特許 6221639 負荷制御装置および親器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6221639

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】負荷制御装置および親器

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20171023BHJP

   H01H 9/54 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 Z

   H01H9/54 B

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-226995(P2013-226995)

(22)【出願日】2013年10月31日

(65)【公開番号】特開2015-88378(P2015-88378A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年10月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】390005038

【氏名又は名称】神保電器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094330

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 正紀

(74)【代理人】

【識別番号】100109689

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 結

(72)【発明者】

【氏名】内藤 勝広

(72)【発明者】

【氏名】小川 太史

【審査官】 田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５１０６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１０５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２６００６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−８８３７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

Ｈ０１Ｈ ９／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源の第１極に接続され操作を受けて該第１極の接続先を切り換える第１の３路スイッチを備えた子器と、該交流電源の第２極に接続されるとともに該第１の３路スイッチとの間が２本の配線で接続され切換え制御を受けて該第２極の接続先の配線を切り換える第２の３路スイッチを備えた親器とを有し、さらに該子器および該親器のうちの少なくとも一方が、該２本の配線それぞれに各一方の端が接続されて、前記交流電源由来の当該素子に加えられる交流電圧のピーク電圧以下の電圧で通電および遮断する素子を備えた、負荷への電力の供給および遮断を制御する負荷制御装置であって、
前記親器が、前記第２の３路スイッチに加えさらに、
前記第２の３路スイッチの切替え制御を含む、当該親器の動作を制御する制御回路と、
前記交流電源の第１極と第２極との間に前記負荷に対し直列に接続され、前記制御回路の制御に応じて該負荷への電力を供給しおよび遮断する接断スイッチと、
操作を受けて、前記第２の３路スイッチの切換えを前記制御回路に指示する指示スイッチと、
前記交流電源の第２極と前記第２の３路スイッチとの間に流れる電流波形を検出して該電流波形由来の信号を前記制御回路に伝える波形検出回路とを備えたことを特徴とする負荷制御装置。

【請求項2】

前記素子が、前記親器に備えられたツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１記載の負荷制御装置。

【請求項3】

前記素子が、前記子器および親器のうちの一方あるいは双方に備えられたネオン管であることを特徴とする請求項１記載の負荷制御装置。

【請求項4】

前記波形検出回路は、前記電流波形を検出し、該電流波形を、前記第１の３路スイッチの切換えに応じたパルス幅の２値信号に変換して前記制御回路に伝える回路であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の負荷制御装置。

【請求項5】

交流電源の第１極に接続され操作を受けて該第１極の接続先を切り換える第１の３路スイッチを備えた子器と、該交流電源の第２極に接続されるとともに該第１の３路スイッチとの間が２本の配線で接続され切換え制御を受けて該第２極の接続先の配線を切り換える第２の３路スイッチを備えた親器とを有し、さらに該子器および該親器のうちの少なくとも一方が、該２本の配線それぞれに各一方の端が接続されて、前記交流電源由来の当該素子に加えられる交流電圧のピーク電圧以下の電圧で通電および遮断する素子を備えた、負荷への電力の供給および遮断を制御する負荷制御装置を構成する前記親器であって、前記第２の３路スイッチに加えさらに、
前記第２の３路スイッチの切換え制御を含む、当該親器の動作を制御する制御回路と、
前記交流電源の第１極と第２極との間に前記負荷に対し直列に接続され、前記制御回路の制御に応じて該負荷への電力を供給しおよび遮断する接断スイッチと、
操作を受けて、前記第２の３路スイッチの切換えを前記制御回路に指示する指示スイッチと、
前記交流電源の第２極と前記第２の３路スイッチとの間に流れる電流波形を検出して該電流波形由来の信号を前記制御回路に伝える波形検出回路とを備えたことを特徴とする親器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、親器と子器を備え、それら親器と子器のいずれからでも負荷への電力供給をオン、オフすることができる負荷制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

同一の負荷、例えば１つの照明等を異なった場所に設置した複数のスイッチでオン、オフできる２・多箇所配線（２箇所配線又は多箇所配線）が知られている。この２・多箇所配線の中には、親器と子器を備えたものがある。この親器と子器とを備えた構成では、負荷に電力を供給する主配線をオン、オフする素子（電子スイッチ）は親器に内蔵され、子器および親器のそれぞれにおけるスイッチ操作によりその素子（電子スイッチ）が開閉される。また親器が、タイマ動作など、電子回路を内蔵した高機能スイッチとして構成されているものもある。

