(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と負荷が直列に接続される一対の接続端子と、接続端子間を略短絡状態とするか否かにより商用電源から負荷への電源供給を制御して負荷をオン・オフする負荷制御手段と、負荷制御手段を操作する操作手段と、負荷オン時に商用電源からの電源供給を受けて操作手段の動作電源を作成する第１の電源作成手段と、商用電源により接続端子間に印加される交流電圧を全波整流する整流手段と、少なくとも負荷オフ時に整流手段の脈流出力により操作手段の動作電源を作成する第２の電源作成手段とを備えた２線式配線器具において、第２の電源作成手段は、整流手段の脈流出力によって充電される蓄電素子と、整流手段から蓄電素子への充電経路を開閉する第１のスイッチ要素と、蓄電素子の放電経路を開閉する第２のスイッチ要素と、蓄電素子の充電電圧が所定のしきい値電圧を超えているか否かを検出する電圧検出部と、脈流出力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部と、電圧検出部及びゼロクロス検出部の検出結果に基づいて第１及び第２のスイッチ要素をオンオフ制御するスイッチ要素制御部とを具備して蓄電素子から放電される電荷により操作手段の動作電源を作成して成り、スイッチ要素制御部は、ゼロクロス検出部にて脈流出力の立ち上がりが検出された時点で第１のスイッチ要素をオンし且つ第２のスイッチ要素をオフするとともに商用電源の半周期よりも長くない所定の充電制限時間の時限を開始し、電圧検出部によって蓄電素子の充電電圧がしきい値を超えていることが検出された時点、あるいは充電制限時間の時限が終了した時点の何れか早い時点で第１のスイッチ要素をオフし且つ第２のスイッチ要素をオンすることを特徴とする２線式配線器具。
【請求項２】
蓄電素子の充電電荷が充電経路側に逆流するのを防止する逆流防止素子を第１のスイッチ要素と蓄電素子との間の充電経路に挿入したことを特徴とする請求項１記載の２線式配線器具。
【請求項３】
充電制限時間を５ミリ秒以上且つ８．３ミリ秒未満に設定したことを特徴とする請求項２記載の２線式配線器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２線式配線器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図１０に示すような、人が近づくと自動的に負荷開閉部４３をオンすることにより負荷に相当する照明器具２に商用電源１を供給して点灯するとともに、人が遠ざかると自動的に負荷開閉部４３をオフすることにより照明器具２に商用電源１の供給を遮断して消灯するようにした、照明器具の自動点灯制御に用いる人体検出機能付負荷開閉装置４０がある。この人体検出機能付負荷開閉装置４０は、電源部４１と、操作部４２と、負荷開閉部４３とを備える。操作部４２は、負荷開閉部４３を駆動操作する部分であり、開閉制御部４２ａと、赤外線センサ部４２ｂと、明るさセンサ部４２ｃとを含んで構成される。
【０００３】
電源部４１は、商用電源１から電源供給されて、操作部４２（すなわち開閉制御部４２ａ、赤外線センサ部４２ｂおよび明るさセンサ部４２ｃ）に対し、常に電源供給する。操作部４２（すなわち開閉制御部４２ａ、赤外線センサ部４２ｂおよび明るさセンサ部４２ｃ）は、電源部４１からの電源供給を常に受けて動作している。
【０００４】
赤外線センサ部４２ｂは、電源部４１からの電源供給を常に受けて動作しており、所定の感知領域（図示せず）を有し、この感知領域内を通過する人体の放射する赤外線を検出して人体検出信号を開閉制御部４２ａへ出力するものであり、図１１に示すように、光学系４２ｂ１  と、焦電素子４２ｂ２  と、増幅回路４２ｂ３と、フィルタ回路４２ｂ４  と、比較回路４２ｂ５  と、出力回路４２ｂ６  とを備える。光学系４２ｂ１  は、ポリエチレン樹脂にて形成した集光レンズや反射鏡などにて構成する。焦電素子４２ｂ２  は、光学系４２ｂ１  の集光する赤外線の変化に応じた電圧を出力する。増幅回路４２ｂ３  は、焦電素子４２ｂ２  の出力する電圧を増幅して出力する。フィルタ回路４２ｂ４  は、増幅回路４２ｂ３  の出力からノイズ成分を除去して、所定周波数帯域成分のみを出力する。比較回路４２ｂ５  は、フィルタ回路４２ｂ４  からの出力を所定の閾値と比較し、フィルタ回路４２ｂ４  からの出力が所定の閾値より大きいときに、出力回路４２ｂ６  に信号を出力する。出力回路４２ｂ６  は、比較回路４２ｂ５  からの信号を受けると、人体検出信号を開閉制御部４２ａへ出力する。
【０００５】
明るさセンサ部４２ｃは、電源部４１からの電源供給を常に受けて動作しており、周囲の明るさである周囲照度を常に検出していて、予め定められる所定照度値よりも周囲照度の方が暗い場合に、予め定められる所定照度値よりも周囲照度の方が暗い旨を告げる暗信号を、開閉制御部４２ａへ出力する。
【０００６】
開閉制御部４２ａは、電源部４１からの電源供給を常に受けて動作しており、前記暗信号と前記人体検出信号との論理積（ＡＮＤ）を以て、負荷開閉部４３に対してオンを指示し、負荷開閉部４３のオンを所定時間継続した上で、再び負荷開閉部４３に対してオフを指示する。
【０００７】
