(57)【要約】【課題】ＬＥＤ電球などの軽負荷が接続された場合でも、ノイズによる負荷の誤動作を防止しうる２線式の負荷制御装置を提供する。【解決手段】商用電源２と負荷３の間に直列に接続され、負荷３に通電する際、先に導通する補助開閉部１７と、補助開閉部１７が導通した後、補助開閉部１７よりも負荷３に近い側で、より安定した電力を供給する主開閉部１１と、自己の動作電力を確保するための電源部１４，１５，１６を備え、主開閉部１１よりも商用電源２及び負荷３に近い側に設けられ、商用電源２に重畳されたノイズを除去するための直流系統のノイズフィルタ１９をさらに備える。ノイズフィルタ１９は、ダイオードブリッジ１９１と、キャパシタ１９２とツェナーダイオード１９３をさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と負荷の間に直列に接続され、負荷に通電する際、先に導通する補助開閉部と、補助開閉部が導通した後、前記補助開閉部よりも前記負荷に近い側で、より安定した電力を供給する主開閉部と、自己の動作電力を確保するための電源部を備え、前記主開閉部よりも前記商用電源及び前記負荷に近い側に設けられ、前記商用電源に重畳されたノイズを除去するための直流系統のノイズフィルタをさらに備えたことを特徴とする２線式の負荷制御装置。
【請求項２】
主スイッチ素子の主電極が商用電源及び負荷に対し直列に接続され、前記負荷に対する電力の供給を制御する主開閉部と、
前記主スイッチ素子の主電極間に接続された整流部と、
外部からの信号に応じて負荷のオン又はオフを制御する制御部と、
前記制御部に安定して電力を供給するための第１電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷をオフする状態のときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷をオンする状態のときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部と、
前記整流部の出力端子間に接続され、前記負荷に給電する際、前記主開閉部よりも先に導通する補助開閉部を備え、
補助開閉部はスイッチ素子としてサイリスタを用い、前記主開閉部は前記主スイッチ素子としてトライアックを用い、前記主開閉部よりも前記商用電源及び前記負荷に近い側に設けられ、前記商用電源に重畳されたノイズを除去するための直流系統のノイズフィルタをさらに備えたことを特徴とする２線式の負荷制御装置。
【請求項３】
前記ノイズフィルタは、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジに接続されたキャパシタを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の２線式の負荷制御装置。
【請求項４】
前記ノイズフィルタは、前記キャパシタに並列接続されたツェナーダイオードを備えることを特徴とする請求項３に記載の２線式の負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２線式の負荷制御装置、特にその負荷開閉回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明装置や換気扇など負荷のオン／オフを制御するために、接点が機械的に開閉される２線式スイッチに変えて、トライアックなどの無接点スイッチ素子を用いた負荷制御装置（電子スイッチ）が実用化されている（特許文献１参照）。その様な負荷制御装置は、省配線の見地から、２線式結線が一般的であり、商用電源（交流電源）と負荷との間に直列に接続される。
【０００３】
図４は、特許文献１に記載された従来の商用電源２と負荷３との間に直列に接続される２線式の負荷制御装置５０の回路構成を示す。この負荷制御装置５０は、負荷３のオン／オフを制御する主開閉部５１及び補助開閉部５７と、主開閉部５１及び補助開閉部５７の導通を制御する制御部５３と、制御部５３に駆動電力を供給するための電源回路で構成されている。
【０００４】
この負荷制御装置５０は、例えば照明装置などの負荷３のオン及びオフを制御するために、負荷開閉回路を２つ備えている。補助開閉部５７は、スイッチ素子としてサイリスタ５７ａを用いて構成され、負荷３に通電する際、先に導通して通電路を提供する。主開閉部５１は、主スイッチ素子としてトライアック５１ａを用いて構成され、補助開閉部５７が導通した後、補助開閉部５７よりも負荷３に近い側で、より安定した通電路を提供する。
【０００５】
負荷３を起動させるための操作ハンドル（ＳＷ）４が操作されると、制御部５３は制御信号を出力し、それによって第３電源部５６のスイッチ素子５６ｃが導通し、さらにスイッチ素子５６ｂが導通する。それによって、整流部５２から出力された電流はスイッチ素子５６ｂを介して流れ、バッファキャパシタ５８を充電する。バッファキャパシタ５８が充電されると、電流は、ツェナーダイオード５６ａを介して補助開閉部５７のサイリスタ５７ａのゲートに流れ、それによってサイリスタ５７ａが導通する。サイリスタ５７ａは整流部５２の出力端子間に接続されているので、サイリスタ５７ａの導通により、整流部５２によって整流された電流が負荷３に流れる。この電流は主開閉部５１のトライアック５１ａのゲートにも流れるので、電圧がトライアック５１ａのトリガ電圧よりも高くなると、トライアック５１ａ、すなわち主開閉部５１が導通する。