(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラッチデバイスであって、ばね状固定ピンと、前記ばね状固定ピンをガイドするための鋸歯状経路を有するスライダと、前記スライダのためのトラックとを備え、
前記ラッチデバイスは、
定格電圧パルスが供給される電圧定格磁気コイルによるアーマチュアの引張り、及びプランジャを介した前記スライダの手動プッシュのうちの少なくとも一方によって、前記スライダ及び少なくとも１つのばね状極の状態をラッチからリリースに、また、リリースからラッチに交替させるために、前記アーマチュア及び少なくとも１つのばね状極のうちの一方から、ベースと、構造化された継電器及びハイブリッドスイッチのうちの１つを含むボディとのうちの一方まで延伸し、
前記スライダは、
それぞれ個々の前記ラッチ及びリリース状態の間、個々の前記引張り及びプッシュのうちの一方によって、少なくとも１つの第１の接点と前記少なくとも１つのばね状極の単投接点との係合及び分離状態のうちの一方、及び、代替的に、前記少なくとも１つのばね状極の双投接点と前記少なくとも１つの第１の接点との係合、及び前記双投接点と少なくとも１つの第２の接点との係合のうちの一方を維持し、
前記ばね状固定ピンは、前記鋸歯状経路に微小なガイド力を加え、
前記少なくとも１つのばね状極は、前記微小なガイド力と逆向きに前記ガイド力に比べると無視し得るほど弱いプッシュバック力を前記スライダに加えることによって前記スライダをプッシュして進め、前記ばね状固定ピンをラッチ状態にガイドすると共に、前記スライダを部分リリース状態及び完全リリース状態のうちの一方にガイドし、それにより、前記ばね状固定ピンによる前記鋸歯状経路への前記微小なガイド力と、前記アーマチュアを作動させるのに必要とされる前記定格電圧パルスに相当する磁気引張り力とによって、前記少なくとも１つのばね状極の接点と前記第１の接点及び第２の接点のうちの少なくとも一方との係合を可能にし、また、前記プッシュバック力が前記スライダを動かすことを可能にする、
ラッチデバイス。
【請求項２】
前記継電器及び前記ハイブリッドスイッチは、単極単投（ＳＰＳＴ）、単極双投（ＳＰＤＴ）、双極単投（ＤＰＳＴ）、双極双投（ＤＰＤＴ）、反転ＤＰＤＴ、３つ及びそれ以上の（多重）極単投（ＭＰＳＴ）及び多重極双投（ＭＰＤＴ）を含むグループから選択され、また、
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの一方の状態は、スイッチオン、スイッチオーバ、スイッチオフ、前記少なくとも１つのばね状極と、非接触を含むそれぞれ前記少なくとも１つの前記第１の接点及び少なくとも１つの第２の接点との係合による交差から直線への切換え及び直線から交差への切換えを含むグループから選択される、
請求項１に記載のラッチデバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つのばね状極の部分リリース及び完全リリースを行う運動は、前記少なくとも１つのばね状極の接点の電気的汚れをぬぐい取るために、前記少なくとも１つのばね状極の接点と第１の接点及び第２の接点のうちの前記一方との間の微小な運動を引き起こす
請求項１に記載のラッチデバイス。
【請求項４】
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方は、
ばね状に構造化された極、マイクロスイッチ極、延長された極、ばねによって駆動される極、第１の接点及び第２の接点のうちのばね状に構造化された前記一方、第１の接点及び第２の接点のうちのばねによって駆動される前記一方及びそれらの組合せを含むグループから選択されるばね状要素による第１の接点及び第２の接点のうちの前記一方の前記ラッチを通して、また、前記ラッチの後、前記係合を維持するように構造化される
請求項１に記載のラッチデバイス。
【請求項５】
前記ハイブリッドスイッチは、
前記プランジャをプッシュするためのキーであって、前記キーによる前記引張り及びプッシュのうちの一方による前記少なくとも１つのばね状極の前記係合を可能にするためのキーをさらに含む
請求項１に記載のラッチデバイス。
【請求項６】
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方は、
印刷回路基板（ＰＣＢ）上へのはんだ付けのための表面実装端子、ＰＣＢへのはんだ付けのためのはんだピン及び端子のうちの少なくとも一方、レセプタクルソケット中に挿入するためのプラグインピン及び端子のうちの少なくとも一方、往復ソケット及び端子と合致させるためのプラグイン端子及びソケットのうちの少なくとも一方、ねじ端子、プッシュインワイヤ端子、クリンピング端子、ラッピング端子、はんだワイヤ端子及びそれらの組合せを含むグループから選択されるワイヤ取付けのためのワイヤ端子及びコネクタのうちの少なくとも一方を含むグループから選択される接続端子及びピンを有するケーシングの中に密閉される
請求項１に記載のラッチデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つのばね状極は、
増大前の前記定格電圧パルスで前記磁気コイルにより生成される力よりも前記磁気引張り力が大きくなるように、前記定格電圧パルスを増大させることにより、より高い電流を統御することで、加速された速度を有する前記第１及び第２の接点のうちの少なくとも１つと係合するように、構造化されたばね状極及び動作するばね状極のうちの１つであり、
前記磁気コイルに前記定格電圧パルスを供給するための関連する電気的回路は、
放電されるより高い電圧を適時に前記定格電圧パルスに注入することによって前記定格電圧パルスを増大させるためのコンデンサを充電するために、より高い電圧を有する少なくとも１つの電気的供給源で増強され、それにより、増大前の前記定格電圧パルス以下に低下するまでの放電で前記コンデンサからの電圧供給が減退する間ずっと前記磁気コイルの磁気コアを作動させて前記アーマチュアに力を加え、より速い速度で前記磁気コアと前記アーマチュアとの間のギャップを閉じるように前記アーマチュアの運動を加速させるようにして、指数的に減退する放電パターンで前記より高い電圧を注入する第２の部分と、増大前の前記定格電圧パルスの初期供給についての第１の部分とを含む組合せパルスを生成する
請求項１に記載のラッチデバイス。
【請求項８】
前記組合せパルスは、前記より高い電圧の指数的な減退を表す指数曲線を拡張し、前記磁気コアと前記アーマチュアとが完全に係合するように、放電時間を延長するための中間被放電電圧が前記定格電圧パルスに注入される少なくとも１つの第３の部分を含むように構成される
請求項７に記載のラッチデバイス。
【請求項９】
前記ラッチ及び前記係合が安定するように、前記磁気コアと前記アーマチュアとが係合した後で前記磁気コアへの電圧供給が再開される
請求項８に記載のラッチデバイス。
【請求項１０】
前記継電器及び前記ハイブリッドスイッチは、
単極単投（ＳＰＳＴ）、単極双投（ＳＰＤＴ）、双極単投（ＤＰＳＴ）、双極双投（ＤＰＤＴ）、反転ＤＰＤＴ、３つ及びそれ以上の（多重）極単投（ＭＰＳＴ）及び多重極双投（ＭＰＤＴ）を含むグループから選択され、また、
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの一方の状態は、
スイッチオン、スイッチオーバ、スイッチオフ、前記少なくとも１つのばね状極と、非接触を含むそれぞれ前記少なくとも１つの前記第１の接点及び少なくとも１つの第２の接点との係合による交差から直線への切換え及び直線から交差への切換えを含むグループから選択される
請求項７に記載のラッチデバイス。
【請求項１１】
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方は、
ばね状に構造化された極、マイクロスイッチ極、延長された極、ばねによって駆動される極、第１の接点及び第２の接点のうちのばね状に構造化された前記一方、第１の接点及び第２の接点のうちのばねによって駆動される前記一方及びそれらの組合せを含むグループから選択されるばね状要素による第１の接点及び第２の接点のうちの前記一方の前記ラッチを通して、また、前記ラッチの後、前記係合を維持するように構造化される
請求項７に記載のラッチデバイス。
【請求項１２】
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方は、
印刷回路基板（ＰＣＢ）上へのはんだ付けのための表面実装端子、ＰＣＢへのはんだ付けのためのはんだピン及び端子のうちの少なくとも一方、レセプタクルソケット中に挿入するためのプラグインピン及び端子のうちの少なくとも一方、往復ソケット及び端子と合致させるためのプラグイン端子及びソケットのうちの少なくとも一方、ねじ端子、プッシュインワイヤ端子、クリンピング端子、ラッピング端子、はんだワイヤ端子及びそれらの組合せを含むグループから選択されるワイヤ取付けのためのワイヤ端子及びコネクタのうちの少なくとも一方を含むグループから選択される接続端子及びピンを有するケーシングの中に密閉される
請求項７に記載のラッチデバイス。
【請求項１３】
微小な力を加えるばね状固定ピンと、前記ばね状固定ピンをガイドするための鋸歯状経路を有するスライダと、前記スライダのためのトラックとを備えるラッチデバイスによって少なくとも１つの第１の接点と極接点との係合状態又は分離状態のうちの一方を維持するために、継電器及びハイブリッドスイッチのうちの一方の中に含まれている少なくとも１つのばね状極の単投及び双投極接点のうちの一方をラッチするための方法であって、
前記ラッチデバイスは、アーマチュア及び前記少なくとも１つのばね状極のうちの一方から、ベースと、継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方のボディのうちの一方まで延在され、前記ばね状極は、電圧定格磁気コイルによる引張り及びプランジャによるプッシュのうちの一方によって加えられる力によって推進される前記スライダの運動によってガイドされ、
前記方法は、
ａ．定格電圧パルスが供給される前記磁気コイルによって生成される磁気引張り力に相当する前記引張り、及び前記プランジャを介した人の指による前記プッシュのうちの１つを働かせるステップであって、前記少なくとも１つのばね状極を作動させること、前記ばね状固定ピンによって、前記引張り及び前記プッシュのうちの１つに抗して働く微小な力を働かせること、そして、前記微小な力に比べて無視し得るほど弱い力を働かせて前記スライダの位置を進めて移動させることを含む、ステップと、
ｂ．前記引張り及びプッシュのうちの一方を介して、前記少なくとも１つのばね状極の接点と前記少なくとも１つの第１の接点との係合及び分離のうちの一方、並びに前記少なくとも１つの第２の接点及び非接触のうちの一方のための部分リリースを含む、リリース位置からラッチ位置へ進む前記スライダの位置を交替させるステップと、
ｃ．前記係合及び分離のうちの一方を維持し、かつ、前記少なくとも１つのばね状極の接点を交替させて引張り及びプッシュのうちの新しい前記一方を待機するために、前記スライダのリリース状態及び部分リリース状態のうちの前記一方を維持するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記継電器及び前記ハイブリッドスイッチは、
単極単投（ＳＰＳＴ）、単極双投（ＳＰＤＴ）、双極単投（ＤＰＳＴ）、双極双投（ＤＰＤＴ）、反転ＤＰＤＴ、３つ及びそれ以上の（多重）極単投（ＭＰＳＴ）及び多重極双投（ＭＰＤＴ）を含むグループから選択され、また、
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの一方の状態は、
スイッチオン、スイッチオーバ、スイッチオフ、前記少なくとも１つのばね状極と、非接触を含むそれぞれ前記少なくとも１つの前記第１の接点及び少なくとも１つの第２の接点との係合による交差から直線への切換え及び直線から交差への切換えを含むグループから選択される