従って、上述のような人体検出機能付負荷開閉装置４０にあっては、商用電源１→負荷開閉部４３→負荷２の閉回路の他に、商用電源１→電源部４１→操作部４２の閉回路を確保しなければならず、４個の電線接続端子を備える必要があり、人体検出機能付負荷開閉装置４０の設置に際して、配線の増加を招くという問題点があった。
【０００８】
そこで、上記のような問題点を解決するために、２個の電線接続端子を備えるのみで、上述の人体検出機能付負荷開閉装置４０における電源部４１と操作部４２と負荷開閉部４３とを内蔵できる、特開平１−１３３５３５号公報に示される２線式配線器具が知られている。
【０００９】
この特開平１−１３３５３５号公報に示される２線式配線器具は図１２に示すようなリモコンアダプタ５０である。このリモコンアダプタ５０は、２個の電線接続端子Ｔ１，Ｔ２を備えるとともに、内部に、電源部５１と操作部５２と負荷開閉部５３と補助回路５４とを備える。操作部５２は、開閉制御部５２ａとリモコン信号受信部５２ｂとを含んで構成される。
【００１０】
図１２に示すリモコンアダプタ５０にあっては、補助回路５４は、負荷開閉部５３に対して並列をなす状態で負荷２を含む回路に接続し、且つ負荷開閉部５３がオフのときに負荷電圧を負荷２の駆動に至らないレベルに低減できるインピーダンスを備える。また、電源部５１は、負荷開閉部５３と補助回路５４とのそれぞれに対して直列をなす状態で負荷２を含む回路に接続し、負荷開閉部５３のオン／オフに係わりなく、操作部５２（開閉制御部５２ａおよびリモコン信号受信部５２ｂ）に電源供給する。
【００１１】
しかしながら、前述の従来の２線式配線器具にあっては、負荷開閉部５３のオン／オフに係わらずに常に電源部５１を機能するために、電源部５１を、負荷２を含む回路に直列に挿入している。しかも、このように接続する電源部５１から常に安定に定電圧を出力するために、定電圧ダイオードなどの定電圧素子を利用しているものの、負荷２が負荷開閉部５３のオフのときに駆動しないように、負荷開閉部５３に並列に接続する補助回路５４のインピーダンスを大きくしてあるがために、負荷開閉部５３のオン／オフによって、電源部５１を通して流れる電流は大幅に異なる。
【００１２】
このことは、電源部５１の出力電圧が不安定になるとともに、負荷の投入（負荷開閉部５３のオン）時の突入電流に耐え得るようにするために、大電流容量の素子を用いなければならず、発熱対策も必要となり、大型化とコスト高とを招く。また、近年省エネを背景に普及してきているインバータ式蛍光灯照明器具は、従来の白熱灯照明器具や銅鉄タイプの安定器を用いた蛍光灯照明器具に比べて、負荷の投入時に非常に大きな突入電流が流れ、電源部５１の定電圧ダイオードなどの素子が容易に破壊され、その破壊防止のための回路構成が非常に複雑になるという問題点があった。
【００１３】
そこで、上記のような問題点を解決するために、本発明者らは、負荷のインピーダンスの変化や負荷開閉部のオン／オフ状態に関わりなく操作部へ安定して電源供給できる２線式配線器具を既に提案している（特開平１１−５５８７７号公報参照）。この公報に開示された２線式配線器具は、図１３に示すような人体検出機能付負荷開閉装置６０である。この人体検出機能付負荷開閉装置６０は、２個の電線接続端子Ｔ１，Ｔ２を備えるもので、整流回路部６１と、電源部６２と、補助電源回路６３と、操作部６４と、負荷開閉部６５とを内部に備える。操作部６４は、開閉制御部６４ａと赤外線センサ部６４ｂと明るさセンサ部６４ｃとを含んで構成される。
【００１４】
また、図１４に示す２線式配線器具は、図１３に示す人体検出機能付負荷開閉装置６０の補助電源回路６３がない場合で、新たに電源供給手段６６を備えたものである。
【００１５】
図１３に示す人体検出機能付負荷開閉装置６０にあっては、電源部６２は負荷開閉部６５に対して並列に接続し、且つ負荷開閉部６５がオフ状態のときに負荷電圧を負荷２が駆動するに至らないレベルに低減できるインピーダンスを備える。また、補助電源回路６３は、負荷２のインピーダンス変化や負荷開閉部６５のオン／オフ状態に関わりなく操作部６４へ安定して供給する。また、図１４に示す人体検出激能付負荷開閉装置６０にあっては、電源供給手段６６は負荷開閉部６５が長時間にわたって連続的にオン状態とすることを可能とするものである。
【００１６】
しかしながら、前述の従来の２線式配線器具にあっては、電源部６２は負荷開閉部６５に対して並列に接続し、且つ負荷開閉部６５がオフ状態のときに負荷電圧を負荷２が駆動するに至らないレベルに低減できるインピーダンスに設定され、また、操作部６４への入力電圧を低電圧化するために直列に高抵抗（１ＭΩ程度）が接続されている。さらに電源部６２を介して操作部６４へ供給可能な回路電流は前記負荷２にも流れており、待機時にその電流値はグロースタータ式の低力率型蛍光灯のグロースタータを放電させないために、グロースタータの放電開始電圧時（ＡＣ６５Ｖ程度）に流れる電流値未満に抑えなければならず、回路電流を１５０〜１８０μＡ程度の範囲内に抑える必要があり、その結果、操作部６４の消費電流は前記回路電流１５０〜１８０μＡ程度の範囲内でしか設定できず、操作部６４に使用可能な回路が限定されてしまうという問題点がある。
【００１７】
