(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＰＳＴ、ＳＰＤＴ、ＤＰＤＴ、反転ＤＰＤＴ、多極ＭＰＳＴ及びＭＰＤＴから選択されるリレーの少なくとも１つの極の機械式ラッチのための方法及び装置を提供する。【解決手段】単一の及び複数のハイブリッドＳＰＤＴスイッチ又はＤＰＤＴスイッチのうちの１つと、ばねのような要素を使用したＳＰＤＴ及びＤＰＤＴ機械式ラッチリレーのうちの１つとの統合を含み、極とリレー接点及び構造化コンタクタのうちの１つとの間の接触を維持し、ラッチリレー内へのキー−プランジャ組合せの導入を含むスイッチ手動キーを介して負荷を操作するために、また電力パルスによってリレーコイルに電力供給して遠隔操作するために、統合されたスイッチ−リレーにトラベラ線路内で接続された個々のＳＰＤＴ又はＤＰＤＴの任意の手動キーを提供するＣＰＵプログラムを含む。【選択図】図３Ｃ
2020123579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
係合のロックと開放とのそれぞれのために、弾力性のある極と、リレーのベースおよびボディのうちの１つとの間に延びた、ばね駆動機械式のラッチデバイスによってラッチされる少なくとも１つの第１の接点とのスナップ係合のための単投および双投の極の接点のうちの１つを有する少なくとも１つの弾力性のある極を備えたラッチリレーを操作する方法であって、前記ラッチデバイスは、くぼみ経路を備えたバーによってガイドされ、レセプタクルによって支持されたロックリンクを備え、
前記リレーは、前記極を作動させるための磁気コイルおよび接極子をさらに備え、前記バーを前記レセプタクルの中へおよび前記レセプタクルを前記バーの上へとのうちの１つに圧縮し、
前記接極子は、ある時間継続期間の電力パルスを供給された前記磁気コイルによって引っ張られて、前記圧縮によって、前記極と前記係合と前記ラッチデバイスとの状態を反転し、
ａ．前記接極子を引っ張ると共に前記極を、前記少なくとも１つの第１の接点を有する前記スナップ係合へと接するように作動させ、前記時間継続期間の間、前記ラッチデバイスを完全に圧縮するための電力パルスを前記磁気コイルに供給するステップと、
ｂ．前記圧縮を停止して前記ロックリンクをロック状態にガイドし、前記接極子を少なくとも部分的な開放の状態にし、前記時間継続期間の後、前記係合の状態を維持するステップと、
ｃ．新しい前記電力パルスを供給して、双投の接点を有する前記極の前記少なくとも１つを少なくとも１つの第２の接点との前記スナップ係合と、単投の接点を有する少なくとも１つの極により非接触の係合との一方に反転することによって、切り換え、交差から直線、直線から交差、オフからオン、オンからオフを含むグループから選択される状態を含むリレー状態を反転するステップと、
ｄ．新しい前記電力パルスを供給してステップａからステップｃを再スタートするステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記リレーは、単極単投（ＳＰＳＴ）リレー、単極双投（ＳＰＤＴ）リレー、双極単投（ＤＰＳＴ）リレー、双極双投（ＤＰＤＴ）リレー、反転ＤＰＤＴリレー、３つ及びそれ以上の（多）極単投（ＭＰＳＴ）リレー及び多極双投（ＭＰＤＴ）リレーからなるグループから選択される
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ラッチから前記部分的な開放を含む開放するための前記弾力性のある極の接点による運動は、接点から汚れを払い取るために、前記少なくとも１つの弾力性のある極の前記接点と前記第１の接点および第２の接点のうちの１つとの間の微小運動を強制する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記リレーは、前記時間継続期間の間、及び前記時間継続期間の後、ばねのように構造化された極、延長された極、ばねによって駆動される極、ばねのように構造化された前記第１の接点、ばね駆動される前記第１の接点、及びそれらの組合せからなるグループから選択されるばねのような要素によって前記第１の接点との前記係合を維持するように構造化される
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記リレーは、前記極を手動で移行するための手動プランジャを用いて前記リレーを付加することによってハイブリッドスイッチの構造の中に統合され、前記ハイブリッドスイッチは、少なくとも１つの電源端子、直接及びトラベラ線路のうちの１つを介して負荷に接続するための単一の負荷端子及び二重負荷端子、並びに手動移行プッシュキーのうちの１つをさらに備え、前記方法は、
ａ．縦続ＳＰＤＴ手動スイッチ及びＤＰＤＴ手動スイッチのうちの少なくとも１つを通した、直接及びトラベラ線路のうちの１つを介して、単一の極端子及び双極端子のうちの１つに負荷を接続するステップと、
ｂ．前記少なくとも１つの電源端子に電源を接続するステップと、
ｃ．前記ハイブリッドスイッチを電源ボックス及び筐体のうちの１つの中に設置するステップと、
ｄ．前記手動移行プッシュキーを介したプッシュ及び前記磁気コイルを介した引っ張りのうちの１つによって前記負荷に電力を供給するステップと、を含む
請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記リレーは、一方がＡＣ活端子との接続のためのものであり、他方が前記磁気コイルに電源供給するための少なくとも１つの電源端子と負荷との接続のためのものである、２つの端子を含むＳＰＳＴハイブリッドスイッチであり、
前記ＳＰＤＴリレーは、ＳＰＤＴ手動スイッチ及びＤＰＤＴ手動スイッチのうちの１つを介する二重トラベラ線路を介した単一の負荷に、電源を交互に接続するためのＡＣ活端子及び２つの負荷端子を備え、
前記ＤＰＳＴリレーは、切替えられたＡＣ活線路及び中性線路を介した前記負荷への電源供給のための２つのＡＣ活端子及び２つの中性端子を備え、
前記反転ＤＰＤＴリレーは、複数の反転ＤＰＤＴ手動スイッチを備える延長され縦続された鎖を含む２つのＳＰＤＴ手動スイッチによって終端された縦続鎖の二重トラベラ線路を内部接続する４つの端子を備える
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記手動移行プッシュキーのアクションは、プッシュツーロック、プッシュツーリリース、プッシュ−プッシュ、ロッカ、トグル、スライド、回転、及びそれらの組合せからなるグループから選択される
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記手動で起動される極は、装飾的プッシュキーによって作動されるマイクロスイッチ及び装飾的ロッカキーによって作動されるロッカスイッチの少なくとも１つの極である
請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ハイブリッドスイッチは、不透明、ＩＲ通過透明、指示器透明、指示器透明窓、ＩＲ通過窓、着色された色、及びそれらの組合せからなるグループから選択されるキーを有する選択可能な装飾的カバーを使用して、標準電源ボックス内への据付けに適合するケーシングサイズ及び形状にパッケージされる
請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記ハイブリッドスイッチは、ＣＰＵ、メモリ、電流ドレインセンサ、電流信号増幅器、状態センサ、光ケーブルのための光アクセスを有する少なくとも１つの光トランシーバ、アンテナを有するＲＦトランシーバ、空中アクセスを有するＩＲトランシーバ、母線ドライバ、少なくとも１つの指示器ドライバ、少なくとも１つのリレーコイルドライバ、少なくとも１つの設定セレクタ、及びそれらの組合せからなるグループから選択される関連付けられた電気回路をさらに備え、
前記電気回路の機能は、コマンドの受信、コマンドに対する応答、負荷状態、前記負荷によって消費された電力、及びそれらの組合せからなるグループから選択されるデータを通信するための、前記光ケーブル、ラインオブサイト内のＩＲ、前記アンテナを介したＲＦのうちの１つを介した光学的、前記母線ドライバを介した電気的、及びそれらの組合せからなるグループから選択される双方向信号伝搬のうちの少なくとも１つの方向の処理を含む、操作コマンドに対する応答、電流ドレイン信号及び負荷状態信号のうちの１つの検出、前記負荷によって消費された電力の計算、並びにそれらの組合せからなるグループから選択される
請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記電源端子及び前記極の端子のうちの１つは、前記計算及び前記通信のために、前記負荷によってドレインされる電流に関する信号レベルを供給するために構造化された低オーミック合金を含む
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
２つの高オーミック抵抗体が、それぞれ個々のトラベラ接点に接続され、相俟って、前記負荷と活ＡＣ端子との間の連続性を識別するための分圧器信号を前記電気回路に供給するための分圧器を形成する
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記負荷の特色及び位置は、前記設定セレクタを介して設定される、及び前記メモリにダウンロードされる、のうちの１つである
請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
オンからオフ及びオフからオンも所与の負荷状態を反転させるためのキーを介したすべてのキーイングアクションは、第１の継続期間タイマを起動し、その間に反復キーイングが延長された継続期間タイマ、及び所与の負荷のクラスタをオン及びオフのうちの１つに切り換えるコマンドを起動し、また、後続するキーイングは、前記延長された継続期間タイマの間、所与のホームオートメーションに含まれるすべての所与の負荷をオン及びオフのうちの１つに切り換えるコマンドを起動し、
オン及びオフのうちの１つに切り換える個々の前記コマンドは、前記第１の継続期間タイマ及び前記延長された継続期間タイマの間、第１の反転状態を維持するために、単極及び双極のうちの１つに取り付けられた前記接極子の内部制御を含む、光ケーブル、ＲＦ、ラインオブサイト内のＩＲ、母線、及びそれらの組合せからなるグループから選択される前記ホームオートメーションのグリッド及びネットワークのうちの１つを介して伝搬され、前記方法は、
ａ．前記所与の負荷の特色及び位置を前記設定セレクタ及び前記メモリへのダウンロードのうちの１つを介して設定するステップと、
ｂ．前記手動で起動される極並びに前記縦続ＳＰＤＴ手動スイッチ及びＤＰＤＴ手動スイッチのキーのうちの１つを第１の反転負荷状態にキーイングするステップと、
ｃ．前記第１の反転負荷状態と一致するべく、所与の負荷の前記クラスタを切り換えるために、前記第１の継続期間タイマ内で前記キーイングを反復するステップと、
ｄ．直接及びホームオートメーションディストリビュータを介して、コマンド信号を前記ホームオートメーションのグリッド及びネットワーク内の前記クラスタのハイブリッドスイッチ及び他の制御リレーに伝搬するステップと、
ｅ．前記第１の反転状態と一致するべく、前記ホームオートメーションのグリッド及びネットワーク内のすべての前記所与の負荷を切り換えるために、前記延長された継続期間タイマ内で前記キーイングを反復するステップと、
ｆ．直接及び前記ホームオートメーションディストリビュータを介して、コマンド信号を前記ホームオートメーションのグリッド及びネットワーク内の前記すべての所与の負荷のハイブリッドスイッチ及び他の制御リレーに伝搬するステップと
をさらに含む
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
複数のハイブリッドスイッチは、前記手動移行プッシュキーと、結合された複数のサイズ化されたベース及びケーシングの中に統合及びパッケージされた前記磁気コイルとを備え、前記ハイブリッドスイッチの起動が、全部まとめて、グループで、個々に、及びそれらの組合せからなるグループから選択的に選択される
請求項５に記載の方法。
【請求項１６】
係合のロックと開放とのそれぞれのために、弾力性のある極と、リレーのベースおよびボディのうちの１つとの間に延びた、ばね駆動機械式のラッチデバイスによってラッチされる少なくとも１つの第１の接点とのスナップ係合のための単投および双投の極の接点のうちの１つを有する少なくとも１つの弾力性のある極を備えたラッチリレーを操作する方法であって、前記ラッチデバイスは、くぼみ経路を備えたバーによってガイドされ、レセプタクルによって支持されたロックリンクを備え、
前記リレーは、前記極を作動させるための磁気コイルおよび接極子をさらに備え、前記バーを前記レセプタクルの中へおよび前記レセプタクルを前記バーの上へとのうちの１つに圧縮し、
前記接極子は、少なくとも１つの前記双投の極の接点の第１の接点との係合を第２の接点との係合に切り換えること、および  前記単投の極の接点を前記第１の接点から非接触の係合に切り替えることのうちの１つにより、切り換え、交差から直線、直線から交差、オフからオン、オンからオフを含むグループから選択される状態を含むリレー状態を反転するために、ある時間継続期間の電力パルスを供給された前記磁気コイルによって引っ張られて、前記圧縮によって、前記極と前記係合と前記ラッチデバイスとの状態を反転し、前記圧縮が停止され、前記ロックリンクをロック状態にガイドすることにより、前記接極子は少なくとも部分的な開放の状態にされ、
前記少なくとも１つの前記弾力性のある極及び前記少なくとも１つの第１の接点は、構造化された弾力性のある要素であり、前記圧縮により前記ラッチリレーの状態の各反転のために前記電力パルスの各新しい供給のための時間継続期間後を通して前記係合を維持するためのばねを備える
ラッチリレー。
【請求項１７】
前記ラッチリレーは、単極単投（ＳＰＳＴ）リレー、単極双投（ＳＰＤＴ）リレー、双極単投（ＤＰＳＴ）リレー、双極双投（ＤＰＤＴ）リレー、反転ＤＰＤＴリレー、３つ及びそれ以上の（多）極単投（ＭＰＳＴ）リレー及び多極双投（ＭＰＤＴ）リレーからなるグループから選択される
請求項１６に記載のラッチリレー。
【請求項１８】
前記部分的な開放を含む開放するためのラッチからの前記弾力性のある極の接点による運動は、接点の汚れを払い取るために、前記少なくとも１つの弾力性のある極の接点と前記第１の接点および前記第２の接点のうちの１つとの間の微小運動を強制する
請求項１７に記載のラッチリレー。
【請求項１９】
前記ラッチリレーは、前記時間継続期間の間、及び前記時間継続期間の後、ばねのように構造化された極、延長された極、ばねによって駆動される極、ばねのように構造化された前記第１の接点、ばね駆動される前記第１の接点、及びそれらの組合せからなるグループから選択されるばねのような要素によって前記第１の接点との前記係合を維持するように構造化される
請求項１７に記載のラッチリレー。
【請求項２０】
前記ラッチリレーは、前記極の手動での移行のための付加された手動プランジャによってハイブリッドスイッチの中に統合され、
前記ハイブリッドスイッチは、前記電力パルスの各新しい供給による前記磁気コイルの引っ張りと前記付加された手動プランジャの１つによるプッシュとのうちの１つを介して、及び前記引っ張りと前記プッシュとのうちの１つを用いて前記ハイブリッドスイッチの状態を反転するためのさらに付加された手動プッシュキーを介して、起動され、
電源ボックス及び電気筐体のうちの１つの中への据付けのための前記統合されたハイブリッドスイッチは、電源接続のための少なくとも１つの電源端子と、負荷に直接接続するための負荷端子と、トラベラ配線の縦続対を介して前記負荷に接続するための１対のトラベラ端子のうちの少なくとも１つとをさらに備える
請求項１７〜１９のいずれかに記載のラッチリレー。
【請求項２１】
前記ラッチリレーは、一方がＡＣ活端子との接続のためのものであり、他方が前記磁気コイルに電源供給するための少なくとも１つの電源端子と負荷との接続のためのものである、２つの端子を含むＳＰＳＴハイブリッドスイッチであり、
前記ＳＰＤＴリレーは、二重負荷のうちの１つに、又は手動ＳＰＤＴ及びＤＰＤＴスイッチのうちの１つを介する二重トラベラ線路を介した単一の負荷に、電源を交互に接続するためのＡＣ活端子及び２つの負荷端子を備え、
前記ＤＰＳＴリレーは、切替えられたＡＣ活線路及び中性線路を介した前記負荷への電源供給のための２つのＡＣ活端子及び２つの中性端子を備え、
前記反転ＤＰＤＴリレーは、複数の反転ＤＰＤＴ手動スイッチを備える延長され縦続された鎖を含む２つのＳＰＤＴスイッチによって終端された縦続鎖の二重トラベラ線路を内部接続する４つの端子を備える
請求項２０に記載のラッチリレー。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの極は、プッシュツーロック、プッシュツーリリース、プッシュ−プッシュ、ロッカ、トグル、スライド、回転、及びそれらの組合せからなるグループから選択されるキーアクションによって起動される
請求項２０に記載のラッチリレー。
【請求項２３】
前記手動で起動される極は、装飾的プッシュキーによって作動されるマイクロスイッチ及び装飾的ロッカキーによって作動されるロッカスイッチの少なくとも１つの極である
請求項２０に記載のラッチリレー。
【請求項２４】
前記ハイブリッドスイッチは、不透明、ＩＲ通過透明、指示器透明、指示器透明窓、ＩＲ通過窓、着色された色、及びそれらの組合せからなるグループから選択されるキーを有する選択可能な装飾的カバーを使用して、標準電源ボックス内への据付けに適合するケーシングサイズ及び形状にパッケージされる
請求項２０に記載のラッチリレー。
【請求項２５】
前記ハイブリッドスイッチは、ＣＰＵ、メモリ、電流ドレインセンサ、電流信号増幅器、状態センサ、光ケーブルのための光アクセスを有する少なくとも１つの光トランシーバ、アンテナを有するＲＦトランシーバ、空中アクセスを有するＩＲトランシーバ、母線ドライバ、少なくとも１つの指示器ドライバ、少なくとも１つのリレーコイルドライバ、少なくとも１つの設定セレクタ、及びそれらの組合せからなるグループから選択される関連付けられた電気回路をさらに備え、
前記電気回路の機能は、コマンドの受信、コマンドに対する応答、負荷状態、前記負荷によって消費された電力、及びそれらの組合せからなるグループから選択されるデータを通信するための、前記光ケーブル、ラインオブサイト内のＩＲ、前記アンテナを介したＲＦのうちの１つを介した光学的、前記母線ドライバを介した電気的、及びそれらの組合せからなるグループから選択される双方向信号伝搬のうちの少なくとも１つの方向の処理を含む、操作コマンドに対する応答、電流ドレイン信号及び負荷状態信号のうちの１つの検出、前記負荷によって消費された電力の計算、及びそれらの組合せからなるグループから選択される
請求項２０に記載のラッチリレー。
【請求項２６】
前記電源端子及び前記極の端子のうちの１つは、前記計算及び前記通信のために、前記負荷によってドレインされる電流に関する信号レベルを供給するために構造化された低オーミック合金を含む
請求項２５に記載のラッチリレー。
【請求項２７】
２つの高オーミック抵抗体が、それぞれ個々のトラベラ接点に接続され、相俟って、前記負荷と活ＡＣ端子との間の連続性を識別するための分圧器信号を前記電気回路に供給するための分圧器を形成する
請求項２５に記載のラッチリレー。
【請求項２８】
前記負荷の特色及び位置は、前記設定セレクタを介して設定される、及び前記メモリにダウンロードされる、のうちの１つである
請求項２５に記載のラッチリレー。
【請求項２９】
オンからオフ及びオフからオンも所与の負荷状態を反転させるためのキーを介したすべてのキーイングアクションは、第１の継続期間タイマを起動し、その間に反復キーイングが所与の負荷のクラスタをオン及びオフのうちの１つに切り換えるコマンドを伝搬し、且つ、延長された継続期間タイマを起動し、その間に反復キーイングが所与のホームオートメーションに含まれるすべての前記所与の負荷をオン及びオフのうちの１つに切り換えるコマンドを伝搬し、