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのばね状極の部分リリース及び完全リリースを行う運動は、前記少なくとも１つのばね状極の接点の電気的汚れをぬぐい取るために、前記少なくとも１つのばね状極の接点と第１の接点及び第２の接点のうちの前記一方との間の微小な運動を引き起こす
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方は、
ばね状に構造化された極、マイクロスイッチ極、延長された極、ばねによって駆動される極、第１の接点及び第２の接点のうちのばね状に構造化された前記一方、第１の接点及び第２の接点のうちのばねによって駆動される前記一方及びそれらの組合せを含むグループから選択されるばね状要素による第１の接点及び第２の接点のうちの前記一方の前記ラッチを通して、また、前記ラッチの後、前記係合を維持するように構造化される
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ハイブリッドスイッチは、前記プランジャをプッシュするためのキーであって、前記キーによる前記引張り及びプッシュのうちの一方による前記少なくとも１つのばね状極の前記係合を可能にするためのキーをさらに含む
請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方は、
印刷回路基板（ＰＣＢ）上へのはんだ付けのための表面実装端子、ＰＣＢへのはんだ付けのためのはんだピン及び端子のうちの少なくとも一方、レセプタクルソケット中に挿入するためのプラグインピン及び端子のうちの少なくとも一方、往復ソケット及び端子と合致させるためのプラグイン端子及びソケットのうちの少なくとも一方、ねじ端子、プッシュインワイヤ端子、クリンピング端子、ラッピング端子、はんだワイヤ端子及びそれらの組合せを含むグループから選択されるワイヤ取付けのためのワイヤ端子及びコネクタのうちの少なくとも一方を含むグループから選択される接続端子及びピンを有するケーシングの中に密閉される
請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのばね状極は、
増大前の前記定格電圧パルスで前記磁気コイルにより生成される力よりも前記磁気引張り力が大きくなるように、前記定格電圧パルスを増大させることにより、より高い電流を統御することで、加速された速度を有する前記第１及び第２の接点のうちの少なくとも１つと係合するように、構造化されたばね状極及び動作するばね状極のうちの１つであり、
前記磁気コイルに前記定格電圧パルスを供給するための関連する電気的回路は、
放電されるより高い電圧を適時に前記定格電圧パルスに注入することによって前記定格電圧パルスを増大させるためのコンデンサを充電するために、より高い電圧を有する少なくとも１つの電気的供給源で増強され、それにより、増大前の前記定格電圧パルス以下に低下するまでの放電で前記コンデンサからの電圧供給が減退する間ずっと前記磁気コイルの磁気コアを作動させて前記アーマチュアに力を加え、より速い速度で前記磁気コアと前記アーマチュアとの間のギャップを閉じるように前記アーマチュアの運動を加速させるようにして、指数的に減退する放電パターンで前記電圧を注入する第２の部分と、増大前の前記定格電圧パルスの初期供給についての第１の部分とを含む組合せパルスを生成する
請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記組合せパルスは、前記より高い電圧の指数的な減衰を表す指数曲線を拡張し、最終的に前記磁気コアと前記アーマチュアとが完全に係合するように、放電時間を延長するための中間被放電電圧が前記定格電圧パルスに注入される少なくとも１つの第３の部分を含むように構成される
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ラッチ及び前記係合が安定するように、前記磁気コアと前記アーマチュアとが係合した後で前記磁気コアへの電圧供給を再開する
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記継電器及び前記ハイブリッドスイッチは、
単極単投（ＳＰＳＴ）、単極双投（ＳＰＤＴ）、双極単投（ＤＰＳＴ）、双極双投（ＤＰＤＴ）、反転ＤＰＤＴ、３つ及びそれ以上の（多重）極単投（ＭＰＳＴ）及び多重極双投（ＭＰＤＴ）を含むグループから選択され、また、
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの一方の状態は、
スイッチオン、スイッチオーバ、スイッチオフ、前記少なくとも１つのばね状極と、非接触を含むそれぞれ前記少なくとも１つの前記第１の接点及び少なくとも１つの第２の接点との係合による交差から直線への切換え及び直線から交差への切換えを含むグループから選択される
請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方は、
ばね状に構造化された極、マイクロスイッチ極、延長された極、ばねによって駆動される極、第１の接点及び第２の接点のうちのばね状に構造化された前記一方、第１の接点及び第２の接点のうちのばねによって駆動される前記一方及びそれらの組合せを含むグループから選択されるばね状要素による第１の接点及び第２の接点のうちの前記一方の前記ラッチを通して、また、前記ラッチの後、前記係合を維持するように構造化される
請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
継電器及びハイブリッドスイッチのうちの前記一方は、
印刷回路基板（ＰＣＢ）上へのはんだ付けのための表面実装端子、ＰＣＢへのはんだ付けのためのはんだピン及び端子のうちの少なくとも一方、レセプタクルソケット中に挿入するためのプラグインピン及び端子のうちの少なくとも一方、往復ソケット及び端子と合致させるためのプラグイン端子及びソケットのうちの少なくとも一方、ねじ端子、プッシュインワイヤ端子、クリンピング端子、ラッピング端子、はんだワイヤ端子及びそれらの組合せを含むグループから選択されるワイヤ取付けのためのワイヤ端子及びコネクタのうちの少なくとも一方を含むグループから選択される接続端子及びピンを有するケーシングの中に密閉される
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械式ラッチハイブリッドスイッチ及び継電器を起動するために使用され、かつ、機械式ラッチを動作させるために必要な力を低減するための磁気コイルの電力供給に関する。
【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、空気調和機、加熱器、照明及び任意の他の電気的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継電器は、非常によく知られている。ホームオートメーションのためのよく知られている継電器デバイスは、通常、所与の地所の主電気的筐体又は副電気的筐体内に設置される。設置された継電器は、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】
従来知られているオートメーションデバイス及び継電器の、それらの据付けを含むコストは、電気的配線が、ウォール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、非常に高い。これは、継電器を介した主電気的筐体又は副電気的筐体からの電気の直接供給とは明らかに対照的である。
【０００４】
電気的筐体内の継電器を制御するために、広く使用されている標準スイッチが、電気的信号、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、電気的筐体内の継電器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。
【０００５】
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オートメーションシステムの深刻な反復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、個々の電気的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、まだ誕生していない「スマートグリッド」にも提供しない。
【０００６】
米国特許第７６４９７２７号明細書は、広く使用されているＳＰＤＴ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単極双投（ＳＰＤＴ：ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｄｕａｌ  ｔｈｒｏｗ）継電器が、広く設置されているスイッチを介した電気的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コントローラ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若しくは四路スイッチ又は交差−直線スイッチとしても知られている。
【０００７】
さらに、米国特許第７６３９９０７号明細書、米国特許第７８６４５００号明細書、米国特許第７９７３６４７号明細書、米国特許第８０４１２２１号明細書、米国特許第８１４８９２１号明細書、米国特許第８１７０７２２号明細書、米国特許第８１７５４６３号明細書、米国特許第８２６９３７６号明細書、米国特許第８３３１７９４号明細書、米国特許第８３３１７９５号明細書、米国特許第８３４０５２７号明細書、米国特許第８３４４６６８号明細書、米国特許第８３８４２４９号明細書及び米国特許第８４４２７９２号明細書は、ＳＰＤＴ継電器及びＤＰＤＴ継電器又は電流ドレインアダプタなどのアドオンデバイスであるデバイスを介して電気的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、スイッチ及び継電器を開示している。米国特許第９０３６３２０号明細書、米国特許第９２５７２５１号明細書及び米国特許第９２８１１４７号明細書は、とりわけラッチ継電器及びハイブリッドスイッチを開示している。
【０００８】
参照されている米国特許は、さらに、継電器を介して、若しくはＡＣアウトレット及びプラグを介して、又は電流ドレインアダプタを介して機器によって消費される電力の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光導波路を通る光信号を介して、空中のＩＲ又は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的信号を介して、又はコマンド変換器を介して通信される。
【０００９】
上に列挙した米国特許及び他の国の係属出願は、個別のＳＰＤＴスイッチ又はＤＰＤＴスイッチのアドオン又は組合せ、及び／又は電力ソケット及び／又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オートメーション及び他の建物オートメーションを教示している。
【００１０】
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、現在のオートメーション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ハイブリッドスイッチ及び継電器の組合せを備えた単一のオートメーションデバイスの必要性が依然として存在している。
【００１１】
ラッチ継電器又はハイブリッドスイッチのサイズ及び効率に影響を及ぼしている１つの問題は、磁気コイル引張りパワー、及び固定リンクと呼ばれる機械式ガイドのばねを圧縮するために電力を必要とするラッチデバイス、並びに以下でさらに開示される継電器又はハイブリッドスイッチのラッチ運動及びリリース運動における鋸歯状経路及びリッジ内におけるそのピン運動である。
