JPS59190742A - 制御配線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は従来、家電機器などにおいてワイヤレスリモー
トコントローラに使用されていた超音波を使って配線工
事の簡易化を目指す制御配線装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来配線工事は大別すると次の２つに分けられる。まず
その１つは電力配線でありもう１つは制御配線である。

電力配線と言うのはその名の通りモータを回わしたシ照
明を点灯させたりするのに必要な電力を供給する為の配
線であシ主に負荷電流が流れるため配線に使用される電
線は容量の大きいものが使われる。一方制御配線と言う
のは電力を送る事を目的としない比較的小電流、低電圧
の配線を言い１例へは一般家庭で言うなら玄関の来客ブ
ザーや種々の壁スィッチの操作にまつわる配線を言う。

ところで一般家庭における壁スィッチは本来、負荷の電
流を切る必要のないスイッチであって良いはずであるが
果してそうなっているであろうかと考えるとほとんどの
場合、壁スィッチにまつわる配線は電力配線となってい
て負荷電流の開閉を行っているのが大半である。一般家
庭で壁のスイッチを閉じれば照明灯が点灯し、スイッチ
を開成すれば照明灯が消灯すると言うのはとシもなおさ
ずこのスイッチで直接照明器の負荷電流を人、切してい
るのである。ところが一般家庭のように１つの照明器に
１つのスイッチと言うのであれば制御配線が電力配線と
なっても余り問題とならないかも知れないが１例へは大
きな部屋となると照明器の数も多くなり、それを点灯、
消灯させる為のスイッチも当然多くなる。こうなって来
るとすべてのスイッチに対する配線が電力配線であると
厄介な事である。先程述べたように電力配線は負荷電流
を流し得る容量が必要なため当然太くｉる。しかもその
線の数が多いと言う事はその線を収納する配管のトータ
ル的な管径も大きくなり、どちらにしても配線の為のコ
ストは高いものとたって来る事は言うまでもない。更に
壁のスイッチも負荷電流を人、切する容量が必要となっ
て来る為それたけ形状的に大きくなったシする。

このような配線上の欠点を解決する為、最近では第１図
に示すような信号の多重化が図られている。

９９は電源、１ｏ○は電力配線１０１は電力配線コント
ローフ　、１０２　ｉｄ制御配！　コントローラ１０３
〜１０６は制御用スイッチ、１０６は多重伝送線、１０
７〜１０９はランプなどの負荷である。本例の配線はス
イッチ１０３〜１０５によって負荷１０７〜１０９を制
御しようとするものであるが負荷とスイッチの位置が離
れているだめ負荷側に電力配線コントローラ１０１を、
又スイッチ側には制御配線コントローラ１０２を設けて
負荷及びスイッチの集中管理を行うようにし、これら２
つのコントローラを多重伝送線で結ぶようにしだもので
ある。多重伝送線と言うのは本来なら各スイッチと各負
荷が１対１の対応をする」：う個別の配線で結ばなけれ
ばならないところを配線数を減少させることを目的とし
て中間の配線を共用しようとするものである。スイッチ
からの信号はまず制御配線コントローラ１６２へ送られ
、ここで特殊な信号の処理がなされた後、電線や光ファ
イバーなどを使った多重伝送線１０６の中に送り込まれ
る。多重伝送線１０６で送られて来た信号は電力配線コ
ントローラ１０１によってどのスイッチからの信号かを
解読し、その信号に対応する負荷に電力を供給する訳で
ある。ところがこのような従来の方法はそれ以前の個別
配線方法に比して電力配線の部分が減少するなどの特長
をもつ反面、あいかわらず次のような欠点は改善されて
いなかった。

■　制御線を配線する場合、信号電流は微弱であっても
配線には、ある程度の強度が必要な為、余シ電線の径は
細くできない。

■　制御線の数は少くなってもやはり制御線コントロー
ラと電力配線コントローラは、電気的或いは光重に結ば
なくては々らないので配線の手順としては余り変わって
いない。

