切り替わっ
たとき、C3に充電が開始されることによりPUT2のゲート
電位が下降し、ゲート電位がアノード電位を下回ったと
きオンする。これによりリレーコイル2aが励磁され、リ
レー接点2bを商用電源側（図に示す方向）に切り替わ
る。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば、商用電源が停電したと
き、リレー接点をインバータ側に切り替えたのちインバ
ータを作動させ、また商用電源が通電状態となったと
き、インバータの動作が完全に停止したのちリレー接点
を商用電源側に切り替えるため、リレー接点の接点間に
放電が生じることがなく、リレー接点の劣化や溶着を防
止することができ、このため容量の小さな小型のリレー
を用いることができる。さらに、CR時定数回路とPUTを
用いてタイマ動作を行うようにした構成したため、商用
電源の停電時に電源となる二次電池の起電圧は例えば1.
5V〜3.0V程度と低くともよく、Ｃ−MOSやTTLによる論理
ゲート回路とCR時定数回路を組み合わせたタイマ回路等
に比較して、二次電池のセル数を極めて少なくするとこ
とができ、全体に小型化が図れる。また、商用電源が停
電してからインバータが交流電圧を出力するまでの時間
と商用電源が停電復帰したとき、インバータの交流電圧
出力が停止してからリレーを切り替えるまでの時間を独
立して設定することができるため、それぞれの時間を必
要最低限の時間に設定することができ、これにより、リ
レー接点に損傷を与えることなく商用電源の停電／復帰
時におけるランプを非点灯時間を最低限に短縮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である非常灯装置のブロック
図、第２図はその各部のタイミングを表す図、第３図は
同非常灯装置の具体的な回路を表す図である。 １……ランプ、2a……リレーコイル、 2b……リレー接点、３……インバータ、 ４……第１タイマ手段、５……第２タイマ手段、 C4,R5／C3,R4……CR時定数回路、 PUT1,PUT2……半導体スイッチ素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池を電源として交流電圧を発生するイン
   バータと、商用電源の通電時に商用電源により点灯し、
   商用電源の停電時に前記インバータの出力により点灯す
   るランプを備えた非常灯装置において、 商用電源を変圧するとともに整流し平滑して直流正電圧
   の電源電圧を生成する電源回路と、 この電源回路の出力に逆流防止ダイオードを介して接続
   されて前記電源電圧により充電され、前記インバータに
   対し電源供給を行う二次電池と、 前記電源回路の出力に接続され、第１のコンデンサと第
   １の抵抗の並列回路からなり、前記電源回路の出力遮断
   後、一定時定数で前記第１のコンデンサの充電電圧を前
   記第１の抵抗に放電して出力電圧が前記二次電池の電圧
   より低下する第１のCR時定数回路と、 制御電流の入力により前記インバータに対し当該インバ
   ータを作動させる発振制御用電流を通電するインバータ
   制御回路と、 アノードを前記二次電池の正極に接続し、カソードを前
   記インバータ制御回路に対する制御電流の入力部に接続
   するとともに、ゲートを第１のCR時定数回路の出力部に
   接続した第１のPUTと、 リレーコイルの通電時に前記ランプに対して商用電源ラ
   インを接続し、前記リレーコイルの非通電時に前記ラン
   プに対して前記インバータの出力ラインを接続するリレ
   ーと、 前記電源電圧を分圧して分圧電圧を出力し、当該分圧電
   圧の出力部に前記リレーコイルの一端を接続した抵抗分
   圧回路と、 前記電源回路の出力に接続され、当該電源回路の正電位
   側を第２のコンデンサ、基準電位側を第２の抵抗とする
   第２のコンデンサと第２の抵抗の直列回路からなり、前
   記電源電圧の充電とともに出力電圧が前記抵抗分圧回路
   の分圧電圧より低下する第２のCR時定数回路と、 アノードを前記リレーコイルの他端に接続し、 カソードを基準電位に接続するとともにゲートを第２の
   CR時定数回路の出力部に接続した第２のPUTと、 から構成したことを特徴とする非常灯装置。