JP2018148432A - 電子スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より多くの種類の負荷に適合可能とすること。【解決手段】電子スイッチ装置１は、主スイッチ部Ｑ１と、補助スイッチ部Ｑ２と、検出部３と、制御部５と、を備える。主スイッチ部Ｑ１は、交流電源１１と負荷１２との間の導通／非導通を切り替える。補助スイッチ部Ｑ２は、交流電源１１から主スイッチ部Ｑ１を駆動させるために供給される駆動電力を供給するか否かを切り替える。検出部３は、主スイッチ部Ｑ１の両端電圧であるスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出する。制御部５は、補助スイッチ部Ｑ２を制御する。制御部５は、検出部３でスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスが検出されると、所定の期間、主スイッチ部Ｑ１に駆動電力が供給されるように補助スイッチ部Ｑ２を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に電子スイッチ装置に関し、より詳細には、交流電源と負荷との間に電気的に接続されるスイッチ部を備える電子スイッチ装置に関する。

従来、人体から放射される熱線を検出して、負荷をオン／オフさせる電子スイッチ装置（熱線センサ付自動スイッチ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電子スイッチ装置は、接続端子間に、カレントトランスの１次巻線と、全波整流器と、負荷への電源供給をオン／オフ制御する双方向サイリスタを有する負荷制御回路とが直列に接続されている。

また、特許文献１に記載の電子スイッチ装置では、全波整流器の直流出力端子間には、電源回路が接続される。電源回路は、制御用ＩＣ（Integrated Circuit）用の制御電源（動作電源）を生成する定電圧回路に、負荷の非通電時に電源供給する。また、負荷の通電時には、カレントトランスの２次巻線に流れる電流により、補助電源回路が定電圧回路に電源供給する。

特開２０００−１３１４５６号公報

ところで、電子スイッチ装置は、種々の照明負荷等、様々な負荷が電気的に接続され得る。そのため、電子スイッチ装置に接続される負荷によっては、電子スイッチ装置又は負荷が異常な動作をする可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みてなされており、より多くの種類の負荷に適合可能な電子スイッチ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電子スイッチ装置は、主スイッチ部と、補助スイッチ部と、検出部と、制御部と、を備える。前記主スイッチ部は、交流電源と負荷との間に電気的に接続され、前記交流電源と前記負荷との間の導通／非導通を切り替える。前記補助スイッチ部は、前記主スイッチ部に電気的に接続され、前記交流電源から前記主スイッチ部を駆動させるために供給される駆動電力を供給するか否かを切り替える。前記検出部は、前記主スイッチ部の両端電圧であるスイッチ間電圧のゼロクロスを検出する。前記制御部は、前記補助スイッチ部を制御する。前記制御部は、前記検出部で前記スイッチ間電圧のゼロクロスが検出されると、所定の期間、前記主スイッチ部に前記駆動電力が供給されるように前記補助スイッチ部を制御するように構成されている。

本発明は、より多くの種類の負荷に適合可能になる、という利点がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子スイッチ装置の構成を示す概略回路図である。 図２は、同上の電子スイッチ装置における、交流電源の出力電圧にノイズが重畳していない場合の動作の説明図である。

（１）概要
以下、本発明の一実施形態に係る電子スイッチ装置１の概要について説明する。本実施形態に係る電子スイッチ装置１は、図１に示すように、交流電源１１と負荷１２との間に電気的に接続され、交流電源１１から負荷１２への通電状態を切り替える配線器具である。電子スイッチ装置１は、例えば住宅の壁等に取り付けられる。交流電源１１は、例えば、単相１００〔Ｖ〕、６０〔Ｈｚ〕の商用電源である。負荷１２は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有する光源と、光源を点灯させる点灯回路と、を備える照明装置である。この負荷１２では、交流電源１１からの電力供給時に光源が点灯する。

電子スイッチ装置１は、例えば、双方向サイリスタ及びトランジスタ等の半導体スイッチからなる主スイッチ部Ｑ１を備えている。電子スイッチ装置１は、主スイッチ部Ｑ１を電子的に制御することにより、交流電源１１と負荷１２との間の導通／非導通を電子的に切り替える。つまり、電子スイッチ装置１は、交流電源１１と負荷１２との間に電気的に接続されるスイッチ部（主スイッチ部Ｑ１）を備えている。

本実施形態では、電子スイッチ装置１は、２本の配線を接続可能な、いわゆる片切スイッチである。電子スイッチ装置１は、２つの接続端子１０１，１０２を備えている。図１の例では、接続端子（第１接続端子）１０１は、交流電源１１に接続されている。また、接続端子（第２接続端子）１０２は、負荷１２に接続されている。

電子スイッチ装置１において、主スイッチ部Ｑ１は、接続端子１０１と接続端子１０２との間に接続されている。言い換えれば、電子スイッチ装置１の内部において、接続端子１０１と接続端子１０２とは、主スイッチ部Ｑ１を介して電気的に接続されている。したがって、主スイッチ部Ｑ１の動作状態がオン状態にあれば、接続端子１０１と接続端子１０２との間が主スイッチ部Ｑ１を介して導通する。また、主スイッチ部Ｑ１の動作状態がオフ状態にあれば、接続端子１０１と接続端子１０２との間が非導通となる。つまり、電子スイッチ装置１の主スイッチ部Ｑ１が導通していれば、交流電源１１と負荷１２との間が導通し、電子スイッチ装置１を介して、交流電源１１から負荷１２に電力供給される。本実施形態では、主スイッチ部Ｑ１のオン状態とは、主スイッチ部Ｑ１が連続的に導通している状態だけではなく、主スイッチ部Ｑ１が間欠的に導通している状態を含む。つまり、主スイッチ部Ｑ１のオン状態とは、交流電源１１から負荷１２への電力供給が行われる状態であり、主スイッチ部Ｑ１のオフ状態とは、交流電源１１から負荷１２への電力供給が遮断される状態である。

