JP2015065080A - スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】親器と子器の連動性を高めたスイッチを提供する。【解決手段】実施形態に係るスイッチは、親器を備え、前記親器は、人体の存在を検出する人感センサと、計時を実行するタイマ部と、前記人感センサが人体の存在を検出すると前記タイマ部に計時を開始させ、前記タイマ部が計時を終了するまで、照明機器を点灯させる制御部と、を有し、前記制御部は、子器からの信号入力によっても前記タイマ部の計時を開始させ、前記タイマ部の計時中に前記子器に信号を出力し、前記子器に電源を供給する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、スイッチに関する。

室内灯や換気扇などを制御するスイッチとして、人の存在を検出する人感センサを内蔵したスイッチがある。人感センサが人の存在を検出すると、室内灯を点灯させたり、換気扇の換気ファンを動作させるスイッチである。

このようなスイッチで、親器と子器とに分かれた形式のスイッチもある。子器は、人感センサを内蔵し、その出力を親器に送出する。親器は、内蔵した人感センサの出力、および子器からの信号により、照明のオン・オフ制御を行う。これに対し、子器においても、何らかの負荷、例えば換気ファンの動作を制御できれば、利便性が高い。トイレの照明を例に挙げると、人感センサの出力を受け、親器において、照明を点灯する。子器では、換気ファンを回して、換気を行うような場合である。

しかし、従来の親器と子器では、子器から親器への信号伝達のみが実装され、親器から子器への信号伝達は実装されていなかった。そのため、両者の連動性に、改善の余地があった。例えば、親器での消灯制御に連動し、子器で、換気ファンの動作を遅れて停止させるような制御が容易ではなかった。これは、子器側では、親器の照明制御状態を把握できないためである。

特許第３９５０１７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、親器と子器の連動性を高めたスイッチを提供することである。

実施形態に係るスイッチは、親器を備え、前記親器は、人体の存在を検出する人感センサと、計時を実行するタイマ部と、前記人感センサが人体の存在を検出すると前記タイマ部に計時を開始させ、前記タイマ部が計時を終了するまで、照明機器を点灯させる制御部と、を有し、前記制御部は、子器からの信号入力によっても前記タイマ部の計時を開始させ、前記タイマ部の計時中に前記子器に信号を出力し、前記子器に電源を供給する。

本発明の実施形態によれば、親器と子器の連動性を高めたスイッチを提供することができる。

第１の実施形態に係るスイッチのブロック図である。 通信線用電源部１１、通信線制御部１２を例示する回路図である。 第２の実施形態に係るスイッチのブロック図である。 通信線制御部２８を例示する回路図である。 図５は、第３の実施形態に係るスイッチのブロック図である。 第４の実施形態に係るスイッチのブロック図である。 第４の実施形態に係るスイッチのブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るスイッチのブロック図である。
スイッチは、親器１を備える。親器１は、電源部４と、ＡＣスイッチ５と、ＡＣスイッチ制御部６と、人感センサ７と、制御部８と、照度センサ１０と、通信線用電源部１１と、通信線制御部１２と、を備えている。親器１は、交流電源２からの交流電圧により、自身が動作するとともに、負荷である照明機器３のオン・オフ制御を行う。交流電源２は、例えば商用電源である。照明機器３は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの照明光源を有する。

電源部４は、交流電源２から供給される交流電圧を親器１の動作に必要な直流電圧に変換し、供給する。ＡＣスイッチ５は、交流電源２と負荷である照明機器３との間に接続され、負荷をオン・オフする。ＡＣスイッチ制御部６は、ＡＣスイッチ５を制御し、駆動する。人感センサ７は、人の存在を検出すると、検知信号（以下、単に信号ともいう）を送出する。照度センサ１０は、周囲の明るさに応じた信号を送出する。通信線制御部１２は、通信線１３に対し、信号の入出力を行う。通信線用電源部１１は、通信線に電源を供給することにより、通信線につながった子器に対して給電する。制御部８は、タイマ部９を有する。

制御部８の動作について説明する。
制御部８は、人感センサ７、照度センサ１０からの信号の処理と、ＡＣスイッチ制御部６および通信線制御部１２の制御を行う。制御部８が内蔵するタイマ部９は、初期化信号の入力によって計時を開始し、所定の時間、計時を行う。計時後は、次の初期化まで、待機する。また、タイマ部９は、再初期化が可能とされている。計時中であっても、初期化信号を受け取ると、初期化され、その時点より所定の時間の計時を始める。