そこで、上記のような問題点を解決するために、本発明者らは、操作部で必要な電流を定常電流として商用電源−電源部−操作部の直列回路に流すことなく、操作部で必要な電力を供給可能な電源部を備えた２線式配線器具を提案している。この２線式配線器具は、図１５に示すような人体検出搬能付負荷開閉装置１０であって、電源部１２双び整流器１１を介して負荷２に直列に接続された商用電源１に接続され、人体の有無を検出し、駆動回路１６を駆動するための検出信号を出力する操作部１３と、この駆動回路１６により開閉され、負荷２の駆動制御を行うスイッチング素子を有する負荷開閉部１５と、負荷２の駆動時に操作部１３に電圧を供給する電圧供給回路１４と、整流器１１の脈流出力電圧の立ち上がりを検出するゼロクロス検出部１７とを有し、電源部１２が、整流器１１の脈流出力端と接続され、操作部１３側の線路に直列に介在された第１のスイッチ要素１２ａと、この第１のスイッチ要素１２ａの他方側に電流制限素子１２ｈと、電流制限素子１２ｈの他方側に電荷の充電機能を有する蓄電素子１２ｄと、第１のスイッチ要素１２ａと蓄電素子１２ｄの接続点よりも操作部１３側の線路に直列に介在された第２のスイッチ要素１２ｂと、蓄電素子１２ｄの電圧値を監視し、この電圧値が予め設定された電圧値に達したかどうかを検出する電圧検出回路１２ｃと、この電圧検出回路１２ｃの検出信号を受けて、第１及び第２のスイッチ要素１２ａ，１２ｂのオンオフ状態を切換可能なスイッチ要素制御部１２ｅとを備え、スイッチ要素制御部１２ｅは、蓄電素子１２ｄの電圧値が予め設定された電圧値以下のとき、第１のスイッチ要素１２ａをオン状態、かつ第２のスイッチ要素１２ｂをオフ状態とし、また、蓄電素子１２ｄの電圧値が予め設定された電圧値を越えたとき、第１のスイッチ要素１２ａをオフ状態、かつ第２のスイッチ要素１２ｂをオン状態とするものである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の２線式配線器具にあっては、照明負荷が電子スタータ式蛍光灯のように半波ごとに回路インピーダンスが異なるものである場合、蓄電素子１２ｄに充電可能な電圧値が半波ごとに異なり、全波とも放電させる必要がある場合、予め設定する充電電圧を低い側の半波の電圧に設定する必要があり、信号処理系用の電圧・電流が確保できないという問題がある。
【００１９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、負荷の種類に依らず、操作手段に対して常に安定した電圧供給が行える２線式配線器具を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、商用電源と負荷が直列に接続される一対の接続端子と、接続端子間を略短絡状態とするか否かにより商用電源から負荷への電源供給を制御して負荷をオン・オフする負荷制御手段と、負荷制御手段を操作する操作手段と、負荷オン時に商用電源からの電源供給を受けて操作手段の動作電源を作成する第１の電源作成手段と、商用電源により接続端子間に印加される交流電圧を全波整流する整流手段と、少なくとも負荷オフ時に整流手段の脈流出力により操作手段の動作電源を作成する第２の電源作成手段とを備えた２線式配線器具において、第２の電源作成手段は、整流手段の脈流出力によって充電される蓄電素子と、整流手段から蓄電素子への充電経路を開閉する第１のスイッチ要素と、蓄電素子の放電経路を開閉する第２のスイッチ要素と、蓄電素子の充電電圧が所定のしきい値電圧を超えているか否かを検出する電圧検出部と、脈流出力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部と、電圧検出部及びゼロクロス検出部の検出結果に基づいて第１及び第２のスイッチ要素をオンオフ制御するスイッチ要素制御部とを具備して蓄電素子から放電される電荷により操作手段の動作電源を作成して成り、スイッチ要素制御部は、ゼロクロス検出部にて脈流出力の立ち上がりが検出された時点で第１のスイッチ要素をオンし且つ第２のスイッチ要素をオフするとともに商用電源の半周期よりも長くない所定の充電制限時間の時限を開始し、電圧検出部によって蓄電素子の充電電圧がしきい値を超えていることが検出された時点、あるいは充電制限時間の時限が終了した時点の何れか早い時点で第１のスイッチ要素をオフし且つ第２のスイッチ要素をオンすることを特徴とし、負荷のインピーダンスが商用電源から供給される交流電圧の極性によって変化するために整流手段から出力される脈流出力が変動又は半波おきにレベル差が生じて、蓄電素子の充電電圧が電圧検出部のしきい値電圧に達しない場合であっても、商用電源の半周期よりも長くない充電制限時間の時限終了時に蓄電素子の電荷を放電させているから、簡単な構成でありながら、商用電源の半周期毎に蓄電素子の充放電を確実に行い、操作部に対して安定した電源供給が行える。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、蓄電素子の充電電荷が充電経路側に逆流するのを防止する逆流防止素子を第１のスイッチ要素と蓄電素子との間の充電経路に挿入したことを特徴とし、請求項１の発明の作用に加えて、充電制限時間が脈流出力の立ち上がり時点から脈流出力がピーク値に達するまでの時間よりも長く設定される場合であっても、一旦蓄電素子に充電された電荷が充電経路側に逆流することがなく、脈流出力のピーク値近傍の充電電圧を確保することが可能となり、操作部に対してさらに安定した電源供給が行える。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、充電制限時間を５ミリ秒以上且つ８．