（２）詳細
以下、本実施形態の電子スイッチ装置１の構成について図１を用いて詳細に説明する。

電子スイッチ装置１は、図１に示すように、主スイッチ部Ｑ１及び２つの接続端子１０１，１０２に加えて、補助スイッチ部Ｑ２、整流器２、検出部３、電源生成部４、制御部５、及びセンサ部６を備えている。２つの接続端子１０１，１０２の各々は、配線が電気的かつ機械的に接続される部品である。これらの主スイッチ部Ｑ１、２つの接続端子１０１，１０２、補助スイッチ部Ｑ２、整流器２、検出部３、電源生成部４、制御部５、及びセンサ部６は、１つの筐体に収納されている。電子スイッチ装置１は、筐体が壁等に固定されることで、壁等に取り付けられる。本実施形態における「接続端子」等の「端子」は、電源線を接続するための部品（端子）でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。

主スイッチ部Ｑ１は、交流電源１１と負荷１２との間に電気的に接続され、交流電源１１と負荷１２との間の導通／非導通を切り替える。本実施形態では、主スイッチ部Ｑ１は、３端子の双方向サイリスタ（トライアック）にて構成されている。主スイッチ部Ｑ１は、接続端子１０１と接続端子１０２との間に電気的に接続されており、接続端子１０１と接続端子１０２との間における双方向の電流の通過／遮断を切り替える。主スイッチ部Ｑ１の制御端子（双方向サイリスタのゲート端子）は、整流器２の交流入力端子に電気的に接続されている。また、主スイッチ部Ｑ１の制御端子は、抵抗Ｒ０を介して接続端子１０２に電気的に接続されている。

補助スイッチ部Ｑ２は、整流器２と電源生成部４との間に電気的に接続され、整流器２の直流出力端子間の導通／非導通を切り替える。本実施形態では、補助スイッチ部Ｑ２は、エンハンスメント形のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）にて構成されている。言い換えれば、補助スイッチ部Ｑ２は、電界効果トランジスタである。補助スイッチ部Ｑ２のドレイン端子は、整流器２の高電位側の直流出力端子に電気的に接続されている。補助スイッチ部Ｑ２のソース端子は、整流器２の低電位側の直流出力端子（グランド）に電気的に接続されている。補助スイッチ部Ｑ２は、後述するように、ゲート端子に制御部５からの制御信号（第１制御信号）ＣＳ１が入力されることにより制御される。

ここで、補助スイッチ部Ｑ２が非導通であれば、主スイッチ部Ｑ１の制御端子に十分な大きさの制御電圧（ゲート電圧）が印加されず、主スイッチ部Ｑ１は非導通になる。一方、補助スイッチ部Ｑ２が導通していれば、補助スイッチ部Ｑ２、整流器２を介して抵抗Ｒ０に電流が流れることにより、主スイッチ部Ｑ１の制御端子に十分な大きさの制御電圧が印加され、主スイッチ部Ｑ１が導通する。つまり、補助スイッチ部Ｑ２は、主スイッチ部Ｑ１に電気的に接続され、交流電源１１から主スイッチ部Ｑ１を駆動させるために供給される駆動電力を供給するか否かを切り替える。

整流器２は、ダイオードブリッジからなる。整流器２は、主スイッチ部Ｑ１の両端間に印加される電圧（以下、「スイッチ間電圧Ｖｓｗ」ともいう）を、全波整流して、電源生成部４に出力する。そのため、電源生成部４は、整流器２の直流出力端子間に接続されている。電源生成部４は、整流器２から入力される全波整流後の電力を用いて、例えば制御部５及びセンサ部６の駆動等に必要な「制御電圧」を生成する。

以下では、主スイッチ部Ｑ１が非導通の状態で、主スイッチ部Ｑ１には交流電源１１から交流電圧Ｖａｃが印加されることと仮定する。つまり、主スイッチ部Ｑ１が非導通であれば、スイッチ間電圧Ｖｓｗは交流電源１１からの交流電圧Ｖａｃと略等しくなる。また、以下では、接続端子１０１が高電位となる交流電圧Ｖａｃ及びスイッチ間電圧Ｖｓｗの極性を「正極性」、接続端子１０２が高電位となる交流電圧Ｖａｃ及びスイッチ間電圧Ｖｓｗの極性を「負極性」という。

検出部３は、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさを検出することで、スイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出するように構成されている。また、検出部３は、検出信号を制御部５に出力するように構成されている。本実施形態に係る電子スイッチ装置１は、検出部３として、検出部（第１検出部）３１と、検出部（第２検出部）３２と、を有している。つまり、本実施形態では、検出部３は２つである。また、本実施形態では、検出信号も２つ（検出信号（第１検出信号）Ｓ１、検出信号（第２検出信号）Ｓ２）である。

検出部３１は、接続端子１０１に電気的に接続されている。検出部３１は、接続端子１０１−グランド（基準電位点）間電圧の大きさと基準値（例えば、１２〔Ｖ〕）とを比較することにより、スイッチ間電圧Ｖｓｗが負極性から正極性に切り替わる際のゼロクロスを検出する。検出部３１は、検出結果を表す検出信号Ｓ１を制御部５に出力している。検出信号Ｓ１の信号レベルは、接続端子１０１−グランド間電圧の大きさが基準値未満のときにＨレベル（High level）となり、接続端子１０１−グランド間電圧の大きさが基準値以上のときにＬレベル（Low level）となる。

検出部３２は、接続端子１０２に電気的に接続されている。検出部３２は、接続端子１０２−グランド間電圧の大きさと基準値（例えば、１２〔Ｖ〕）とを比較することにより、スイッチ間電圧Ｖｓｗが正極性から負極性に切り替わる際のゼロクロスを検出する。検出部３２は、検出結果を表す検出信号Ｓ２を制御部５に出力している。検出信号Ｓ２の信号レベルは、接続端子１０２−グランド間電圧の大きさが基準値未満のときにＨレベルとなり、接続端子１０２−グランド間電圧の大きさが基準値以上のときにＬレベルとなる。

すなわち、検出部３１は、正極性のスイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値未満の状態から基準値以上の状態に移行したことを検出すると、ゼロクロスと判断し、検出信号Ｓ１の信号レベルをＬレベルとする。同様に、検出部３２は、負極性のスイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値未満の状態から基準値以上の状態に移行したことを検出すると、ゼロクロスと判断し、検出信号Ｓ２の信号レベルをＬレベルとする。したがって、検出部３１及び検出部３２で検出されるゼロクロスの検出点は、厳密な意味でのゼロクロス（０〔Ｖ〕）から少し時間が遅れることになる。