【００１２】
別の米国特許第９２１９３５８号明細書は、スイッチ設置時間及びコストを実質的に低減するインテリジェントサポートボックスであって、取付けのための単純なプッシュによってインテリジェントボックスに取り付けられる継電器、スイッチ及びハイブリッドスイッチによって消費される電力を測定し、かつ、報告するためのインテリジェントサポートボックスを開示しており、これには、電気的インテリジェントサポートボックス中への設置のために、構造化されたハイブリッドスイッチ、継電器及びスイッチを適合させる必要があり、これは本発明の別の目的である。
【００１３】
米国特許出願第１５／０７３０８１号明細書は、ハイブリッドスイッチを手動で起動するための解法であって、本発明のラッチ構造を有するマイクロスイッチポールを起動するステップを含む解法を開示しているが、ラッチ構造の詳細は開示していない。
【発明の概要】
【００１４】
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）ウォールボックスなど、若しくは６０ｍｍの丸い欧州の電装用ウォールボックス、又は複数の標準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の電源ボックスなどの標準ウォール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、広く使用されている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、ＳＰＳＴ、ＳＰＤＴ、ＤＰＳＴ又はＤＰＤＴハイブリッドスイッチ及び継電器の小さいサイズの組合せを提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、ＡＣ  ＳＰＤＴスイッチ又はＡＣ  ＤＰＤＴスイッチとＳＰＤＴ継電器及びインテリジェントウォールボックスの電力消費計算回路を組み合わせた結合されたスイッチを統合することである。以下及び特許請求の範囲で「ハイブリッドスイッチ」と呼ばれる結合されたスイッチは、様々なアプリケーションの中でもとりわけ、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オートメーションシステムに使用される。
【００１６】
ハイブリッドスイッチを制御するために、また、ハイブリッドスイッチを介して消費される電力を報告するために、開示される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、及び／又は専用オートメーションコントローラ又は制御ステーションが提供される。ビデオインターフォンは、米国特許第５９２３３６３号明細書、米国特許第６６０３８４２号明細書及び米国特許第６９４０９５７号明細書に開示されており、ショッピング端末は、米国特許第７４６１０１２号明細書、米国特許第８１１７０７６号明細書及び米国特許第８４８９４６９号明細書に開示されている。
【００１７】
電力消費を低減する必要性は、自己動作及び制御のために電力を消費する多くの継電器の使用を最少化するための別の理由である。住宅又は店舗、若しくは工場又は公共施設に設置される多くの継電器は、持続的に電流をドレインして電力を消費し、したがって多くのこのようなオートメーション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。
【００１８】
二重磁化アーマチュアすなわち極、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継電器は高価であり、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、磁気ラッチ継電器のほとんどは、継電器接点を堅固に係合させるための磁気パワーが限られているため、最大８アンペアなど、限られた電流ドレインしか提供することができず、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。
【００１９】
磁気ラッチ継電器は、短い電力パルスによって操作され、また、オン又はオフに固定すなわちラッチし（ＳＰＳＴ）、又は二重極を使用してＳＰＤＴ継電器の状態を切り換える。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。
【００２０】
機械的にラッチされる、米国特許第９２１９３５８号明細書、米国特許第９２５７２５１号明細書及び米国特許第９２８１１４７号明細書に開示されているようなハイブリッドスイッチに統合するために、また、ハイブリッドスイッチを遠隔で、かつ、効率的に制御するためには微小電力消費コイルが必要とされ、また、本発明の主な目的である。
【００２１】
達成される他の実際的な目的は、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、かつ、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並びに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米国特許出願第１５／０７３０８１号明細書に開示されている。
【００２２】
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４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。
【００２３】
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つ又はそれ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。
【００２４】
後で説明されるように、連続トラベラー構成（continuous traveler configuration）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に無関係に照明備品をスイッチオン及びオフすることができる。
【００２５】
これは、さらに、接続されているスイッチの任意のキー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。
【００２６】
したがって本発明の目的は、同じ装飾されたキー及びフレームを有し、また、照明備品又は他の電気的機器を操作し、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、かつ、単一のＳＰＤＴハイブリッドスイッチのコイルを介した遠隔切換えを提供するために、又は広く使用されているように、ＤＰＤＴスイッチ及びＳＰＤＴスイッチのチェーンを介して照明備品を操作し、かつ、交差−直線ＤＰＤＴ継電器をトラベラー線チェーン（traveler lines chain）に導入することによって、又はトラベラー線の一方の端部に単一のＳＰＤＴハイブリッドスイッチを接続することによって同じ遠隔切換えを提供するために接続されるＳＰＤＴ又はＤＰＤＴ手動スイッチに接続するためのＳＰＤＴ継電器を備えたハイブリッドスイッチを提供することである。
【００２７】
手動ＳＰＤＴスイッチに接続され、また、２つのＳＰＤＴ及び１つ又は複数のＤＰＤＴスイッチを含んだより包括的なスイッチングセットアップに接続される照明備品又は他の電気的機器を遠隔でスイッチオン−オフするための４ｗａｙ  ＤＰＤＴ継電器の接続は、コントローラによってベースフロアで遠隔で操作される単一のラッチＳＰＤＴ（二方）ハイブリッドスイッチ又は継電器を使用して、住宅又は事務所建物の入口及び階段の照明制御を実質的に改善し、他のすべてのフロアは、手動ＤＰＤＴ（交差−直線）スイッチによって個々に手動で操作され、トラベラー線を終端している最後のスイッチはＳＰＤＴ（二方）スイッチである。
【００２８】
上記コントローラに対する参照は、コマンドを受け取り、また、本発明の異なるラッチハイブリッドスイッチ及び継電器を遠隔で操作するための、母線などの配線ネットワーク、光ネットワーク又は光ケーブルのグリッド、２ｗａｙ  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データを送信するためのコントローラである。
【００２９】
インテリジェントサポートボックスに含まれているハイブリッドスイッチのトランシーバは、二方向すなわち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コントローラ、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コントローラ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又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コントローラに対する参照は、制御キー、タッチアイコン又はタッチスクリーン、及び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継電器」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継電器、ＤＰＤＴ継電器、ＤＰＤＴ反転継電器のグループから選択される統合された組合せを意味している。
【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意味している。
【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つの極すなわちライブ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意味している。
【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、また、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ー線のカスケードチェーン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、すなわちそれをスイッチオン−オフすることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
機械式ラッチ構造は、ラッチオン状態又はラッチオフ状態の両方で２０Ａ以上のＡＣ電流ドレインで機器を動作させるための小さい継電器コイルの使用を可能にする追加された接触圧力を提供する。
【００３７】
両方の状態において、継電器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又はＤＰＤＴラッチ継電器又はハイブリッドスイッチのトラベラー端子を通して、及び／又はＳＰＳＴ（単極単投）及び／又はさもなければオン−オフスイッチ若しくは継電器又は本発明のハイブリッドスイッチとして知られているスイッチを介した直接供給を通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。
【００３８】
他の主な目的は、ラッチのためにラッチスライダの上に延在する力の低減、図面に示されている、また、後で詳細に説明される部分リリース運動及び完全リリース運動である。開示されている米国特許で参照されている、本出願では、極を接触位置にラッチするために使用される「スライダ」と呼ばれているラッチバーは、従来技術の完全に引き付けられたアーマチュアの状態からの運動であれ、さもなければ上記米国特許で加えられる、開示されている力からの運動であれ、より弱いプッシュ力によってリリースされるようになされる。
【００３９】
