JPS6020933B2 - タイムスイツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電気回路の限時しや断と随時しや断および時
限の延長ができるタイムスイッチに関する。

近年省エネルギー化に伴い配線用スイッチに電子方式を
採用した限時しや断機能を追加して切り忘れなどによる
電力の無駄使いを自動的に防止する機能付のものが作ら
れている。

しかしスイッチに限時しや断機能を追加した場合には逆
に追加したことによる弊害も発生する。例えば照明灯の
時延設定時間が短かかつたため使用中に消灯して作業者
が閥の中に残されるような危険なことになるとか、１人
の作業者が時延設定した照明灯を点灯中退瀕し、別の作
業者が入場した場合、前の作業者がいつ点灯したか不明
で直ちに消灯してしまうおそれもある。これを防ぐため
限時装置を再スタートさせる操作スイッチを別に設ける
とか、時延は照明を必要とする技長時間に設定するとか
の対策が考えられる。しかし照明を必要とする時間が短
かい場合には、照明灯が消えるまでの間不要な電力を消
費することになるから別に即時に時延を終了させる操作
スイッチを設けなければタイムスイッチを設置した意義
が薄れる。また、照明を必要とする時間が長くなったと
きは再延長を行ないたい場合もある。従来のタイムスイ
ッチでは以上のようにスイッチの投入、設定時限後の自
動しや断、時延動作中の則時しや断および時延動作中の
再延長などの行なえる完全なタイムスイッチとするには
操作スイッチが多く複雑になる欠点があった。この発明
は上述の欠点を除去して１個の押しボタンスイッチによ
り負荷を投入し、投入した負荷を一定時間後目動しや断
、一定時間に達する以前の即時しや断および時延動作中
さらに時限を延長する操作を行ない得るタイムスイッチ
を提供することを目的とする。

この目的は本発明によれば、負荷を開閉する開閉素子と
、直流制御電圧源と、この直流制御電圧源に接続された
自動復帰式の押しボタンスイッチと、この押しボタンス
イッチの操作の都度充放電を繰り返して放電時定数の大
きな出力コンデンサの端子間電圧を上昇させる充放電回
路と、前記押しボタンスイッチの操作によって印加され
る直流制御電圧により始動し所定時間経過後に出力を発
生する時延回路およびこの時延回路または充放蟹回路の
出力により前記開閉素子を制御するゲート回路によりタ
イムスイッチを構成することによって達成される。

つぎにこの発明を実施例による図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図に示すようにこの発明によるタイムスイッチは負
荷（ここでは照明灯）１と直列に接続され片切りスイッ
チの役をする開閉素子２、この開閉素子２と並列に接続
され、以下に述べる回路に制御電圧を印加するための整
流定電圧回路３、この整流定電圧回路３から発生した直
流制御電圧を瞬時短絡することによりこのタイムスイッ
チを制御する押しボタンスイッチ４、充放電回路５、時
延回路６、開閉素子２を制御するゲート回路７、充放電
回路５と時延回路６との間を接続する第１トリガダイオ
ード８、時延回路６とゲート回路７とを接続する第２ト
リガダィオード９およびこれらのトリガダィオード８，
９とそれぞれ直列に接続された制限抵抗１０，１１とか
らなり、端子Ｒ，Ｓを介して負荷１と直列に接続されて
いる。