電源生成部４は、給電回路４１と、電源部４２と、電源入力端子４０１と、電源出力端子４０２と、を有している。電源部４２は、補助スイッチ部Ｑ２の両端間に電気的に接続されている。電源部４２は、交流電源１１からの供給電力により制御電圧を生成するように構成されている。給電回路４１は、補助スイッチ部Ｑ２の両端間に電気的に接続されている。

給電回路４１と電源部４２とは、いずれも整流器２の直流出力端子間に電気的に接続されている。電源入力端子４０１は、給電回路４１の入力端子に相当し、整流器２の高電位側の直流出力端子に電気的に接続される。そのため、主スイッチ部Ｑ１及び補助スイッチ部Ｑ２が非導通の状態にある場合、電源入力端子４０１とグランド（整流器２の低電位側の直流出力端子）との間には、全波整流されたスイッチ間電圧Ｖｓｗ、つまり整流器２から出力される脈流電圧が印加される。電源出力端子４０２は、電源部４２の出力端子に相当し、制御部５に電気的に接続される。これにより、電源部４２が制御電圧を生成するときには、電源部４２への供給電力は、必ず給電回路４１を介して電源部４２に供給されることになる。給電回路４１は、例えば、入力電圧（スイッチ間電圧Ｖｓｗ）を降圧して電源部４２に出力するドロッパ回路である。

給電回路４１は、ツェナダイオード（第１ツェナダイオード）ＺＤ１と、能動素子Ｑ１０と、抵抗（第１抵抗）Ｒ１と、抵抗（第２抵抗）Ｒ２と、ダイオードＤ１と、電流制限部４３と、を有している。電流制限部４３は、スイッチ素子（第１スイッチ素子）Ｑ１１と、抵抗（第３抵抗）Ｒ３と、抵抗（第４抵抗）Ｒ４と、を有している。また、給電回路４１は、ツェナダイオード（第２ツェナダイオード）ＺＤ２と、スイッチ素子（第２スイッチ素子）Ｑ１２と、スイッチ素子（第３スイッチ素子）Ｑ１３と、抵抗（第５抵抗）Ｒ５と、抵抗（第６抵抗）Ｒ６と、を更に有している。電源部４２は、コンデンサＣ１と、レギュレータ４４と、を有している。

電源入力端子４０１とグランドとの間においては、能動素子Ｑ１０、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１、及びコンデンサＣ１が、電気的に直列に接続されている。これにより、能動素子Ｑ１０、抵抗Ｒ３、及びダイオードＤ１の直列回路は、電源部４２への供給電力の経路の一部、つまりコンデンサＣ１の充電経路４５の一部を構成する。能動素子Ｑ１０は、主スイッチ部Ｑ１の両端間における、コンデンサＣ１の充電経路４５上に設けられ、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが所定値以上のときにオンする電圧駆動型の能動素子である。能動素子Ｑ１０は、一例として、エンハンスメント形のｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなる。

能動素子Ｑ１０のドレイン端子は、電源入力端子４０１に電気的に接続されている。能動素子Ｑ１０のソース端子は、ダイオードＤ１のアノード端子に電気的に接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子は、コンデンサＣ１を介してグランドに電気的に接続されている。抵抗Ｒ１及びツェナダイオードＺＤ１は、電源入力端子４０１とグランドとの間において電気的に直列に接続されている。ツェナダイオードＺＤ１のアノード端子はグランドに電気的に接続されている。能動素子Ｑ１０のゲート端子（制御端子）は、抵抗Ｒ２を介してツェナダイオードＺＤ１のカソード端子に電気的に接続されている。

ダイオードＤ１のアノード端子とグランドとの間においては、ツェナダイオードＺＤ２、スイッチ素子Ｑ１２、及び抵抗Ｒ５が、電気的に直列に接続されている。ツェナダイオードＺＤ２のカソード端子は、ダイオードＤ１のアノード端子に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１２は、一例として、エンハンスメント形のｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなる。スイッチ素子Ｑ１２のドレイン端子は、ツェナダイオードＺＤ２のアノード端子に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１２のソース端子は、抵抗Ｒ５に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１２は、後述するように、ゲート端子に制御部５からの制御信号（第２制御信号）ＣＳ２が入力されることにより制御される。

スイッチ素子Ｑ１３は、一例として、ｎｐｎ形のバイポーラトランジスタからなる。スイッチ素子Ｑ１３のベース端子は、スイッチ素子Ｑ１２のソース端子及び抵抗Ｒ５の接続点に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１３のエミッタ端子は、グランドに電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１３のコレクタ端子は、抵抗Ｒ６を介してレギュレータ４４の出力端子、つまり電源出力端子４０２に電気的に接続されている。また、スイッチ素子Ｑ１３のコレクタ端子は、制御部５に電気的に接続されている。このため、制御部５には、スイッチ素子Ｑ１３が非導通のときに信号レベルがＨレベルとなり、スイッチ素子Ｑ１３が導通しているときに信号レベルがＬレベルとなる充電検出信号Ｓ３が入力される。

レギュレータ４４は、三端子レギュレータ（シリーズレギュレータ）である。レギュレータ４４の入力端子は、コンデンサＣ１の高電位側の端子、つまりダイオードＤ１のカソード端子に電気的に接続されている。レギュレータ４４の出力端子は、電源出力端子４０２に電気的に接続されている。

上記構成によれば、給電回路４１は、交流電源１１からの電力供給を受けて、ツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧（降伏電圧）に基づく定電圧にて、コンデンサＣ１を充電する。すなわち、スイッチ間電圧Ｖｓｗ、つまり電源入力端子４０１及びグランド間に印加される電圧の大きさが、所定値（以下、「最低充電電圧」ともいう）以上になると、能動素子Ｑ１０が導通して電源部４２に供給電力が供給される。これにより、スイッチ間電圧Ｖｓｗが最低充電電圧以上であるときに、コンデンサＣ１は定電圧にて充電される。コンデンサＣ１の両端電圧は、レギュレータ４４にて降圧され、電源出力端子４０２から出力される。このようにして、電源部４２は、電源出力端子４０２から定電圧の制御電圧を出力する。