制御部８は、人感センサから信号の入力があるたびに、タイマ部９に初期化信号を出力する。タイマ部９の計時中はＡＣスイッチ制御部６に信号を出力し、照明機器３を点灯させる。同時に、通信線制御部１２にも信号を出力する。通信線１３を介し、子器に対して、タイマ部９が計時中であること、つまり、照明機器を点灯させていることを通知する。子器から通信線１３、および通信線制御部１２を介して、信号を受け取った場合も、制御部８は、タイマ部９を初期化し、照明機器３を点灯させる。

また、図１の実施の形態では、照度センサ１０も内蔵している。制御部８は、照度センサ１０の信号に基づいて、周囲の明るさを検出する。周囲が、所定の明るさの場合、人感センサ７、および子器からの信号入力を遮断し、照明機器３の不要な点灯を防ぐ制御も行う。制御部８としては、例えばタイマを内蔵したマイコンを使用することができる。

次に、通信線制御部１２の動作について説明する。
通信線１３につながる子器への、信号送出は、通信線に給電する電圧を変更することにより、行う。例えば、定常時には、通信線１３に１２Ｖを給電し、信号送出の際には、１０Ｖを給電する。子器からの信号入力は、通信線１３を流れる電流の変化を検出することにより行う。例えば、子器が、親器に対して信号送出する際、通信線１３を短時間短絡する。このとき流れる電流の変化を読み取ることで、子器からの信号入力を検出する。

次に、通信線用電源部１１、通信線制御部１２について、図２を参照しつつ、説明する。
図２は、通信線用電源部１１、通信線制御部１２を例示する回路図である。
図２では、通信線用電源部１１、通信線制御部１２のほか、電源部４、ＡＣスイッチ５、ＡＣスイッチ制御部６、制御部８の一部も表した。

電源部４は、整流器１４と、電源回路１５と、を含む。整流器１４は、例えばシリコンダイオードによるブリッジ整流器である。電源回路１５は、整流器１４から入力された直流電圧を所定の電圧に変換する機能を有する回路であり、例えばシリーズレギュレータを含んだ回路である。図２では、１２Ｖに変換する具体例を示し、電源回路１５の出力は、１２Ｖ給電線２０と、コモンライン２３と、に出力される。

通信線１３は、２本の信号線を含み、高電位信号端子２１、低電位信号端子２２に接続される。
通信線用電源部１１は、１２Ｖ給電線２０と、抵抗１８を含む。

ＡＣスイッチ５は、リレー接点部５ａ、リレーコイル部５ｂより構成されたリレーを例示した。ＡＣスイッチ制御部６は、リレーコイル部５ｂを駆動するトランジスタ１７と、過電圧からトランジスタ１７を保護するダイオード１６とを含む。通信線制御部１２は、抵抗１９と、コンパレータ２４と、ＡＣスイッチ制御部６の一部であるトランジスタ１７と、を含む。

リレー接点部５ａと、負荷となる照明機器３と、は、直列に接続されている。この直列回路は、交流電源２に対して並列に接続されている。抵抗１８は、１２Ｖ給電線２０と、高電位信号端子２１と、の間に接続されている。抵抗１９は、コモンライン２３と、低電位信号端子２２と、の間に接続されている。ダイオード１６のカソードは高電位信号端子２１に接続され、ダイオード１６のアノードはトランジスタ１７のコレクタに接続されている。トランジスタ１７のエミッタはコモンライン２３に接続され、トランジスタ１７のベースは制御部８に接続されている。リレーコイル部５ｂは、ダイオード１６に並列に接続されている。コンパレータ２４の入力は低電位信号端子２２に接続され、コンパレータ２４の出力は、制御部８に接続されている。

次に、通信線用電源部１１、通信線制御部１２の動作について説明する。
（１）通信線１３に信号を出力するとき
制御部８より、ＡＣスイッチ５をオンすべく、ＡＣスイッチ制御部６に含まれる、トランジスタ１７のベースにオン信号を出力する。トランジスタ１７はオンし、１２Ｖ給電線２０、リレーコイル部５ｂ、トランジスタ１７、コモンライン２３の回路に電流が流れる。すると、抵抗１８両端の電圧は、定常時よりも、リレーコイル５ｂに流れる電流の分だけ上昇し、高電位信号端子２１に供給される電圧は低下する。
（２）通信線１３から信号を入力するとき
子器が通信線１３を短絡する等により、通信ラインを流れる電流が変化した場合、抵抗１９の両端の電圧も変化する。この電圧変化をコンパレータ２４で検出し、制御部８に入力する。