【0003】

ここで、このような２・多箇所配線の配線方式として２線式と３線式が知られている。２線式は、スイッチに対し交流電源の電圧側線と負荷へ接続する線の２本が接続される方式である。また３線式は、スイッチに対し交流電源の電圧側線、接地側線、および負荷への接続線の３本が接続される方式である。

【0004】

特許文献１には、２線式を採用した高機能スイッチが開示されている。

【0005】

この特許文献１に開示されたスイッチは、交流電源の電圧側線と接地側線との間に負荷、親器、および子器を直列に接続してこの配線を主配線とし、この主配線から分岐させた分岐配線上に子器の操作スイッチが接続されている。このスイッチは、この子器の操作スイッチを操作すると分岐配線の通電電圧波形が変化するように回路が構成されていて、その通電電圧波形の変化を親器で検出して２値信号（Ｈ／Ｌ）に変換し、その２値信号をマイクロコンピュータで構成された制御回路で処理して主配線上の電子スイッチをオン、オフする構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−２１０５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上掲の特許文献１に開示されたスイッチは、子器のスイッチ操作検出方法および処理方法が特有なため、親器だけでなく子器についても既存の子器（スイッチ）を使うことはできず、専用の子器が必要となる。

【0008】

本発明は、上記事情に鑑み、親器と子器とを有し、子器については一般に市販されている単純な３路スイッチを用いることができる負荷制御装置およびその負荷制御装置に採用される親器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成する本発明の負荷制御装置は、交流電源の第１極に接続され操作を受けてその第１極の接続先を切り換える第１の３路スイッチを備えた子器と、交流電源の第２極に接続されるとともに第１の３路スイッチとの間が２本の配線で接続され切換え制御を受けて第２極の接続先の配線を切り換える第２の３路スイッチを備えた親器とを有し、さらに子器および親器のうちの少なくとも一方が、それら２本の配線それぞれに各一方の端が接続されて、交流電源由来の当該素子に加えられる交流電圧のピーク電圧以下の電圧で通電および遮断する素子を備えた、負荷への電力の供給および遮断を制御する負荷制御装置であって、
親器が、上記第２の３路スイッチに加えさらに、
第２の３路スイッチの切替え制御を含む、この親器の動作を制御する制御回路と、
交流電源の第１極と第２極との間に負荷に対し直列に接続され、制御回路の制御に応じて負荷への電力を供給しおよび遮断する接断スイッチと、
操作を受けて、第２の３路スイッチの切換えを制御回路に指示する指示スイッチと、
交流電源の第２極と第２の３路スイッチとの間に流れる電流波形を検出してその電流波形由来の信号を制御回路に伝える波形検出回路とを備えたことを特徴とする。

【0010】

ここで、本発明の負荷制御装置において、上記素子が、親器に備えられたツェナーダイオードであることが好ましい。

【0011】

また、本発明の負荷制御装置において、上記素子が、子器および親器のうちの一方あるいは双方に備えられたネオン管であることも好ましい形態である。

【0012】

また、本発明の負荷制御装置において、上記波形検出回路は、電流波形を検出し、その電流波形を、第１の３路スイッチの切換えに応じたパルス幅の２値信号に変換して制御回路に伝える回路であることが好ましい。

【0013】

また、上記目的を達成する本発明の親器は、交流電源の第１極に接続され操作を受けてその第１極の接続先を切り換える第１の３路スイッチを備えた子器と、交流電源の第２極に接続されるとともに第１の３路スイッチとの間が２本の配線で接続され切換え制御を受けて第２極の接続先の配線を切り換える第２の３路スイッチを備えた親器とを有し、さらに子器および親器のうちの少なくとも一方が、それら２本の配線それぞれに各一方の端が接続されて、交流電源由来の、その素子に加えられる交流電圧のピーク電圧以下の電圧で通電および遮断する素子を備えた、負荷への電力の供給および遮断を制御する負荷制御装置を構成する親器であって、上記第２の３路スイッチに加えさらに、
上記第２の３路スイッチの切換え制御を含む、この親器の動作を制御する制御回路と、
交流電源の第１極と第２極との間に負荷に対し直列に接続され、制御回路の制御に応じて負荷への電力を供給しおよび遮断する接断スイッチと、
操作を受けて、第２の３路スイッチの切換えを制御回路に指示する指示スイッチと、
交流電源の第２極と第２の３路スイッチとの間に流れる電流波形を検出してその電流波形由来の信号を制御回路に伝える波形検出回路とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

子器に備えられる第１の３路スイッチを切り換えると、交流電源由来の電流路が上記の素子を通過する電流路と上記の素子を通過しない電流路との間で切り換わる。親器では、この電流路の切換えによる電流波形の変化が検出される。制御回路では、この電流波形の変化により子器の切換えが認識され、必要な制御が行なわれる。したがって、本発明によれば、子器は市販の単純な３路スイッチであってもよく、コストの上昇が抑えられる。