前記所与のホームオートメーションのグリッド及びネットワークのうちの１つを介して接続されている負荷のクラスタ及びすべての前記所与の負荷の個々の所与の負荷の特色及び位置は、前記設定セレクタを介して設定される、及び前記メモリにダウンロードされる、のうちの１つであり、
前記クラスタ及び前記すべての前記所与の負荷をオン及びオフのうちの１つに切り換える個々の前記コマンドは、光ケーブル、ＲＦ、ラインオブサイト内のＩＲ、母線、及びそれらの組合せからなるグループから選択されるグリッド及びネットワークのうちの１つを介して伝搬される、前記負荷の第１の反転状態に対応させるコマンドであり、また、前記第１の継続期間及び前記延長された継続期間の間、前記所与の負荷の反転された状態を維持するために、前記所与のクラスタ及び前記所与のホームオートメーションにおける制御を関連付ける、各前記関連付けられた電気回路への伝搬コマンドを含む
請求項２８に記載のラッチリレー。
【請求項３０】
複数の前記ハイブリッドスイッチは、それぞれ、結合された複数のサイズのベースとケーシングに統合され、パッケージされた作動する前記手動プッシュキーと前記磁気コイルを備え、
前記ハイブリッドスイッチの作動は、グループにおいて、個々及びそれらの組み合わせを含むグループから選択される
請求項２０に記載のラッチリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅及び他の建物における機器の手動操作及び遠隔操作のためのスイッチ及びリレーを含む電気的自動化デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅、事務所、公共建物、会社、レストラン及び工場におけるウォータボイラ、空気調和装置、加熱器、照明及び任意の他の電気設備及び機器などの電気機器をスイッチオン−オフするためのスイッチ及びリレーは、極めてよく知られている。ホームオートメーションのためのよく知られているリレーデバイスは、通常、所与の地所の主電気筐体又は副電気筐体内に設置される。設置されたリレーは、母線、ＲＦを介して、又はＡＣ電力線を介して伝搬される制御信号によって操作される。
【０００３】
従来知られている自動化デバイス及びリレーのそれらの据付けを含むコストは、電気配線がその電源ボックス内に広く設置されているスイッチを介して電力が供給される標準の広く適用されている配線システムから変更されなければならないため、極めて高い。これは、リレーを介した主電気筐体又は副電気筐体からの電気的直接供給とは明らかに対照的である。電気筐体内のリレーを制御するために、広く使用されている標準スイッチが、電気信号、ＲＦ信号、ＡＣ電力線信号を伝搬し、いくつかの実例では空中でＩＲ信号を伝搬し、電気筐体内のリレーの制御回路に到達して操作する制御スイッチに置き換えられる。
【０００４】
構造化された電気的システムにおけるこのような根本的な基本変更は、過度に複雑になり、コストがかかり、その上、複雑性が、設置されている電気的自動化システムの深刻な繰り返される誤動作の原因になっている。さらに、知られているホームオートメーションデバイスは、個々の電気機器によって消費される電力を報告せず、また、統計量を報告するために使用することができるデータを家主にもまだ生まれていない「スマートグリッド」にも提供しない。
【０００５】
特許文献１は、広く使用されている単極双投（ＳＰＤＴ：single pole dual throw）スイッチ又は双極双投（ＤＰＤＴ：dual poles dual throw）スイッチに接続されたＳＰＤＴリレーが、広く設置されているスイッチを介した電気機器又は照明の手動切換えを可能にし、また、ホームオートメーション制御器を介した遠隔切換えを可能にする新しい概念を紹介している。ＳＰＤＴスイッチ及びＤＰＤＴスイッチは、それぞれ二路スイッチ又は四路スイッチとしても知られている。
【０００６】
さらに、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６は、ＳＰＤＴリレー及びＤＰＤＴリレー又は電流ドレインアダプタなどの追加物であるデバイスを介して電気機器を操作するためのホームオートメーション制御、接続、スイッチ及びリレーを開示している。
【０００７】
参照されている米国特許は、さらに、機器によって消費される電力の、リレーを通した報告、ＡＣアウトレット及びプラグを通した報告、又は電流ドレインアダプタを通した報告を詳細に開示している。電流ドレイン報告又は電力消費報告は、ＰＯＦとして知られているプラスチック光ファイバケーブル又は導波路を通る光信号を介して、空中のＩＲ若しくはＲＦを介して、また、母線又は他のネットワークを直接通る電気信号を介して、又はコマンド変換器を介して通信される。
【０００８】
上に列挙した米国特許及び他の国の多くの係属出願は、個別のＳＰＤＴスイッチ若しくはＤＰＤＴスイッチのアドオン若しくは組合せ、並びに／又は電力ソケット及び／若しくは電流知覚アダプタ組合せを開示しており、それらはすべて、実質的に進歩した住宅自動化及び他の建物自動化を教示している。
【０００９】
しかしながら、現在広く使用されているＡＣスイッチのサイズ及び形状の中に、現在の自動化デバイスより安価なコストで構造化された、さらなる据付け平易性及び単純性を提供する、電力消費を知覚し、計算し、且つ、報告する回路を含んだスイッチ及びリレーの組合せを備えた単一の自動化デバイスの必要性が依然として存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７６４９７２７号明細書
【特許文献２】米国特許第７６３９９０７号明細書
【特許文献３】米国特許第７８６４５００号明細書
【特許文献４】米国特許第７９７３６４７号明細書
【特許文献５】米国特許第８０４１２２１号明細書
【特許文献６】米国特許第８１４８９２１号明細書
【特許文献７】米国特許第８１７０７２２号明細書
【特許文献８】米国特許第８１７５４６３号明細書
【特許文献９】米国特許第８２６９３７６号明細書
【特許文献１０】米国特許第８３３１７９４号明細書
【特許文献１１】米国特許第８３３１７９５号明細書
【特許文献１２】米国特許第８３４０５２７号明細書
【特許文献１３】米国特許第８３４４６６８号明細書
【特許文献１４】米国特許第８３８４２４９号明細書
【特許文献１５】米国特許第８４４２７９２号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２０１３／０１８３０４３号明細書
【特許文献１７】米国特許第５９２３３６３号明細書
【特許文献１８】米国特許第６６０３８４２号明細書
【特許文献１９】米国特許第６９４０９５７号明細書
【特許文献２０】米国特許第７４６１０１２号明細書
【特許文献２１】米国特許第８１１７０７６号明細書
【特許文献２２】米国特許第８４８９４６９号明細書
【特許文献２３】米国特許出願公開第１４／０４５８７７号明細書
【特許文献２４】米国特許出願第１３３４９９３９号明細書
【特許文献２５】米国特許第８４４４１２４号明細書
【発明の概要】
【００１１】
したがって、本発明の主な目的は、以下、米国で知られている２×４インチ（５．０８×１０．１６ｃｍ）又は４×４インチ（１０．１６×１０．１６ｃｍ）電源ボックスなど、又は６０ｍｍの丸い欧州の電源ボックス、若しくは複数の標準ＡＣスイッチ及びＡＣアウトレット／ソケットを設置するために欧州で使用されている他の長方形電気ボックスなどの標準電源ボックスの中に取り付けられる「標準ＡＣスイッチ」と呼ばれる、現在使用されているＡＣスイッチの形状及びサイズと同様になるように構築された、ＳＰＤＴスイッチ又はＤＰＤＴスイッチ、ＳＰＤＴリレー、並びに電力消費測定及び報告回路の小さいサイズの組合せを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、以下及び特許請求の範囲で「ハイブリッドスイッチ」と呼ばれる、ＳＰＤＴリレー及び電力消費計算回路を有するＡＣ  ＳＰＤＴスイッチ又はＡＣ  ＤＰＤＴスイッチを組み合わせた結合されたスイッチを、ハイブリッドスイッチを制御するために、また、ビデオインターフォンシステム若しくはショッピング端末を通して、ハイブリッドスイッチを介して、及び／又は専用自動化制御器又は制御ステーションを介して消費された電力を報告するために、参照されている米国特許及び特許出願に開示されている住宅自動化システムに統合することである。ビデオインターフォンは、特許文献１７、特許文献１８及び特許文献１９に開示されており、ショッピング端末は、特許文献２０、特許文献２１及び特許文献２２に開示されている。
【００１３】
電力消費に影響する別の問題は、自己動作及び制御のために電力を消費する多くのリレーの使用である。住宅、店舗、工場又は公共施設に設置される多くのリレーは、持続的に電流及び消費される電力をドレインし、したがって多くのこのような自動化システムが設置されると、消費される総電力は相当なものになる。
【００１４】
二重磁化接極子、極、又は他の構造化された磁気要素を使用しているラッチ電力リレーは高価であり、また、制御のための複雑な回路機構及びプログラミングが必要である。その上、磁気ラッチリレーのほとんどは、リレー接点を堅固に係合させるための磁気パワーが最大８アンペアなどに限られているため、限られた電流ドレインしか提供することができない。これは、広く使用されている、例として標準として１６Ａが提供される照明のためのＡＣスイッチより小さい。
【００１５】
ラッチリレーは、短い電力パルスによって操作され、ＳＰＤＴリレー又はＤＰＤＴリレーを使用してオン又はオフ（ＳＰＳＴ）又は切換え状態に固定又はラッチする。接点が係合すると、コイルはもはや電力を消費せず、極は磁気的に所定の位置にラッチされる。磁気パワーは時間の経過に応じて減退し、最終的には接触表面を劣化させ、最終的に故障する。
【００１６】
ハイブリッドスイッチに統合するための、２０１３年１０月４日に出願された特許文献２３に開示されているような、機械式ラッチ機構を介して所定の位置にラッチされ得る小形電力リレーが必要とされる。
【００１７】
本発明によって達成される別の実際的な目的は、異なるキーレバーを使用して嵌合され得る構造、及び利用可能で、且つ、異なるスイッチ製造者によって建設／電気産業に定期的に導入されている様々な設計及び色を含んだ広範囲にわたる様々なレバー及び装飾的カバー及びフレームから任意に選択する自由を有するハイブリッドスイッチを提供することである。したがって、本発明は、このような広範囲にわたる利用可能なＡＣスイッチ設計、それらのパネルの色及び装飾に合致するために遭遇した困難性を解決する。
【００１８】
ＡＣ機器及び照明備品のための、単極単投（ＳＰＳＴ：single pole-single throw）スイッチ及び単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチの２つのタイプのスイッチが広く使用されている。ＳＰＳＴスイッチは基本的なオン−オフスイッチであり、また、ＳＰＤＴは切換えスイッチである。ＳＰＤＴスイッチは、同じホール又は部屋の２つの入口からなどの２つの個別の位置からの、照明備品などの所与の機器のオン−オフ切換えのために使用される。
【００１９】
実例では、所与のホール又は部屋の同じ照明備品をスイッチオン−オフするために３つ以上のスイッチが必要とされているが、別のタイプの双極双投（ＤＰＤＴ）スイッチが使用される。ＤＰＤＴスイッチ又は複数のスイッチは、上で説明した２つのＳＰＤＴスイッチの間に、所与の直線交差構成で接続される。ＤＰＤＴスイッチは、「反転」スイッチとしても知られている。
【００２０】
後で説明されるように、連続トラベラ構成で接続された１つ又は複数のＤＰＤＴスイッチを含んだ２つのＳＰＤＴスイッチは、他のスイッチ状態に無関係に独自に動作するよう、個々の個別のスイッチを提供する。したがって、このようなＳＰＤＴ及び／又はＤＰＤＴセットアップ構成で接続される任意のスイッチは、他の接続されているスイッチ状態と無関係に照明備品をスイッチオン及びオフする。これは、さらに、任意の接続されているスイッチレバーに対する特定のオン又はオフ位置が存在しないこと、また、スイッチオン又はオフは、スイッチレバーをその反対側の位置へ押すか、又はプッシュオン−プッシュオフキーを押すことによって達成されることを意味している。
【００２１】
したがって、本発明の目的は、照明備品又は他の電気機器を操作し、それにより「広く使用されている」手動スイッチを介した操作を維持し、且つ、ハイブリッドスイッチのＳＰＤＴリレーを介した遠隔切換えを提供するため、又は広く使用されているように、ＤＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴスイッチの鎖を介して照明備品を操作し、且つ、ハイブリッドスイッチのＳＰＤＴリレーを介した同じ遠隔切換えを提供するために接続されているＳＰＤＴスイッチ又はＤＰＤＴスイッチに、ＳＰＤＴリレーを備えたハイブリッドスイッチを接続することである。
【００２２】
本発明の別の目的は、手動ＳＰＤＴスイッチに接続され、また、２つのＳＰＤＴスイッチ及び１つ若しくは複数のＤＰＤＴスイッチを含むより包括的な切換えセットアップに接続される照明備品又は他の電気機器を遠隔でスイッチオン−オフするためのＤＰＤＴリレーの接続を提供することである。
【００２３】
従来技術のホームオートメーションシステムの鎖接続されたＳＰＤＴスイッチ及びＤＰＤＴスイッチは、所与の回路のすべてのスイッチ状態及びリレー状態のデータが制御器に送信されない限り、照明備品などの機器のオン−オフ状態の識別を不可能にしていた。これは、すべての手動スイッチの位置及びリレーのデータの記録及び更新を制御器に余儀なくする。これは、複雑なデータ取扱いをもたらし、また、その結果として操作上の複雑化をもたらし、手動スイッチ又はリレーがシステム内で無作為に起動される毎にすべてのデータの送信を要求し、これは、延いては実質的なより多くのデータトラフィック及び処理をもたらす。
【００２４】
そのため、本発明の他の重要な目的は、機器がスイッチオンされたときを識別するために、また、機器によって消費された電力に関するデータを処理するために、ハイブリッドスイッチへのＡＣ電流センサの導入である。
【００２５】
これは、環状変流器若しくは特別に構造化された変流器などの電流センサの導入によって、又はＡＣ活線路を使用してインラインで接続された低オーミック金属合金によって、又は磁気ホールセンサ若しくは活ＡＣ端子を通る電流ドレインのレベルに対応する出力信号を生成することができる任意の他の要素によって達成される。
【００２６】
電流センサの出力信号レベルはｍＶ単位で測定され、また、ＣＰＵによって処理され得るレベルに増幅され、増幅器及びＣＰＵは、両方とも、ドレインされた電流データ又は消費された電力データ又はオン−オフ状態データ及びそれらの組合せを生成するためにハイブリッドスイッチに含まれる。
【００２７】
本発明のハイブリッドスイッチは、コマンドを受信してリレーを操作するための、また、機器の状態、消費された電力又は電流ドレインに関するデータを送信するためのトランシーバを含む。データは、識別された機器、計時された電流センサを通してドレインされたＡＣ電流のレベル対ＣＰＵによって測定されたＡＣ電力の正弦曲線全体の電圧基準に基づいて処理される。
【００２８】
受信されるコマンド及び送信されるデータは、母線などの配線式ネットワーク、光ネットワーク又は光ケーブルのグリッド、二方向ＩＲネットワーク、ＲＦ無線ネットワーク及びそれらの組合せからなるグループから選択される通信ネットワークを介して供給される。
【００２９】
ハイブリッドスイッチのトランシーバは、二方向又は双方向信号のうちの少なくとも１つの方向でホームオートメーション制御器、ビデオインターフォン又はショッピング端末と通信する。トランシーバ及びＣＰＵは、接続されている機器に対する電力オンコマンドに対して、電力オンが肯定される返事で応答し、又は状態、電流ドレイン及び機器によって消費された電力に関する問合せに応答し、それによりホームオートメーション制御器若しくは上で参照した米国特許に記載されているビデオインターフォン若しくはショッピング端末を更新し、又はコマンドが機器をスイッチオフすることであった場合、「オフ状態」で応答するようにプログラムされる。
【００３０】
以下、ホームオートメーション制御器に対する参照は、制御キー、タッチアイコン又はタッチスクリーン、並びに上で参照した出願及び米国特許で開示されているビデオインターフォン及び／又はショッピング端末と同様の回路を有する表示デバイスに対する参照である。
【００３１】
以下及び特許請求の範囲における「ハイブリッドスイッチ」及び「ハイブリッドスイッチリレー」という用語は、本発明の好ましい実施形態のＳＰＤＴスイッチ、ＤＰＤＴスイッチ及び反転ＤＰＤＴスイッチを有するＳＰＤＴリレー、ＤＰＤＴリレー、ＤＰＤＴ反転リレーのグループから選択される統合された組合せを指す。
【００３２】
「ＳＰＤＴハイブリッドスイッチ」という用語は、所与の負荷を手動及び遠隔で操作するための独立型切換えデバイスを指す。
【００３３】
「ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ」という用語は、浴室又は洗濯場領域などの濡れた、又は湿った環境で、負荷の２つの極つまり活ＡＣ及び中性ＡＣを手動及び遠隔で切り換えることによって負荷を操作するための独立型切換えデバイスを指す。
【００３４】
「反転ハイブリッドスイッチ」、「交差ハイブリッドスイッチ」及び「反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ」という用語は、反転ハイブリッドスイッチを介して、並びに、少なくとも１つのＳＰＤＴスイッチを介して、及び／又はすべて二重トラベララインの縦続された鎖で接続された中間のｎ個のＤＰＤＴスイッチを介してスイッチオン−オフされる所与の負荷のための切換えデバイスを意味しており、接続されるスイッチの各々は、所与の負荷を操作する、つまりそれをスイッチオン−オフすることができる。
【００３５】
以下及び特許請求の範囲における「コンタクタ」という用語は、ＳＰＤＴハイブリッドスイッチ及びＤＰＤＴハイブリッドスイッチのために使用される二重接点を含んだ導電性支持構造、又は反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチのために使用される三重接点を含んだ導電性支持構造、又はＳＰＤＴリレー若しくはＤＰＤＴリレー及びＰＣＢ（印刷回路基板：printed circuit board）若しくは他の導電性構造などの内部接続を介してそれらの間に接続されたＳＰＤＴスイッチ若しくはＤＰＤＴスイッチの接点を意味している。
【００３６】
本発明の主な目的は、後で好ましい実施形態の説明の中で説明されるプッシュ−プッシュスイッチ又はプッシュ−リリーススイッチのための開示されているラッチ構造と同様の機械式ラッチ構造の使用である。機械式ラッチ構造は、ラッチオン状態又は非ラッチオフ状態の両方における２０Ａ以上のＡＣ電流のための小さいリレーの使用を可能にする追加された接触圧力を提供する。両方の状態において、リレーコイルに電力が供給されないこと、また、いずれの状態においても、ＳＰＤＴラッチリレー若しくはＤＰＤＴラッチリレーのトラベラ端子を通して、及び／又は本発明のハイブリッドスイッチを介して負荷に電力が供給され得るか、又は負荷に電力が供給されることに留意されたい。
【００３７】
他の主な目的は、図面に示されている、また、後で詳細に説明されるラッチ接極子の部分的な開放運動の制御である。ラッチデバイス又は固定デバイスは、完全に引き付けられた接極子状態とはわずかに異なる接触位置に極をラッチする。
【００３８】
この運動により、極接点及びコンタクタ接点の２つの接点の間の運動が生じる。運動は、電気的汚れを接点の表面から浄化することによってブラッシング効果を提供することができるが、このような運動は、接触圧力変動をもたらし得ることにもなり、これは、電流を運ぶ能力が接点間運動によって影響されないことを保証するためには最小化されなければならない。
【００３９】
極自体の接点を含む拡張された「曲げ」極、又はばね起動される接点を提供するための決定は、さらに説明される設計選択であり、また、円滑な、故障のないラッチ機構を提供するための他の目的であり、それらはすべて、本発明の他の好ましい実施形態を包含している。
