JP2000357955A

JP2000357955A - 固体電気スイッチ

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Publication number: JP2000357955A
Application number: JP2000119059A
Authority: JP
Inventors: Zhongdu Liu; ゾング・リウ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2000-12-26
Also published as: DE1052776T1; CN1156977C; EP1052776A3; US6603221B1; MXPA01011970A; CN1272001A; AU2888400A; CA2304413A1; AU3955000A; WO2000065718A1; EP1052776A2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のスイッチの欠点を克服した、電子回
路のための新たな電源を必要としない固体電気スイッチ
を提供することにある。【解決手段】負荷及びＡＣ電力アウトレットと直接
直列に接続できる、（１）半導体スイッチが導通モード
或いは非導通モードを決定する制御信号によって制御端
子で制御される前記半導体スイッチ装置と、（２）半導
体スイッチが非導通モードの時、半導体スイッチ装置の
端子からＡＣ信号を受信する整流器と、（３）（i）半
導体スイッチが非導通モードの時整流器の整流信号を受
信するために接続されたコンデンサと、（ii）このコン
デンサに並列に接続された利得回路からの電気信号に応
じて放電されるコンデンサとを含む固体電気スイッチ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気スイッチに関連
し、詳細には、ＡＣ電源に直接接続できる単極固体電気
スイッチに関する。また本発明は、１９９９年４月２２
日に出願され、「固体電気スイッチ（ｓｏｌｉｄｓｔ
ａｔｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｗｉｔｃｈ）」とい
う名称の米国暫定特許出願第６０／１３０，９１９号、
代理人整理番号Ｐ−６０４３ＵＳに関連し、優先権を主
張するものである。また、この暫定特許は本発明の発明
者によるものである。

【０００２】

【従来の技術】基本的な電気回路には、電源（例えばＡ
Ｃアウトレット）の出力端子間に接続された電力スイッ
チ及びその電力スイッチに直列に接続された負荷とが含
まれる。電力スイッチは通常、電気的な接続及び切断を
する機械装置である。この電気的接続は、手動或いは磁
界（例えばリレー）を利用した機械的な力によって接続
及び切断がなされる。手動操作の従来の機械式スイッチ
は通常、レバーとスプリングの機構を利用して「オン
（導通）」と「オフ（非導通）」とを切り替える。典型
的にはこのような電力スイッチは、特に不良環境（例え
ば、高温、高湿度、燃えやすい、爆発の恐れのある、埃
が多いまたは腐食しやすい環境、激しい振動）で動作す
る場合、信頼性が低く寿命も短い。このような電力スイ
ッチは、電気アーク、スパーク、機械的損耗、腐食、水
濡れ、溶接接触或いは接触ミスによって故障しやすい。
状況によっては、電力スイッチの故障は火災及び他の産
業的事故につながり、財産及び生命を危険にさらすこと
もある。これらの従来の機械的スイッチの性能を改善す
るためには、費用のかかる改良及び高価な材料の使用が
必要となる場合が多い。そのように改良されたスイッチ
も摩耗に弱く、メンテナンスを頻繁に行わなければなら
ない。機械式スイッチの欠陥によって負荷に損傷が与え
られることもある。

【０００３】典型的には、従来の電力スイッチにおい
て、電力スイッチが「オン」の状態で電力が中断される
と、その後この電力スイッチは「オン」の状態のままで
ある。この状態で電力の供給が予期せずに再開されると
事故が起こることが多い。重機においては、安全性を確
保するために磁気接触器を備えて電力スイッチをリセッ
トする。このような磁気接触器は通常、扱いにくく、高
価であり複雑であって、電力を浪費し、「低周波ハム」
ノイズを発生する。電力供給が騒がしい即ち瞬間的な
「スナップオフ（snap-off）」及び「パワースロット
（power slot）」が頻繁である領域では、従来の機械式
スイッチはそれに対応する頻繁なリセットが必要となり
非常に不便である。

【０００４】従来の機械式遮断器において、過電流防止
装置のための電磁引外し機構或いは／及び熱引外し機構
は頻繁に動作するようには設計されていない。多数の分
岐を備える電気回路に従来の機械式スイッチを用いた場
合、このようなブレーカーでは、電気回路及び端子負荷
に個々の過電流防止装置を設けることができない。典型
的には、殆どの家庭用または事務所用においては、マス
ターブレーカーが多数のスイッチの過電流防止装置とな
るため、１つの回路における過電流でも同じ過電流防止
装置によって保護されている多数の回路が遮断されるこ
とになる。

【０００５】過電圧防止のために、従来技術の固体装置
（例えば、固体スイッチ）は、固体スイッチに平行に接
続されたバリスター或いは特殊なサイリスタである防止
装置によって保護されている。固体スイッチがＯＦＦの
状態で実質的な過電圧が発生すると（例えば、固体スイ
ッチ間の電圧がサイリスタの「ブレークオーバー」電圧
を越える時）、防止装置が導通して固体装置間の電圧降
下が制限される。従って過電圧による損傷から固体スイ
ッチが保護される。しかしながら、過電圧が持続する
と、防止装置の高い電流がかなりの熱を発生し、時間が
たつと防止装置を非可逆的に破壊する。従って、このよ
うな過電圧防止システムは防止装置のコスト及び防止装
置の取替えコストの点で高価となる。

【０００６】更に、従来のスイッチは複雑なスイッチ理
論及び多数のワイヤが必要であるため、制御ポイントが
３つを越えるマルチポイントランダムコントロール（即
ち、多数の位置の中から任意のポイントの機械の一部の
「オン」または「オフ」の切換えを可能にする）には向
いていない。

【０００７】従来のスイッチの上記した欠点及びそのコ
ストのために固体電気スイッチが長く待ち望まれてい
た。しかしながら、未だに基本的な技術問題の１つが解
決されていない。即ち固体電気スイッチには電子回路が
必要であるという点である。電子回路には通常、ＤＣ電
力の供給が必要である。最も集積化された回路におい
て、このようなＤＣ電力供給は１つ以上の低いＤＣ供給
電圧で動作し、例えば電源ピンＶ_CC（またはＶ_DD）とグ
ラウンド（またはＶ_SS）間の電圧が、２．７Ｖ、３．３
Ｖ、５Ｖ、または±５Ｖ、±１２Ｖ、．．±３５
Ｖ、．．である。従って、バッテリーで電圧を供給しな
い場合には、動作電圧を供給するための電源回路が必要
となる。電力スイッチは通常、負荷と直列に接続されて
いるので、このような電源回路はリーク電流という形で
負荷から電流を得る必要がある。このようなリーク電流
は、数ｍＡから数十ｍＡであるが、実際には低電圧状態
で負荷が動作することになる。このようなスイッチは、
例えば照明用の電気調光機としては向いているが、安全
面から蛍光灯、ＡＣモータ、変圧器またはその他の電気
器具等への利用には向いていない。例えば、殆ど全ての
国における安全基準及び安全協会（例えば、Ｕｎｄｅｒ
ｗｒｉｔｅｒＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）の条件によ
れば、ｍＡ範囲或いはそれより高いリーク電流の電力ス
イッチは安全だとは認められていない。実際に、この理
由から、照明器具に直列に接続されている調光機及び電
子調光機でさえ、電力スイッチというより電子機器また
は負荷と見なされる。安全が重視される多くの適用例で
は、追加的に従来の機械式スイッチが電子調光機または
タイマーに直列に接続される場合が多い。

【０００８】従来技術では例外なく、２端子固体スイッ
チの電子回路が、電流が導通する素子である負荷（例え
ば、三極管ＡＣスイッチ即ちトライアックの２つのアノ
ード間）に並列に接続される。これらのスイッチの例
は、例えば米国特許第５，５５０，４６３号及び第５，
０３０，８９０号に記載されている。従って、これらの
スイッチには、固体スイッチがオフ状態の時かなりの電
流が流れる。スイッチ電流の必要性という点から見る
と、このような二端子固体スイッチはすべて、電源に直
接接続された第３の端子から電流が供給される固体スイ
ッチと変わらない。

【０００９】更に、従来技術の固体スイッチのオン状態
で、固体スイッチ間（例えば、トライアック間）の電圧
降下Ｖ_on-satは、典型的にはＡＣ０．８Ｖ〜１．８Ｖで
ある。従って、スイッチ端子（即ち、Ｖ_on-sat間）と並
列に接続されている固体スイッチの電子回路は、正常な
動作に必要なレール間（rail-to-rail）の電圧を得るこ
とができない。別法として、例えば米国特許第３，６６
０，６８８号及び第４，２８９，９８０号においては、
固体スイッチの二端子から動作電圧を得るために、固体
スイッチ間の電圧降下Ｖ_on-satが、２．４〜４．０Ｖ及
び１２〜１４Ｖのそれぞれの高い電圧の範囲で維持され
得る。例えば、米国特許第３，６６０，６８８号及び第
４，２８９，９８０号の固体スイッチの１つは、１２０
Ｖ、５Ａの照明器具に直列に接続されると、固定スイッ
チの電力散逸は、ある場合には１２〜２０Ｗまた別の場
合には６０〜７０Ｗである。このような大きな電力散逸
を防ぐために、大きなヒートシンクが必要なだけでな
く、性能の低下と負荷間の不十分な動作電圧により、こ
のような固体スイッチは実用的でない好ましくないもの
となる。

【００１０】ブロベリ氏（「Ｂｒｏｖｅｌｌｉ」）によ
る米国特許第４，７０３，１９４号の図１に二端子回路
が開示されている。しかしながら、前述した従来の固体
スイッチのように、ブリッジ整流器（例えば、４個のダ
イオード）及びサイリスタ（ＳＣＲ）６によって形成さ
れるメインスイッチは、オン状態で２．４〜４．０Ｖの
電圧降下Ｖ_on-satとなる。従って、前述した固体スイッ
チのように、６Ａの負荷電流では、固体スイッチ間の電
力散逸が１３〜２４Ｗとなる。更に、ＡＣ電圧がゼロを
交差する時ＳＣＲ６によってスイッチがオフ状態となら
ないように、コンデンサ７に蓄積された電荷によってブ
ロベリの固体スイッチのオン状態が維持される。コンデ
ンサ７には、ＳＣＲ６のトリガ電圧を超える電圧（例え
ば、０．７Ｖ）が維持される。しかしながら、分極コン
デンサ５（ブロベリの基準では、１μｆの電解コンデン
サであり、負荷電流のローパスフィルターとして機能す
る）は、１Ａを越える負荷電流を維持するために使用す
ることはできない。高電圧及び高い脈動状態で電解コン
デンサが作動する通常のオフ状態では、負荷に流れ込む
リーク電流がブレークダウンを起こし、予想もしない好
ましくない結果となる可能性もある。

【００１１】更に、固体スイッチを高感度にするために
は、ＳＣＲ６も高感度でなければならない。通常、高感
度の固体スイッチが求められるため、ＳＣＲ６の利得は
比較的低く、比較的小さい電流しか流れない（例えばＴ
ＩＣ１０６ＤＳＣＲは約１Ａの電流）。大きな電流を
流すためには、トライアックなどの高出力の素子を固体
スイッチに設ける必要がある。しかしながら、ＳＣＲ６
のゲート端子でコンデンサ７から電荷が流れ、このよう
なトライアックではＳＣＲ６のアノード端子とカソード
端子が短絡するため、入力電圧がゼロを交差するとＳＣ
Ｒ６のオン状態を維持することができない。従って、ブ
ロベリの回路は実用的な電流には向かない。また、単純
に高出力素子を回路に設けることによって高い電流を得
られるわけでもない。

【００１２】更に、ブロベリの固体スイッチは、ぞれぞ
れの抵抗８及び１１を介してタッチプレート１５または
１４で発生する小さな電流によって、高感度のＳＣＲ６
及び９をトリガすることによってオン／オフする。市販
されている高感度のＳＣＲ（例えば、三菱のＣＲ０２Ａ
Ｍ及びＣＲ０３ＡＭ、及びモトローラのＭＣＲ１００−
８及びＴＩＣ１０６Ｄ）は全て、トリガするのに少なく
とも２００μＡの電流が必要である。しかしながら、タ
ッチプレート１４などのタッチプレートに人体が接触し
た時の人体を介したタッチプレートとグランドとのイン
ピーダンスは１００ＭΩより低い場合が多く、２００μ
Ａよりかなり低い電流となり、ブロベリの固定スイッチ
をオンオフするためにＳＣＲ６またはＳＣＲ８をトリガ
するには不十分である。またある場合は、人体を介して
グランドとタッチプレート間に得られるインピーダンス
が２００μＡを越える電流を発生させ、電気ショックま
たは他の安全面の問題が起こる。これらの理由により、
ブロベリの固体スイッチは実用的でないと思われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来のスイッチの上記
した欠点を克服した、電子回路のための新たな電源を必
要としない、マルチポイントランダムコントロールが可
能な固体電気スイッチを提供することにる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、単極用（即
ち、負荷及びスイッチがＡＣ電力線に直列に接続されて
いる）として使用することができる完全な二端子固体電
気スイッチ（以下「リュースイッチ」と呼ぶ）を提供す
る。このリュースイッチは、機械的な部品や動く部品を
含まない静止スイッチであるため、摩耗及び損傷の心配
がない。リュースイッチは機械的接点を含まないため、
スパーク、アーク、腐食、機械的ノイズを発生せず、高
温、高湿度、腐食、埃、激しい振動などの不良環境にお
いても動作する。

【００１５】本発明のある実施例において、負荷及びＡ
Ｃ電力アウトレットと直接直列に接続できるリュースイ
ッチは、（ａ）半導体スイッチが導通モード或いは非導
通モードを決定する制御信号によって制御端子で制御さ
れる前記半導体スイッチ装置と、（ｂ）半導体スイッチ
が非導通モードの時、半導体スイッチ装置の端子からＡ
Ｃ信号を受信する整流器と、（ｃ）（i）半導体スイッ
チが非導通モードの時、整流器の整流信号を受信するた
めに接続されたコンデンサと、（ii）このコンデンサに
並列に接続された利得回路からの電気信号に応じて放電
されるコンデンサとを含む。

