特許 6901101 制御装置、負荷装置及び制御システム

(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】6901101

(24)【登録日】2021年6月21日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】制御装置、負荷装置及び制御システム

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/185 20200101AFI20210701BHJP

   H05B 45/20 20200101ALI20210701BHJP

   H05B 45/10 20200101ALI20210701BHJP

   H05B 47/10 20200101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   H05B47/185

   H05B45/20

   H05B45/10

   H05B47/10

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-103638(P2020-103638)

(22)【出願日】2020年6月16日

(62)【分割の表示】特願2017-74360(P2017-74360)の分割

【原出願日】2017年4月4日

(65)【公開番号】特開2020-149981(P2020-149981A)

(43)【公開日】2020年9月17日

【審査請求日】2020年7月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】591112027

【氏名又は名称】大光電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507400538

【氏名又は名称】株式会社ミトヨテクニカル

(74)【代理人】

【識別番号】100109911

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義仁

(74)【代理人】

【識別番号】100071168

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 久義

(74)【代理人】

【識別番号】100099885

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 健市

(72)【発明者】

【氏名】山下 洋

(72)【発明者】

【氏名】井上 亨

【審査官】 田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１４９４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２６８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３３２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５０８４２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ４７／００

Ｈ０５Ｂ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

商用交流電源と、該商用交流電源から電力供給を受ける負荷装置との間に接続される２線式の制御装置であって、
前記商用交流電源による交流電圧の毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうちの第１の期間を遮断することにより制御装置の電源を確保する電源供給部と、
毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうち、電源確保のために遮断した前記第１の期間を除く第２の期間の遮断有無により、前記商用交流電源から前記負荷装置に供給される交流電圧にデジタル情報からなる制御情報を付加する制御情報付加手段と、
を備え、
前記制御情報付加手段は、前記制御情報による前記負荷装置の設定時にのみ交流電圧に制御情報を付加し、設定完了後は制御情報を付加しないことを特徴とする制御装置。

【請求項2】

設定完了後の制御情報を付加しない状態は第２の期間の遮断有りの状態である請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記負荷装置は、前記交流電圧の少なくとも前記第２の期間の入力に対してインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下回路を備えている請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

商用交流電源と、該商用交流電源から電力供給を受ける負荷装置との間に接続される２線式の制御装置であって、
前記商用交流電源による交流電圧の毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうちの第１の期間を遮断することにより制御装置の電源を確保する電源供給部と、
毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうち、電源確保のために遮断した前記第１の期間を除く第２の期間の遮断有無により、前記商用交流電源から前記負荷装置に供給される交流電圧にデジタル情報からなる制御情報を付加する制御情報付加手段と、
を備え、
前記負荷装置は、前記交流電圧の少なくとも前記第２の期間の入力に対してインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下回路を備えていることを特徴とする制御装置。

【請求項5】

前記負荷装置はＬＥＤ点灯装置であり、
前記制御情報は、前記ＬＥＤ点灯装置の調光または調色の少なくともいずれかを設定するための情報である請求項１〜４のいずれかに記載の制御装置。

【請求項6】

前記商用交流電源から、請求項１〜５いずれかに記載の制御装置を介して電力供給を受ける負荷装置であって、前記交流電圧の少なくとも前記第２の期間の入力に対してインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下回路を備えたことを特徴とする負荷装置。

【請求項7】

請求項１〜５のいずれかに記載の制御装置と、請求項６に記載の負荷装置とを備えた制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えばＬＥＤ点灯装置等の負荷装置を制御するために、商用交流電源の波形にデジタル情報からなる制御情報を付加する２線式の制御装置、この制御装置によって制御される負荷装置及び制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

商用交流電源から電力を供給されるＬＥＤ点灯装置に対し、例えば調光や調色を設定制御するためのデジタル情報からなる制御情報を、商用交流電源からの交流電圧に付加してＬＥＤ照明装置に出力する制御装置が従来より知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、商用交流電源の複数の半サイクルを除去することによってデジタル情報を付加し、このデジタル情報に基づいて照明装置の釣行を行う調光システムが開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、商用交流電源からの交流電圧の半サイクルにおける導通角０度〜９０度の部分に、切り欠きパターンを形成することによりデジタル情報を付加することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５８６５４７８号公報