【００４０】
「ばねのような要素」という用語は、曲げ及び／若しくは撓み極、又はばねのような接点を提供するために構造化される極、又はばねを備えた極、又はばねによって駆動される極、又はばねによって駆動される電気接点、又はばねを備えた接点、又はばね様要素に構造化された接点、並びにばね若しくは極に関連する構造、及びラッチリレーの接点の任意の組合せを指す。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明の以上及び他の目的及び特徴は、添付の図面を参照して行う本発明の好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図１Ａ】従来技術のＡＣ機器を操作するための電気的ＳＰＤＴリレー及びＳＰＤＴスイッチの電気図面、接続及び図解である。
【図１Ｂ】従来技術のＡＣ機器を操作するための電気的ＳＰＤＴリレー及びＳＰＤＴスイッチの電気図面、接続及び図解である。
【図１Ｃ】従来技術のＡＣ機器を操作するための電気的ＳＰＤＴリレー及びＳＰＤＴマイクロスイッチのエンクロージャ又はケーシング及び図解である。
【図２Ａ】米国で使用されている従来技術のＳＰＤＴスイッチに取り付けるためのケーシングの中に設計され、且つ、構造化されたアド−オンＤＰＤＴリレーの図解された図面を含む電気図面である。
【図２Ｂ】米国で使用されている従来技術のＳＰＤＴスイッチに取り付けるためのケーシングの中に設計され、且つ、構造化されたアド−オンＤＰＤＴリレーの図解された図面を含む電気図面である。
【図２Ｃ】米国で使用されている従来技術のＳＰＤＴスイッチに取り付けるためのケーシングの中に設計され、且つ、構造化されたアド−オンＤＰＤＴリレーの図解された図面を含む電気図面である。
【図３Ａ】印刷回路基板上の従来技術マイクロスイッチ及びリレーのアセンブリを示す図である。
【図３Ｂ】本発明のＳＰＤＴリレー及びＳＰＤＴマイクロスイッチの組合せ又は統合を示す切断図である。
【図３Ｃ】好ましい実施形態のハイブリッドＳＰＤＴスイッチ及びリレーの結合された構造の斜視図である。
【図４Ａ】よく知られているトグル又はロッカ電気スイッチの従来技術要素及び操作を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の別のＳＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレーを統合するために、構造、コンタクタ、接点及び端子が修正された図３ＢのＳＰＤＴロッカスイッチ及びＳＰＤＴリレーを示す切断図、分解図及び斜視図である。
【図５Ａ】反転コンタクタ及び端子の修正された構造を含んだ統合されたＳＰＤＴリレー及びＤＰＤＴマイクロスイッチを示す分解図である。
【図５Ｂ】接点状態組合せを強調した、ＳＰＤＴリレーを有する統合されたＤＰＤＴコンタクタの４つの状態を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の好ましい実施形態のＤＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレー又は反転ハイブリッドスイッチ−リレーの統合された接点の電気回路図である。
【図６Ａ】反転ＤＰＤＴロッカスイッチを有するＳＰＤＴリレーの分解図及び統合を示す、図４Ｂの拡張図である。
【図６Ｂ】本発明の統合された反転ＤＰＤＴハイブリッドマイクロスイッチ及びＳＰＤＴリレーのアセンブリ及びケーシングを示す図である。
【図７Ａ】本発明のＤＰＤＴリレーを有するＤＰＤＴマイクロスイッチを備えた直線ＤＰＤＴハイブリッドスイッチの斜視図である。
【図７Ｂ】本発明のＤＰＤＴリレーを有するＤＰＤＴマイクロスイッチを備えた直線ＤＰＤＴハイブリッドスイッチの電気回路図である。
【図７Ｃ】本発明のＤＰＤＴリレーを有するＤＰＤＴロッカスイッチを備えた直線ＤＰＤＴハイブリッドスイッチの分解図及び斜視図である。
【図８Ａ】本発明のハイブリッドＳＰＤＴ及びＤＰＤＴマイクロスイッチ−リレーのために使用される従来技術の固定−開放構造を示す斜視図である。
【図８Ｂ】本発明のハイブリッドＳＰＤＴ及びＤＰＤＴマイクロスイッチ−リレーのために使用される従来技術の固定−開放構造を示す切断図である。
【図８Ｃ】本発明のハイブリッドＳＰＤＴ及びＤＰＤＴマイクロスイッチ−リレーのために使用される従来技術の固定−開放構造を示す切断図である。
【図９Ａ】フレームサポート、カバー及びプッシュキー変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ又はハイブリッドＤＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す斜視図である。
【図９Ｂ】フレームサポート、カバー及びプッシュキー変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ又はハイブリッドＤＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す切断図である。
【図９Ｃ】フレームサポート、カバー及びプッシュキー変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ又はハイブリッドＤＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す切断図である。
【図１０Ａ】欧州で使用されているフレームサポート、カバー及びプッシュスイッチ変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ及びハイブリッドＤＰＤＴスイッチ並びにＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す斜視図及び分解図である。
【図１０Ｂ】欧州で使用されているフレームサポート、カバー及びプッシュスイッチ変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ及びハイブリッドＤＰＤＴスイッチ並びにＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す斜視図及び分解図である。
【図１０Ｃ】欧州で使用されているフレームサポート、カバー及びプッシュスイッチ変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ及びハイブリッドＤＰＤＴスイッチ並びにＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す斜視図及び分解図である。
【図１１Ａ】米国で使用されているフレームサポート、カバー及びプッシュスイッチ変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ及びハイブリッドＤＰＤＴスイッチ並びにＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す斜視図及び分解図である。
【図１１Ｂ】米国で使用されているフレームサポート、カバー及びプッシュスイッチ変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ及びハイブリッドＤＰＤＴスイッチ並びにＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す斜視図及び分解図である。
【図１１Ｃ】米国で使用されているフレームサポート、カバー及びプッシュスイッチ変形形態を有するハイブリッドＳＰＤＴスイッチ及びハイブリッドＤＰＤＴスイッチ並びにＳＰＤＴリレーのアセンブリを示す斜視図及び分解図である。
【図１２Ａ】好ましい実施形態のハイブリッドＳＰＤＴスイッチに含まれている制御回路及び通信回路のブロック図である。
【図１２Ｂ】好ましい実施形態のハイブリッドＤＰＤＴスイッチに含まれている制御回路及び通信回路のブロック図である。
【図１２Ｃ】ハイブリッドスイッチに使用されている好ましい実施形態の状態センサのブロック図及び回路図である。
【図１３Ａ】本発明のハイブリッドスイッチ及び関連するデバイスを遠隔で操作するためのホームオートメーショングリッド及びネットワークを示すブロック図である。
【図１３Ｂ】ホームオートメーショングリッド及びネットワーク内でコマンド及び応答を伝搬するためのホームオートメーションディストリビュータによって提供される例証接続を示す図である。
【図１４Ａ】本発明の好ましい実施形態の電流知覚回路のブロック図である。
【図１４Ｂ】電力線路電圧対５つの正弦周期にわたる測定時分割による電流及びそれらの位相シフトの正弦曲線を示す図である。
【図１５Ａ】配線端子及び制御回路（制御回路は図示せず）をソケットエンクロージャに同じく差し込まれ得るケーシングサイズ及び形状の中に統合された複数のハイブリッドスイッチの例証構造及びケーシングを示す図である。
【図１５Ｂ】配線端子及び制御回路（制御回路は図示せず）をソケットエンクロージャに同じく差し込まれ得るケーシングサイズ及び形状の中に統合された複数のハイブリッドスイッチの例証構造及びケーシングを示す図である。
【図１６Ａ】本発明の好ましい実施形態のＳＰＤＴリレー及びＤＰＤＴリレーの単極又は双極のためのラッチ機構になるように適合された、図８Ａから８Ｃに示されているラッチ機構の斜視図である。
【図１６Ｂ】本発明の好ましい実施形態のＳＰＤＴリレー及びＤＰＤＴリレーの単極又は双極のためのラッチ機構になるように適合された、図８Ａから８Ｃに示されているラッチ機構の切断図である。
【図１６Ｃ】本発明の好ましい実施形態のＳＰＤＴリレー及びＤＰＤＴリレーの単極又は双極のためのラッチ機構になるように適合された、図８Ａから８Ｃに示されているラッチ機構の切断図である。
【図１７Ａ】機械式ラッチ構造を収容するよう、再構造化された極及び拡張されたボディを有するよく知られているリレーの例証切断図である。
【図１７Ｂ】本発明の好ましい実施形態のラッチリレーの単純化された操作のステップを示す例証切断図である。
【図１８Ａ】本発明の好ましい実施形態のＳＰＤＴラッチリレーを有するハイブリッドスイッチを提供するＳＰＤＴリレー及びスイッチ組合せの例証切断図である。
【図１８Ｂ】反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ及び双極ラッチ構造を含んだＤＰＤＴリレー極の構造化された詳細の例証図である。
【図１９Ａ】本発明の好ましい実施形態の、完全に引き付けられた状態から部分開放への状態変化、及び拡張された、又は引き延ばされた極の曲げの間における接点間の微小運動を示す、完全に開放された状態、完全に引き付けられた状態及び部分的に開放された状態を含む３つのラッチステップの切断図である。
【図１９Ｂ】本発明の別の好ましい実施形態のばね駆動接点と係合する非拡張長さを有する所与の極に対する図１９Ａの３つのラッチステップの切断図である。
【図１９Ｃ】ばね駆動接点が極自体の構造化された部分である、図１９Ｂの所与の極のばねのような接点のさらに別の好ましい実施形態の切断図である。
【図２０Ａ】図１９Ａ〜１９Ｃに示されているリレーの接極子を手動で起動するための手動キー及びプランジャの切断図である。
【図２０Ｂ】図１９Ａ〜１９Ｃに示されているリレーの接極子を手動で起動するための手動キー及びプランジャの切断図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｂのキー及びプランジャを有する、図１９Ａに示されているリレーの例証図である。
【図２１Ａ】図２０Ａ〜２０Ｃのハイブリッドスイッチを起動するための、図９Ａ〜９Ｃに示されているプッシュキーの修正された図解である。
【図２１Ｂ】図２０Ａ〜２０Ｃのハイブリッドスイッチを起動するための、図９Ａ〜９Ｃに示されているプッシュキーの修正された図解である。
【図２１Ｃ】図２０Ａ〜２０Ｃのハイブリッドスイッチを起動するための、図９Ａ〜９Ｃに示されているプッシュキーの修正された切断図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１Ａは、特許文献１に開示されているような従来技術のリレーコイル６Ｌによって操作される自動化ＳＰＤＴリレー６に接続された単極双投（ＳＰＤＴ）ＡＣスイッチ７を備えた電気回路を示したものである。回路は、廊下の２つの端から廊下の照明を切り換えることなどの、地所内の２つの全く異なる場所から照明をスイッチオン−オフするために２本のトラベラ配線を２つのＳＰＤＴ  ＡＣスイッチの２つのトラベラ端子１及び２の間を接続するためのよく知られている回路の変形形態である。ＳＰＤＴスイッチは、二方向スイッチとしても知られており、また、長年にわたって定着している。
【００４３】
図１Ｂに示されているＳＰＤＴスイッチ７及びＳＰＤＴリレー６の従来技術組合せは、住宅及び他の建物における電気的ホームオートメーション配線を単純化するための新しい電気的自動化概念を記述している特許文献１及び他の参照されている米国特許に紹介されている。ＳＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴリレーの組合せは、地所の主電気筐体への自動化リレーの導入を余儀なくする優勢なホームオートメーションシステムとは逆に、電気配線のその共通の伝統的な構造での維持を可能にした。
【００４４】
新しい概念による既存の配線及びスイッチに対する唯一の変更は、アド−オンＳＰＤＴリレー６、及び単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチとして知られている伝統的なオン−オフ照明スイッチのＳＰＤＴスイッチへの交換である。これは、伝統的な機械式スイッチレバーを介した機器又は照明の手動操作及びリレー制御を介した遠隔操作を可能にした。
【００４５】
個々のＳＰＤＴリレー及びＳＰＤＴスイッチは他に優先し、また、両方とも、照明又は他の負荷を独立して、制限なく切り換え、且つ、操作することができる。手動スイッチは、自動化がいかなる理由であれ故障した場合に操作され得るため、手動スイッチのこの独立操作は、自動化システムをフェイルセーフシステムに変えた。負荷という用語は、以下、任意の電気機器又は照明に対して使用される。
【００４６】
図１Ｃは、ＳＰＤＴマイクロ−スイッチ１０及びＳＰＤＴリレー６を示したもので、両方とも、日本のＯＭＲＯＮ及び多くの国の多くの他の製造者などの数多くの製造者によって製造されている周知の電気デバイスである。ＳＰＤＴマイクロ−スイッチ１０は、そのカバー１０Ｃが取り外されて示されており、また、起動レバー５Ｌを有している。プランジャ又はキー５は、極接点Ｐを端子Ｔ１に接続する構造化されたトラベラ導体１Ａの目に見えない接点１に接触して示されている極ＰＳと接触して示されている。図３Ｂに示されている、構造化された導体２Ａの端子Ｔ２は、プランジャ５が持ち上げられて極ＰＳを開放し、且つ、極アセンブリＰＳの接点Ｐが接点２と係合すると、接点２を介して接続される。
【００４７】
リレー磁気コイル６Ｌを含んだＳＰＤＴリレー６も同じく図１Ｃに示されており、リレーカバー６Ｃが取り外されている。リレーは、接極子として知られている、磁気合金をベースとする構造ＰＭによって支持された極構造ＰＲをさらに備えている。極は、支持構造１Ｅの接点１と接触し、且つ、端子Ｔ１に接続して示されているが、図３Ｃに示されている端子Ｃ１及びＣ２を介してコイル６Ｌに供給される電力が遮断されると、切り換わって支持構造２Ｅの接点２と係合することになる。
【００４８】
リレー６及びマイクロ−スイッチ１０は、図３Ａに示されているように結合されることができ、リレー６及びスイッチ１０を、示されているＰＣＢ８の上にはんだ付けすることにより、統合又はハイブリッドＳＰＤＴスイッチ及びリレーを提供する。このような統合は本発明の目的であるが、ＰＣＢ又は他の導電性構造上への２つのデバイスの取付け及びはんだ付けは、１つの解決法である。統合又はハイブリッド二方向スイッチ−リレーの場合、示されているＰＣＢ上へのスイッチ−リレーの結合は１つの実施形態であるが、それは本発明の好ましい実施形態ではない。これについては後で考察される。
【００４９】
示されているＣ１及びＣ２（図３Ｃに示されている）コイル端子を含んだリレー端子Ｔ１、Ｔ２及びＬは、リレーのＬ（Ｌｉｎｅ）端子が図１Ａ及び１Ｂに示されているＡＣ機器に接続され、また、スイッチのＬ端子がＡＣ活線路に接続されている間、リレー６の端子Ｔ２とＳＰＤＴスイッチ１０のＴ２を接続し、リレー６のＴ１とスイッチ１０のＴ１を接続するためにリレーボディ６Ｂの下方に固定して取り付けられている。
【００５０】
ＡＣ線路及び機器接続は、後で説明されるように反転され得る。しかしながら、ＳＰＤＴリレー及びＳＰＤＴスイッチのＴ１端子及びＴ２端子が互いに接続される場合、統合されたスイッチ及びリレーのたった２つの残りの接続端子が、負荷及びＡＣ活線路への接続のためのＬ端子であることは、時間及び労力を節約するゆえに、明らかな利点である。
【００５１】
結合されたＳＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴリレーは、単一のＬ端子しか負荷を接続するために提供されないため、２本のトラベラ配線を別のＳＰＤＴスイッチ又はリレーに接続するために使用されることはできない。所与の負荷を操作するために２つのＳＰＤＴスイッチ又は３つ以上のスイッチをスイッチの縦続された線路において接続するためには、図２Ａに示されているように交差又は反転スイッチに形成される反転双極双投ＤＰＤＴの間の二重トラベラ線路の縦続された接続が必要である。
【００５２】
図２Ａは、このような縦続された切換え鎖を示したもので、示されているリレーコイル６Ｌによって操作されるＤＰＤＴリレー６０は、そのトラベラ接点を通して、Ｓ２−１及びＳ２−２として示されているＤＰＤＴスイッチが動作する同じ方法で、接続されている線路を反転するように配置された２つの極Ｐ２−１及びＰ２−２のトラベラ接点と接続されている。このような縦続された切換え線路では、図２Ｂ及び２Ｃに示されているアド−オンリレー６０の使用は、特許文献１及び参照されている米国特許の多くの他の特許文献に開示されている。交差ＤＰＤＴスイッチをアド−オンＳＰＤＴリレーに接続し、本発明のＳＰＤＴハイブリッドリレーには接続しないことが可能であることに留意されたい。
【００５３】
あらゆる場合において、特許文献１４に開示されているように個別のリレーをスイッチに追加し、及び／又はこのようなリレーをスイッチに取り付ける従来技術は、トラベラ配線を接続し、及び／又は配線及び配線デバイスを図２Ｃに示されている、米国ボックス４インチ（１０．１６ｃｍ）×４インチ（１０．１６ｃｍ）として知られているボックス１４の１／２のサイズ、つまり２インチ（５．０８ｃｍ）×４インチ（１０．１６ｃｍ）などの極めて小さい電源ボックスの中に圧縮しなければならない労力を余儀なくする。アド−オンリレーの設置は、そのための時間を要し、また、据付けコストが増加する。据付け効率の改善、延いては据付けコストの低減には、本発明のＳＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴリレー又はＤＰＤＴリレーの組合せが必要とされる。
【００５４】
ＳＰＤＴスイッチ１０及びリレー６を結合し、又は統合するための最も単純な方法は、図３Ａに示されている印刷回路基板８の上にそれらを取り付けることであろう。ＰＣＢは、図３Ａには示されていないが、後で考察される自動化操作及び通信回路を提供するためにも同じく必要とされる。
【００５５】
ＳＰＤＴスイッチ１０へのＳＰＤＴリレー６の取付け及び接続から明らかなことは、これが、２つのデバイスを個別のトラベラ配線によって接続する必要性を完全に除去するということである。トラベラ配線が仮に非常に短いジャンパ配線であったとしても、トラベラ配線の設置には時間を要し、また、コストがかかる。
【００５６】
図３Ａに示されている結合されたスイッチ及びリレー８Ａは、極めて有用であり、また、単純な手段によって実装されることができ、図３Ａに示されているハイブリッド又は統合スイッチ１０及びリレー６は、ハイブリッドスイッチサイズ及び構成要素をさらに小さくする本発明の好ましい構造ではない。