この運動により、２つの接点の間、すなわち極接点とＳＰＤＴ継電器の二重接点のうちの一方の間に運動が生じる。マイクロスイッチ極によるわずかな運動は、電気的汚れを接点の表面から除去するための「ブラッシング効果」を提供することができる。しかしながらこのような運動は、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。
【００４０】
極自体の接点を含む拡張された「曲げ」極、すなわちばね起動される接点を提供するための決定は設計選択であり、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。
【００４１】
「ばね状要素」、「ばね状固定ピン」及び「ばね状極」という用語は、以下及び特許請求の範囲では、湾曲及び／又は撓み要素及び部品、若しくは湾曲し、及び撓む極又はピン、又はばね状接点を提供するために構造化される極、又はマイクロスイッチ極などのばねを備えた極、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的接点、又はばねを備えた接点、又はばね状要素に構造化された接点、及び極と関連するばね又は構造、ラッチ継電器の固定ピン及び接点、及び／又はラッチ状態からのリリース運動の間、固定ピンをガイドし、かつ、スライダをプッシュするために小さい、すなわち微小な力を加えるハイブリッドスイッチの任意の組合せを意味している。微小な力は、以下及び特許請求の範囲では、約０．１〜０．２ニュートン以下の範囲などの押す力、又は１０ｇｒ．未満の押す力、及び／又は約１０〜２０グラムの間を意味している。
【００４２】
ラッチデバイスという用語は、アーマチュアによって、若しくは所与のばねに対する手動プッシュ要素によって、及び／又はばね状極、又はマイクロスイッチ極のばねなどの極のばねによって圧縮されることによって、又はラッチ経路、すなわちラッチから部分リリースへ、また、部分リリースから完全リリース状態への経路上へのスライダによる交互運動の間、押す力を自己付与するためにばね状固定ピンなどのばね状ピンに構造化されることによって、ラッチ位置とリリース位置の間に被ガイド固定ピンのラッチピンを駆動する鋸歯状経路及びリッジを有するバーすなわちスライダなどの構造化された要素を意味している。
【００４３】
交互という用語は、以下及び特許請求の範囲では、極接点と一方又は他方の極とを係合させ、また、分離させるために適用される、ラッチからリリースへのラッチ状態の反転を意味している。
【００４４】
米国特許第９２１９３５８号明細書、米国特許第９２５７２５１号明細書及び米国特許第９２８１１４７号明細書に開示されているガイド固定リンクは、ばねによって現在はスライダと呼ばれているラッチバーの鋸歯状の中に押し込まれる、剛直に構造化されたピンである。
【００４５】
同じばねを使用して、バーがレセプタクルから遠ざかる方向にリリース位置へプッシュされる。二重目的ばねは、その動作のために力を使用し、また、継電器又はハイブリッドスイッチを起動するためにより大きい磁気コイルを指定し、より大量の電力を消費する。
【００４６】
したがって本発明の他の主な目的は、ラッチスライダを動作させるために必要な機械的な力を小さくし、それによりコイルサイズのさらなる縮小を可能にし、かつ、ラッチアクション及びリリースアクションのための機構を単純にし、磁気コイルとして同じく知られているより小さい継電器コイルによって機械式ラッチ継電器及び／又はハイブリッドスイッチを動作させることである。小さいコイルはより少ない電力を消費する。
【００４７】
他の目的は、第１に、被ガイド固定ピン、ラッチ点間の運動、部分リリースアクション及びリリースアクションを提供するための鋸歯状及びリッジを有する、より小さく、かつ、より薄いスライダを使用することによって得られる。
【００４８】
第２は、鋸歯状経路及びリッジ中へのそのピンのためのばね状圧力を自己提供するばね状被ガイド固定ピンを使用することであり、また、
第３は、スライダをリリースするための極ばね状パワー、及び極すなわちアーマチュアによってスライダに取り付けるか、若しくはこれらによってスライダを起動することによる、又はショルダの起動を介してアーマチュアによって起動されるスライダのための部分リリースからであれ、極から切断される完全リリースアクションのための極めて小さい力のばねを提供することによる被ガイド固定ピンの使用であれ、それにより電力消費アイテムをラッチ機構から除去し、また、アーマチュアを磁気的に引き付けて、開始するためのコイルに必要な電力を実質的に低減する。
【００４９】
コイルによって加えられる力を小さくするためのこの目的を達成するための他の解決法は、アーマチュアによる起動、及び／又は手動で押されるキーによる起動のためのショルダを有する単純化されたスライダの使用と共に、スライダのその部分リリース状態からのリリース運動のため、及び極ばね状作用すなわちばね以外の他のばねを使用することなくハイブリッド構造全体を単純にするためのマイクロスイッチ極又は複数の極の圧縮されたばね、及びばね状被ガイド固定ピンの使用である。
【００５０】
本発明のさらに別の好ましい実施形態で開示される、制御された電力供給の使用は、放電される電力の印加が定格コイル電力まで低下すると加速され、かつ、自己調整される磁気コアへ引っ張られるアーマチュアの速度と一致して所与のミリ秒の時間継続期間の間、アーマチュアが磁気コイルコアとアーマチュアの間のエアギャップを閉じる際に指数的に減少する電圧及び電流を印加し、引き続いて定格コイル電力を印加してアーマチュアを安定させ、かつ、ラッチ中及びリリースプロセスにおけるあらゆるバウンシング、チャタリング又はジッタリングを除去することにより、使用される定格コイルより高い電圧及び電流容量を使用して充電される大きいコンデンサからコイルへの指数放電電力によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
本発明の以上及び他の目的並びに特徴は、添付の図面に関連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】ガイド固定リンクをラッチ鋸歯状経路及びリッジの上に押し込むための二重目的ばねの使用、及びばねを圧縮している間、さらに圧力が延在し、また、ラッチ継電器又はハイブリッドスイッチのために使用されるラッチデバイスを示す、米国特許第９２５７２５１号明細書に開示されている従来技術のラッチデバイス要素を示す図である。
【図１Ｂ】ガイド固定リンクをラッチ鋸歯状経路及びリッジの上に押し込むための二重目的ばねの使用、及びばねを圧縮している間、さらに圧力が延在し、また、ラッチ継電器又はハイブリッドスイッチのために使用されるラッチデバイスを示す、米国特許第９２５７２５１号明細書に開示されている従来技術のラッチデバイス要素を示す図である。
【図１Ｃ】ガイド固定リンクをラッチ鋸歯状経路及びリッジの上に押し込むための二重目的ばねの使用、及びばねを圧縮している間、さらに圧力が延在し、また、ラッチ継電器又はハイブリッドスイッチのために使用されるラッチデバイスを示す、米国特許第９２５７２５１号明細書に開示されている従来技術のラッチデバイス要素を示す図である。
【図２Ａ】図１Ａ〜１Ｃと同様であるが、鋸歯状ラッチ経路上への力の印加を最小にするための構造であるばね状ラッチピン以外の主ばねを使用しないラッチ機構を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂに示されている従来技術のバー、レセプタクル及びばねを備えた、構造化されたラッチ継電器と、ラッチスライダ、トラック、及び図２Ｃに示されている、延在する最小の圧力で動作する被ガイド固定ピンとの間の比較を示し、図２Ｂ及び図２Ｃの両方のラッチ継電器のすべての他の要素は同様である図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに示されている従来技術のバー、レセプタクル及びばねを備えた、構造化されたラッチ継電器と、ラッチスライダ、トラック、及び図２Ｃに示されている、延在する最小の圧力で動作する被ガイド固定ピンとの間の比較を示し、図２Ｂ及び図２Ｃの両方のラッチ継電器のすべての他の要素は同様である図である。
【図２Ｄ】１つが図２Ｃに示されている極への取付けのためのものであり、また、他が図２Ｅに示されている継電器極すなわちアーマチュアによる起動のためのものである３つの構造化されたラッチスライダを示す図である。
【図２Ｅ】極すなわちアーマチュアによってスライダを起動するための突出ショルダを含む他のスライダを示し、スライダをリリースするためにスライダが小さい圧力のばねによって上に向かって軽く押され、また、第３のスライダが、スライダの反転及びトラック要素、並びに継電器又はスイッチボディと極すなわちアーマチュアとの間の機能を示す図である。
【図３Ａ】ＤＰＤＴマイクロスイッチ極を起動し、かつ、ラッチするために、また、アーマチュアのコイル磁気引張りによって部分リリース状態からのリリース位置を初期化するために、ショルダ及び２つのプッシュアームと共に延在する被起動ラッチスライダを有する双極双投（ＤＰＤＴ）マイクロスイッチを示す部分分解図である。
【図３Ｂ】スライダアーム上へのキーの直接プッシュによって手動で操作され、また、押圧によってラッチ及びリリースするためのショルダの起動を介してラッチスライダを起動するためのコイルによって引っ張られるアーマチュアによって遠隔で操作されるハイブリッドスイッチの切断図である。
【図３Ｃ】指プッシュによってハイブリッドスイッチを手動で操作するためのプッシュキーの詳細を示す、本発明の好ましい実施形態のハイブリッドスイッチの分解図である。
【図４】本発明のために修正された従来技術のハイブリッドスイッチ及びラッチ継電器を収納するインテリジェントサポートウォールボックスに使用される本発明の電気的ブロック図である。
【図５Ａ】上記図２Ｃ〜３Ｂに示されている本発明のラッチスライダ及びマイクロスイッチ極又は継電器極を起動するために必要な磁気引張りを提供するための制御された電力供給によってアーマチュアを起動するための本発明の電力供給回路のブロック図である。
【図５Ｂ】コイルに加えられる電圧対時間における運動と、アーマチュアをコイルの磁気コアに引っ張り、かつ、コイルの物理的磁気コアとアーマチュアの間の可変ギャップ（距離）でアーマチュアを引っ張るために必要な初期高磁気引張りを提供するために必要な電力の組合せを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図２Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、スイッチをプッシュするために使用される、従来技術の知られている固定−リリースデバイスであって、ラッチ継電器及びハイブリッドスイッチに適用されるものを示している。示されている固定−リリースは、継電器の機械式ラッチとして同じく知られており、また、スイッチ及び継電器の組み合わせのための手動プッシュキーのための参照されている米国特許に示されている。知られている機構は、通常、キーバーの中に個々に埋め込まれ、また、ＳＰＤＴ継電器極又はＤＰＤＴ継電器の二重極をラッチするための同様のラッチ構造の使用は、米国特許第９２５７２５１号明細書の継電器極をラッチするための新規な構造であった。
【００５３】
従来技術機構を示す図１Ａは、図２ＢのアーマチュアＡＲＭ−１及びレセプタクルＲに緩く取り付けられる継電器極に取り付けられる従来技術の図２Ｂに示されている構造に極めて単純な固定−リリースを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導入されている。レセプタクルＲ及びバーＢは、固定リンクＬＰを鋸歯状経路上に加圧している間、リリースされたばねＳ１によって加圧される剛直な被ガイド固定リンクＬＰを介してリンクされる。
【００５４】