３ミリ秒未満に設定したことを特徴とし、請求項２の発明の作用に加えて、商用電源の電源周波数の違いに関わらず、脈流出力のほぼピーク値近傍の充電電圧を確保することが可能となり、操作部に対してさらに安定した電源供給が行える。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、従来例で説明したような人体検出機能付負荷開閉装置を例に本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、本発明はこれに限定する趣旨ではなく、商用電源と負荷に直列に接続されて商用電源から負荷への電源供給を制御する２線式配線器具全般について本発明の技術思想を適用することができる。
【００２４】
（実施形態１）
図１に本実施形態における人体検出機能付負荷開閉装置（以下、「負荷開閉装置」と略す）Ａのブロック図を示す。この負荷開閉装置Ａは、交流１００Ｖの商用電源１と照明器具のような負荷２が直列に接続される一対の接続端子Ｔ１，Ｔ２と、接続端子Ｔ１，Ｔ２間を略短絡状態とするか否かにより商用電源１から負荷２への電源供給を制御して負荷２を開閉（オン・オフ）する負荷制御手段と、負荷制御手段を操作する操作部１３と、負荷２のオン時に商用電源１からの電源供給を受けて操作部１３の動作電源を作成する第１の電源作成手段と、商用電源１により接続端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される交流電圧を全波整流する整流器（ダイオードブリッジ）１１と、少なくとも負荷２のオフ時に整流器１１の脈流出力により操作部１３の動作電源を作成する第２の電源作成手段とを備える。
【００２５】
負荷制御手段は、接続端子Ｔ１，Ｔ２間に挿入されるトライアック等の半導体スイッチング素子を備えた負荷開閉部１５と、操作部１３の出力信号Ｖｏとゼロクロス検出部１７の検出信号Ｖｚの論理積に基づいて負荷開閉部１５の半導体スイッチング素子をオン・オフ駆動する駆動回路部１６とで構成される。なお、接続端子Ｔ１，Ｔ２間には負荷開閉部１５と並列に整流器１１の交流入力端が接続されている。
【００２６】
また第１の電源作成手段は、例えば１次側が接続端子Ｔ１と負荷開閉部１５との間に挿入されたカレントトランスの２次側出力を整流するなどして直流電圧を取り出す電圧供給回路１４と、３端子レギュレータ等で構成され電圧供給回路１４から供給される直流電圧を安定化する定電圧回路１２ｇとから成り、負荷２のオン時に負荷開閉部１５を介して接続端子Ｔ１，Ｔ２間に流れる電流から電圧供給回路１４で取り出される直流電圧を定電圧回路１２ｇで安定化し、動作電源として操作部１３に供給するものである。
【００２７】
第２の電源作成手段は、ゼロクロス検出部１７及び電源部１２で構成され、整流器１１の脈流電圧からリップルを除去して平滑するとともに所定のレベルの直流電圧に変換するものである。ゼロクロス検出部１７は、例えば、整流器１１の脈流電圧を分圧抵抗により分圧した電圧をコンパレータにおいて０Ｖ近傍に設定された基準電圧Ｖｒと比較し、基準電圧Ｖｒよりも高い場合にＨレベル、基準電圧Ｖｒよりも低い場合にＬレベルとなる検出信号Ｖｚを出力するものである。また電源部１２は、整流器１１の脈流出力端間に接続され整流器１１の脈流出力によって充電される蓄電素子（電解コンデンサ）１２ｄと、整流器１１から蓄電素子１２ｄへの充電経路を開閉する第１のスイッチ要素１２ａと、蓄電素子１２ｄの放電経路を開閉する第２のスイッチ要素１２ｂと、蓄電素子１２ｄの充電電圧Ｖｃが所定のしきい値電圧Ｖｔｈを超えているか否かを検出して電圧検出信号Ｖｄを出力する電圧検出部１２ｃと、電圧検出部１２ｃの電圧検出信号Ｖｄ及びゼロクロス検出部１７の検出信号Ｖｚに基づいて第１及び第２のスイッチ要素１２ａ，１２ｂをオンオフ制御するスイッチ要素制御部１２ｅと、第１のスイッチ要素１２ａと蓄電素子１２ｄとの間に挿入された抵抗等から成る電流制限用素子１２ｈと、第２のスイッチ要素１２ｂと定電圧回路１２ｇの間に挿入される電圧変換回路１２ｆとを具備する。
【００２８】
ここで、蓄電素子１２ｄの容量値は、負荷２をグロースタータ方式の蛍光灯照明器具としたときにこの照明器具に内蔵されている雑音防止用コンデンサの容量値（約０．００６〜０．０１μＦ）と略同一の値に設定される。これにより、グロースタータの両端に印加される電圧をその放電開始電圧未満に抑えることができる。また、蓄電素子１２ｄの充電電圧Ｖｃは、操作部１３で必要とする電力を、（蓄電素子１２ｄの容量値）×Ｖｃ２／２として十分確保可能な電圧値に設定される。なお、充電電圧Ｖｃに達するまでに流れる充電電流によってグロースタータが放電を開始しないように電流制限用素子（抵抗）１２ｈの抵抗値並びに充電電圧Ｖｃを設定する必要がある。
【００２９】