■　制御配線が電気的微弱信号を流している場合は外部
からの誘導ノイズを受は易い為、結局はそれに対処する
対策が必要となり、配線にかかる手間や費用が予定通シ
削減できない事が多い。特に電力配線コントローラと、
負荷が離れている場合は制御配線と電力配線を側って配
線される機会が多くなシこのような問題が生じ易い。

■　光ファイバーによる場合は特に外部からの衝撃に配
慮が必要で、信号の多重伝送は可能となっても配線上の
心配りや光ファイバーの接続などには特殊な装置が必要
である事から従来の電気的な配線とは工事の方法が大き
く異なっておシ、こう言う理由で、光ファイバーによる
制御配線が一般家庭の配線に採用される迄にはかなりの
時間を要するものと思われる。

発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を除去するものであシ制
御配線の配管の中を従来の配線のように微弱電流を流し
た電線や光ファイバーを通すのではなくコード化された
超音波信号を通し、配線工事の手間を削減し、尚かつ配
線上の制約（例へば電力配線と制御配線を側わせて配線
するなど）をなくすものである。

発明の構成 本発明の超音波による管内伝送装置を使った制御配線装
置は従来、制御配線に使われていた金属管或いはダクト
の中を、電線や光ファイバーに代って１時間を変数とす
るコード形態によりコード化された超音波信号を通すも
のであり、送信側は電線による配線をなくす為に電池式
とし、更に時間を変数とするコード形態である為、管内
での超音波の反射を極力なくす目的で送信側或いは受信
側の内部くとも受信側を無反射終端とした伝送装置を使
ったものである。

実施例の構成 以下本発明の一実施例を第２図〜第７図にもとづいて説
明する。

第２図において電力配線側は第１図とほぼ同じであるが
制御配線側に本発明の超音波による制御配線方法を採用
した配線の一実施例を示したものである。１は電源、２
は電力配線、３は電力配線コントローラ、４〜６は照明
装置などの負荷、７は本発明の中心となる超音波ダクト
、８〜１０は個別超音波ダクト、１１〜１３は各々電池
を内蔵した超音波発振スイッチ（以下単にスイッチと称
する）である。第１図の配線と異なるのは制御配線が超
音波ダクト（管又はダクト又はチューブなどの中が中空
となっているものを総称して示している）に変わってい
る点であって１１〜１３の各々のスイッチが送られた超
音波信号は個別の超音波ダクト８〜１ｏを通シ途中から
共通の超音波ダクト７を通って電力配線コントローラ３
に送られる。

電力配線コントローラでは時間を変数とするコード形態
で送られて来た超音波信号を解読し、どのような要求の
信号であるのかを判断した後裔々の負荷４〜６に対して
電源を供給したシ或いは電源を切ったりするのである。

このような超音波ダクトを配線に応用する事はまずダク
トの中を中空のまま応用できる事である。従来の配線は
ダクトの中を電線や光ファイバーをどうしても通さなく
てはならず、配管゛を一応終えた状態で曲がりくねった
ダクト内に電線や光ファイバーを通す作業は非常に手間
のかかるものである。超音波ダクトはこのような手間は
一切必要とせず超音波がダクトの中で反射を繰返しなが
ら進行して行く条件さえ作ってやれば良いのである。

次にダクトの中を中空のまま使えると言う事は内部の電
線や光ファイバーを保護する機能をダクトにもたせる必
要はなく、極端な事を言えばやわらかいビニールのチュ
ーブなどでも十分である。

第３図は大半が第２図と同じであるが共通超音波ダクト
の手前に超音波配管用コントローラを付加した超音波に
よる配線の一実施例を示したものである。２ｏは共通超
音波ダクト、２１は超音波配管用コントローラ、２２〜
２４は個別超音波ダクト、２５〜２７は第２図同様のス
イッチである。

ところで第２図では、各スイッチ１１〜１３が直接電力
配線コントローラにつながっている為使用上若干制約さ
れる面がある。それは共通超音波ダクト２０が各スイッ
チに共通となっておりしかも、各スイッチからは時間を
変数とするコード形態でコード化された超音波信号が送
り出される為、一度に複数のスイッチから同時に信号が
送出された時は共通超音波ダクト内で超音波信号が混合
され。

