JP7308409B2 - 負荷制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、一般に負荷制御装置に関し、より詳細には、電源と負荷との間に挿入されるスイッチ部を備える負荷制御装置に関する。

特許文献１には、負荷（ＬＥＤ照明器具）を調光する負荷制御装置（２線式調光器）が記載されている。特許文献１に記載の負荷制御装置は、交流電源と負荷との間に挿入されたスイッチ部（トライアック）と、制御部（制御回路）と、電力生成回路（電源生成回路）と、を備えている。制御部は、交流電源のゼロクロスポイントを検出する検出回路の検出信号に基づいて、スイッチ部を導通制御する。電力生成回路は、スイッチ部の両端間に接続され、スイッチ部のオフ期間に制御部の動作用の電力（電源）を生成する。

特開２０１２－１４９５３号公報

この種の負荷制御装置において、制御部又は制御部以外の消費電力が増大すると、制御部の動作用の電力が不足し、負荷への電力供給が不安定になりやすい、という問題がある。

本開示は上記事由に鑑みてなされており、負荷への電力供給が安定しやすい負荷制御装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る負荷制御装置は、スイッチ部と、第１電源回路と、第２電源回路と、内部回路と、プリチャージ回路と、を備える。前記スイッチ部は、電源と負荷との間に挿入される。前記第１電源回路は、前記スイッチ部の両端に印加される電圧から電力を生成する。前記第２電源回路は、前記スイッチ部の両端に印加される電圧から電力を生成する。前記内部回路は、前記第１電源回路又は前記第２電源回路から電力が供給される。前記プリチャージ回路は、前記第１電源回路からの電力にて、前記第２電源回路に含まれる容量素子を充電する。前記第１電源回路及び前記第２電源回路はそれぞれの出力段に第１容量素子及び第２容量素子を有する。前記第１電源回路は、前記スイッチ部の両端に印加される電圧により充電される第３容量素子と、前記第３容量素子と前記第１容量素子との間に接続されて、前記第１容量素子の充電電流を流すための充電経路を形成する充電経路と、を有する。前記プリチャージ回路は、前記第３容量素子と、前記容量素子である前記第２容量素子との間に接続され、前記第１電源回路からの電力にて前記第２容量素子を充電する。
本開示の一態様に係る負荷制御装置は、電源と負荷との間に挿入されるスイッチ部と、前記スイッチ部の両端に印加される電圧から電力を生成する第１電源回路と、前記スイッチ部の両端に印加される電圧から電力を生成する第２電源回路と、前記第１電源回路又は前記第２電源回路から電力が供給される内部回路と、前記第１電源回路及び前記第２電源回路の一方の回路からの電力にて、他方の回路に含まれる容量素子を充電するプリチャージ回路と、を備える。前記スイッチ部の動作状態は、前記電源から前記負荷への電力の供給を遮断する遮断状態と、前記電源から前記負荷への電力の供給を行う導通状態と、を含む。前記遮断状態では、前記第１電源回路から前記内部回路に電力が供給される。前記導通状態では、前記第２電源回路から前記内部回路に電力が供給される。前記プリチャージ回路は、前記第１電源回路からの電力にて前記第２電源回路に含まれる前記容量素子を充電する。前記第１電源回路から前記内部回路への電力の供給開始時には、前記プリチャージ回路が前記容量素子を充電する。

本開示によれば、負荷への電力供給が安定しやすい、という利点がある。

図１は、実施形態１に係る負荷制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、同上の負荷制御装置の具体例を示す回路図である。 図３は、同上の負荷制御装置の具体例を示し、特に制御部との関係を示す回路図である。 図４は、同上の負荷制御装置の充電モードにおける動作の説明図である。 図５は、同上の負荷制御装置の遮断モードにおける動作の説明図である。 図６は、同上の負荷制御装置の導通モードにおける動作の説明図である。 図７Ａは、同上の負荷制御装置における第１電源回路の出力段のコンデンサの両端電圧を示すグラフである。図７Ｂは、同上の負荷制御装置における第２電源回路の出力段のコンデンサの両端電圧を示すグラフである。 図８は、実施形態１の第１変形例に係る負荷制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図９は、実施形態２に係る負荷制御装置の概略構成を示すブロック図である。

（実施形態１）
（１）概要
以下、実施形態１に係る負荷制御装置１の概要について、図１を参照して説明する。

本実施形態に係る負荷制御装置１は、図１に示すように、電源１１と負荷１２との間に挿入されるスイッチ部２を備える装置である。本開示でいう「挿入」とは、電気的に接続される二者間への挿入を意味し、スイッチ部２は、電源１１と負荷１２とで構成される回路において電源１１と負荷１２との間に電気的に接続されることになる。言い換えれば、負荷１２は、電源１１に対し、スイッチ部２を介して電気的に接続される。

スイッチ部２は、例えば、トランジスタ又は双方向サイリスタ等の半導体スイッチにて実現される。本実施形態では、負荷制御装置１は、スイッチ部２を電子的に制御することにより、電源１１と負荷１２との間の導通／非導通を電子的に切り替える、いわゆる電子スイッチである。負荷制御装置１は、一対の端子１０１，１０２（図２参照）を備えており、スイッチ部２は、一対の端子１０１，１０２間に電気的に接続されている。言い換えれば、負荷制御装置１の内部において、端子１０１と端子１０２とは、スイッチ部２を介して電気的に接続されている。一方の端子１０１（第１端子）が電源１１に接続され、他方の端子１０２（第２端子）が負荷１２に接続されることで、電源１１と負荷１２との間にスイッチ部２が挿入される。

このような構成によれば、負荷制御装置１は、電源１１から負荷１２への通電状態（電力の供給状態）を、スイッチ部２にて制御することできる。基本的には、スイッチ部２の動作状態が導通状態にあれば、端子１０１と端子１０２との間がスイッチ部２を介して導通し、スイッチ部２の動作状態が遮断状態にあれば、端子１０１と端子１０２との間が非導通となる。つまり、スイッチ部２が導通状態にあれば、負荷制御装置１を介して電源１１から負荷１２への電力の供給が行われ、スイッチ部２が遮断状態にあれば、負荷制御装置１にて電源１１から負荷１２への電力の供給が遮断される。

ところで、本実施形態に係る負荷制御装置１は、内部回路３と、電力生成回路４と、を更に備えている。内部回路３は、スイッチ部２を制御する制御部３１等を含んでいる。電力生成回路４は、内部回路３の動作用の電力を生成する。

電力生成回路４は、スイッチ部２の両端に印加される電圧から内部回路３の動作用の電力を生成する。電力生成回路４は、第１電源回路４１と、第２電源回路４２と、を有しており、第１電源回路４１及び第２電源回路４２のいずれかから内部回路３に動作用の電力を供給する。言い換えれば、電力生成回路４に含まれる第１電源回路４１及び第２電源回路４２の各々は、電源１１より一対の端子１０１，１０２間に印加される電圧を入力として、内部回路３の動作用の電力を生成する。このように、負荷制御装置１は、電源１１と負荷１２との間にスイッチ部２を挿入するための一対の端子１０１，１０２から、内部回路３の動作用の電力をも確保することができる。

すなわち、負荷制御装置１は、一対の端子１０１，１０２に接続される２本の電線にて、内部回路３の動作用の電力をも確保できる、いわゆる２線式の負荷制御装置である。このような２線式の負荷制御装置１においては、内部回路３の動作用の電力を供給するための電源端子を、一対の端子１０１，１０２とは別に設ける必要がなく、負荷制御装置１を設置する際の配線作業も簡単になる。

ここにおいて、本実施形態に係る負荷制御装置１は、スイッチ部２と、第１電源回路４１と、第２電源回路４２と、内部回路３と、プリチャージ回路４３と、を備えている。スイッチ部２は、電源１１と負荷１２との間に挿入される。第１電源回路４１は、スイッチ部２の両端に印加される電圧から電力を生成する。第２電源回路４２は、スイッチ部２の両端に印加される電圧から電力を生成する。内部回路３は、第１電源回路４１又は第２電源回路４２から電力が供給される。プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の一方の回路からの電力にて、他方の回路に含まれる容量素子Ｃ３を充電する。