直流定電圧回路３は４個のダイオード１２を用いた単相
ブリッジ整流回路で、その電源側には安全抵抗１３が介
挿され、出力端子には平滑コンデンサ１４、安定抵抗１
５を介して定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）１
６が接続されている。押しボタンスイッチ４は、これを
押すと接点をオンし、放せばオフする普通のスイッチで
制限抵抗１７と直列に接続され充放電回路５と時延回路
６とに印加する制御電圧を短絡し、瞬時に開放できる。
充放電回路５はダイオード１９を介して整流定電圧回路
３からの直流制御電圧により充電される第１のコンデン
サ１８（以下これを単にコンデンサ１８という）と、ダ
イオード２３とともにコンデンサ１８の放電回路を形成
しコンデンサ８に蓄積された鰭荷により充電される第２
のコンデンサ２０（以下これを単にコンデンサ２０とい
う）と、ダイオード２１とともにコンデンサ２０の放鰭
回路を形成し直流制御電圧に加えてコンデンサ２０の噂
樹を蓄積する出力コンデンサ２２（以下これを単にコン
デンサ２２という）を備えている。また、コンデンサ２
２には放電抵抗２４が接続されている。この充放電回路
５はコンデンサ１８，２２が完全に充電され押しボタン
スイッチ４の高鷲位側Ｐ点の電圧がＶａであるとき、こ
れを瞬時短絡するとそれまで充電されていなかったコン
デンサ２川まコンデンサ１８により充電され、Ｐ点の０
電位に対するｂ点の電位が高くなる。したがって、コン
デンサ２２の電圧が低下しないうちに押しボタンスイッ
チ４をオフしてＰ点の電圧を再びＶａに上げるとコンデ
ンサ２２の電圧は瞬時上昇する。したがってコンデンサ
２２の端子Ｑ点に第１トリガダィオード８を介してつぎ
の回路（ここでは時延回路６）に接続しておけば、常時
は第１トリガダィオード８によりつぎの回路と関係しな
いようにしや断されているが、充放電回路の鰭圧が上昇
してこの電圧がブレークオーバー電圧になったときだけ
第１トリガダィオード８がオンしてつぎの回路にコンデ
ンサ２２の電圧が与えられる。時延回路６は充電抵抗２
５を介して時延コンデンサ２６を徐々に充電する回路で
充電抵抗２６の抵抗値と時鰹コンデンサ２６の静電容量
値とによりこのタイムスイッチの動作時間（時限）が決
定される。この時延コンデンサ２５は充放電回路５から
制限抵抗１０と第１トリガダィオード８とを介してコン
デンサ２２の電圧により瞬時に充電され、さらに押しボ
タンスイッチ４を押すことにより充電抵抗２５と並列に
接続されたダィオ−ド２７を介して瞬時に放電させるこ
ともできる。時延コンデンサ２６の端子は第２トリガダ
ィオード９と制限抵抗１１とを介して次段のゲート回路
に接続されている。ゲート回路７は時延回路６の出力を
受けてベースに接続されたトランジスタ２８、抵抗２９
を直列として直流定電圧回路３の単相ブリッジ整流回路
の出力側に接続されたサイリスタ３０、トランジスタ２
８のコレクタとサィリスタ３０のゲートとに一定電圧を
与える分割抵抗３１，３２および互に直列に接続されて
直流電源に結ばれ、その接続点が開閉素子２のゲートＺ
に接続されたダイオード３３，３４からなり、トランジ
スタ２８のベースに一定値以上の直流電圧が加わるとト
ランジスタ２８にベース電流が流れ、コレクタとェミツ
タ間に電流が流れるため分割抵抗３１の亀圧が低下する
。したがってサイＩＪ Ｚスタ３０がオフされる。トラ
ンジスタ２８のベース電圧が低い場合には勿論サィルス
タ３０はオンされている。開閉素子２はサイルスタ３０
がオンしたときＲ端子側が十のときはＲ端子−開閉素子
２ーダイオード３４ーサイリスタ３０ーダイオー２ド１
２−Ｓ端子と、またＳ端子が十のときはＳ端子ーダイオ
ード１２−サイリスタ３０−ダイオード３３一関開素子
２一Ｒ端子と開閉素子２のゲート電流が流れる。したが
って開閉素子２はＲ→Ｓ方向にもＳ→Ｒ方向にもターン
オンする。照明灯１とこの発明による夕ィ「ムスイツチ
の端子Ｒ，Ｓと直列に接続して交流電源に接続すると、
整流された直流定電氏回路３の出力がこのタイムスイッ
チの各回路に与えられ、充放電回路に接続されたそれぞ
れのコンデンサ１８，２２は直ちに充電され、押しボタ
ンスイッチ４の高電圧側Ｐ点は一定電圧〜ａとなる。