また、電圧変換回路１２ｆは、第２のスイッチ要素１２ｂの一端にカソードが接続されるとともに整流器１１の低電位側の脈流出力端にアノードが接続されるダイオードＤ１と、一端がダイオードＤ１のカソードに接続されるとともに他端が定電圧回路１２ｇの入力端に接続されたコイルＬ１と、定電圧回路１２ｇの入力端と整流器１１の低電位側の脈流出力端の間に接続されたコンデンサＣ１とで構成され、蓄電素子１２ｄに充電されているエネルギ（＝（蓄電素子１２ｄの容量値）×Ｖｃ２／２）が放電される際に定電圧回路１２ｇの入力電圧範囲の低電圧に変換するとともに、次回の放電が行われるまでの間、定電圧回路１２ｇに供給可能な電力を蓄えるものである。すなわち、第２のスイッチ要素１２ｂがオンすると、蓄電素子１２ｄから放電される電荷がコイルＬ１を介して瞬時にコンデンサＣ１に充電され、例えば蓄電素子１２ｄの容量値を０．０１μＦ、充電電圧Ｖｃを６０Ｖ、コイルＬ１のインダクタンスを２０ｍＨ、コンデンサＣ１の容量値を２２μＦ、操作部１３の入力インピーダンスを１０ｋΩとすれば、コンデンサＣ１の充電電圧として約３．５Ｖ程度が得られ、定電圧回路１２ｇを介して操作部１３へは平均約３５０μＡの電流を供給することができる。
【００３０】
一方、操作部１３は、人体から放射される熱線を検出する焦電型赤外線センサを備える赤外線センサ部１３ｂと、周囲の明るさを検出する明るさセンサ部１３ｃと、赤外線センサ部１３ｂと明るさセンサ部１３ｃとの出力の組み合わせによって負荷開閉部１５の開閉を判断する判断処理部１３ａとにより構成され、負荷２のオン・オフに関わらず、常に動作電源が供給されて動作状態にある。なお、判断処理部１３ａは、例えば電源部１２のスイッチ要素制御部１２ｅとともに制御用ＩＣにより実現される。
【００３１】
赤外線センサ部１３ｂは、焦電型赤外線センサ（以下、赤外線センサと称する）を備え、検知エリア内における人の存否に応じた人体検出信号（検知エリア内で人が動いている場合にＨレベル、人が居ない又は動いていない場合にＬレベルとなる信号）Ｖｓを出力するものであるが、従来技術で説明した赤外線センサ部４２ｂと同一の構成を有することから詳しい説明は省略する。
【００３２】
一方、明るさセンサ部１３ｃはＣｄＳあるいはフォトダイオードよりなる明るさセンサを備え、周囲の明るさに対応した明るさセンサの出力値を所定のしきい値と比較し、周囲の明るさがしきい値に対応した所定レベルよりも明るい場合にＬレベル、暗い場合にＨレベルとなる明るさ検出信号Ｖａを出力するものである。判断処理部１３ａでは、人体検出信号Ｖｓと明るさ検出信号Ｖａの論理積に応じた出力信号Ｖｏを駆動回路部１６に出力している。具体的には、明るさセンサ部１３ｃからの明るさ検出信号ＶａがＬレベルのとき（周囲の明るさが所定レベルよりも明るいとき）には、赤外線センサ部１３ｂからの人体検出信号Ｖｓにかかわらず、つまり検知エリア内に人が検知されるか否かにかかわらず出力信号ＶｏをＬレベルとし、負荷２をオフ状態（消灯状態）に保たせる。また、明るさセンサ部１３ｃからの明るさ検出信号ＶａがＨレベルのとき（周囲の明るさが所定レベルよりも暗いとき）には、赤外線センサ部１３ｂで人が検知されるか否かに応じて、すなわち人体検出信号ＶｓがＨレベルのときに出力信号ＶｏをＨレベルとして駆動回路部１６によって負荷開閉部１５をオン駆動して負荷２をオン（点灯）させる。また判断処理部１３ａは、人体検出信号ＶｓがＬレベルとなった時点から所定の動作保持時間（例えば、１分間程度）ｔａの時限を開始し、動作保持時間ｔａの時限終了まで出力信号ＶｏをＨレベルに維持している。要するに、周囲が明るいときには一般には負荷２を点灯させる必要がないから、赤外線センサ部１３ｂによる人の検知の有無にかかわらず負荷２を消灯させておくのである。
【００３３】
次に、図２及び図３のタイムチャートを参照して、負荷２のオフ時に操作部１３へ動作電源を供給する電源部１２の動作を説明する。なお、図２は、負荷２が白熱灯照明器具のように商用電源１の半周期毎でインピーダンスが異ならないような場合、図３は、負荷２が電子スタータ式蛍光灯照明器具のように商用電源１の半周期毎でインピーダンスが異なるような場合をそれぞれ示している。
【００３４】
まず、商用電源１の半周期毎でインピーダンスが異ならない負荷２であって、図２に示すように整流器１１の脈流電圧が半波（半周期）毎で殆ど変動しない場合について説明する。
【００３５】
スイッチ要素制御部１２ｅでは、第１及び第２のスイッチ要素１２ａ，１２ｂをオフしている状態から、ゼロクロス検出部１７のゼロクロス検出信号Ｖｚの立ち上がりに同期して第１のスイッチ要素１２ａをオンするとともに所定の充電制限時間ｔ１の時限動作を開始し、整流器１１の脈流出力によって蓄電素子１２ｄを充電する。ここで、蓄電素子１２ｄに流れる充電電流のレベルは、電流制限素子１２ｈによって、負荷２がオン、すなわちグロースタータ式の蛍光灯照明器具の場合にグロースタータが放電を起こさないようなレベルに抑えられている。そして、蓄電素子１２ｄの両端電圧（充電電圧）Ｖｃがしきい値電圧Ｖｔｈを超えて電圧検出信号ＶｄがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、第１のスイッチ要素１２ａをオフし、さらに第１のスイッチ要素１２ａをオフしてから所定のデッドタイムｔ２が経過した後に第２のスイッチ要素１２ｂをオンして蓄電素子１２ｄの充電電荷を電圧変換回路１２ｆへ放電する。ここで、上記デッドタイムｔ２は、第１及び第２のスイッチ要素１２ａ、１２ｂが同時にオンすることで整流器１１の脈流出力が直接電圧変換部１２ｆに入力されないようにするために設けられている。また、しきい値電圧Ｖｔｈは、蓄電素子１２ｄの充電電圧Ｖｃが定電圧回路１２ｇを正常に動作し得る電圧レベルとなるように適当な値に設定される。
【００３６】