要するに、スイッチ間電圧Ｖｓｗが最低充電電圧以上であれば、給電回路４１の能動素子Ｑ１０が導通するため、給電回路４１の入力インピーダンスは低インピーダンス状態になる。したがって、電源部４２に供給電力が供給されて、電源部４２にて制御電圧が生成される。コンデンサＣ１が満充電状態になれば、給電回路４１から電源部４２に電流が流れなくなるので、給電回路４１の入力インピーダンスは、高インピーダンス状態になる。

次に、電流制限部４３について説明する。電流制限部４３において、抵抗Ｒ３は、能動素子Ｑ１０のソース端子に電気的に接続され、能動素子Ｑ１０に流れる電流を検出する検出抵抗として機能する、シャント抵抗である。ここでは、抵抗Ｒ３は、給電回路４１における能動素子Ｑ１０のソース端子とダイオードＤ１のアノード端子との間に、電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１１は、能動素子Ｑ１０のソース端子と制御端子（ゲート端子）との間に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１１は、一例として、ｎｐｎ形のバイポーラトランジスタからなる。スイッチ素子Ｑ１１のエミッタ端子は、抵抗Ｒ３を介して能動素子Ｑ１０のソース端子に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１１のコレクタ端子は、能動素子Ｑ１０のゲート端子に電気的に接続されている。スイッチ素子Ｑ１１のベース端子は、抵抗Ｒ４を介して能動素子Ｑ１０のソース端子に電気的に接続されている。

上記構成によれば、電流制限部４３は、能動素子Ｑ１０を流れる電流（ドレイン電流）が規定値以上になると、抵抗Ｒ３の両端電圧にてスイッチ素子Ｑ１１を導通し、これにより能動素子Ｑ１０をオフにする。これにより、コンデンサＣ１の充電経路４５が遮断され、電源部４２での制御電圧の生成が停止する。言い換えれば、交流電源１１から電源部４２に規定値以上の電流が流れると、電流制限部４３にて電源入力端子４０１からコンデンサＣ１が電気的に切り離され、電源部４２への供給電力の供給が停止する。

制御部５は、例えば、マイクロコンピュータを主構成として備えている。マイクロコンピュータは、マイクロコンピュータのメモリに記録されているプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行することにより、制御部５としての機能を実現する。プログラムは、予めマイコンのメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。言い換えれば、上記プログラムは、マイクロコンピュータを、制御部５として機能させるためのプログラムである。

制御部５は、電源生成部４から、制御電圧の供給を受けて動作する。制御部５は、補助スイッチ部Ｑ２を制御することで、主スイッチ部Ｑ１を間接的に制御する機能を備えている。具体的には、制御部５は、センサ部６の検知結果に基づいて、補助スイッチ部Ｑ２の制御端子（ゲート端子）に制御信号ＣＳ１を出力することにより、補助スイッチ部Ｑ２の導通／非導通を切り替えるように、補助スイッチ部Ｑ２を制御する。補助スイッチ部Ｑ２の導通／非導通が切り替わると、上述したように、主スイッチ部Ｑ１の導通／非導通が切り替わる。また、制御部５は、補助スイッチ部Ｑ２を導通させる場合、つまり主スイッチ部Ｑ１を導通させる場合、検出部３から出力される検出信号（検出信号Ｓ１，Ｓ２）に基づいて、制御信号ＣＳ１の信号レベルをＨレベルにするタイミングを決定する。制御部５には補助スイッチ部Ｑ２を駆動するための駆動回路が含まれており、制御部５は直接的に補助スイッチ部Ｑ２を制御する。

また、制御部５は、スイッチ素子Ｑ１２の制御端子（ゲート端子）に制御信号ＣＳ２を出力することにより、スイッチ素子Ｑ１２の導通／非導通を切り替えるように、スイッチ素子Ｑ１２を制御する。スイッチ素子Ｑ１２を制御するタイミングについては、後述する「（３）動作」にて詳細に説明する。

センサ部６は、検知エリアに人が存在するか否かを検知する。センサ部６は、例えば、焦電素子を含んでおり、人体から放出される赤外線を検出することによって、検知エリアに人が存在するか否かを判断する。センサ部６は、検知エリアに人が存在することを検知すると、主スイッチ部Ｑ１をオン状態とするためのオン制御指示を、制御部５に出力する。

制御部５は、センサ部６からオン制御指示を受けると、検出部３からの検出信号に基づいて、補助スイッチ部Ｑ２に与える制御信号ＣＳ１の信号レベルをＨレベルにする。具体的には、制御部５は、検出部３からの検出信号に基づいて、スイッチ間電圧Ｖｓｗがゼロクロスする際に、補助スイッチ部Ｑ２を所定の期間Ｐ１（図２参照）、導通させる。これにより、主スイッチ部Ｑ１が導通する。ここで、主スイッチ部Ｑ１は、上述したように双方向サイリスタからなるので、交流電源１１からの交流電圧Ｖａｃのゼロクロス（０〔Ｖ〕）付近で非導通となる。厳密には、主スイッチ部Ｑ１が導通した後、主スイッチ部Ｑ１を流れる電流が０〔Ａ〕になると主スイッチ部Ｑ１が非導通となるので、負荷１２の種類によっては、交流電圧Ｖａｃのゼロクロスよりも早いタイミングで主スイッチ部Ｑ１が非導通となることもある。

すなわち、制御部５は、検出部３がスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出するごとに、つまり交流電圧Ｖａｃの略半周期ごとに補助スイッチ部Ｑ２を導通させ、主スイッチ部Ｑ１を導通させる。言い換えれば、制御部５は、検出部３でスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出すると、所定の期間Ｐ１、主スイッチ部Ｑ１に駆動電力が供給されるように補助スイッチ部Ｑ２を制御するように構成されている。本実施形態では、既に述べたように、検出部３は、検出部３１，３２の２つである。したがって、本実施形態では、制御部５は、２つの検出部３の検出結果のうちの一方の検出部３の検出結果と他方の検出部３の検出結果とを交互に用いて補助スイッチ部Ｑ２を制御するように構成されている。つまり、制御部５は、検出部３１でスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出して補助スイッチ部Ｑ２を制御する処理と、検出部３２でスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出して補助スイッチ部Ｑ２を制御する処理とを交互に実行する。また、制御部５は、主スイッチ部Ｑ１をオフ状態とする場合、補助スイッチ部Ｑ２が非導通となるように補助スイッチ部Ｑ２を制御することにより、主スイッチ部Ｑ１を非導通に維持する。