【0015】

ここで、３路スイッチには、２本の配線それぞれに各一方の端が接続されたネオン管からなるパイロットランプを備えたものも一般に市販されている。本願では、本発明における上記の素子として、そのパイロットランプ（ネオン管）を利用することができる。このパイロットランプ（ネオン管）は、親器と子器の双方に備えられていてもよく、あるいは一方にのみ備えられていてもよい。

【0016】

また、本発明における検出回路を、上記の２値信号に変換する回路構成とすると、第１の３路スイッチの切換えを簡単な回路構成で制御回路に伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本願の第１実施形態の負荷制御装置の回路構成図である。

【図2】図１に示す負荷制御装置の子器と親器とで構成される３路回路の模式図である。

【図3】シミュレーションで用いた等価回路を示す図である。

【図4】図３の回路のシミュレート結果を示した図である。

【図5】本発明の第２実施形態としての負荷制御装置の回路構成図である。

【図6】シミュレーション用の回路を示す図である。

【図7】図６の回路のシミュレーション結果を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態を説明する。

【0019】

図１は、本発明の第１実施形態の負荷制御装置の回路構成図である。

【0020】

ここに示す第１実施形態の負荷制御装置１Ａは、例えば電灯等の負荷２への電力の供給および遮断を制御する装置である。この負荷制御装置１Ａには、子器１０Ａと親器２０Ａが備えられている。

【0021】

子器１０Ａには、３路スイッチ１１が備えられている。この３路スイッチ１１は、交流電源の第１極（本実施形態では電圧側）３ａに接続され、ユーザによる操作を受けてその第１極３ａの接続先を切り換えるスイッチである。この３路スイッチ１１は、本発明にいう第１の３路スイッチの一例に相当する。この３路スイッチ１１は、親器２０Ａとの間が２本の配線に３０ａ，３０ｂで接続される。この子器１０Ａには、それら２本の配線３０ａ，３０ｂのそれぞれに各一方の端が接続されたパイロットランプ（以下、Ｐ．Ｌ．と称する）１２が備えられている。このＰ．Ｌ．１２は、ネオン管で構成されており、負荷２に電力が供給されているときは消灯していて、負荷２への電力供給が遮断されると緑色に点灯する。ただし、人間の目には点灯しているように見えるものの、実際は交流電源の周期に同期して点滅を繰り返している。すなわち、このＰ．Ｌ．１２としてのネオン管は、交流電源の電圧が上昇するフューズではピーク電圧以下のある電圧で通電して緑色に点灯し、また、交流電源の電圧が下降するフューズではある電圧以下になると消灯する。このＰ．Ｌ．としてのネオン管は、本発明にいう素子の一例に相当する。

【0022】

また、親器２０Ａには、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）２１と、３路スイッチ２２が備えられている。この３路スイッチ２２は、２つのフォトトライアック２２１ａ，２２１ｂと２つのＦＥＴ２２２ａ，２２２ｂを備えている。２つのＦＥＴ２２２ａのうちの一方のＦＥＴ２２２ａの制御端子はマイコン２１の制御端子２１ａに直接に接続されている。もう一方のＦＥＴ２２２ｂとマイコン２１の制御端子２１ａとの間にはインバータ２３が配置されている。したがって２つのＦＥＴ２２２ａ，２２２ｂは、一方が導通状態に、もう一方が遮断状態に、排他的に制御される。２つのフォトトライアック２２１ａ，２２１ｂは、各一方の端子が、フォトトランジスタ２４１および抵抗３０を介して交流電源の第２極（本実施形態では接地側）３ｂに接続されている。フォトトランジスタ２４１の作用については後述する。また、２つのフォトトライアック２２１ａ，２２１ｂそれぞれの、もう一方の端子は、２本の配線３０ａ，３０ｂを介して、子器１０Ａに備えられている３路スイッチ１１に接続されている。マイコン２１の制御端子２１ａがＨレベルになると一方のＦＥＴ２２２ａが導通状態となるとともにもう一方のＦＥＴ２２２ｂが遮断状態となり、一方のフォトトライアック２２１ａが導通するとともにもう一方のフォトトライアック２２１ｂが遮断される。これにより、交流電源の第２極３ｂは抵抗３０、フォトトランジスタ２４１および一方のフォトトライアック２２１ａを経由して一方の配線３０ａに接続される。一方、マイコン２１の制御端子２１ａがＬレベルになると、それまで導通状態にあったＦＥＴ２２２ａが遮断状態に移行するとともに、それまで遮断状態にあったＦＥＴ２２２ｂが導通状態に移行する。これに伴って、２つのフォトトライアック２２１ａ，２２１ｂの導通、遮断も交替し、交流電源の第２極３ｂは、今度は抵抗３０およびフォトトランジスタ２４１と、もう一方のフォトトライアック２２１ｂを経由してもう一方の配線３０ｂに接続される。