各々の信号を電力配線コントローラ３で分離再生する事
が極めて困難である。第３図はこのような使用状態つま
り各スイッチから同時に超音波信号が送り出される可能
性のある場合に使用される配線方式であり、制御用配管
コントローラ２１が特長である。

各スイッチからの超音波信号は個別超音波ダクト２２〜
２４を通シ別々に制御配管コントローラ２１に入り、こ
こで新しいコード形態（例へば２つのスイッチから同時
に信号が制御用配管に入ったとしても共通超音波ダク）
２０内には時間的な遅れをもたせて送シ込み、ダクトの
中で２つの超音波信号が混ざらないようにするなど）に
作り直され、共通超音波ダクト２０に送り込まれるので
ある。このようにすることにより複数のスイッチから同
時に超音波信号が送り出されても電力配線コントローラ
は間違う事なし各スイッチからの超音波信号を判別する
事が可能である。第４図は電池式の送信機（第２図、第
３図におけるスイッチ）を壁に取付けた様子を示した図
であり、３０は壁、３１は送信機全体、３２は発振回路
本体、３３はブツシュオンスイッチ、３４は電池、３５
は超音波送信用マイクロフォン、３６は反射板、３７は
個別超音波ダクトである。この送信機の動作はブツシュ
オンスイッチ３３を押している間だけ時間を変数とする
コード形態の超音波信号が発振回路本体３２で作られ超
音波送信用マイクロフォン３６を通して管内に送り込ま
れる。反射板３６はこの超音波信号を効果的に個別超音
波ダクト３７に導くガイド役であシ、そしてこれらの電
源となっているのが電池３４である。つまシミ池を使い
、超音波信号を使う事によって従来制御配管を使って壁
スィッチ（第４図では送信機となる）に接続されていた
配線が一切不要となり配線工事の手間が省ける事が良く
判る。又壁の中が１つの閉じられた空間となっている場
合は個別超音波ダクト３７を使う事なしで次のコントロ
ーラに信号を送シ込む事も可能である。第６図は本発明
の中心となっている超音波ダクトの原理模型を示したも
のであシ３８は超音波信号発振回路、３９は送信用マイ
クロフォン、４０は線のような超音波の反射を防止する
無反射終端、４１は中が中空となっている超音波ダクト
、４２は超音波信号を受信する受信回路、４３は４１同
様無反射終端、４４は受信用マイクロフォンである。時
間を変数とするコード形態の超音波信号は発振回路３８
と送信用マイクロフォン３９で作られ、超音波ダクト４
１の中に送シ込まれる。送シ込まれた超音波信号はダク
ト内を縦波の形で伝わって行き、受信用マイクロフォン
４４に到達する訳であるが、もしこの終端で超音波が反
射するような事があれば送信側に戻っ・て行く事となシ
その過程で、後から送られて来る超音波信号波と干渉を
生じる。その結果送信波形が歪んだ受信用マイクロフォ
ン４４に到達し信号の再生、解読が受信回路４２では不
可能となる事が十分前えられ、超音波ダクト４１の２つ
の終端の内、少くとも受信端の終端は無反射終端４３と
する必要がある。第６図に示すのは時間を変数とすコー
ドの例のタイムチャート図であシ、パルス状の超音波ダ
クトの間隔で４つ並んでいる。第６図ａは、送信機より
送り出される波形、第６図すは受信機で受信される波形
であシ、パルスとパルスの間隔を除けば、波高値、波形
などの比較は説明上表わしたものであシ意味はない、第
６図ａにおいて４６〜４８はパルス状超音波、そしてこ
れらのパルス状超音波の間隔はｔｌ、ｔ２．ｔ３である
。

第６図すにおいて４９〜６２は受信されたパルス状超音
波であシｔ４は受信するまでの時間遅れであシ超音波パ
ルスがこの時間がかっては送信機から受信機に到達した
事となる。ｔ５　ｔ　ｔｅ　ｊ　ｔ７はパルス間隔であ
シ原則としては第６図ａの１１．１２゜ｔ３と対で等し
い。ところで、この例の超音波信号は超音波パルスと超
音波パルスの間隔、つまり時間を種々変化させて多くの
情報を受信側に送ろうとするものであシ、受信側ではこ
の時間を観測する事により信号の意味を判断する。情報
をより多く送る為には他にも方法はあるが、（例へば１
つの信号に超音波の周波数を割当てるなど）送信。