【特許文献2】特許第５８３８２３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載されているように、交流電圧の半サイクルを除去することによって制御情報を付加する方法では、電力供給に遅れが発生するため電力保持回路が必要となり、大型化やコストアップの要因となるという課題がある。

【0007】

また特許文献２に記載されているように、交流電圧の半サイクルにおける導通角０度〜９０度の部分に、切り欠きパターンを形成して制御情報を付加する方法では、半サイクルの電圧上昇途中でスイッチ素子をオンするために突入電流が増加し、このためやはり大型化やコストアップの要因となるという課題がある。しかも、突入電流によりノイズが発生するため騒音が発生したり他装置へ影響を与えるといった課題もある。

【0008】

この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであり、商用交流電源からの交流電圧にデジタル情報からなる制御情報を付加する２線式の制御装置であって、交流電圧の複数の半サイクルを除去する場合のような電力供給の遅れも発生することがなく、交流電圧の半サイクルにおける導通角０度〜９０度の部分に、切り欠きパターンを形成する場合のような突入電流の増加もない、小型で安価な制御装置を提供し、さらにはこの制御装置によって制御される負荷装置及び制御システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）商用交流電源と、該商用交流電源から電力供給を受ける負荷装置との間に接続される２線式の制御装置であって、前記商用交流電源による交流電圧の毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうちの第１の期間を遮断することにより制御装置の電源を確保する電源供給部と、毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうち、電源確保のために遮断した前記第１の期間を除く第２の期間の遮断有無により、前記商用交流電源から前記負荷装置に供給される交流電圧にデジタル情報からなる制御情報を付加する制御情報付加手段と、を備え、前記制御情報付加手段は、前記制御情報による前記負荷装置の設定時にのみ交流電圧に制御情報を付加し、設定完了後は制御情報を付加しないことを特徴とする制御装置。
（２）設定完了後の制御情報を付加しない状態は第２の期間の遮断有りの状態である前項１に記載の制御装置。
（３）前記負荷装置は、前記交流電圧の少なくとも前記第２の期間の入力に対してインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下回路を備えている前項１または２に記載の制御装置。
（４）商用交流電源と、該商用交流電源から電力供給を受ける負荷装置との間に接続される２線式の制御装置であって、前記商用交流電源による交流電圧の毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうちの第１の期間を遮断することにより制御装置の電源を確保する電源供給部と、毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうち、電源確保のために遮断した前記第１の期間を除く第２の期間の遮断有無により、前記商用交流電源から前記負荷装置に供給される交流電圧にデジタル情報からなる制御情報を付加する制御情報付加手段と、を備え、前記負荷装置は、前記交流電圧の少なくとも前記第２の期間の入力に対してインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下回路を備えていることを特徴とする制御装置。
（５）前記負荷装置はＬＥＤ点灯装置であり、前記制御情報は、前記ＬＥＤ点灯装置の調光または調色の少なくともいずれかを設定するための情報である前項１〜４のいずれかに記載の制御装置。
（６）前記商用交流電源から、請求項１〜５のいずれかに記載の制御装置を介して電力供給を受ける負荷装置であって、前記交流電圧の少なくとも前記第２の期間の入力に対してインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下回路を備えたことを特徴とする負荷装置。
（７）前項１〜５のいずれかに記載の制御装置と、前項６に記載の負荷装置とを備えた制御システム。

【発明の効果】

【0010】

前項（１）に記載の発明によれば、商用交流電源による交流電圧の毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうちの第１の期間を遮断することにより制御装置の電源を確保するから、電力供給の遅れが発生せず、従って特別な電力保持回路が必要となることもない。しかも、毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうち、電源確保のために遮断した第１の期間を除く第２の期間の遮断有無により、商用交流電源から負荷装置に供給されるによる交流電圧に制御情報を付加するから、商用交流電源による交流電圧の半サイクルにおける導通角０度〜９０度の部分に、切り欠きパターンを形成する場合のような大きな突入電流は発生しない。従って、安価で小型の制御装置となる。

【0011】

また、制御情報付加手段は、制御情報による負荷装置の設定時にのみ交流電圧に制御情報を付加し、設定完了後は制御情報を付加しないから、制御情報の付加処理の時間が少なくてすみ、その分消費電力を低減することができる。

【0012】

前項（５）に記載の発明によれば、負荷装置であるＬＥＤ点灯装置の調光または調色の少なくともいずれかを設定するための制御情報を、商用交流電源による交流電圧に付加することができる。