すなわち、本実施形態に係る負荷制御装置１は、スイッチ部２、第１電源回路４１、第２電源回路４２及び内部回路３に加えて、プリチャージ回路４３を更に備えている。プリチャージ回路４３によれば、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の一方から他方の容量素子Ｃ３へ電力を融通することで、例えば、他方の回路から内部回路３への電力の供給開始時に容量素子Ｃ３の充電に掛かる時間を短縮できる。したがって、負荷制御装置１によれば、少なくとも内部回路３への電力の供給元を、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の一方から他方へ切り替えるに際して、その切り替えをスムーズに実現しやすくなる。結果的に、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の切り替えに際して、電源１１から負荷１２へ供給される電力が変動することを抑制しやすくなり、負荷１２への電力供給が安定しやすい、という利点がある。

（２）詳細
（２．１）前提
本実施形態では、負荷制御装置１は、建物の取付対象物に固定される。本開示でいう「取付対象物」は、負荷制御装置１が固定される物体であって、例えば、建物の壁、天井若しくは床等の造営物、又は机、棚、若しくはカウンタ台等の什器（建具を含む）等を含む。負荷制御装置１が設置される建物は、例えば、戸建住宅若しくは集合住宅等の住宅施設、又は事務所、店舗、学校、工場、病院若しくは介護施設等の非住宅施設である。

本実施形態では一例として、負荷制御装置１は、住宅の壁からなる取付対象物に取り付けられる、埋込型の配線器具であると仮定する。また、電源１１は、例えば、単相１００〔Ｖ〕、６０〔Ｈｚ〕の商用の交流電源（系統電源）であると仮定する。さらに、負荷１２は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる光源と、光源を点灯させる点灯回路と、を備える照明装置（照明器具）であると仮定する。この負荷１２では、電源１１からの電力供給時に光源が点灯する。

また、負荷制御装置１は、電線を接続するための端子１０１，１０２を備えており、例えば、壁（取付対象物）内に引き回された電線が端子１０１，１０２に接続されることで、電線を介して電源１１及び負荷１２に電気的に接続される。電線は、電源１１（系統電源等）に対しては、直接的に接続されてもよいし、分電盤等を介して間接的に接続されてもよい。

また、本開示でいう端子１０１，１０２等の「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部等であってもよい。

また、本開示において、２値の比較において、「以上」としているところは、２値が等しい場合、及び２値の一方が他方を超えている場合との両方を含む。ただし、これに限らず、ここでいう「以上」は、２値の一方が他方を超えている場合のみを含む「より大きい」と同義であってもよい。つまり、２値が等しい場合を含むか否かは、基準値等の設定次第で任意に変更できるので、「以上」か「より大きい」かに技術上の差異はない。同様に、「未満」においても「以下」と同義であってもよい。

（２．２）負荷制御装置の全体構成
以下に、本実施形態に係る負荷制御装置１の全体構成について、図１～図３を参照して説明する。

負荷制御装置１は、図１に示すように、スイッチ部２と、電力生成回路４と、内部回路３と、を備えている。電力生成回路４は、第１電源回路４１、第２電源回路４２及びプリチャージ回路４３を含んでいる。すなわち、負荷制御装置１は、スイッチ部２、内部回路３、第１電源回路４１、第２電源回路４２及びプリチャージ回路４３を備えている。また、本実施形態では、負荷制御装置１は、図２に示すように、一対の端子１０１，１０２、ゼロクロス（図中「ＺＣ」と表記）検出部５１，５２、電圧検出部５３，５４、充電検出部５５及びレベルシフト回路５６を、更に備えている。これらの負荷制御装置１の構成部品（スイッチ部２及び端子１０１，１０２等）は、１つの筐体に収納されている。

一対の端子１０１，１０２の各々は、電線が電気的かつ機械的に接続される部品である。一対の端子１０１，１０２の各々は、一例として、端子孔から電線を差し込むことによって電線が接続される、電線差込式のいわゆる速結端子である。

スイッチ部２は、電源１１と負荷１２との間に挿入され、電源１１と負荷１２との間の導通／遮断を切り替える。本実施形態では一例として、スイッチ部２は、一対の端子１０１，１０２間において、電気的に直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）２１，２２を有している。これら２つのＭＯＳＦＥＴ２１，２２の各々は、エンハンスメント形のｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。２つのＭＯＳＦＥＴ２１，２２は、ソース端子同士が互いに接続される、つまり、いわゆる逆直列に接続されることにより、双方向の電流について、導通／遮断を切り替える。

各ＭＯＳＦＥＴ２１，２２のゲート端子は、レベルシフト回路５６に電気的に接続されている。レベルシフト回路５６は、後述する制御部３１からの制御信号Ｓｉ１０（図３参照）が入力されることにより、各ＭＯＳＦＥＴ２１，２２を駆動する。

また、上述したように、スイッチ部２は、その動作状態として、遮断状態と導通状態とを含んでいる。このうちの導通状態とは、スイッチ部２が連続的に導通している状態だけではなく、スイッチ部２が間欠的に導通している状態を含む。つまり、本開示において、スイッチ部２の遮断状態とは、電源１１から負荷１２への電力の供給が遮断される状態であり、スイッチ部２の導通状態とは、電源１１から負荷１２への電力の供給が行われる状態である。

ここでは、スイッチ部２が非導通の状態で、スイッチ部２には電源１１から交流電圧が印加されることと仮定する。つまり、スイッチ部２が非導通であれば、スイッチ部２の両端間に印加される電圧（以下、「スイッチ間電圧」ともいう）は、電源１１からの交流電圧と略等しくなる。また、以下では、端子１０１が高電位となるスイッチ間電圧の極性を「正極性」、端子１０２が高電位となるスイッチ間電圧の極性を「負極性」という。

ゼロクロス検出部５１，５２は、スイッチ間電圧の大きさを検出することで、スイッチ間電圧のゼロクロス点を検出するように構成されている。ゼロクロス検出部５１は、端子１０１に電気的に接続されている。

ゼロクロス検出部５１は、端子１０１－グランド（基準電位点）間電圧の絶対値と基準値（例えば、１０〔Ｖ〕）とを比較することにより、スイッチ間電圧が負極性から正極性に切り替わる際のゼロクロス点を検出する。つまり、ゼロクロス検出部５１は、正極性のスイッチ間電圧が基準値未満の状態から基準値以上の状態に移行したことを検出すると、ゼロクロス点と判断する。ゼロクロス検出部５２は、端子１０２に電気的に接続されている。ゼロクロス検出部５２は、端子１０２－グランド（基準電位点）間電圧の絶対値と基準値（例えば、１０〔Ｖ〕）とを比較することにより、スイッチ間電圧が正極性から負極性に切り替わる際のゼロクロス点を検出する。つまり、ゼロクロス検出部５２は、負極性のスイッチ間電圧が基準値未満の状態から基準値以上の状態に移行したことを検出すると、ゼロクロス点と判断する。

したがって、ゼロクロス検出部５１，５２で検出されるゼロクロス点の検出タイミングは、厳密な意味でのゼロクロス点（０〔Ｖ〕）から少し時間が遅れることになる。

電力生成回路４は、上述したように、第１電源回路４１、第２電源回路４２及びプリチャージ回路４３を含んでいる。また、本実施形態では、電力生成回路４は、図２及び図３に示すように、第１電源回路４１、第２電源回路４２及びプリチャージ回路４３に加えて、一次側ダイオードＤ１，Ｄ２、二次側ダイオードＤ３，Ｄ４及びＤＣ／ＤＣコンバータ４４を更に有している。図中、ＤＣ／ＤＣコンバータ４４を単に「ＤＣ／ＤＣ」と表記している。