【００１６】ある実施例において、半導体スイッチが非
導通モードの時、ＤＣ整流信号によりコンデンサが十分
に充電された状態に維持される。半導体スイッチは、コ
ンデンサを放電させる電気信号を受信するまで非導通モ
ードに維持される。コンデンサを放電させる電気信号
は、例えばボタンが押されるとそれに呼応する電気信号
でも良い。コンデンサが放電された後、ＤＣ整流信号に
よってコンデンサが十分に充電された状態に戻るように
コンデンサに充電電流が供給される。次にこの充電電流
により、半導体スイッチを導通モードにするためにトリ
ガ信号という形で制御信号が生成される。導通している
半導体スイッチによってコンデンサが放電される。しか
しながら、ＡＣ信号の各ゼロクロス時に、半導体スイッ
チ装置は瞬間的に非導通になり、ＤＣ整流信号によって
コンデンサが充電される。次にこの充電電流によってト
リガ信号が再生成され、半導体スイッチ装置が再び導通
モードになる。従って、半導体スイッチ装置が一度導通
モードとなると、再生成或いは帰還プロセスが制御信号
（例えば、トリガ信号）を生成し、半導体スイッチ装置
が導通モードに維持される。

【００１７】ある実施例では、制御回路は更に、第２の
電気信号に応答する第２の利得回路を含む。第２の電気
信号は、制御回路の共通グラウンドと制御端子との間に
信号の経路を発生させ、制御信号即ちトリガ信号をグラ
ウンドに分流することによって帰還プロセスを阻止す
る。

【００１８】制御回路は更に、制御端子と共通グラウン
ドとの間に接続されたコンデンサ（第２のコンデンサ）
を有する初期化回路を含む。第２のコンデンサは、制御
回路のコンデンサ（第１のコンデンサ）より大きいキャ
パシタンスを有する。順方向にバイアスされたダイオー
ドを介して、制御端子と第２のコンデンサが接続され
る。第２のコンデンサと並行に接続された抵抗は制御回
路の他の部分とともに、多数の時定数を持つ回路（「リ
ューのネットワーク」）を形成する。ある実施例におい
ては、リューのネットワークは状態メモリと初期化回路
との両方として機能する。初期化では（例えば、電力が
最初に投入された時）、リューのネットワークの第２の
コンデンサは、第１のコンデンサの初めの充電電流を吸
収する大きなキャパシタンスを有する。従って、半導体
スイッチ装置を導通モードにするトリガ信号が阻止され
る。結果として、リュースイッチは、初期化の時、非導
通モードに維持される。

【００１９】更に、リュースイッチが導通モードの時に
電力が停止した場合、所定の時間以内に電力が回復する
とリュースイッチは導通モードのままであり、所定の時
間以上に電力停止が続くと非導通モードとなる。所定の
時間内では、リューのネットワークは状態メモリとして
機能し、電力停止前のリュースイッチの状態（オン或い
はオフ）を維持する。ある実施例によれば、第２のコン
デンサは、電解コンデンサと非偏極（unpolarized）コ
ンデンサとが並行に接続されものである。

【００２０】リュースイッチのある実施例において、制
御回路は更に、外部信号を受信する端子を備える第２の
利得回路を含む。外部信号（例えば、ボタンを押すこと
によって発生するトリガ信号）がないと、第２の利得回
路には電流が全く流れず、高い出力インピーダンスを有
する。

【００２１】本発明のある形態では、リュースイッチは
更に、整流信号を受信するために制御端子に接続された
ゼロクロス検出回路を含む。このゼロクロス検出回路
は、整流信号の瞬間の大きさが所定の電圧より低い場合
以外は制御信号となるのを阻止する。ある実施例によれ
ば、ゼロクロス検出回路は、整流信号の瞬間の大きさが
所定の電圧を越えた時に制御端子を共通グラウンドに短
絡するトランジスタを含む。また、ある実施例によれ
ば、ゼロクロス検出回路は、整流器の出力端子と共通グ
ラウンドとの間の電圧ディバイダの出力信号によって制
御されるトランジスタによって具現される。

【００２２】更に、電圧ディバイダと直列に接続された
発光ダイオード（ＬＥＤ）及びツェナーダイオードを含
むこともある。このＬＥＤは夜光として機能し、暗い所
でも電気スイッチが見えるようにする。

【００２３】本発明の別の点によれば、リュースイッチ
は、負荷と半導体スイッチとに直列に接続された電流検
出器を含み、電流検出器における電流を表す信号を生成
する。ある実施例によれば、リュースイッチは更に、過
電流防止回路を含み、電流検出器が所定の電圧を越えた
電流を示した時、この過電流防止回路によって半導体ス
イッチが非導通モードになる。この電流検出器は例えば
変流器である。ある実施例によれば、この過電流防止回
路は感温性素子を含むため、過電流防止回路の閾値が環
境温度及びリュースイッチ自体の温度に応答するセルフ
トラッキング（self tracking）が可能である。

【００２４】ある実施例では、過電流防止回路は、
（ａ）電流検出器の電流を表す信号を受信して電流検出
器の電流を表す電圧信号を生成する整流器と、（ｂ）電
流検出器の電流の大きさが所定値を超えると導通する閾
値素子とを含む。この閾値素子には、シリコンダイオー
ド、ツェナーダイオード或いは４層のショックレーダイ
オードを用いることができる。過電流防止回路の整流器
には、ツェナーダイオード或いはダイオードブリッジを
用いることができる。更に、過電流防止回路に、整流器
と閾値素子間に抵抗回路を設けることもできる。この抵
抗回路は、過電流防止回路の温度応答を補正したり微調
整する感温性素子（例えば、サーミスター或いは別の温
度素子）を含む。感温性素子の温度特性を適切に選択す
ることによって、動作環境の温度及びスイッチの温度に
応じて過電流防止回路の引外し条件を自動的に調整する
こともできる。

【００２５】本発明によれば、リュースイッチは更に、
制御バスの各点で受信する多数の外部信号の任意の１つ
に応じてリュースイッチを制御するオプトセパレータを
含むため、マルチポイントランダムコントロール機能を
有する。

【００２６】ある実施例によれば、リュースイッチに
は、ダイオードブリッジ及びサイリスタ（ＳＣＲ）が含
まれる。第２の実施例によれば、半導体スイッチはトラ
イアックである。第３の実施例によれば、半導体スイッ
チは逆並行型サイリスタである。リュースイッチの整流
回路には、ＳＣＲ制御ブリッジ整流器を用いることがで
きる。ローパスフィルター回路を半導体スイッチの信号
端子に接続して、制御入力信号のショックまたはノイ
ズ、全てのサージを吸収することによって、半導体スイ
ッチを更に保護する。従ってシステムが安定して動作し
続ける。

【００２７】それぞれのタッチパネルは、金属表面、ま
たは抵抗性材料或いは絶縁体で被覆された金属表面を有
する。このタッチパネルは取り付けプレートからずれた
面に取り付けることができる。例えば、タッチパネルが
取り付けプレートの表面に対して窪んでいる或いは幾分
突き出ている。オン用とオフ用の２つのタッチパネルを
備える実施例では、タッチパネルの色や触感が異なる。

【００２８】本発明の別の形態によれば、このリュース
イッチは、外部因子がタッチパネルに接触すると、それ
に応じてビープ音という形で可聴音を出すビープ回路を
含む。このビープ音による応答は、リュースイッチの整
流器の出力端子と共通グラウンドとの間に直列に接続さ
れた圧電スピーカ及びツェナーダイオードによって具現
することができる。このビープ回路は、どちらのタッチ
パネルが接触されたかを識別できる異なったビープ音を
発生することもできる。

【００２９】リュースイッチの制御回路において、様々
な部分（例えば、利得回路、ＳＣＲ制御された整流器、
半導体スイッチ、または音声応答回路）は、半導体スイ
ッチがオフ状態の時に無視できる程度のリーク電流が流
れる部品が選択される。従って、リュースイッチがオフ
状態の時無視できる電流が流れている。

【００３０】本発明の別の利点は、外部因子によって一
度接触すれば接触し続けなくてもオン或いはオフ状態を
保持する状態保持制御接触パネルにある。この保持機能
に基づいて本発明のリュースイッチはマルチポイントラ
ンダムリモートコントロールシステムを備え、それに
は、（ａ）ＡＣ電源の２線間の負荷回路に直列に接続さ
れた二端子リュースイッチと、（ｂ）リュースイッチに
接続されたオプトアイソレータであって、このオプトア
イソレータが入力信号を受信する外部リモートコントロ
ール信号バスとＡＣ電力線との間に電気的に高度に分離
する、該オプトアイソレータと、（ｃ）それぞれが信号
バス上で制御信号にすることができる信号バスに接続さ
れた制御機器（例えばコンピュータ）が含まれる。リュ
ースイッチは、任意の数の外部制御機器及びコンピュー
タによるランダムコントロールを可能にするオン／オフ
保持機能を備える。ある実施例では、信号バスはオン信
号及びオフ信号の基準となる独立した外部共通グラウン
ドを含む。別の実施例では、別々の独立した外部共通基
準グラウンドを設けて、４本線からなる外部信号バス上
のオンチャネルとオフチャネル間の別々の送信及び切断
を具現する。

【００３１】本発明のある形態によれば、リュースイッ
チはオフ状態における負荷へのリーク電流がない。本発
明の別の形態では、リュースイッチはオン状態の時十分
に動的な動作モードで動作する。本発明のスイッチは、
入力ＡＣ信号の各半周期のゼロクロス時に供給される電
力で動作するため、ＤＣ電力が必要ない。従って、従来
技術による電気スイッチとは異なり、リュースイッチは
ＡＣ標準電源に直列に直接接続することができる。

【００３２】本発明の別の利点は、リュースイッチにお
ける過電流が発生した時に引外す静的な回路及び自動リ
セット回路にある。従って、安価な個々の過電流防止が
各負荷に設けることができる。各負荷ポイントの個々の
過電流防止により、資産及び人体が十分に保護される。

【００３３】本発明の別の利点は、標準の１２０Ｖまた
は２２０Ｖ、またはそれより高いＡＣ電源に直接接続す
ることができる万能型のリュースイッチにある。

【００３４】本発明の別の形態によれば、初期化／リセ
ット回路（リューのネットワーク）には、制御端子とグ
ラウンド間のダイオードに直列に接続されたコンデンサ
と、コンデンサと並列に接続された抵抗とが含まれる。

【００３５】本発明の別の利点は、リュースイッチにお
ける随意選択の機能である。このような随意選択の機能
には、リュースイッチ上の夜光即ち視認できる表示器が
ある。この夜光即ち表示器はリン酸化合物或いはイオウ
化合物などの受動蛍光材料からなり得る。

【００３６】ある実施例によれば、効率的なＬＥＤがリ
ュースイッチのゼロクロス検出回路に組み込まれてい
る。この実施例では、ＬＥＤの順方向電圧がゼロクロス
回路に対する閾値レベルとなり、ＬＥＤがスイッチの照
明となる。オフ状態では、ＬＥＤに流れる電流は２００
μＡ未満である。

【００３７】本発明の別の利点は、過電流引外し防止に
対するプログラム可能な動的閾値を備えるリュースイッ
チにある。この閾値は、温度、負荷、環境条件、及びス
イッチ自体の形状に適合する。特に、ＬＴＳ特性を用い
て電気回路にスマート端子を備えることができる。

【００３８】本発明のタッチパネルは、人体に関連する
インピーダンス効果の発見に基づくものであり、リュー
の接触信号相補効果（以下ＬＴＳ効果）と呼ぶ。人体の
インピーダンス特性から得られるＬＴＳ効果、即ち多様
な環境条件でも、グラウンドに対してのインピーダンス
及び等価誘導信号源の働きをする。ＬＴＳ効果により、
リュースイッチは、人体がタッチパネルに触れることに
よって、実質的に全ての環境条件で確実にスイッチをオ
ン／オフできる。

【００３９】この実施例では、タッチパネルが外部因子
（例えば人間）によって接触されると、電気経路が形成
され、ＬＴＳ効果によりリュースイッチの制御回路がト
リガされるように、タッチパネルがリュースイッチの制
御回路に電気的に接続される。

【００４０】本発明の別の形態によれば、リュースイッ
チのオン及びオフの各タッチパネルが安全性を高め、正
確な操作を確実にするために、異なった位置或いは異な
った色、異なった形、異なった触感に形成することもで
きる。このようなタッチパネルは、金属または絶縁材料
で被覆された導体或いは抵抗性非金属から作ることがで
きる。本発明のリュースイッチでは、タッチパネルのオ
ンとオフの接触時間を変えてリュースイッチのオン動作
及びオフ動作をトリガすることもできる。ある実施例で
は、タッチパネルが誤接触によってトリガするのを防ぐ
ように設計されている。例えば、タッチパネルのそれぞ
れの接触表面がやや凹んでいる。

【００４１】本発明のある形態によれば、オペレータが
手袋をしていてもタッチパネルを操作することができ
る。この機能は、緊急時及び非常に短時間に機械のある
部分を停止しなければなない時に非常に便利である。こ
のような時に、オペレータが手袋をはずすことによる操
作の遅れが致命傷となることもある。本発明の別の形態
では、第１のタッチパネルと第２のタッチパネルが殆ど
同時に接触された時、負荷装置の誤作動を防止するため
にリュースイッチがオフ状態になる。

【００４２】本発明のリュースイッチは、抵抗性負荷及
び誘導負荷、蛍光灯などの特殊な負荷、また複合負荷も
制御することができる。

【００４３】本発明は、添付の図面を用いた詳細な説明
により明確になるであろう。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明は、図１の電気回路１００
に例示されるように固体スイッチ（「リュースイッ
チ」）を提供する。この回路１００には、直列に接続さ
れるメイン半導体スイッチ１、負荷２、トリガ／制御回
路２００、電磁障害（ＥＭＩ）抑制器３及び３’、ヒュ
ーズ４（短絡電流防止用）、電流検出装置５、ＡＣ出力
アウトレットに接続される端子６及び７、外部の入力信
号をトリガ／制御回路２００に伝達するためのタッチパ
ネル１７及び１９が含まれている。ある実施例では、リ
ュースイッチ（「リュースイッチ３００」）にはメイン
半導体スイッチ１、電流検出装置５、及びトリガ／制御
回路２００が含まれる。これに負荷２を加えることによ
りリュースイッチ３００は電気回路１００となる。