【0013】

前項（６）に記載の発明によれば、商用交流電源から、前項１〜５のいずれかに記載の制御装置を介して電力供給を受ける負荷装置は、制御情報が付加された交流電圧の少なくとも第２の期間の入力に対してインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下回路を備えているから、制御情報が付加された交流電圧が第２の期間において入力される際の歪みを抑制することができ、このため制御情報の精度の高い解析・抽出を行うことができる。

【0014】

前項（７）に記載の発明によれば、安価で小型の２線式制御装置と、商用交流電源による交流電圧に付加されたデジタル情報からなる制御情報の精度の高い解析・抽出を行うことができる負荷装置を備えた制御システムとなる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の一実施形態に係る制御システムのブロック図である。

【図2】２線式制御装置１の概略構成を示す回路図である。

【図3】負荷装置２の概略構成を示す回路図である。

【図4】（イ）はＡ点とＣ点間の電圧波形図、（ロ）はＢ点とＣ点間の電圧波形図、（ハ）はＡ点とＢ点間の電圧波形図、（ニ）は図２のｄ点の信号波形図である。

【図5】（イ）（ロ）は、商用交流電源による交流電圧にデジタル情報からなる制御情報を付加する場合の具体例の説明図である。

【図6】（イ）（ロ）は負荷装置に入力される交流電圧の波形が歪む様子を説明するための図である。

【図7】（イ）〜（ハ）は図６の波形歪みを解消するためのインピーダンス低下回路の動作説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0017】

図１はこの発明の一実施形態に係る制御システムのブロック図である。この制御システムは２線式制御装置１と負荷装置２を備えている。

【0018】

２線式制御装置１は、商用交流電源３から負荷装置２へと向かう２本の電力供給線４，５のうちの一方の電力供給線４において、商用交流電源３と負荷装置２との間に配置されている。以下の説明では、商用交流電源３と２線式制御装置１を結ぶ電力供給線４１上の部位をＡ点、２線式制御装置１と負荷装置２を結ぶ電力供給線４２上の部位をＢ点、負荷装置２と商用交流電源３を結ぶ電力供給線５上の部位をＣ点とする。

【0019】

負荷装置２は商用交流電源３から電力の供給を受けて負荷を駆動する装置であり、その種類は限定されないが、一例としてはＬＥＤ負荷を点灯させるＬＥＤ点灯装置や、モータ駆動装置、ヒーター駆動装置、エアコン、テレビ等を挙げることができる。

【0020】

２線式制御装置１は、負荷装置２に対し、商用交流電源３から供給される交流電圧にデジタル情報からなる制御情報を付加して負荷装置２に送出するものである。２線式制御装置１の種類は限定されないが、一例としてはＬＥＤ点灯装置の調光及び／または調色を設定制御する調光・調色制御装置を挙げることができる。勿論、上述したモータ駆動装置、ヒーター駆動装置、エアコン、テレビ等を制御する２線式制御装置であっても良い。

【0021】

図２は２線式制御装置１の概略構成を示す回路図である。同図に示すように、２線式制御装置１はスイッチング部１０１と、制御部１０２と、電力供給部１０３と、電圧モニター部１０４と、駆動部１０５を備えている。

【0022】

スイッチング部１０１は、この実施形態ではＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）が使用されている。具体的には、２つのＭＯＳＦＥＴ１０１ａ、１０１ｂが商用交流電源３の一方の電力供給線４の中間に直列に逆接続（バックツーバック）されており、電力供給線４を２つの電力供給線４１と電力供給線４２に分割している。２つのＭＯＳＦＥＴ１０１ａ、１０１ｂの各ゲートはいずれも抵抗１０６、１０７を介して駆動部１０５に接続され、駆動部１０５からの駆動信号に基づいて、２つのＭＯＳＦＥＴ１０１ａ、１０１ｂからなるスイッチング部１０１がオンまたはオフするようになっている。なお、スイッチング部１０１の構成は図示のものに限定されることはなく、駆動部１０５からの駆動信号によりオンオフ動作を行う素子であれば良く、トランジスタ等によって構成されても良い。

【0023】

電力供給部１０３は制御部１０２に電力供給を行う機能を有し、電力供給部１０３の入力側が、スイッチング部１０１の両側における電力供給線４１、４２にそれぞれダイオード１０８、１０９を介して接続されており、電力供給部１０３の出力側は制御部１０２に接続されている。また、各ダイオード１０８、１０９はカソード側が電力供給部１０３と接続されており、商用交流電源３から電力供給線４、５を介して送出される交流電力を電力供給部１０３が受けて、制御部１０２に電力供給を行うことができるようになっている。