電力生成回路４は、スイッチ部２の両端に印加される電圧から内部回路３の動作用の電力を生成する。すなわち、電力生成回路４は、スイッチ間電圧を入力として、内部回路３に動作用の電力を供給する。本実施形態では、電力生成回路４は、その出力端から出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。出力電圧Ｖｏｕｔが内部回路３に印加されることで、電力生成回路４から内部回路３に電力が供給されることになる。

ここで、第１電源回路４１の入力端は、一対の端子１０１，１０２に対してそれぞれ一次側ダイオードＤ１，Ｄ２を介して電気的に接続されている。第２電源回路４２も同様に、その入力端が一対の端子１０１，１０２に対してそれぞれ一次側ダイオードＤ１，Ｄ２を介して電気的に接続されている。そして、第１電源回路４１の出力端は、二次側ダイオードＤ３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４４に電気的に接続されている。第２電源回路４２の出力端は、二次側ダイオードＤ４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４４に電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４４は、第１電源回路４１又は第２電源回路４２から入力される直流電圧を、所定の大きさの直流電圧からなる出力電圧Ｖｏｕｔに変換する。これにより、電力生成回路４は、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の２つの回路のいずれかから、内部回路３に電力を供給することになる。

ところで、本実施形態では、スイッチ部２の動作状態に応じて内部回路３の電力の供給元が切り替わる。すなわち、スイッチ部２の動作状態は、上述したように、電源１１から負荷１２への電力の供給を遮断する遮断状態と、電源１１から負荷１２への電力の供給を行う導通状態と、を含んでいる。ここにおいて、遮断状態では、第１電源回路４１から内部回路３に電力が供給され、導通状態では、第２電源回路４２から内部回路３に電力が供給される。そして、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて第２電源回路４２に含まれる容量素子Ｃ３を充電する。言い換えれば、第１電源回路４１は、遮断状態において内部回路３に電力を供給するための、遮断時用の電源回路である。第２電源回路４２は、導通状態において内部回路３に電力を供給するための、導通時用の電源回路である。

このように、本実施形態では、スイッチ部２の動作状態が遮断状態にあるか導通状態にあるかで、内部回路３の電力の供給元が、第１電源回路４１と第２電源回路４２とで切り替わる。要するに、電力生成回路４は、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の２つの電源回路を含んでおり、これら２つの電源回路が、スイッチ部２の遮断状態と導通状態とで使い分けられる。

そして、遮断時用の第１電源回路４１と、導通時用の第２電源回路４２とでは、要求される特性に差がある。つまり、遮断時用の第１電源回路４１においては、スイッチ部２が遮断状態であるので、電力生成回路４を通して一対の端子１０１，１０２間を流れるリーク電流を低減するべく、相対的に高インピーダンスとなることが要求される。一方、導通時用の第２電源回路４２においては、スイッチ部２が導通状態であるので、電力生成回路４にて効率的に電力を生成するべく、相対的に低インピーダンスとなることが要求される。そこで、第１電源回路４１は、出力段の容量素子Ｃ２を比較的高電圧で充電し、第２電源回路４２は、出力段の容量素子Ｃ３を比較的低電圧で充電する。そのため、第１電源回路４１の容量素子Ｃ２の両端電圧Ｖｃ２と、第２電源回路４２の容量素子Ｃ３の両端電圧Ｖｃ３とは同一ではなく、両端電圧Ｖｃ２の方が両端電圧Ｖｃ３よりも高くなる。

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４４は、第１電源回路４１の容量素子Ｃ２の両端電圧Ｖｃ２、又は第２電源回路４２の容量素子Ｃ３の両端電圧Ｖｃ３を、所定の大きさの直流電圧からなる出力電圧Ｖｏｕｔに変換する。これにより、電力生成回路４から内部回路３には、所定の大きさの出力電圧Ｖｏｕｔが安定的に印加されることになる。

本実施形態では、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて第２電源回路４２に含まれる容量素子Ｃ３を充電する。すなわち、スイッチ部２が遮断状態にあるときに、プリチャージ回路４３は、遮断時用の第１電源回路４１からの電力にて、導通時用の第２電源回路４２の容量素子Ｃ３を充電する。これにより、少なくとも遮断状態から導通状態への移行時において、遮断時用の第１電源回路４１から、導通時用の第２電源回路４２への切り替えがスムーズになる。言い換えれば、第１電源回路４１から第２電源回路４２への切り替えに際しても、内部回路３に対してはシームレスに電力が供給されることになる。

電力生成回路４について詳しくは「（２．３）電力生成回路の構成」の欄で説明するので、ここでは電力生成回路４の大まかな構成についてのみ説明する。図２及び図３に示すように、本実施形態では、第１電源回路４１は、ドロッパ電源回路４１０、第１電流制限回路４１１、急速充電経路４１２、容量素子Ｃ０及び容量素子Ｃ２を有している。第２電源回路４２は、低インピーダンス回路４２０、第２電流制限回路４２１、定電流維持回路４２２、ダイオードＤ５～Ｄ７、容量素子Ｃ１及び容量素子Ｃ３を有している。

電圧検出部５３は、第１電源回路４１の容量素子Ｃ２の両端電圧Ｖｃ２を検出する。つまり、容量素子Ｃ２が充電されるに伴って、電圧検出部５３にて検出される電圧（両端電圧Ｖｃ２）が大きくなる。電圧検出部５４は、第２電源回路４２の容量素子Ｃ３の両端電圧Ｖｃ３を検出する。つまり、容量素子Ｃ３が充電されるに伴って、電圧検出部５４にて検出される電圧（両端電圧Ｖｃ３）が大きくなる。

充電検出部５５は、第２電源回路４２の容量素子Ｃ１の充電状態を検出する。具体的には、充電検出部５５は、低インピーダンス回路４２０の出力端に接続されたツェナダイオードＺＤ１及び抵抗Ｒ１の直列回路に、電気的に接続されている。充電検出部５５は、ツェナダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ１との接続点に接続されており、容量素子Ｃ１の両端電圧Ｖｃ１が閾値以上となることをもって、充電検出部５５は容量素子Ｃ１の充電完了を検出する。

内部回路３は、図１に示すように、制御部３１と、無線通信部３２と、タッチパネル３３と、を有している。制御部３１、無線通信部３２及びタッチパネル３３を含む内部回路３の動作用の電力は、電力生成回路４にて生成される。言い換えれば、内部回路３に含まれる制御部３１、無線通信部３２及びタッチパネル３３の各々は、電力生成回路４から電力の供給を受けて動作する。

制御部３１は、例えば、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを主構成として備えている。マイクロコントローラは、１以上のメモリに記録されているプログラムを１以上のプロセッサで実行することにより、制御部３１としての機能を実現する。プログラムは、予めメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような非一時的記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。言い換えれば、上記プログラムは、１以上のプロセッサを、制御部３１として機能させるためのプログラムである。

制御部３１は、少なくともスイッチ部２をオン／オフ制御する。さらに、制御部３１は、位相制御（逆位相制御を含む）又はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、単位時間当たりに電源１１から負荷１２へ供給される電力量を調節するように、スイッチ部２を制御（以下、「負荷制御」ともいう）してもよい。また、制御部３１は、電力生成回路４の各部位についても制御する。

具体的には、制御部３１は、図３に示すように、ゼロクロス検出部５１，５２から、それぞれ検出結果を表す検出信号Ｓｉ１，Ｓｉ２を取得する。同様に、制御部３１は、電圧検出部５３，５４から、それぞれ検出結果を表す検出信号Ｓｉ５，Ｓｉ６を取得し、充電検出部５５から、検出結果を表す検出信号Ｓｉ８を取得する。また、制御部３１は、図３に示すように、スイッチ部２を制御するための制御信号Ｓｉ１０をレベルシフト回路５６に出力する。制御部３１は、ドロッパ電源回路４１０及び急速充電経路４１２に対しては、それぞれを制御するための制御信号Ｓｉ３，Ｓｉ４を出力する。さらに、制御部３１は、低インピーダンス回路４２０及び定電流維持回路４２２に対しては、それぞれを制御するための制御信号Ｓｉ９，Ｓｉ７を出力する。