図１Ｂ及び１Ｃは、ばね作用の多くの角度における、ラッチ位置とリリース位置の間の被ガイド固定リンクの運動を図解したものである。図１Ｂ及び１Ｃは、被ガイド固定リンクを鋸歯状経路及びリッジの上に押し込み、かつ、押圧するためにばねの上に加えられる圧力を明確に図解している。実際には、ばねの上に加えられる圧力は、０．７〜１．２Ｎ（ニュートン）の間の範囲、すなわち７０ｇｒ〜１２０ｇｒ．の間の加えられる力の範囲に及ぶ。
【００５５】
上記範囲は、継電器産業で知られている、１２ＶＤＣ、３００〜３５０ｍＡ電流ドレインなどの３〜４Ｗ電力消費コイルであるコイルサイズを使用して達成することができる。しかしながら、このようなコイルは、アーマチュアとコイルの磁気コアの間の、１〜１．２ｍｍ距離などの狭いギャップを指定する。
【００５６】
ＡＣ電力線路内で動作する、より高い電力継電器の場合、１〜１．２ｍｍのギャップは狭く、また、コイルを介して、また、手動キーを介して動作するハイブリッドスイッチでは、ギャップを広くしなければならない。しかしながら、ハイブリッドスイッチサイズを広く利用可能なスイッチのサイズ内に維持するためには、３〜４Ｗコイルサイズを大きくすることはできない。
【００５７】
これは、バーを、鋸歯状経路上でレセプタクル中に押し込むために加えられる物理的な力の低減を指定する。
【００５８】
図２Ａは、スライダ１３のモールドされた固定−リリース鋸歯状を図解したものである。スライダは、本発明の図示されている細いバー、及びトラックＴＫに与えられた用語である。被ガイド固定ピン１５のための経路を提供する鋸歯状１４を有するスライダ１３は、鋸歯状経路及びリッジと相俟って固定リリース構造を形成する。
【００５９】
被ガイド固定ピンの一方の端部は、被ガイド中心点Ｒ１６として示されている所定の位置で保持され、もう一方の端部は、ラッチ経路を介して上に向かって固定点１９まで、また、リリース経路を介して下に向かってリリース点２０まで、示されている２つの位置の間の左−右スライダ運動を制限するトラックＴＫの開口３４を介して、溝すなわち鋸歯状１４の内側を移動する被ガイド固定ピンのピン１７である。被ガイド固定ピンの後方端は、軸１８に沿って、鋸歯状１４のラッチ経路とリリース経路の間を振り子運動で移動し、また、ピン１７によって鋸歯状１４の上に加えられる小さい圧力に対する対抗サポートを提供している。
【００６０】
ばね状被ガイド固定ピン以外のばねは使用されておらず、すなわち図２Ａには示されていない。
【００６１】
被ガイド固定ピン１５は、スライダ１３の順方向−逆方向運動を鋸歯状１４の長さ、及び固定される位置すなわち点１９とリリースされる位置２０の２つの位置に制限している。リリース点１９は、広い許容誤差で上−下自由運動を提供し、それは厳格な点ではない。
【００６２】
鋸歯状経路１４内のスライダ１３運動は、手動プッシュキーによる被強制移動、若しくは固定するための引張りによる、及びリリースするためのばね圧力によるアーマチュアＡＲＭ−２又はＡＲＭ−３による被強制移動である。ばねについては以下でさらに考察される。
【００６３】
反時計方向運動は、リッジＲ１〜Ｒ３として示されている固定解除するための阻止リッジ、及び固定するための従来技術の図１ＣにおけるリッジＲ４によってもたらされる。リッジは時計方向の運動を防止し、それぞれ固定点すなわち固定位置１９及びリリース点すなわちリリース位置２０の２つの静止点のみが残る。
【００６４】
上記２位置機構、又は機械式構造を固定すなわちラッチしてスライダ１３を係合させるために適用される任意の他の知られている固定−リリース機構が使用され得る。示されている構造は、他の部品として、モールドされたスライダ１３及びばね状被ガイド固定ピン１５の２つの可動部品のみ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極めて信頼性が高く、通常の使用では決して故障しない。
【００６５】
図２Ａに示されているように、固定位置とリリース位置の間の距離は、図２Ａに示されている最大運動距離内である。実際には運動は、１．５〜２．０ｍｍの間の範囲に及ぶ。このような固定−リリース運動では、図２ＣのアーマチュアＡＲＭ−２又は図２ＥのＡＲＭ−３、或いは、図３Ｂ〜３Ｃのハイブリッドスイッチのキー１２又は１ＳＰＬは、１．５〜２．０ｍｍのストローク運動によって極を固定し、かつ、リリースすることになる。このような制限されたストロークは、例として、図３Ａ〜３ＢのＳＰＳＴ又はＳＰＤＴマイクロスイッチＭＳ１及びＭＳ２を動作させるためには十分ではないことがあり得る小さいストロークであり、また、ストローク範囲は延長されなければならない。ばねＳ４によって起動されるマイクロスイッチの不正確な変動をカバーするためには、以下でさらに考察される部分リリース状態の考慮を含む許容誤差が必要である。
【００６６】
上記修正された固定−リリース機構／構造は、ＳＰＤＴスイッチであれ、ＤＰＤＴスイッチであれ、ＳＰＤＴ継電器とのハイブリッドスイッチ組合せの動作を可能にし、また、二方切換え、図３Ｂのキー１２を介した、及び／又は図３Ｃの装飾的キー１ＳＰＬを介した手動切換え、及びそのコイル１Ｌを通したＳＰＤＴ継電器の操作による遠隔切換えを提供する。
【００６７】
ＤＰＳＴ継電器又はハイブリッドスイッチ（双極単投）は、建物及び住宅内の濡れた部屋又は区域で、ライブ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手動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、例として、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、ライブ及び中性をスイッチオン−オフする双極スイッチを介してスイッチオン−オフされなければならないことは普通の、又は確立された建物／電気規定である。
【００６８】
このようなアプリケーションの場合、本発明は、要求事項、規定及び規則に完全に合致し、図３Ａの２つのマイクロスイッチＭＳ１及びＭＳ２を介した２つのＡＣ線路の手動起動及び遠隔起動を提供する。図３Ａに示されているハイブリッドスイッチはＤＰＤＴ（双極双投）であり、また、例として端子Ｔ２及びＴ２Ａの除去は、ハイブリッドスイッチをＤＰＳＴ切換えデバイスに変更することになる。
【００６９】
２つの端子のみを除去することによるＤＰＳＴスイッチへのＤＰＤＴスイッチの変更における単純性の上記導入は、ラッチデバイス、すなわち図３Ａ及び３Ｂに示されているショルダ及びトラックを有するスライダの実際的な構造を同じく導入することである。
【００７０】
よく知られているマイクロスイッチは、示されている端子Ｔ２及びＴ２Ａの接点との極ＭＳ１及びＭＳ２の係合であるそのＮ．Ｃ．（Ｎｏｒｍａｌｌｙ  Ｃｌｏｓｅ）状態に極を維持するばねＳ４力に対して極アセンブリＭＳ１又はＭＳ２をプッシュするプランジャによって操作される。知られているマイクロスイッチのプランジャは、極を「下に向かって」押し付けて（示されているように）ばねＳ４を起動し、それにより図３Ｂに示されている極ＭＳ２をフリップさせて接点Ｔ１と係合させるためのプッシュアーム３１及び３１Ａによって置き換えられる。
【００７１】
上記「下に向かって」は、図面の配向、一番上−一番下又は左側−右側に基づく説明のためになされたものである。本発明のマイクロスイッチ及びハイブリッドスイッチは、壁に取り付けられることが可能であり、また、壁に取り付けられ、したがって「下に向かって」という用語は、壁に対するプッシュを含むものとする。上記「下に向かって」という用語は、通常の状態、すなわちＮ．Ｃ．すなわち「Ｎｏｒｍａｌ  Ｃｌｏｓｅ」に対するプッシュを示唆又は示しており、また、下に向かって又は上に向かってという用語は、以下、反対の状態への現在の状態の反転又は交替として読まれ得る。
【００７２】
電気的切換えアプリケーションの場合、通常の状態は、マイクロスイッチなどのデバイスがその休止位置に位置している状態、すなわちばねＳ４がプランジャによって、又は図３Ａ及び３Ｂのプッシュアーム３１又は３１Ａによって起動されない状態を意味している。
【００７３】
したがって通常の状態では、図３Ａに示されている極ＭＳ２は、接点及び端子Ｔ２に対して「上に向かって」休止している。端子Ｔ１の接点、マイクロスイッチのプランジャ又はスライダ１３のアーム３１Ａを係合させるためのマイクロスイッチのスイッチオーバ、又はマイクロスイッチを交替させることは、極ＭＳ２の後部端を下に向かって押し付け、それによりばねＳ４を起動して極をフリップ及びスイッチオーバ、反転又は交替させてＴ１の接点を係合させる。
【００７４】
これは、スライダ１３及びプッシュアームは、機械的な切換えのためにマイクロスイッチ極を使用しているハイブリッドスイッチによって上に向かってプッシュされるマイクロスイッチによって使用される実際によく知られているプランジャであることを意味している。ばねＳ４は、図２Ｃに、及び／又はプランジャ（参照されている米国特許ではバーと呼ばれている）を介して操作される図２Ｂの従来技術の極ＰＲに示されているラッチ継電器のばね状極ＰＲと同様、極の後部を上に向かってフリップさせ、かつ、スライダ１３を上に向かってプッシュするばねである。
【００７５】
スライダ１３並びにそのアーム３１及び３１Ａは、固定ピンによって固定点とリリースの間でガイドされる。図２Ａ及び３Ｂに示されている運動は、リリース位置を上に向かって、ショルダ３２と、ばねＳ４によって起動された極ＭＳ２によって上に向かってプッシュされた、図３Ｂの３２Ｒに示されているリリースされたアーマチュアＡＲＭ−３との係合の点に制限している。
【００７６】
手動キー１２並びに二重プランジャ１２ＰＬ及び１２ＰＲを介したものであれ、又はアーマチュアＡＲＭ−３を介したショルダ３２のプッシュによるものであれ、コイル１Ｌのボビンの頂部表面ＢＴに至るまでスライダをラッチするためのものである。ボビン頂部ＢＴは、アーマチュアを手動でプッシュし、又はアーマチュアを磁気的に引っ張って、図３Ｂの３２Ｍに示されているスライダを移動させるための物理的な制限である。しかしながら、ボビンＢＴ制限は、固定ピン１７を固定点１９にガイドしない。
【００７７】
ショルダとボビン頂部ＢＴの係合点における、ショルダ３２及びピン１７による鋸歯状経路１４内の下向き運動の統制された制限は、ピン１７が図１Ｃ及び２Ａのリッジ／Ｒ３を通過するようにガイドされるようにするためであり、これは、ピンを図１Ｃ及び２Ａの固定点１９からより高い鋸歯状の位置へもたらす。
【００７８】
ショルダがリリースされる時点、すなわちコイル１Ｌへの電力パルスの供給が終了する時点、又はキー１２をリリースする時点で、マイクロスイッチばねＳ４の力及びピン１７によってスライダ１３が上に向かってプッシュされ、それにより図１Ｃ及び２Ａに示されているリッジ／Ｒ４を介して固定点へ移動する。ピン１７の固定は、スライダ１３の反転（上に向かう）移動を停止する。
【００７９】
しかしながらＢＴ点から停止点１９までの初期反転（上に向かう）移動は、その最大プッシュ位置からのショルダ３２の部分リリースをもたらし、図３Ｂの３２Ｐに示されているようにショルダ３２をボビン頂部ＢＴから引き離すことになる。
【００８０】
ショルダ３２の部分リリースは、キー１２を介した手動によるものであれ、又はコイル１Ｌへの電力パルスの供給を介したものであれ、被ガイド固定ピンをリリースするためのコイル１Ｌによる新しいプッシュ又は引張りを可能にするためのものであり、また、個々の新しいプッシュ又は引張りを使用してアーマチュアにハイブリッドスイッチ状態を反転させるために絶対に必要である。
【００８１】
ショルダ３２がコイル１Ｌのボビンの頂部ＢＴの上に固定され、また、ピン１７が停止点１９に固定されると、不変的に、すなわち「永久に」固定されることになるハイブリッドスイッチの状態を反転させることは不可能になる。したがって部分リリースは、参照されている米国特許で説明され、かつ、特許請求されているように強制的な状態である。
【００８２】
以上の説明から、単一又は二重マイクロ起動ばねＳ４を有するマイクロスイッチ極ＭＳ１及び／又はＭＳ２の使用は、スライダの「上に向かう」、すなわちスイッチ状態を反転させるためにスライダ（プランジャ）に加えられるプッシュに対する反転方向における必要な運動の推進を提供することを明確にされたい。