【0024】

電圧モニター部１０４は商用交流電源３による交流電圧を監視して交流電圧のゼロクロスを検出する機能を有し、電圧モニター部１０４の入力側が、スイッチング部１０１の両側における電力供給線４１、４２にそれぞれダイオード１１０、１１１を介して接続されており、電圧モニター部１０４の出力側は制御部１０２に接続されている。また、各ダイオード１１０、１１１はカソード側が電圧モニター部１０４と接続されており、商用交流電源３から電力供給線４、５を介して送出される交流電圧の値を電圧モニター部１０４が監視して、ゼロクロスの検出結果を制御部１０２に出力できるようになっている。

【0025】

駆動部１０５は制御部１０２からの制御信号を受けてスイッチング部１０１のオンオフを駆動制御する機能を有する。

【0026】

制御部１０２は、電圧モニター部１０４による交流電圧のゼロクロス検出結果に基づいて、スイッチング部１０１をオンオフするための制御信号を駆動部１０５に送出する。この実施形態では、スイッチング部１０１のオンオフにより、商用交流電源３による交流電圧に１または０のデジタル情報の組み合せからなる制御情報を付加して負荷装置２に供給するようになっており、制御部１０２は、交流電圧に制御情報が付加されるようにスイッチング部１０１をオンオフするための制御信号を駆動部１０５に出力する。この点については後述する。

【0027】

また、制御部１０２への電力供給は前述したように電力供給部１０３により行われるが、電力供給路を閉回路とするために、制御部１０２の電力供給ラインの出力側は、アノード側が制御部１０２に接続された２つのダイオード１１２、１１３を介して、スイッチング部１０１の両側における電力供給線４１、４２にそれぞれ接続されている。

【0028】

図３は負荷装置２の概略構成を示す回路図である。同図に示すように、負荷装置２は全波整流回路２０１と、平滑コンデンサ２０２と、電力供給部２０３と、電圧モニター部２０４と、インピーダンス低下回路２０５と、制御部２０６と、駆動部２０７と、負荷２０８等を備えている。

【0029】

全波整流回路２０１は、商用交流電源３からの交流電圧を全波整流するものであり、入力端が２本の電力供給線４２、５にそれぞれ接続されている。

【0030】

平滑コンデンサ２０２は全波整流回路２０１の出力に接続されており、全波整流回路２０１で全波整流された電圧を平滑化する。

【0031】

電力供給部２０３は、２本の電力供給線４２、５から、カソード側を電力供給部２０３に接続された各ダイオード２０９、２１０を介して交流電力を受け、制御部２０６に電力を供給する機能を有する。

【0032】

電圧モニター部２０４は、２本の電力供給線４２、５から各ダイオード２０９、２１０を介して入力される、商用交流電源３による交流電圧の値を検出する。

【0033】

インピーダンス低下回路２０５は、制御部２０６からの指示に基づいてインピーダンスを低下させることにより、電圧モニター部２０４に入力される交流電圧の波形歪みを防止する。この点については後述する。

【0034】

制御部２０６は、インピーダンス低下回路２０５に動作指示を送出するとともに、電圧モニター部２０４で検出された交流電圧の波形を解析し、２線式制御装置１から交流電圧に付加されて送られてきたデジタル情報からなる制御情報を解析・抽出する。そして、抽出された制御情報に基づき、駆動部２０７を介して負荷に対する設定や駆動を行う。

【0035】

駆動部２０７は制御部２０６からの駆動信号に基づいて負荷２０８に対する設定や駆動を行う。

【0036】

次に、図２に示した２線式制御装置１の動作を図４の波形図を参照しつつ説明する。

【0037】

図４（イ）は、商用交流電源３による交流電圧Ｖ０の波形、換言すればＡ点とＣ点間の電圧波形（Ａ−Ｃ間波形）を示す図、図４（ロ）は負荷装置２に入力される２本の電力線４２、５間の電圧波形、換言すればＢ点とＣ点間の電圧波形（Ｂ−Ｃ間波形）を示す図、図４（ハ）は２線式制御装置１の両側の電力供給線４１、４２間の電圧波形（Ａ−Ｂ間波形）を示す図、図４（ニ）は図２のｄ点つまり制御部１０２から駆動部１０５に送出されるスイッチング部１０１をオンオフするための制御信号の波形図である。