【００４５】トリガ／制御回路２００には、ＳＣＲ制御
ブリッジ整流器８、減衰器９、第１の利得回路１１、第
２の利得回路１４、リミッター１８及び２０、初期化／
リセット回路１５、ダイオードゲート１３、状態メモリ
／トリガ回路１２、フィルター回路２８及び２９が含ま
れる。例えば図７に示されるように、トリガ／制御回路
２００の実施例では、状態メモリ／トリガ回路１２には
コンデンサＣ１が含まれ、初期化／リセット回路１５に
はコンデンサＣ４が含まれる。

【００４６】制御端子１１３及び端子１２１及び１２２
に接続された利得回路１１には、制御端子１１３に入力
信号が無いと、端子１２１と１２２との間に高いインピ
ーダンスが存在するため、電流が全く流れない。それと
は逆に、端子１１３に入力信号があると、端子１２１と
１２２との間のインピーダンスが低下する。制御端子１
４３で信号を受信して端子１４１及び端子１４２との間
のインピーダンスを制御する利得回路１４は、同様に形
成されている。しかしながら、この実施例では、利得回
路１４に追加の制御端子１４４及び１４５が含まれ、そ
れぞれの端子はトリガされて、端子１４１と共通のグラ
ウンド端子１４２との間にインピーダンスの低い経路が
できる。制御端子１４４により過電流状態のときに利得
回路１４がトリガされ、リュースイッチ３００をオフ状
態にする別の条件に応答するべく、１つあるいはそれ以
上の端子１４５が設けられている。

【００４７】初期化／リセット回路１５とダイオードゲ
ート１３とで、「リューのネットワーク」（詳細は以下
に説明する）を構成し、ダイオードＤ３及び電解コンデ
ンサＣ４、抵抗Ｒ８が含まれている。非偏極コンデンサ
Ｃ４’をコンデンサＣ４に並列に接続して、以下に説明
するように素早い応答を得ることもできる。その端子間
に電力が最初に加えられた時、初期化回路１５により、
リュースイッチ３００を確実にオフの状態にする。

【００４８】ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８には、端子８
４の制御信号によってトリガされた時に導通するＳＣＲ
（「ＳＣＲ１」）などのトリガ回路が含まれる。ＳＣＲ
１が導通すると、メイン半導体スイッチ１も導通し、そ
れによりリュースイッチ３００が導通モードにトリガさ
れる。以下に説明するように、リュースイッチ３００が
一度導通モードに入ると、リュースイッチ３００は導通
モードを維持するために端子８４にそれに続くトリガ信
号を供給する。メイン半導体スイッチは、例えばトライ
アック或いはＳＣＲ等である。

【００４９】またトリガ／制御回路２００は随意選択と
して、ゼロクロス検出器１０、カップリングダイオード
５０（ゼロクロス検出器１０が含まれる時のジャンパー
６０の代用として）、ビープ回路２１、電流検出装置５
（過電流防止のため）、過電流防止回路１６、外部制御
バス４００を備えるオプトアイソレーター２２、外部制
御バス４１０を備えるオプトアイソレーター２３を含む
こともできる。これらの随意選択部品を含むことによっ
て、高度に電気的に分離されたリレー（リュースイッチ
−リレー）としてリュースイッチをマルチポイントラン
ダムリモートコントロールに用いることができる。

【００５０】ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８は、ＡＣ端子
８１及び８２、ＤＣ出力端子８３、トリガ端子８４、端
子８７、端子８５を含み、これらは制御／トリガ回路２
００の共通グラウンドに接続されている。抵抗８６をＡ
Ｃ端子８１及び８２と直列に接続することができる。メ
イン半導体スイッチ１が導通していない時、端子８１及
び８２はメイン半導体スイッチ１の出力端子０１及び０
２から入力ＡＣ信号を受信する。ＳＣＲ制御ブリッジ整
流器８は、端子８３と端子８５間に整流信号（波形２と
して図３に示される）を供給する。図３に示されている
ように、端子８３及び８５の整流信号は、入力ＡＣ信号
の周波数が２倍の半波形である。

【００５１】リュースイッチ３００は、本発明のインピ
ーダンス効果の利点を利用している。この効果を「リュ
ーの接触信号相補効果」（ＬＴＳ効果）と呼び、詳細は
以下に説明する。図１によれば、リュースイッチ３００
には、トリガ／制御回路２００に電気的に接続されたタ
ッチパネル１７が含まれる。外部因子がタッチパネル１
７に接触すると（例えば、人間のスイッチ動作）、トリ
ガ／制御回路２００をトリガするＬＴＳ効果の結果とし
て電気経路が生成される。図２ａ及び図２ｂを用いてこ
のＬＴＳ効果を説明する。

【００５２】図２ａは、タッチパネル（例えばタッチパ
ネル１７或いは１９）と接触している人体を表す等価回
路２５０及び２５０’をそれぞれ示す。ある環境条件の
下で、この等価回路２５０は、グラウンドへのリーク経
路を表す約３０ＭΩ〜１００ＭΩと幅広い範囲の等価抵
抗（すなわち抵抗Ｒ２３）によって支配されている。こ
の抵抗成分のＬＴＳ効果から得られる電気信号の強さ
が、図２ｂの曲線Ｓ_aとして示されている。同様に、別
の環境状況の下では、人体によるインピーダンスは中程
度から高程度（即ち、約３０ＭΩ〜３００ＭΩ或いはそ
れより高い）となる。この範囲では、等価回路２５０
は、分布リアクタンスＸ_cを有する等価コンデンサＣ２
４によって支配される。この容量性成分のＬＴＳ効果か
ら得られる電気信号の強さが、図２ｂの曲線Ｓ_bとして
示されている。このＬＴＳ効果を正しく利用するため
に、トリガ／制御回路２００は、利得回路１１の入力ト
ランジスタのエミッタ接合と共通グラウンドとの間に逆
並列に接続したダイオードを備える。

【００５３】更に高いインピーダンス条件下では、人体
は、３００ＭΩ或いはそれより高いインピーダンスに達
する。このような高いインピーダンスでは、周囲の漂誘
電磁界から電気信号を得る誘導信号源ＡＴ２６によって
等価回路２５０が支配される。このような電磁界は、低
周波ハム信号（例えば５０（１００）Ｈｚ或いは６０
（１２０）Ｈｚハム）からＶＨＦ或いはＵＨＦ帯域の信
号までと幅広いスペクトルの様々な信号源から得られ、
ある条件ではおそらく静電気からも得られる。誘導信号
源ＡＴ２６により、このような電磁界の重ね合わせから
得られる電気信号が得られ、この電気信号をトリガ／制
御回路２００の利得回路１１によって検出できる。ＬＴ
Ｓ効果から得られる電気信号の強さが、図２ｂの曲線Ｓ
_cに示されている。

【００５４】図２ｂの抵抗Ｒ２３及びコンデンサＣ２
４、誘導信号源ＡＴ２６のＬＴＳ効果の３つを合わせた
ものが、曲線Ｓ_dとして図２ｂに示されている。図２ｂ
に示される「不活性」領域は、トリガ／制御回路２００
を確実にトリガするのに不十分なパネル１７での電気的
強さの領域を示す。曲線Ｓ_dによって示されている等価
回路２５０のＬＴＳ効果の合わせたものの電気的信号の
強さは、実質的に全て実用的なインピーダンスである
「不活性」領域の上に位置する。抵抗性成分（即ち
Ｓ_a）は不活性領域の中に大幅に入るが、容量性成分
（即ちＳ_b）によって直線Ｓ _dが十分に不活性領域の上に
保たれる。同様に、抵抗性成分及び容量性成分（即ち直
線Ｓ_a及びＳ_b）が不活性領域に入るところでは、誘導信
号源成分（即ちＳ_c）によって曲線Ｓ_dが不活性領域の上
に保れる。従って、合わせたＬＴＳ効果により、実質的
に環境条件に左右されず、いかなる人体のインピーダン
スでもリュースイッチ３００を切り替えることができ
る。

【００５５】等価回路２５０’は、上記した等価回路２
５０と概ね同じ方法で動作する。従ってその動作の説明
はここでは省略する。

【００５６】次にリュースイッチ３００の動作について
説明する。初めに即ちリュースイッチ３００に最初に電
力が投入された時、状態メモリ／トリガ回路１２のコン
デンサＣ１と、初期化／リセット回路１５のコンデンサ
Ｃ４（及びコンデンサＣ４’）の双方は放電された状態
である。

【００５７】メイン半導体スイッチ１と負荷２にとの間
にＡＣ電力信号が加わる（即ち電力投入）と、端子８１
及び８２はＡＣ信号を受信する。ＳＣＲ制御ブリッジ整
流器８で整流されたＤＣ全波信号（このＤＣ全波信号は
ＡＣ信号の２倍の周波数である）が端子１２１と端子１
２２間に発生する。状態メモリ／トリガ回路１２のコン
デンサＣ１は殆ど瞬間的に完全に充電される。電力投入
後、初めに充電電流パルスは順方向ダイオードゲート１
３を通って初期化／リセット回路１５のコンデンサＣ４
及びＣ４’に分岐される。制御端子１２２での電圧が急
上昇して、信号が減衰器９を通過して、ＳＣＲ制御ブリ
ッジ整流器８のトリガ端子８４に至り、半導体スイッチ
１をトリガすることはない。従って、ＤＣ全波電圧によ
り、状態メモリ／トリガ回路１２のコンデンサＣ１が完
全に充電された状態に維持される。このオフ状態では、
トリガ／制御回路２００には電流が流れない。

【００５８】オフ状態で人間がタッチパネル１９に触れ
ると、オフ状態の帰還効果が起こる。利得回路１４で
は、端子１４１と１４２との間に低いインピーダンスの
経路ができ、初期化／リセット回路１５のコンデンサＣ
４及びＣ４’を放電し、その放電状態を維持する。放電
されたコンデンサＣ４及びＣ４’により、メイン半導体
スイッチ１をトリガする端子１２２へのいかなる信号も
阻止し、非導通状態が維持される。メイン半導体スイッ
チ１の２端子間の電圧は、十分に充電された状態でコン
デンサＣ１に保たれる。状態メモリ／トリガ回路１２に
おけるコンデンサＣ１が完全に充電された状態に維持さ
れるので、トリガ信号がＳＣＲ制御ブリッジ整流器８４
のトリガ端子８４に伝達されない。従って、メイン半導
体スイッチ１にも伝達されない。従って、メイン半導体
スイッチ１はオフの安定した状態のままである。

【００５９】制御／トリガ回路２００がオフの状態の
時、信号入力を受信しない限り、第１及び第２の利得回
路１１及び１４は共に電流が流ない状態である。利得回
路が接続されない限り、パネル１７及び１９は電気信号
を生成しない。加えて、ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８
は、トリガされないと電流が流れない。従って、リュー
スイッチ３００において、オフの状態では負荷２にリー
ク電流が流れない。

【００６０】オフの状態の時、外部因子（例えば人の
手）がタッチパネル１７に触れると、前述したＬＴＳ効
果によって、電気信号が第１の利得回路１１の入力端子
１１３でリュースイッチ３００に供給される。この電気
信号によって、利得回路１１が状態メモリ／トリガ回路
１２の端子１２１と１２２との間の低インピーダンスの
経路となる。結果として、状態メモリ／容量性トリガ回
路１２のコンデンサＣ１が急速に放電され、端子１２１
のＤＣ信号が端子１２２に供給される。たとえ、電気信
号がなくなってもコンデンサＣ１の充電電流でパルスが
生成され、利得回路１１及びダイオードゲート１３を通
ってから分流され、初期化／リセット回路１５のコンデ
ンサＣ４及びＣ４’が完全に充電され、ＳＣＲ制御ブリ
ッジ整流器８をトリガし、半導体スイッチ１が導通す
る。以下に説明するように、その後、次ぎの半波でＡＣ
信号のゼロクロス時にコンデンサＣ１に急速に充電され
た電流により、ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８をトリガし
続けるのに十分なトリガパルスがメイン半導体スイッチ
１のトリガ端子８２に発生する。この時、コンデンサＣ
４が十分に充電され、トリガパルスがＳＣＲ制御ブリッ
ジ整流器８全体に供給される。このトリガパルスがＳＣ
Ｒ１をトリガしてメイン半導体スイッチ１が導通する。
従って、リュースイッチ３００はオンの状態となり、負
荷２に電力が供給される。加えて、オン状態の帰還効果
が初期化される。このオン状態の帰還効果は、以下の２
つによって左右される。（ａ）ＳＣＲ１とメイン半導体
スイッチ１が互いに導通し合い、端子１２１及び１２２
との間にコンデンサＣ１を放電する低インピーダンスの
経路ができ、コンデンサＣ１が放電状態に維持される。
（ｂ）入力ＡＣ信号のゼロクロス時以外は、メイン半導
体スイッチ１は導通状態に保たれる。

【００６１】ゼロクロス時にメイン半導体スイッチ１が
非導通となると、全波ＤＣ信号の次の波形が端子１２１
及び１２２の間に瞬間的に現れ、殆ど瞬間的にコンデン
サＣ１を充電する。充電電流パルスは端子１２２に伝わ
り減衰器９１を通って、ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８の
トリガ端子８４に至る。従って、充電電流パルスにより
メイン半導体スイッチ１は導通し、入力ＡＣ信号の次の
ゼロクロスまで導通状態で維持される。

【００６２】オンの状態の時に、人間（例えば手）がタ
ッチパネル１９に触れると、前述したＬＴＳ効果によっ
て、電気信号が第２の利得回路１４に伝達される。低イ
ンピーダンスの経路が、初期化／回復リセット回路１５
のリューのネットワーク間にできる。結果として、コン
デンサＣ４は低インピーダンス経路を介して急速に放電
される。ダイオードゲート１３を介した低インピーダン
ス経路により、制御端子１２２のトリガパルスを共通グ
ラウンドに分流することによってオン状態の帰還効果を
阻害する。したがって、次のゼロクロスでメイン半導体
スイッチ１が非導通となった時、トリガ用パルスが不在
のため、リューのスイッチ３００がオフの状態に維持さ
れ、一方ＤＣ全波信号が端子１２１と１２２との間に発
生し、コンデンサＣ１を再充電する。完全に充電された
コンデンサＣ１が、制御端子１２２にトリガパルスが発
生するのを阻害するため、次ぎのタッチパネル１７の接
触まで、メイン半導体スイッチ１は導通モードにトリガ
されない。