【0023】

フォトトランジスタ２４１に直列に配置されている抵抗３０は、親器２０Ａと子器１０Ａとの間に流れる交流電流を制限するための素子である。

【0024】

これら２つのフォトトライアック２２１ａ，２２１ｂと２つのＦＥＴ２２２ａ，２２２ｂとからなる３路スイッチ２２は、本発明にいう第２の３路スイッチの一例に相当する。

【0025】

また、この親器２０Ａに備えられているマイコン２１は、本発明にいう制御回路の一例に相当する。

【0026】

ここで、フォトトライアック２２１ａ，２２１ｂ、およびフォトトランジスタ２４１を採用しているのは、交流電力の流路と親器２０Ａの内部回路とを電気的に絶縁するためである。

【0027】

また、この親器２０Ａには、子器１０Ａと同様、２本の配線３０ａ，３０ｂのそれぞれに各一方の端が接続されるＰ．Ｌ．２５が備えられている。このＰ．Ｌ．２５は、本実施形態では、子器１０Ａに備えられているＰ．Ｌ．１２と同じ規格のネオン管で構成されていて、負荷２への電力供給時に消灯、負荷２への供給電力の遮断時に緑色に点灯する素子である。本実施形態では、この親器２０Ａに備えられているＰ．Ｌ．も、本発明にいう素子の一例に相当する。

【0028】

また、この親器２０Ａには、トライアックで構成された電子スイッチ２６が備えられている。この電子スイッチ２６は、交流電源の第１極３ａと第２極３ｂとの間に負荷２に対し直列に接続されている。また、この電子スイッチ２６の制御端子はマイコン２１の制御端子２１ｂに接続されている。この電子スイッチ２６は、そのマイコン２１の制御に応じて、負荷２へ電力を供給し、あるいは負荷２への供給電力を遮断する。この電子スイッチ２６は、本発明にいう接断スイッチの一例に相当する。

【0029】

また、この親器２０Ａには電源回路２７が内蔵されている。この電源回路２７は、交流電源から、この親器２０Ａの内部の、マイコン２１やその他の電子回路へ供給されるＤＣ電力を生成する回路である。

【0030】

さらに、この親器２０Ａには、オンオフスイッチ２８が備えられている。このオンオフスイッチ２８は、マイコン２１の検出端子２１ｃに接続されている。このオンオフスイッチ２８は、ユーザにより、負荷２への電力供給と遮断を切り換えるときに操作されるスイッチである。このオンオフスイッチ２８は、本発明にいう指示スイッチの一例に相当する。

【0031】

この親器２０Ａにはさらに、ＦＥＴ２４２が備えられている。このＦＥＴ２４２は、フォトトランジスタ２４１とともに波形検出回路２４を構成している。この波形検出回路２４は、本発明にいう波形検出回路の一例に相当する。この波形検出回路２４を構成するフォトトランジスタ２４１では、そこを流れる電流の時間的な変化を表わす電流波形が検出される。このフォトトランジスタ２４１で検出された電流波形は、ＦＥＴ２４２により２値信号に変換されてマイコン２１の検出端子２１ｄに入力される。ＦＥＴ２４２により変換された２値信号は、子器１０Ａの３路スイッチ１１の切換えに応じたパルス幅を持つ２値信号であり、マイコン２１では、この２値信号のパルス幅が検出され、それに応じた制御が行なわれる。詳細は後述する。

【0032】

この親器２０Ａにはさらに、マイコン２１の制御端子２１ｅに接続されたＬＥＤ２９が備えられている。このＬＥＤ２９は、赤色に点灯するＬＥＤであり、マイコン２１により、負荷２に電力が供給されているときに点灯される。負荷２の種類によっては、電力が供給されているか否かを直ちには確認し難い場合もあり、この赤色のＬＥＤ２９は、電力の供給を知らせるものである。

