(57)【要約】【課題】  人が手等をスイッチボックスに近づけてスイッチ操作を行うことができる他、遠隔場所からもスイッチ操作が可能な非接触スイッチを提供する。【解決手段】  スイッチボックス１８に設けられ電気機器１１に直列接続されるスイッチ手段１２と、スイッチボックス１８に設けられ受光部１４及び投光部１３が設けられた反射型の光センサー１５と、スイッチボックス１８に設けられ、別に設けられたリモコン１９からの信号入力を受信する信号受信部と、受光部及び信号受信部のいずれか一方からの信号を受けて、スイッチ手段１２のオンオフを行う信号処理手段１６と、これらに電源を供給する電源部１７とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチボックスを備え、建築物に取付けて直列接続された電気機器の入切りを行う非接触スイッチであって、
前記スイッチボックスに設けられ前記電気機器に直列接続されるスイッチ手段と、
前記スイッチボックスに受光部及び投光部が設けられた反射型の光センサーと、
前記スイッチボックスに設けられ、別に設けられたリモコンからの信号入力を受信する信号受信部と、
前記受光部及び前記信号受信部のいずれか一方からの信号を受けて、前記スイッチ手段のオンオフを行う信号処理手段と、
前記反射型の光センサー、前記信号受信部、及び前記信号処理手段に電源を供給する電源部とを有することを特徴とする非接触スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の非接触スイッチにおいて、前記リモコンには光信号を発する発光部が設けられ、前記信号受信部と前記反射型の光センサーの受光部とが兼用され、更に、前記反射型の光センサーの投光部の光信号と、前記リモコンの発光部から発する光信号は異なる信号であって、前記受光部を通じて受けた信号を、前記信号処理手段で識別して前記スイッチ手段のオンオフを行うことを特徴とする非接触スイッチ。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の非接触スイッチにおいて、前記受光部及び前記信号受信部のいずれか一方からの信号を検知する毎に前記スイッチ手段がオンとオフを交互に繰り返すことを特徴とする非接触スイッチ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触スイッチにおいて、前記スイッチ手段の通電時に、交流電源に非通電期間を短時間設けて、該スイッチ手段の両端に小電圧を発生させ、前記電源部の電源としていることを特徴とする非接触スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般の照明や換気扇等の電気機器のオンオフを、物理的にスイッチを操作することなく、非接触で行う非接触スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
光センサーや超音波センサー等を用いた非接触スイッチは数多く提案され、これらを用いて電気機器をオンオフすることも一般に行われている。このようなスイッチとして、本件出願人が先に出願して公開になった特許文献１があり、これは、壁又は柱に取付けて、スイッチボックスの表面側に、受光部及び投光部が設けられた反射型の光センサーを設け、光センサーによって人体を検出させ、電気機器に直列接続されるスイッチ手段をオンオフさせている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０５６９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の非接触スイッチ装置においては、必ず人が近づいて非接触スイッチの前に手を翳してスイッチの入切り操作を行う必要がある。勿論、光センサーの検知距離を長くすると、多少の距離を置いた場所からでも操作が可能となるが、これでは人が側を通過しただけでスイッチがオンになるという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、人が手等をスイッチボックスに近づけてスイッチ操作を行うことができる他、遠隔場所からもスイッチ操作が可能な非接触スイッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的に沿う請求項１記載の非接触スイッチは、スイッチボックスを備え、建築物に取付けて直列接続された電気機器の入切りを行う非接触スイッチであって、
前記スイッチボックスに設けられ前記電気機器に直列接続されるスイッチ手段と、
前記スイッチボックスに受光部及び投光部が設けられた反射型の光センサーと、
前記スイッチボックスに設けられ、別に設けられたリモコンからの信号入力を受信する信号受信部と、
前記受光部及び前記信号受信部のいずれか一方からの信号を受けて、前記スイッチ手段のオンオフを行う信号処理手段と、
前記反射型の光センサー、前記信号受信部、及び前記信号処理手段に電源を供給する電源部とを有する。
ここで、リモコンからの信号媒体は、光、電波、超音波のいずれであってもよく、信号受信部は、リモコンの信号媒体によって受光部、アンテナ、超音波受信子を備えることになる。
【０００６】