一旦、主開閉部５１が導通する（閉状態）と電流を流し続けるが、商用電流がゼロクロス点に達したときにトライアック５１ａは自己消弧し、主開閉部５１が非導通（開状態）になる。主開閉部５１が非導通（開状態）になると、整流部５２から第３電源部５６を経て第１電源部５４に電流が流れ、負荷制御装置５０の自己回路電源を確保する動作を行う。すなわち、交流の１／２周期ごとに、負荷制御装置５０の自己回路電源確保、補助開閉部５７の導通及び主開閉部５１の導通動作が繰り返される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−９７５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、負荷制御装置が使用される環境には、様々なノイズの発生源が存在している。商用電源にバーストノイズが重畳されると、サイリスタやトライアックは、臨界オフ電圧上昇によって、トリガ信号が入力されていないにもかかわらず、導通してしまうことが知られている。このような誤動作を防止するため、トライアック５１ａ及びサイリスタ５７ａには、抵抗及びキャパシタで構成されたノイズフィルタ５１ｂ、５７ｂが接続されている。
【０００８】
一方、この負荷制御装置の制御対象として、近年ＬＥＤ電球など消費電力の小さい負荷が増加している。トライアック５１ａ及びそのノイズフィルタ５１ｂは、整流部５２よりも商用電源２及び負荷３に近い側、すなわち、交流系統に設けられている。ノイズフィルタ５１ｂを構成するキャパシタは交流電流を流すため、キャパシタの静電容量に応じた漏れ電流が負荷に流れ、負荷の消費電力が小さい場合は、ＬＥＤの誤点灯など、負荷が誤動作を起こしてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤ電球などの軽負荷が接続された場合でも、バーストノイズによるサイリスタやトライアックなどのスイッチ素子の誤動作を防止すると共に、ノイズフィルタの追加による漏れ電流の増加に伴うこれら軽負荷の誤動作を防止しうる２線式の負荷制御装置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】
【００１０】
本発明の一態様に係る２線式の負荷制御装置は、商用電源と負荷の間に直列に接続され、負荷に通電する際、先に導通する補助開閉部と、補助開閉部が導通した後、前記補助開閉部よりも前記負荷に近い側で、より安定した電力を供給する主開閉部と、自己の動作電力を確保するための電源部を備え、前記主開閉部よりも前記商用電源及び前記負荷に近い側に設けられ、前記商用電源に重畳されたノイズを除去するための直流系統のノイズフィルタをさらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の一態様に係る２線式の負荷制御装置は、主スイッチ素子の主電極が商用電源及び負荷に対し直列に接続され、前記負荷に対する電力の供給を制御する主開閉部と、前記主スイッチ素子の主電極間に接続された整流部と、外部からの信号に応じて負荷のオン又はオフを制御する制御部と、前記制御部に安定して電力を供給するための第１電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷をオフする状態のときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷をオンする状態のときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部と、前記整流部の出力端子間に接続され、前記負荷に給電する際、前記主開閉部よりも先に導通する補助開閉部を備え、
補助開閉部はスイッチ素子としてサイリスタを用い、前記主開閉部は前記主スイッチ素子としてトライアックを用い、前記主開閉部よりも前記商用電源及び前記負荷に近い側に設けられ、前記商用電源に重畳されたノイズを除去するための直流系統のノイズフィルタをさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記ノイズフィルタは、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジに接続されたキャパシタを備えることが好ましい。
【００１３】
前記ノイズフィルタは、前記キャパシタに並列接続されたツェナーダイオードを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構成によれば、商用電源に重畳されたノイズを除去するためのノイズフィルタが直流系統であって、主開閉部よりも商用電源及び負荷に近い側に設けられているので、商用電源にバーストノイズが重畳されたとしても、それによって主開閉部や補助開閉部が誤って導通されることはない。また、ノイズフィルタが直流系統であるので、負荷に流れる漏れ電流は極微量である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る２線式の負荷制御装置の構成を示す回路図。