【００５７】
図３Ｂは、好ましい実施形態のうちの１つの切断図を示したもので、リレーボディ６Ｂ及びマイクロ−スイッチボディ１０Ｂは、トラベラ接点支持構造１Ａ、２Ａ、１Ｅ及び２ＥをＳＰＤＴコンタクタ１Ｃ及び２Ｃの中に結合し、且つ、このようなハイブリッドスイッチ−リレーデバイスの全体のサイズ及びコストを低減する新しいハイブリッドボディ９Ｂの中に再構造化されている。
【００５８】
コンタクタという用語は、ＳＰＤＴスイッチ及びＤＰＤＴスイッチ並びにリレーの直線二重接点及び反転三重接点を備えた導電性リンキング構造を指す。
【００５９】
マイクロ−スイッチ１０の２つのトラベラ接点１及び２は、接点１及び２並びに端子Ｔ１及びＴ２をマイクロ−スイッチ１０のモールドされたボディ１０Ｂ内に含んだ完全な導体を形成するように設計された、黄銅又は同様の金属合金でできた頑丈な導電性構造の上に固定されている。２つの導電性構造１Ｅ及び２Ｅの上に貼り付けられ、リレーボディ６Ｂの中にモールドされた接点１及び２並びに端子Ｔ１及びＴ２を含んだ完全な導体を形成するリレーのトラベラ接点１及び２についても同様である。
【００６０】
示されているように、ハイブリッドスイッチ及びリレーボディ９Ｂは、両方のデバイスの接点１及び２と、スイッチ及びリレーの導電性構造１Ａ、２Ａ、１Ｅ及び２Ｅとを、２つのデバイスの極ＰＳ及びＰＲの２つの接点Ｐの間の単純なリンキングコンタクタ１Ｃ及び２Ｃに統合している。トラベラ接続は、スイッチ１０及びリレー６のトラベラ端子の間に限定されるため、トラベラ端子は必要とされない。これは、２つのＬ端子のみを残し、１つはスイッチ用であり、もう１つはリレー用である。
【００６１】
図２Ｃに示されているボックス内の２本のトラベラ配線を接続するために使用される４つの端子の廃止は、ハイブリッドスイッチの設置をより単純に、より清潔に、且つ、より安価にする。
【００６２】
図３Ｃは、ボディ９Ｂを右角度組合せとして示されている直線組合せ９ＢＲ、及び左角度組合せとして示されている直線組合せ９ＢＬ内に含む異なるＳＰＤＴマイクロ−スイッチ及びリレー組合せ２０を図解したものである。
【００６３】
すべての結合されたアセンブリ９、９Ｌ及び９Ｒから分かるように、リレー−スイッチ構造は単純化され、極端子ＰＲ及び極接点Ｐは、元の極ＰＲと文字通り同じになるように示されている。支持磁気合金又は接極子ＰＭを含んだ極接点Ｐは、よく知られているリレーボディ６Ｂの極構造と同じになるように示されている。トラベラ端子及び支持構造１Ｅ及び２Ｅは除去され、また、使用されず、一方、コイル端子Ｃ１及びＣ２を含んだ磁心６Ｌを有するリレーコイルは、そのままである。
【００６４】
トラベラ接点及び端子Ｔ１及びＴ２を含んだ複雑な導電性トラベラ支持構造１Ａ及び２Ａが、結合された単純化されたコンタクタ１Ｃ及び２Ｃに置換されるマイクロ−スイッチボディ１０Ｂについても同様であり、１Ｃは二重接点１を含み、また、２Ｃは二重接点２を含み、また、個々のボディ６Ｂ及び１０Ｂは、９Ｂ、９ＢＲ及び９ＢＬとして示されている異なる変形形態では単一のボディ９Ｂに、また、図６Ｂに示されているカバー５０などの単一の結合されたカバーに結合される。
【００６５】
以上の説明から、本発明のハイブリッドスイッチ−リレーにはトラベラ配線及び／又は端子は必要とされないこと、並びに結合されたハイブリッドボディの内部構造が単純化されることが明らかになる。
【００６６】
図３Ｂに示されている切断されたボディ９Ｂは、図１Ａに示されている電気回路を再現しているが、トラベラ線路及び／又はトラベラ端子は存在していない。コイル６Ｌに電力を印加すると、極ＰＲの接点Ｐが示されているコンタクタ１Ｃの接点１に係合し、また、端子Ｌ間のハイブリッドスイッチを通してＡＣ電力を接続するために極ＰＳを通してマイクロ−スイッチの接点１に係合することは明らかである。極ＰＳ位置の反転又はコイル６Ｌからの電力の遮断は、接続されている負荷（図示せず）への電流の流れをスイッチオフすることになる。本発明のハイブリッドスイッチ又はハイブリッドリレーは、コンパクトに構築されることが可能であり、また、より単純に設置することができることが明らかになるはずである。
【００６７】
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されているハイブリッドスイッチ−リレー構造は、すべて、図解の一番下に位置し、したがって結合されたベース９Ｂ、９ＢＲ及び９ＢＬである２つのベース６Ｂ及び１０Ｂと共に図解されている。図解は、従来技術デバイスを使用してこれが如何に単純に達成され得るかを示すためになされたものである。従来技術デバイスを使用してハイブリッド解決法の単純な組合せを可能にしている同様のスイッチ−リレー組合せが図４Ｂ、６Ａ及び６Ｂにさらに示されている。しかしながら、改良された、その上より安価な組合せコストを提供するために多くの構造的変更が加えられ得る。
【００６８】
図４Ｂ及び６Ａに示されている異なる構造では、リレーコイルはスイッチ接点のベースの下に取り付けられている。図４Ａは、ＳＰＤＴトグル又はロッカ照明又は他の機器スイッチ３のよく知られている構造を図解したものである。スイッチ３−１は、スイッチボディ３の中に埋め込まれた二重接点−端子構造２１及び２２、並びに極端子２４のための支持端子２３を示している。両方の端子２１及び２２は、それぞれ接続端子Ｔ１及びＴ２を提供し、また、支持端子２３は、ＳＰＤＴスイッチのためのＬ端子又は活ＡＣを提供している。
【００６９】
極端子２４は、その中心ピン２５の周りを回転しており、Ｔ１の接点１と係合するよう３−１の中に示されている。極２４は、接点Ｐ及び１を高い圧力がかけられた状態下で維持するのに十分な圧力を提供する伸長したばね２６を通してピストン２６Ａによって圧力がかけられている。
【００７０】
その中心ピン３４の周りを回転することができるトグル又はロッカレバー３３が他の方向へ押されると、３−２の中に示されているばね２６がピストン２６Ａの内側へ圧縮され、ピストン−ばね組合せがサドル２４Ａに沿って、ピストンがサドル２４Ａの中心点を完全に通過するまで移動する。この点でばねは、正確に図１Ａ、１Ｂ及び２Ｂに示されているように、高圧で伸長して、接点２に係合させてＬ端子を３−３に示されているＴ２端子に接続するために、極２４を他の側へトグル、又は切り換える。
【００７１】
図４Ａに示されているスイッチ機構及び構造は、文字通りすべての照明用途に使用されている照明スイッチとして知られている主控えであり、内部構造が変わっており、また、異なるレバー設計又は面板設計が使用されている。しかしながら、ばね−ピストン運動は、長年にわたる電気的照明スイッチのための共通の構造である。
【００７２】
図４Ｂは、６−１の中のハイブリッドスイッチ−リレー３０の切断図を示したもので、リレーコイル６Ｌ及び極ＰＲは、スイッチの接点１及び２を含んだコンタクタ１Ｄの後ろ、又は後方に置かれている。コンタクタ２Ｄ及び１Ｄは、それぞれ二重接点１及び二重接点２を結合して極ＰＲの接点Ｐと係合させ、また、２つのスイッチ接点１及び２を結合してスイッチの極２４と係合させる２つの接点を含むように分解図６−２に示されている。
【００７３】
６−１の中のリレー極ＰＲの示されているＰ接点は、スイッチアセンブリ３０の接点２を含むように同じく６−２の中に示されているコンタクタ２Ｄの接点２と接触している。スイッチボディ３０の構造は、図３Ｂ及び３Ｃに示されているマイクロスイッチボディ９Ｂとは異なっているが、マイクロ及びロッカ／トグルハイブリッドスイッチ−リレーの操作は全く同じであることは６−１の切断図及び６−２の分解図から明らかである。
【００７４】
ハイブリッドスイッチ−リレーに使用されている限られた要素及び部品をより良好に理解するために、図４Ｂの分解図６−２及び３０−４は、他の要素から分離された接点及びコンタクタを示している。６−２に示されているリレーコイル６Ｌは、以下で説明される構造８１を介して端子Ｌに取り付けられて示されている極構造ＰＲ８１及び磁心ＰＭの接極子から開放されている。同様に、２つのコンタクタ１Ｄ及び２Ｄは、係合して電気接点を極端子又は構造２４に提供する機械的接点２３Ｂを結合する端子２３Ｄを含んだ極ＰＲ８１から分離されて示されている。
【００７５】
端子構造２３Ｄの他の端部は、リベットされて示されており、つまりそれは、ミリオーム範囲の特定の抵抗値を有するように設計され、且つ、計算される低オーミック金属合金構造８１に溶接され得る。このような低オーミック金属合金のＡＣ電力アウトレット内における使用は、特許文献２４に開示されている。このような金属構造を使用する利点は、このような金属合金は、電流知覚用途に使用されている他の低オーミック抵抗体のように故障し難いため、また、その抵抗が安定しているため、信頼性が著しく高いことである。電流ドレイン及び電力消費報告に対する他の詳細及び説明は、以下でさらに考察される。
【００７６】
分解図６−２は、極ＰＲ８１及び端子２３Ｄに接続された２つの構造８１を示しているが、ハイブリッドスイッチ−リレーアセンブリに必要とされるのは１つだけであり、１つだけが使用される。示されている２つの構造８１は、このようなハイブリッドスイッチ−リレーデバイスの設計及び製造における任意選択変更形態を強調するためのものである。
【００７７】
構造２３Ｄ及び２３Ｂと結合された端子８１の他の端部は、活線路又は負荷に接続するためのＬ端子である。３０−４に示されている他の構造は、接点２３Ｂ及び極構造２４の中心回転ピン２５を支持するための中心ピボット孔２５Ａへのアクセスを提供するホルダ３７である。
【００７８】
ホルダ３７は個別の部品又は構成要素ではないことに留意されたい。それは分解図に示されており、また、個別の部品として使用され得るが、好ましい実施形態ハイブリッドスイッチ構造のモールドされたケース３０は、単一のモールドされたスイッチボディ３０になるよう、ホルダ３７、コンタクタ１Ｄ及び２Ｄ、構造２３Ｂ、並びにリレー極ＰＲの端子Ｌ又はＰＲ８１端子及びスイッチ極端子２３Ａ又は２３Ｄを結合している。
【００７９】
図４Ｂの構造３０及び図６Ａに示されている構造４０は、図１２Ａ〜１２Ｂに示されている制御回路に電力を提供するために必要とされるＡＣ中性端子を示していない。このような中性端子は、このような端子の必要性が存在する場合はいつでも含まれる。図３Ａ〜６Ｂに示されているハイブリッドスイッチ−リレーボディ構造は、関連するスイッチ及びリレー接点を結合する図解を単純にするために中性端子と共に示されてはいない。図４Ｂ、５Ａ、６Ａ及び６Ｂに示されている図解は、制御回路８０及び５８、並びにリレー回路の制御、電力消費報告及び電力供給の統合を示している。
【００８０】
上で説明したように、ハイブリッドＳＰＤＴリレー−スイッチは、所与の負荷を単一の場所のみから手動でスイッチオン−オフするために使用され得る。それは、別のＳＰＤＴスイッチ、又は反転スイッチとして知られているＤＰＤＴスイッチの縦続された鎖の中に接続されることはできない。このような縦続された鎖では、個々のスイッチは、同じ所与の負荷を手動で操作することができ、又は複数の場所から負荷をスイッチオン−オフすることができる。
【００８１】
説明される理由は、鎖接続が２本のトラベラ配線を介してなされ、鎖の個々のセグメントが反転スイッチによって独立して「反転」され得ることである。説明されているＳＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレーは、２つのＬ端子、負荷端子及び活線路端子を提供する。照明備品のスイッチオン−オフなどの、複数のスイッチ及び場所からの同じ所与の負荷の手動切換えを提供するためには、ＤＰＤＴハイブリッド反転スイッチ−リレーが必要とされる。
【００８２】
図６Ａに示されているのは、反転ＤＰＤＴスイッチ−リレーボディアセンブリ４０であり、分解図４０−２は、極、端子、コンタクタ、及びＤＰＤＴスイッチ−リレーアセンブリ４０のために使用される他の構造化されたアイテムを示している。
【００８３】
また、図６Ａは、反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレー４０のボディ構造及び詳細を同じく示している。このＤＰＤＴセットアップでは、リレー６は、全く同じリレーコイル及びコア６Ｌ、並びに接点Ｐと極ＰＲ８１、磁気合金又は接極子ＰＭ及び低オーミック合金構造８１とを結合している全く同じリレー極構造を使用している。構造２３Ａの接続端子Ｔ１は、上で参照され、また、以下で参照される電流知覚低オーミック合金構造部分８１を結合している図４Ｂの構造２３Ｄを置き換えるために使用され得る。
【００８４】
ＤＰＤＴスイッチ４０Ｌ及び４０Ｒの示されている２つの角度は、２つの回反転２４及び２つのホルダ３７を使用しており、両方とも、図４Ｂの回反転２４及びホルダ３７と全く同じである。２３Ａ及び２３Ｇとして示されている回反転を接続している端子は、２本のトラベラ配線Ｔ１及びＴ２を接続するために使用される。同様の、又は全く同じ端子が、図４ＢのＳＰＤＴハイブリッド−スイッチと共に使用され得る。図４Ｂに示されている端子２３Ｄは、Ｌノミネーション、又は負荷若しくは活線路と共に使用されることができ、又はそれは、Ｌノミネーションを有する図６Ａの端子２３Ａであってもよい。ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレーの場合、低オーミック合金構造８１は、６−３に示されている端子ＰＲ８１にのみ導入されるように示されており、また、図６Ａの４０Ｒでは、ＰＣＢ８１の後ろに示されており、端子８１Ｂを介して、アンプＩＣ１入力である８１ＣでＰＣＢにはんだ付けされている。
【００８５】
ＤＰＤＴハイブリッドアセンブリのために使用される端子２３Ａと２３Ｇとの間の相違は、接続端子Ｔ２と接続端子Ｌとの間の必要とされる距離を提供することである。そのために、端子２３Ｇは、その端子Ｔ２を端子Ｌから離れる方向にシフトさせるように構造化されている。しかしながら、全く同じ構造２３Ａを両方のトラベラ端子のために使用すること、及び端子ＬをＤＰＤＴアセンブリ４０Ｒの後部内の異なる位置へ、端子Ｔ２から離れる方向に、又は中性端子（図示せず）から離れる方向にシフトさせることによって極ＰＲ８１を再構造化することは同様に可能である。
【００８６】
図６Ａの分解図４０−２に示されている接点は、見方によれば図４Ｂのコンタクタ２Ｄ及び１Ｄの拡張された反転構造である２つのコンタクタ２Ｇ及び１Ｇを備えている。２つのコンタクタ２Ｇ及び１Ｇの各々は、それぞれ追加接点２Ｒ及び１Ｒと共に提供されている。追加された２つの接点２Ｒ及び１Ｒは、接点１及び２の左側に示されており、また、反対側の位置、つまり１Ｒに対する２及び２Ｒに対する１に位置しており、したがってそれらは反転接点である。
【００８７】
図４Ｂに示されているハイブリッドスイッチ３０Ｌ／３０Ｒと同様、図６Ａに示されているＤＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレーは、モールドされた構造４０Ｃ、４０Ｌ及び４０Ｒの中にカプセル化されており、分解図部品及びアセンブリをモールドされた１つの固体ケース４０の中に結合している。
【００８８】
４０−Ｃに示されているのは、４つの接点１、２、１Ｒ及び２Ｒであり、すべてスイッチ−リレーアセンブリの前面表面にモールドされており、回転トグル又はロッカスイッチ極２４のためのホルダである２つのモールドされたホルダ３７は示されていない。示されているモールドされたアセンブリ４０Ｌは、ＤＰＤＴ手動スイッチがトグリング極２４を通じて操作される様子を明確に図解している。トグリング極は、それらの中心ピン２５を通して中心ピボット孔２５Ａの中に取り付けられている。
【００８９】
図４Ｂ及び６Ａは、ＰＣＢを電流知覚構造に取付け、且つ、はんだ付けするための２つの取付け孔８１Ｃを有するＰＣＢ８０を示している。ＰＣＢは、制御通信及び電力消費報告全体を結合し、また、３０Ｒ及び４０Ｒの中に示されるように小さいケーシングの中にアセンブルされている。結合された小さい構造は、モールドされたスイッチ−リレー並びにその電気制御及び通信回路の広く使用されているエンクロージャ中への組立て、又は標準若しくは共通の電源ボックス内に設置され得るサイズ及び形状へのパッケージ化を提供する。
【００９０】
示されている低オーミック合金でできた構造８１は、構造８１を示されている印刷回路基板８０に取り付けるための２つのはんだピン８１Ｂを含む。図５Ａ及び６Ｂの示されているＰＣＢ５８及び５８Ａと同様のＰＣＢ８０は、そのコイル６Ｌを介してＳＰＤＴリレーを操作するため、並びに負荷によってドレインされた電流及び／又は消費された電力をハイブリッドスイッチ−リレーを通して処理し、且つ、報告するための制御回路、処理回路及び通信回路を導入するために必要とされる。
【００９１】
図５Ａ及び６Ｂは、分解図、並びに反転ＤＰＤＴマイクロスイッチ及びＳＰＤＴリレーの接点を結合するために使用される構造を示している。ＤＰＤＴマイクロスイッチは、双極ＰＳ１及びＰＳ２を備えており、それぞれその接点Ｐ及びよく知られている支持構造は、ベース５０Ｂの中に埋め込まれているか、又はモールドされている。接点構造又はコンタクタ１Ｈ及び２Ｈは、分解図に示されている。
【００９２】
コンタクタ１Ｈは、１つはリレー極ＰＲ８１のための、また、１つは、極ＰＳ２、及び極ＰＳ１のための反転された接点１Ｒのための二重接点１を備えている。コンタクタ２Ｈは、１つはリレー極ＰＲ８１のための、また、１つは、極ＰＳ２、及び極ＰＳ１のための反転された接点２Ｒのための二重接点２を備えている。
【００９３】
図５Ａの示されているボディアセンブリは、磁気金属合金サポート又は接極子構造ＰＭ、及びリベット８１Ａを介して極ＰＲ８１にリベットされるか又は別の方法で極ＰＲに溶接された低オーミック合金構造８１と共に、リレーコイル６Ｌ、極ＰＲ８１をさらに備えている。電流知覚構造は、ＰＣＢアセンブリ５８Ａの対応する孔８１Ｃ中への構造化されたはんだピン８１Ｂを介してＰＣＢ５８Ａにはんだ付けされる。
【００９４】
ボディ５０Ｂの下方に取り付けられた、示されているＰＣＢ５８は、所与のハイブリッドリレー−スイッチアセンブリのための拡張されたＰＣＢ又は主ＰＣＢであっても、又は必要とされなくてもよく、制御回路、通信回路及び電力消費報告回路全体は、ＰＣＢ５８Ａの上に取り付けられ得る。
【００９５】
端子Ｌ及び２つの端子Ｔ１及びＴ２は、上で参照した接続端子と全く同じである。端子は、すべて、ねじタイプ端子であるように多くの図面に示されているが、その代わりに異なるタイプの配線端子も使用され得る。このような端子を含むことは、ねじがない自己固定又はスナップイン、又は電気配線を１つのスイッチから他のスイッチへ縦続された鎖で接続するための二重自己固定端子、又は縦続電気配線を１つのスイッチから他のスイッチに接続するためのねじタイプ端子、又はスイッチ、電力アウトレット並びに他の取り付けられた及び／若しくは配線された電気機器などの電気配線デバイスのために使用される他の知られている端子として知られている。
【００９６】
図５Ｂは、リレー極ＰＲ及びスイッチ極ＰＳ１／２の４つの切断図５Ｂ−１〜５Ｂ−４と共に、ハイブリッドボディ５０Ｂに埋め込まれるか、モールドされるか、又は別の方法で取り付けられるコンタクタＨ１及びＨ２の接点の切断図を示したものである。スイッチ極ＰＳ１及びＰＳ２は、プランジャ５５を介して一緒に動作し、したがってＰＳ１及びＰＳ２の接点は、常に、上部２プラス１Ｒ接点又は下部１プラス２Ｒ接点を一緒に係合するように示されている。
【００９７】
図５Ｂは、リレー極ＰＲ位置対スイッチ極ＰＳ１／ＰＳ２位置に対する４つの状態組合せ５Ｂ−１〜５Ｂ−４を図解したものである。図５Ｃから、４つの位置のうちの２つは、トラベラ配線Ｔ１及びＴ２への直線接続を提供し、また、他の２つは、反転又は交差接続を提供し、ＳＰＤＴリレーの接点２は、極ＰＳ２又は極ＰＳ１に接続することになり、一方、ＳＰＤＴリレーの接点１は、極ＰＳ１又は極ＰＳ２に接続することになることが明らかになるはずである。しかしながら、２つの極ＰＳ１及びＰＳ２がプランジャ５５を介して一緒に操作されると、２つのトラベラ端子Ｔ１及びＴ２は、直線及び反転のみの２つの状態で接続されることになる。
【００９８】