本実施形態では、補助スイッチ部Ｑ２を導通させる所定の期間Ｐ１は、交流電源１１の出力電圧（交流電圧Ｖａｃ）の半周期の約８割の長さの期間である。本実施形態では、既に述べたように、交流電源１１の電源周波数は６０〔Ｈｚ〕である。このため、交流電圧Ｖａｃの周期は約１６〔ｍｓ〕であるので、所定の期間Ｐ１は、約６〔ｍｓ〕の期間である。つまり、本実施形態では、所定の期間Ｐ１は、交流電源１１の出力電圧の半周期を基準とした期間である。

（３）動作
次に、電子スイッチ装置１の動作について図２を用いて説明する。図２では、交流電源１１の出力電圧にノイズが重畳しておらず、かつ、制御部５がセンサ部６からオン制御指示を受けている場合の電子スイッチ装置１の動作を例示する。

図２は、上段から順に、交流電源１１の交流電圧「Ｖａｃ」、負荷１２に印加される負荷電圧「Ｖ１」、スイッチ間電圧「Ｖｓｗ」を示している。また、図２は、スイッチ間電圧「Ｖｓｗ」の下段から順に、検出信号「Ｓ１」、検出信号「Ｓ２」、充電検出信号「Ｓ３」、補助スイッチ部Ｑ２の状態（導通／非導通）、スイッチ素子Ｑ１２の状態（導通／非導通）を示している。図２の例では、補助スイッチ部Ｑ２の状態を表す「Ｑ２」、及びスイッチ素子Ｑ１２の状態を表す「Ｑ１２」については、「ＯＮ」が導通を表し、「ＯＦＦ」が非導通を表す。

交流電圧Ｖａｃのゼロクロス（０〔Ｖ〕）付近、つまり時点ｔ０では、主スイッチ部Ｑ１及び補助スイッチ部Ｑ２は、いずれも非導通である。このため、スイッチ間電圧Ｖｓｗが交流電圧Ｖａｃと略同じ電圧となるので、時点ｔ０から時間経過に伴ってスイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが上昇する。スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが上昇し、時点ｔ１にて接続端子１０１−グランド間電圧の大きさが基準値以上になると、検出部３１の出力する検出信号Ｓ１の信号レベルはＨレベルからＬレベルになる。つまり、時点ｔ１にて検出部３１がスイッチ間電圧Ｖｓｗの負極性から正極性に切り替わる際のゼロクロスを検出する。

なお、本実施形態では、負荷１２として力率改善型の負荷を想定しており、スイッチ間電圧Ｖｓｗは交流電圧Ｖａｃと略同じタイミングで上昇し始めているが、タイミングが異なる場合もある。つまり、負荷１２が例えばコンデンサインプット型の負荷のような他の負荷であれば、スイッチ間電圧Ｖｓｗが上昇するタイミングと、交流電圧Ｖａｃが上昇するタイミングが異なってくる。

検出信号Ｓ１の信号レベルがＬレベルになると、制御部５は、時点ｔ１後の時点ｔ２から所定の期間Ｐ１、補助スイッチ部Ｑ２を導通させる。これにより、主スイッチ部Ｑ１が導通する。主スイッチ部Ｑ１が導通している間は、交流電源１１と負荷１２との間が導通し、電子スイッチ装置１を介して、交流電源１１から負荷１２に電力供給される。また、主スイッチ部Ｑ１が導通している間は、主スイッチ部Ｑ１の両端間が短絡されるので、時点ｔ２にてスイッチ間電圧Ｖｓｗは略０〔Ｖ〕となる。したがって、検出信号Ｓ１の信号レベルは、時点ｔ２にてＬレベルからＨレベルになる。

時点ｔ２から所定の期間Ｐ１が経過した時点ｔ３にて、制御部５は、補助スイッチ部Ｑ２を非導通にする。この時点では、交流電圧Ｖａｃがゼロクロスに達していないので、主スイッチ部Ｑ１は導通状態を維持する。また、制御部５は、時点ｔ３にて制御信号ＣＳ２（図１参照）の信号レベルをＬレベルからＨレベルに切り替える。これにより、時点ｔ３にてスイッチ素子Ｑ１２が導通する。

スイッチ素子Ｑ１２が導通状態のときに、コンデンサＣ１の充電電圧及びダイオードＤ１の順方向電圧の和がツェナダイオードＺＤ２のツェナ電圧を上回っていると、スイッチ素子Ｑ１３のベース端子に電流が流れる。これにより、スイッチ素子Ｑ１３が導通することで、充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＨレベルからＬレベルになる。一方、スイッチ素子Ｑ１２が導通状態のときに、コンデンサＣ１の充電電圧及びダイオードＤ１の順方向電圧の和がツェナダイオードＺＤ２のツェナ電圧を下回っていると、スイッチ素子Ｑ１３のベース端子には電流が流れない。このため、スイッチ素子Ｑ１３は非導通状態を維持するので、充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＨレベルに維持される。

つまり、スイッチ素子Ｑ１２の導通状態において、コンデンサＣ１が十分に充電されており、制御電圧が確保できていれば、充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＬレベルになる。一方、スイッチ素子Ｑ１２の導通状態において、コンデンサＣ１が十分に充電されておらず、制御電圧が確保できていなければ、充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＨレベルに維持される。このため、制御部５は、充電検出信号Ｓ３を監視することで、制御電圧を確保できているか否かを判断することができる。

本実施形態では、制御部５は、検出部３（検出部３１，３２）がスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出し、かつ、充電検出信号Ｓ３により制御電圧が確保できていると判断した場合に、補助スイッチ部Ｑ２の制御を実行する。つまり、制御部５は、検出部３がスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出したときに、コンデンサＣ１が十分に充電されていない場合、コンデンサＣ１が十分に充電されるのを待って、補助スイッチ部Ｑ２の制御を実行する。以下では、コンデンサＣ１は十分に充電されており、制御電圧は確保できていると仮定して説明する。