【図２】従来の２線式の負荷制御装置の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る２線式の負荷制御装置１の基本概念について、図１を参照しつつ説明する。この負荷制御装置１は、商用電源２と負荷３に対して直列に接続される。負荷制御装置１は、上記従来例と同様に、負荷３のオン／オフを制御する主開閉部１１及び補助開閉部１７と、主開閉部１１及び補助開閉部１７の導通を制御する制御部１３と、制御部１３に駆動電力を供給するための電源回路で構成されている。電源回路は、整流部１２と、制御部１３への給電を安定させる第１電源部１４と、負荷３への電力停止時に第１電源部１４へ電力を供給する第２電源部１５と、負荷３への電力供給時に第１電源部１４へ電力を供給する第３電源部１６で構成されている。主開閉部１１は、主スイッチ素子としてトライアック１１ａを備えている。また、補助開閉部１７は、スイッチ素子として、例えばサイリスタ１７ａを備えており、サイリスタ１７ａはダイオードブリッジで構成された整流部１２の出力端子間に接続されている。第１電源部１４は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように降圧するＤＣ／ＤＣコンバータである。なお、第２電源部１５及び第３電源部１６の構成及び動作は上記従来例と同様であるため、その説明を省略する。
【００１７】
負荷３を起動させるための操作ハンドル（ＳＷ）４が操作されると、制御部１３は制御信号を出力し、それによって第３電源部１６のスイッチ素子１６ｃが導通し、さらにスイッチ素子１６ｂが導通する。それによって、整流部１２から出力された電流はスイッチ素子１６ｂを介して流れ、バッファキャパシタ１８を充電する。バッファキャパシタ１８が充電されると、電流は、ツェナーダイオード１６ａを介して補助開閉部１７のサイリスタ１７ａのゲートに流れ、それによってサイリスタ１７ａが導通する。サイリスタ１７ａは整流部１２の出力端子間に接続されているので、サイリスタ１７ａの導通により、整流部１２によって整流された電流が負荷３に流れる。この電流は主開閉部１１のトライアック１１ａのゲートにも流れるので、電圧がトライアック１１ａのトリガ電圧よりも高くなると、トライアック１１ａ、すなわち主開閉部１１が導通する。一旦、主開閉部１１が導通する（閉状態）と電流を流し続けるが、商用電流がゼロクロス点に達したときにトライアック１１ａは自己消弧し、主開閉部１１が非導通（開状態）になる。主開閉部１１が非導通（開状態）になると、整流部１２から第３電源部１６を経て第１電源部１４に電流が流れ、負荷制御装置１の自己回路電源を確保する動作を行う。すなわち、交流の１／２周期ごとに、負荷制御装置１の自己回路電源確保、補助開閉部１７の導通及び主開閉部１１の導通動作が繰り返される。
【００１８】
この負荷制御装置１は、主開閉部１１よりも商用電源２及び負荷３に近い側にバーストノイズ除去用のノイズフィルタ１９を備えている。ノイズフィルタ１９は、商用電源２を整流するためのダイオードブリッジ１９１と、ダイオードブリッジ１９１の出力端子の正極と負極の間に接続されたキャパシタ１９２と、キャパシタ１９２に並列接続されたツェナーダイオード１９３及び抵抗体１９４などで構成されている。すなわち、ノイズフィルタ１９を構成するキャパシタ１９２は、ダイオードブリッジ１９１による直流系統に設けられている。商用電源２に重畳されたバーストノイズによって、臨界オフ電圧が上昇したとしても、それに起因する電荷がキャパシタ１９２に充電される。キャパシタ１９２に電荷がたまりすぎると、ツェナーダイオード１９３を介して抵抗体１９４に電流が流れ、徐々に消費される。そのため、負荷３にはキャパシタ１９２からの漏れ電流は流れず、バーストノイズによって、例えばＬＥＤが点灯するなど、負荷３が誤動作することはない。なお、キャパシタ１９２の静電容量を大きくできる場合は、ツェナーダイオード１９３及び抵抗体１９４は無くてもよい。あるいは、ツェナーダイオード１９３の内部抵抗が大きいときは、抵抗体１９４を省略してもよい。バーストノイズとしては、例えば１ＭＨｚ帯のノイズを想定しており、キャパシタ１９２の静電容量もそれに対応したものを用いる。
【００１９】
このように主開閉部１１よりも商用電源２及び負荷３に近い側にバーストノイズ除去用の直流系統のノイズフィルタ１９を設けることにより、商用電源２に重畳されたバーストノイズに起因する電流は主開閉部１１屋補助開閉部１７にはほとんど流れず、トライアック１１ａやサイリスタ１７ａが誤って導通することはない。また、ノイズフィルタ１９が直流系統であるので、漏れ電流が負荷３に流れることはなく、バーストノイズによる負荷３の誤動作も生じない。
【００２０】
なお、上記実施形態において、整流部１２として全波整流回路を用いたが、それに限定されるものではなく、半波整流回路であってもよい。整流部１２が半波整流回路である場合、半波整流回路と第２電源部を２組用意し、２組の半波整流回路と第２電源部を並列接続させ、それぞれの回路に流れる電流の位相を１／２周期ずらすように構成しても、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００２１】
１  負荷制御装置
２  商用電源
３    負荷
１１  主開閉部
１１ａ  トライアック（主スイッチ素子）
１２  整流部
１４  第１電源部
１５  第２電源部
１６  第３電源部
１７  補助開閉部
１７ａ  サイリスタ（スイッチ素子）
１９  ノイズフィルタ
１９１  ダイオードブリッジ
１９２  キャパシタ
１９３  ツェナーダイオード
１９４  抵抗体
【図１】
2012248093.tif 000003
【図２】
2012248093.tif 000004