また、請求項２記載の非接触スイッチは、請求項１記載の非接触スイッチにおいて、前記リモコンには光信号を発する発光部が設けられ、前記信号受信部と前記反射型の光センサーの受光部とが兼用され、更に、前記反射型の光センサーの投光部の光信号と、前記リモコンの発光部から発する光信号は異なる信号であって、前記受光部を通じて受けた信号を、前記信号処理手段で識別して前記スイッチ手段のオンオフを行う。
これによって、受光部の数を減らすことができ、更には、反射型の光センサーの投光部からの信号と、リモコンの発光部からの信号を区別できる。
【０００７】
請求項３記載の非接触スイッチは、請求項１及び２記載の非接触スイッチにおいて、前記受光部及び前記信号受信部のいずれか一方からの信号を検知する毎に前記スイッチ手段がオンとオフを交互に繰り返す。
そして、請求項４記載の非接触スイッチは、請求項１〜３記載の非接触スイッチにおいて、前記スイッチ手段の通電時に、交流電源に非通電期間を短時間設けて、該スイッチ手段の両端に小電圧を発生させ、前記電源部の電源としており、これによって連続的に使用できる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１〜４記載の非接触スイッチにおいては、反射型の光センサーによる動作と、リモコンとの両方によってスイッチ手段のオンオフ制御を行うので、使用者のその場の状況によって電気機器の入切りを選択できる。
特に、反射型の光センサーとリモコンとの回路を別けているので、これらを独立に受信距離の設定（感度設定も含む）をすることができる。
【０００９】
特に、請求項２記載の非接触スイッチにおいては、リモコンには光信号を発する発光部が設けられ、信号受信部と反射型の光センサーの受光部とが兼用されているので、回路の簡素化を行うことができると共に、反射型の光センサーの投光部とリモコンの発光部から異なる信号を送信することができる。これによって、反射型の光センサーの検出距離を縮めて、人等が通った場合の反射信号と、実際の作動信号を区別させるようにすることができ、誤動作の少ない非接触スイッチを提供できる。
【００１０】
請求項３記載の非接触スイッチは、受光部及び信号受信部のいずれか一方からの信号を検知する毎にスイッチ手段がオンとオフを交互に繰り返すので、例えば、非接触スイッチの作動によって、電気機器がオンの状態からオフの状態に、オフの状態からオンの状態になり、操作の簡略化が行える。
【００１１】
そして、請求項４記載の非接触スイッチは、交流電源に非通電期間を短時間設けて、スイッチ手段の両端に小電圧を発生させ、電源部の電源としているので、特別な電池等の電源を必要とせず、従来の壁や柱等に設けられているスイッチに置き換えて、連続的に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る非接触スイッチの回路図、図２はリモコンの回路図、図３（Ａ）、（Ｂ）及び図４は本発明の一実施の形態に係る非接触スイッチの動作フロー図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれリモコン信号及び反射型の光センサーの自己発光信号を示す説明図である。
【００１３】
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る非接触スイッチ１０は、電気機器（負荷）１１に直列に接続されるスイッチ手段１２と、投光部１３及び受光部１４を備える反射型の光センサー１５と、受光部１４からの信号を受ける信号処理手段１６と、これらに電源を供給する電源部１７と、これらを収納するスイッチボックス１８と、受光部１４に光信号を送るリモコン１９を有している。なお、この実施の形態では受光部１４がリモコン１９からの信号を受ける信号受信部を兼用している。以下、これらについて詳しく説明する。
【００１４】
スイッチボックス１８には接続端子２０を備え、電気機器１１に直列に接続されるようになっていると共に、内部にはスイッチ手段１２が設けられている。スイッチ手段１２はノイズ除去用のリアクトル２１とトライアック（半導体スイッチ素子の一例）２２が回路に直列に接続され、トライアック２２のゲートと一方の端子２２ａとは、フォトトライアック２３、抵抗２４、ダイアック２５が接続され、フォトトライアック２３のオンによってトライアック２２がオンとなり、これによって電気機器１１に電源（Ｖｃｃで示す）が投入されるようになっている。
【００１５】
ダイアック２５は所定の電圧を超えると導通する双方向素子であるので、結局はダイアック２５の端子２５ａとトライアック２２の他方の端子２２ｂとの電圧が一定値以上になった場合には、トライアック２２がオンとなる。この場合のトライアック２２の通電開始位相は、交流１８０度の半波（半サイクル）に対して０を超え２５度以下（好ましくは５〜２０度、更に好ましくは８〜１６度）の範囲であるように、ダイアック２５の導通電圧が設定されている。これによって、トライアック２２に短い非通電期間を発生させ、電源電圧の約９５％以上の電圧が負荷にかかり、負荷が支障なく動作する。なお、トライアック２２には異常電圧を吸収する抵抗２６及びコンデンサ２７、２８、バリスタ２９が並列に接続されている。
【００１６】