制御部５は、充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＬレベルであり、制御電圧が確保できていると判断すると、制御信号ＣＳ２の信号レベルをＨレベルからＬレベルに切り替える。本実施形態では、時点ｔ３後の時点ｔ４にて交流電圧Ｖａｃがゼロクロスに達し、その後の時点ｔ５にて充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＬレベルになる。したがって、制御部５は、時点ｔ５後の時点ｔ６にて制御信号ＣＳ２の信号レベルをＨレベルからＬレベルに切り替える。これにより、スイッチ素子Ｑ１２が非導通になる。そして、スイッチ素子Ｑ１２が非導通となることで、スイッチ素子Ｑ１３も非導通となるので、時点ｔ６にて充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＬレベルからＨレベルになる。

時点ｔ４にて交流電圧Ｖａｃがゼロクロスに達すると、主スイッチ部Ｑ１に保持電流が流れなくなることで、主スイッチ部Ｑ１が非導通になる。このため、スイッチ間電圧Ｖｓｗが交流電圧Ｖａｃと略同じ電圧となるので、時点ｔ４から時間経過に伴ってスイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが上昇する。スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが上昇し、時点ｔ４後の時点ｔ７にて接続端子１０２−グランド間電圧の大きさが基準値以上になると、検出部３２の出力する検出信号Ｓ２の信号レベルはＨレベルからＬレベルになる。つまり、時点ｔ７にて検出部３２がスイッチ間電圧Ｖｓｗの正極性から負極性に切り替わる際のゼロクロスを検出する。

検出信号Ｓ２の信号レベルがＬレベルになると、制御部５は、時点ｔ７後の時点ｔ８から所定の期間Ｐ１、補助スイッチ部Ｑ２を導通させる。これにより、主スイッチ部Ｑ１が導通する。主スイッチ部Ｑ１が導通している間は、主スイッチ部Ｑ１の両端間が短絡されるので、時点ｔ８にてスイッチ間電圧Ｖｓｗは略０〔Ｖ〕となる。したがって、検出信号Ｓ２の信号レベルは、時点ｔ８にてＬレベルからＨレベルになる。

時点ｔ８から所定の期間Ｐ１が経過した時点ｔ９にて、制御部５は、補助スイッチ部Ｑ２を非導通にする。この時点では、交流電圧Ｖａｃがゼロクロスに達していないので、主スイッチ部Ｑ１は導通状態を維持する。また、制御部５は、時点ｔ９にて制御信号ＣＳ２の信号レベルをＬレベルからＨレベルに切り替える。これにより、時点ｔ９にてスイッチ素子Ｑ１２が導通する。時点ｔ９後の時点ｔ１０にて交流電圧Ｖａｃがゼロクロスに達し、その後の時点ｔ１１にて充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＬレベルになる。

制御部５は、充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＬレベルであり、制御電圧が確保できていると判断すると、制御信号ＣＳ２の信号レベルをＨレベルからＬレベルに切り替える。これにより、時点ｔ１１後の時点ｔ１２にてスイッチ素子Ｑ１２が非導通になる。そして、スイッチ素子Ｑ１２が非導通となることで、スイッチ素子Ｑ１３も非導通となるので、時点ｔ１２にて充電検出信号Ｓ３の信号レベルがＬレベルからＨレベルになる。

時点ｔ１０にて交流電圧Ｖａｃがゼロクロスに達すると、主スイッチ部Ｑ１に保持電流が流れなくなることで、主スイッチ部Ｑ１が非導通になる。つまり、センサ部６のオン制御指示を受けてから一定時間、上記の動作を繰り返すことで、交流電源１１から負荷１２に電力が供給される。一方、センサ部６からオン制御指示を受けていない間、又はセンサ部６のオン制御指示を受けてから一定期間が経過すると、制御部５により補助スイッチ部Ｑ２及び主スイッチ部Ｑ１が非導通状態に維持される。これにより、交流電源１１から負荷１２への電力供給が停止される。

（４）利点
以下、本実施形態の電子スイッチ装置１の利点を説明するに当たり、まず、比較例の電子スイッチ装置について説明する。比較例の電子スイッチ装置は、補助スイッチ部がサイリスタである点で、本実施形態の電子スイッチ装置１と異なる。また、比較例の電子スイッチ装置は、検出部３を備えていない点で、本実施形態の電子スイッチ装置１と異なる。更に、比較例の電子スイッチ装置は、主スイッチ部のスイッチ間電圧が上昇すると、制御部が補助スイッチ部の制御端子に比較的短いパルス電流を供給することにより、補助スイッチ部を導通させる点で、本実施形態の電子スイッチ装置１と異なる。比較例の電子スイッチ装置では、補助スイッチ部が導通することで主スイッチ部が導通すると、補助スイッチ部に保持電流が流れなくなるため、補助スイッチ部は非導通になる。

ここで、交流電源の出力電圧にノイズが重畳している場合、主スイッチ部の保持電流が不足することで、主スイッチ部が導通状態を維持できずに非導通になる可能性がある。比較例の電子スイッチ装置では、主スイッチ部が非導通になったときに、補助スイッチ部も非導通になっている。このため、比較例の電子スイッチ装置では、主スイッチ部のインピーダンスが上昇することでスイッチ間電圧が上昇し、再び制御部が補助スイッチ部を導通させて主スイッチ部を導通させる。このため、比較例の電子スイッチ装置では、上記の動作を繰り返すことにより、比較的長い間隔で主スイッチ部が導通／非導通を繰り返し、負荷の動作が不安定になる可能性があった。例えば、負荷が照明装置である場合、比較例の電子スイッチ装置では、負荷にちらつきが生じる可能性がある。

つまり、比較例の電子スイッチ装置では、交流電源の出力電圧にノイズが重畳した場合でも安定した動作が可能な負荷を選択する必要があり、適合可能な負荷の選択の幅が狭い。なお、比較例の電子スイッチ装置において、主スイッチ部の導通状態を維持するために補助スイッチ部に保持電流を流し続けることも考えられる。しかしながら、この場合、補助スイッチ部に電流を流し続けることにより制御電圧を確保できず、結果としてやはり負荷の動作が不安定になる可能性がある。