【0033】

図２は、図１に示す負荷制御装置の子器と親器とで構成される３路回路の模式図である。

【0034】

子器１０Ａには、３路スイッチ１１とＰ．Ｌ．１２が備えられている。また親器２０Ａにも３路スイッチ２２とＰ．Ｌ．２５が備えられている。

【0035】

これら子器１０Ａの３路スイッチ１１と親器２０Ａの３路スイッチ２２は、２本の配線３０ａ，３０ｂで接続されている。また子器１０Ａの３路スイッチ１１は、交流電源の第１極（電圧側）３ａに接続されている。その３路スイッチ１１は、その第１極３ａの接続先を２本の配線３０ａ，３０ｂとの間で切り換える役割のスイッチである。また、親器２０Ａの３路スイッチ２２は、抵抗Ｒ１を介して交流電源の第２極（接地側）３ｂに接続されている。この抵抗Ｒ１は、親器２０Ａと子器１０Ａとの間に流れる電流を制限する素子であり、図１に示す抵抗３０に相当する。

【0036】

この図２に示す３路回路において、親器２０Ａの３路スイッチ２２と子器１０Ａの３路スイッチ１１の双方が同じ配線３０ａ側に切り換えられているときは、交流電源由来の電流は、その一本の配線３０ａを通って流れ、Ｐ．Ｌ．２５，１２はオフされた状態となる。また、親器２０Ａの３路スイッチ２２と子器１０Ａの３路スイッチ１１の双方が配線３０ｂ側に切り換えられているときも同様であり、交流電源由来の電流はその一本の配線３０ｂを通って流れ、Ｐ．Ｌ．２５，１２はオフされた状態となる。

【0037】

これに対し、親器２０Ａの３路スイッチ２２が２本の配線３０ａ，３０ｂの一方、例えば配線３０ａ側に切り換えられていて、子器１０Ａの３路スイッチ１１が２本の配線３０ａ，３０ｂのうちのもう一方、例えば配線３０ｂ側に切り換えられているとき、交流電源由来の電流は、２つのＰ．Ｌ．２５，１２を経由して流れることになる。親器２０Ａの３路スイッチ２２が配線３０ｂ側に切り換えられていて、子器１０Ａの３路スイッチ１１が配線３０ａ側に切り換えられている場合も同様である。また、この図２から分かる通り、２つのＰ．Ｌ．２５，１２は互いに並列に配置されており、このため、それらのＰ．Ｌ．２５，１２を通って流れる電流の値はＰ．Ｌ．が１つの場合の２倍となるが、電流の流れ方（以下に説明する）からすると、Ｐ．Ｌ．２５，１２は２つ存在する必要はなく、いずれか一方のＰ．Ｌ．が存在していればよい。ただし、これらのＰ．Ｌ．２５，１２は、親器２０Ａと子器１０Ａの双方において負荷２への電力供給が遮断されていることを表示する必要があるときは、その目的のためには必要となる。

【0038】

次に、シミュレーション結果を説明する。

【0039】

図３は、シミュレーションで用いた等価回路を示す図である。

【0040】

図３（Ａ）は、親器２０Ａと子器１０Ａの３路スイッチ２２，１１の双方が２本の配線３０ａ，３０ｂのうちの同じ配線（例えば配線３０ａ）に切り換えられている場合（以下、この場合を「ケース１」と称する）の等価回路図である。

【0041】

また、図３（Ｂ）は、親器２０Ａと子器１０Ａの３路スイッチ２２，１１のうち、一方の３路スイッチ（例えば３路スイッチ２２）が２本の配線３０ａ，３０ｂのうちの一方の配線（例えば配線３０ａ）に切り換えられていて、かつもう一方の３路スイッチ（例えば３路スイッチ１１）がもう一方の配線（例えば配線３０ｂ）に切り換えられている場合（以下、この場合を「ケース２」と称する）の等価回路図である。

【0042】

図３（Ａ），（Ｂ）のいずれにも、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２とネオン管Ｕが交流電源Ｖに対し直列に配列されている。ネオン管Ｕは、図２に示す２つのＰ．Ｌ．２５，１２の双方、あるいはいずれか一方に対応する要素である。また抵抗Ｒ１は、図２に示す抵抗Ｒ１、すなわち図１に示す抵抗３０に相当し、親器２０Ａと子器１０Ａを通って流れる交流電流の電流制限用の抵抗である。抵抗Ｒ２は、ここを流れる電流を計測するための抵抗であり、図１に示すフォトトランジスタ２４１に対応する。すなわち、この抵抗Ｒ２に流れる電流が、フォトトランジスタ２４１によって検出される電流に相当する。

【0043】

ケース１では、親器２０Ａと子器１０Ａの２つの３路スイッチ２２，１１の双方が同一の配線（例えば配線３０ａ）に切り換えられているため、電流はその一本の配線（例えば配線３０ａ）を通って流れ、Ｐ．Ｌ．２５，１２には電流は流れない。したがって、図３（Ａ）ではこれをシミュレーションするためにネオン管Ｕをショートしている。