電源部１７は、接続端子２０に接続さるダイオードブリッジ３０と、ツェナーダイオード３１及びトランジスタ３２、３３によって一定電圧に制御される周知の定電圧回路３４を有している。この電源部１７においては、トライアック２２がオフの場合は、通常の電源電圧（例えば、１００Ｖ）がダイオードブリッジ３０にかかり出力に約４〜５Ｖの直流電圧を発生するが、トライアック２２がオンになっても、トライアック２２が位相制御されているので、十分な電圧（例えば、制御角が５度で約１２Ｖ）がダイドードブリッジ３０にかかりコンデンサ３５に蓄電され、これによって反射型の光センサー１５及び信号処理手段１６への電源供給が行える。なお、３６は制限抵抗を、３７はコンデンサを示す。
【００１７】
次に、信号処理手段１６及び反射型の光センサー１５について説明するが、信号処理手段１６にマイコンチップ３８を備え、このマイコンチップ３８は内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び信号の授受を行うインターフェイスを備え、クロック用のクリスタル３９が外部に接続されて、所定のクロックで全体の制御プログラムが進行している。
マイコンチップ３８は、反射型の光センサー１５の受光部１４の出力を受ける入力端子ＧＰ３と、反射型の光センサー１５の投光部１３にパルス信号を与える出力端子ＧＰ０及びＧＰ１を備え、また、スイッチ手段１２に信号を送る出力端子ＧＰ２を備えている。出力端子ＧＰ２には動作確認用の発光ダイオード４０が接続されている。マイコンチップ３８のＲＯＭ内には、後述する信号処理を行うプログラムが記載されている。
【００１８】
反射型の光センサー１５の投光部１３は、抵抗４１及びトランジスタ４２に直列に接続された発光ダイオード４３を有し、トランジスタ４２のオンによって発光ダイオード４３が点灯しトランジスタ４２のオフによって消灯するようになっている。トランジスタ４２には可変抵抗４４、４５を介して２種類のパルス信号が与えられ、可変抵抗４４、４５によって制御された輝度によって発光ダイオード４３がパルス的（図５参照）に点灯するようになっている。なお、投光部１３の入力側には信号が入ったことを確認する発光ダイオード４６が設けられ、これによって信号入力を確認できるようになっている。
反射型の光センサー１５の受光部１４は受光センサー４７を有し、受光信号をマイコンチップ３８に出力するようになっている。なお、Ｄ１〜Ｄ４はダイオードであり、抵抗及びコンデンサについては実際の数字を記載して説明を省略している。
【００１９】
以上のスイッチ手段１２と、反射型の光センサー１５と、信号処理手段１６と、これらに電源を供給する電源部１７とは、図２に示すように、スイッチボックス１８内に収納され、建築物の一例である壁４９等に通常のスイッチと同様埋め込まれている。
一方、前記受光部１４に信号を送るリモコン１９は、図２に示すように内部にマイコンチップ５０が設けられ、押しボタンスイッチ５１を押すことによって、予めプログラムされた信号（図５に示す）を出力し、電界効果トランジスタ５２を介して発光部を構成する発光ダイオード５３から発するようになっている。なお、５４は電池を示す。
【００２０】
続いて、図３、図４を参照しながら、前記マイコンチップ３８及びリモコン１９内に記載されているプログラムをフローチャートに基づき説明し、更に本発明の作用効果についても合わせて説明する。
図３（Ａ）にはリモコン１９の送信出力の動作を示すが、ＳＷで示される押しボタンスイッチ５１を押す（ステップＰ１）と、４ビットの光信号（リモコン信号）を発光部から発するようになっている。これについては、図５（Ａ）に示し、最初にヘッダーの１．５ｍｓの信号があった後０１００の光信号を発し（ステップＰ２）、これを押しボタンスイッチ５１がオンであることを条件として３４ｍｓで繰り返し、押しボタンスイッチ５１がオフであることを確認して（ステップＰ１）、光信号出力をオフにしている（ステップＰ３）。
【００２１】
図３（Ｂ）には、反射型の光センサー１５の投光部１３を制御する信号の発生手順について示すが、ステップＱ１で６０ｍｓの周期タイマーをカウントさせ、次のステップＱ２で３ｍｓの出力タイマーをカウント開始すると共に、光パルス信号となるオン信号を発し（ステップＱ３）、ステップＱ１に戻りステップＱ２に進んで、出力タイマーが３ｍｓをカウント終了すると光出力信号をオフとする（ステップＱ４）。以上の状態を繰り返して、ステップＱ１で周期タイマーが６０ｍｓをカウントすると、周期タイマー及び出力タイマーをリセットする（ステップＱ５）。これによって、図５（Ｂ）に示すように６０ｍｓに一回３ｍｓのパルス信号（自己発光信号）を発生するプログラムができる。
【００２２】
この自己発光信号及びリモコン信号を、受光センサー４７で受けて、マイコンチップ３８で信号処理を行う。この様子を、図４に示す。
まず、ステップＳ１で入力された信号がリモコン信号か否かを判断し、リモコン信号でない場合には、自己発光信号であることを確認し（ステップＳ２）、パルス幅が３ｍｓであることを確認する（ステップＳ３）。ステップＳ４で３ｍｓのパルスの受信回数をカウントすると共に６０ｍｓ×４＝２４０ｍｓのタイマーＡのカウンターを開始する。ステップＳ５で受信回数が５（即ち、３００ｍｓが経過した）を超えることを確認し、更にタイマーＡがカウントアップ（ＯＦＦ）していることを確認して（ステップＳ６）、自己発光信号の出力をオンにする（ステップＳ７）。なお、ステップＳ６でタイマーＡがカウントアップしていない場合は、誤動作の可能性があるので、ステップＳ４の自己発光信号はオフにして受信回数をリセットし最初に戻る（ステップＳ８）。