一方、本実施形態の電子スイッチ装置１では、制御部５は、検出部３にてスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスが検出されると、所定の期間Ｐ１、主スイッチ部Ｑ１に駆動電力が供給されるように補助スイッチ部Ｑ２を制御している。このため、本実施形態の電子スイッチ装置１では、交流電源１１の出力電圧にノイズが重畳した場合に、主スイッチ部Ｑ１が非導通になってもすぐに導通状態に復帰させることができる。ここで、本実施形態の電子スイッチ装置１では、主スイッチ部Ｑ１は、導通／非導通を比較的短い間隔で繰り返してはいるが、この状態は、実質的に主スイッチ部Ｑ１が途切れることなく連続して導通している状態と近似している。つまり、本実施形態の電子スイッチ装置１では、交流電源１１の出力電圧にノイズが重畳した場合でも、負荷１２の動作を安定させ易い。例えば、負荷１２が照明装置であれば、本実施形態の電子スイッチ装置１では、負荷１２にちらつきが生じ難い。

したがって、本実施形態の電子スイッチ装置１では、交流電源１１の出力電圧にノイズが重畳した場合でも安定した動作が可能な負荷１２の種類を増やすことができる。言い換えれば、本実施形態の電子スイッチ装置１では、より多くの種類の負荷１２に適合可能である。

また、本実施形態の電子スイッチ装置１では、制御部５は、２つの検出部３のうちの一方の検出部３の検出結果と他方の検出部３の検出結果とを交互に用いて補助スイッチ部Ｑ２を制御している。以下、具体的に説明する。検出部３１は、スイッチ間電圧Ｖｓｗが負極性から正極性に切り替わる際のゼロクロスの他に、ノイズにより生じるスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出する可能性がある。同様に、検出部３２は、スイッチ間電圧Ｖｓｗが正極性から負極性に切り替わる際のゼロクロスの他に、ノイズにより生じるスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出する可能性がある。

ここで、例えば検出部３が１つである場合、制御部５は、本来のスイッチ間電圧Ｖｓｗの極性が変化する際のゼロクロスを検出したときだけでなく、ノイズにより生じるスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出したときも、補助スイッチ部Ｑ２を制御する。この場合、本来のスイッチ間電圧Ｖｓｗの極性が変化する際のゼロクロスとは異なるタイミングで補助スイッチ部Ｑ２が制御されることで、負荷１２の種類によっては、負荷１２の動作が不安定になる可能性がある。

一方、本実施形態の電子スイッチ装置１では、制御部５は、検出部３１での検出結果を用いて補助スイッチ部Ｑ２を制御する処理と、検出部３２での検出結果を用いて補助スイッチ部Ｑ２を制御する処理とを交互に実行している。このため、本実施形態の電子スイッチ装置１では、本来のスイッチ間電圧Ｖｓｗの極性が変化する際のゼロクロスを検出したタイミングで補助スイッチ部Ｑ２を制御することができる。つまり、本実施形態の電子スイッチ装置１では、交流電源１１の出力電圧にノイズが重畳した場合でも、補助スイッチ部Ｑ２を精度良く制御することができ、負荷１２の動作が不安定になり難い。

（５）変形例
本実施形態では、交流電源１１は、単相１００〔Ｖ〕、６０〔Ｈｚ〕の商用電源であるが、単相１００〔Ｖ〕、５０〔Ｈｚ〕の商用電源であってもよい。また、交流電源１１の電圧値は、１００〔Ｖ〕に限らない。

本実施形態では、電子スイッチ装置１は片切スイッチであるが、他の構成であってもよい。例えば、電子スイッチ装置１は、３本の配線を接続可能な、いわゆる三路スイッチであってもよい。また、電子スイッチ装置１は、４本の配線を接続可能な、いわゆる四路スイッチであってもよい。電子スイッチ装置１が三路スイッチを構成する場合、２つの電子スイッチ装置１を組み合わせることにより、負荷１２への通電状態を、例えば、建物における階段の上階部分と下階部分との２箇所で切り替えることが可能である。

本実施形態では、検出部３１は、スイッチ間電圧Ｖｓｗが負極性から正極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であるが、逆であってもよい。つまり、検出部３１は、接続端子１０１−グランド間電圧が基準値未満になることをもって、スイッチ間電圧Ｖｓｗが正極性から負極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であってもよい。同様に、検出部３２は、スイッチ間電圧Ｖｓｗが正極性から負極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であるが、逆であってもよい。つまり、検出部３２は、接続端子１０２−グランド間電圧が基準値未満になることをもって、スイッチ間電圧Ｖｓｗが負極性から正極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であってもよい。

本実施形態では、検出部３は２つであるが、検出部３は１つであってもよい。この場合、検出部３は、スイッチ間電圧Ｖｓｗと基準値とを比較することにより、スイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出するように構成されていればよい。また、この場合、制御部５は、検出部３がスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出するごとに、所定の期間Ｐ１、主スイッチ部Ｑ１に駆動電力が供給されるように補助スイッチ部Ｑ２を制御するように構成されていればよい。

ここで、制御部５が２つの検出部３の検出結果に基づいて制御しなければ、必ず負荷１２の動作が不安定になるわけではない。つまり、使用する負荷１２の種類に応じて、検出部３を２つ設けるか否かを選択すればよい。言い換えれば、使用する負荷１２の種類によっては、制御部５が１つの検出部３の検出結果に基づいて補助スイッチ部Ｑ２を制御する場合であっても、負荷１２を安定して動作させることは可能である。

本実施形態において、負荷１２は照明装置に限らず、例えば、換気扇及び防犯機器などの電気機器であってもよい。また、負荷１２は、１台の電気機器に限らず、電気的に直列又は並列に接続された複数台の電気機器であってもよい。

本実施形態では、主スイッチ部Ｑ１は双方向サイリスタであるが、その他の半導体スイッチであってもよい。例えば、主スイッチ部Ｑ１は、接続端子１０１と接続端子１０２との間に電気的に直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴであってもよい。２つのＭＯＳＦＥＴは、ソース端子同士が互いに接続される、つまり、いわゆる逆直列に接続されることにより、双方向の電流の通貨／遮断を切り替える。また、主スイッチ部Ｑ１は、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）などのワイドバンドギャップの半導体材料を用いたダブルゲート（デュアルゲート）構造の半導体素子であってもよい。