【0044】

ケース２では、親器２０Ａと子器１０Ａの２つの３路スイッチ２２，１１が互いに別の配線（例えば３路スイッチ２２が配線３０ａ、３路スイッチ１１が配線３０ｂ）に切り換えられているため、電流はＰ．Ｌ．２５，１２を経由するルートを通って流れる。図３（Ｂ）の回路はこのケース２をシュミレートする回路となっている。

【0045】

図４は、図３の回路のシミュレート結果を示した図である。

【0046】

図４（Ａ１）は、ケース１（図３（Ａ））における抵抗Ｒ２に流れる電流の変化を示した図である。横軸は時間、縦軸は、中央が０アンペアであって正負の電流を示している。このケース１では交流電源の電圧変化にそのまま応じた、きれいなサイン波形状の波形となっている。

【0047】

図４（Ｂ１）は、ケース２（図３（Ｂ））における抵抗Ｒ２に流れる電流の変化を示した図である。この図４（Ｂ１）も図４（Ａ１）と同様、横軸は時間、縦軸は、中央を０アンペアとした正負の電流を示している。ただし縦軸のスケールは図４（Ａ）とは異なっているネオン管Ｕは、そのネオン管に加わる電圧が上昇してきてある一定の電圧になるまでは電流は流れず、その電圧を越えると電流が流れ始めて点灯する。また消灯するときも同様であり、ネオン管Ｕの両端間の電圧が下降してある一定の電圧まで下降すると消灯する。ネオン管Ｕではこの現象が正負いずれの向きの電圧についても生じる。この結果、ネオン管Ｕには、図４（Ｂ１）のように、正負両向きに交互に、かつ断続的に電流が流れる。

【0048】

図４（Ａ２）は、図４（Ａ１）の波形を２値化した電圧波形を表わしている。この図４（Ａ２）に示す電圧波形は、０ボルトよりも僅かに正側に寄った値で２値化した波形である。この２値化は、図１に示すＦＥＴ２４２の作用に対応している。

【0049】

この図４（Ａ２）の電圧波形は、ほぼ１／２のデューティ比を持ったパルス波形となっている。

【0050】

図４（Ｂ２）は図４（Ｂ１）の波形を２値化した電圧波形を表わしている。２値化の条件は、図４（Ａ２）の場合と同一である。

【0051】

この図４（Ｂ２）の電圧波形は、図４（Ａ２）の電圧波形と比べ、小さいデューティ比（狭いパルス幅）を持つパルス波形となっている。

【0052】

図１に示すマイコン２１の検出端子２１ｄには、親器２０Ａと子器１０Ａの２つの３路スイッチ２２，１１の切換え状態に応じて、図４（Ａ２）又は図４（Ｂ２）のパルス波形の信号が入力される。マイコン２１では、これらのパルス波形のパルス幅が検出され、ケース１とケース２とが判別される。

【0053】

以上のシミュレーション結果を踏まえ、図１に戻って図１に示す負荷制御装置１Ａの動作を説明する。

【0054】

親器２０Ａに電源が投入されると、マイコン２１やその他ここに示す電子回路が立ち上がる。このとき、２つのフォトトライアック２２１ａ，２２１ｂは、確率的にいずれか一方がオン（導通状態）、もう一方がオフ（遮断状態）となる。あるいはマイコン２１の制御端子２１ａから出力される初期の制御信号を決めておき、その制御信号に応じて、２つのフォトトライアック２２１ａ，２２１ｂのうちの決められた一方がオン、もう一方がオフとなる。いずれにしろ、この立ち上げのとき、親器２０Ａにとっては、子器１０Ａの３路スイッチ１１がいずれに切り換えられているかは不明である。そこでマイコン２１では、立上げ直後において、電流検出回路２４で検出された電流波形（２値化信号）のパルス幅を検出し、上記のケース１、ケース２のいずれの状態にあるかを判別する。そしてマイコン２１は、ケース２の状態となるように３路スイッチ２２を切り換える。これにより、Ｐ．Ｌ．２５，１２を点灯させる。また、マイコン２１は初期状態では電子スイッチ２６をオフした状態にあり、負荷２には電力が供給されない。また、赤色ＬＥＤ２９も消灯状態となっている。負荷２への電力供給が遮断された、この負荷制御装置１Ａの状態、ここでは「オフ」状態と称する。

【0055】

親器２０Ａのオンオフスイッチ２８が操作されると、マイコン２１はその操作を検出して３路スイッチ２２を切り換えることによりＰ．Ｌ．２５，１２を消灯させる。これにより、２つの３路スイッチ２２，１１からなる３路回路（図２参照）は、ケース１の状態となる。このときマイコン２１はさらに、電子スイッチ２６をオン（導通）させて負荷２に電力を供給させ、さらに赤色ＬＥＤ２９を点灯させる。