【００６３】従って、リュースイッチ３００はオフ状態
の時には電流が流れず、オン状態の時には短絡する（Ａ
Ｃ信号のゼロクロスでの短い時間を除き）。従って、リ
ュースイッチ３００は電源供給回路なしでも正確に動作
する。従って、従来の機械式単極スイッチと同じ方法で
動作する二端子回路固体スイッチが実現できる。

【００６４】本発明によれば、リューのネットワークは
多数の時定数を用いるという特徴がある。例えば、図７
に示される実施例では、（ａ）コンデンサＣ４は予め決
められた大きな時定数によって速度で抵抗８によって放
電され、（ｂ）ダイオードゲート１３を通る制御端子１
２２からの電流によって充電される時、コンデンサＣ４
は小さな時定数（上記の予め決められた時定数と比べ
て）によって決められる速度で急速に充電され、（ｃ）
利得回路１４の低インピーダンス経路によって放電され
る時、コンデンサＣ４は小さな時定数（上記した予め決
められた時定数と比べて）によって決められる速度で急
速に放電される。

【００６５】ダイオードゲート１３を介する充電におけ
る小さな時定数（例えば上記（ｂ））により、リューの
ネットワークは、動的エネルギ吸収装置として働き、制
御端子１２２に現れる衝撃、ノイズスパイク、サージパ
ルスを吸収する。従って、非常に安定したオン状態及び
オフ状態のリューのスイッチ３００が実現できる。リュ
ーのネットワークは、タッチパネル１９が接触されると
直ちにスイッチを切ることができるように、小さな時定
数をもつ第２の利得回路１４によって形成される低イン
ピーダンス経路を介して放電する。更に、リューのネッ
トワークは理想的な安全機構を実現する。例えば、従来
の機械式電力スイッチは、スイッチが導通する（オン状
態）と、例えばヒーター、電動工具、機械等の負荷に電
流が流れる。しかしながら、電力が中断されても、負荷
は動作モードのままである。従って、予期せずに電力が
再開すると、負荷の動作は中断されたままである。動作
モードの状態の負荷に電力が再開されると事故のもとと
なり、火災、財産の損壊につながる。

【００６６】リューのネットワークは、予め決められた
放電時定数をもつ抵抗Ｒ８を含む。リュースイッチ３０
０がオン状態の時にＡＣ電力が中断されると、コンデン
サＣ４は抵抗値Ｒ８を介して放電される。予め決められ
た時定数は、所定の時間内コンデンサＣ４の電荷が維持
される。この所定時間内（例えば数秒から数十秒）にＡ
Ｃ電力が回復すると、コンデンサＣ４はコンデンサＣ１
の充電電流を完全には吸収することができず、トリガパ
ルスが端子８４（図１）に至りＳＣＲ１をトリガし、リ
ュースイッチ３００が元のオン状態に戻る。しかしなが
ら、所定の時間の後にＡＣ電力が回復すると、リューの
ネットワークのコンデンサＣ４は抵抗Ｒ８を介して実質
的に放電され、コンデンサＣ１の充電パルスはダイオー
ドゲート１３を介してコンデンサＣ４に分流される。結
果として、所定時間の後にＡＣ電力が回復すると、リュ
ースイッチ３００はオフの状態になり恒久的にオフの状
態を維持する。従って、電力が復帰した時に、リューの
ネットワークでは、予期せずに負荷の動作が再開するこ
とはなく、事故や損壊を防止できる。

【００６７】ビープ回路２１がトリガ／制御回路２００
に含まれている場合、このビープ回路２１はリュースイ
ッチ３００のスイッチの切り替えを示す。

【００６８】過電流防止回路１６がトリガ／制御回路２
００に含まれている場合、この過電流防止回路１６は電
流検出器５における電流を監視し、電流検出器５におけ
る電流が予め決められた閾値を超えると、利得回路１４
の入力端子１４４に出力制御信号を与える。前述したよ
うに、端子１４４の制御信号はリュースイッチ３００の
オンの状態を阻止する。

【００６９】オプトアイソレーター回路２２或いは２３
がトリガ／制御回路２００に含まれている場合、リュー
スイッチ３００をマルチポイントランダムコントロール
システムに使用することができる。図１に示されている
ように、オプトアイソレーター回路２２は入力端子２２
３及び２２４、２２５と、出力端子２２１及び２２２、
２２６、２２８を備える。端子２２５は外部基準グラウ
ンドに接続され、端子２２１及び２２６はそれぞれ端子
１２１及び１２２を介して利得回路１１に接続されてい
る。端子２２２及び２２８は端子１４１及び１４２（ま
た共通グラウンド）を介してそれぞれ利得回路１４に接
続されている。端子２２３と２２５との間に信号（ＡＣ
或いはＤＣ）が現れると、端子２２１と２２６との間に
光学的に分離された低インピーダンスの信号経路がで
き、前述したように、リュースイッチ３００をオン状態
にトリガする。同様に、端子２２４と２２５との間に信
号が現れると、端子２２２と２２８との間に光学的に分
離された低インピーダンスの経路ができ、リュースイッ
チ３００がオフの状態にトリガされる。オプティカルア
イソレーターを用いると、出力端子２２１及び２２２、
２２６、２２８が非常に高いインピーダンスによって入
力端子２２３−２２５から分離される。

【００７０】オプトアイソレーター回路２３はオプトア
イソレーター回路２２と類似するが、追加の外部グラウ
ンド端子２３７を備え、端子２２３と２３５との間、２
３４と２３７との間、２３１と２３６との間に高度に分
離された電気的経路ができる点が異なる。端子２３３と
２３５との間に信号（ＡＣ或いはＤＣ）が現れると、端
子２３１と２３６との間に光学的に分離された低インピ
ーダンスの信号経路ができ、上記したようにリュースイ
ッチ３００がオンの状態にトリガされる。同様に、端子
２３４と２３７との間に信号が現れ、端子２３２と２３
８との間に光学的に分離された低インピーダンスの経路
ができ、リュースイッチ３００をオフ状態にトリガす
る。

【００７１】リュースイッチ３００の幾つかの実施例を
以下に説明する。図面間の参照を容易にするために、図
１に用いられた参照数字と対応する図４−図１３に用い
られた参照数字は、図１に示された素子或いは端子を表
す。

【００７２】図４は、本発明の一実施例である回路４５
０を示し、連結されたＳＣＲ−ダイオードブリッジ回路
（１、８）の中にＳＣＲ制御ブリッジ整流器８及びメイ
ン半導体スイッチ１が含まれる。図４を参照すると、図
１のＳＣＲ制御ブリッジ整流器８及びメイン半導体スイ
ッチ１の機能が、ダイオードブリッジＢＺ１及びＳＣＲ
１によって具現されている。状態メモリ／トリガ回路１
２は、直列につながれた抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ１に
よって具現されている。リミッター１８及び２０は、抵
抗Ｒ１及びＲ２によって具現されている。利得回路１１
及び１４は、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ１及びＴ
２によって具現されている。減衰器９は抵抗Ｒ４によっ
て具現されている。

【００７３】オフ状態の時、整流信号が端子８３と８５
との間に現れ、コンデンサＣ１が充電される。人間がタ
ッチパネル１７に触れると、ＬＴＳ効果によって接触信
号が発生し、ＮＰＮトランジスタ１７が導通する。導通
したトランジスタＴ１によってコンデンサＣ１が放電さ
れ、端子８７のＤＣ全波信号が端子９２に送られる。抵
抗Ｒ４を介して、ＤＣ全波信号がＳＣＲ１のゲート端子
Ｇ１に至り、ＳＣＲ１を導通状態にトリガする。導通し
ているＳＣＲ１によって、端子０１と端子０２との間
（即ち、メイン半導体スイッチ１）が短絡し、負荷２に
ＡＣ信号が供給され、コンデンサＣ１が放電された状態
に保たれ、ダイオードブリッジＢＺ１の２つの順方向バ
イアスの電圧降下と順方向バイアスのＳＣＲ１の電圧降
下との和に等しい電圧降下（Ｖ_SAT-ON）が起こる（即ち
２．４〜４．０Ｖ）。ＡＣ信号がゼロクロス時に、ＳＣ
Ｒ１が遮断され、次ぎのＡＣ信号の全波形によってコン
デンサＣ１が充電され、ＳＣＲ１を元の状態にトリガす
る充電電流が供給される。導通したＳＣＲ１によって再
び負荷２にＡＣ信号が送られる。この帰還プロセスの再
生成によって、リュースイッチ３００がオンの状態に保
たれる。人間がタッチパネル１９にふれると、ＬＴＳ効
果による接触信号はＮＰＮトランジスタＴ２を導通さ
せ、端子９２が共通グラウンドに短絡し、上記した帰還
プロセスが妨害され、リュースイッチ３００がオフの状
態となる。

【００７４】図５に示されている本発明の別の実施例で
ある回路５００は、回路４５０に実質的に同一である
が、回路４５０のＮＰＮトランジスタＴ１の代わりに回
路４５０ではＮＰＮトランジスタＴ１１が含まれる。そ
の他は、回路５００の動作が上記した回路４５０の動作
と実質的に同じである。

【００７５】回路４５０及び５００には幾つかの欠点が
ある。第１に、オン状態の電圧降下（２．４−４．０
Ｖ）が比較的大きいため、リュースイッチ３００におい
て比較的大きな電力が消費され、正しい大電流動作のた
めのヒートシンクが必要であり、負荷２にかかる電圧が
減少する。第２に、回路４５０及び５００において、Ａ
Ｃ電源に初めに接続された時、リュースイッチはオンの
状態に初期化される。

【００７６】オン状態の電圧降下（Ｖ_SAT-ON）を最小に
するために、図６ａ及び図６ｂに示されるように、半導
体スイッチ１にトライアック或いは逆並列型のＳＣＲを
用いることもできる。図６ａは本発明の一実施例である
回路６００を示し、メイン半導体スイッチ１にトライア
ック６０１が用いられている。図６ａに示されるよう
に、端子Ｂ１３及びＢ１４（即ち図１の端子８１及び８
２）のダイオードブリッジＢＺ１がそれぞれゲート端子
Ｇ及び第２のアノードＭＴ２に接続されている。トライ
アック６０１のゲート端子を保護するめに電流を制限す
る抵抗８６を端子Ｂ１３或いはＢ１４のどちらかのダイ
オードブリッジＢＺ１のトライアック６０１との間に直
列に接続することもできる。オンの状態の時、オンの状
態の電圧降下（Ｖ_SAT-ON）は０．８から１．６ボルトの
間となる。端子ＧとＭＴ２（ＳＣＲ１非導通）との間の
インピーダンスが高くなった後、ＡＣ信号のゼロクロス
でトライアック６０１がオンになる。

【００７７】図６ｂは本発明の実施例である回路６２０
を示し、メイン半導体スイッチ１は回路６０２によって
具現され、この回路６０２は逆並行型のＳＣＲ（即ち、
ＳＣＲ２とＳＣＲ３）によって具現されている。回路６
０２におけるそれぞれのＳＣＲには、ＳＣＲ制御ブリッ
ジ整流器８のＳＣＲ１より高い電流を流すことができ
る。図６ａに示されるように、ダイオードブリッジＢＺ
１の端子Ｂ１３及びＢ１４（即ち、図１の端子８１及び
８２）は、それぞれゲート端子１３及び１２に接続され
ている。図６ａの回路６００におけるように、電流を制
限する抵抗８６を端子Ｂ１３及びＢ１４のどちらかのダ
イオードブリッジＢＺ１と逆並行型ダイオードＳＣＲ２
とＳＣＲ３との間に直列に配置して、ゲート端子Ｇ２及
びＧ３を保護することができる。オン状態の時に、ＳＣ
Ｒ３のカソードＫ３とＳＣＲ２のカソードＫ２との間に
トリガ電流が生成され、ＳＣＲ３のゲート端子Ｇ３、ブ
リッジ整流器ＢＺ１、ＳＣＲ１、ＳＣＲ２のゲート端子
Ｇ２とによって形成された経路をそれぞれ流れる。この
トリガ電流によって、ＳＣＲ２及びＳＣＲ３が交互に導
通状態になる。オン状態の時の電圧降下（Ｖ_SAT-ON）は
約１Ｖである。メイン半導体スイッチ１がＡＣ信号のゼ
ロクロスでオフ状態となり、端子Ｇ２とＧ３（ＳＣＲ１
は非導通）との間のインピーダンスが高くなった後、Ｓ
ＣＲ２及びＳＣＲ３は非導通状態になる。

【００７８】回路６００及び６２０において、トライア
ック６０１及びスイッチ装置６０２のＳＣＲ２及びＳＣ
Ｒ３等を用いた場合に負荷２に流れる得る電流を、図４
及び図５の回路４５０及び５００の対応する電流に容易
に適用できる。更に、リュースイッチ３００のオン状態
の電圧降下が低いことから、上述した回路４５０及び５
００と比べて、同じ電流負荷における電力散逸が減少す
る。

【００７９】図７は本発明の別の実施例である回路７０
０を示し、初期化回路／電力回復リセット回路１５及び
ダイヤルゲート１３が具現されている。ダイオードＤ
３、抵抗Ｒ８、コンデンサＣ４及びＣ４’によって具現
された初期化回路／電力回復セット回路１５及びダイヤ
ルゲート１３は、以下リューのネットワークと呼ぶ。更
に、減衰器９は抵抗Ｒ４及びＲ６から構成される電圧デ
バイダによって具現されている。回路７００において、
利得回路１４は、抵抗Ｒ１５及びＰＮＰトランジスタＴ
３、ＮＰＮトランジスタＴ２を含む補足的な縦続増幅器
によって具現されている。ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８
及びメイン半導体スイッチ１は、回路６００に類似の回
路によって具現されているが、コンデンサＣ６及び抵抗
Ｒ７より構成される側路フィルターがトライアック６０
１のゲートターミナルに設けられている点が異なる。利
得回路１１及び状態メモリ／トリガ回路１２は、上記し
た回路４５０と同様に設けられている。フィルター回路
２８及び２９のそれぞれは、ダイオード（Ｄ１或いはＤ
２）と並行に接続されたコンデンサ（Ｃ２或いはＣ３）
によって具現されている。フィルター回路２８及び２９
のそれぞれにおいて、ダイオード（例えばＤ１）が、利
得トランジスタ（例えばトランジスタＴ１）のエミッタ
接合に逆並行に接続されている。この構成では、ダイオ
ードは以下の３つの機能を果たす。（ａ）ＬＴＳ効果の
分布容量性成分（Ｓ_b）を増加するための負の経路の供
給。（ｂ）利得トランジスタのエミッタ接合の保護。
（ｃ）ＬＴＳ効果の等価誘導信号源成分（Ｓ_c）におけ
る頂点の検出。