【0038】

交流電圧Ｖ０の毎半サイクルにおける導通角を０度〜１８０度とすると、この実施形態では図４（ロ）に示すように、毎半サイクルにおける導通角９０度〜１８０度のうちの一定期間においてスイッチング部１０１をオフにすることにより、負荷装置２へ入力される商用交流電源３からの交流電圧Ｖ０の一部を遮断している。具体的には、導通角が９０度を少し超えたタイミングＴ１から、導通角１８０度のタイミングＴ３までの一定期間遮断している。遮断期間はタイミングＴ１からＴ２までの前段の期間２（第２の期間）と、それに続くタイミングＴ２からＴ３までの後段の期間１（第１の期間）とからなる。

【0039】

スイッチング部１０１のオフにより、毎半サイクルにおける遮断された期間の交流電圧Ｖ０はダイオード１０８、１０９を介して電力供給部１０３へと入力される。つまり図４（ハ）に示すように、Ａ点・Ｂ点間に期間１及び期間２だけ電圧Ｖ１が発生する。この電圧Ｖ１のうち、期間１に対応する部分の電圧による電力（図４（ハ）にハッチングで示す）を、電力供給部１０３は制御部１０２に供給する電力として利用する。このため、期間１としては制御部１０２に対して必要な電力量を確保できるような一定期間が設定されている。

【0040】

また、スイッチング部１０１のオフにより、毎半サイクルにおける遮断された期間の交流電圧Ｖ０はダイオード１１０、１１１を介して電圧モニター部１０４へも入力され、電圧モニター部１０４は導通角１８０度の時点Ｔ３のゼロクロスを検出する。

【0041】

制御部１０２は、電圧モニター部１０４により検出されたゼロクロスの時点をスタートとして立ち上がる、図４（ニ）に示すようなパルス波形を駆動部１０５の制御信号Ｓ１として出力する。この制御信号Ｓ１を受けて、駆動部１０５は制御信号Ｓ１がＨレベルの時にスイッチング部１０１がオン、Ｌレベルの時にスイッチング部１０１がオフとなるような駆動信号を出力し、スイッチング部１０１を駆動する。

【0042】

また、制御部１０２は制御信号Ｓ１の立ち下がりを、図４（ニ）に実線で示すような期間２の開始時点Ｔ１か、同図に破線で示すような期間２の終了時点Ｔ２に設定して、制御信号Ｓ１を作成する。制御信号Ｓ１の立ち下がりを期間２の開始時点に設定した場合、期間２の開始時点Ｔ１でスイッチング部１０１がオフになるため、負荷装置２に入力される交流電圧Ｖ０波形は図４（ロ）に実線で示すように、期間２の開始時点Ｔ１から導通角１８０度のタイミングＴ３まで遮断された波形となる。このため、期間２においては負荷装置２に入力される交流電圧Ｖ０が存在しないことになる。

【0043】

一方、制御信号Ｓ１の立ち下がりを、図４（ニ）の破線で示すような期間２の終了時点Ｔ２に設定した場合、期間２の終了時点Ｔ２でスイッチング部１０１がオフになるため、負荷装置２に入力される交流電圧Ｖ０は図４（ロ）に破線で示すように、期間２の終了時点Ｔ２から導通角１８０度のタイミングＴ３まで遮断された波形となる。このため、期間２においては負荷装置２に入力される交流電圧Ｖ０が存在することになる。

【0044】

このように、制御信号Ｓ１の立ち下がりのタイミングを変化させることによって、負荷装置２に入力される交流電圧Ｖ０は、期間２において存在したり存在しなかったりする。負荷装置２は期間２において交流電圧Ｖ０が存在する場合はデジタル情報「１」と判断し、存在しない場合はデジタル情報「０」と判断する。

【0045】

つまり、期間２はデジタル情報を作成するための期間として使用され、制御部１０２は、駆動部１０５への制御信号Ｓ１の立ち下がりのタイミングを毎半サイクルで変えることにより期間２における交流電圧Ｖ０の有無を変更し、デジタル情報を付加する。