【0056】

負荷制御装置１Ａのこの状態、すなわち負荷２への電力供給が行なわれている状態を「オン」状態と称する。

【0057】

このオン状態にあるときに、親器２０Ａのオンオフスイッチ２８が操作されると、マイコン２１は、３路スイッチ２２を切り換えて上述のケース２（図４（Ｂ２）の状態）に変化させ、かつ電子スイッチ２６をオフ（遮断）して負荷２への電力供給を停止する。さらにマイコン２６は赤色ＬＥＤ２９をオフ（消灯）させる。これによりこの負荷制御装置１Ａはオフ状態となる。

【0058】

この負荷制御装置１Ａがオフ状態にあるときに子器１０Ａの３路スイッチ１１が切換え操作されると、マイコン２１に入力されるパルス信号のパルス幅がケース２（図４（Ｂ２）の状態）からケース１（図４（Ａ２）の状態）に変化する。マイコン２１はこれを検出して電子スイッチ２６と赤色ＬＥＤ２９をオンにする。これによりこの負荷制御装置１Ａがオン状態に移行する。

【0059】

この負荷制御装置１Ａがオン状態にあるときに子器１０Ａの３路スイッチ１１が切換え操作されると、マイコン２１に入力されるパルス信号のパルス幅が、今度はケース１（図４（Ａ２）の状態）からケース２（図４（Ｂ２）の状態）に変化する。マイコン２１はこれを検出して電子スイッチ２６と赤色ＬＥＤ２９をオフにする。これにより、この負荷制御装置１Ａがオフ状態に移行する。

【0060】

ここでは、負荷２に一定時間だけ電力を供給するタイマ等の高機能スイッチについては触れていないが、オンオフスイッチ２８の長押しや短時間内での複数回押し等をマイコン２１で検出してタイマ動作を行なうことも可能である。あるいは、タイマ動作用の新たなスイッチや回路を追加し、マイコン２１でそれを検出してタイマ動作を行なわせるように構成してもよい。さらには、親器２０Ａのオンオフスイッチ２８の部分に感熱センサ等による人体検出回路を組み込むことにより、非接触スイッチとして構成してもよい。

【0061】

この図１に示す第１実施形態の負荷制御装置１Ａによれば、子器１０Ａについては広く市販されている汎用のスイッチを利用することができ、コストが抑えられる。

【0062】

図５は、本発明の第２実施形態としての負荷制御装置の回路構成図である。ここでは、図１に示す第１実施形態の負荷制御装置１Ａの構成要素と同一の構成要素については図１において付した符号と同一の符号を付して示し、相違点のみ説明する。

【0063】

この図５に示す負荷制御装置１Ｂにも、図１の負荷制御装置１Ａを同様に、子器１０Ｂと親器２０Ｂが備えられている。

【0064】

この子器１０Ｂの、図１に示す子器１０Ａとの相違点は、図１に示す子器１０Ａに備えられているＰ．Ｌ．１２がこの子器１０Ｂには備えられていない点である。すなわち、この子器１０Ｂは、３路スイッチ１１のみで構成されている。

【0065】

また図５に示す負荷制御装置１Ｂの親器２０Ｂについても同様に、図１に示す親器２０Ａに備えられているＰ．Ｌ．２５は備えられていない。ただし、この親器２０Ｂには、Ｐ．Ｌ．に代わり、２本の配線３０ａ，３０ｂの間に、直列に抵抗３１１と、互いに逆向きに接続された２つのツェナーダイオード３１２ａ，３１２ｂが直列に配置されている。この第２実施形態の負荷制御装置１Ｂの場合、このツェナーダイオード対３１２ａ，３１２ｂが本発明にいう素子の一例に相当する。これらのツェナーダイオード３１２ａ，３１２ｂとしては、それらのツェナーダイオード３１２ａ，３１２ｂに加わる交流電圧のピーク電圧未満の適切な降伏電圧を持つツェナーダイオードが選定されている。

【0066】

図６は、シミュレーション用の回路を示す図である。

【0067】

図６（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図３（Ａ），（Ｂ）のネオン管Ｕを互いに逆向きの２つのツェナーダイオードＤ１，Ｄ２に置き換えた回路図である。図６（Ａ），（Ｂ）は、図３（Ａ），（Ｂ）のそれぞれと同様、ケース１（ツェナーダイオードＤ１，Ｄ２を通らない電流路）とケース２（ツェナーダイオードＤ１，Ｄ２を通過する電流路）の回路を表わしている。