【００８０】回路７００において、リューのネットワー
クのコンデンサＣ４は、状態メモリ／トリガ回路１２の
コンデンサＣ１より非常に大きいキャパシタンスを有す
る。この実施例において、コンデンサＣ４に分極分解コ
ンデンサを用いることができる。電解コンデンサは寄生
インダクタンスを有するため、リューのネットワークに
は非分極コンデンサＣ４’を用いてリューのネットワー
クの応答時間を速くする。

【００８１】初めに、即ちリュースイッチ３００にＡＣ
電力信号が初めに加えられた時、コンデンサＣ４及びＣ
１は放電される。前述したように、端子８３と端子８５
間の整流信号のゼロクロス後に、コンデンサＣ１は瞬間
的に完全に充電される。しかしながら、コンデンサＣ４
は比較的放電された状態であることから、コンデンサＣ
１の充電電流が順方向にバイアスされたダイオードＤ３
を介して分流され、コンデンサＣ４に充電されるため、
減衰器９の入力端子９２に十分なトリガ電流パルスが現
れない。したがって、リュースイッチ３００はオンの状
態にトリガされない。リュースイッチ３００がオフの状
態の時、前述したように、トリガ／制御回路２００には
電流が流れない。利得回路１１及び１４におけるリーク
電流はｎＡ（ナノアンペア）の範囲であるため無視でき
る。リュースイッチ３００がオフ状態の時、抵抗Ｒ８に
よってコンデンサＣ４は実質的に放電された状態に保た
れる。従って、初期化回路１５によって更にオフ状態が
安定し、減衰器９の入力端子１２２が共通グラウンドよ
り高いダイオード１個分の電圧降下（即ち約０．７Ｖ）
より高くは保たれない。従って、リュースイッチ３００
が、ＡＣ信号の瞬間的なサージ或いはタッチパネル１７
の偶発的な瞬間的接触によってトリガされることはな
い。

【００８２】前述したように、人間がタッチパネル１７
に触れると、コンデンサＣ１は放電され、整流信号がト
ランジスタＴ１による低インピーダンス経路を介して端
子１２１と端子１２２間に送られる。この信号は減衰器
９によって減衰されるが、ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８
のＳＣＲ１をトリガするのには十分であり、メイン半導
体スイッチ１がトリガされて導通状態になる。前述した
オン状態の帰還プロセスがリュースイッチ３００をオン
状態に維持するため、コンデンサＣ４が安定した電圧に
保たれる安定した状態となる。このとき、導線６及び７
にかかるＡＣ電力信号が、突然中断されると、コンデン
サＣ４は、コンデンサＣ４のキャパシタンス及び抵抗Ｒ
８の抵抗値によって決められる時定数に応じて抵抗Ｒ８
を介して放電される。従って、これらの値を適切に選択
することによって、所定の時間内に電力が回復した場
合、リュースイッチ３００がオン状態に復帰することが
できる。即ち、オンの状態メモリが機能する。しかしな
がら、所定時間の後に電力が回復すると、コンデンサＣ
４は放電状態である。前述したように、放電されたコン
デンサＣ４はコンデンサＣ１の充電パルスを吸収するこ
とができるため、安定したオフ状態が作られる。従っ
て、リュースイッチ３００はタッチパネル１７が再び接
触されるまでオフ状態に保たれる。

【００８３】一定時間オン状態に保ちその後オフ状態に
リセットする機能は、高い安全性を提供することができ
る。（以下「リューの機能」と呼ぶ）。悲惨な結果とな
る事故の多くは、電気器具或いは機械が停電によって動
作状態のまま放置された場合に起こる。即ち電力が回復
した時、これらの器具或いは機械は注意が払われないま
ま動作が再開され、電気器具の損壊事故及び火災或いは
人身事故につながる場合が多い。しかしながらリューの
ネットワークのリューの機能は、所定時間内に電力が復
帰した場合にのみ、電気器具或いは機械の動作が再開さ
れ、動作が継続される。しかし、所定時間を過ぎた場合
にはオフ状態にリセットされる。従ってリューの機能
は、短時間の頻繁な電力の中断時にもオン状態を維持す
る。

【００８４】フィルター回路２８のコンデンサＣ２或い
はＣ２’と、抵抗Ｒ１及びオペレータの等価インピーダ
ンスとで、ローパスフィルターを形成し、タッチパネル
１７からの高周波の電磁干渉及び整流信号のサージによ
る利得回路１１からのノイズを排除する。ダイオードＤ
１は以下３つの機能を果たす。（ａ）ＬＴＳ効果の誘導
成分（Ｓ_c）を高めるＲＦ頂点の検出器となる。（ｂ）
負の半周期信号電流を整流することにより、ＬＴＳ効果
の容量性成分（Ｓ_b）に対するタッチパネルの接触感度
を高める。（ｃ）利得回路の入力端子を保護する。フィ
ルター回路２９のコンデンサＣ３は、前述したコンデン
サＣ２或いはＣ２’と同様に機能する。

【００８５】抵抗Ｒ５と、トライアック６０１のゲート
端子Ｇに接続された抵抗Ｒ７及びコンデンサＣ６とによ
って、動作時にサージを防止し、トライアック６０１の
ループ端子Ｇへの高周波ノイズを抑制する。更に、直列
につながれたＥＭＩ抑制器３及び３’（図１参照）によ
って電磁干渉及びノイズがフィルタリングされ、これら
の抑制器には、第２鉄合金のソレノイド及びキャパシタ
ンスを有するフェライト芯によって形成されるＬＣ回
路、或いは市販されているモノリシックＥＭＩフィルタ
ーを含む種々の形態のローパスフィルターを用いること
ができる。

【００８６】図８−図１０は、本発明の実施例である回
路７２０、７４０、７６０を示し、それぞれの回路は図
７の回路７００の変更例である。回路７２０は、コンデ
ンサＣ２’及びダイオードＤ１’によるフィルター回路
２８、及びＰＮＰトランジスタＴ１１による利得回路１
１を含む。図９の回路７４０は、図７の回路７００に実
質的に同一であるが、図６ｂの回路６２０のようにメイ
ン半導体スイッチ１として逆並行型ＳＣＲ２及びＳＣＲ
３が用いられている点が異なる。図１０の回路７６０は
図８の回路７２０に実質的に同一であるが、図６ｂの回
路６２０と同様にメイン半導体スイッチ１として逆並行
型ＳＣＲ２及びＳＣＲ３が用いられている点が異なる。

【００８７】図１１は、リミッター（例えばリミッター
２０）の回路８００及び８１０、８２０をそれぞれ示し
ている。回路８００には抵抗Ｒ４０が含まれている。回
路８１０には、コンデンサＣ４２がリミッターとして含
まれている。回路８２０では、コンデンサＣ４５と抵抗
Ｒ４４が直列に接続されている。

【００８８】図１２は回路９００のシステムブロック図
を示し、本発明の過電流信号処理回路１６を表してい
る。回路９００には、電流−電圧変換装置（ＡＶＣ）
５、ＡＣ−ＤＣ変換器即ち整流器９０４、レギュレータ
９０５を備えるリミッター、リプルフィルター９０６、
自動温度補正／過電流トリップ値追従型温度特性回路９
０７、過電流トリッププリセット回路９０８、閾値回
路、ＯＲゲート９０３が含まれる。コンデンサＣ４２及
びＣ４５は、金属或いは導体のタッチパネルの表面に誘
電体或いは抵抗物質を被覆することによって具現でき
る。

【００８９】ＡＶＣ５には、変流器即ち分流素子、或い
は別のタイプの電流−電圧変換素子が利用できる。ＡＶ
Ｃ５の電流側端子は、ＡＣ電力線６と７との間のリュー
スイッチ３００及び負荷２、フューズ４に直接接続され
ている。

【００９０】負荷２の電流（主電流）を表すＡＶＣ５の
出力信号が、ＡＣ−ＤＣ変換器即ち整流器９０４（例え
ば、半波整流器、全波整流器、全波ブリッジ整流器）に
接続される。この整流された信号はレギュレータ／リミ
ッター９０５によって調整され、リプルフィルター９０
６によって平滑化される。こうして得られたＤＣ信号
は、主電流を表す。温度自動補正回路９０７は、一連の
特性曲線（ｉｏｔ−Ｔ曲線）に従う感温性のトリッピン
グ値に応じてＤＣ信号を調整するために設けられる。こ
の温度補正されたＤＣ信号は、次に電圧ディバイダ９０
８によって減衰され、所定の過電流トリッピング値のた
めの閾値素子のセットに接続される。過電流状態となる
と、過電流信号が端子１４４でＯＲゲート９０３に送ら
れ、第２の利得回路１４をトリガし、保護のためにリュ
ースイッチ３００がオフ状態になる。バックアップ入力
端子１４５は、リュースイッチ３００をオフにするため
の１つ或いはそれ以上の動作信号を受信する。追加の保
護機能に自動ブレーカー機能が必要な場合は、追加のバ
ックアップ信号入力をＯＲゲート９０３の追加の入力端
子として備えることもできる。

【００９１】図１３−図１５のそれぞれは、リュースイ
ッチ３００に用いることができる３つの静的な過電流が
かかった時に引外す回路９１０及び９２０、９４０は具
現を示す。回路９１０及び９２０、９４０によって例示
したようにリュースイッチ３００に過電流防止を設ける
ことによって、非常に低価格な分岐単極スイッチ（ｂｒ
ａｎｃｈｓｉｎｇｌｅｐｏｌｅｓｗｉｔｃｈ）と
なる。従って、多数の電気回路が１つの電気回路の過電
流による影響を受ける従来技術の課題であった過電流防
止のシステムの欠点が解消され、安全性が大幅に高ま
る。

【００９２】回路９１０には、小電流変流器ＴＦが電流
検出器５として含まれる。変流器よりむしろ電流検出器
として、分流素子或いは別の電流−電圧変換素子を用い
ることができる。変流器ＴＦにおいて、一次コイルＴＦ
１にはメイン半導体スイッチ１の電流が流れ、一方二次
コイルＴＦにはコイルＴＦ１の電流に比例するＡＣ電流
信号が発生する。ツェナーダイオードＺ４及びコンデン
サＣ７、及びＲ１２が、増倍電圧半波整流器を構成す
る。ツェナーダイオードＺ４は、得られる半波整流信号
の振幅の調整及び制限をし、信号が整流器Ｄ１０を介
し、メイン半導体スイッチ１に流れる電流を表すＤＣ電
圧信号が端子９０２に送られる。コンデンサＣ８及び抵
抗ネットワーク９０７（抵抗Ｒ９及びＲ１１、感温性抵
抗Ｒ１０及びＲ１８からなる）によってフィルターがか
けられ減衰されたこのＤＣ電圧信号が、シリコンダイオ
ードＤ５を介して入力信号としてリュースイッチ３００
の利得回路１４に送られる。抵抗ネットワーク９０７に
おける抵抗の適切な抵抗値を選択して、リュースイッチ
３００に好適な過電流引外し値を選択できる。

【００９３】過電流閾値に達すると、抵抗Ｒ１４及びダ
イオードＤ４（図１３参照）によって正帰環が確立さ
れ、利得回路１４によってリュースイッチ３００がオフ
の状態になる。回路９１０によって過電流に対する感度
が高められる。

【００９４】シリコンダイオードＤ５の順方向バイアス
の電圧降下が負の温度係数をもつ。（即ち、温度が高く
なると、ダイオードＤ５のその端子間の順方向バイアス
の電圧降下が減少する）。従って、温度が高くなると、
ダイオードＤ５の引外し閾値が低くなる。感温性素子
（例えば、サーミスターＲ１０及び／またはＲ１０’）
によって、温度に依存する過電流引外し接点の動特性が
得られ、温度変化に対する更なる引外し閾値の補正及び
微調整が可能となる。こうすることによって、温度補正
或いは適応性過電流防止を達成することができる。即
ち、環境温度及びスイッチ温度が変化すると、リュース
イッチ３００の引外し値が自動的に変わる。従って、リ
ュースイッチ３００は高い保護機能を有し、リュースイ
ッチ３００に取り付けられた電気的ネットワーク或いは
電気器具、人体、リュースイッチ３００自体を保護す
る。

【００９５】もちろん、他の感温性素子を用いても同じ
ような結果を得ることができる。

【００９６】図１４に示される回路９２０は、図１２の
回路９１０の変更例である。図１４における回路９２０
には、電流検出器５の中心にタップを備えた二次コイル
ＴＦ２を用い、ダイオードＤ６及びＤ７によって全波整
流が得られる。回路９２０において、逆方向バイアスさ
れたツェナーダイオードＤ５及び負荷抵抗Ｒ１３によっ
て閾値成分が得られる。

【００９７】図１５に示される回路９４０は、図１２の
回路９１０の変更例である。図１３における回路９４０
には、ダイオードブリッジ整流器ＢＺ２が設けられ、電
流検出器５の二次コイルＴＦ２に電圧信号の全波整流が
生成される。回路９４０においては、素子ＴＥ１によっ
て閾値成分が得られるが、例えば、ＰＮＰＮ型の４層シ
ョックレーダイオード及び負荷抵抗Ｒ１３を用いること
もできる。