【0046】

図５（イ）（ロ）に、商用交流電源３による交流電圧Ｖ０にデジタル情報からなる制御情報を付加する場合の具体例を示す。図５（イ）（ロ）は、いずれも負荷装置２に入力される２本の電力線４２、５間の交流電圧Ｖ０の波形（Ｂ−Ｃ間波形）を示している。また、各図の左側領域は通常動作時を示し右側領域は制御情報を付加して制御情報に対応する設定を負荷装置２に実行させる時（設定時と記している）の波形である。

【0047】

図５（イ）の例では、通常動作時にはスイッチング部１０１を期間２の終了時点Ｔ２でオフにし、導通角１８０度の時点（期間１の終了時点）Ｔ３でオンにする。従って負荷装置２へ入力される交流電圧Ｖ０も、期間２の終了時点Ｔ２で遮断されて立ち下がり、導通角１８０度の時点Ｔ３で導通した波形となる。

【0048】

一方、設定時においてデジタル情報「０」を付加するときは、スイッチング部１０１を期間２の開始時点Ｔ１でオフにし、導通角１８０度の時点Ｔ３でオンにする。これに応じて、負荷装置２へ入力される交流電圧Ｖ０も、期間２の開始時点Ｔ１で遮断されて立ち下がり、導通角１８０度の時点Ｔ３で導通した波形となる。つまり、期間２には電圧が存在しないことになり負荷装置は「０」と判定する。デジタル情報「１」を付加するときは、スイッチング部１０１を期間２の終了時点Ｔ２でオフにし、導通角１８０度の時点Ｔ３でオンにする。これに応じて、負荷装置２への交流電圧Ｖ０も、期間２の終了時点Ｔ２で遮断されて立ち下がり、導通角１８０度の時点Ｔ３で導通した波形となる。つまり、期間２には電圧が存在することになり負荷装置２は「１」と判定する。そして、負荷装置２に実行させる設定内容に従って毎半サイクル毎に「０」か「１」を付加することにより、複数のデジタル情報からなる制御情報を負荷装置２に送信する。制御情報の送信後（負荷装置２による設定終了後）は再度左側の通常動作に戻る。

【0049】

図５（ロ）の例では、通常動作時にはスイッチング部１０１を期間２の開始時点Ｔ１でオフにし、導通角１８０度の時点（期間１の終了時点）Ｔ３でオンにする。従って負荷装置２へ入力される交流電圧Ｖ０も、期間２の開始時点Ｔ１で遮断されて立ち下がり、導通角１８０度の時点Ｔ３で導通した波形となる。

【0050】

一方、設定時においてデジタル情報「１」を付加するときは、スイッチング部１０１を期間２の終了時点Ｔ２でオフにし、導通角１８０度の時点Ｔ３でオンにする。これに応じて、負荷装置２へ入力される交流電圧Ｖ０も、期間２の終了時点Ｔ２で遮断されて立ち下がり、導通角１８０度の時点Ｔ３で導通した波形となる。つまり、期間２には電圧が存在することになり負荷装置は「１」と判定する。デジタル情報「０」を付加するときは、スイッチング部１０１を期間２の開始時点Ｔ１でオフにし、導通角１８０度の時点Ｔ３でオンにする。これに応じて、負荷装置２への交流電圧Ｖ０も、期間２の開始時点Ｔ１で遮断されて立ち下がり、導通角１８０度の時点Ｔ３で導通した波形となる。つまり、期間２には電圧が存在しないことになり負荷装置２は「０」と判定する。そして、負荷装置２に実行させる設定内容に従って毎半サイクル毎に「０」か「１」を付加することにより、複数のデジタル情報からなる制御情報を負荷装置２に送信する。制御情報の送信後（負荷装置２による設定終了後）は再度左側の通常動作に戻る。

【0051】

なお、図５（イ）（ロ）に表示された（０）（１）は、その半サイクルにデジタル情報の「０」が付加されているか「１」が付加されているかを示している。また、負荷装置２が交流電圧Ｖ０から制御情報を抽出するタイミングは、例えば、「０００１１１」というように予め決められたデジタル情報を抽出開始信号としておき、抽出開始信号の次に続く複数のデジタル情報を制御情報として抽出するように、２線式制御装置１と負荷装置２との間で予め取り決めておけば良い。

【0052】

図５（イ）及び（ロ）の例では、通常動作時は毎半サイクルが同じ波形の電圧であり、設定時には毎半サイクルの波形を異ならせて制御情報を付加したが、通常動作時においても毎半サイクルで異なる波形を形成しても良い。しかし、負荷装置２側で制御情報による設定が必要な場合にのみ、毎半サイクルの波形を異ならせる方が、制御部１０２による制御情報の付加処理の時間が少なくてすみ、その分消費電力を低減することができる。