そして、スイッチ要素制御部１２ｅでは、ゼロクロス検出信号Ｖｚの立ち下がりに同期して第２のスイッチ要素２ｂをオフし、その間に蓄電素子１２ｄから放電されたエネルギで定電圧回路１２ｇを動作させ、以後、商用電源１の半周期毎（脈流出力の半波毎）に上記動作を行うことで蓄電素子１２ｄの充放電を繰り返して操作部１３に安定した動作電源を供給することができる。
【００３７】
次に、商用電源１の半周期毎でインピーダンスが異なる負荷２であって、図３に示すように整流器１１の脈流電圧が、電源電圧の正の半周期に比較して負の半周期で小さくなり、半波（半周期）毎で変動する場合について説明する。
【００３８】
スイッチ要素制御部１２ｅでは、第１及び第２のスイッチ要素１２ａ，１２ｂをオフしている状態から、ゼロクロス検出部１７のゼロクロス検出信号Ｖｚの立ち上がりに同期して第１のスイッチ要素１２ａをオンするとともに所定の充電制限時間ｔ１の時限動作を開始し、整流器１１の脈流出力によって蓄電素子１２ｄを充電する。そして、電源電圧の正の半周期においては、蓄電素子１２ｄの両端電圧（充電電圧）Ｖｃがしきい値電圧Ｖｔｈを超えて電圧検出信号ＶｄがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、第１のスイッチ要素１２ａをオフし、さらに第１のスイッチ要素１２ａをオフしてから所定のデッドタイムｔ２が経過した後に第２のスイッチ要素１２ｂをオンして蓄電素子１２ｄの充電電荷を電圧変換回路１２ｆへ放電する。スイッチ要素制御部１２ｅでは、ゼロクロス検出信号Ｖｚの立ち下がりに同期して第２のスイッチ要素２ｂをオフし、その間に蓄電素子１２ｄから放電されたエネルギで定電圧回路１２ｇを動作させる。
【００３９】
一方、電源電圧の負の半周期では脈流出力のピーク値が低いために充電電圧Ｖｃがしきい値電圧Ｖｔｈにまで到達しないが、スイッチ要素制御部１２ｅがゼロクロス検出信号Ｖｚの立ち上がりに同期して所定の充電制限時間ｔ１の時限を行っており、この充電制限時間ｔ１の時限が終了した時点で第１のスイッチ要素１２ａをオフし、さらに第１のスイッチ要素１２ａをオフしてから所定のデッドタイムｔ２が経過した後に第２のスイッチ要素１２ｂをオンする。そして、スイッチ要素制御部１２ｅがゼロクロス検出信号Ｖｚの立ち下がりに同期して第２のスイッチ要素２ｂをオフし、その間に蓄電素子１２ｄから放電されたエネルギで定電圧回路１２ｇを動作させる。
【００４０】
上述のように本実施形態によれば、負荷２のインピーダンスが商用電源１から供給される交流電圧の極性によって変化するために整流器１１から出力される脈流出力が変動又は半波おきにレベル差が生じて、蓄電素子１２ｄの充電電圧Ｖｃが電圧検出回路１２ｃのしきい値電圧Ｖｔｈに達しない場合であっても、商用電源１の半周期よりも長くない充電制限時間ｔ１の時限終了時に蓄電素子１２ｄの電荷を放電させることにより、簡単な構成でありながら、商用電源１の半周期毎に蓄電素子１２ｄの充放電を確実に行い、操作部１３に対して安定した電源供給が行えるものである。
【００４１】
最後に、本実施形態の負荷開閉装置Ａの動作を図４を参照して説明する。
【００４２】
まず、日中などの周囲が明るいときに負荷開閉装置Ａの電線接続端子Ｔ１，Ｔ２を負荷２及び商用電源１に直列に接続すると、所定時間内（例えば５秒程度）に操作部１３及び電源部１２が動作電圧に達するように、数秒間程度、負荷開閉部１５をオン駆動して負荷２を強制点灯させ、電圧供給回路１４から定電圧回路１２ｇに電圧供給する。定電圧回路１２ｇの出力が安定すると、判断処理部１３ａが駆動回路部１６を介して負荷開閉部１５をオフ駆動することで負荷２をオフし、電圧供給回路１４からの電圧供給を停止する。このとき、整流器１１の脈流出力が電源部１２に入力される。電源部１２のスイッチ要素制御部１２ｅが第１のスイッチ要素１２ａと第２のスイッチ要素１２ｂとを制御し、整流回路部１１の脈流電圧の半波毎に蓄電素子１２ｄの充放電を行い、電圧変換回路１２ｆの出力が所定電圧に達するようになって定電圧回路１２ｇから操作部１３へ動作電源が安定して供給されることになる。この間、定電圧回路１２ｇの出力電圧は電解コンデンサなどの蓄電素子により電圧供給するものとする。このように、負荷開閉装置Ａの電源部１２は操作部１３に電源供給を行うのであるが、電圧検出回路１２ｃ、スイッチ要素制御部１２ｅ並びにゼロクロス検出部１７に電源供給を行うように構成する場合もある。
【００４３】
そして、周囲が明るいために明るさセンサ部１３ｃの明るさ検出信号ＶａがＬレベルとなっている間は、例え赤外線センサ部１３ｂの人体検出信号ＶｓがＨレベルとなっても２つの信号Ｖｓ，Ｖａの論理積である判断処理部１３ａの出力信号がＨレベルとならず、負荷開閉部１５はオフ状態のままとなる。
【００４４】
