特開 2024-115398 非常用照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115398

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】非常用照明装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/105 20200101AFI20240819BHJP

   H02J 9/06 20060101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

H05B47/105

H02J9/06 150

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021074

(22)【出願日】2023-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390014546

【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】相場 明穂

(72)【発明者】

【氏名】平本 雄也

(72)【発明者】

【氏名】篠田 健吾

【テーマコード（参考）】

3K273

5G015

【Ｆターム（参考）】

3K273AA03

3K273BA25

3K273BA36

3K273BA37

3K273DA08

3K273EA06

3K273EA22

3K273EA38

3K273FA14

3K273FA32

3K273FA33

3K273FA41

3K273GA02

3K273GA06

3K273GA12

3K273GA13

3K273GA14

3K273GA15

3K273GA25

5G015FA18

5G015GB01

5G015JA55

5G015KA01

(57)【要約】

【課題】本開示は非常用照明装置に関し、点検動作において、電池を十分に放電させることができる非常用照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本開示の非常用照明装置は、交流電源により充電される電池と、電池により点灯駆動される光源と、疑似停電発生回路とを備える。疑似停電発生回路により、交流電源から電池への充電を遮断する疑似停電発生処理と、電池からの放電電流に基づき、電池を点検する点検処理とを実行するように構成される。疑似停電発生処理は、点検処理が終了した後も継続する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源により充電される電池と、
前記電池により点灯駆動される光源と、
疑似停電発生回路と、
を備え、
前記疑似停電発生回路により、前記交流電源から前記電池への充電を遮断する疑似停電発生処理と、
前記電池からの放電電流に基づき、前記電池を点検する点検処理と、
を実行するように構成され、
前記疑似停電発生処理は、前記点検処理が終了した後も継続する、非常用照明装置。

【請求項2】

前記点検処理は、前記放電電流が第一の閾値に到達するまで、または作業者が前記点検処理を終了させるまで継続する、請求項１に記載の非常用照明装置。

【請求項3】

前記疑似停電発生処理は、前記電池の放電電流が第二の閾値に到達するまで継続し、前記第二の閾値は、前記電池の放電の終了を示す閾値である、請求項１に記載の非常用照明装置。

【請求項4】

前記疑似停電発生処理と、
前記点検処理と、
を含む短時間点検処理を更に実行し、
前記短時間点検処理においては、
前記疑似停電発生処理は、前記点検処理の終了に伴い終了する、請求項１に記載の非常用照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非常用照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

非常用照明装置は、平常時には外部電源から供給される電力により電池を充電し、非常時には電池からの電力を供給して光源を点灯させる。法律等の要請により、非常用照明装置には、非常時に使用可能であることを点検するための点検機能が備わっている場合も珍しくない。点検機能により、電池容量の低下、もしくは長期間放電動作を行わないことによる電池の劣化などの異常の有無を確認することができる。さらに、点検動作自体によって電池を放電し、活性化することができる。

【0003】

ところで、点検機能においては、点検操作が正常に行われ、電池の寿命判定が完了するに伴い、点検を即終了する技術が知られる（例えば、特許文献１参照）。これにより、非常用照明装置を速やかに平常時の使用状態に戻すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１-１７１３１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来技術においては、点検動作を短時間で終了させることができる反面、電池の放電が不十分となり、電池の活性化が行われず、電池が劣化してしまうという問題がある。

【0006】

本開示は上述の問題を解決するため、点検動作において、電池を十分に放電させることができる非常用照明装置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】

【0007】

本開示の態様は、交流電源により充電される電池と、
前記電池により点灯駆動される光源と、
疑似停電発生回路と、
を備え、
前記疑似停電発生回路により、前記交流電源から前記電池への充電を遮断する疑似停電発生処理と、
前記電池からの放電電流に基づき、前記電池を点検する点検処理と、
を実行するように構成され、
前記疑似停電発生処理は、前記点検処理が終了した後も継続する、非常用照明装置であることが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本開示の態様によれば、点検動作において、電池を十分に放電させることができる非常用照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施の形態１に係る、非常用照明装置の回路ブロック図である。

【図2】本開示の実施の形態１に係る、非常用照明装置が行う短時間点検処理および放電点検処理における電池の放電波形である。

【図3】本開示の実施の形態１に係る、放電点検処理を開始するためのボタン操作例である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の実施の形態に関わる非常用照明装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

【0011】

実施の形態１
図１は、本開示の実施の形態１に係る、非常用照明装置１００の回路ブロック図である。非常用照明装置１００は、外部の交流電源ＡＣからの電力を受け付け、電池を充電する点灯ユニット１０と、非常時に点灯する光源部３０を備える。