【００２３】
なお、ステップＳ２で自己発光信号でないと確認した場合、ステップＳ３でパルス幅が３ｍｓでないと判断した場合は受信回数をリセットして（ステップＳ９）、ステップＳ５で受信回数が５回以下の場合には、全て最初のステップに戻る動作を行う。
また、マイコンチップ３８から投光部１３への信号は、強すぎると反射型の光センサー１５の感度が強くなり過ぎるので、マイコンチップ３８の投光部１３への信号を端子ＧＰ０から発生させ、その信号を可変抵抗４４で調整して発光ダイオード４３からの信号を極力弱くする。これによって、図２に示すように、反射型の光センサー１５で検知できる距離を約５〜１５ｃｍ程度にする。
ところが、このように受光センサー４７が一旦信号を検知すると、受光センサー４７の感度が下がるので、一旦受光センサー４７が信号を検知した後は、同一の信号を端子ＧＰ１から発生させ、可変抵抗４５によってより大きく制御された入力信号として発光ダイオード４３を駆動する。これによって、受光センサー４７は自己発光信号（即ち、反射信号）を検知できる。
【００２４】
次に、ステップＳ１でリモコン信号であると認識した場合には、受信回数のカウントを開始し（ステップＳ１０）、リモコン信号の受信回数が３を超える（即ち、４以上）であることを確認し（ステップＳ１１）、再度過去の受信データが正しいことを再確認した（ステップＳ１２）のち、リモコン受信出力をオンする（ステップＳ１３）。このとき同時に受信回数のカウンターもリセットする。なお、ステップＳ１１で受信回数が不足する場合には、再度最初に戻ってリモコン信号のカウントを始める。ステップＳ１２で受信データが不正である場合には誤動作の可能性があるので、リモコン受信出力はオフにしたままにし、受信回数のリセットを行う（ステップＳ１４）。
【００２５】
自己発光信号出力（ステップＳ７）の場合も、リモコン受信出力（ステップＳ１３）の場合も、端子ＧＰ２から１の信号が出力されて（端子ＧＰ２は初期状態では０になっている）、フォトトライアック２３をオンにし、電気機器１１がオンの状態を継続する。そして、再度の自己発光信号出力又はリモコン受信出力があった場合に、端子ＧＰ２は出力が０になり、フォトトライアック２３がオフになって、電気機器１１への電源がオフになる。
【００２６】
本発明は以上の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で変更可能であり、例えば、この実施の形態では電源部１７の電力はフォトトライアック２３の位相角φを小さい範囲でオンにして（０〜α）度の間にフォトトライアック２３の両端に発生する電力から得ていたが、例えば、充電式の電池して、負荷切断時にその電池を充電する場合や、負荷の通電電流を分岐して電流を得る場合も本発明は適用される。
また、この実施の形態では自己発光信号として連続パルスを使用したが、コード信号とすることも可能であり、リモコンとして無線電波、超音波等を媒体とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る非接触スイッチの回路図である。
【図２】リモコンの回路図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施の形態に係る非接触スイッチの動作フロー図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る非接触スイッチの動作フロー図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれリモコン信号及び反射型の光センサーの自己発光信号を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０：非接触スイッチ、１１：電気機器、１２：スイッチ手段、１３：投光部、１４：受光部、１５：反射型の光センサー、１６：信号処理手段、１７：電源部、１８：スイッチボックス、１９：リモコン、２０：接続端子、２１：リアクトル、２２：トライアック、２２ａ、２２ｂ：端子、２３：フォトトライアック、２４：抵抗、２５：ダイアック、２５ａ：端子、２６：抵抗、２７、２８：コンデンサ、２９：バリスタ、３０：ダイオードブリッジ、３１：ツェナーダイオード、３２、３３：トランジスタ、３４：定電圧回路、３５：コンデンサ、３６：制限抵抗、３７：コンデンサ、３８：マイコンチップ、３９：クリスタル、４０：発光ダイオード、４１：抵抗、４２：トランジスタ、４３：発光ダイオード、４４、４５：可変抵抗、４６：発光ダイオード、４７：受光センサー、４９：壁、５０：マイコンチップ、５１：押しボタンスイッチ、５２：電界効果トランジスタ、５３：発光ダイオード、５４：電池
【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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