一方、夜になるなどして周囲が暗くなると、明るさセンサ部１３ｃの明るさ検出信号ＶａがＨレベルとなり、その間に玄関先などに設けられた赤外線センサ部１３ｂの検知エリア内に来訪者が進入すると、赤外線センサ部１３ｂの人体検出信号ＶｓがＨレベルとなる。すると、判断処理部１３ａは２つの信号Ｖａ，Ｖｓの論理積である出力信号ＶｏをＬレベルからＨレベルとし、その時点から所定の動作保持時間（例えば１分問程度）ｔａの間だけ出力信号ＶｏをＨレベルに維持する。ここで、整流回路部１１の脈流電圧が基準電圧Ｖｒに達してゼロクロス検出部１７からのゼロクロス検出信号ＶｚがＨレベルとなると、駆動回路部１６が操作部１３の出力信号Ｖｏとゼロクロス検出信号Ｖｚとの論理積からなる駆動信号をＨレベルとし、負荷開閉部１５をオン駆動して負荷２をオン（点灯）する。なお、負荷開閉部１５を構成するトライアックのような半導体スイッチング素子は、商用電源１の電源電圧が所定レベルよりも低下するとオン状態が維持されなくなるため、ゼロクロス検出部１７によって電源電圧のゼロクロスを検出する度に駆動回路部１６からの駆動信号をＨレベルとしてトリガをかける必要があり、負荷開閉部１５は負荷２をオンする際に連続的にオンになるのではなく略オンになるのである。そして、動作保持時間が経過したときに操作部１３の出力信号ＶｏがＬレベルとなり、駆動回路部１６からは次にゼロクロス検出信号ＶｚがＨレベルになったときに駆動信号が出力されず、負荷開閉部１５がオフとなって負荷２がオフ（消灯）する。
【００４５】
ところで、負荷開閉部１５が略オン状態のときは、電源部１２の入力電圧は殆ど零ボルトになり、電源部１２では操作部１３に十分な電源供給を行えない状態になるものの、このときには、商用電源１と負荷２に直列に接続された電圧供給回路１４が負荷２に流れる電流（点灯電流）を用いて定電圧回路１２ｇに電圧を供給しているから、定電圧回路１２ｇで安定化された電圧が操作部１３に供給されて、操作部１３の判断処理部１３ａ、赤外線センサ部１３ｂ及び明るさセンサ部１３ｃが常に停止することなく動作し続けることができる。
【００４６】
つまり、このように構成される本実施形態の負荷開閉装置Ａによれば、電源投入時には電圧供給回路１４から定電圧回路１２ｇを介して操作部１３に電源供給を行うとともに、負荷開閉装置Ａを速やかに動作可能な状態にすることができる。また、上述のように負荷２のインピーダンスが半波毎に異なる場合においては、スイッチ要素制御部１２ｅにより確実に半波おきに蓄電素子１２ｄの充放電を行って定電圧回路１２ｇを介して操作部１３へ必要な電力を供給することができる。
【００４７】
また、待機時においては、電源部１２は蓄電素子１２ｄの充放電と電圧変換回路１２ｆによる電圧変換により、操作部１３にグロースタータの放電開始時の電流に相当するレベル、またはそれ以上のレベルの電流を供給し、且つ負荷２がグロースタータ式の蛍光灯照明器具の場合、グロースタータの端子電圧を放電開始電圧未満に抑えることができる。つまり、待機時におけるグロースタータの微放電を防止し、グロースタータの寿命劣化を防止することが可能である。さらに、動作時においては、電圧供給回路１４を介して定電圧回路１２ｇと操作部１３への電源供給と負荷２の点灯の両立が可能となる。なお、負荷２が例えば蛍光灯照明器具から白熱灯照明器具へ変更されるなどして負荷２のインピーダンスが変化しても、他の照明器具のインピーダンスに比べて回路インピーダンスが十分に高いので、操作部１３に安定して電源供給できる。
【００４８】
（実施形態２）
図５に本実施形態における負荷開閉装置Ａのブロック図を示す。なお、本実施形態の基本構成並びに動作は実施形態１と共通するので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ説明する。
【００４９】
本実施形態は、蓄電素子１２ｄの充電電荷が充電経路側に逆流するのを防止する逆流防止素子たるダイオード１２ｉを第１のスイッチ要素１２ａと蓄電素子１２ｄとの間の充電経路に挿入した点に特徴があり、ダイオード１２ｉのアノードを電流制限素子１２ｈの一端に接続し、カソードを蓄電素子１２ｄと第２のスイッチ要素１２ｂとの接続点に接続してある。
【００５０】
実施形態１で説明したように、スイッチ要素制御部１２ｅは電圧検出回路１２ｃの検出電圧Ｖｄがしきい値電圧Ｖｔｈを超えるか、あるいは第１のスイッチ要素１２ａをオンしてから所定の充電制御時間ｔ１が経過したときの何れか早い時点で第１のスイッチ要素１２ａをオフし、その後に第２のスイッチ要素１２ｂをオンして充電素子１２ｄの電荷を放電させる。ここで、実施形態１においては、商用電源１の電源周波数が５０Ｈｚの場合にゼロクロスから脈流電圧がピーク値に達するまでの時間（約５ｍｓ）に充電制限時間ｔ１を設定していると、商用電源１が６０Ｈｚの場合に、図６に示すように脈流電圧がピーク値を過ぎた後で第１のスイッチ要素１２ａがオンされて充電が終了するために充電電力をロスしてしまうことになる。
【００５１】
それに対して本実施形態では蓄電素子１２ｄの充電電荷の逆流を防止するダイオード１２ｉを設けているので、上述のような状況においても、図７に示すように蓄電素子１２ｄの充電電圧Ｖｃが脈流電圧のピーク値を過ぎてから第１のスイッチ要素１２ａがオフするまでの間はピーク値のままで保持することができる。
【００５２】
而して、本実施形態においては、充電制限時間ｔ１が脈流出力の立ち上がり時点から脈流出力がピーク値に達するまでの時間よりも長く設定される場合であっても、一旦蓄電素子１２ｄに充電された電荷が充電経路側に逆流することがなく、脈流出力のピーク値近傍の充電電圧Ｖｃを確保することが可能となり、操作部１３に対してさらに安定した電源供給が行えるという利点がある。
【００５３】