【0012】

点灯ユニット１０は、ダイオードブリッジ１、常用電源回路２、電池電圧検出部４、停電検出回路５、非常用電源回路６、制御部７、および報知部８を備える。

【0013】

点灯ユニット１０のダイオードブリッジ１には外部の交流電源ＡＣが接続される。ダイオードブリッジ１は交流電圧を全波整流し、脈流電圧を生成する。ダイオードブリッジ１の出力端子間には常用電源回路２が接続される。ダイオードブリッジ１の出力の低電位側は、接地用端子に接続されている。

【0014】

常用電源回路２は、トランス１４、スイッチング素子１５を含む絶縁形フライバック回路を備え、脈流電圧を直流電圧に変換し、電池５０を充電する。常用電源回路２において、コンデンサ１１は、ダイオードブリッジ１による全波整流、および後述するスイッチングにより発生するリップルを低減するために接続される。抵抗１２、コンデンサ１３の順で接続された回路は、制御ＩＣ１６への制御電源を供給する。

【0015】

制御ＩＣ１６は、制御部７から出力される制御信号をフォトカプラ１８と抵抗１７を介して受信する。制御ＩＣ１６は、当該制御信号に含まれる目標値と常用電源回路２の出力電圧が一致するようにスイッチング素子１５をオンオフ制御する。制御ＩＣ１６は、例えばＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）ドライバである。

【0016】

トランス１４の一次側の一端は、コンデンサ１１の正極に接続される。トランス１４の一次側の他端には、スイッチング素子１５の第１端子が直列に接続される。

【0017】

スイッチング素子１５は、第１端子がトランス１４と接続され、第２端子が接地用端子と接続され、制御端子が制御ＩＣ１６と接続される。スイッチング素子１５は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング素子１５がＭＯＳＦＥＴの場合、第１端子はドレイン端子、第２端子はソース端子、制御端子はゲート端子である。

【0018】

ダイオード２０は、トランス１４の二次側に直列に接続され、出力側に安定した電圧を伝達するために設けられる。ダイオード２０のカソードには、電解コンデンサ２１の正極が接続される。電解コンデンサ２１は、フライバック回路の出力を平滑化する出力コンデンサである。

【0019】

直列に接続された抵抗２２と抵抗２３から構成される常用電源出力電圧検出部は、電解コンデンサ２１と並列に接続され、フライバック回路の出力を分圧する。分圧値は、制御部７に入力される。これにより、制御部７は、常用電源回路２の出力電圧を検出することができる。

【0020】

コンデンサ２４は、常用電源回路２の接地用の経路において、トランス１４の一次側と二次側を絶縁するために挿入される。

【0021】

常用電源回路２は、疑似停電発生回路１９をさらに備える。疑似停電発生回路１９は、制御ＩＣ１６を動作させ、交流電源ＡＣから電池５０への充電を遮断する疑似停電発生処理を実行する。これにより、電池５０を放電させ、光源部３０を点灯させることができる。

【0022】

常用電源回路２の出力は抵抗３１および電池５０に接続される。これにより、交流電源ＡＣからの電力供給がされる平常時には、電池５０を充電することができる。ここで平常時とは、交流電源ＡＣが遮断された停電状態、または上述の疑似停電状態を除く時間のことである。なお、以下の説明において特に断りが無い限り、停電状態または疑似停電状態を、停電状態と称する。

【0023】

電池５０は、停電時に光源部３０に電力を供給し、光源部３０を点灯する。電池５０は、充電可能な電池あればよく、例えばニカド電池、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池などの２次電池である。抵抗３１は、電池５０の高電位側に直列に接続され、電池５０の電流を制限するために設けられる。

【0024】

直列に接続された抵抗５１と抵抗５２から構成される電池電圧検出部４は、コンデンサ３２と並列に接続され、電池５０の出力電圧を分圧する。分圧値は、制御部７に入力される。

【0025】

非常用電源回路６は、停電を検出した制御部７の制御により動作し、電池５０の出力電圧を昇圧して光源部３０を点灯させる。常用電源回路６において、コイル５３の一端は、コンデンサ３２の正極に接続され、他端は、ダイオード５４のアノードに接続される。ダイオード５４のカソードは、コンデンサ５８の正極に接続される。コンデンサ５８の負極はコンデンサ３２の負極に接続される。すなわち、非常用電源回路６においては、昇圧型スイッチング回路により昇圧された電池５０の出力電圧が、コンデンサ５８に印加されるように構成されている。

【0026】

コイル５３とダイオード５４の接続点と接地用端子との間には、スイッチング素子５５が接続されている。スイッチング素子５５の第１端子は、ダイオード５４のアノードに接続される。スイッチング素子５５の第２端子はコンデンサ５８の負極に接続される。スイッチング素子の制御端子は制御部７に接続される。スイッチング素子５５は、例えばＭＯＳＦＥＴである。