このように、制御部３１は、検出信号Ｓｉ１，Ｓｉ２，Ｓｉ５，Ｓｉ６，Ｓｉ８を適宜取得し、制御信号Ｓｉ３，Ｓｉ４，Ｓｉ７，Ｓｉ９，Ｓｉ１０を出力することで、スイッチ部２及び電力生成回路４を制御する。

無線通信部３２は、他の通信装置との間で、直接的に、又は中継器等を介して間接的に、電波を媒体とする無線通信を行う。無線通信部３２と通信装置との間の通信は、例えば、９２０ＭＨｚ帯の特定小電力無線局（免許を要しない無線局）、Wi-Fi（登録商標）、又はBluetooth（登録商標）等の通信規格に準拠した無線通信である。他の通信装置の一例としては、人感センサ等のセンサ端末、又は人の操作を受け付けるリモートコントローラ等がある。無線通信部３２が、これらの通信装置と双方向に通信することで、制御部３１は、通信装置からの無線信号に基づいてスイッチ部２を制御することが可能になる。

タッチパネル３３は、タッチパネルディスプレイであって、表示機能及びタッチセンサ機能を有している。この種のタッチパネル３３は、ユーザインタフェースとして機能し、例えば、負荷制御装置１の動作状況等の情報を表示することで人に提示したり、人のタッチ操作を受けて信号を出力したりすることが可能である。このようなタッチパネル３３があることで、制御部３１は、タッチパネル３３に対する人の操作に基づいてスイッチ部２を制御することが可能になる。

（２．３）電力生成回路の構成
次に、負荷制御装置１における電力生成回路４のより詳細な構成について、図１～図３を参照して説明する。

電力生成回路４は、上述したように、第１電源回路４１、第２電源回路４２、プリチャージ回路４３、一次側ダイオードＤ１，Ｄ２、二次側ダイオードＤ３，Ｄ４及びＤＣ／ＤＣコンバータ４４を有している。図１（後述の図８及び図９も同様）では、電力生成回路４に含まれるＤＣ／ＤＣコンバータ４４の図示を省略している。

上述したように、第１電源回路４１の入力端及び第２電源回路４２の入力端の各々は、一対の端子１０１，１０２に対してそれぞれ一次側ダイオードＤ１，Ｄ２を介して電気的に接続されている。そして、第１電源回路４１の出力端及び第２電源回路４２の出力端は、それぞれ二次側ダイオードＤ３，Ｄ４を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ４４に電気的に接続されている。そのため、スイッチ部２の両端に印加される電圧は、一次側ダイオードＤ１，Ｄ２にて整流されて第１電源回路４１又は第２電源回路４２に入力され、第１電源回路４１又は第２電源回路４２の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４４に入力されることになる。

第１電源回路４１は、図２及び図３に示すように、ドロッパ電源回路４１０、第１電流制限回路４１１、急速充電経路４１２、一次側の容量素子Ｃ０（コンデンサ）及び二次側の容量素子Ｃ２（コンデンサ）を有している。

ドロッパ電源回路４１０は、スイッチ部２の両端に印加される電圧の整流後の電圧を降圧する。容量素子Ｃ０は、ドロッパ電源回路４１０の出力端に接続されており、ドロッパ電源回路４１０の出力にて充電される。一次側の容量素子Ｃ０は、二次側の容量素子Ｃ２に比較して高電圧で充電され、かつ小容量のコンデンサである。つまり、容量素子Ｃ０の両端電圧Ｖｃ０は容量素子Ｃ２の両端電圧Ｖｃ２よりも高くなる。

このように、第１電源回路４１は、その出力段にコンデンサ（容量素子Ｃ２）を有する。この出力段のコンデンサ（容量素子Ｃ２）は、内部回路３における消費電力の変動を吸収するバッファとして機能する。容量素子Ｃ２の両端電圧Ｖｃ２は、第１電源回路４１の出力として、二次側ダイオードＤ３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４４に印加される。

第１電流制限回路４１１は、一次側の容量素子Ｃ０と二次側の容量素子Ｃ２との間に挿入されている。第１電流制限回路４１１は、容量素子Ｃ２に流れる電流、つまり容量素子Ｃ２の充電電流を流すための充電経路を形成する。第１電流制限回路４１１は、定電流回路であって、第１電流制限回路４１１、つまり容量素子Ｃ２の充電経路に流れる電流の大きさを第１電流値（例えば、０．５ｍＡ）以下に制限する。

急速充電経路４１２は、一次側の容量素子Ｃ０と二次側の容量素子Ｃ２との間に挿入されている。つまり、一次側の容量素子Ｃ０と二次側の容量素子Ｃ２との間において、第１電流制限回路４１１と急速充電経路４１２とが電気的に並列に接続されている。急速充電経路４１２は、容量素子Ｃ２に流れる電流、つまり容量素子Ｃ２の充電電流を流すための充電経路を形成する。急速充電経路４１２は、第１電流制限回路４１１に比べて低インピーダンスの充電経路を構成する。

急速充電経路４１２は、制御部３１からの制御信号Ｓｉ４により導通／非導通が制御される。そして、第１電源回路４１から内部回路３への電力の供給開始時には、制御部３１は、制御信号Ｓｉ４により急速充電経路４１２を導通させる。ここでいう第１電源回路４１から内部回路３への電力の「供給開始時」は、負荷制御装置１の起動時、及びスイッチ部２の導通状態から遮断状態への切り替え時の両方を含む。

要するに、本実施形態では、第１電源回路４１は、第１容量素子Ｃ２と、第１容量素子Ｃ２を充電するための第１充電経路と、第１容量素子Ｃ２を充電するための経路であって第１充電経路よりも低インピーダンスである第２充電経路と、を有している。第１容量素子Ｃ２は、プリチャージ回路４３にて充電される容量素子Ｃ３（第２容量素子Ｃ３）とは別の容量素子である。第１電源回路４１は、第１電源回路４１から内部回路３への電力の供給開始時には、第２充電経路にて第１容量素子Ｃ２を充電する。すなわち、第１電流制限回路４１１は「第１充電経路」に相当し、急速充電経路４１２は「第２充電経路」に相当する。このように、第１電源回路４１は、容量素子Ｃ２の充電経路として、２つの充電経路を有し、内部回路３への電力の供給開始時には、急速充電経路４１２（第２充電経路）にて容量素子Ｃ２を急速に充電する。

第２電源回路４２は、図２及び図３に示すように、低インピーダンス回路４２０、第２電流制限回路４２１、定電流維持回路４２２、ダイオードＤ５～Ｄ７、一次側の容量素子Ｃ１（コンデンサ）及び二次側の容量素子Ｃ３（コンデンサ）を有している。

低インピーダンス回路４２０は、一次側ダイオードＤ１，Ｄ２の出力端（カソード）と一次側の容量素子Ｃ１との間に挿入されている。低インピーダンス回路４２０は、容量素子Ｃ１に流れる電流、つまり容量素子Ｃ１の充電電流を流すための充電経路を形成する。低インピーダンス回路４２０は、第１電流制限回路４１１に比べて低インピーダンスの充電経路を構成する。

容量素子Ｃ１は、低インピーダンス回路４２０の出力端にダイオードＤ５を介して接続されており、低インピーダンス回路４２０の出力にて充電される。一次側の容量素子Ｃ１は、二次側の容量素子Ｃ３に比較して高電圧で充電され、かつ小容量のコンデンサである。つまり、容量素子Ｃ１の両端電圧Ｖｃ１は容量素子Ｃ３の両端電圧Ｖｃ３よりも高くなる。また、第２電源回路４２においては、第１電源回路４１に比較して、出力段のコンデンサを低電圧で充電する。そのため、第２電源回路４２における二次側の容量素子Ｃ３は、第１電源回路４１における二次側の容量素子Ｃ２に比べて、耐電圧が低く、かつ大容量である。

このように、第２電源回路４２は、その出力段にコンデンサ（容量素子Ｃ３）を有する。この出力段のコンデンサ（容量素子Ｃ３）は、内部回路３における消費電力の変動を吸収するバッファとして機能する。容量素子Ｃ３の両端電圧Ｖｃ３は、第２電源回路４２の出力として、二次側ダイオードＤ４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４４に印加される。