【００９８】図１６及び図１７には、随意選択のゼロク
ロス回路１０００及び１０５０がそれぞれ例示されてい
る。図１６に示されているように、回路１０００には、
ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８の端子８３と８５との間に
直列に接続された（即ち、リュースイッチ３００の共通
グラウンドに接続された）抵抗Ｒ１６及びＲ１５によっ
て構成される電圧ディバイダと、ベース端子が電圧ディ
バイダの出力信号Ｖ_b4によって制御されるＮＰＮ型トラ
ンジスタＴ４とが含まれる。リュースイッチ３００がオ
フ状態の時、ＮＰＮ型トランジスタＴ４が導通すると、
低インピーダンス経路ができ、ＳＣＲ１のゲート端子Ｇ
１のトリガ信号が共通グラウンドに短絡する。閾値電圧
Ｖ_thresを越えるとＮＰＮ型トランジスタＴ４が導通
し、Ｇ１がトリガされなくなる。図１６は、図７に示さ
れたように具現された状態メモリ／トリガ回路１２、減
衰器９、ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８、メイン半導体ス
イッチ１を示している。カップリングダイオードＤ５０
によって、ＳＣＲ制御ブリッジ整流器８の端子８３とト
リガ／制御回路１２の端子１２１とが接続されている。
図１８は波形１及び２を示し、それぞれが閾値電圧Ｖ
_thres及びＳＣＲ１のゲート端子Ｇ１のトランジスタＴ
４の出力インピーダンスである。

【００９９】図１７の回路１０５０において、回路１０
００の抵抗値Ｒ１５及びＲ１６からなる電圧ディバイダ
が、直列に接続されたツェナーダイオードＺ１、随意選
択の発光ダイオードＬＥＤ１、抵抗１８及び抵抗１７か
らなる電圧ディバイダに置き換えられている。導通する
と、ツェナーダイオードＺ１間の電圧降下が比較的一定
であるため、より正確なゼロクロス閾値電圧Ｖ_thresを
９Ｖ〜１９Ｖの範囲の電圧から選択することができる。
暗い所でも視認できるように、リュースイッチ３００に
ＬＥＤ１が含まれている。この夜光機能は、トライアッ
ク或いは逆並行ＳＣＲによってメイン半導体スイッチを
トリガするには不十分な２００μＡの電流より低い電流
しか必要とせず、リュースイッチ３００を照明用のスイ
ッチとして用いる時に特に便利である。

【０１００】また図１６及び図１７は、小さく単純で低
価で安定した、電流漏れのないビープ回路２１を示し、
この回路は、接続点Ａ及び共通グラウンドとの間に直列
に接続されたツェナーダイオードＺ２及び圧電スピーカ
素子ＰＥとによって具現されている。接続点Ａの電圧が
実質的に共通グラウンド（即ち、リュースイッチ３００
のオン状態）から、高いＤＣ電圧（即ちリュースイッチ
３００のオフ状態）まで上昇すると、ブレークダウン電
流がＺ２を通って容量性発電素子ＰＥが急速に充電さ
れ、可聴音が発生する。このような可聴音は、急激な電
圧変化の起こる任意の２接点間にツェナーダイオードＺ
２及び圧電素子ＰＥを接続することによって実現するこ
とができる。このビープ音は、リュースイッチ３００の
スイッチが切り替わる時、圧電スピーカ素子ＰＥから発
生する。従って、ビープ回路２１は、リュースイッチ３
００が切り替えられる時、オペレータの操作に応じて音
を発生することができる。

【０１０１】図１９及び図２０は、図１に関連して説明
したように具現された、マルチポイントランダムリモー
トコントロール固定スイッチ／リレーとして用いるリュ
ースイッチ３００に接続されたオプトアイソレータ回路
２２及び２３の具体例１１００及び１１５０である。光
学的分離を用いて、（外部共通グラウンド端子２２５に
対する）回路１１００の端子２２３の入力制御信号は、
最大数千ボルト、端子２２１と２２６（オン−チャネ
ル）間の出力信号と分離され、また同様に、（外部共通
グラウンド端子２２５に対する）２２４の入力制御信号
も、端子２２２と２２８（オフ−チャネル）間の出力信
号から分離されている。同様に、（高度に分離された外
部グラウンド端子２３５に対する）回路１１５０の端子
２３３の入力制御信号は、最大数千ボルト、端子２３１
と２３６（オン−チャネル）間の出力信号と分離され、
また同様に、（高度に分離された外部グラウンド端子２
３７に対する）２３４の入力制御信号も、端子２３２と
２３８（オフ−チャネル）間の出力信号から分離されて
いる。従って、端子２２３及び２２４の信号、及び外部
共通グラウンド端子２２５の信号は、制御信号を発生し
得る全ての装置を接続することができる３線からなるバ
ス４００で送られる。図２１に示されているように、３
線からなる制御バス４００を利用して、外部機器による
マルチポイントランダムリモートコントロールを固体ス
イッチ１２００を介して負荷２ａに送る。同様に、端子
２３３及び２３４の制御信号、及び外部共通グラウンド
端子２３５及び２３７の制御信号も、制御信号を発生し
得る全ての装置を接続できる４線からなるバス４１０で
送られる。図２２に示されているように、４線からなる
制御バス４１０を用いて、マルチポイントランダムリモ
ートコントロールを固体スイッチ１２０１を介して負荷
２ｂに送る。

【０１０２】図１３は本発明による実施例の回路１３０
０を示し、図１の様々な機能回路を具現して組み合わせ
たものである。

【０１０３】リュースイッチ３００には過電圧防止が組
み込まれているため、防止装置による保護を必要としな
い。この組み込み過電圧防止は、例えば、図７を引用し
て例示することができる。オフ状態の時に過電圧状態が
発生すると（例えば、ＡＣ信号の大きな電圧サージの
時）トランジスタＴ１のコレクタ端子とエミッタ端子と
の間の整流全波形ＤＣ信号がトランジスタＴ１のブレー
クダウン電圧を越えてトランジスタＴ１が導通する。ト
ランジスタＴ１が導通するとコンデンサＣ１が放電され
る。トランジスタＴ１に流れる電流によってトリガパル
スが供給され、減衰器９を介してＳＣＲ１をトリガす
る。ＳＣＲ１が導通するとダイオードブリッジＢＺ１に
短絡し、次ぎにトライアック６０１をトリガして導通状
態にする。従って、リュースイッチ３００がオンの状態
となり、リュースイッチ３００にかかる電圧が導通して
いるトライアック６０１にかかる電圧まで降下する。従
って、前述した帰還プロセスを再発生し、例えばタッチ
パネル１９に接触する外部因子によってリュースイッチ
３００がオフ状態になるまで、リュースイッチ３００の
オンの状態が維持される。トランジスタＴ１のブレーク
ダウン及びトライアック６０１の導通がマイクロ秒以下
で起こり、トライアック６０１の導通により半導体スイ
ッチの２端子間が短絡し、リュースイッチ３００間の電
圧降下を実質的に排除できる。また、トランジスタＴ１
のブレークダウン電流が減衰器９の抵抗によって制限さ
れるため、リュースイッチ３００の端子間に発生する過
電圧はリュースイッチ３００に損害を与えるには時間が
短か過ぎる。従って、ＡＣ信号に過電圧状態が持続して
も、リュースイッチ３００は防止装置による保護を必要
としない。防止装置による保護を必要とせず、損傷した
防止装置の取り替え費用も削減できる。従って、リュー
スイッチ３００は従来の固体スイッチと比べ相当にコス
トを削減することができる。

【０１０４】従って、本発明は、安定したオフ状態の時
電流を必要としない、またスイッチを動作させるのにも
電力を必要としないスイッチを提供する。更に、本発明
は、過電圧防止のための防止装置を必要としない固体ス
イッチを提供する。

【０１０５】本発明の範囲内で様々な変更が可能であ
る。例えば、リュースイッチ３００の利得回路には（例
えば利得回路１１及び１４）ある種のＪ−ＦＥＴ、また
はＭＯＳ−ＦＥＴ、ダーリントンバイポーラ、または別
の集積回路またはオペアンプなどの別の利得素子を利用
することができる。また、メイン半導体スイッチ１に
も、例えば、あるＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＭＣＴ、Ｖ−ＭＯ
Ｓ、Ｄ−ＭＯＳ、パワーバイポーラ、または別の二方向
性トリオードサイリスタを利用することができる。

【０１０６】上記した本発明の特定の実施例を例示する
ための上記の説明は本発明を制限するものではない。ま
た本発明は請求の範囲によってのみ限定される。

【０１０７】

【発明の効果】【図面の簡単な説明】

【図１】電気回路１００のシステムブロック図を示し、
この電気回路１００には本発明に基づいた固体スイッチ
（リュースイッチ３００）における制御回路２００が含
まれている。

【図２】ａ及びｂからなり、ａは、タッチパネル（即ち
タッチパネル１７或いは１９）と接触する人体をそれぞ
れ表す等価回路２５０及び２５０’を示す。ｂは、特性
曲線Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄをそれぞれ示し、それぞれ
は抵抗成分（リーク成分）、分配されたキャパシタンス
成分、等価誘導信号源成分、及び人体のインピーダンス
によるＬＴＳ効果の合計である。

【図３】波形１−４を示し、波形１は、固体スイッチ３
００がオン状態の時の負荷２にかかる電圧を示し、波形
２は、固体スイッチ３００がオフ状態の時の端子８３と
トリガ／制御回路２００の共通グラウンド間にかかる電
圧を示し、波形３は固体スイッチ３００がオフ状態の時
の負荷２にかかる電圧を示し、波形４はリュースイッチ
３００がオン状態の時の波形１のゼロクロスでの電圧波
形の３１０及び３１０'を含む端子０１と０２間の電圧
を示す。

【図４】本発明の実施例である回路４５０を示し、ＳＣ
Ｒ制御ブリッジ整流器８及びメイン半導体スイッチ１が
１つのＳＣＲダイオードブリッジ回路（１、８）によっ
て具現され、利得回路１１がトランジスタＴ１によって
具現されている。

【図５】本発明の実施例である回路５００を示し、ＳＣ
Ｒ制御ブリッジ整流器８及びメイン半導体スイッチ１
が、１つのＳＣＲダイオードブリッジ回路（１、８）に
よって具現され、第１の利得回路１１がトランジスタＴ
１１によって具現されている。

【図６】ａ及びｂからなり、ａは本発明の実施例である
回路６００を示し、メイン半導体スイッチ１はトライア
ック６０１によって具現されている。ｂは本発明の実施
例である回路６２０を示し、メイン半導体スイッチ１が
逆並行型ＳＣＲ６０２（ＳＣＲ２及びＳＣＲ３）によっ
て具現されている。

【図７】本発明の別の実施例である回路７００を示し、
リューのネットワーク１３、１５を含む初期化回路を具
現している。

【図８】ｂは本発明の実施例である回路７２０を示し、
図７の回路７００の変更例である。

【図９】本発明の実施例である回路７４０を示し、図７
の回路７００の変更例である。

【図１０】本発明の実施例である回路７６０を示し、図
７の回路７００の変更例である。

【図１１】ａ−ｃよりなり、ａは、リミッターの実施例
（即ち回路８００における図１のリミッター１８或いは
２０）である。ｂは、リミッターの実施例（即ち回路８
１０における図１のリミッター１８或いは２０）であ
る。ｃは、リミッターの実施例（即ち回路８２０におけ
る図１のリミッター１８或いは２０）である。

【図１２】本発明の過電流信号処理回路１６のシステム
ブロック図を含む過電流防止回路９００を示す。

【図１３】リュースイッチ３００の回路９１０であり、
電流検出器５及び過電流防止回路１６を示す。

【図１４】リュースイッチ３００の回路９２０を示し、
電流検出器５及び過電流防止回路１６を示す。

【図１５】リュースイッチ３００の回路９４０を示し、
電流検出器５及び過電流防止回路１６を示す。

【図１６】図１のゼロクロス検出回路１０を具現するの
に好適なマイクロ電流ゼロクロス回路１０００を例示す
る。

【図１７】図１のゼロクロス検出回路１０を具現するの
に好適なマイクロ電流ゼロクロス回路１０５０を例示す
る。

【図１８】波形１及び２を示し、波形１は閾値電圧Ｖ
_thres、波形２はトランジスタＴ４の動作によるＳＣＲ
１のゲート端子Ｇ１でのインピーダンスである。

【図１９】図１に関連して記載したように、リュースイ
ッチ３００に接続された図１のオプトアイソレータ回路
２２の実施例１１００を示す。

【図２０】図１に関連して記載したように、リュースイ
ッチ３００に接続された図１のオプトアイソレータ回路
２３の実施例１１５０を示す。

【図２１】３線からなる制御バス４００を用いての固体
スイッチ１２００を介した外部機器による負荷２ａのマ
ルチポイントランダムコントロールの具現、及びリュー
スイッチの制御バスと電力線との高度な分離を具現を示
す。

【図２２】４線からなる制御バス４１０を用いての固体
スイッチ１２０１を介した外部機器による負荷２ｂのマ
ルチポイントランダムコントロールの具現、及びリュー
スイッチの制御バスと電力線との高度な分離を具現を示
す。

【図２３】本発明の一実施例である回路図１３００を示
す。

【符号の説明】

１メイン半導体スイッチ２負荷３電磁障害抑制器４ヒューズ５電流検出器６、７端子８ＳＣＲ制御ブリッジ整流器９減衰器１０ゼロクロス検出器１１第１の利得回路１２状態メモリ／トリガ回路１３ダイオードゲート１４第２の利得回路１５初期化／リセット回路１６過電流防止回路１７、１９タッチパネル１８第１のリミッター２０第２のリミッター２１ビープ回路２２３線制御バスオプトアイソレーター２３４線制御バスオプトアイソレーター２８、２９フィルター回路８６抵抗５０カップリングダイオード２００トリガ／制御回路３００リュースイッチ４００、４１０外部制御バス、４５０回路５００回路６００、６２０回路７００、７２０、７４０回路９００、９１０、９２０、９４０過電流引外し回路１０００、１０５０ゼロクロス回路１１００、１１５０オプトアイソレータ回路１２００、１２０１固体スイッチＡＴ２６、ＡＴ３６誘導信号源Ｓ_a 抵抗性成分Ｓ_b 容量性成分Ｓ_c 誘導信号源成分Ｓ_d ＬＴＳ効果の３つを合わせたもの