図５Ｃは、反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレーの電気回路図である。図２Ｂの従来技術に示されているような知られている交差又は反転リレーは、２対のトラベラ端子を介してトラベラ配線の縦続対と交差することに留意されたい。さらに、従来技術のトラベラ線路の縦続された鎖は、ＳＰＤＴスイッチ及びアド−オンＤＰＤＴリレー又は反転リレーを使用しており、２つの電源ボックス空間、及び多くの端子を介した多くの相互配線を占有している。
【００９９】
図５Ｃに示されている回路は、すべて、任意の知られている単一の米国又は欧州電源ボックスのサイズ及び形状に、図５Ａに示されているたった３つの端子Ｔ１、Ｔ２及びＬとして示されている絶対最少配線で適合する小さいケース５０の中にパッケージされる、図６Ｂの単一のハイブリッドスイッチ−リレーデバイス５１を介して実施される。含まれている中性配線端子は示されておらず、後で考察される。
【０１００】
図６Ｂのハイブリッドデバイス５１Ａは、ベース５０Ｂの上に、二重マイクロスイッチ極ＰＳ１〜ＰＳ２を操作するためのプランジャ５５を使用して、図５Ａの分解図に示されている構造のアセンブリを示している。
【０１０１】
従来技術５Ｌのアセンブリ５１Ａ、プランジャ５５及び起動レバーを収納するためのエンクロージャ又はボックス５０の中にカプセル化又はパッケージされた同じハイブリッドデバイス５０Ｂが示されている。
【０１０２】
アセンブリ５１は、レバーサポート６１、及び以下でさらに説明され、また、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃに示されている固定−開放デバイス６０を含んだパッケージされたデバイスとしてハイブリッドＤＰＤＴ反転マイクロスイッチ−リレーを示している。
【０１０３】
示されているハイブリッドＤＰＤＴデバイス５１は、設定スイッチ５７−１から５７−ｎ、ＬＥＤ指示器５４、制御回路、通信回路及び電力消費報告回路（５１には示されていない）をさらに含み、後で説明される。
【０１０４】
ハイブリッドＤＰＤＴスイッチ又はハイブリッドＳＰＤＴスイッチ−リレーは、両方とも、ハイブリッドデバイス、装飾カバー、キーレバー又はプッシュキーを支持するためのフレームに取り付けられるように構造化され、また、広く使用されている、知られている米国４インチ（１０．１６ｃｍ）×２インチ（５．０８ｃｍ）ボックス若しくは欧州の丸い６０ｍｍ電源ボックス、又は異なるサイズの長方形ボックスなどの電源ボックスの中に設置されるように構造化される同様のエンクロージャ又はボックス５０の中にカプセル化又はパッケージ化され得る。
【０１０５】
図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃは、機械式ラッチデバイス６０としてもよく知られている固定−開放デバイスを示したものである。図８Ａ〜８Ｃに示されている周知の固定−開放機構は、電子的機器の所与の入力若しくは所与の機能を選択するために、又はより旧式のテレビジョンチューナのＴＶチャンネルを手動で選択するために使用される手動プッシュ−キーのために使用される。機構は、個々のキーバー内に独立して埋め込まれる。後で説明されるように、同様のラッチ構造がＳＰＤＴリレー極又はＤＰＤＴリレーの双極をラッチするために使用される。
【０１０６】
従来技術機構を示す図８Ｃは、極めて単純な固定−開放を、それがプッシュツーロックであれ、プッシュツーリリースであれ、また、プッシュ−プッシュ組合せであれ、図９Ａのプッシュキー７０を介して、容易に、且つ、少しの力でハイブリッドスイッチ−リレー５１を機械的に起動するためのレバーサポート６１を含む図５Ｄに示されている構造６０に結合することによってもたらされる特徴を説明するために紹介されている。
【０１０７】
図８Ａは、プッシュスイッチ（図示せず）のバーのモールドされた固定−開放くぼみの部分を図解したものである。図８Ａ〜８Ｃに参照されているキーバー６７は、スイッチ自体の部品ではなく、それは、くぼみと共に固定開放構造を形成するガイド固定リンク６６のための経路を形成するくぼみ又は溝６９を含むプッシュロッド又はバーである。
【０１０８】
ガイド固定リンクの一方の端部は、ガイド中心点６６Ａとして示されている位置に保持されており、ガイド固定リンクは、固定点６９Ｂと開放点６９Ｃとの間のバー運動を制限する溝又はくぼみ６９Ａの内側を移動する。ガイド固定リンクのもう一方の端部は、くぼみ６９に沿って、固定点６９Ｃと開放点６９Ｂとの間を反時計方向運動で移動している。
【０１０９】
ばねホルダ６７Ｂによって、また、キーボディ６０によって所定の位置に保持されたばね６２は二重機能を提供しており、１つは、キー６０に対する、プッシュキーを固定位置に固定するための指プッシュとは反対の開放位置へ向かう開放力である。ばね６２のもう１つの機能は、バーがいずれかの方向へ移動し、また、ガイド固定リンク６６が、６８Ａ〜６８Ｄとして示されている、図８Ｃに示されているくぼみ６９を通して反時計方向回転のガイドリンク６６運動を操るように設計されたくぼみエレベーション及びリッジを通して左右上下に移動するように強制される際に、ガイド固定リンク６６を、両方とも図８Ｂに示されているそのくぼみ６９及び６９Ａの中に維持することである。
【０１１０】
ガイド固定リンクは、バー６７の前方−後方運動を、くぼみ６９Ａの長さ、及び固定される位置又は点６９Ｂと開放される位置６９Ｃの２つの位置のみに制限している。
【０１１１】
くぼみ経路６９内のバー６７運動は、固定するための指による強制移動、及び開放するためのばね圧力による強制移動である。反時計方向運動は、固定解除するためのブロッキングリッジ６８Ａ及び６８Ｂ、並びに固定するためのブロッキングリッジ６８Ｃ及び６８Ｄによって生成される。リッジは、時計方向のあらゆる運動を阻止し、それぞれ固定点及び開放点又は位置６９Ｃ及び６９Ｂの２つの静止点のみが残る。
【０１１２】
上で説明した従来技術の２位置機構、又はプランジャ５５を係合させるためのレバーサポート６１などの機械的構造を固定又はラッチするために適用される任意の他の知られている固定−開放機構が使用され得る。示されている従来技術は、３つの可動部品のみ、１つの部品としてのキーバー６７を備えたモールドされたキーボディ６０及びレバーサポート６１、もう１つの部品としてのばね６２、及び第３の部品としてのガイド固定リンク６６を使用した好ましい低コスト機構であり、このような単純な機構は、非常に信頼性が高い。
【０１１３】
キーガイド６０Ａ、バーレセプタクル６７Ａ、ばねホルダ６７Ｂ、ガイド運動範囲６６Ｂ及びガイド中心点として示されている要素は、モールドされたハイブリッドスイッチ−リレーエンクロージャ５０の中に含まれており、個別の要素又は部品ではない。これは、キー６０、ばね６２及びガイド固定リンク６６を備えた機構全体を、３つのキー機能、つまりプッシュツーロック、プッシュツーリリース及びプッシュ−プッシュを有するハイブリッドスイッチ−リレーを提供するための唯一の可動部品にしており、それらは以下でさらに説明される。
【０１１４】
図８Ｂに示されているように、固定と開放との間の距離は、図８Ｃに示されている最大運動６５距離である。実際には、このような運動は４〜５ｍｍに及ぶ。レバーサポート６１が４〜５ｍｍのストローク運動によって可撓レバー５Ｌの端部を固定及び開放するこのような固定−開放運動は、図３Ａ〜３ＣのＳＰＳＴマイクロスイッチ又はＳＰＤＴマイクロスイッチ１０、及び図６Ｂの５１を操作するための完全なストローク運動である。
【０１１５】
上で参照した構造又は異なる固定−開放機構構造は、それがＳＰＤＴリレーを有するＳＰＤＴスイッチであれ、又はＳＰＤＴリレーを有するＤＰＤＴスイッチであれ、ハイブリッドスイッチ組合せを動作させることができ、また、二方向切換え、キー６０を介した、又は装飾的キーを介した手動切換え、及びそのコイル６Ｌを通したＳＰＤＴリレーの操作による遠隔切換えを提供することができる。トグル又はロッカＳＰＤＴスイッチ３０又はＤＰＤＴスイッチ４０を使用しているハイブリッドスイッチ−リレー組合せは、低コストで製造され、また単純且つ便利に設置され、使用されることができることは同様に明らかに明確である。
【０１１６】
図７Ａ〜７Ｃに示されている直線ＤＰＤＴは、建物及び住宅内の濡れた部屋又は区域で、両方のＡＣ線路、又は活ＡＣ線路及び中性ＡＣ線路をスイッチオン−オフするために使用されているＤＰＳＴ（双極単投）スイッチを交換するために必要とされる。いくつかの国では、浴室又は洗濯場コーナの照明、加熱器及びウォータボイラは、双極スイッチを介して切り換えられなければならないことは普通の又は確立された規則である。
【０１１７】
このような直線用途の場合、本発明は、要求事項に完全に合致し、二重ＡＣ線路の手動起動及び遠隔起動を提供する。
【０１１８】
図７Ａは、絶縁体構造ＰＰによって支持された２つの極ＰＲ１及びＰＲ２、並びに接極子ＰＭＤとリンクされ、且つ、ベース９０ＤＰの中に統合されたリレーコイル６Ｌによって操作されるマイクロスイッチの２つの極ＰＳ１及びＰＳ２を備えたＤＰＤＴハイブリッドスイッチ２００を示したものである。また、４つのコンタクタ１Ｃ、２Ｃ、１Ｕ及び２Ｕが同じく示されている。実際、ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ２００は、単一のコイル６Ｌ及び図６Ｂのアクチュエータ５５によって一緒に操作される２つのＳＰＤＴハイブリッドスイッチ２０を備えている。
【０１１９】
図７Ｂは、手動キーを介して、及び遠隔で二重ＡＣ線路、又は活線路及び中性線路を切り換えるための必要性に完全に適合する、図１Ａの従来技術回路の拡張であるハイブリッドスイッチ２００の電気回路図を示したものである。
【０１２０】
図７Ｃは、図６Ａの示されている反転ハイブリッドスイッチ４０Ｒの拡張であるトグリング又はロッカＤＰＤＴハイブリッドスイッチ４０ＤＰを示したものである。４０ＤＰハイブリッドスイッチは、二重リレー極ＰＲ−１及びＰＲ−２、及び２つの極ＰＲ１及びＰＲ２を互いに絶縁し、また、接極子自体から絶縁するために絶縁ボディＰＰを使用して構築される接極子ＰＭＤを除き、ハイブリッドスイッチ４０Ｒと同様に動作し、また、ハイブリッドスイッチ４０Ｒと同様に構造化されている。
【０１２１】
他の相違は、２つの反転コンタクタ１Ｇ及び２Ｇと４つの直線コンタクタ１Ｃ、２Ｃ、１Ｕ及び２Ｕとの交換、つまりＮ、Ｌ、Ｔ１及びＴ２からＮ、Ｌ、Ｌ（負荷）及びＮＬ（中性負荷）への端子の変更である。変更された要素は、分解図４０ＤＰ及びパッケージされた、つまり図７Ｃのケーシングアセンブリ４０Ｃ−２及び４０Ｒ−２に示されている。
【０１２２】
以上の説明から、上で参照した反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ４０Ｒ及び５１は、ＳＰＤＴリレー及びＤＰＤＴスイッチを備えて示されているが、反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチは、２つのリレー極ＰＲ１及びＰＲ２を備えたＤＰＤＴリレー、及び単一の極２４を備えたＳＰＤＴスイッチを統合することができることが同じく明らかであるはずである。さらに説明するために、反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチは、単一の極スイッチ２０及び３０を備えたＳＰＤＴスイッチと、図７Ａ及び７Ｃで説明され、且つ、示されているようなＤＰＤＴ二重リレー極ＰＲ１〜ＰＲ２とを統合することができる。
【０１２３】
ＡＣスイッチ及びＡＣアウトレットなどの電気配線デバイスは、建築産業の建築家及び室内設計家によって受け入れられ、又は承認される色選択を含む装飾的キー及びカバー設計と共に提供される。したがって、配線デバイス製造者は、所与のスイッチによって操作される負荷の状態を示すためのＬＥＤの使用を始めとする、電気スイッチのための近代的な色の様々なカバー、キー及び範囲を提供するべく努力している。
【０１２４】
したがって、異なる製造者カバー及びキーによって取り付けられるように適合され得るか、又はプッシュキー７０の停止ガイド７０Ａを支持するためのホルダ５９Ａ表面のガイドレシーバ５９Ｂを含む、図９Ａの示されているスナップ−インアタッチメント構造５０Ｃ及びその相手側固定構造５０Ｄなどの単純なアタッチメントによって所与のハイブリッドスイッチ−リレーエンクロージャに適合され得るホルダ、カバー及びキーの範囲を備えることができるハイブリッドスイッチ−リレーアセンブリを所与のエンクロージャ又はパッケージ内に提供することが好ましい。
【０１２５】
図９Ａは、ボディ５９Ａ、ガイドレシーバ５９Ｂ及び自己固定構造５０Ｄを備えた保持フレームの上に取り付けられて示されている、選択されたカバー５９を使用した、ハイブリッドＳＰＤＴスイッチ−リレー２０及びハイブリッドＤＰＤＴスイッチ−リレー５１を示したものである。図１０Ａ及び１０Ｂは、カバー８９Ａ及び８９Ｂを含む欧州デバイスサイズの中にハイブリッドスイッチ−リレー３０又は４０のケーシングを含む、モールドされたフレームボディ８７Ａ及び８７Ｂを示したものである。
【０１２６】
図１１Ａ及び１１Ｂは、よく知られているロッカキー９０又は９２と共に使用するために、ハイブリッドスイッチ−リレーを標準４インチ（１０．１６ｃｍ）×２インチ（５．０８ｃｍ）米国電源ボックスの中に取り付けるために構造化されたカバー９９Ａ又は９９Ｂ及びフレームボディ９７Ａ及び９７Ｂを示したものである。カバー９９Ａ又はカバー９９Ａと共に米国で広範囲にわたって使用されている９９Ｂは、アタッチメントのための目に見えるねじ頭を使用して示されている。カバー９９Ｂは、知られている装飾的カバーであり、示されているねじ頭なしに清潔な装飾的カバー９９Ｂを取り付けるためのスナップ−オンベース９９Ｃを取り付けるために隠れたねじが使用されている。
【０１２７】
同様に、図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃに示されているハイブリッドＳＰＤＴマイクロスイッチ−リレー及びＤＰＤＴマイクロスイッチ−リレーは、ハイブリッドマイクロスイッチＳＰＤＴ２０及びハイブリッドマイクロスイッチＤＰＤＴ５１を欧州の丸い又は長方形の電源ボックスの中に取り付けるためのフレーム５９、５９Ａ及び５９Ｄフィットを有するケーシング５０を使用している。示されているキー７０及び７２は、それがオン切換えアクションのためであれ、又はオフ切換えアクションのためであれ、キーを内側へ押すことによって操作されるプッシュキーである。
【０１２８】
図９Ｂに示されているキー７２は、プッシュツーロックモード及びプッシュツーリリースモードで動作し、キー表面は、固定されている、又は開放されているとして識別可能である。これは、図５Ｃのキー６０の上に自己取付けされる自己固定ホルダ７３を有するキー７２を提供することによって達成され、したがってキーは、図９Ｂに固定位置７２Ｌ及び開放位置７２Ｒとして参照されている４〜５ｍｍなどのストローク運動に沿って停止している。キーは、指プッシュアクションの間、より良好な平衡及び安定性をキーに提供するために、ばね−ピストン構造７５／７５Ａによって支援されて示されている。
【０１２９】
示されている他のキー７０はキー６０に取り付けておらず、キーは、示されている４つのばねのような構造７０Ｂによって、又は図９Ｂの７５及び７５Ａなどのキーの内部表面に取り付けられたばね及びピストンによって支持されている。キー７０は、４つの停止ガイド７０Ａをさらに含み、キー７０がキー６０を固定するために押されると、それが押されて完全に元に戻り、４つの停止ガイドによって停止されるよう、ホルダ５９Ａ表面に示されているガイドレシーバ５９Ｂの中に挿入される。
【０１３０】
したがってキー７０は、ハイブリッドスイッチが固定された位置に位置しているか、又は開放された位置に位置しているかに無関係に、その固定停止位置に留まり、したがってキーは、キーが停止位置に留まり、カバー５９Ｄと面一になるため、プッシュ−プッシュキーと呼ばれる。
【０１３１】
キー７０又は７２は、一致する若しくは異なる設計及び仕上げ、色合い若しくは色、手触りを有することができ、並びに／又は指示器窓７４及び／若しくはＩＲ伝搬窓７４Ｗがあっても、なくてもよい。ＩＲ通過フィルタは、暗灰色又は文字通り黒に着色された、ポリカーボネートなどの透明プラスチック材料である。このような着色された透明材料でできたモールドされたキー７０又はカバー５９は、このようなキー又はカバーを通したＩＲ信号の空中における伝搬を可能にする。
【０１３２】
例えば、ＩＲ信号を空中を通過させるために、ばねのような構造ベースが図９Ａ〜９Ｃに示されているＩＲ透明窓７４Ｗになるよう、ばねのような構造７０Ｂをモールドして着色された透明材料で構築されるようにすることも同じく可能である。
【０１３３】
ハイブリッドスイッチリレー５１の前面表面に示されている指示器５４は、「スタンバイ」状態などのその状態の重要な変化を含む負荷のオン−オフ状態を指示し、負荷によってドレインされる電流又は消費される電力が実質的に低減される。緑色、赤色、黄色又は青色などの指示色は、キー７０及び７２の表面指示器の薄い半透明窓７４を通して投影される。
【０１３４】
多くの形状で設計され、且つ、多くの形状に構造化されることができ、また、図４Ａに示されているロッカキーボディ３３の上のロッカスイッチに取り付けられることができ、又はそれぞれ対応するレセプタクル孔８４Ｈ及び９４Ｈ中に嵌合するキー８０及び８２のピン８０Ａ、並びにキー９０及び９２の９０Ａなどの自己固定アタッチメントに関係する詳細を含む図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂに示されているロッカキーボディ８３、８４、９３及び９４に取り付けられることができるロッカキーについても同様である。また、それぞれキーボディの固定−オン構造８４Ｂ及び９４Ｂに取り付ける固定フック８０Ｂ、８２Ｂ、９０Ｂ及び９２Ｂが同じく示されている。
【０１３５】
示されているキーボディ８０及び９０の各々は、ＳＰＤＴスイッチの単一のロッカ極２４をトグルするためのそれぞれ単一のピストン８６及び９６を含み、一方、キーボディ８２及び９２の各々は、キーボディ８４又は９４の停止バー８４Ａと、ハイブリッドスイッチケース３０又は４０の停止バー８４Ｓを係合させることによってＤＰＤＴスイッチの二重ロッカ極２４をトグルするための二重ピストン８６−１及び８６−２、又は９６−１及び９６−２を含む。
【０１３６】
図１０Ａ〜１０Ｃは、同じくキーボディ８４内の透明窓８４Ｗ、及び図６Ａの４０−Ｃに示されている指示器４４とイン−ラインである指示器の薄い半透明窓８０Ｗを示したものである。
【０１３７】
分解図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂに示されているキーボディの各々は、キー固定フック８０Ｂ、８２Ｂ、９０Ｂ及び９２Ｂ、並びにモールドされたケーシング３０及び４０のそれぞれ中心回転ソケット８５及び９５の中に貼り付けられる二重ピボット又は短い軸８４Ｃ１／２及び９４Ｃ１／２を支持するための、上で参照した固定−オン構造８４Ｂ及び９２Ｂをさらに備えている。図１０Ｃ及び１１Ｃは、それぞれキー８０又は９０の指プッシュによって操作されるアセンブルされたロッカスイッチを示したものである。
【０１３８】
ロッカスイッチ３０又は４０のためのカバーは、プッシュスイッチ又は任意の他の装飾的形状のための図９Ａに示されているカバー５９と同じカバー設計、形状及びサイズであってもよい。カバー５９、８９又は９９は、２つ以上のスイッチ若しくはハイブリッドスイッチ、並びに／又はハイブリッドスイッチ及び他のスイッチの組合せを含んだ電源ボックスの中に取り付けられる複数のハイブリッドスイッチを設置するために設計及び提供され得る。カバーは、好ましくは、同じ電源ボックスの中に取り付けられた電力アウトレットを含む複数のハイブリッドスイッチ及び共通のスイッチを覆うために設計及び提供されなければならない。
【０１３９】
図１２Ａは、極ＰＳ並びに２つの接点１及び２を備えたＳＰＤＴスイッチを通して手動で、また、図３Ｂ、３Ｃ及び４Ｂのハイブリッドスイッチ−リレー１０、２０又は３０のコイル６Ｌ、極ＰＲ並びに２つの接点１及び２を備えたＳＰＤＴリレーを介して遠隔で、照明備品又は加熱器などのＡＣ機器を操作するためのオン−オフ切換え回路のブロック図を示したものである。