【0027】

直列に接続された抵抗５６と抵抗５７から構成される非常用電源出力電圧検出部は、コンデンサ５８と並列に接続され、非常用電源回路６の出力電圧を分圧する。分圧値は、制御部７に入力される。

【0028】

抵抗５９には、光源部３０を流れる電流に対応する電圧が印加される。抵抗５９に印加される電圧は、制御部７に入力される。これにより、制御部７は、光源部３０の出力電流を検出することができる。

【0029】

非常用電源回路６の出力は、光源部３０に接続される。これにより、停電時には、電池５０に充電された電圧を用いて光源部３０を点灯することができる。

【0030】

光源部３０は、停電時に点灯する光源である。光源部３０は、例えばＬＥＤである。光源部３０をＬＥＤとすることで非常用照明装置１００の消費エネルギーを抑制できる。なお、図１の光源部３０ではＬＥＤが２つ示されているが、光源の数は１つ以上であればよい。

【0031】

停電検出回路５は、交流電源ＡＣの停電状態を検出する回路である。停電検出回路５は、トランス１４の二次側のフライバック巻き線の一端から、常用電源回路２の出力電圧を検出することで交流電源ＡＣが停電状態であるか否かを監視する。停電検出回路５は、交流電源ＡＣの停電を検出すると、交流電源ＡＣが停電状態であることを制御部７に通知する。

【0032】

制御部７は各種の演算を行うＣＰＵと、メモリと、タイマを備える。メモリは、例えば不揮発性メモリから構成される。制御部７は例えばマイクロコンピュータである。

【0033】

制御部７は、常用電源回路２の出力電圧と、電池５０の出力電圧の分圧値との電位差を算出する。さらに、制御部７は、算出した電位差に基づき、常用電源回路２の出力電圧の目標値を決定し、当該目標値を含む制御信号を制御ＩＣ１６に送信する。これにより、制御ＩＣ１６は、当該制御信号に含まれる目標値と常用電源回路２の出力電圧が一致するようにスイッチング素子１５をオンオフ制御することができ、電池５０を適切に充電するためのフィードバック制御が実現される。

【0034】

さらに、制御部７は、電池５０の出力電流と予めプログラムされた閾値とを比較する処理を実行する。電池５０の出力電流が閾値を超えた場合に疑似停電発生回路１９の疑似停電動作を終了させる。

【0035】

さらに、制御部７は、抵抗３９で検出した非常用電源回路６の出力電流が目標値に一致するよう、定電流制御を行う。これにより、光源部３０の定電力制御を実現することができる。

【0036】

さらに、制御部７は接続されている電池５０の正常、異常などの状態を示す信号を報知部８へ伝達する。

【0037】

報知部８は、制御部７から信号を受けると、非常用照明装置１００の外部に電池５０の状態を報知する。報知部８は、例えば報知用ＬＥＤであり、当該ＬＥＤを点滅状態、点灯状態にすることで、電池５０の状態が異常、正常であることをそれぞれ報知する。さらには、報知用ＬＥＤを消灯状態にすることで、電池５０が未接続であることを外部へ報知する。なお、報知部８は、ＬＥＤには限定されず、スピーカーのように、音または音声を出力することで電池５０の状態を報知してもよい。

【0038】

フォトカプラ２５は制御部７の出力端子に接続され、制御部７から出力される制御信号を常用電源回路２のフォトカプラ１８に伝達する。

【0039】

〈変形例〉
非常用照明装置１００は、常用電源回路２によって充電され、常用電源回路２による充電が正常に行われているか否かを報知するための充電用ＬＥＤをさらに備えていてもよい。さらに、充電用ＬＥＤに上述の報知部８の機能を持たせることで、報知部８のためのＬＥＤを新たに追加する必要がなくなる。

【0040】

なお、疑似停電発生回路１９の動作により疑似停電を発生させていることを報知部８によって外部に報知してもよい。これにより、外部から、非常用照明装置１００が点検中であることを判別することができる。

【0041】

図２は、本開示の実施の形態１に係る、非常用照明装置１００が行う短時間点検処理および放電点検処理における電池５０の放電波形である。

【0042】

まず、短時間点検処理における電池５０の放電波形７０について説明する。疑似停電発生回路１９の点検スイッチがＯＮになることにより、電池５０の放電が開始される。疑似停電発生回路１９は、作業者が点検操作を行っている間は疑似停電を発生させ、電池５０を放電させる。制御部７は、作業者が点検操作を終了したか否かを判定し、操作の終了が認められる場合は、疑似停電発生回路１９に対して、疑似停電発生動作を終了するように通知する。これにより疑似停電発生回路１９が動作を停止し、電池５０の放電が停止する。放電停止後は、電池５０の充電が再び開始される。