【0053】

また、図５（イ）及び（ロ）のいずれのパターンを適用しても良いが、図５（イ）の方が、交流電圧Ｖ０の波形の歪みが少ない状態が通常動作となるため、ノイズが少なく高調波も抑制できる点で望ましい。

【0054】

次に、図３に示した負荷装置２の動作を説明する。

【0055】

負荷装置２に入力される交流電圧Ｖ０は整流回路２０１により整流され、平滑コンデンサ２０２により平滑化されて、駆動部２０７により駆動される負荷２０８に供給される。

【0056】

また、交流電圧Ｖ０は電力供給部２０３にも入力され、その一部が制御部２０６の電源電力として使用される。

【0057】

さらに、交流電圧Ｖ０の値は電圧モニター２０４によって検出されるとともに、検出結果は制御部２０６に送出される。

【0058】

制御部２０６は、電圧モニター２０４によって検出された交流電圧Ｖ０の値に基づき、毎半サイクル毎に期間２における交流電圧Ｖ０の有無を判定してデジタル情報を判定し、複数のデジタル情報の所定の組み合わせを制御情報として抽出する。そして、抽出した制御情報に応じ駆動部２０７を介して設定値の設定等、負荷を制御する。

【0059】

さらに制御部２０６はインピーダンス低下回路２０５を以下のように動作させる。即ち、負荷装置２に入力される交流電圧Ｖ０は、上述したように、２線式制御装置１のスイッチング部１０１のオフにより、図６（ロ）に示すように期間２の開始時点Ｔ１か、または終了時点Ｔ２で遮断されるが、負荷装置２のインピーダンスにより遮断時の波形の立ち下がりが急峻にならず、図６（イ）に示すように歪み３００が発生した状態となる。このため、負荷装置２の制御部２０７は期間２における電圧の有無の判定を高精度に行うことができず、デジタル情報を的確に読み取ることができない場合がある。特に、負荷装置２の回路構成がコンデンサインプット回路等でコンデンサの充電が完了しインピーダンスが高くなる回路構成の場合（力率改善用回路が存在している場合も含む）、特に歪み３００が発生しやすい。

【0060】

そこで、負荷装置２の制御部２０６は図７（ハ）に示すように、期間２の開始時点Ｔ１から導通角１８０度の時点Ｔ３までＨレベルとなる駆動信号Ｓ２を出力し、インピーダンス低下回路５を駆動して負荷装置２のインピーダンスを低下させる。負荷装置２のインピーダンスの低下により、同図（イ）に示すように、交流電圧Ｖ０の遮断時の歪みは抑制されて立ち下がりが急峻になる。このため、期間２における電圧の有無、ひいては制御情報の解析・抽出を精度良く行うことができる。インピーダンス低下回路２０５の駆動タイミングである期間２の開始時点Ｔ１は、予め設定されたタイミングであるから、負荷装置２の制御部２０６にその情報を予め付与しておけば良い。

【0061】

また、この実施形態では、期間２の開始時点Ｔ１から導通角１８０度の時点Ｔ３まで、インピーダンス低下回路２０５を動作させたが、少なくとも、期間２の開始時点Ｔ１から終了時点Ｔ２まで動作させれば良い。

【0062】

なお、インピーダンス低下回路２０５を動作させる場合、インピーダンス低下回路２０５には交流電圧Ｖ０からの電流が流れることになるため、制御情報の付加態様としては、期間２に電圧が存在する図５（イ）よりも存在しない図５（ロ）の方が、インピーダンス低下回路２０５を流れる電流を少なくでき損失を少なくできる点で望ましい。

【0063】

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。例えば、デジタル情報「１」「０」を作成するための期間２を、電力確保用の期間１よりも先に設定したが、期間１を先に設定しても良い。

【符号の説明】

【0064】

１ ２線式制御装置
２ 負荷装置
３ 商用交流電源
４、５、４１、４２ 電力供給線
１０１ スイッチング部
１０２ 制御部
１０３ 電力供給部
１０４ 電圧モニター部
１０５ 駆動部
２０３ 電力供給部
２０４ 電圧モニター部
２０５ インピーダンス低下回路
２０６ 制御部
２０８ 負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】