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気的負荷を制御するための固体電気
スイッチであって、第１の端子と、第２の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子とに接続され、前記電
気的負荷と共に、前記ＡＣ電源との間に直列回路を形成
する半導体スイッチであって、制御端子で制御信号を受
信すると導通し、前記半導体スイッチが導通すると前記
固体電気スイッチがオン状態となり、前記半導体スイッ
チが非導通の時オフ状態となる、該半導体スイッチと、前記半導体スイッチと並行に前記第１及び第２の端子に
接続され、前記制御信号を供給する制御回路とを含むこ
とを特徴とする固体電気スイッチ。
【請求項２】前記オフ状態の時、前記制御回路には
実質的に電流が流れないことを特徴とする請求項１に記
載の固体電気スイッチ。
【請求項３】前記第１及び第２の端子を介して前記
制御回路に電力が供給されることを特徴とする請求項１
に記載の固体電気スイッチ。
【請求項４】前記制御回路が動的な帰還回路を含
み、前記制御信号を介した前記動的な帰還回路によっ
て、前記ＡＣ電源のＡＣ信号の各半周期の始まりで、前
記オン状態の時に前記半導体スイッチをトリガして導通
することを特徴とする請求項１に記載の固体電気スイッ
チ。
【請求項５】前記制御回路が、固体状態の静的な部
品のみを含むことを特徴とする請求項１に記載の固体電
気スイッチ。
【請求項６】電気信号を受信する前記制御回路が、前記オフ状態の時に前記ＡＣ電源からのＡＣ信号を受信
してこのＡＣ信号を整流して整流信号にする整流器と、（ａ）前記オフ状態の時に前記整流信号を受信するた
め、及び（ｂ）前記電気信号に応じて放電し、前記制御
信号を供給して、前記半導体スイッチを導通させるため
に接続された、コンデンサとを含むことを特徴とする請
求項１に記載の固体電気スイッチ。
【請求項７】前記負荷における電流が所定の値を超
えると、前記半導体スイッチを非導通にする過電流防止
回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の固体
電気スイッチ。
【請求項８】前記過電流防止回路が、前記負荷装置
の電流を表す電気信号を生成するために接続された電流
検出器を含むことを特徴とする請求項７に記載の固体電
気スイッチ。
【請求項９】前記制御回路に電気的に接続されたタ
ッチパネルであって、外部因子が接触すると前記電気信
号を生成する、該タッチパネルを更に含むことを特徴と
する請求項１に記載の固体電気スイッチ。
【請求項１０】前記外部因子と基準グラウンド間の
インピーダンスによって前記電気信号が生成されること
を特徴とする請求項９に記載の固体電気スイッチ。
【請求項１１】前記電気信号が、環境による電界と
前記インピーダンスとの相互作用から得られる相補効果
によって合成されることを特徴とする請求項１０に記載
の固体電気スイッチ。
【請求項１２】前記インピーダンスが主として抵抗
であることを特徴とする請求項１０に記載の固体電気ス
イッチ。
【請求項１３】前記インピーダンスが主としてキャ
パシタンスであることを特徴とする請求項１０に記載の
固体電気スイッチ。
【請求項１４】前記外部因子によって集められた電
磁放射が前記電気信号の一部になることを特徴とする請
求項１０に記載の固体電気スイッチ。
【請求項１５】前記制御回路が更に、前記電気信号
に応答する利得回路を含み、前記利得回路が前記電気信
号に応じて前記整流信号を前記制御端子に供給する、該
制御回路であることを特徴とする請求項６に記載の固体
電気スイッチ。
【請求項１６】前記利得回路がバイポーラトランジ
スタを含むことを特徴とする請求項１５に記載の固体電
気スイッチ。
【請求項１７】前記バイポーラトランジスタがＮＰ
Ｎバイポーラトランジスタを含み、前記利得回路が更
に、前記バイポーラトランジスタのベース端子と前記バ
イポーラトランジスタのエミッタ端子との間に逆並行に
接続されたダイオードを含み、そのコレクタ端子が前記
整流信号を受信するために接続されていることを特徴と
する請求項１６に記載の固体電気スイッチ。
【請求項１８】前記バイポーラトランジスタがＮＰ
Ｎバイポーラトランジスタを含み、前記利得回路が、前
記バイポーラトランジスタのベース端子と、前記バイポ
ーラトランジスタのエミッタ端子との間に逆並行に接続
されたダイオードを更に含み、前記エミッタ端子が前記
整流信号を受信するために接続されていることを特徴と
する請求項１６に記載の固体電気スイッチ。
【請求項１９】前記ＡＣ信号がゼロクロスすると前
記半導体スイッチが非導通となり、それと同時に前記整
流信号が前記コンデンサに充電され、充電電流により前
記制御信号が供給されることを特徴とする請求項６に記
載の固体電気スイッチ。
【請求項２０】前記制御回路が、第２の電気信号に
応答する第２の利得回路を更に含み、前記第２の利得回
路が前記制御回路の共通グラウンドと前記制御端子との
間に信号側路を形成し、前記制御信号が前記半導体スイ
ッチに到達するのを防止することを特徴とする請求項１
５に記載の固体電気スイッチ。
【請求項２１】前記第２の利得回路がバイポーラト
ランジスタを含むことを特徴とする請求項２０に記載の
固体電気スイッチ。
【請求項２２】前記第２の利得回路が、前記バイポ
ーラトランジスタのベース端子とエミッタ端子との間に
逆並行に接続されたダイオードを更に含むことを特徴と
する請求項２１に記載の固体電気スイッチ。
【請求項２３】前記半導体スイッチの電流が所定の
値を超えると、前記第２の電気信号を供給する過電流防
止回路を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の
固体電気スイッチ。
【請求項２４】前記制御端子と前記共通グラウンド
との間に接続された第２のコンデンサを含む初期化回路
を更に含み、前記第２のコンデンサが前記制御回路の前
記コンデンサのキャパシタンスより大きいキャパシタン
スを有すことを特徴とする請求項２０に記載の固体電気
スイッチ。
【請求項２５】前記第２のコンデンサがダイオード
を介して前記制御端子に接続されていることを特徴とす
る請求項２４に記載の固体電気スイッチ。
【請求項２６】前記初期化回路が、前記第２のコン
デンサを前記共通グラウンドに放電するべく接続された
抵抗を更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の固
体電気スイッチ。
【請求項２７】前記整流信号を受信するべく前記制
御端子に接続されたゼロクロス回路を更に含み、前記ゼ
ロクロス回路が、前記ＡＣ信号がゼロを交差する時以外
は前記制御信号が前記半導体スイッチに達することを阻
止することを特徴とする請求項６に記載の固体電気スイ
ッチ。
【請求項２８】前記整流器がダイオードブリッジを
含み、前記半導体スイッチがサイリスタ（ＳＣＲ）を含
むことを特徴とする請求項６に記載の固体電気スイッ
チ。
【請求項２９】前記半導体スイッチが、前記制御信
号を受信するべく接続されたトライアックを含むことを
特徴とする請求項１に記載の固体電気スイッチ。
【請求項３０】前記半導体スイッチが、前記制御信
号によってトリガされる逆並行型のサイリスタを含むこ
とを特徴とする請求項１に記載の固体電気スイッチ。
【請求項３１】前記整流器が、ＳＣＲ制御ブリッジ
整流器を含むことを特徴とする請求項６に記載の固体電
気スイッチ。
【請求項３２】前記制御回路が、前記整流器の出力
端子と前記制御端子との間の前記コンデンサに直列に接
続された抵抗を更に含むことを特徴とする請求項６に記
載の固体電気スイッチ。
【請求項３３】前記制御回路が、前記コンデンサと
前記制御端子との間に接続された減衰回路を更に含むこ
とを特徴とする請求項６に記載の固体電気スイッチ。
【請求項３４】前記減衰回路が、電圧分割回路を含
むことを特徴とする請求項３３に記載の固体電気スイッ
チ。
【請求項３５】前記初期化回路が、前記第２のコン
デンサと並行に接続された抵抗を更に含み、前記抵抗の
抵抗値と前記第２のコンデンサのキャパシタンスとの積
に対応する時定数が、前記制御回路の前記コンデンサの
充電時定数を超えることを特徴とする請求項２４に記載
の固体電気スイッチ。
【請求項３６】前記初期化回路が、電力が投入され
た時に前記半導体スイッチを非導通とするべく動作する
ことを特徴とする請求項２４に記載の固体電気スイッ
チ。
【請求項３７】前記半導体スイッチが導通している
時に電力が中断された場合、所定時間内に電力が復帰す
ると前記半導体スイッチは導通し、前記所定時間を過ぎ
た後に電力が復帰すると非導通となるように、前記初期
化回路が動作することを特徴とする請求項２４に記載の
固体電気スイッチ。
【請求項３８】前記第２の利得回路が、前記第２の
利得回路が相補縦続増幅器（complementary cascade am
plifier）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の
固体電気スイッチ。
【請求項３９】前記タッチパネルが、電流を制限す
る抵抗を介して前記制御回路に接続されていることを特
徴とする請求項９に記載の固体電気スイッチ。
【請求項４０】前記タッチパネルがコンデンサを介
して前記制御回路に接続されていることを特徴とする請
求項９に記載の固体電気スイッチ。
【請求項４１】前記制御回路の制御端子に接続され
たローパスフィルタを更に含むことを特徴とする請求項
９に記載の固体電気スイッチ。
【請求項４２】前記タッチパネルが金属表面を備え
ることを特徴とする請求項９に記載の固体電気スイッ
チ。
【請求項４３】前記金属表面が、抵抗性材料或いは
絶縁体で被覆されていることを特徴とする請求項４２に
記載の固体電気スイッチ。
【請求項４４】前記電流検出器が変圧器を含むこと
を特徴とする請求項８に記載の固体電気スイッチ。
【請求項４５】前記変圧器が、前記負荷装置の前記
電流を表す電圧出力信号を生成することを特徴とする請
求項４４に記載の固体電気スイッチ。
【請求項４６】前記過電流防止回路が感温性素子を
含むことから、前記過電流防止回路の所定の値が周囲の
温度によって変わることを特徴とする請求項７に記載の
固体電気スイッチ。
【請求項４７】前記過電流防止回路の所定値が、前
記固体電気スイッチの温度によって変わることを特徴と
する請求項４６に記載の固体電気スイッチ。
【請求項４８】前記過電流防止回路が、前記負荷装置における電流を表す前記信号を受信して、
前記負荷装置における電流を表す信号を生成する整流器
と、前記負荷装置における電流の大きさを表す前記信号を受
信するべく接続された閾値素子であって、前記電流の大
きさが所定値を越えると導通する、該閾値素子とを含む
ことを特徴とする請求項７に記載の固体電気スイッチ。
【請求項４９】前記閾値素子が順方向にバイアスさ
れたシリコンダイオードを含むことを特徴とする請求項
４８に記載の固体電気スイッチ。
【請求項５０】前記閾値素子がツェナーダイオード
を含むことを特徴とする請求項４８に記載の固体電気ス
イッチ。
【請求項５１】前記閾値素子が４層のショックレー
ダイオードを含むことを特徴とする請求項４８に記載の
固体電気スイッチ。
【請求項５２】前記整流器がツェナーダイオードを
含むことを特徴とする請求項４８に記載の固体電気スイ
ッチ。
【請求項５３】前記整流器がダイオードブリッジを
含むことを特徴とする請求項４８に記載の固体電気スイ
ッチ。
【請求項５４】前記整流器と前記閾値素子との間に
抵抗回路を更に含み、前記抵抗回路がサーミスターを含
むことを特徴する請求項４８に記載の固体電気スイッ
チ。
【請求項５５】前記ゼロクロス回路が、前記整流信
号の瞬間的なレベルが前記所定値を越えると前記制御端
子と共通グラウンドとを接続するトランジスタを含むこ
とを特徴とする請求項２７に記載の固体電気スイッチ。
【請求項５６】前記トランジスタが、前記整流器の
出力端子と共通グラウンドとの間の電圧ディバイダの出
力信号によって制御されることを特徴とする請求項５５
に記載の固体電気スイッチ。
【請求項５７】前記ゼロクロス回路が、前記電圧デ
バイダに直列に接続されたツェナーダイオードと発光ダ
イオードとを更に含むことを特徴とする請求項５６に記
載の固体電気スイッチ。
【請求項５８】前記外部因子が前記タッチパネルに
触れると、前記外部因子に可聴音を発する音声応答回路
を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の固体電気
スイッチ。
【請求項５９】前記音声応答回路が、前記整流器の
出力端子と共通グラウンドとの間に直列に接続された圧
電式スピーカ素子とツェナーダイオードとを含むことを
特徴とする請求項５８に記載の固体電気スイッチ。
【請求項６０】前記第２のコンデンサが、並列に接
続された非偏極コンデンサと電解コンデンサとを含むこ
とを特徴とする請求項２４に記載の固体電気スイッチ。
【請求項６１】前記タッチパネルが取り付け面から
オフセットした面に取り付けられることを特徴とする請
求項９に記載の固体電気スイッチ。
【請求項６２】前記タッチパネルの色が第１の色で
あり、前記タッチパネルが第１の色とは異なる第２の色
の取り付けプレートに取り付けられていることを特徴と
する請求項９に記載の固体電気スイッチ。
【請求項６３】前記タッチパネルに電気的に接続さ
れた第２のタッチパネルを更に含み、前記タッチパネル
に外部因子が接触すると、前記タッチパネルによって前
記第２の電気信号が生成されることを特徴とする請求項
２０に記載の固体電気スイッチ。
【請求項６４】前記第１のタッチパネルと前記第２
のタッチパネルが触感或いは色から容易に識別できるこ
とを特徴とする請求項６３に記載の固体電気スイッチ。
【請求項６５】前記第１のタッチパネルと前記第２
のタッチパネルの内どちらのタッチパネルが外部因子に
よって接触されたかを識別できる異なる可聴音を生成す
る音声応答回路を更に含むことを特徴とする請求項６３
に記載の固体電気スイッチ。
【請求項６６】前記第１のパネルと前記第２のパネ
ルに概ね同時に外部因子が接触した時、前記半導体スイ
ッチが非導通を維持することを特徴とする請求項６３に
記載の固体電気スイッチ。
【請求項６７】前記半導体スイッチが前記オフ状態
になるように初期化することを特徴とする請求項１に記
載の固体電気スイッチ。
【請求項６８】前記制御回路に接続され入力信号を
受信するオプトセパレータを更に含み、前記オプトセパ
レータ回路が、前記入力信号に対応する光学的に分離さ
れた出力信号を前記制御回路に供給し、前記光学的に分
離された出力信号を受信すると同時に、前記制御回路が
前記制御信号を供給することにより、前記半導体スイッ
チが導通することを特徴とする請求項１に記載の固体電