第２電流制限回路４２１は、一次側の容量素子Ｃ１と二次側の容量素子Ｃ３との間に挿入されている。第２電流制限回路４２１は、容量素子Ｃ３に流れる電流、つまり容量素子Ｃ３の充電電流を流すための充電経路を形成する。第２電流制限回路４２１は、定電流回路であって、第２電流制限回路４２１、つまり容量素子Ｃ３の充電経路に流れる電流の大きさを第２電流値（例えば、３ｍＡ）以下に制限する。

定電流維持回路４２２は、二次側の容量素子Ｃ３の満充電時における電流経路を形成する。具体的には、定電流維持回路４２２は、ツェナダイオードＺＤ２及びＭＯＳＦＥＴ４２３の直列回路を含んでいる。定電流維持回路４２２は、容量素子Ｃ３と二次側ダイオードＤ４との接続点に電気的に接続されている。定電流維持回路４２２は、制御部３１からの制御信号Ｓｉ７により導通／非導通が制御される。そして、容量素子Ｃ３の満充電時には、制御部３１は、制御信号Ｓｉ７により定電流維持回路４２２を導通させる。

また、ダイオードＤ６，Ｄ７は、プリチャージ回路４３の出力端に電気的に接続されている。ダイオードＤ６は、プリチャージ回路４３と一次側の容量素子Ｃ１との間に挿入されている。

プリチャージ回路４３は、その入力端が、第１電源回路４１における一次側の容量素子Ｃ０と第１電流制限回路４１１（又は急速充電経路４１２）との接続点に電気的に接続されている。つまり、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１の一次側の容量素子Ｃ０と、第２電源回路４２との間に挿入されている。ここで、プリチャージ回路４３は、急速充電経路４１２に比べて低インピーダンスの充電経路を構成する。

これにより、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて、ダイオードＤ６を介して一次側の容量素子Ｃ１を充電することができる。ダイオードＤ７は、プリチャージ回路４３と二次側の容量素子Ｃ３との間に挿入されている。これにより、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて、ダイオードＤ７を介して二次側の容量素子Ｃ３を充電することができる。

以上説明したように、本実施形態では、第１電源回路４１及び第２電源回路４２は、それぞれの出力段にコンデンサ（容量素子Ｃ２及び容量素子Ｃ３）を有している。プリチャージ回路４３にて充電される容量素子Ｃ３は、第１電源回路４１及び第２電源回路４２のいずれかの（出力段の）コンデンサである。本実施形態では、上述したように、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて第２電源回路４２に含まれる容量素子Ｃ３を充電する。すなわち、プリチャージ回路４３にて充電される容量素子Ｃ３は、第２電源回路４２の出力段のコンデンサ（容量素子Ｃ３）である。

（２．４）負荷制御装置の動作
次に、本実施形態に係る負荷制御装置１の動作について、図４～図７Ｂを参照して説明する。図４は、容量素子Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の充電時である充電モードにおける負荷制御装置１の動作を示す。図５は、スイッチ部２が遮断状態である遮断モードにおける負荷制御装置１の動作を示し、図６は、スイッチ部２が導通状態である導通モードにおける負荷制御装置１の動作を示す。図４～図６では、それぞれのモードにおける主な電流Ｉ１～Ｉ３を示し、これらの電流Ｉ１～Ｉ３に関連のない部位については薄く表記している。

まず、負荷制御装置１は、起動直後、つまり電源供給が開始した直後においては、図４に示す充電モードで動作する。起動直後には、第１電源回路４１の容量素子Ｃ０，Ｃ２及び第２電源回路４２の容量素子Ｃ１，Ｃ３は、いずれも未充電状態にある。このとき、負荷制御装置１は、スイッチ部２が遮断状態にあって、かつ制御部３１からの制御信号Ｓｉ４により、急速充電経路４１２が導通した状態にある。そのため、図４の充電モードでは、第１電源回路４１においては、スイッチ部２の両端に印加される電圧により、電流Ｉ１にて、ドロッパ電源回路４１０を介して容量素子Ｃ０，Ｃ２が充電される。特に、容量素子Ｃ２については、急速充電経路４１２を介して、つまり第１電流制限回路４１１による電流制限を受けることなく、電流Ｉ１にて、急速に充電される。

さらに、図４の充電モードでは、第２電源回路４２においては、スイッチ部２の両端に印加される電圧により、電流Ｉ１にて、プリチャージ回路４３を介して容量素子Ｃ１，Ｃ３が充電される。すなわち、プリチャージ回路４３は、急速充電経路４１２に比べて更に低インピーダンスであるので、第１電源回路４１からの電力はプリチャージ回路４３を介して第２電源回路４２に融通される。そのため、充電モードにおいては、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて、第２電源回路４２の容量素子Ｃ１，Ｃ３を充電することになる。その結果、図４に示す充電モードにおいては、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の両方の容量素子Ｃ０～Ｃ３が、電流Ｉ１にて一斉に充電される。

そして、第１電源回路４１の二次側の容量素子Ｃ２が充電され、容量素子Ｃ２の両端電圧Ｖｃ２が閾値以上になると、電圧検出部５３からの検出信号Ｓｉ５を受けて、負荷制御装置１の動作モードが遮断モードに切り替わる。すなわち、負荷制御装置１は、図４に示す充電モードから、図５に示す遮断モードに移行する。このとき、負荷制御装置１は、スイッチ部２が遮断状態にあって、かつ制御部３１からの制御信号Ｓｉ４により、急速充電経路４１２が非導通となる。そのため、負荷１２としての照明装置は消灯する。

図５の遮断モードでは、スイッチ部２の両端に印加される電圧により、電流Ｉ２にて、第１電源回路４１を通してＤＣ／ＤＣコンバータ４４に電力が供給される。このとき、第１電源回路４１には、第１電流制限回路４１１を介して、第１電流値（例えば、０．５ｍＡ）以下に制限された電流Ｉ２が流れる。これにより、図５に示す遮断モードにおいては、電力生成回路４を高インピーダンスにすることで、電力生成回路４を通して一対の端子１０１，１０２間を流れるリーク電流を低減することができる。したがって、遮断モードにおいて、例えば、負荷１２としての照明装置が、誤点灯することを防止しやすくなる。

一方、スイッチ部２が遮断状態から導通状態に移行すると、負荷制御装置１の動作モードが導通モードに切り替わる。すなわち、負荷制御装置１は、図５に示す遮断モードから、図６に示す導通モードに移行する。このとき、負荷制御装置１は、スイッチ部２が導通状態にある。そのため、負荷１２としての照明装置は点灯する。

図６の導通モードでは、スイッチ部２の両端に印加される電圧により、電流Ｉ３にて、第２電源回路４２を通してＤＣ／ＤＣコンバータ４４に電力が供給される。このとき、第２電源回路４２には、第２電流制限回路４２１を介して、第２電流値（例えば、３ｍＡ）以下に制限された電流Ｉ３が流れる。さらに、容量素子Ｃ３が満充電であれば、制御部３１は、制御信号Ｓｉ７により定電流維持回路４２２を導通させる。これにより、図６に示す導通モードにおいては、電力生成回路４に流れる電流を制限しつつ、電力生成回路４のインピーダンスの安定化を図ることができる。したがって、導通モードにおいて、例えば、負荷１２としての照明装置の点灯状態が安定しやすくなる。

また、スイッチ部２が導通状態から遮断状態に移行する場合には、負荷制御装置１の動作モードは、充電モードに切り替わる。すなわち、負荷制御装置１は、図６に示す導通モードから、図４に示す充電モードに移行する。以降、負荷制御装置１は、上述した図４～図６の動作、つまり充電モード、遮断モード、導通モードの動作をサイクリックに繰り返す。