以上説明した、（１）（２）により、通信線１３との信号の入出力が実施される。図２に表した具体例では、ＡＣスイッチ５の駆動電流を利用して、通信ラインに給電される電圧を変化させている。通信ラインの電圧を変化させる手段を別に設ける場合に比べて、部品数が減り、低消費電力化できる。

なお、本実施の形態はこれには限定されず、抵抗１８の代わりに定電圧ダイオードを用いてもよい。また、ＡＣスイッチは、トライアックでもよく、ＡＣスイッチ制御部は、トライアックのゲート端子に接続されたダイアック、フォトカプラおよびその周辺回路の組み合わせであっても良い。この場合は、フォトカプラの駆動電流が、図２において前述したＡＣスイッチ５の駆動電流に置き換わることとなる。
次に、第１の実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、通信線１３への信号出力は、通信線１３に給電する電圧を変更することにより行い、通信線からの信号入力は、通信線１３を流れる電流の変化を検出することにより行う。これにより、通信線１３を介して双方向の信号やりとりができる。そのため、通信線１３につながる親器と子器の連動性が高まるという効果がある。第１の実施形態では、ＡＣスイッチ５の駆動電流を通信線１３に給電する電圧の変更にも使用することにより、部品数が減り、低消費電力化できるという効果も得られる。

（第２実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るスイッチのブロック図である。
本実施形態のスイッチは、子器２５を備える。子器２５は、電源部４と、ＡＣスイッチ５と、ＡＣスイッチ制御部２６と、人感センサ７と、制御部２７と、照度センサ１０と、通信線制御部２８と、を備えている。子器２５は、交流電源２からの交流電圧により、自身が動作するとともに、負荷である換気扇の換気ファン２９のオン・オフ制御を行う。

ＡＣスイッチ制御部２６は、ＡＣスイッチ５を制御し、駆動する。通信線制御部２８は、通信線１３に対し、信号の入出力を行う。制御部２７は、タイマ部９を有する。これ以外は、図１のブロック図と同様とすることができる。

制御部２７の動作について、説明する。
制御部２７は、人感センサ７、照度センサ１０からの信号の処理と、ＡＣスイッチ制御部６および通信線制御部１２の制御を行う。
制御部２７は、人感センサ７や照度センサ１０からの信号があると、通信線制御部２８を介して通信線１３に信号を出力する。この際、タイマ部９の初期化の有無は規定しない。一方、通信線制御部２８を介して通信線１３から信号が入力された場合は、タイマ部９を初期化する。通信線１３からの信号が連続して入力されている期間、タイマ部９は初期化され続ける。そして、通信線１３からの信号入力が停止すると、タイマ部９は計時を開始する。この動作により、親器にて照明機器３が消灯した後も、所定の期間、子器２５の負荷である換気ファン２９を回し続けることができる。これ以外は、図１の制御部８と同様とすることができる。

通信線制御部２８の動作について説明する。
通信線１３への、信号送出は、通信線１３に、所定の電流を流することにより行う。通信線１３は、子器への電源供給も兼ねているため、この電流を流す期間は短期間とする必要がある。通信線１３からの信号入力は、通信線１３の電圧を検出することにより行う。

次に、通信線制御部２８について、図２を参照しつつ、説明する。
図４は、通信線制御部２８を例示する回路図である。図４では、通信線制御部２８のほか、制御部２７の一部も表した。
通信線制御部２８は、抵抗３０、３１と、コンパレータ３２と、定電圧ダイオード３３と、トランジスタ３４と、を含む。直列に接続された抵抗３０、３１は、高電位信号端子２１と低電位信号端子２２の間に接続され、コンパレータ３２の入力は、抵抗３０と、抵抗３１と、の接続点に接続されている。定電圧ダイオード３３のカソードは高電位信号端子２１に接続され、定電圧ダイオード３３のアノードは、トランジスタ３４のコレクタに接続されている。トランジスタ３４のエミッタは、低電位信号端子２２に接続されている。