また時延回路６のコンデンサ２６は充電抵抗２５を介し
て充電され、その端子電圧Ｖｃは次第に上昇し、一定電
圧に達すると第２トリガダィオード９がブレークオーバ
してトランジスタ２８にベース電流を流す。すると分割
抵抗３１の両端の電圧が−Ｆがりサィリスタ３０のゲー
ト電圧が低下してサ／「リスタ３０がオフし、開閉素子
２もオフして照明灯１は消灯する。以後タイムスイッチ
は照明灯１を必要とする作業者につぎのように操作され
て照明灯１を点滅する。今押しボタンスイッチをｔ，に
オンする（押しボタンを押す）と第２図Ａに示すように
Ｐ点の電圧〜ａは瞬時０となり、押しボタンスイッチ４
をオフ（押しボタンを放す）されたｔ２において直ちに
Ｖａに回復する。このときそれまで一定であったＱ点の
電圧Ｖｂは既に説明したように瞬間上昇し再び一定値に
戻る。またそれまで時延コンデンサ２６に充電されてい
た電荷はｔ，にダイオード２７を介して放電され、その
端子電圧Ｖｃは０となり、第２トリガダィオード９がオ
フとなり、トランジスタ２８のベース電圧は０となるか
ら、トランジスタ２８に電流は流れず、分割抵抗３１の
電圧は平常でサィリスタ３０がオンし、開閉素子２がオ
ンして電流１が流れ照明灯１は点灯する。しかし押しボ
タンスイッチ４がｔ２１こオフされると同時にコンデン
サ２６は充電抵抗２６を介して充電されその電圧ｙｃは
次第に上昇し、やがてＴ，時間後に第２トリガダィオー
ド９のブレーク電圧に達するとこれをブレークオーバし
てトランジスタ２８のベースにコンデンサ２６の電圧が
加わり既に説明したようにサィリスタ３０を介して開閉
素子２はオフされ照明灯１は消灯する。押しボタンスイ
ッチ４をオン、オフする時情歌，〜ら‘ま非常に短かく
無視できる。つぎにＬ‘こ押しボタンスイッチ４を押し
て照明灯を点灯中ら‘こ照明が不要になった場合押しボ
タンスイッチ４のオン、オフを２度繰返すと第２図Ｂに
示すようにＰ点の電圧Ｖａはその都度０になるが、Ｑ点
の電圧ｙｂは押しボタンスイッチ４をオフする都度一時
上昇して２度目にオフしたｔ４‘こは第１トリガダィオ
ード８のブレークオーバ電圧に達する。したがって第１
トリガダィオードはオンし時延コンデンサ２６は瞬時に
充電され、既に述べたように第２トリガダィオード９が
オンし、トランジスタ２８のベースに電圧が加わりサイ
リスタ３０を介して開閉素子２はＴ２時間後に消灯する
。したがってＴ，一Ｔ２＝Ｔ３だけ電力消費時間は短縮
される。このとき押しボタンスイッチ４が２度押される
らからしまでの時間は短かく無視できる。また、押しボ
タンスイッチけこ押して照明灯１を点灯中Ｌ時間後のｔ
５からさらに点灯を続けたいときは押しボタンスイッチ
４を１度押すと第２図Ｃに示すようにＰ点の電圧Ｖａは
押しボタンスイッチ４がオンした瞬間０になるが、オフ
すると直ちに回復する。

Ｑ点の電圧Ｖｂは押しボタンスイッチ４をオフしたとき
だけ一時電圧が上昇するが、押しボタンスイッチ４がオ
フされるのが１回だけであるからその電圧はそれ程上昇
せず第１トリガダィオード８のブレークオーバ電圧に達
しない。そして時延コンデンサ２６の端子電圧Ｖｃが第
２トリガダィオード９のブレークオーバー鰭圧に達する
以前（照明灯１が消灯する以前）に押しボタンスイッチ
４を押すと時延コンデンサ２６はダイオード２７を介し
て短絡されるからその電圧は再び０となり照明灯１はそ
のまま点灯を続ける。押しボタンスイッチが２度目‘こ
オフされた豚間ちから時延コンデンサ２６の充電が新に
開始され、Ｔ，時間後に第２トリガダィオード９のブレ
ークオーバ電圧まで充電されるとトランジスタ２８にベ
ース電流を流し、既に述べたようにサイリスタ３０を介
して開閉素子２をオフさせ照明灯１を消灯させる。した
がってこの照明の点灯時間はＴ４十Ｔ，となる。時延回
路の構成によってはその出力側がサィリスタやダイオー
ドでパルスを発生する回路もある。