以上説明したように、本実施形態に係る負荷制御装置１では、第１電源回路４１から内部回路３への電力の供給開始時には、プリチャージ回路４３が容量素子Ｃ３を充電する。ここでいう第１電源回路４１から内部回路３への電力の「供給開始時」は、負荷制御装置１の起動時、及びスイッチ部２の導通状態から遮断状態への切り替え時の両方を含む。つまり、初期起動時、及びスイッチ部２の導通状態から遮断状態への切り替え時に際しては、いずれも負荷制御装置１は、充電モードで動作する。そして、充電モードでは、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて、第２電源回路４２の容量素子Ｃ１，Ｃ３を充電することになる。

その結果、遮断モードから導通モードへの切り替えに際しては、第２電源回路４２の容量素子Ｃ１，Ｃ３が充電された状態にあるので、内部回路３の電力の供給元が第１電源回路４１から第２電源回路４２にスムーズに切り替わりやすくなる。すなわち、充電モードでは、プリチャージ回路４３により、第１電源回路４１からの電力にて、第２電源回路４２の容量素子Ｃ１，Ｃ３が充電されているので、遮断モードから導通モードへの切り替えに際して、改めて容量素子Ｃ１，Ｃ３を充電する必要がない。したがって、第１電源回路４１から第２電源回路４２への切り替えに際し、内部回路３に対してはシームレスに電力が供給されることになる。その結果、電力生成回路４から内部回路３に印加される電圧の変動等が抑えられ、制御部３１等の動作が安定する。

ところで、内部回路３は、消費電力が変動する回路である。（プリチャージ回路４３にて充電される）容量素子Ｃ３は、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の入力への消費電力の変動の影響を緩和する。つまり、本実施形態では、内部回路３は、無線通信部３２及びタッチパネル３３のように、消費電力が変動する回路を含んでいる。一方、プリチャージ回路４３にて充電される容量素子Ｃ３は、バッファとしてのコンデンサであって、内部回路３の消費電力の変動を吸収することで、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の入力への消費電力の変動の影響を緩和する。

一例として、図７Ａ及び図７Ｂに、容量素子Ｃ２，Ｃ３による、消費電力の変動を吸収する様子を示す。図７Ａは、横軸を時間軸として、第１電源回路４１の出力段のコンデンサ（容量素子Ｃ２）の両端電圧Ｖｃ２を示す。図７Ｂは、横軸を時間軸として、第２電源回路４２の出力段のコンデンサ（容量素子Ｃ３）の両端電圧Ｖｃ３を示す。図７Ａにおける電圧値Ｖ１は、容量素子Ｃ２の満充電時の両端電圧Ｖｃ２であって、図７Ｂにおける電圧値Ｖ２は、容量素子Ｃ３の満充電時の両端電圧Ｖｃ３である（Ｖ１＞Ｖ２）。

図７Ａ及び図７Ｂにおいて、期間Ｔ１は、内部回路３の無線通信部３２が電波を受信する期間を示し、期間Ｔ２は、無線通信部３２が電波を送信する期間を示し、期間Ｔ３は、無線通信部３２が電波を継続受信する期間を示す。つまり、内部回路３の無線通信部３２は、受信又は送信の動作をすることで、その消費電力が増大する。このとき、容量素子Ｃ２，Ｃ３に蓄積された電気エネルギが消費されることで、容量素子Ｃ２，Ｃ３の両端電圧Ｖｃ２，Ｖｃ３が低下する。このように、内部回路３の消費電力が変動した場合には、容量素子Ｃ２，Ｃ３にて、その変動が吸収されるので、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の一次側には、消費電力の変動の影響は生じにくい。

言い換えれば、負荷制御装置１は、バッファ用のコンデンサ（容量素子Ｃ２，Ｃ３）を備えることで、内部回路３に流れる電流の不足分をコンデンサ（容量素子Ｃ２，Ｃ３）の放電電流で補うことができる。そのため、負荷制御装置１は、電力生成回路４を流れる電流については、第１電流制限回路４１１又は第２電流制限回路４２１で制限しながらも、内部回路３に必要な電力を供給することが可能である。

特に、本実施形態のように、内部回路３の消費電力が比較的大きく、かつ内部回路３の消費電力の変動も比較的大きい場合には、上述したようなプリチャージ回路４３の意義が大きくなる。

すなわち、無線通信部３２及びタッチパネル３３のように、消費電力が比較的大きい回路を内部回路３が含む場合、電力生成回路４のバッファとしてのコンデンサ（容量素子Ｃ２，Ｃ３）としては、比較的大容量のコンデンサが用いられる。さらに、遮断状態においては、第１電源回路４１を高インピーダンスとするため、容量素子Ｃ２の耐電圧は比較的高電圧となる。一方、導通状態においては、低電圧で容量素子Ｃ３を充電するため、容量素子Ｃ３の容量は特に大きくなる。そうすると、第１電源回路４１の二次側の容量素子Ｃ２と第２電源回路４２の二次側の容量素子Ｃ３とを兼用する場合、耐電圧が比較的高電圧で、かつ比較的大容量であるような、大きなコンデンサが必要となる。

また、容量素子Ｃ２の容量が大きくなると、容量素子Ｃ２の充電に時間がかかるため、導通状態から遮断状態への切り替えに際して、電力生成回路４を通して一対の端子１０１，１０２間にリーク電流が流れやすくなる。その結果、例えば、負荷１２としての照明装置がちらつきやすくなる。

本実施形態では、スイッチ部２の遮断状態と導通状態とで、第１電源回路４１と第２電源回路４２とを使い分けることで、容量素子Ｃ２，Ｃ３を比較的小さくすることができる。しかも、プリチャージ回路４３にて、第１電源回路４１から第２電源回路４２の容量素子Ｃ１，Ｃ３に電力を融通することで、第１電源回路４１から第２電源回路４２への切り替えをスムーズにしている。これにより、電力生成回路４として第１電源回路４１及び第２電源回路４２の２つの電源回路を用いながらも、内部回路３に対してはシームレスに電力が供給され、電力生成回路４から内部回路３に印加される電圧の変動等が抑えられる。

（３）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。例えば、図２に示した具体的な回路は、本開示の負荷制御装置１の一例に過ぎず、設計等に応じて種々の変更が可能である。本開示において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態１に係る負荷制御装置１の制御部３１と同等の機能は、制御方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。

以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

（３．１）第１変形例
実施形態１の第１変形例に係る負荷制御装置１Ａは、図８に示すように、第１電源回路４１及び第２電源回路４２間において、プリチャージ回路４３が双方向にプリチャージ用の電流を流す点で、実施形態１に係る負荷制御装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

すなわち、本変形例においては、第１電源回路４１は、（プリチャージ回路４３にて充電される）容量素子Ｃ３である第２容量素子Ｃ３とは別の第１容量素子Ｃ２を有する。プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて第２容量素子Ｃ３を充電し、かつ第２電源回路４２からの電力にて第１容量素子Ｃ２を充電する。

実施形態１では、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１から第２電源回路４２の容量素子Ｃ３に対して一方的に電力を融通するが、本変形例では、第２電源回路４２から第１電源回路４１の容量素子Ｃ２に対しても電力を融通可能である。第２電源回路４２は、第１電源回路４１に比べて相対的に低電圧の回路であるので、第２電源回路４２から第１電源回路４１の容量素子Ｃ２に電力を融通する場合には、プリチャージ回路４３は、昇圧回路を含むことで実現される。つまり、プリチャージ回路４３は、例えば、第２電源回路４２の一次側の容量素子Ｃ１の両端電圧Ｖｃ１を、昇圧して第１電源回路４１の容量素子Ｃ２に印加することで、容量素子Ｃ２を充電することが可能である。

（３．２）その他の変形例
本開示における負荷制御装置１は、制御部３１等にコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における負荷制御装置１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable GateArray）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

また、負荷制御装置１の少なくとも一部の機能が、１つの筐体内に集約されていることは負荷制御装置１に必須の構成ではなく、負荷制御装置１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。例えば、タッチパネル３３は、制御部３１とは別の筐体に設けられていてもよい。また、制御部３１等の少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ又はクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