【００８３】
また、図３Ｂに示されているハイブリッドスイッチに使用されているばねのみがばねＳ４であり、また、ばね状被ガイド固定ピン１３は、コイル１Ｌによる引張りの点では有意な力を表さないことを同じく明確にされたい。
【００８４】
図２Ｄ及び２Ｅは、スライダ１３Ａと共に使用されるが、図２Ｃのスライダ１３とは使用されないばねＳ３を示したものである。理由は単純であり、スライダ１３は、グルーブ１３Ｂを介して、アーマチュアＡＲＭ−２に緩く取り付けられ、かつ、その停止点からのピン１７のリリースによって上に向かって移動するばね状極ＰＲに取り付けられる。図２Ｅのスライダ１３Ａは、極ＰＲ若しくはアーマチュアＡＲＭ−３又は両方によって起動され、また、取り付けられることはなく、したがってスライダ１３Ａは、極によって引っ張り上げられ得ない。
【００８５】
スライダ１３Ａは、極による下部ショルダ３２上へのプッシュ、及び上部ショルダ３２Ａを介した持ち上げ及び引っ張り上げのための二重ショルダ３２及び３２Ａを使用して構造化されることが可能であり、又はそれは、上に向かうスライダの推進及び移動のために示されている小さい力のばねＳ３が提供され得る。重量が極めて軽いスライダ（１〜２ｇｒ）を１．５〜２．０ｍｍの距離にわたって推進し、かつ、移動させるためのこのような小さい力のばねは無視することができ、また、コイル１Ｌに対する電力供給を妨害するほどの有意な力ではない。
【００８６】
しかしながら従来技術の圧縮ばねの除去は、本発明の１つ若しくは２つ又はそれ以上のマイクロスイッチ極を起動するためのコイルの電力及びサイズを低減する必要における明らかな利点を提供することを明確にされたい。
【００８７】
以上のすべての説明に鑑みて、図３Ｂ及び３Ｃに示されている他のばねＳ５及びＳ６を挙げておくことが必要である。２つのばねＳ５は、キー１２又は１ＳＰＬがそれらの休止位置に位置するか、又はキーが指又はその他によって全く押されていない場合に、プランジャ１２ＰＬ及び１２ＰＲをスライダ１３から離れた状態に維持するために使用されている。
【００８８】
ばねＳ６は、キーカバー１ＳＰＬの表面全体を通した指プッシュによって起動されるプランジャ１２ＰＬ及び１２ＰＲ上に速やかなプッシュ作用を提供するための触覚ばねである。キーがその休止位置に位置している場合、ばねＳ６はプランジャ１２ＰＬ及び１２ＰＲから離される。
【００８９】
図３Ｂ及び３Ｃは、ばねＳ５及びＳ６を図解したものであり、図３Ｂは、アーム（プランジャ）１２ＰＬ及び１２ＰＲを起動してマイクロスイッチ極の後部端をプッシュするためにキー１２が押し込まれたことが示されると、ばねＳ６及びＳ５が圧縮されることを示している。
【００９０】
アーマチュアＡＲＭ−３が起動され（完全に引っ張られ）、リリース又は部分的にリリースされると、ばねＳ５は、図３Ｂの３つの状態ボックス３２Ｒ、３２Ｍ及び３２Ｐの中に展開されることが示される。
【００９１】
図３Ｃに示されているばねＳ６についても同様であり、キー１２又は１ＳＰＬが押し下げられていない場合、ばねは、上に向かってずっと休止し、２つのセットの、すなわち丸いエッジ１２Ｒによってヒンジされ、ばね及びキーをプランジャ１２ＰＬ及び１２ＰＲから遠ざかる方向に引き離す。
【００９２】
これは、ハイブリッドスイッチ及び／又はラッチ継電器の他のばねは、コイル１Ｌの磁気的な引張り力によって克服されるべきそれ以上の重量、摩擦又は力をコイル１Ｌに付与しないことを明確に示している。
【００９３】
留意すべき別の重要なアイテムは、図２ＤのトラックＴＫ及びスライダ１３Ｃの反転である。考察されていないが、示されているトラック及びスライダは、ベースＢ１又はＢ２の部分、又はベースＢ１又はＢ２に取り付けられることが示されているが、スライダ及びトラックが図２Ｄの１３Ｃに示されているように反転されると、図２Ｃ及び２Ｅに示されているラッチ継電器の動作に相違はない。
【００９４】
図３Ａ〜３Ｃのハイブリッドスイッチについても同様であり、スライダ及びトラックが反転され、また、プッシュアームがトラックの部分であり、スライダの部分ではない場合、ハイブリッドスイッチＨの動作は同じになる。
【００９５】
図４は、本発明のハイブリッドスイッチ及び継電器に電力を供給し、かつ、動作させるためのインテリジェントサポートウォールボックスの電気及び制御回路の修正されたブロック図を示したものである。
【００９６】
また、図４は、米国特許第９２１９３５８号明細書に開示されているインテリジェントサポートボックスのブロック図に対してなされた修正、及びｎ個の指示器を含むために米国特許出願第１５／０７３０７５号明細書でなされたさらなる修正を同じく示している。図３Ｃに示されているＬＥＤ指示器３は、図３Ｂに点線で示されている光導波路ＬＧを介して、また、図３Ｃに示されているキーカバー１ＳＰＬの指示器窓１−ＩＮを介して、図３Ｃに示されているハイブリッドスイッチの状態を指示するために使用されている。本出願の単一のＬＥＤ３、又は図３Ｂに示されているような複数の指示器３は、本発明のハイブリッドスイッチ又は継電器毎の単一の指示器のためであれ、又は複数の指示器のためであれ、所与のサポートボックスサイズ及び組合せのために割り当てられ、かつ、プログラムされる任意のＬＥＤ  Ｉ／ＯドライバＡ１〜Ａｎ又はＢ１〜Ｂｎを使用することができる。
【００９７】
本出願の図４に対する修正は、コイル１Ｌへの電力供給を強化するためのＤＣ電力線路Ｖ２Ａの追加である。強化されたＤＣ電力は、定格電圧パルスの初期供給の後の所定のｎミリ秒におけるダイオードを介したパルス中への注入による放電のための大きいコンデンサに充電されるより高い電圧であり、それによりコイルＩＬは、定格電圧であるＶ２、及び指数パターンで放電される放電電圧であるＶ２Ａの２つの異なる電圧を含む組合せパルスによって供給される。
【００９８】
電源回路における修正は、Ｖ２Ａ値の例として１２ＶＤＣであることが示されているｎＶを充電し、かつ、放電させるための抵抗Ｒ４Ａ及びＲ５Ａ、コンデンサＣ４Ａ、整流器Ｄ４Ａ、ツェナーダイオードＺＤ４Ａ及び電解コンデンサＣ１２の追加を示している。
【００９９】
他の追加は、既に開示されている、例として５Ｖであることが示されている電力Ｖ２を１２Ｖ線路に接続するダイオードＤ１０である。それにより、ＶＣＣ線路電圧を含む電力パルスの組合せを出力するために電力供給線路を二重電圧に変換し、また、後で説明されるようにＶ２Ａをコイル１Ｌに注入することにより、より高い電圧を少なくとも２つの電圧の供給シーケンスで連続して放電する。
【０１００】
出力Ｖ２／Ｖ２Ａ線路は、Ｈ−１〜Ｈ−ｎのコイル１Ｌ−１〜１Ｌ−ｎに電力を供給するために（インテリジェントボックスのＣＰＵ５０によって指令される）、プラグインコネクタ（図示せず）を介して複数のスイッチングトランジスタＤＬ−１〜ＤＬ−ｎに接続されている。Ｈは、例として、示されているようにハイブリッドスイッチを意味している。上記Ｈは、本出願で開示され、また、図２Ｃ及び２Ｅに示されているようなラッチ継電器を同じくカバーしている。
【０１０１】
図４に示されている追加された電力回路２ＶＡは、小さいＡＣ電流をフィルタリングし、又は整流器Ｄ４Ａに供給するためにＡＣ線路のために使用される、知られているマイラコンデンサＣ４Ａを介して電力供給される基本回路である。図５Ａのブロック図は、以下でさらに考察されるように、２つの電圧を連続して供給するためにＣＰＵ５０によって制御される二重調整済みＤＣ電圧を提供するための電源をより詳細に示したものである。図５Ａは、さらに、このような供給が必要とされる場合、３つ以上の電圧を連続して供給するための第３の又は第ｎの電源を示している。
【０１０２】
レギュレータ１Ｃ１及び１Ｃ２は単純性のために示されており、また、２つ以上の異なる調整済み電圧を出力するためのよく知られている単一の集積回路であってもよい。
【０１０３】
或いは、示されているどのレギュレータも必要とされない。示されているＶ２は、図４に使用されている、レギュレータ５８によって供給されるＶＣＣであってもよく、また、Ｖ２Ａは、Ｃ１２として示されている、１Ａ〜２Ａ程度又はそれより大きい瞬時電流での１２ＶＤＣの放電を可能にするために４７０μＦ〜２，０００μＦなどの大きいコンデンサであるコンデンサを１００ｍＡ〜５００ｍＡなどの充電電流で充電するために、整流済み電力Ｖ２Ａを供給するためのよく知られているスイッチングＩＣ又はよく知られている発振器回路であるＤＣ−ＤＣ変換器（図示せず）によって生成されることが可能であり、このコンデンサは、コンデンサを完全に充電するためにはｎ秒又はミリ秒を要することになる。
【０１０４】
上記説明は、図２Ｃ及び２Ｅに示されている継電器、図３Ａ〜３Ｃに示されているハイブリッドスイッチ、及び米国特許第９０３６３２０号明細書、米国特許第９２５７２５１号明細書及び米国特許第９２８１１４７号明細書に開示されている任意の他の継電器又はハイブリッドスイッチを起動するためにコイル１Ｌによって生成される磁気引張り力と釣り合わせるための電力パルスの必要な電圧及び電流の電源及びレギュレータを要約したものである。
【０１０５】
ラッチ継電器及びハイブリッドスイッチに対する他の基本的な問題は、極及び端子接点を介した電流ドレインである。これには、本発明の主題ではない接点の合金及びサイズを含む。
【０１０６】
継電器及びスイッチ構造における基本的な重要性の他の問題は、接点を係合させるための速度及び力（ニュートン）である。これは、通常、より大きい磁気コイルを導入してコイルによる磁気引張り力を強くすることによって解決される。このような解決法は、エンクロージャのサイズ及び継電器又はハイブリッドスイッチをサポートするウォールボックスのサイズが大きくなり、それは実際的ではなく、また、建築家にとって快いものではないため、必ずしも単純ではない。
【０１０７】
他の新規な解決法は、アーマチュアをそのリリースから、継電器又はハイブリッドスイッチによって定格化される適切な力で接点を係合させるためのコイルによる完全な引付けに至るまで引っ張るために必要な加速度及び速度と釣り合うパターンでコイルにエネルギーを付与するために、ｎ個の調整された、Ｖ２Ａ電圧未満で、Ｖ２電圧より高い中間の電力源を組み合わせた電気パルスを供給することである。
【０１０８】
そのためには、コイルに供給されるＤＣ電圧は、定格コイル電力（電圧及び電流）を優に超える必要があり、これは、所与の抵抗を備える磁気コイルの基本的なアイテムである。
【０１０９】
抵抗は、最大電流ドレインを定義し、かつ、電力損を提示し、また、コイルの効率対磁気力に影響を及ぼすコイルのＱファクタを小さくするための主要なアイテムである。上記理由及びサイズ考察のため、本発明の好ましい実施形態コイルは、以下でさらに説明されるように、より小さい抵抗及びより太い巻線ワイヤを有する低電圧コイルである。
【０１１０】
別の重要な問題は、公有地に設置されるＡＣ電力継電器に対するＵＬ又はＶＤＥ承認などの安全上の問題である。
【０１１１】
コイルに過電圧を供給すると、コイルが加熱して火災の原因になることがあり、このような状態は、設置者による誤りであれ、又は制御回路の誤動作であれ、いかなる状態の下でも許容され得ない。
【０１１２】
この及び他の理由のために、継電器コイルに定格電力を超える電力を供給するこの解決法は、定格電流より大きい電流の連続電力供給では決してあり得ない放電したコンデンサによるものであり、このような供給は瞬時であり、指数的に減退し、必要な磁気引張りと釣り合わせるために計算され、これは、本発明及び好ましい実施形態の他の主な目的である。
【０１１３】
移動中におけるアーマチュア物理位置と釣り合う磁気引張り、及び通常はより大きいコイル及びコアサイズにおいてのみ見出される、より大きい磁気パワーを有するコイルを必要とする継電器又はハイブリッドスイッチを動作させるためにアーマチュアをコアに至るまで起動するために必要な磁気引張りを生成するための電力を供給するための１つ又は複数の放電した電力を含む、ダイオードを介した注入などの複数の電力源の連続した供給は、本発明の別の好ましい実施形態である。
