電気的自動化に使用するための、機械式ラッチリレー及びラッチリレーを有するハイブリッドスイッチ

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

米国特許第7649727号明細書

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

米国特許第8442792号明細書

米国特許出願公開第2013/0183043号明細書

米国特許第5923363号明細書

米国特許第6603842号明細書

米国特許第6940957号明細書

米国特許第7461012号明細書

米国特許第8117076号明細書

米国特許第8489469号明細書

米国特許出願公開第14/045877号明細書

米国特許出願第13349939号明細書

米国特許第8444124号明細書

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

「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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。