次に、通信線制御部２８の動作について説明する。
（３）通信線１３に信号を出力するとき
制御部２７より、トランジスタ３４のベースにオン信号を短時間出力する。トランジスタ３４はオンし、高電位信号端子２１、定電圧ダイオード３３、トランジスタ３４、低電位信号端子２２の回路に電流が流れる。すると、通信線１３に電流が流れる。
（４）通信ラインから信号を入力するとき
通信線１３の電圧が変化した場合、抵抗３０、３１で分圧された電圧も変化する。これをコンパレータ３２で検出し、制御部２７に入力する。

以上説明した、（３）（４）により、通信線１３との信号の入出力が実施される。定電圧ダイオード３３は、通信線１３に流れる電流を制限する。
なお、本実施の形態はこれには限定されず、定電圧ダイオード３３の代わりに抵抗を使用してもよい。

また、図３の子器２５の中で、人感センサ７、照度センサ１０、制御部２７、通信線制御部２８の動作のための電源を、通信線１３からとる場合は、図４に関して前述した、通信線制御部２８のコモン点は低電位信号端子２２と共通とすることができる。この際、ＡＣスイッチ制御部への信号伝達には、アイソレーションが必要となる。一方、人感センサ７、照度センサ１０、制御部２７、通信線制御部２８の動作のための電源を、子器２５が有する電源部４よりとる場合は、図４において前述した、通信線制御部２８と、制御部２７と、の信号伝達には、アイソレーションが必要となる。
次に、第２の実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、通信線１３への信号出力は、通信線１３に所定の電流を短期間流すことにより行い、通信線からの信号入力は、通信線１３の電圧変化を検出することにより行う。これにより、通信線１３を介して双方向の信号やりとりができる。そのため、通信線１３につながる親器と子器の連動性が高まるという効果が得られる。

（第３実施形態）
図５は、第３の実施形態に係るスイッチのブロック図である。
スイッチ３５は、親器１と、子器２５と、を備えている。親器１と、子器２５とは、共通の通信線１３によって接続されている。親器１には、負荷として、照明機器３が接続されている。子器２５には、負荷として、換気ファン２９が接続されている。親器１と子器２５は、それぞれ交流電源２に接続されている。

スイッチ３５の動作について説明する。
親器１によって人の存在を検知し、人感センサから信号が出力された場合、親器１は、照明機器３を点灯させるとともに、通信線１３に信号を出力する。すると、通信線１３の電圧が低下する。子器２５は、これを検出し、換気ファン２９を回すように動作させる。親器１のタイマ部９に設定された所定の時間が経過後、親器１は、照明機器３を消灯させるとともに、通信線１３への信号出力を停止する。すると、通信線１３の電圧は通常の電圧に戻る。子器２５は、これを検出し、子器２５のタイマ部９に設定された所定の時間が経過した後、換気ファン２９を停止する。

一方、子器２５によって、人の存在を検知し、人感センサから信号が出力された場合には、子器２５は、通信線１３に信号を出力する。すると、通信線１３に流れる電流が短時間変化する。親器１は、これを検出し、照明機器３を点灯させるとともに、通信線１３に信号を出力する。これ以降の動作は上で述べた動作と同様である。
次に、第３の実施形態の効果について説明する。
親器１を親器とし、子器２５を子器として使用することにより、通信線１３を介して双方向の信号やりとりができ、これらの親器と子器との連動性が高まるという効果が得られる。

（第４実施形態）
図６は、第４の実施形態に係るスイッチのブロック図である。
スイッチ３６は、親器１と、子器２５と、子器３７と、を備えている。親器１と、子器２５と、子器３７と、は、共通の通信線１３によって接続されている。親器１には、負荷として、照明機器３が接続されている。子器２５には、負荷として、換気ファン２９が接続されている。親器１、子器２５は、それぞれ交流電源２に接続されている。子器３７は、人感センサの検知出力を通信線１３を介して、親器に送出する機能のみをもった子器である。

子器３７について、図７を参照しつつ説明する。
図７は、第４の実施形態に係るスイッチのブロック図である。
子器３７は、人感センサ７と、制御部３８と、通信線制御部３９と、を有する。通信線制御部３９は、通信線１３に対し、信号出力のみを行う。制御部３８は、人感センサ７からの信号を受け、通信線制御部３９を介して、通信線１３に信号を出力する。