受信の回路が複雑となったシ同調を高精度にしなくては
ならないなどと言った価格的な面もあって一般には時間
を変数とするコードの形態が用いられている。しかし、
このコードの形態が時間を変数としているだけにこれを
妨げるような現象（例へは１反射によシ送信している信
号波以外の波が重なって来るなど）が生じた場合は信号
の認識は正しく行われない１．その為にも第６図に示し
たような超音波ダクトの終端は無反射終端とする必要が
ある。第７図は露出配管の様子を示しだものであシロ６
はスイッチ、５７は透明樹脂チューブ。

６５は木目の壁である。本来は壁に埋込んで行わなくて
はならない配線も場合によってはすべてが終了した後で
行わなくてはならないこともある。

その時は露出配線となり特に壁が木目などの場合は配管
の色を何に変えても、ていさいの悪いものである。超音
波ダクトは中が中空なものであれば何でも良く、全く透
明でも良い。その為、従来は透明にすれば中を通ってい
る電線や光ファイバーが見えて無細工であったものが超
音波ダクトの場合は全くその心配はない。ダクトを透明
にすれば第７図のような木目の壁５６も消される事がな
く露出配線も自由に行う事が出来る。

発明の効果 このように本発明の制御配線の工事方法は下記に示すよ
うな特長を有する。

■　制御配線は配管するだけで良く配管後管内に電線や
光ファイバーを通す手間が全く要らない。

■　配線を増設する場合も単に配管を増やしてく 行栂だけで良く。電線のように半田ゴテを使う必要もな
く、又光ファイバーのように特殊な接続部品も不要であ
る。

■　内部は中空である為管に内部のものを機械的な衝撃
から守る強度は要求されない。その為管の材質は何であ
っても良く、超音波信号を通す空間があれば良い。

■　電気的なものでない為磁界、電界の誘導ノイズに強
い為、他の電力配線との関係は考慮しなくて良い。

■　管内は超音波のみが通っている為極めて安全性が高
い。その為管の接地は必要でガいし、父方が一管が破損
しても漏電や高価な光フィバ−を損傷する事がない。

■　超音波である為耳には全く聞こえないをして超音波
ダクト内部での信号のや９とりである為、ダクトヲ変え
れば、同一の超音波信号を使っても混信の心配はない。

■　ダクト内は空気のみである為ダクトが透明であって
も良い。露出の制御配線に極めて向いている。

■　超音波のトランスジューサは一般に電圧駆動素子が
多し、変換効率が高い。その為送信機側は電池式であっ
ても十分な性能の持続が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多重伝送方式による制御配線の合理化の
一例を示した配線図、第２図は本発明の超音波ダクトヲ
使った配線方式の一例を示した配線図、第３図は本発明
の他実施例で同時に複数のスイッチが入れられる可能性
のある場合の超音波ダクトを使った配線方式の一例を示
した配線図。 第４図は同電池式の送信機を壁に取付けた時の例を示し
た断面図、第５図は同超音波ダクトの原理を示した構造
図、第６図ａ、ｂは同時間を変数とする超音波信号の一
例を示したタイムチャート図、第７図は同木目の壁に本
発明の制御配線を施した例を示した外観図である。 ３４・・・・・・電池、３１・・・・・・送信機、４１
・・・・・・超音波ダクト、４２・・・・・・受信機、
４０，４３・・・・・・無反射終端、４６・・・・・・
パルス状超音波、　ｔｌ・・・・・・パルス間隔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 ５４６ １寸［［ （ａ’ｒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電池により時間を変数とする超音波のコード信号が作ら
   れる送信機と、その送信機よシ送信される前記超音波信
   号を伝送する金属、あるいは合成樹脂等で作られたダク
   ト若しくは管と、そのダクト若しくは管内を伝わって来
   る超音波信号を受信する受信機とを有し、これらダクト
   若しくは管の送信機側若しくは受信機側の内、少くとも
   受信機側を無反射終端とした制御配線装置。