気スイッチ。
【請求項６９】マルチポイントランダムコントロー
ルシステムであって、ＡＣ電源の第１の電力線と第２の電力線との間の負荷回
路と直列に接続されている二端子固体電気スイッチであ
って、前記固体電気スイッチが第１及び第２の制御信号
に応答し、前記第１の制御信号を受信すると前記固体的
スイッチは導通となり、前記第２の制御信号を受信する
と前記固体電気スイッチが非導通となる、該固体電気ス
イッチと、前記固体電気スイッチに接続され、前記第１及び第２の
制御信号を送信するオプトセパレータであって、信号バ
スから第１及び第２の電気信号を受信し、光学的に分離
された前記第１及び第２の制御信号として前記第１及び
第２の電気信号を表す出力信号を送信する、該オプトセ
パレータと、前記信号バスに接続された複数の装置であって、それぞ
れの装置が前記装置の出力信号として前記第１及び第２
の電気信号を出力することができる、該複数の装置とを
含むことを特徴とするマルチポイントランダムコントロ
ールシステム。
【請求項７０】前記信号バスが、前記第１及び第２
の電気信号に対する共通グラウンドを含むことを特徴と
する請求項６９に記載のマルチポイントランダムコント
ロールシステム。
【請求項７１】前記信号バスが、前記第１及び第２
の各電気信号に対してそれぞれ別の共通グラウンドを含
むことを特徴とする請求項６９に記載のマルチポイント
ランダムコントロールシステム。
【請求項７２】コンデンサを有する初期化回路であ
って、充電時定数及び放電時定数を有し、前記充電時定
数が前記放電時定数より小さく、前記電気回路が第１の
動作モードの時に前記コンデンサが前記充電時定数に従
って充電され、前記動作モードが中断されると、前記コ
ンデンサが前記放電時定数で放電されることにより、前
記動作モードが保持されるように電気回路に含まれるこ
とを特徴とする初期化回路。
【請求項７３】前記第１の放電時定数より短い第２
の放電時定数を更に含み、前記第２の放電時定数により
前記コンデンサが放電され、前記初期化回路が前記動作
モードからリセットされることを特徴とする請求項７２
に記載の初期化回路。
【請求項７４】ダイオードと、前記ダイオードのカソードとグラウンド端子との間に接
続されたコンデンサと、前記ダイオードの前記カソードと前記グラウンド端子と
の間に接続された抵抗とを含むことを特徴とする請求項
７２に記載の初期化回路。
【請求項７５】前記コンデンサが、並行に接続され
た二方向性コンデンサと電解コンデンサとを含むことを
特徴とする請求項７４に記載の初期化回路。
【請求項７６】電気的負荷を制御するための固体電
気スイッチの製造方法であって、第１の端子と第２の端子とによって半導体スイッチを前
記電気的負荷と直列に接続して、前記電気的負荷と共に
前記ＡＣ電源間に直列回路を形成する過程と、前記半導体スイッチに制御信号を受信する制御端子を設
ける過程と、前記第１及び第２の端子に接続され、前記半導体スイッ
チと並行である制御回路に前記制御信号を生成する過程
とを含み、前記制御信号に応じて前記半導体スイッチが導通し、前
記半導体スイッチが導通している時は前記固体電気スイ
ッチがオン状態であり、前記半導体スイッチが非導通の
時は前記固体電気スイッチがオフ状態であることを特徴
とする方法。
【請求項７７】前記制御回路が、前記オフ状態の時
には実質的に電流を必要としないように設けられること
を特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】前記第１及び第２の端子を介して前
記制御回路に電力を供給する過程を更に含むことを特徴
とする請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】前記制御回路に動的帰還回路を設け
る過程を更に含み、前記動的帰還回路が前記制御信号を
介して前記オン状態の前記半導体スイッチを前記ＡＣ電
源のＡＣ信号の各半周期の始まりでトリガして導通させ
ることを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項８０】前記制御回路に固体の静的な素子の
みを設ける過程を更に含むことを特徴とする請求項７６
に記載の方法。
【請求項８１】前記制御信号を生成する過程が、前記ＡＣ出力から受信したＡＣ信号を整流して整流信号
にする段階と、前記スイッチ装置が導通している時に前記整流信号でコ
ンデンサを充電する過程と、電気信号に応じて前記コンデンサ間に低インピーダンス
の経路を生成する段階であって、前記低インピーダンス
の経路によって前記コンデンサが放電され、前記整流信
号が前記制御信号を供給する、該段階とを更に含むこと
を特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項８２】外部因子がタッチパネルに接触する
ことによって前記電気信号を供給する過程を更に含み、
前記電気信号が前記外部因子のインピーダンスによって
得られることを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項８３】前記電気信号が、環境による電界と
前記インピーダンスとの相互作用から得られる相補効果
によって合成されることを特徴とする請求項８２に記載
の固体電気スイッチ。
【請求項８４】前記インピーダンスが主として抵抗
であることを特徴とする請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】前記インピーダンスが主としてキャ
パシタンスであることを特徴とする請求項８２に記載の
方法。
【請求項８６】前記電気信号が、前記外部因子が集
めるその環境の電磁放射の結果として生成されることを
特徴とする請求項８２に記載の方法。
【請求項８７】負荷にＡＣ電力を供給するための電
気スイッチを製造する方法であって、制御端子で受信したトリガ信号によってトリガされると
前記半導体回路が導通状態になり、所定の回路の条件が
整うと非導通状態になる、前記負荷に直列に接続される
半導体スイッチ回路を設ける過程と、前記半導体スイッチの前記非導通状態の時に前記トリガ
信号を送る帰還回路を設ける過程とを更に含むことを特
徴とする電気スイッチを製造する方法。
【請求項８８】前記ＡＣ電源のＡＣ電圧信号がゼロ
を交差する時に前記所定の回路条件が整うことを特徴と
する請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】前記半導体スイッチの入力端子と前
記制御端子との間に接続されたコンデンサを前記帰還回
路に更に設ける過程を含み、前記半導体スイッチが前記
非導通状態になると、前記ＡＣ電源が前記コンデンサに
充電電流が供給され、前記トリガ信号が前記半導体スイ
ッチに送られることを特徴とする請求項８７に記載の方
法。
【請求項９０】外部の刺激に応じて活性化信号を生
成する活性化回路を設ける過程と、前記制御端子と基準グラウンドとの間に接続され、第１
の状態及び第２の状態を有し、前記活性化信号に応答す
る初期化回路を設ける過程とを更に含み、前記初期化回路が前記第１の状態の時は前記トリガ信号
が前記制御端子に到達するのを阻止し、前記第２の状態
の時は前記トリガ信号が前記制御端子に到達し、前記活
性化信号を受信すると前記初期化回路が前記第１の状態
から前記第２の状態になることを特徴とする請求項８７
に記載の方法。
【請求項９１】前記初期化回路を第２の状態から
第１の状態にする前記非活性化信号に前記初期化回路が
応答し、第２の外部刺激に応じて、非活性化信号を生成するため
の非活性化回路を設ける過程を更に含むことを特徴とす
る請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】前記初期化回路が前記第１の状態で
ある時には実質的に電流が流れない前記帰還回路を設け
ることを特徴とする請求項９０に記載の方法。
【請求項９３】前記外部刺激がないと実質的に電流
が流れない前記活性化回路を設けることを特徴とする請
求項９０に記載の方法。
【請求項９４】前記第２の外部刺激がないと実質的
に電流が流れない前記非活性化回路を設けることを特徴
とする請求項９１に記載の方法。
【請求項９５】前記半導体スイッチ間に接続された
サイリスタ（ＳＣＲ）制御ブリッジ整流器回路を設ける
過程を更に含み、前記初期化回路が前記第１の状態であ
ると前記ＳＣＲ制御整流器に実質的に電流が流れないこ
とを特徴とする請求項９０に記載の方法。
【請求項９６】前記活性化信号に応答して可聴音を
生成するビープ回路を設ける過程を更に含むことを特徴
とする請求項９０に記載の方法。
【請求項９７】前記活性化信号がないと前記ビープ
回路に実質的に電流が流れないことを特徴とする請求項
９６に記載の方法。
【請求項９８】外部因子によるタッチパネルの接触
を検出するための方法であって、前記タッチパネルと基準グラウンドとの間の前記外部因
子の抵抗を検出する過程と、前記タッチパネルと前記基準グラウンドとの間の前記外
部因子のキャパシタンスを検出する過程と、漂遊電磁界によって前記外部因子間にかかる誘導源を検
出する過程と、前記タッチパネルに接続された制御端子を含む利得回路
を設ける過程であって、１つ以上の前記抵抗、及び前記
キャパシタンス、前記誘導源が個々に或いはそれらを合
計したものが所定の値を超えると前記利得回路が出力信
号を生成する、該過程とを含む方法。
【請求項９９】前記抵抗の検出及び前記キャパシタ
ンスの検出、前記誘導源の検出が、前記タッチパネルに
直列に接続された抵抗と、前記タッチパネルと第１の基
準電圧との間に接続された抵抗と、前記抵抗と基準との
間に接続されたコンデンサと、前記制御端子と前記基準
との間に逆方向にバイアスされて接続されたダイオード
とによってなされることを特徴とする請求項９８に記載
の方法。
【請求項１００】過電流引外し回路であって、負荷と直列に接続され、導通状態及び非導通状態になる
半導体スイッチと、前記半導体スイッチに接続された制御回路であって、前
記制御回路を非導通状態にする制御信号を受信する、該
制御回路と、前記半導体スイッチにおける電流を表す表示信号を生成
するべく、前記半導体スイッチに接続された電流検出器
と、前記表示信号を整流する整流器と、前記整流表示信号が所定値を越えると前記制御信号を供
給する、前記整流信号を受信する閾値回路とを含むこと
を特徴とする過電流引外し回路。
【請求項１０１】前記電流検出器が変流器を含むこ
とを特徴とする請求項１００に記載の過電流引外し回
路。
【請求項１０２】前記整流器が半波整流器を含むこ
とを特徴とする請求項１００に記載の過電流引外し回
路。
【請求項１０３】前記整流器が全波整流器を含むこ
とを特徴とする請求項１００に記載の過電流引外し回
路。
【請求項１０４】前記整流表示信号を調整するレギ
ュレータを更に含むことを特徴とする請求項１００に記
載の過電流引外し回路。
【請求項１０５】前記レギュレータがツェナーダイ
オードを含むことを特徴とする請求項１０４に記載の過
電流引外し回路。
【請求項１０６】前記表示信号のための電圧増倍器
回路を更に含むことを特徴とする請求項９０に記載の過
電流引外し回路。
【請求項１０７】前記半導体スイッチの温度に感応
する温度自動補正回路を更に含むことを特徴とする請求
項１００に記載の過電流引外し回路。
【請求項１０８】前記温度自動補正回路が前記半導
体スイッチの環境にも感応性であることを特徴とする請
求項１０７に記載の過電流引外し回路。
【請求項１０９】前記温度自動補正回路がサーミス
ターを含むことを特徴とする請求項１０７に記載の過電
流引外し回路。
【請求項１１０】前記温度自動補正回路が、温度が
高くなると前記所定値が低くなる負の温度係数を持つシ
リコンダイオードを含むことを特徴とする請求項１０７
に記載の過電流引外し回路。
【請求項１１１】負荷とＡＣ電力の出力とに直列に
接続された固体スイッチを製造する方法であって、前記負荷に直列に接続された半導体スイッチを設ける過
程であって、制御端子でトリガ信号を受信すると前記半
導体スイッチが導通し、前記ＡＣ電力のＡＣ信号がゼロ
電圧を交差すると非導通となる、該過程と、前記ＡＣ信号を整流する整流器を設ける過程と、前記整流信号を受信する第１のコンデンサを設ける過程
であって、前記第１のコンデンサが前記整流器と前記制
御信号との間に接続されている、該過程と、前記制御端子と基準グラウンドとの間に直列に接続され
た前記第１のコンデンサよりキャパシタンスが大きい第
２のコンデンサとダイオードを含む初期化回路を設ける
過程と、前記整流信号が前記ダイオード及び前記第２のコンデン
サを介して基準グラウンドに分流され、前記整流信号が
前記トリガ信号を生成することなく、前記第１のコンデ
ンサを充電状態にするように、初めに放電状態の前記第
２のコンデンサを設ける過程とを含む方法。
【請求項１１２】外部因子が前記固体スイッチの入
力端子に接触すると、電気信号を生成するセンシング回
路を設ける過程と、前記半導体スイッチが導通している時に前記第１のコン
デンサを放電する放電経路を設ける過程と、前記電気信号を受信すると前記第２のコンデンサが前記
ダイオードを介して充電状態になり、前記整流信号によ
って前記第１のコンデンサが充電されると、前記充電に
より前記半導体スイッチに対する前記トリガ信号が前記
制御端子に生成され、同時に前記半導体スイッチが導通
し前記放電経路により前記第１のコンデンサが放電され
ると、前記トリガ信号を再生成する帰還プロセスを生成
することを特徴とする請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】組み込み過電圧防止機能を備える
電気スイッチの製造方法であって、制御端子で受信したトリガ信号によってトリガされると
導通し、負荷と直列に接続された半導体スイッチ回路を
設ける過程と、前記半導体スイッチ回路間の電圧が所定値を越える時前
記トリガ信号を供給する帰還回路を設ける過程であっ
て、前記帰還回路が内部保持回路に設けられることか
ら、前記トリガ信号が１度供給されると前記帰還回路が
トリガ信号を発生し続けて前記半導体スイッチ回路を前
記導通状態に維持する、該帰還回路を設ける過程とを含
み、前記半導体スイッチ回路において、所定の回路条件とな
ると非導通となり、前記導通状態では前記半導体スイッ
チ回路間の電圧降下は前記負荷間の電圧降下より相当小
さいことを特徴とする電気スイッチの製造方法。
【請求項１１４】外部因子が接触するための表面を
有するタッチパネルと、センシング回路とを含むタッチ
センシング回路であって、前記センシング回路が、（ａ）前記タッチパネルに直列
に接続された抵抗と、（ｂ）前記抵抗と基準との間に接
続されたコンデンサと、（ｃ）前記ベース端子とエミッ
タ端子との間に逆並行型に接続されたダイオードとを含
むことを特徴とするタッチセンシング回路。