また、その回路の時延コンデンサを急速に充電して目的
を蓮せられない回路もある。このような場合は第３図に
示すような構成として容易にこの発明の目的を達成する
ことができる。第３図において、６′は例えば幾つかの
弛張発振回路を組合わせた時延回路でＰ点に一定電圧ｙ
ａが印加されると一定時間後にダイオード３５からパル
スを発生する。したがってこのダイオード３５のカソー
ドをゲート回路７のトランジスタ２８に接続しておけば
この時延回路６′は第１図について説明したと同様な動
作をする。また充放電回路５の出力はトリガダイオード
８を介してサイリスタ３６のゲートに接続し、サィリス
タ３６のカソードをゲート回路７にトランジスタ２８に
接続すれば第１図について説明したと同様に押しボタン
スイッチ４を２度押すことにより充放電回路５のコンデ
ンサ２２の電圧が瞬時一定値（トリガダィオ−ド８のブ
レークオーバ電圧）を超えるとトリガダイオード８とサ
イリスタ３６がともにオンしてトランジスタ２８のベー
ス電流を流す。こうして時延動作は時延回路により、随
時動作は充放電回路によりそれぞれゲート回路を制御し
、開閉素子を制御することができる。以上述べたように
この発明によるタイムスイッチは全装置を電子回路とし
、眼時しや断させる時延回路と随時しや断させる充放電
回路とを組合わせて、１個の押しボタンスイッチで開閉
素子のゲート回路を制御する構成とし、電源の投入、設
定時限後の自動しや断、時延動作中の即時しや断および
時延動作中さらに時限を延長させる操作を自由に行うこ
とができ、電力節約上有効でしかも動作時間をセットす
る手数を要しない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図はこの発明によるタイムスイッチの
実施例を示す回路図で、第１図は時延回路で開閉素子の
ゲート回路を制御する回路図、第３図は時延回路と充放
電回路で開閉素子のゲート回路を並列に制御する回路図
、第２図は第１図および第２図の動作を説明するフロー
チャトである。 ２・・・・・・開閉素子、３・・・・・・整流定電圧回
路、４・・・・・・押しボタンスイッチ、５・・・・・
・充放電回路、６，６′・・・・・・時延回路、７・・
・・・・ゲ−ト回路、８・・・・・・第１トリガダイオ
ード、９……第２トリガダイオード、２２・・・…出力
コンデンサ、２５・・・・・・充電抵抗、２６・・・・
・・時延コンデンサ、２７・・・・・・放電ダイオード
。 才１図 寸３図 ナ２四

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷を開閉する開閉素子と、直流制御電圧源と、こ
   の直流制御電圧源に接続された自動復帰式の押しボタン
   スイツチと、この押しボタンスイツチの操作の都度充放
   電を繰り返して放電時定数の大きな出力コンデンサの端
   子間電圧を上昇させる充放電回路と、前記押しボタンス
   イツチの操作によつて印加される直流制御電圧により始
   動し所定時間経過後に出力を発生する時延回路およびこ
   の時延回路または前記充放電回路の出力により前記開閉
   素子を制御するゲート回路からなることを特徴とするタ
   イムスイツチ。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載したタイムスイツチに
   おいて、充放電回路は直流制御電圧が印加されることに
   より充電される第１のコンデンサとこの第１のコンデン
   サの放電回路に挿入され第１のコンデンサの電荷により
   充電される第２のコンデンサおよび第２のコンデンサの
   放電回路に挿入され直流制御電圧と第２のコンデンサの
   電荷を蓄積する第３のコンデンサからなることを特徴と
   するタイムスイツチ。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載したタイムスイツチに
   おいて、時延回路が抵抗を介して充電されダイオードを
   介して瞬時に放電される時延コンデンサの端子電圧を出
   力とし、充放電回路の出力がトリガダイオードを介して
   時延コンデンサを充電するように接続したことを特徴と
   するタイムスイツチ。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載したタイムスイツチに
   おいて、充放電回路の出力コンデンサにより制御される
   サイリスタを接続し、該サイリスタの出力と時延回路の
   出力のそれぞれがゲート回路に接続されたことを特徴と
   するタイムスイツチ。