【０１４０】
示されている２つのトラベラ接点を介した図１２Ａ及び１２ＢのＳＰＤＴスイッチ又はＤＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴリレーの結合は、リレーコイル６Ｌを介して遠隔で、また、図９Ａ及び１０Ａの手動スイッチキー７０又はキー８０などを介して手動で、ＡＣ機器の２つの独立したオン−オフ切換えを提供するためである。
【０１４１】
しかしながら、ハイブリッドスイッチ２０、３０、４０又は５１の遠隔切換えは信頼性の問題をもたらし、機器の誤りのない遠隔切換えのためには、機器操作状態を知ることが必要である。スイッチを切り換えるようにリレーに指令する前に機器電力がオンであるか、又はオフであるかを知ることが必要である。機器状態なしには、ＳＰＤＴリレー又はＤＰＤＴリレーの反転は、意図されたコマンドとは逆に機器電力を切り換えることになる。
【０１４２】
例えば、加熱器又は照明がスイッチオフされていることを知らないで、リレーにスイッチオフするように指令すると、加熱器又は照明をスイッチオンすることになる。このような基本的な理由で、無作為に手動で操作される未知のＳＰＤＴ手動スイッチ位置又はＤＰＤＴ手動スイッチ位置に対するリレーコイル状態を当てにすることは不可能である。
【０１４３】
さらに、ＳＰＤＴリレー制御を真に信頼性が高いものにするためには、照明又は機器から制御器へ伝搬された、照明又はＡＣ機器の電流ドレイン又はオン−オフ状態に関する戻された確認又はデータを供給することが必要である。これは、二方向又は双方向通信、ハイブリッド−スイッチリレー又は機器自体に対する制御コマンド、及び機器又はハイブリッドスイッチ−リレーから制御器へ戻された確認、状態、電流ドレインデータ又は電力消費データを余儀なくする。
【０１４４】
実時間電流ドレインデータ又は電力消費データを発電所及び配電所に通信する必要性は、ホームオートメーション考察、並びに信号又はデータ接続性及びスマートグリッド計画の主題に関して現在行われている世界中の討論の核心論題であり、また、主目的である。
【０１４５】
参照されている米国特許及び図１２Ａ及び１２Ｂの示されている回路図は、それぞれドライバ１０７、１０９、１０５、１０３−１及び１０３−２を通して戻されたデータの受信を含む、機器を遠隔で操作するための、撚線対１３２を介した双方向母線、ＩＲ送信機及び受信機１０９Ａ／１０９Ｂを介したＩＲ並びにアンテナ１０６（空中）を介したＲＦ、並びに光ガイド又は光ファイバケーブル１３０を通した、２つの光トランシーバ１０４を介した光通信を開示している。
【０１４６】
無線ＩＲ及びＲＦ通信は、単純であると見なされてはいるが、それらはあまり信頼性が高くなく、例えば室内における障害物の運動又は配置は、参照されている特許及び出願に開示されているＩＲ遠隔制御中継器からのコマンドを含む、所与の機器に対するＩＲ遠隔オン−オフコマンドのラインオブサイトを妨害することがある。機器が戻す確認及び／又はオン若しくはオフコマンド自体が妨害され、信頼性がなくなることがある。
【０１４７】
ＲＦは、他の住宅への、また、他の住宅からの侵略によって誤って送信及び受信することがあり、及び／又はＲＦ信号は、必ずしも住宅全体をカバーしておらず、また、コマンド若しくは戻されたデータが通信されず、若しくはそれらの意図された行先に届かない。住宅の多くの機器及びＡＣアウトレットをカバーするためのＲＦネットワークには、電気設置者訓練及びノウハウをはるかに超えた広範囲にわたる複雑で且つ正確なアドレス指定が必要である。
【０１４８】
上で言及された他の基本的な信頼性問題は、ハイブリッドスイッチ及び／又は縦続ＳＰＤＴスイッチ若しくはＤＰＤＴスイッチのオン又はオフ状態を不明にしている、図１２Ａ及び１２Ｂに示されているＳＰＤＴ  ＰＳ１極又はＤＰＤＴ  ＰＳ１／ＰＳ２極の未知の状態である。したがって、手動ＳＰＤＴスイッチ又はＤＰＤＴスイッチの正確なオン−オフ状態を有することの不可能性は、システム信頼性問題をもたらしている。後で説明されるように、通信及びコイル６Ｌから６Ｌ−ｎの状態を制御し、また、電流ドレイン信号が供給されるＣＰＵ１０１は、電流ドレイン又はオン−オフ状態検出に基づいて負荷とのトラベラ接続を識別することができる。その上、まとめてパッケージされた複数のｎ個のハイブリッドスイッチの場合、ＣＰＵには、ドレインされた電流信号及び状態検出器信号の組合せが供給され得る。
【０１４９】
電流センサ１００及び状態センサ１００Ａの導入は、電気スイッチの信頼性が高いオン−オフ状態を、参照されている米国特許及び出願に開示されているＡＣデバイスを制御している、専用制御器、ビデオインターフォン又はショッピング端末に提供するための解決法である。
【０１５０】
それが、誘導、磁気ホール知覚回路、低オーミック抵抗体若しくは金属合金、又は任意の他の知られている電流知覚回路及び方法のいずれによる電流センサであれ、電流センサ１００は、機器の状態に関するデータをＰＯＦ１３０、ラインオブサイト内のＩＲ、空中のＲＦ、又は母線若しくはネットワークを介した電気信号を介して伝搬するために、機器状態を実時間で識別する。ハイブリッドスイッチが電気筐体内の据付けのための分離若しくは仕切りを使用して構築されるか、又は低電圧コネクタをＡＣ電力配線及びコネクタから分離している仕切られた電源ボックスの中に構築される場合、母線１３２における撚線対の使用も同じく可能である。
【０１５１】
実時間電流ドレインデータは負荷状態を識別し、制御器による、照明又は他の機器の断固として誤りのないスイッチオン及びオフを可能にする。その上、それは、住宅、事務所又は他の会社若しくは組織体のための基本を提供し、それらの実時間電流ドレイン又は電力消費を電力プロバイダ又は発電所の電力スマートグリッドに報告する。
【０１５２】
リレーコイル６Ｌ、ＣＰＵ１０１及び他の内部回路のためのＤＣ電力は、必要とされる低ＤＣ電圧及び電流を出力するための知られているスイッチング電源回路を使用している、並びに／又はＤＣアナログ電圧調整器、若しくは特許文献２５の中で参照されているような他の小さい電流電源回路を使用している小さい電源ＩＣ回路から供給され得る。ラッチリレーは短いパルスによって起動され、したがって電力消費を節約し、内部電源からのＤＣ電流ドレイン及び熱を低減するため、たとえリレーコイル電力消費が１Ｗの数分の１であっても、コイル６Ｌを使用した磁気的又は機械式ラッチの極ＰＲ及び接極子ＰＭの使用は有利である。ラッチリレー及び機械的にラッチされるリレーを使用しているハイブリッドスイッチは、以下でさらに説明される。
【０１５３】
共通の照明スイッチは、ＡＣ中性線路に接続せず、活ＡＣ線路及び負荷線路のみを使用しており、２本の配線のみが電線管及び照明スイッチ電源ボックスの中に広く見出される。
【０１５４】
一方、すべての知られている電気配線の既存の規則、規約及び規制は、任意の及びすべてのＡＣ切換え、並びに本発明のハイブリッドスイッチ−リレーなどの他のＡＣデバイス及び回路へのこのようなＡＣ中性線路の接続を含む、電線管及び電源ボックス内へのＡＣ中性線路の非制限の導入を許可している。
【０１５５】
以上の説明から、本発明のＳＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレーデバイスは、双方向通信のために中性配線の追加、及び光ケーブル、空中のＩＲ又はＲＦのうちの１つの追加が必要であるが、広く設置されている電気的システムの基本配線に対する何ら重大な変更を伴うことなく、低コストで、且つ、単純に、電気的規約及び規則に従って配線された標準の電気的ＡＣボックスの中に設置され得ることが明らかになる。
【０１５６】
参照されている米国特許は、光アクセスへの光ケーブルの直接取付けを開示している。ＰＯＦケーブル端は、光ケーブル１３０の縦続された鎖を通して伝搬される光信号を介して、また、ラインオブサイト内になるように調整されたＩＲによって、及び／又は無線ＲＦ信号によって、及び／又は母線１３２を介した電気信号によって制御するために、一方向又は単方向及び二方向又は双方向及びそれらの組合せとして開示されているアクセス１０４を介して光トランシーバ１０３に直接取り付けられる表面の切断を可能にするために鋭いギロチンカッターによって終端される。
【０１５７】
また、参照されている米国特許の教示から、電流センサ又はＡＣ切換えデバイス又はＡＣアウトレットなどのＡＣデバイスは、機器又は負荷が配置されている地所の部屋又は区域を含む機器の特色に関連するアドレスを使用して設定され得ることが同じく明らかになる。
【０１５８】
設定は、図１２Ａ及び１２Ｂに示されているような設定セレクタ１０８−１〜１０８−ｎを介して、並びに／又はＣＰＵ１０１に含まれているメモリへのこのような特色及びアドレスのダウンロードを介して処理される。これは、ＲＦ信号、空中のＩＲ信号を介した、光ケーブルを通した光信号を介した、また、ハンドヘルドデバイスを介した、ＡＣデバイスの光ポートと呼ばれる１若しくは複数の光ガイドアクセスへのダウンロード、又は、ローディングコネクタ若しくは端子を介した直接ダウンロードを含む。
【０１５９】
本発明のハイブリッドスイッチ−リレーによる他の特徴は、ＣＰＵ１０１のプログラミング、及び「二重キーイング」若しくは「三重キーイング」をハイブリッドスイッチのキー７０、８０若しくは９０に割り当て、又は「オン−オフ−オン」又は「オフ−オン−オフ」などの「二重アクション」をスイッチのレバーに割り当てる方法にある。割当ては、以下でさらに説明されるように、地所内の照明のグループ又はすべての照明、又は他の機器のグループをスイッチオン−オフするために、ＳＰＤＴスイッチ及び／又はＤＰＤＴスイッチを使用してトラベラ配線によって個々に設置又は接続される任意のハイブリッドスイッチに適用することができる。
【０１６０】
図１２Ａ及び１２Ｂは、電流センサ１００を示したものであり、また、図１２Ｃは、状態センサ１００Ａを示したものである。極ＰＲを通して負荷と直列に接続される電流センサ１００は、負荷を通して電流ドレインを断固として識別し、したがって誤りのない状態を提供するため、示されている状態センサ１００Ａは、図１２Ａ及び１２Ｂのハイブリッドデバイスの操作には必要とされない。
【０１６１】
電流センサ１００とは対照的に、状態センサ１００Ａは、電流ドレイン値又はデータを提供しないが、それは、ＳＰＤＴスイッチ位置及び／又はＤＰＤＴスイッチ位置に対するトラベラ線路状態を識別し、且つ、活ＡＣ電力が負荷から開放されると信号を出力することによって状態データを提供する。単純に言うと、状態センサは、負荷がＴ１トラベラ線路又はＴ２トラベラ線路のうちの１つに接続され、また、活ＡＣが他のトラベラ線路に供給されると、信号を出力する。
【０１６２】
図１２Ｃは、本発明の他の好ましい実施形態の状態センサ１００Ａの概念的回路の電気回路図又はブロック図を示したものであり、示されている、共に高いオーム値を有する２つの知覚抵抗体Ｒ２及びＲ３は、ＳＰＤＴリレーの２つの端子１及び２に接続されている。Ｒ２及びＲ３は、それらの他の端部で、直列抵抗体Ｒ４を介してＦＥＴ  Ｑ１ゲートにまとめて接続されており、また、ツェナーダイオードＤ１を介して接地に接続されている。分かりやすくするために、接地電位及びハイブリッドデバイス２０、３０、４０、５１又は２００のＣＰＵ、リレー及び他の回路に電力を供給するための電源１０２によって供給されるＤＣ極性は、活ＡＣに接続されている。ＡＣ活線路に対して測定される接地ＤＣ電位及び正のＤＣ又はＶＣＣは、例えば＋１２Ｖ又は＋５Ｖ又は＋ｎＶである。
【０１６３】
ＡＣ活線路は、極端子ＰＲに直接接続されており、したがって図１２Ｃに示されているように極ＰＲ及びＰＳが接点２と係合されると、負荷及び活線路が接続され、また、センサ抵抗体Ｒ３がＤＣ接地電位になり、また、ＦＥＴ  Ｑ１ゲート信号がゼロであり、ＦＥＴ  Ｑ１をオフ状態に維持する。極ＰＲが切り換えられて接点１と係合すると、負荷は、Ｒ３及びＲ２を介して活線路Ｌに接続されることになり、また、中性線路Ｎに固定して接続されている負荷は、今度は、センサ抵抗体Ｒ２及びＲ３を介して中性線路と活ＡＣを直列に接続することになる。
【０１６４】
結果として得られる分圧器Ｒ２及びＲ３（負荷の抵抗は無視することができる）は、Ｒ４及びツェナーＤ１を通して接地へ小さい電流を提供し、ＦＥＴゲートに適切な電圧電位をもたらしてＦＥＴ  Ｑ１をスイッチオンし、ゲートソース極は、ハイ状態信号をＣＰＵ１０１のＩ／Ｏポートに供給し、スイッチオフされるべき負荷を識別する。
【０１６５】
ＣＰＵ１０１のメモリは、キー７０、８０又は９０によって、又は図１３Ａに示されている自動化制御器２５０から光ポート、ＩＲ、ＲＦ若しくは母線を介して受信される、インターネットを通したＰＣネットワークを介したコマンドを含むコマンドによって、又は以下で説明されるように、プログラムされた縦続された鎖でＤＰＤＴハイブリッドスイッチリレーに接続されたＳＰＤＴスイッチ又はＳＰＤＴスイッチ（図示せず）によるキーイングを含む二重キーイング又は三重キーイングなどの反復されるキーイングによって、個々の接点Ｔ１又はＴ２端子がオン−コマンド又はオフ−コマンドに相応するよう、誤りなくリレーを操作するためにＣＰＵに必要とされる両方の状態を記憶する。
【０１６６】
参照されている特許文献９は、照明又は他の機器などの負荷をスイッチオン−オフするための方法及び装置を教示しており、ハイブリッドスイッチを介して、及び／又は縦続された鎖でハイブリッドスイッチに接続されたＳＰＤＴ機械式スイッチ若しくはＤＰＤＴ機械式スイッチを介してスイッチング「オン−オフ−オン」又は「オフ−オン−オフ」することによって、個々に、負荷のグループ、及びすべての負荷又は所与の機器をスイッチオン−オフする。
【０１６７】
ハイブリッドスイッチは、縦続光ファイバケーブル又はＲＦを介して、及び専用制御器、ビデオインターフォンモニタ、若しくはキーパッド１５０若しくはタッチパッド若しくはタッチスクリーンを含むショッピング端末を備えたホームオートメーションの制御器２５０を介して、並びに／又は図１３Ａ及び１３Ｂに示されているホームオートメーションディストリビュータ１４０を介して、それが照明であれ、又は他の機器であれ、所与の負荷の各々、グループ又はすべてに直接オン又はオフを指令する。
【０１６８】
図１２Ａ及び１２Ｂに示されているハイブリッドスイッチ２０、３０、４０及び５１の各々、並びにハイブリッドスイッチ２００（図示せず）は、縦続トランシーバ１０３及びＰＯＦ１３０のための光ポート１０４、ＩＲ及びＲＦトランシーバ１０９及び１０５、母線ドライバ１０７、電流センサ１００、状態センサ１００Ａ、設定セレクタ１０８−１〜１０８−ｎなどの多くの回路を含むことができる。
【０１６９】
すべての回路が必要とされるわけではなく、例えば縦続光ガイド又はＰＯＦが使用されない場合、単一の光ポート１０４のみが必要とされ、また、ＩＲコマンド又はＲＦコマンドのみが使用される場合、光ポートは使用されず、ＩＲ１０９トランシーバ又はＲＦ１０５トランシーバのみがハイブリッドスイッチ−リレーに含まれることは明らかである。
【０１７０】
参照されている特許及び出願による教示と同様、ハイブリッドスイッチ−リレーのための設定は、ハイブリッドスイッチ及び／又は負荷が設置又は操作される部屋又は区域を含み、機器識別及び他の操作詳細は、設定セレクタ１０８−１〜１０８−ｎを介して、又は光ポート１０４を通した光ダウンロード、ＩＲトランシーバ１０９を介したＩＲダウンロード、若しくはＲＦトランシーバ１０５を介したＲＦダウンロードを介して設定され得る。ダウンロード及び設定は、後で説明されるように、照明又は機器のグループ並びにすべての照明及び所与の機器のスイッチングオン−オフのためのプログラムを含む。
【０１７１】
したがって、異なるハイブリッドスイッチ２０、３０、４０、５１及び２００の回路内への設定セレクタ１０８−１〜１０８−ｎ及び状態センサ１００Ａ又は電流センサ１００の包含は、意図される目的に応じて変更することができ、また、示されているすべての回路が必要とされるわけではなく、又は含まれるわけではない。
【０１７２】
独立型ＳＰＤＴハイブリッドスイッチの場合、又は地所に設置された縦続ＤＰＤＴ手動スイッチ及びＳＰＤＴ手動スイッチに接続された単一の反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチの場合、特色及びアドレス設定、及びシステム制御器は同時には全く不要である。
【０１７３】
対照的に、住宅の単一のハイブリッドスイッチのこのようなセットアップは、接極子又は極が以下でさらに説明されるような磁気的ラッチタイプ又は機械的ラッチタイプである場合に、例えばＡＣ活線路を介してオン−オフコマンドを伝搬し、また、Ｘ１０として知られているＡＣ制御信号を介して、又はコイルへの単純な短い駆動パルスを介して制御可能コイル６Ｌの接極子ＰＭを起動するために、極めて低コストのオン−オフ遠隔制御器（図示せず）を介して操作され得る。
【０１７４】
このような単純な操作の場合、コイル６Ｌは、駆動パルスによって駆動されることができ、また、磁気接極子を起動するか、又は図１７Ｂ、１８Ａ及び１８Ｂに示されている極ＰＲ−Ｅをラッチしてそのラッチ位置を反転し、それにより負荷状態をオンからオフへ、又はオフからオンへ反転する。他の制御回路は必要とされないか、又は使用されない。
【０１７５】
ハイブリッドスイッチは、電気筐体の中に設置されることができ、また、コイル６Ｌは、遠隔で起動される極ＰＲを使用して接極子ＰＭを起動するために低電圧又はＡＣ電力に接続されることができ、このような遠隔起動の場合、他の回路は必要とされないか、又は使用されない。
【０１７６】
状態センサ１００Ａに対する電流センサ１００の使用、又は両方の使用の問題は、特定の要求事項及び／又は、測定され且つ計算された、ドレインされた電流及び／又は消費された電力を報告する必要性に関連している。電流センサ１００又は状態センサ１００Ａの使用、又は両方の使用は、技術的な問題のみではなく、それは、電力消費の実時間報告を余儀なくするなどの商用的及び／又は将来の規定コンプライアンスに関連している。
【０１７７】
例えば電流センサ１００の代わりに状態センサ１００Ａを使用して、実時間で電力消費を報告することが可能である。これは、負荷の特定された電力消費のユーザによるＣＰＵ１０１のメモリへのインストールを可能にすることによって達成される。これは、メモリに記録され、且つ、記憶された電力消費の報告を可能にし、必ずしも測定されたものではない。
【０１７８】
好ましい解決法は、状態センサが住宅の照明又は空気調和などの個々の負荷、負荷のグループ及びすべての負荷の制御に適しているとしても、電力消費値又はドレインされた電流値を提供するための電流センサ１０１の使用である。
【０１７９】
スイッチングオン−オフのためのコマンド及び同様のコマンド、並びに住宅内における状態及び電力消費報告を含むコマンド応答は、速いレートでなされる必要はない。対照的に、５００ボーなどの遅いレートが一般的であり、また、空中、ラインオブサイト内のＩＲコマンドのための標準である。
【０１８０】
ＰＯＦを介した光信号発信のために異なるレートを適用することは誤りであり、この低いレートは、空中のＩＲ及びＰＯＦを介した可視光の両方の光信号のための好ましいレートである。遅いレートは、信号発信速度能力のみに関連しているのではなく、リレーの極及び機械式スイッチを介した電力切換え時間はミリ秒の単位で測定され、そのタイミングは、５００ボーの遅いレートに適合し、とりわけ応答要素及び回路に返事の準備が整っていない場合、制御コマンド及び応答をより速い速度で提供する利点はほとんどないか、又は全くない。その上、電力消費計算は遅く、これについては後で参照される。
【０１８１】
上で参照したように、ハイブリッドスイッチ−リレーは、照明のグループ若しくはすべての照明、又は住宅内の機器の他のグループ及び機器のすべての他のグループをスイッチオン及びオフするように操作され得る。これは、図１３Ａに示されている住宅自動化グリッド又はネットワーク、及び図１３Ｂに示されている自動化信号ディストリビュータを通したコマンドの伝搬を余儀なくする。
【０１８２】
以上の説明から、多くの変更を操作モードに提供するために、回路及びプログラムの異なる組合せが使用及び適用され得ることは明らかである。