また、プリチャージ回路４３は、実施形態１では、第１電源回路４１から第２電源回路４２の容量素子Ｃ３に対して一方的に電力を融通するが、第２電源回路４２から第１電源回路４１の容量素子Ｃ２に対して一方的に電力を融通してもよい。すなわち、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の一方の回路からの電力にて、他方の回路に含まれる容量素子を充電すればよく、第２電源回路４２からの電力にて、第１電源回路４１に含まれる容量素子Ｃ２を充電してもよい。

また、例えば、ドロッパ電源回路４１０の代わりにスイッチング電源回路が用いられる等、回路設計に関して適宜の変更が可能である。

また、実施形態１では、電源１１は、単相１００〔Ｖ〕、６０〔Ｈｚ〕の商用電源であるが、単相１００〔Ｖ〕、５０〔Ｈｚ〕の商用電源であってもよい。また、電源１１の電圧値は、１００〔Ｖ〕に限らない。

また、実施形態１では、負荷制御装置１は片切スイッチであるが、他の構成であってもよい。例えば、負荷制御装置１は、３本の配線を接続可能な、いわゆる三路スイッチであってもよい。また、負荷制御装置１は、４本の配線を接続可能な、いわゆる四路スイッチであってもよい。負荷制御装置１が三路スイッチを構成する場合、２つの負荷制御装置１を組み合わせることにより、負荷１２への通電状態を、例えば、建物における階段の上階部分と下階部分との２箇所で切り替えることが可能である。

実施形態１では、ゼロクロス検出部５１は、端子１０１－グランド間電圧が基準値以上になることをもって、スイッチ間電圧が負極性から正極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であるが、逆であってもよい。つまり、ゼロクロス検出部５１は、端子１０１－グランド間電圧が基準値未満になることをもって、スイッチ間電圧が正極性から負極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であってもよい。同様に、ゼロクロス検出部５２は、端子１０２－グランド間電圧が基準値以上になることをもって、スイッチ間電圧が正極性から負極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であるが、逆であってもよい。つまり、ゼロクロス検出部５２は、端子１０２－グランド間電圧が基準値未満になることをもって、スイッチ間電圧が負極性から正極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であってもよい。

また、負荷１２は、ＬＥＤからなる光源を備える照明装置に限らず、ＬＥＤ以外の光源を備える照明装置であってもよい。さらに、負荷１２は、照明装置に限らず、例えば、換気扇、表示装置、電動シャッタ、空調機器又は防犯機器等の機器（装置、システム及び設備を含む）であってもよい。また、負荷１２は、１台の機器に限らず、電気的に直列又は並列に接続された複数台の機器であってもよい。

また、負荷制御装置１は、子機を接続するための操作端子を更に備えていてもよい。子機は、例えば、押釦スイッチ等の接点部を備えており、接点部のオン／オフが負荷制御装置１にて検知される。この場合、負荷制御装置１は、子機の動作（接点部のオン／オフ）に応じて、スイッチ部２の動作状態を切り替えるようにスイッチ部２を制御する。すなわち、子機において、例えば、押釦スイッチが押されて接点部がオンする度に、スイッチ部２の遮断状態と、導通状態とが切り替わるように、負荷制御装置１が動作する。要するに、負荷制御装置１では、スイッチ部２の制御は、無線通信部３２及びタッチパネル３３の出力に応じて行われるのみならず、子機の動作に応じて行われてもよい。したがって、負荷制御装置１と子機とが、例えば、建物における階段の上階部分と下階部分との２箇所に分かれて設置されることにより、負荷１２への通電状態を、２箇所で切り替えることが可能である。

また、内部回路３は、無線通信部３２及びタッチパネル３３に加えて又は代えて、センサ回路又はタイマ回路等を備えていてもよい。センサ回路は、一例として、人が存在するか否かを検知する人感センサ及び／又は明るさセンサ等を備える。負荷制御装置１は、これらのセンサ回路又はタイマ回路等の出力に基づいてスイッチ部２の制御を行うことが可能である。

また、上記実施形態では、スイッチ部２は、２つのＭＯＳＦＥＴ２１，２２を有しているが、ＭＯＳＦＥＴに限らず、その他の半導体スイッチであってもよい。例えば、スイッチ部２は、３端子の双方向サイリスタ（トライアック）にて実現されてもよいし、ＧａＮ（窒化ガリウム）等のワイドバンドギャップの半導体材料を用いたダブルゲート（デュアルゲート）構造の半導体素子を用いて実現されてもよい。

（実施形態２）
本実施形態に係る負荷制御装置１Ｂは、図９に示すように、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の二次側の容量素子に代えて、１つのコンデンサＣ４を備える点で実施形態１に係る負荷制御装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態では、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の二次側の容量素子Ｃ２，Ｃ３（図２参照）の代わりに、１つのコンデンサＣ４が設けられている。プリチャージ回路４３は、第２電源回路４２の一次側の容量素子Ｃ１を充電する。すなわち、本実施形態では、第１電源回路４１と第２電源回路４２とで、一次側の容量素子Ｃ０，Ｃ１（図２参照）のみを個別に設け、これら一次側の容量素子Ｃ０，Ｃ１間で、プリチャージ回路４３が電力を融通してもよい。

この場合においても、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１及び第２電源回路４２の一方の回路からの電力にて、他方の回路に含まれる容量素子を充電すればよい。つまり、プリチャージ回路４３は、第１電源回路４１からの電力にて、第２電源回路４２に含まれる容量素子Ｃ１を充電するのみならず、第２電源回路４２からの電力にて、第１電源回路４１に含まれる容量素子Ｃ０を充電してもよい。

また、第１電源回路４１及び第２電源回路４２間において、プリチャージ回路４３が双方向にプリチャージ用の電流を流してもよい。

実施形態２で説明した構成（変形例を含む）は、実施形態１で説明した種々の構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて採用可能である。

（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る負荷制御装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、スイッチ部（２）と、第１電源回路（４１）と、第２電源回路（４２）と、内部回路（３）と、プリチャージ回路（４３）と、を備える。スイッチ部（２）は、電源（１１）と負荷（１２）との間に挿入される。第１電源回路（４１）は、スイッチ部（２）の両端に印加される電圧から電力を生成する。第２電源回路（４２）は、スイッチ部（２）の両端に印加される電圧から電力を生成する。内部回路（３）は、第１電源回路（４１）又は第２電源回路（４２）から電力が供給される。プリチャージ回路（４３）は、第１電源回路（４１）及び第２電源回路（４２）の一方の回路からの電力にて、他方の回路に含まれる容量素子（Ｃ０～Ｃ３）を充電する。

この態様によれば、プリチャージ回路（４３）が、第１電源回路（４１）及び第２電源回路（４２）の一方から他方へ電力を融通することで、内部回路（３）への電力の供給開始時に容量素子（Ｃ０～Ｃ３）の充電に掛かる時間を短縮できる。したがって、少なくとも内部回路（３）への電力の供給元を、第１電源回路（４１）及び第２電源回路（４２）の一方から他方へ切り替えるに際して、その切り替えをスムーズに実現しやすくなる。結果的に、第１電源回路（４１）及び第２電源回路（４２）の切り替えに際して、電源（１１）から負荷（１２）へ供給される電力が変動することを抑制しやすくなり、負荷（１２）への電力供給が安定しやすい、という利点がある。

第２の態様に係る負荷制御装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１の態様において、スイッチ部（２）の動作状態は、電源（１１）から負荷（１２）への電力の供給を遮断する遮断状態と、電源（１１）から負荷（１２）への電力の供給を行う導通状態と、を含む。遮断状態では、第１電源回路（４１）から内部回路（３）に電力が供給される。導通状態では、第２電源回路（４２）から内部回路（３）に電力が供給される。プリチャージ回路（４３）は、第１電源回路（４１）からの電力にて第２電源回路（４２）に含まれる容量素子（Ｃ１，Ｃ３）を充電する。

この態様によれば、遮断状態から導通状態への切り替えに際して、導通状態で使用される第２電源回路（４２）の容量素子（Ｃ１，Ｃ３）を予め充電でき、第１電源回路（４１）から第２電源回路（４２）への切り替えをスムーズに実現しやすい。