【０１１４】
示されている図５Ａの電源回路は、単一のコイル１Ｌに電力を供給するためのものであるが、図４に示されているように一度に１つずつ複数のコイル１Ｌに電力を供給するか、又は複数のコンデンサＣ１２が同じく図４に示されているＣＰＵ５０のポートＩ／Ｏ１〜Ｉ／Ｏｎを介して充電状態すなわち電圧レベルデータを報告するのを待機するインターバルで、すべてに一括して電力を供給するようになされ得る。
【０１１５】
ＶＣＣレギュレータ１Ｃ１及びスイッチングトランジスタＴＲ１に接続されているポートＩ／ＯＡ及びＩ／ＯＢは、Ｌ１コイルへの、又は複数の１ＬコイルへのＶＣＣ電力又はＶ２の供給及び切換えを制御している。
【０１１６】
示されている１２ＶレギュレータＩＣ２のポートＩ／ＯＣ及びＩ／ＯＤについても同様であり、また、充電し、かつ、充電された電力をコイル１Ｌ若しくは複数の１Ｌコイルに連続して、又は複数のコイルの各々に放電させるために１２Ｖ又はＶ２Ａを制御し、かつ、切り換えるためのトランジスタＴＲ２には、図３Ｂに示されている継電器端子ＴＣに接続された放電されたコンデンサ１２が供給され、他のコイル端子は、以下で説明されるＬ端子（ライブＡＣ端子）であるＬ端子に接続されている。
【０１１７】
それぞれ個々のハイブリッドスイッチ又は継電器のための複数の高容量電解コンデンサを充電し、かつ、必要に応じて、又はプログラムに応じてコンデンサを複数のコイル１Ｌに同時に放電させることは同様に単純である。
【０１１８】
それは設計選択の問題である。ＣＰＵ５０によって必要とされる情報は、個々の単一のコンデンサＣ１２又は複数のコンデンサＣ１２から、図４に示されている１つのＩ／Ｏ１ポート又は複数のポートＩ／Ｏ１〜Ｉ／Ｏｎを介してＣＰＵに供給される、充電された所与のコンデンサの状態のみである。
【０１１９】
図５Ａに示されているＴＬ（ライブＡＣ端子）及びＴＮ（中性ＡＣ端子）並びに抵抗Ｒ１３、ダイオードＤ１３、フィルタコイルＬ２及びフィルタコンデンサＣ２０及びＣ２１は、きれいで、かつ、安全な整流済みＡＣ供給をスイッチングレギュレータＩＣに提供するための、スイッチングレギュレータに接続されたＡＣ電力線路の典型的な入力回路である。インテリジェントサポートボックスの回路は、ライブＡＣ線路が図４に示されている回路のＰＣＢの接地パターン全体をカバーしている回路接地に接続される新規な概念を使用していることに留意することは重要である。
【０１２０】
このような接続は、中性ＡＣ線路を介した整流済みＡＣ電力の供給を可能にする。電力を選択的に供給するライブＡＣ配線とは異なり、中性ＡＣ線路は、通常、混合し、入り混じったサージ及び雑音に露出される電気的アウトレット及び所与のアパートメントの機器に見境なく接続される。この及び他の理由のために、この制御回路は、接地パターンのためにライブ線路を使用している。その上、電源回路への中性ＡＣ電力源の供給は、ＰＣＢの多くの部品及び領域における回路分離を強制する、空間に関連する問題を除去し、その問題は、中性ＡＣ線路がＰＣＢの接地表面に接続された線路である場合、共通である。
【０１２１】
図５Ａに詳細に示されている、本出願並びに上記米国特許及び出願のためのインテリジェントサポートボックス内では、中性線路は、抵抗Ｒ１３及びダイオードＤ１３に接続されたＴＮ端子内に見出され、他の接続及び露出は見出されない。
【０１２２】
Ｃ２０、Ｌ２及びＣ２１はもはや空間制限によって拘束されず、関連する中性線路構成要素は、端子ＴＮの周囲のわずかな空間を占有し、したがって図４及び５Ａの回路全体の他の要素、パターン及び構成要素から安全に分離される。
【０１２３】
Ｄ１０に接続され、また、継電器コイル１Ｌにつながっている電力線路に接続されたダイオードＤｎは、所与の電圧Ｖ２ｎを３〜５Ｖ（ＶＣＣ）として示されている２つの電圧Ｖ２、及び１２Ｖとして示されているＶ２Ａに接続するための別の入力と共に示されており、それによりコイル１Ｌないし３又はｎを動作させるために供給電圧を高くしている。以下でさらに説明されるように、追加電力（必要に応じて）を放電された電力にし、直接供給ではないようにすることは好ましいが、これもまたケースバイケースに基づく設計選択である。
【０１２４】
上で参照したように、選択されるコイル１Ｌは、その物理的サイズによって制限される限られた磁気引張り容量を有している。サイズが問題にならず、また、コイルの定格電圧及び電流によってラッチ継電器又はハイブリッドスイッチを起動するようにコイルが動作され得る場合、上記すべての追加電源は不要であり、また、使用されない。
【０１２５】
本発明の好ましい解決法は、コイル定格供給における所与のコイルの磁気引張りによって生成される力より大きい力によって所与の機械式負荷を動作させるためのものである。
【０１２６】
コイル１Ｌ、磁気アーマチュアＡＲＭ−３、及び中心コア１ＣＣ及びアーマチュアサポートＡＲＳを備えたコアは、相俟って、磁気引張り力をアーマチュアＡＲＭ−３に提供するためのよく知られている磁気Ｃ−コアを形成している。
【０１２７】
図５Ａに示されているアーマチュアは、インジケータＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを介して矢印で示された３つの角度で配置されている。
【０１２８】
最後に示されている角度Ｃ及びＤは、アーマチュアＡＲＭ−３が中心コア１ＣＣとのギャップ（Ｄ）を閉じる、完全に引っ張られた位置である完全引張り位置である。完全に引っ張られた状態は、継電器又はハイブリッドスイッチの極をラッチし、又はリリースする目的のための、すなわち上記図３Ｂの３２Ｍに示されているボビンの頂部表面ＢＴへのスライダショルダの最大引張りとしての短時間状態である。
【０１２９】
コイルは、所与のボビン及びコアサイズに対して、所与の電圧及び電流の選択のために選択される０．０８ｍｍから最大１．０ｍｍの範囲に及ぶ太さ、又はそれより太い直径を有するよく知られているエナメル巻線銅線によって巻かれている。
【０１３０】
選択は、相俟ってコイル磁気パワー及び効率を形成する線抵抗、所与の数の巻数に対するニーズ、電流ドレイン及び印加される電圧によって制限される。
【０１３１】
大きい抵抗はコイル効率を低下させ、また、より小さい抵抗は印加される電圧を低くするが、電流ドレインを大きくすることはよく知られている。
【０１３２】
本発明の好ましい実施形態選択は、磁気コイル効率を改善し、また、放電されるより高い電圧、及び以下でさらに考察される点まで漸減する電流を提供するための抵抗の低減である。
【０１３３】
図５Ｂのコイルアセンブリの磁気引張りパワーは、中心コア１ＣＣ表面からのアーマチュアＡＲＭ−３距離で決まる。力＝１／距離2又は質量×加速度などの知られている単純化された式は、示されているアセンブリには適用され得ない。アーマチュアと中心コアの間の距離は１桁の数字ではない。コアは測定の点ではなく、また、適切な力は問題ではない。その上、ばねＳ４又は２つのＳ４ばねは、克服するための有意な力を示しておりまた、当面の問題は、１０〜２０ｍ秒などの継続期間にわたって持続する電力パルス供給の間、マイクロスイッチの極を起動して他の接点と係合させる、すなわち極又は複数の極の状態を交替又は反転させてスライダをラッチ又はリリースするために、短いパルス時間の間、コイル１Ｌに打ち勝ってアーマチュアに慣性及び運動速度を強制する方法である。
【０１３４】
図５Ａの回路からの電力は、図５Ｂに示されているコイルアセンブリ１Ｌの２つの端子ＴＣＬ及びＴＣＡに供給され、ＴＣＬは、上ではライブＡＣ線路Ｌとして説明されている接地端子であり、また、ＴＣＡはＤＣ電圧であり、図５Ｂのグラフに示されている、ライブＡＣ線路とＤＣ電圧端子の間に印加されるＶ２／Ｖ２Ａ組合せである。
【０１３５】
示されている電圧対時間座標のグラフでは、例えば１２ＶＤＣである示唆されている値はＶ２Ａであり、また、ＶＣＣは、例えば、図５ＡではＶＣＣ調整済み出力として示されている３〜５Ｖの中間値である４Ｖである。
【０１３６】
時間継続期間は、例として、Ｔステップ毎に５．０ｍ秒であってもよく、Ｔは、コンデンサを充電するための時定数に対する記号であり、図５Ｂには、それはアーマチュア運動位置に関連して示されている（ｍ秒単位）。
【０１３７】
上記値に鑑みて、コンデンサＣ１２は例えば１，０００μＦであってもよく、また、コイル１Ｌ（定格４Ｖ）の抵抗は約８オームになり、また、コンデンサの１２Ｖ放電は１／３値（４Ｖ）になる。放電は、完全放電に対してＣ×Ｒ×５（Ｃ×Ｒの５倍）として近似計算される。
【０１３８】
したがって（１，０００μＦ）０．００１（Ｆ）×８（Ｒ）×５（Ｔ）＝４０ｍ秒である。実際にはコンデンサＣ１２は、約１５ｍ秒で４Ｖまで放電する時定数（継続期間）を提供するために６８０〜８２０μＦである。
【０１３９】
図５Ａのグラフは、時間Ｔ０におけるスイッチングトランジスタＴＲ１を介した継電器への、また、ダイオードＤ１０を介したコイル１ＬへのＶＣＣすなわち４Ｖの供給を示している。パルス初期開始時に、コイル１Ｌは、アーマチュアＡＲＭ−３をショルダ３２と係合する点まで引き付ける磁気引張りを瞬時に生成し、又はアーマチュアがショルダ３２と係合すると、引張りによってアーマチュア及びスライダにマイクロスイッチ極の後部端を係合させることになり、その時点で、コイルへの１２Ｖの放電に先立って、生成された磁気引張り力は、さらに必要な引張り（そのリリース状態におけるハイブリッドスイッチ）より小さくなる。
【０１４０】
定格コイル電力によって引っ張られるアーマチュアＡＲＭ−３初期運動の継続期間は、リリースされた状態におけるアーマチュアの位置は正確に定義されないため、正確に計算され得ず、スライダ１３、及びリリース状態において特定の停止位置又は点を有することなく自由にリリースされるマイクロスイッチ極の後部端についても同様である。しかしながら個々のリリースされた要素運動及び組み合わされた距離は、１．０ｍｍの数分の一である。
【０１４１】
したがってコイル１Ｌへの電力（４Ｖ／ＶＣＣ）の初期供給は、アーマチュアが休止する前に、すなわち１．０ｍｍ距離未満の初期運動を停止する前に、加速された慣性を提供するために時間が決められたコンデンサＣ１２からの１２Ｖ放電によって後続される。定格コイル電圧供給における１．０ｍｍ未満内におけるこのような初期運動は、通常、１０〜２０ｍ秒以内になるように規定される。
【０１４２】
したがって５．０ｍ秒の時間遅延Ｔ１でトランジスタＴＲ２をスイッチオンすることが好ましく、また、安全であり、その時間遅延の間、アーマチュアは引っ張られて運動中であり、規定されないリリース位置ＡＲからＡ１まで移動する。ＴＲ１がオンであり、また、アーマチュア運動を強く加速している（運動中のアーマチュアの慣性を加速する）間のＴＲ２のスイッチオンは、アーマチュア（スライダ、及びマイクロスイッチ極の後部端を含む）を一定の高い速度で位置Ｂ１へもたらすことになる。
【０１４３】
放電される電力電圧が指数的に減退しても安定した高い速度の維持は、アーマチュアを引っ張るために指数的に低減される力を必要とする、アーマチュアと磁気コア中心１ＣＣの間のギャップ低減によるものである。
【０１４４】
上で参照されている指数的にという用語は、Ｘn又はＹnにおける「ｎ」などのベキ指数又はベキ数として知られている厳密な用語ではない。Ｒ−Ｃ充電及び放電パターン（コンデンサへの、及びコンデンサからの）の知られているグラフは、充電時間中の電流減退を示しており、電圧は上昇し、また、電圧は、電圧が減退する際に放電される電流で減退する。
【０１４５】
しかしながらコンデンサ電圧放電に対する時間軸グラフは、２nグラフと同様の曲線を示唆しており、したがって指数的という用語は、上で説明したように読まれるべきであり、Ｘ「n」におけるベキ指数「ｎ」として読まれるべきではない。
【０１４６】