【０１８３】
本発明のハイブリッドスイッチ−リレーは、地所のすべての照明又は所与の負荷の他のグループ又はクラスタを含む、照明のグループ又はクラスタ、又は他の所与の負荷のグループ又はクラスタを、ハイブリッドスイッチキー７０、８０、８２、９０又は９２を介して、また、本発明のＤＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレーに縦続された鎖で接続されるＳＰＤＴスイッチ及び／又はＤＰＤＴスイッチの手動スイッチレバーのうちの任意の１つ又は複数を介してスイッチングオン−オフするためのコマンドを生成し、且つ、伝搬するようにプログラムされる。
【０１８４】
説明及び特許請求の範囲の中の「クラスタ」という用語は、照明又は他の「所与の」機器若しくは負荷の任意のグループを指し、「所与の負荷」という用語は、加熱器、空気調和装置、ファン、照明又はカーテン及びブラインド、等々の任意のタイプの機器を指す。
【０１８５】
住宅の照明のグループ又はすべての照明をスイッチオン又はオフするためのコマンドは、光ガイド（ＰＯＦ）を介した光信号、直接又はラインオブサイト内のＩＲ中継器を介した空中のＩＲ信号、空中のＲＦ、母線を介した、及び電力供給を有する母線を介した電気信号、並びにそれらの任意の組合せから選択される任意の双方向信号を使用してハイブリッドスイッチから伝搬され得る。
【０１８６】
参照されている特許文献９は、異なるよく知られているブランドによって製造された標準ＡＣ  ＳＰＤＴスイッチ又は標準ＤＰＤＴスイッチを開示しており、それは、トラベラ配線Ｔ１及びＴ２によって縦続された鎖で接続された、結合されたＡＣ切換えデバイス及びＡＣ手動ＳＰＤＴスイッチの電源ボックス内への取付け方法を同じく示している。
【０１８７】
照明のグループ及びすべての照明を切り換えるための開示されているプロセスは、それがプッシュアクションであれ、デプレスアクションであれ、ロッカアクションであれ、クリックアクションであれ、トグルアクションであれ、スライドアクションであれ、回転アクションであれ、又は任意の他の起動アクションであれ、反復されるキーイングであるか、又は別の方法で機械式ＳＰＤＴスイッチ若しくは機械式ＤＰＤＴスイッチを逆に起動し、それによりスイッチ状態を反転させ、そのすべては、本発明のハイブリッドスイッチ−リレー並びに関連するＳＰＤＴスイッチ及び／又はＤＰＤＴスイッチについても同様である。
【０１８８】
ＣＰＵ１０１は、状態センサ１００Ａを介して、又は電流センサ１００によって検出される、図１４ＡのＣＰＵ１０１のＩ／Ｏ  Ｃポートに供給される電流ドレインレベルの変化を介して、スイッチ状態の変化を計時するようにプログラムされる。例えば状態が「オフ状態」であり、また、ハイブリッドスイッチキーが照明をスイッチオンするように起動されると、状態又は電流ドレインの変化が、ＣＰＵ１０１による計時プログラムを起動する。計時プログラム又はタイマは、例えば１秒又は５００ミリ秒の継続期間にわたって起動され、それは、反復キーイングのための「待機継続期間」である。
【０１８９】
しかしながら、１秒又は５００ミリ秒の継続期間の間に、実際には状態を再度反転させるキーイングが反復されると、プログラムされたＣＰＵ１０１は、コイル６Ｌを操作して瞬時に極ＰＲ状態を再反転させて第１の反転状態（例の照明オン状態）を維持し、また、それと同時に、システム制御器を介して、又は所与のハイブリッドスイッチ−リレーの設定キー若しくはメモリを介して直接、プログラムされたように照明の所与のグループをスイッチオンするコマンドをホームオートメーショングリッド又はネットワークに供給する。
【０１９０】
複数の統合されたスイッチを備えたハイブリッドスイッチ、及び照明のグループ又はすべての照明が、すべて又は部分的に、同じ統合された複数のハイブリッドスイッチに接続されると、ＣＰＵは、それに直接接続されているこれらの照明又は他の負荷を直接操作することになり、また、自動化グリッドを介して、照明又は負荷の他のグループ、又はすべての照明又は負荷にコマンドを伝搬する。
【０１９１】
第１のスイッチ起動が照明をスイッチオフすることであり、１秒又は５００ミリ秒以内の次の起動が状態を反転させることである、反転された処理についても同様であり、ＣＰＵは、リレーコイル６Ｌから６Ｌ−ｎを操作してオフ状態を維持し、また、他の照明の照明のグループをセットとしてスイッチオフするコマンドを供給することになる。
【０１９２】
第２の起動が検出されると、タイマ又はＣＰＵ１０１による計時プログラムがリセットされ、別の１秒（例として）に対してタイマを再始動し、延長された１秒以内に新たな起動、又は状態の反転が生じると、リレーコイルは、その前の状態を維持するように指令され、また、自動化グリッド又はネットワークを通して、状況に応じてすべての照明をスイッチオン又はオフするコマンドを供給する。
【０１９３】
何らかの（例として１秒の）タイマプログラムの間に起動が生じないか、又は検出されない場合、それが第１の計時であれ、又は延長された計時であれ、計時又はタイマプログラムがリセットされ、また、スイッチ操作は、その基本操作モードに戻ってトラベラを反転、又はスイッチオン−オフする。
【０１９４】
電流センサ１００及び状態センサ１００Ａの両方が負荷状態を知覚しているため、トラベラ線路を介してハイブリッド−スイッチに接続された任意の縦続スイッチの変化は、それがＳＰＤＴ機械式スイッチであれ、及び／又はＤＰＤＴ機械式スイッチであれ、タイマプログラムを起動する。スイッチのうちの任意の１つが起動すると、トラベラ線路及び負荷状態が反転し、それによりＣＰＵ１０１の反復キーイングタイマプログラムが起動する。
【０１９５】
これは、照明若しくは機器のグループ、又はすべての照明若しくは機器のスイッチングオン−オフが、縦続された鎖でハイブリッドスイッチと接続された個々の独立した標準の機械式ＳＰＤＴスイッチ又はＤＰＤＴスイッチによって操作されることを明確にしている。
【０１９６】
ハイブリッドスイッチ指示器は、タイマ状態並びにプログラムされたように負荷、負荷のグループ及びすべての負荷のオン−オフ状態を示すために所与の色で点灯するようにプログラムされる。
【０１９７】
図１４Ａは、電流ドレイン信号をＣＰＵ１０１のＩ／Ｏポートに供給するためのブロック図である。活ＡＣ線路は、ＶＣＣの負の極になるように上で説明された回路接地に接続されて示されている。
【０１９８】
信号増幅器ＩＣ１は、構造８１として上で参照された電流ドレイン抵抗体Ｒ８１から供給される電流ドレイン信号を増幅するためのよく知られている線形増幅器、又は直列に接続された二重増幅器ＩＣである。増幅器ＩＣ１は、演算アンプ又はｏｐアンプとしても知られている２つの増幅器を結合したものであり、個々のアンプは、例えば最大１００倍まで増幅するように設定されており、したがって直列の２つは、最大１０，０００増幅率を提供することができる。１〜５００ｍＡ、及び１００ｍＡから２０Ａドレインによって生成される信号の線形増幅は、増幅器ＩＣ１の十分な線形範囲内であろう。
【０１９９】
ＣＰＵ１０１は、アナログ／デジタルプロセッサ、並びにアナログ−デジタル変換器ポート及びデジタル−アナログ変換器ポート、デジタルポート及びアナログポートを含む。ＣＰＵ１０１は、８ビット又は１６ビットで、低コストのメモリを含んだ低電力消費プロセッサなどの広く入手可能なＣＰＵである。
【０２００】
増幅された電流信号は、増幅器ＩＣ１からポートＩ／Ｏ  Ｃへ供給され、ＣＰＵは、増幅制御状態、及びデジタルに変換されたアナログ電流信号に関連するデータに基づいて、Ｉ／Ｏ  Ａポートを介して増幅器ＩＣ１の増幅率を調整し、それにより、プログラムされたように、受信された信号にふさわしい、規定されたセンサ範囲の中央、又は最も直線的な範囲になる最適増幅を得るようにプログラムされている。
【０２０１】
負荷、例えば蛍光灯又は洗濯機のモータは、純粋なオーミック負荷又は抵抗負荷ではない。非オーミック負荷は、電圧曲線と電流曲線との間の位相シフトの原因になり、並びに／又は高電力デジタルスイッチング電力及び負荷によって曲線をゆがめる。図１４Ｂは、２つの正弦曲線、つまり電圧曲線１８０〜１８６、及び電流曲線１９０〜１９６を示したもので、コイル及びコンデンサを備えた負荷による無作為の角度によってシフトされている。
【０２０２】
電圧曲線１９０〜１９６は、中性ＡＣ端子Ｎから大きいオーミック分圧器Ｒ６及びＲ５を介してＣＰＵのＩ／ＯＶに供給される基準電圧の曲線であり、Ｒ６値は、０．５〜１．０メガオームなどの範囲内であり、また、Ｒ５値は、数キロオームであり、米国の１２０Ｖ／６０Ｈｚ又は欧州の電力線路の２３０Ｖ／５０Ｈｚなどの電力線路電圧を表す最適基準信号レベルを提供している。電流曲線１９０〜１９６は増幅された電流信号であり、また、電流ドレイン値の正確な基準である。
【０２０３】
基準電圧曲線のゼロ交差１８０は、開始位置、又は電力消費読取りを処理するための時間における点である。電流位相シフトは、電流曲線のゼロ交差の偏位から明らかである。
【０２０４】
示されているゼロ交差１８０は、負から正への交差点であり、その同じ時点に、電流曲線の開始位置時間１９０が、負の曲線のピークに近くなるように、つまり９０°を超える位相シフトで示されている。
【０２０５】
図１４Ｂに示されている処理は、５つの基準サイクル１８１〜１８５及び位相シフトした５つの電流サイクル１９１〜１９５の測定である。測定位置又は時間における点は、時間の電圧点のための１８１−１、１８２−１、１８３−２、１８４−３及び１８５−４として、電圧曲線全体に散らばった１０個の点として図１３Ｂに示されており、電流曲線上の時間の厳密な点は、１９２−４、１９３−５、１９４−６及び１９５−８として示されている。
【０２０６】
処理位置の端部、つまり時間の点は、１８６及び１９６として示されている。示されている時間間隔は、５０Ｈｚの場合は２０ミリ秒であり、また、６０Ｈｚの場合は１６．６ミリ秒である。垂直方向の線は、１サイクルを時間の１０個の点に分割しており、したがって時間の個々の点の間の間隔は、１０で分割された１サイクルの時間継続期間である。
【０２０７】
時間間隔、つまり１サイクル（Ｈｚ）の間の測定点の数は、測定の精度に直接関係し、１測定ラウンドで測定されるＡＣサイクルの数についても同様である。両方ともなされるべき決定であり、精度が高いほど、１測定ラウンドにおけるより多くの測定されるＡＣサイクル（Ｈｚ）、時間間隔の短縮又は測定点の数の増加が必要である。
【０２０８】
電力消費は、時間の個々の点で同時に測定された値に基づいて生成され、且つ、電圧被参照タイミングに基づいてサイクル毎に合計された、計算された正弦波Ｖ×Ａグラフの積である。図１３Ｂに示されている５つのサイクル１８１〜１８５は、例えば２秒毎に反復される測定の１ラウンドの例である。計算ラウンドが２秒毎に実施されるようにプログラムされると、５つの被測定サイクルの合計は、５０Ｈｚの場合は２０の係数によって、また、６０Ｈｚの場合は２４の係数によって乗算されることになる（５０：５／秒×２秒）又は（６０：５／秒×２秒）。これは、２秒で消費される電力を表すことになる。
【０２０９】
以上により、本発明の電流センサによる電力消費計算は、両方とも多くのＩＣ製造者から入手することができる低コスト中央処理装置（ＣＰＵ）又はアナログ／デジタルプロセッサによって単純化されることができ、また、実行されることができることは明らかなはずである。また、本発明の電流センサは、小さいサイズで構築されることが可能であり、ＡＣハイブリッドスイッチ−リレー及び他の電気配線デバイスに適合し、また、電力消費を報告するための正確、実践的、且つ、低コスト解決法を提供することができることも同じく明らかなはずである。
【０２１０】
計算された、消費された電力値は、プログラムされているようにシステム制御器に報告するために、ＣＰＵの中に含まれているメモリに記憶され、且つ、更新される。計算された電力消費値は、負荷又は機器の特色、並びに負荷及び／又はハイブリッドスイッチの位置を含む、予め定義されたプログラム済みプロトコルに変換される。メモリ内の、記憶され、且つ、更新されたデータは、符号化されたプロトコルである。
【０２１１】
参照されている特許文献７は、電力消費プロトコル及びプロトコル報告の信号構造の符号化を開示している。コマンド構造は、電力消費、負荷特色及びその位置を報告するためのすべての必要なデータを含んだ５バイトのみからなる短いコマンドになるように設計される。
【０２１２】
上で言及したように、電力消費の処理は、５サイクルに及ぶ遅い測定／読取りプロセスであり、その時間継続期間は、５０Ｈｚの場合は１００ミリ秒即ち０．１秒であり、また、６０Ｈｚの場合は８３ミリ秒である。電力消費報告のために地所又は住宅内で高速ネットワークを使用する利点はない。
【０２１３】
以上のすべてから、ＳＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレー又はＤＰＤＴハイブリッドスイッチ−リレーは、標準電源ボックス内への据付けのために適合するサイズ及び形状で構築され、また、負荷に対する２本のＬｉｖｅ  ＡＣ及びＬｏａｄ配線のみ、並びに回路のための電力を提供するためのＮｅｕｔｒａｌ配線によって接続されることができることは明らかなはずである。
【０２１４】
さらに、ハイブリッドスイッチは、プッシュキー、トグルキー若しくはロッカキー、又は任意の他の知られているスイッチキーによって操作されることができること、また、ハイブリッドは、ハイブリッドスイッチキー、又はトラベラ配線の縦続された鎖でハイブリッドスイッチ−リレーに接続されている１又は複数のスイッチのキーの多重キーイング又は反復キーイングによって、プログラムされたように個々の負荷、負荷のグループ及びすべての負荷をスイッチオン−オフすることができることは明らかである。
【０２１５】
図１５Ａ及び１５Ｂは、単一のベース５０Ｂｎの上に構造化され、且つ、単一のエンクロージャ４０ｎ及び５０ｎの中にパッケージされた複数のハイブリッドスイッチを図解したものである。結合された、統合されたスイッチ−リレーの各々は、すべての複数の負荷に電力を供給するために単一の活ＡＣ線路端子Ｌが配線され得ることを除き、単一の統合されたスイッチ２０、３０、４０又は５１と全く同じであり、それは、それが配線接続及び労力を節約するため、有利である。
【０２１６】
統合されたスイッチの各々には、異なる負荷が割り当てられることができ、又はすべてが照明などの同じタイプに割り当てられることができる。個々の負荷の特色及び位置の割当て及び設定は、設定スイッチを介して、及び／又はこのようなデータのメモリへのインストール若しくはローディングを介して上で参照されたものと同じである。
【０２１７】
図１２Ａ及び１２Ｂに示されているＣＰＵ１０１は、個々のコイル６Ｌから６Ｌ−ｎを個々に操作することができ、コイルのグループ、すべてのコイル及びそれらの組合せを操作することができる。指示器５４−１から５４−ｎは、ＣＰＵを介して個々に駆動されるが、すべての指示器又は指示器のグループは、個々の極端子に個々に接続されている複数の負荷の個々の負荷の状態に従って駆動される。最少の制御部品及び最少の配線接続端子で複数の負荷を操作する単一のカプセル化されたスイッチを有するこの能力は、本発明のさらに別の明確な利点である。
【０２１８】
図１５Ａは、共通のベース５０Ｂｎの中にモールドされたｎ個のスイッチ−リレー構造を図解したものであり、すべての他の要素は、単一のハイブリッドスイッチに関連して上で参照されている。示されているｎ個のハイブリッドスイッチエンクロージャ５０ｎは、ｎ個の負荷端子に直接接続され得る。示されているエンクロージャ５００−１は、ｎ個の負荷のためのｎ個のピン５０５−ｌ〜５０５−ｎを含んだ、ＡＣ活５０１−１及び中性（図示せず）のための２つのプラグインピンを備えている。示されているエンクロージャアセンブリ５００−１はプラグインタイプであり、配線端子はなく、プラグイン構造５０４のためのソケットは、活ＡＣのための５０３−１、及び中性のための５０３−２の２つのピンソケット、負荷ピン５０３−１〜５０３−ｎのためのｎ個のピンソケット５０２−１〜５０２−ｎを含む。構造５０４は、エンクロージャアセンブリ全体５００−１がソケットの中にプラグインされ得るよう、図６Ｂ、１２Ａ及び１２Ｂに示されている（図１５Ａには示されていない）制御回路を同じく含み、配線は、すべて、示されているＡＣ活端子、中性及びｎ個の負荷端子を介してソケットの後側で完了している。フレームカバー５０Ｄｎは、ｎ個のハイブリッドスイッチアセンブリ５００−１のために提供されている図９Ａのフレームカバー５０Ｄと同様である。
【０２１９】
図１５Ｂは、構造３０又は４０と同じであるが、ｎ個のスイッチ−リレー統合を提供するために拡大された構造４０ｎの中に密閉されたｎ個のロッカスイッチを図解したものである。
【０２２０】
スイッチアセンブリ４０ｎは、アセンブリエンクロージャ４０ｎの取付けを提供しているフレーム８７Ｂと同様のフレームカバー８７Ｄの上に設置されている。キー８４Ｄは、フレームカバー８９Ｄ及びキーカバー８２Ｄと同様、ｎ個のハイブリッドスイッチに適合するようにサイズ化されており、それらは、すべて、本発明の複数のハイブリッドスイッチ又は多重ハイブリッドスイッチのサイズに適合するように調整されている。
【０２２１】
また、図４Ｂの構造８１は、それぞれ、複数のハイブリッドスイッチの各々のために使用されることができ、及び／又は共通の構造８１は、すべての個々のハイブリッドスイッチのために使用されることができること、また、共通の構造８１及び複数の状態センサは、接続されているｎ個の負荷の個々の状態を検出するために結合されることができ、また、個々の電流が計算され、且つ、メモリに記憶されることに留意することも同じく重要である。
【０２２２】
また、ハイブリッドスイッチは、負荷状態、負荷によってドレインされた電流、及び／又は負荷によって消費された電力を検出し、且つ、報告することができ、また、ＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）、空中のＩＲ信号、空中のＲＦ信号、及び母線、又は電力フィードを有する母線を介した電気信号を介して、双方向光信号のうちの少なくとも１つの方向で通信することができることも同じく明らかなはずである。
【０２２３】
図１６Ａ、１６Ｂ及び１６Ｃは、図１Ｃのマイクロスイッチ１０のためのプッシュ−プッシュキー又はプッシュツーロックキー又はプッシュツーリリースキーをラッチするために使用される、図８Ａから８Ｃに示されている固定−開放デバイスと同様のラッチデバイス７００を示したものである。示されているラッチデバイス又は構造７００は、ＳＰＤＴリレー極のための極レセプタクル７０７、及びＤＰＤＴリレーの双極のための極レセプタクル７０２、図１８Ｂに示されているモールドされたリレーベース６００又は９００ＤＰの一部又は部品であるバー６７、ばね６２及びガイド固定リンク６６を備えている。
【０２２４】
固定及び開放構造は、図８Ａから８Ｃ及び９Ａから９Ｃのマイクロスイッチキー６０の操作に関連して上で説明した固定及び開放機構、並びに操作ステップと同様である。しかしながらデバイス７００のラッチ構造のためのキー６０は、単一のアタッチメント７０１ホルダを介して単一の極に取り付けられ、また、図１６Ａのレセプタクル７０２の展開された上部カバーの上に示されている二重ホルダ７０１−１及び７０１−２を介してＤＰＤＴリレーの双極に取り付けられているレセプタクル７０７又は７０２に置き換えられている。
【０２２５】
さもなければ、図１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ及び１８Ｂに示されている極は、バー６７が固定された位置に位置するとラッチされ、又は磁気合金極ＰＭ−Ｅと結合された極ＰＲ−Ｅが、短い電力パルス継続期間で電力が供給されているコイル６Ｌによって引っ張られるとラッチされる。図１７Ａは、ラッチデバイス７００を示していないが、それは、再構造化された極ＰＲ−Ｅ及びＰＭ−Ｅを示しており、極ＰＲ−Ｅは、その下側で極ＰＭ−Ｅに取り付けられている。
【０２２６】