ところで、充電制限時間ｔ１を、図８に示すように商用電源１の電源周波数が５０Ｈｚである場合の４分の１周期、つまりゼロクロスから半波のピークに達するまでの時間（約５ｍｓ）以上であって、図９に示すように商用電源１の電源周波数が６０Ｈｚである場合の半周期（約８．３ｍｓ）よりも短い時間に設定すれば、電源周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの何れの場合であっても常に脈流電圧のピーク値近傍の充電電圧Ｖｃで蓄電素子１２ｄの充電を終了することが可能となり、操作部１３に対してさらに安定した電源供給が行えるという利点がある。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、商用電源と負荷が直列に接続される一対の接続端子と、接続端子間を略短絡状態とするか否かにより商用電源から負荷への電源供給を制御して負荷をオン・オフする負荷制御手段と、負荷制御手段を操作する操作手段と、負荷オン時に商用電源からの電源供給を受けて操作手段の動作電源を作成する第１の電源作成手段と、商用電源により接続端子間に印加される交流電圧を全波整流する整流手段と、少なくとも負荷オフ時に整流手段の脈流出力により操作手段の動作電源を作成する第２の電源作成手段とを備えた２線式配線器具において、第２の電源作成手段は、整流手段の脈流出力によって充電される蓄電素子と、整流手段から蓄電素子への充電経路を開閉する第１のスイッチ要素と、蓄電素子の放電経路を開閉する第２のスイッチ要素と、蓄電素子の充電電圧が所定のしきい値電圧を超えているか否かを検出する電圧検出部と、脈流出力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部と、電圧検出部及びゼロクロス検出部の検出結果に基づいて第１及び第２のスイッチ要素をオンオフ制御するスイッチ要素制御部とを具備して蓄電素子から放電される電荷により操作手段の動作電源を作成して成り、スイッチ要素制御部は、ゼロクロス検出部にて脈流出力の立ち上がりが検出された時点で第１のスイッチ要素をオンし且つ第２のスイッチ要素をオフするとともに商用電源の半周期よりも長くない所定の充電制限時間の時限を開始し、電圧検出部によって蓄電素子の充電電圧がしきい値を超えていることが検出された時点、あるいは充電制限時間の時限が終了した時点の何れか早い時点で第１のスイッチ要素をオフし且つ第２のスイッチ要素をオンするので、負荷のインピーダンスが商用電源から供給される交流電圧の極性によって変化するために整流手段から出力される脈流出力が変動又は半波おきにレベル差が生じて、蓄電素子の充電電圧が電圧検出部のしきい値電圧に達しない場合であっても、商用電源の半周期よりも長くない充電制限時間の時限終了時に蓄電素子の電荷を放電させ、簡単な構成でありながら、商用電源の半周期毎に蓄電素子の充放電を確実に行い、操作部に対して安定した電源供給が行えるという効果がある。
【００５５】
請求項２の発明は、蓄電素子の充電電荷が充電経路側に逆流するのを防止する逆流防止素子を第１のスイッチ要素と蓄電素子との間の充電経路に挿入したので、請求項１の発明の効果に加えて、充電制限時間が脈流出力の立ち上がり時点から脈流出力がピーク値に達するまでの時間よりも長く設定される場合であっても、一旦蓄電素子に充電された電荷が充電経路側に逆流することがなく、脈流出力のピーク値近傍の充電電圧を確保することが可能となり、操作部に対してさらに安定した電源供給が行えるという効果がある。
【００５６】
請求項３の発明は、充電制限時間を５ミリ秒以上且つ８．３ミリ秒未満に設定したので、請求項２の発明の効果に加えて、商用電源の電源周波数の違いに関わらず、脈流出力のほぼピーク値近傍の充電電圧を確保することが可能となり、操作部に対してさらに安定した電源供給が行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】同上の動作説明用の波形図である。
【図３】同上の動作説明用の波形図である。
【図４】同上の動作説明用の波形図である。
【図５】実施形態２を示すブロック図である。
【図６】同上の動作説明用の波形図である。
【図７】同上の動作説明用の波形図である。
【図８】同上の動作説明用の波形図である。
【図９】同上の動作説明用の波形図である。
【図１０】従来の４線式の配線器具の一例である人体検出機能付負荷開閉装置を示すブロック図である。
【図１１】同上における赤外線センサ部を示すブロック図である。
【図１２】従来の２線式配線器具の一例を示すブロック図である。
【図１３】従来の２線式配線器具の他の例を示すブロック図である。
【図１４】従来の２線式配線器具のさらに他の例を示すブロック図である。
【図１５】従来の２線式配線器具のさらにまた他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  商用電源
２  負荷
Ａ  人体検出機能付負荷開閉装置
１１  整流器
１２  電源部
１２ａ  第１のスイッチ要素
１２ｂ  第２のスイッチ要素
１２ｃ  電圧検出回路
１２ｄ  蓄電素子
１２ｅ  スイッチ要素制御部
１３  操作部
１４  電圧供給回路
１５  負荷開閉部
１６  駆動回路部
１７  ゼロクロス検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003630019.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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