【0068】

図７は、図６の回路のシミュレーション結果を示した図である。

【0069】

図７（Ａ１）は、図４（Ａ１）と同様、ケース１（図６（Ａ））における抵抗Ｒ２を流れる電流の変化を示している。横軸は時間、縦軸は中央が０アンペアであって正負に変化する電流を示している。このケース１では、交流電源の電圧変化にそのまま応じた、きれいなサイン波形状の波形となっている。

【0070】

図７（Ｂ１）は、図４（Ｂ１）と同様、ケース２（図６（Ｂ））における抵抗Ｒ２を流れる電流の変化を示した図である。この図７（Ｂ１）も図７（Ａ１）と同様、横軸は時間、縦軸は、中央を０アンペアとした正負に変化する電流を示している。ただし、縦軸のスケールは、図７（Ａ）とは異なっている。

【0071】

ツェナーダイオードＤ１，Ｄ２は、その両端の電圧が上昇してきてある一定の電圧になるまでは電流は流れず、その電圧を越えると導通状態となって電流が流れ始める。また遮断状態になるときも同様であり、ツェナーダイオードＤ１，Ｄ２の両端の電圧が下降してある一定の電圧まで下降すると通電が停止する。ここでは互いに逆向きの２つのツェナーダイオードＤ１，Ｄ２が直列に接続されているため、この現象が正負いずれの向きの電圧についても生じる。この結果、図７（Ｂ１）のように、正負両向きに交互に、かつ断続的に流れる電流波形となる。

【0072】

図７（Ａ２），図７（Ｂ２）は、それぞれ図７（Ａ１），図７（Ｂ１）の波形を２値化した電圧波形を表わしている。この図７（Ａ２）および図７（Ｂ２）に示す各電圧波形は、０ボルトよりも僅かに正側に寄った値で２値化した波形である。この２値化は、図５に示すＦＥＴ２４２の作用に対応している。

【0073】

図７（Ａ２）の電圧波形は、ほぼ１／２のデューティ比を持ったパルス波形となっている。

【0074】

これに対し、図７（Ｂ２）の電圧波形は、図７（Ａ２）の波形と比べ小さいデューティ比（狭いパルス幅）を持つパルス波形となっている。

【0075】

このように、図１に示す負荷制御装置１ＡにおけるＰ．Ｌ．２５，１２に代えてツェナーダイオードＤ１，Ｄ２を備えた、図５に示す負荷制御装置１Ｂの場合も、Ｐ．Ｌ．２５，１２を備えたときと同様の波形検出回路２４を用いてケース１とケース２とを判別することができる。

【0076】

このように、本発明は、パイロットランプを必要としない負荷制御装置にも適用することができる。

【0077】

尚、ここでは、本発明にいう素子の例として、Ｐ．Ｌ．（ネオン管）とツェナーダイオード対について説明したが、本発明にいう素子は、ネオン管やツェナーダイオード対に限られるものではない。本発明にいう素子は、親器の３路スイッチと子器の３路スイッチとを繋ぐ２本の配線それぞれに各一方の端が接続されて、交流電源由来の、その素子に加わる交流電圧のピーク電圧以下の電圧で通電および遮断する素子であればよい。

【0078】

また、ここでは、フォトトランジスタ２４１とＦＥＴ２４２とからなる波形検出回路２４について例示している。これは好ましい回路例ではあるが、本発明にいう波形検出回路はこの回路例に限定されるものではない。すなわち、本発明にいう波形検出回路２４は、交流電源の第２極３ｂと３路スイッチ２２との間に流れる電流波形を検出してその電流波形由来の信号をマイコン２１に伝える回路であればよい。例えば、図４（Ａ１），（Ｂ１）の波形を整流してその電圧値をマイコン２１に伝えるものであってもよい。

【符号の説明】

【0079】

１Ａ，１Ｂ 負荷制御装置
２ 負荷
３ａ 第１極（電圧側）
３ｂ 第２極（接地側）
１０Ａ，１０Ｂ 子器
１１，２２ ３路スイッチ
１２，２５ パイロットランプ
２０Ａ，２０Ｂ 親器
２１ マイコン
２４ 波形検出回路
２１ｂ 制御端子
２６ 電子スイッチ
２８ オンオフスイッチ
２９ ＬＥＤ
３０ 抵抗
３０ａ，３０ｂ 配線
２２１ａ，２２１ｂ フォトトライアック
２２２ａ，２２２ｂ，２４２ ＦＥＴ
２４１ フォトトランジスタ
３１２ａ，３１２ｂ ツェナーダイオード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】