ＶＣＣが印加された後のコイル１Ｌへのより高い電圧の注入は設計選択である。より高い電圧は、充電されたコンデンサから例えば１５Ｖの単一のパルスとして自然に供給され得る。コイル１Ｌは、十分な磁気引張りを生成してラッチデバイスを動作させることになり、また、継電器又はハイブリッドスイッチを起動してその状態を変えることになる。
【０１４７】
しかしながら好ましい実施形態は、上で説明したように、また、以下でさらに考察されるように、制御されたスイッチングトランジスタを介したＶＣＣすなわち４Ｖ及び放電される電圧の印加として両方の電圧を供給し、スライダ、極及びアーマチュアによるラッチ、接点の係合及び運動を良好に制御するためにコイルへの安定化電力の供給を可能にし、バウンシング及びチャタリングを防止し、かつ、ＶＣＣをスイッチオフする前（約３０ｍ秒）に固定ピンを安定位置にガイドすることである。
【０１４８】
放電電圧がＶＣＣレベルに達すると、ＣＰＵ５０によるアクションは不要であり、また、ＶＣＣは、アーマチュア、係合及びラッチを安定させるために、トレーラ、すなわちＤで磁気コア中心１ＣＣを係合させるためにＶＣＣ（４Ｖ）による定格コイル電力供給による引張り内である距離Ｃにおけるアーマチュア（運動中）の最後の引張りのために、コイルへのその電力の供給を再開する。
【０１４９】
ＶＣＣ及び放電電力をコイル１Ｌに供給するトランジスタＴＲ１及びＴＲ２並びにダイオードＤ１０及びＤ１１は、ＶＣＣ線路と充電／放電線路の間の両方の方向における反転電流を防止する。ＣＰＵは、５．０ｍ秒の第２の継続期間として示されているＴ２時間におけるＶＣＣレベルへの放電の終了時にトランジスタＴＲ２をスイッチオフする。
【０１５０】
コイル１ＬがＴＲ２のスイッチオフによって放電電力から切り離されると、１２Ｖレギュレータは、コンデンサＣ１２の充電を再開し、アーマチュアを起動して本発明の継電器又はハイブリッドスイッチを反転させるための次のサイクルの準備をする。
【０１５１】
反復サイクルは、誤動作その他が生じた場合に、コイルを損傷する可能性があり得ない電流に充電電流を制限する抵抗Ｒ１２を介して処理される。これは、１２Ｖレギュレータ回路すなわちＩＣ２の構成には無関係であり、また、レギュレータがＤＣ−ＤＣ変換回路によって動作されるか、又は図５Ａに示されている整流済みＡＣ電力線路回路によって動作されるかどうかには無関係である。抵抗Ｒ１２は、コイル定格電流未満の電流でコイルを到達させるための１２Ｖのための唯一のルートである。
【０１５２】
４Ｖ若しくは５Ｖ又は１２Ｖになるように定格化されたコイル１Ｌは、コイルの定格電流未満である電流によって損傷され、又は焼かれることはあり得ない。上で繰り返し参照された例では、２〜３Ｗを印加するためのコイルサイズが選択され、したがって４Ｖ設計に対する電流ドレインは５００〜７５０ｍＡである。これは、初期放電のためにコンデンサＣ１２中への１．５Ａ〜２．２５Ａの充電を指示することになる。充電電流及び時間は設計選択である。
【０１５３】
コンデンサＣ１２に対して１秒で１．５〜２．２５Ａを新たに充電することは、１．５Ａ又は２．２５Ａの全電流の充電を指定する。設計選択が３秒以内に充電することである場合、定格電流、すなわちそれぞれ５００ｍＡ又は７５０ｍＡが適切である。その上、ハイブリッドスイッチが住宅の照明をスイッチオン−オフし、又はラッチ継電器が人間制御に割り当てられる、などの状況では、ユーザによる５秒毎の切換えの交替又は反転を可能にするために充電時間を５秒に延長しない理由が存在してはならない。
【０１５４】
５秒におけるこのような充電は、３００ｍＡ又は４５０ｍＡによるＣ１２の充電を可能にする。このレベルの電流（３００〜４５０ｍＡ）は、コイル１Ｌの定格電流未満であり、誤動作が生じた場合に、コイル、継電器又はスイッチを損傷し得る加熱の原因になることは決してあり得ない。充電電流を制限するために３３オーム又は２７オームのうちの１つから選択される抵抗Ｒ１２は、コイル抵抗を追加し（８〜６オーム）、またコイル端子上で２．０Ｖ未満の電圧が測定される場合、２５０ｍＡ又は３００ｍＡ未満の最大電流でコイル一定ドレインをさらに制限することになる（たとえ回路誤動作においても）。
【０１５５】
規定された５００ｍＡ又は７５０ｍＡを運ぶコイルのためのエナメル巻線ワイヤの太さ（直径）は、ＡＷＧ２９又は３０でなければならず、エナメル絶縁を含むこの太さは０．３ｍｍである。これは、当然、コイルボビン及びコア並びにワイヤ長さ／抵抗で決まる。コア径がより太く、また、ワイヤ長さがより大きい抵抗をもたらす場合、上で考察した５００ｍＡ又は４５０ｍＡの電流は可能ではなく、また、より太い（より大きい直径）ワイヤが必要である。
【０１５６】
直径が０．３ｍｍ又はそれより太い巻線ワイヤは、放電が５秒毎に繰り返されない場合、５ｍ秒、さらには１０ｍ秒又は２０ｍ秒未満に対して、５００〜７５０ｍＡの電流によっても、１．５〜２．２５アンペアの放電電流によっても絶対に過熱又は損傷され得ない。
【０１５７】
その説明に鑑みて、参照されている特許に開示されているラッチ継電器及びハイブリッドスイッチ、並びにインテリジェントサポートウォールボックスに本発明を適用することによって得られる安全性及び利点は明らかであり、かつ、有意であることは明らかである。
【０１５８】
時間のＴ２点では、可動アーマチュアＡＲＭ−３は、ＶＣＣ線路によって供給される定格電力によって引っ張られることになるコア１ＣＣから短い距離に位置しており、また、トランジスタＴＲ２はスイッチオフされるが、トランジスタＴＲ１は、Ｔ３までの時間継続期間の間、そのオン状態に維持されてスイッチオフする。Ｔ３時間継続期間は、５ｍ秒又はそれより長くすることができ、これもまた、接点によるチャタリング及びバウンシングを防止し、また、所定の位置に整定させ、かつ、安定状態におけるアクションを完了させるための時間をラッチピンに与えるための設計選択である。
【０１５９】
図５ＢのグラフはＸ−Ｙ座標を識別したものであり、正当な理由で特定の値は使用されていない。座標には、非特定の時間継続期間、及びコイル構造に関係する電圧、並びに継電器及びスイッチの異なるサイズ、構造及び組合せの背景と結合されたアーマチュア運動が参照されている。
【０１６０】
任意の知られている継電器又はスイッチ製造者による文献及びカタログの短い研究は、選択のためのコイルのエンドレステーブル及び電圧の長いリストで、異なるタイプ、形状、カテゴリ、構造、使用法及び目的を圧倒している。電圧及び電流を選択するための長いリスト及びテーブルは、極及び接点並びに継電器／スイッチ寸法を介して排出する。
【０１６１】
同様の非定義状態は、開示されているコイルへの本発明の適用におけるコイル電圧、アーマチュア運動の所与の時間（力）及びステップの継続期間のための範囲を提供するのに適している。
【０１６２】
設計選択に関係する別のアイテムは、スライダ１３をラッチ状態からリリースするための起動パルスのコイル１Ｌへの印加である。スライダ１３のリリースには、部分的にリリースされるアーマチュアによるマイクロスイッチ極の後部端への長いプッシュは不要であり、すなわちアーマチュアは磁気コア１ＣＣの近くで休止しており、また、ピン１７をリリース経路中にリリースするためには、スライダ１３を１．０ｍｍの数分の一（０．３〜０．４ｍｍ）である距離までプッシュする必要がある。
【０１６３】
ラッチされたスライダをリリースするために必要なアクションには、図５Ｂの３つのステップは不要であり、図３Ｂの３２Ｐに示されているアーマチュアＡＲＭ−３を、その部分リリース状態になるように引っ張るための単一のＶＣＣステップで十分である。ピン１７をその固定点からリリース鋸歯状経路（０．４ｍｍ距離程度）中にリリースするために必要な運動は、ばねＳ４によって逆に起動される極ＭＣ１及び／又はＭＣ２の後部端によって図２Ａのリリース領域内のどこかに至るまで逆方向に押し付けられる。
【０１６４】
リリースは、アーマチュア制限には無関係の被推進アクションである。アーマチュア係合は、スライダを０．４ｍｍ又はそれ未満までプッシュすることによってピン１７をその位置からリリースすることである。
【０１６５】
設計選択は、ここでは、１つは固定のため、もう１つはリリースのための２つの異なる起動パルスの導入であり、それは、コマンドによる最後の動作状態に基づき得ない、起動の時点における現在の状態の検証を含むさらなるプログラミングを指定する。記憶されるデータは、手動によって操作されたハイブリッドスイッチのデータを同じく含んでいなければならない。したがって全く同じパルスを使用するか、又は異なる電力パルスを使用するかの決定、すなわち２つのオプションは、インテリジェントサポートボックスのＣＰＵを介して完全に実現可能であり、また、適用され得るが、リリースアクションへの同じ３ステップパルスの適用には損傷又はコストが含まれていないため、これは、言及されているように設計選択である。
【０１６６】
設計選択は、コマンドによってのみ動作する（手動スイッチの指プッシュは含まれていない）ラッチ継電器に対して異なっていてもよい。ＣＰＵは、最後のコマンドを極めて単純に記憶することができ、また、状態データ（電流、電圧レベル）が同じく供給され、また、操作実行中に継電器をラッチし、かつ、リリースするために異なるパルスを生成することができる。
【０１６７】
図２Ａ〜３Ｃの継電器及びハイブリッドスイッチは、接続端子ＴＬ、Ｔ２、ＴＣ、Ｔ１Ａ〜Ｔ２−Ａ及びＴ１がすべてプラグ−イン端子を示唆し、又はほのめかしているため、プラグインタイプとして示されている。
【０１６８】
本出願には示されていないが、継電器及びスイッチは、ねじ端子、線押込み端子、はんだ端子、クリンプ端子、及び継電器若しくはスイッチ又は両方をＰＣＢの上に取り付けるためのはんだ端子を含む多くの他の接続端子を使用して提供され得る。
【０１６９】
その上、図４及び５Ａの回路の開示は、継電器及びハイブリッドスイッチを動作させるためのサポート電源ボックスを意味している。しかしながら含まれている回路は、制御回路及び動作回路を含むためにハイブリッドスイッチ又は継電器エンクロージャの中に構築され得ること、若しくはこのような回路は継電器又はハイブリッドスイッチに直接接続され得ること、又は回路の部品は、継電器及び／又はハイブリッドスイッチのケーシング中に組み込まれ得ることを明らかにされたい。
【０１７０】
同様に極めて大きいサイズの継電器までの多くの異なる小さいサイズは、本発明の被ガイド固定ピンを使用することができ、また、それを組込み制御回路と共に使用し、又は制御回路に局所又は遠隔接続される。小規模又は大規模通信設備及びＰＣＢを占有する多くの又はいくつかの信号継電器は、すべて、単一の電圧パルス又は所与の設計選択によるパルス供給内に含まれている電圧の組合せを使用した有効な電力（電流及び電圧）によって動作され得る。
【０１７１】
電力供給のためであれ、又は微小信号動作のためであれ、すべてのこのような継電器は、本発明から大いに利益を受けることができ、また、出願されている特許請求の範囲によってのみカバーされ、かつ、拘束されるものとする。
【０１７２】
以上のすべてから、多くのアイテムは、ラッチ機構の構造を単純化し、かつ、改善し、使用される要素の数を少なくし、また、ラッチ継電器のアーマチュア及びハイブリッドスイッチを起動するために必要な電力を実質的に、かつ、有意に低減し、また、ラッチ継電器及びハイブリッドスイッチを動作させるコイルのサイズを小さくし、それにより機械的にラッチされる継電器及びハイブリッドスイッチの総合サイズ及びコストの低減を可能にするために本発明の単純な方法をさらに教示するためのものであることを明らかにされたい。
【０１７３】
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カバー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２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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