通信線制御部３９は、図４において前述した通信線制御部２８のうち、抵抗３０、３０、コンパレータ３２を除いた構成と同様とすることができる。
人感センサ７と、制御部３８と、通信線制御部３９は、通信線１３から供給される電力により、動作する。

次に、スイッチ３６の動作について説明する。
子器３７によって、人の存在を検知し、人感センサから信号が出力された場合、子器３７は、通信線１３に信号を出力する。すると、通信線１３に流れる電流が短時間変化する。親器１は、これを検出し、照明機器３を点灯させるとともに、通信線１３に信号を出力する。すると、通信線１３の電圧が低下する。子器２５は、これを検出し、換気ファン２９を回す。親器１のタイマ部９に設定された所定の時間が経過後、親器１は、照明機器３を消灯させるとともに、通信線１３への信号出力を停止する。すると、通信線１３の電圧は通常の電圧に戻る。子器２５は、これを検出し、子器２５のタイマ部９に設定された所定の時間が経過した後、換気ファン２９を停止する。
また、子器３７は、内蔵する照度センサ１０の出力に基づいて、通信線１３に信号を出力する。親器１は、これを受けて、照明機器３の点灯状態を制御する。例えば、周囲が暗いときには照明機器３を明るく点灯させ、周囲が明るい場合には、照明機器３の照度を低下させる。これ以外の動作は第３の実施形態と同様である。
次に、第４の実施形態の効果について説明する。
親器１を親器とし、子器２５、３７を子器として使用することにより、通信線１３を介して双方向の信号やりとりができ、これらの親器と子器との連動性が高まるという効果が得られる。

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。
しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…親器、２…交流電源、３…照明機器、４…電源部、５…ＡＣスイッチ、５ａ…リレー接点部、５ｂ…リレーコイル部、６…ＡＣスイッチ制御部、７…人感センサ、８…制御部、９…タイマ部、１０…照度センサ、１１…通信線用電源部、１２…通信線制御部、１３…通信線、１４…整流器、１５…電源回路、１６…ダイオード、１７…トランジスタ、１８…抵抗、１９…抵抗、２０…１２Ｖ給電線、２１…高電位信号端子、２２…低電位信号端子、２３…コモンライン、２４…コンパレータ、２５…子器、２６…ＡＣスイッチ制御部、２７…制御部、２８…通信線制御部、２９…換気ファン、３０…抵抗、３１…抵抗、３２…コンパレータ、３３…定電圧ダイオード、３４…トランジスタ、３５…スイッチ、３６…スイッチ、３７…子器、３８…制御部、３９…通信線制御部

Claims (8)

1. 親器を備えたスイッチであって、
   前記親器は、
   人体の存在を検出する人感センサと、
   計時を実行するタイマ部と、
   前記人感センサが人体の存在を検出すると前記タイマ部に計時を開始させ、前記タイマ部が計時を終了するまで、照明機器を点灯させる制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、子器からの信号入力によっても前記タイマ部の計時を開始させ、前記タイマ部の計時中に前記子器に信号を出力し、前記子器に電源を供給するスイッチ。
2. 前記制御部は、前記子器に供給する電源電圧を変化させることにより前記子器へ信号を出力する請求項１記載のスイッチ。
3. 前記制御部が前記子器に供給する電源電圧の前記変化は、前記照明機器の点灯制御に供する電流による電圧降下である請求項２記載のスイッチ。
4. 前記親器は、照度を検出する照度センサをさらに有し、
   前記制御部は、前記照度センサからの信号に基づいて、前記照明機器の点灯の状態を変化させる請求項１〜３のいずれか１つに記載のスイッチ。
5. 子器を備えたスイッチであって、
   前記子器は、
   人体の存在を検出する人感センサと、
   タイマ部と、
   前記タイマ部を制御し、前記タイマ部が計時を終了するまで、負荷に電力を与える制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、親器からの信号入力によって前記タイマ部に計時を開始させ、前記人感センサが人体の存在を検出すると前記親器に信号を出力するスイッチ。
6. 前記制御部は、前記親器から供給される電源電圧の変化によって前記親器からの信号を入力する請求項５記載のスイッチ。
7. 前記子器は、照度を検出する照度センサをさらに有し、
   前記制御部は、前記照度センサからの信号に基づいて、前記親器に信号を出力する請求項５または６に記載のスイッチ。
8. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の親器と、
   請求項５〜７のいずれか１つに記載の子器と、
   を備えたスイッチ。

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