【0043】

また、疑似停電発生回路１９は、電池５０の寿命判定など、制御部７が電池５０の放電電流に基づき、当該電池の点検処理を行っている間も疑似停電を発生させることもできる。制御部７は、電池５０の寿命判定においては、電池５０の放電電流が第一の閾値７１まで到達したか否かを判定する。到達が認められる場合、制御部７は疑似停電発生回路１９に対して、疑似停電発生動作を終了するように通知する。疑似停電の停止に伴い、電池５０の充電が再び開始される。

【0044】

このように、短時間点検処理によって、作業者は非常用照明装置１００が非常時に使用可能であることを短時間で確認することができる。短時間点検処理は、２０分以内の点検時間を指し、３秒程度が特に望ましい。

【0045】

次に、放電点検処理における電池５０の放電波形８０について説明する。短時間点検処理と同様に、点検スイッチがＯＮになることにより、電池５０の放電が開始される。しかしながら、放電点検処理においては、疑似停電発生回路１９は、作業者による点検操作、または制御部７による点検処理が完了したあとも疑似停電状態を維持する。

【0046】

放電点検処理においては、制御部７が、電池５０の出力電流が予め設定した第二の閾値８１まで到達したか否かを判定する。到達が認められる場合、制御部７は疑似停電発生回路１９に対して、疑似停電発生動作を終了するように通知する。

【0047】

このように、本開示の非常用照明装置１００においては、短時間点検処理に加えて、放電点検処理を実行する。放電点検処理においては、点検完了後も、電池５０の出力電流が予め設定した閾値まで到達するまでは、疑似停電状態を継続し、電池５０を放電させる。これにより、電池５０の活性化を行うことができる。

【0048】

なお、放電点検処理における第二の閾値８１は、電池の正常放電の終了を示す閾値であればよく、たとえば電池５０の過放電を示す電流値であってもよい。

【0049】

〈変形例〉
なお、疑似停電発生回路１９の点検スイッチは、リモコンボタン等でも良い。

【0050】

図３は、本開示の実施の形態１に係る、放電点検処理を開始するためのボタン操作例である。横軸は時間を示す。縦軸は２値で示したボタンの状態であり、値が高いときはＯＮ、値が低いときはＯＦＦの状態を示す。またここでは、点検操作処理を開始するボタンを通常点検ボタンと称し、放電点検処理を開始するボタンを放電点検ボタンと称する。

【0051】

図３（ａ）は、リモコンまたは非常用照明装置１００本体が、通常点検ボタンと放電点検ボタンの両方を備える場合のボタン操作例である。放電点検ボタンを押下することで、電池５０の放電が開始される。

【0052】

一方、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、コストまたはスペースの関係で、リモコンまたは非常用照明装置１００本体に、放電点検ボタンを配置できなかった場合のボタン操作例である。図３（ｂ）は、リモコンにおいて、通常点検ボタンが押下された場合に、制御部７が予め設定された検出期間をカウントする場合のボタン操作例である。制御部７は、短時間点検処理を実行しているが、カウント中に再度リモコンの通常点検ボタンが押下された場合は、短時間点検処理を放電点検処理に変更する。

【0053】

図３（ｃ）は、非常用照明装置１００において、通常点検ボタンを長押しする場合のボタン操作例である。制御部７は、通常点検ボタンが予め設定された期間Ｔ押下され続けていた場合に、短時間点検処理から放電点検処理に変更する。

【0054】

なお、非常用照明装置１００本体またはリモコンに中止ボタンを配置し、途中で中断したい場合に中断できる仕様にしても良い。これにより、放電点検処理において、電池５０の出力電流が閾値まで到達するのを待たずして、当該処理を終了することができる。

【0055】

このように、本開示によれば、点検動作において、電池を十分に放電させることができる非常用照明装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ ダイオードブリッジ、２ 常用電源回路、４ 電池電圧検出部、５ 停電検出回路、６ 非常用電源回路、７ 制御部、８ 報知部、１０ 点灯ユニット、１１ コンデンサ、１２ 抵抗、１３ コンデンサ、１４ トランス、１５ スイッチング素子、１６ 制御ＩＣ、１７ 抵抗、１８ フォトカプラ、１９ 疑似停電発生回路、２０ ダイオード、２１ 電解コンデンサ、２２ 抵抗、２３ 抵抗、２４ コンデンサ、２５ フォトカプラ、３０ 光源部、３１ 抵抗、３２ コンデンサ、５０ 電池、５１ 抵抗、５２ 抵抗、５３ コイル、５４ ダイオード、５５ スイッチング素子、５６ 抵抗、５７ 抵抗、５８ コンデンサ、５９ 抵抗、７０ 放電波形、８０ 放電波形、１００ 非常用照明装置

【図1】

【図2】

【図3】