第３の態様に係る負荷制御装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、第２の態様において、第１電源回路（４１）から内部回路（３）への電力の供給開始時には、プリチャージ回路（４３）が容量素子（Ｃ１，Ｃ３）を充電する。

この態様によれば、遮断状態から導通状態への切り替えに際して、導通状態で使用される第２電源回路（４２）の容量素子（Ｃ１，Ｃ３）を予め充電でき、第１電源回路（４１）から第２電源回路（４２）への切り替えをスムーズに実現しやすい。

第４の態様に係る負荷制御装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第２又は３の態様において、第１電源回路（４１）は、容量素子（Ｃ３）である第２容量素子（Ｃ３）とは別の第１容量素子（Ｃ２）と、第１充電経路と、第２充電経路と、を有する。第１充電経路は、第１容量素子（Ｃ２）を充電するための経路である。第２充電経路は、第１容量素子（Ｃ２）を充電するための経路であって第１充電経路よりも低インピーダンスである。第１電源回路（４１）から内部回路（３）への電力の供給開始時には、第２充電経路にて第１容量素子（Ｃ２）を充電する。

この態様によれば、第１電源回路（４１）から内部回路（３）への電力の供給開始に際しては、第２充電経路にて第１容量素子（Ｃ２）を急速に充電することができ、第１電源回路（４１）の出力を早期に安定させることができる。

第５の態様に係る負荷制御装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第２～４のいずれかの態様において、第１電源回路（４１）は、容量素子である第２容量素子（Ｃ３）とは別の第１容量素子（Ｃ２）を有する。プリチャージ回路（４３）は、第１電源回路（４１）からの電力にて第２容量素子（Ｃ３）を充電し、かつ第２電源回路（４２）からの電力にて第１容量素子（Ｃ２）を充電する。

この態様によれば、プリチャージ回路（４３）は、第１電源回路（４１）と第２電源回路（４２）との間で、双方向に電力を融通できる。

第６の態様に係る負荷制御装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～５のいずれかの態様において、第１電源回路（４１）及び第２電源回路（４２）は、それぞれの出力段にコンデンサ（Ｃ２，Ｃ３）を有する。容量素子（Ｃ２，Ｃ３）は、第１電源回路（４１）及び第２電源回路（４２）のいずれかのコンデンサ（Ｃ２，Ｃ３）である。

この態様によれば、第１電源回路（４１）及び第２電源回路（４２）は、それぞれの出力段に個別にコンデンサ（Ｃ２，Ｃ３）を有するので、これらコンデンサ（Ｃ２，Ｃ３）の大型化を回避しやすい。

第７の態様に係る負荷制御装置（１，１Ａ，１Ｂ）では、第１～６のいずれかの態様において、内部回路（３）は、消費電力が変動する回路である。容量素子（Ｃ０～Ｃ３）は、第１電源回路（４１）及び第２電源回路（４２）の入力への消費電力の変動の影響を緩和する。

この態様によれば、内部回路（３）の消費電力の変動が、電源（１１）から負荷（１２）へ供給される電力の変動につながりにくく、負荷（１２）への電力供給が安定しやすい、という利点がある。

第２～７の態様に係る構成については、負荷制御装置（１，１Ａ，１Ｂ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１，１Ａ，１Ｂ 負荷制御装置
２ スイッチ部
３ 内部回路
１１ 電源
１２ 負荷
４１ 第１電源回路
４２ 第２電源回路
４３ プリチャージ回路
４１１ 第１電流制限回路（第１充電経路）
４１２ 急速充電経路（第２充電経路）
Ｃ１，Ｃ０ 容量素子
Ｃ２ 容量素子（第１容量素子、コンデンサ）
Ｃ３ 容量素子（第２容量素子、コンデンサ）

Claims (9)

1. 電源と負荷との間に挿入されるスイッチ部と、
   前記スイッチ部の両端に印加される電圧から電力を生成する第１電源回路と、
   前記スイッチ部の両端に印加される電圧から電力を生成する第２電源回路と、
   前記第１電源回路又は前記第２電源回路から電力が供給される内部回路と、
   前記第１電源回路からの電力にて、前記第２電源回路に含まれる容量素子を充電するプリチャージ回路と、を備え、
   前記第１電源回路及び前記第２電源回路はそれぞれの出力段に第１容量素子及び第２容量素子を有し、
   前記第１電源回路は、前記スイッチ部の両端に印加される電圧により充電される第３容量素子と、前記第３容量素子と前記第１容量素子との間に接続されて、前記第１容量素子の充電電流を流すための充電経路を形成する充電経路と、を有し、
   前記プリチャージ回路は、前記第３容量素子と、前記容量素子である前記第２容量素子との間に接続され、前記第１電源回路からの電力にて前記第２容量素子を充電する
   負荷制御装置。
2. 前記第３容量素子は、前記第１容量素子よりも小容量である、
   請求項１に記載の負荷制御装置。
3. 前記スイッチ部の動作状態は、
   前記電源から前記負荷への電力の供給を遮断する遮断状態と、
   前記電源から前記負荷への電力の供給を行う導通状態と、を含み、
   前記遮断状態では、前記第１電源回路から前記内部回路に電力が供給され、
   前記導通状態では、前記第２電源回路から前記内部回路に電力が供給され、
   前記プリチャージ回路は、前記第１電源回路からの電力にて前記第２電源回路に含まれる前記容量素子を充電する、
   請求項１又は２に記載の負荷制御装置。
4. 前記第１電源回路から前記内部回路への電力の供給開始時には、前記プリチャージ回路が前記容量素子を充電する、
   請求項３に記載の負荷制御装置。
5. 電源と負荷との間に挿入されるスイッチ部と、
   前記スイッチ部の両端に印加される電圧から電力を生成する第１電源回路と、
   前記スイッチ部の両端に印加される電圧から電力を生成する第２電源回路と、
   前記第１電源回路又は前記第２電源回路から電力が供給される内部回路と、
   前記第１電源回路及び前記第２電源回路の一方の回路からの電力にて、他方の回路に含まれる容量素子を充電するプリチャージ回路と、を備え、
   前記スイッチ部の動作状態は、
   前記電源から前記負荷への電力の供給を遮断する遮断状態と、
   前記電源から前記負荷への電力の供給を行う導通状態と、を含み、
   前記遮断状態では、前記第１電源回路から前記内部回路に電力が供給され、
   前記導通状態では、前記第２電源回路から前記内部回路に電力が供給され、
   前記プリチャージ回路は、前記第１電源回路からの電力にて前記第２電源回路に含まれる前記容量素子を充電し、
   前記第１電源回路から前記内部回路への電力の供給開始時には、前記プリチャージ回路が前記容量素子を充電する、
   負荷制御装置。
6. 前記第１電源回路は、
   前記容量素子である第２容量素子とは別の第１容量素子と、
   前記第１容量素子を充電するための第１充電経路と、
   前記第１容量素子を充電するための経路であって前記第１充電経路よりも低インピーダンスである第２充電経路と、を有し、
   前記第１電源回路から前記内部回路への電力の供給開始時には、前記第２充電経路にて前記第１容量素子を充電する、
   請求項３～５のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
7. 前記第１電源回路は、前記容量素子である第２容量素子とは別の第１容量素子を有し、
   前記プリチャージ回路は、前記第１電源回路からの電力にて前記第２容量素子を充電し、かつ前記第２電源回路からの電力にて前記第１容量素子を充電する、
   請求項３～６のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
8. 前記第１電源回路及び前記第２電源回路は、それぞれの出力段に第１容量素子及び第２コンデンサを有し、
   前記容量素子は、前記第１電源回路及び前記第２電源回路のいずれかのコンデンサである、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
9. 前記内部回路は、消費電力が変動する回路であって、
   前記容量素子は、前記第１電源回路及び前記第２電源回路の入力への前記消費電力の変動の影響を緩和する、
   請求項１～８のいずれか１項に記載の負荷制御装置。

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