極ＰＲ−Ｅを極ＰＭ−Ｅの下部表面に取り付けることにより、極ＰＲ−Ｅが図１７ＢのＡ３に示されているようにラッチデバイス７００によってラッチされると、極ＰＭ−Ｅをわずかに開放することができる。極ＰＲ−Ｅは堅固にラッチされる（接点Ｐが接点１と堅固に係合する）が、極ＰＭ−Ｅは、もはやコイル６Ｌの磁気パワーによって引っ張られることはなく、また、それは、極ＰＲ−Ｅのばねのような構造によって上に向かってわずかに引っ張られる。
【０２２７】
図１７Ａに示されているリレー６Ｅと、図１Ｃに示されている従来技術のリレー６との間の別の相違は、極ＰＲ−Ｅ及びＰＭ−Ｅの長さである。リレー６Ｅは、ラッチデバイス７００に内部空間を提供するための拡張された、又は延長されたリレー構造であり、また、極ＰＲ−Ｅがラッチされ、コイル６Ｌに供給されている電力パルスが停止される、又は極ＰＭ−Ｅがもはやコイル６Ｌの磁心へ引き付けられなくなると、極ＰＭ−Ｅへの自由開放展開を可能にするためにより長い極が構造化され得るよう、極に柔軟性を提供している。
【０２２８】
上記理由のため、図１７Ａのリレー６Ｅは、それぞれコイルへの連続電力供給又は電力停止を介してコイル６Ｌによって操作される、そのオン又はオフの２つの位置においてのみ示されている。
【０２２９】
図１７Ｂは、ラッチ構造７００によってラッチされる、ラッチリレー６ＬＡの基本的な４つの状態を示したものである。Ａ１は、その正規のオフ状態にあるリレー６ＬＡを示したもので、極ＰＲ−Ｅの接点Ｐは接点２に係合されており、端子Ｌ及び端子トラベラＴ２を接続している。
【０２３０】
Ａ２は、継続期間が２００ミリ秒などの短い電力パルスによって、又は１秒以内若しくは数秒以内の他の長さの電力パルスによって電力が供給されるリレーを示したものである。両方とも極ＰＲ−Ｅは磁気的に引っ張られ、コイル６Ｌのコアと係合し、接点Ｐがラッチデバイス７００によってラッチされて接点１と係合し、活端子Ｌをトラベラ端子Ｔ１と接続する。
【０２３１】
電力パルス継続期間の終わりに、磁気パワーが遮断され、極ＰＭ−Ｅは、もはやコイル６Ｌの磁心によって引き付けられない。この状態は、極ＰＭ−Ｅをその磁気的固定状態からわずかに開放し、それに、ラッチデバイス７００のラッチ状態を開放するために必要とされるわずかな機械的運動範囲を付与する。レセプタクル７０７上へのこのわずかな圧力は必要とされ、それは、図８Ａから８Ｃに示されている固定−開放デバイスに関連して上で完全に説明されている。
【０２３２】
上で説明したわずかな運動は、ガイド固定リンクをその固定位置から開放し、開放ステップを開始する。図１７ＢのＡ４に示されているコイル６Ｌへの電力パルスの新しい供給は、今は開放ステップを開始するためにレセプタクル７０７の初期プッシュ運動を提供している磁気極ＰＭ−Ｅを、図１７ＢのＡ５に示されている接点２との接点Ｐの高速係合のための追加された圧力を提供するばね６２圧力を同じく使用して再係合し、端子Ｌをトラベラ端子Ｔ２と接続する。
【０２３３】
図１７Ｂに示されているように、極ＰＲ−Ｅは、レセプタクル７０７の頂部カバーのホルダ７０１の中へ極リムをスライドさせることによって図１６Ａのホルダ７０１に嵌合するよう、相補リム７１１を使用して構造化されている。この構造により、リレー６Ｅへのラッチデバイス７００の導入が単純になる。しかしながら、極ＰＲ−Ｅをレセプタクル７０７の上に物理的に取り付けるための際限のない異なる構造が設計され、且つ、提供され得る。
【０２３４】
さらに、バー６７とレセプタクル７０７を反転し、また、ラッチデバイス７００を同じ方法で動作させることも同様に可能である。２つは、ピストン様アクションで合致し、また、それらの位置の反転は設計選択の問題である。その上、ボールペンなどの他のラッチデバイスは、回転構造によるイン−アウトペンアクションのための単純なラッチを使用している。回転板を介した他のラッチが代わりに使用され得る。多くのラッチデバイスが知られており、重量を考慮すると、本発明の好ましい実施形態の容易性及び構造単純性は、図１６Ａから１８Ｂに示されているラッチ構造の使用になる。
【０２３５】
図１８Ａは、ＳＰＤＴラッチリレー及びマイクロスイッチ極ＰＳを結合したハイブリッドスイッチ−リレー３００を示したものであり、両方ともコンタクタ１Ｃ及び２Ｃを介してリンクされている。ラッチデバイス７００は、ベース９００Ｂに取り付けて部分的に示されており、他の点では隣り合わせのハイブリッドスイッチ３００の斜視図は、図３Ｃに示され、且つ、図３Ｃで説明されたハイブリッドスイッチ２０と全く同じである。
【０２３６】
図１８Ａの切断図は、リレーが、より短い極ＰＲ及びＰＭ並びに位置に対して、修正されたより長い構造化された極ＰＲ−Ｅ及びＰＭ−Ｅを有する延長されたリレーであることを除き、図３Ｂに示されているハイブリッドスイッチ−リレーと同様であるハイブリッドスイッチ−リレー３００を示したもので、極ＰＲ−Ｅは、極ＰＭ−Ｅの下方に取り付けられており、図１７ＢのＡ３に示されているように電力パルスが遮断された場合に、極ＰＲ−Ｅをラッチするために必要とされる小さい運動を提供し、極の接点とコンタクタとの間の微小運動を強制する。微小運動は、電気接点汚れを払い取るワイピングアクションを接点表面に提供する。
【０２３７】
他の明確な相違は、ハイブリッドスイッチ３００の極ＰＲ−Ｅが極ＰＭ−Ｅの下部表面に取り付けられていることである。最後は、極ＰＲ−Ｅへのラッチデバイス７００の導入であり、相俟ってハイブリッドスイッチをラッチハイブリッドリレー及びスイッチに変換している。
【０２３８】
図１８Ｂは、反転ＤＰＤＴハイブリッドスイッチ及びラッチＤＰＤＴリレー４００を示したものである。ＤＰＤＴリレー４０１は、二重リム構造７１１−１及び７１１−２を介してラッチデバイス７００のレセプタクルの頂部カバーに取り付けられて示されている双極ＰＲ１−Ｅ及びＰＲ２−Ｅの単純化された図解である。
【０２３９】
双極ＰＲ１−Ｅ及びＰＲ２−Ｅは、絶縁体層（図示せず）を備えた単一のＰＭ−Ｅ極に、ＰＭ−Ｅ極の下方で、取り付けられており、それらが２つの電気的に分離された極であるため、２つの極に適切な絶縁を提供し、他の点ではラッチリレーを有するハイブリッドスイッチは、図５Ａに示され、且つ、図５Ａで説明されたように反転コンタクタ１Ｈ及び２Ｈを有する、又は図７Ａに示され、且つ、図７Ａで説明されたように、直線コンタクタＣ１、Ｃ２、Ｕ１及びＵ２を有する、リレーを有するハイブリッドスイッチと同様である。ここでは、２つの極ＰＥ１−Ｅ及びＰＥ２−Ｅは、より長く、また、図５Ａ（ＳＰＤＴリレー）及び図７Ａ（ＤＰＤＴリレー）に示されている上部表面の代わりに、磁気極ＰＭＥ−ＤＰの底部表面に取り付けられているが、他の点では、ラッチ及び開放機構、並びにラッチリレーが提供する多くの他の利点を除き、同じように動作する。
【０２４０】
これは、無駄のない電力消費、より低い動作温度、磁気ラッチリレーの劣化などの劣化がない安定し信頼性が高い保持操作、及び実質的に低コストを含む。
【０２４１】
本発明の好ましい実施形態である、延長された可撓極又は複数の極ＰＲ−Ｅは、ラッチリレーと共に使用するための唯一のタイプの極ではない。多くの異なる構造の他の好ましい実施形態も、極の機械式ラッチのために等しく使用され得る。
【０２４２】
他のよく知られているラッチリレーは、固定された磁石によってそれらの接極子をラッチし、それらは、ラッチデバイスの反復圧縮によって反転されず、それらは、反転された電力パルス極性を印加することによって反転される。反復圧縮は、上で説明したように、機械式固定デバイス７００、又は示されていない、圧縮によって交互に固定及び開放されるばねアクション固定デバイスの反復圧縮によるボールペンの固定機構などの他のよく知られている機械式固定デバイスを開放するために必要である。
【０２４３】
完全に引き付けられた接極子から、接極子が固定デバイス７００の反復圧縮によって開放され得る点までの運動が基本である。図８Ａ〜８Ｃ及び１６Ａ〜１６Ｃに示されているように、ガイド固定リンク６６がリッジ６８Ｃを越えて完全にくぼみの中へ押し込まれる、完全に引き付けられた状態からの運動が存在している。
【０２４４】
固定位置６９Ｃに到達するためには、ガイド固定リンクは、ガイド固定リンク６６がリッジ６８Ｄを横切って固定位置６９Ｃに位置するよう、ばね６２アクションによって押し戻されなければならない。
【０２４５】
リッジ６８Ｃからリッジ６８Ｄを横切って固定位置に位置するこの運動は、磁気引力とは逆の反転運動であり、電力パルスが図１９Ａのリレー３００のコイル６Ｌに印加される際の接極子ＰＭ−Ｅの運動である。
【０２４６】
このような運動は最小化されなければならず、また、実際にはラッチデバイス７００は、０．２ｍｍ未満又は０．００８インチ未満の運動を可能にするように設計される。１インチ又は２５ｍｍの全長を有する極ＰＲ−Ｅは、極Ｐと、ラッチリレーアセンブリを有するハイブリッドスイッチのためのＴ１とも上で呼ばれている接点１との間の接触圧力の維持を提供するために、図１９ＡのＡ２に示されているように、十分な曲線で曲がるようになされ得る。
【０２４７】
図１９Ａは、極状態を定義する３つの状態を示したもので、Ａ１は開放状態、Ａ２は完全に引き付けられた状態、及びＡ３は部分開放状態であり、Ａ２では、極は接極子の全引力によって曲げられており、また、Ａ３では、接極子は部分的に開放されている。Ａ３の接極子ＰＭ−Ｅは、Ａ３には直線で示されているラッチされた極ＰＲ−Ｅによって引き戻されている。接点Ｐは、わずかに回転されて示されており、この回転は微小運動であり、上で開示された電気的汚れを接触表面から払い取っている。
【０２４８】
ラッチデバイス７００は、Ａ１では完全に開放されて示されており、ばね６２−１は完全に展開されており、Ａ２ではばね６２−２は、完全に圧縮されて示されており、また、ガイド固定リンクは、左下の端、つまり図８Ｂ及び１６Ｂのリッジ６８Ｃを横切って示されている。Ａ３ではばね６２−３は、部分的に圧縮されて示されており、ガイド固定リンク６６は、図１６Ｂの固定点６９Ｃに停止されているリッジ６８Ｄを越えて位置している。
【０２４９】
以上の説明から、完全に引き付けられた状態と部分的に開放された状態との間の運動は、リッジ６８Ｄを横切って固定点６９Ｃに位置する運動であることを理解することが明らかなはずである。これは、ガイド固定リンク径、リッジの構造及び位置決め、及びくぼみ長さの選択を含む設計選択である。実際には、上で言及したように、部分開放運動は０．２ｍｍ未満であり、これは、２５ｍｍ又は１インチの長さサイズを有する延長された極ＰＲ−Ｅによって克服するには単純である。
【０２５０】
ラッチされた極を開放するためのコイル６Ｌへの電力パルスの反復印加による引張りアクション又は引力アクションは、リレーの接点１との係合に対する極の運動に、何ら警戒も、又は制限も必要としないことに留意することは重要である。接極子の反復引付けは、接点間の圧力の増加をもたらして、開放位置への全運動を開始し、つまり、Ｔ２接点とも上で呼ばれている接点２と係合するための接点Ｐの反転は、ばね６２によって良好にサポートされている。
【０２５１】
開放アクション又は反転アクションは、ラッチデバイスの減圧された又は展開するばね６２よってさらに支援されており、接点２を係合させるための高速運動を保証し、接点Ｐと接点２を係合させるために高い圧力を印加する利点を提供しており、これは、ラッチデバイス固定位置の固定による接点Ｐと接点１の堅固な係合とは別である。このようなばね支援係合は、接触プロセスを改善し、リレーによる電流運搬容量の増加を可能にしている。
【０２５２】
図１９Ｂは、普通の、拡張されていない、又は延長されていない極ＰＲ、及びばね１ＳＰによって駆動される、例えば５００ｍＡの信号レベルから最大１００Ａ及びそれ以上の電流運搬容量の全範囲を提供するように設計され、且つ、計算され得る、示されている接点１を使用しているラッチリレー構造を紹介したものである。
【０２５３】
図１９Ｂに示されている３つの状態は、完全に開放された状態であるＢ１、完全に引き付けられた状態であるＢ２、及び部分的に開放された状態であるＢ３を含む。図１９Ｂのラッチデバイス又は固定デバイス７００は、図１９Ａの固定デバイス７００と同じであるか、又は類似している。しかしながら、図１９Ａのラッチデバイス７００は、その前面表面から示されており、一方、図１９Ｂのデバイス７００は、その側面図の切断された表面として示されている。Ｂ２では、ガイド固定リンクは、それが完全に引き付けられると、リッジ６８Ｃの下の、図１６Ｂのくぼみ６９の底部左側に位置することを理解することが重要である。ガイド固定リンク６６は、Ｂ３では、固定位置６９Ｃに、くぼみの中心に位置して且つラッチされて示されている。これは、Ｂ１に示されている、極及び接極子が開放される開放頂部中心位置６９Ｂとは対照的である。
【０２５４】
ラッチデバイス７００のばね６２と同様、接点１のばね１ＰＳは、Ｂ１では開放されており、また、Ｂ１−Ｄになるよう、展開され、且つ、測定されたものとして示されている。Ｂ２では、ばね６２は、Ｂ２−Ｄになるよう、完全に圧縮され、且つ、測定されたものとして示されており、一方、Ｂ３の部分的に開放されたばねは、Ｂ３−Ｄになるよう、測定されたものとして示されている。異なる展開／収縮測定を有する３つのばね状態は、極ＰＲの運動に完全に対応している。ばねは、その完全に圧縮された状態及び部分的に圧縮された状態、並びに次の接触サイクルのために完全に展開された状態における所与のリレーの電流運搬容量を維持するための補償圧力を提供するように設計される。
【０２５５】
完全に引き付けられた接極子から部分的に開放された接極子までの運動は、ばね駆動接点によって克服されることができ、また、ラッチプロセスの間、このような運動が電流運搬容量の劣化の原因になることはないことが明らかになる。
【０２５６】
リレー３３０の接点１及び極ＰＲの接点Ｐは、拡張された極ＰＲ−Ｅを有するリレー３００に対して上で説明されたようには回転して示されていないが、極運動中におけるリレー３３０の極ＰＲによる接点係合は、いくらかの微小運動を強制することになり、これは、微小運動の大きさがより小さい場合であっても、接点表面をぬぐうことになる。さらに、接点間の微小運動によるワイピングの際に接点表面を再整形して改善することは設計選択である。
【０２５７】
図１９Ｃは、リレー３５０全体を示したものではなく、それは、極ＰＲ−Ｕ、並びに上でＴ１及びＴ２で同じく記述されているリレー接点１及び２を含んだ分割極接点Ｐ１及びＰ２のみを示している。極ＰＲと極ＰＲ−Ｕとの間の相違は、Ｕ字形をしたばねのような構造中への極の湾曲であり、接点Ｐは、２つの個々の接点Ｐ１及びＰ２に分割されている。
【０２５８】
Ｕ字形のばねのような構造は、完全に開放されたＣ１、完全に引き付けられたＣ２及び部分的に開放されたＣ３のその３つの状態で示されている。３つの状態の展開測定は、それぞれＣ１−Ｄ、Ｃ２−Ｄ及びＣ３−Ｄになるように示されている。それらは、極をラッチし、ラッチされた極ＰＲ−Ｕを開放し且つＰ２接点と接点２を係合させるためのコイル６Ｌへの電力パルスの反復印加によって接極子の次の引力サイクルを提供するために、接極子の部分開放状態の間、接点Ｐ１と１との間の接触圧力を完全に補償するために、図１９Ｂに示されている全く同じガイド固定リンク６６によって駆動され、且つ、ラッチされる。
【０２５９】
以上の説明及び図１９Ａ〜１９Ｃに示されている構造から、Ｕ字形コンタクタ、コイルに巻かれたばね、及び異なるばねのような構造などの多くの他の構造を工夫し、それにより、すべては、リレーの電流運搬容量を劣化させ、若しくは妨害する可能性があるあらゆる運動を完全に補償するために、及び／又は接点の損傷を防止するために、コイルに巻かれたばねと置き換えることができることが明らかなはずである。
【０２６０】
他の重要な留意は、事実上、数ミリ秒の継続期間の間、操作される、リレーの６Ｌなどのコイルである。これは、リレーコイルへの電力の、リレーコイルに連続的に印加される電力のレベルを超えた増加を可能にする。実際の期間における極めて短い電力パルスは、非ラッチリレーのために印加される電圧及び電流に対して、高められた電圧レベル及びコイルによってドレインされる電流であってもよい。これは、コイルに印加される電力の増加によってより大きい磁気引力を生成するより小さいコイルの使用を可能にし、サイズの縮小及びコスト低減を提供する。
【０２６１】
本発明の主要な目的は、さらに、拡張されたコンタクタ及び／又はハイブリッドスイッチの手動で起動される極がない、手動起動のためのラッチリレーのより単純な統合を導入することである。
【０２６２】
図２０Ａは、図１９Ａ、１９Ｂ及び１９Ｃのリレー３００、３３０及び３５０に適用されるこのような単純化された解決法を示したものである。これは、図２０Ｂに詳細に示されているプランジャ５−６０及びキー６０Ｒの組合せ３６０の導入によって達成される。プランジャ及びキーの組合せ３６０は、キーが押し下げられていない場合に、プランジャ５−６０を接極子ＰＭ−Ｅへの接触から遠ざけて維持するための圧縮ばね６０ＲＳ１〜６０ＲＳ２をさらに含む。
【０２６３】
プランジャ５−６０は、Ａ１状態、Ｃ１状態又はＡ３状態及びＣ３状態の間、つまり接極子ＰＭ−Ｅがそれぞれ開放された状態、及び部分的に開放された状態にある場合、リレー３００、３３０及び３５０の接極子からわずかに離れて示されており、また、ばね６０ＲＳ１は、Ａ１状態、Ｃ１状態、Ａ３状態及びＣ３の両方では、プランジャを接極子から遠ざけて維持するために、展開されて示されている。対照的に、プランジャ５−６０は、Ａ２及びＣ２では、ラッチデバイス７００及び極ＰＲ−Ｅ、ＰＲ及びＰＲ−Ｕを圧縮して接点１を係合させるために、３つのプランジャＰＭ−Ｅを完全に押し下げて示されており、ばね６０ＲＳ−２は、完全に圧縮された状態にある。
【０２６４】
図１９Ａ〜１９Ｃに示されているようなラッチリレーを手動で起動するための、図２０Ａ及び２０Ｂに示されているプランジャ及びキーの組合せ３６０の導入は、すべて、図２１Ａから２１Ｃに示されている設計者プッシュキー７０Ｈ及び７２Ｈを介して電気的負荷を操作し、それを手動でスイッチオン及びオフするために、また、ラッチリレー状態を反転させるためコイル６Ｌへの短い電力パルスの新しい供給を通して接極子ＰＭ−Ｅを起動することによって負荷を遠隔で操作するために必要とされるものであることが明らかであるはずである。
【０２６５】
プランジャ及びキーの組合せ３６０は図２０Ｂに示されており、ばねは、キー６０Ｒをリレー頂部の頂部又は外部表面、又は前面表面６００Ｔから遠ざかる方向に押すために完全に展開されている。キーガイド６０６は、キー及びプランジャアセンブリ全体が、ばね６０ＲＳ１及びプランジャを有するキー６０Ｒの２つの要素のみで構築されるよう、リレーエンクロージャのモールドされた部分であり、相俟って単一のモールドされた構造を形成し、すべて低コストである。
【０２６６】
図２０Ｃは、ＰＭ−Ｅ極位置に対するキー及びプランジャアッシーを図解したもので、プランジャは、キーがラッチデバイス７００を圧縮することによって係合接点１のうちの１つへ手動で押し下げられ、且つ、接点２と係合するよう手動で極を開放すると、接極子のみと接触するように設計され、又は接点２が使用されていない場合、ラッチデバイス７００の同じ圧縮によって接点１の係合を解除するように設計されている。
【０２６７】
図２１Ａ及び２２Ｂは、図９Ａ及び９Ｂに示されている設計者キー７０Ｈ及び７２Ｈ、並びにカバー５９の修正された図解である。修正された図解は、キープッシュ領域７０、並びにラッチキー６０の非ラッチキー６０Ｒ及びもはや必要とされない自己固定ホルダ７３への置き換えを示している。これは、装飾的キー７０Ｈ及び７２Ｈがそれらのばね構造７０Ｂ及びばね７５Ａによって、装飾的フレーム５９に対して固定された、設計された位置に残っていることによるものである。キー７０Ｈ又は７２Ｈは、図２１Ｃに示されているように、軟らかい接触によって内側に、２〜３ｍｍ又は約０．１インチの深さに押し下げられている。
【０２６８】
当然、以上の開示は、本発明の好ましい実施形態にのみ関していること、また、開示の目的で選択された、本明細書における本発明の例のあらゆる変更及び修正を包含することが意図されており、その修正は、本発明の範囲からの逸脱を構成しないことを理解されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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