本実施形態では、補助スイッチ部Ｑ２はＭＯＳＦＥＴであるが、その他の半導体スイッチであってもよい。例えば、補助スイッチ部Ｑ２は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのトランジスタであってもよい。

本実施形態では、補助スイッチ部Ｑ２を導通させる所定の期間Ｐ１は、交流電源１１の出力電圧の半周期の約８割の期間であるが、これに限定されない。例えば、所定の期間Ｐ１は、交流電源１１の出力電圧の半周期の半分など、交流電源１１の出力電圧の半周期の実数倍の期間であってもよい。もちろん、所定の期間Ｐ１は、交流電源１１の出力電圧の連続する２回のゼロクロス間の期間であってもよい。

本実施形態では、センサ部６は、人が存在するか否かを検知する人感センサに限らず、例えば、明るさセンサであってもよい。または、センサ部６は、人感センサと明るさセンサとの両方を有していてもよい。更に、電子スイッチ装置１は、センサ部６の検知結果に基づいて補助スイッチ部Ｑ２が制御される構成に限らず、例えば、遠隔操作機能、タイマ機能、又は調光機能付きの電子スイッチ装置１であってもよい。例えば、遠隔操作機能付きの電子スイッチ装置１であれば、制御部５は、リモートコントローラからのワイヤレス信号に基づいて、補助スイッチ部Ｑ２を制御する。更に、電子スイッチ装置１は、例えば、押ボタンスイッチ又はタッチスイッチ等の操作部に対する人の操作に基づいて、補助スイッチ部Ｑ２が制御される構成であってもよい。

本実施形態にて、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさと基準値との２値の比較において、「以上」としているところは、２値が等しい場合、及び２値の一方が他方を超えている場合との両方を含む。ただし、これに限らず、ここでいう「以上」は、２値の一方が他方を超えている場合のみを含む「より大きい」と同義であってもよい。つまり、２値が等しい場合を含むか否かは、基準値等の設定次第で任意に変更できるので、「以上」か「より大きい」かに技術上の差異はない。同様に、「未満」においても「以下」と同義であってもよい。

本実施形態において、充電検出信号Ｓ３を監視する構成（スイッチ素子Ｑ１２，Ｑ１３等）は電子スイッチ装置１に必須の構成ではなく、この構成は適宜省略されてもよい。この場合、制御部５は、オン制御指示を受けると、交流電圧Ｖａｃの半周期ごとに、第１検出部３１及び第２検出部３２からの検出信号Ｓ１，Ｓ２のみに基づいて、補助スイッチ部Ｑ２を、導通させる。

ところで、本実施形態では、制御部５は、検出部３にてスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出することをトリガとして補助スイッチ部Ｑ２を制御しているが、他の構成であってもよい。例えば、制御部５は、スイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスをトリガとするか否かを問わず、電界効果トランジスタである補助スイッチ部Ｑ２を制御する構成であってもよい。この構成でも、交流電源１１の出力電圧にノイズが重畳した場合において負荷１２の動作を安定させ易いという効果を期待できる。

すなわち、この電子スイッチ装置１は、主スイッチ部Ｑ１と、電界効果トランジスタである補助スイッチ部Ｑ２と、制御部５と、を備える。主スイッチ部Ｑ１は、交流電源１１と負荷１２との間に電気的に接続され、交流電源１１と負荷１２との間の導通／非導通を切り替える。補助スイッチ部Ｑ２は、主スイッチ部Ｑ１に電気的に接続され、交流電源１１から主スイッチ部Ｑ１を駆動させるために供給される駆動電力を供給するか否かを切り替える。制御部５は、主スイッチ部Ｑ１に駆動電力が供給されるように補助スイッチ部Ｑ２を制御するように構成されている。

（まとめ）
以上述べたように、第１の態様の電子スイッチ装置（１）は、主スイッチ部（Ｑ１）と、補助スイッチ部（Ｑ２）と、検出部（３）と、制御部（５）と、を備える。主スイッチ部（Ｑ１）は、交流電源（１１）と負荷（１２）との間に電気的に接続され、交流電源（１１）と負荷（１２）との間の導通／非導通を切り替える。補助スイッチ部（Ｑ２）は、主スイッチ部（Ｑ１）に電気的に接続され、交流電源（１１）から主スイッチ部（Ｑ１）を駆動させるために供給される駆動電力を供給するか否かを切り替える。検出部（３）は、主スイッチ部（Ｑ１）の両端電圧であるスイッチ間電圧（Ｖｓｗ）のゼロクロスを検出する。制御部（５）は、補助スイッチ部（Ｑ２）を制御する。制御部（５）は、検出部（３）でスイッチ間電圧（Ｖｓｗ）のゼロクロスが検出されると、所定の期間（Ｐ１）、主スイッチ部（Ｑ１）に駆動電力が供給されるように補助スイッチ部（Ｑ２）を制御するように構成されている。

この構成によれば、例えば、交流電源（１１）の出力電圧等にノイズが重畳した場合でも、負荷（１２）の動作が不安定になり難い。つまり、この構成によれば、動作の安定した負荷（１２）の種類を増やすことができる、言い換えれば、この構成によれば、より多くの種類の負荷（１２）に適合可能である。

第２の態様の電子スイッチ装置（１）では、第１の態様において、主スイッチ部（Ｑ１）は、双方向サイリスタである。

この構成によれば、特殊な部品を用いることなく、交流電源（１１）と負荷（１２）との間の導通／非導通を切り替える機能を実現することが可能である。ただし、この構成は必須ではなく、主スイッチ部（Ｑ１）は、双方向サイリスタ以外の半導体スイッチであってもよい。

第３の態様の電子スイッチ装置（１）では、第１又は第２の態様において、所定の期間（Ｐ１）は、交流電源（１１）の出力電圧の半周期を基準とした期間である。

この構成によれば、例えば、交流電源（１１）の出力電圧等にノイズが重畳した場合でも、主スイッチ部（Ｑ１）を導通状態に復帰させ易い。ただし、この構成は必須ではなく、所定の期間（Ｐ１）は、交流電源（１１）の出力電圧の半周期に基づいて設定されていなくてもよい。

第４の態様の電子スイッチ装置（１）では、第３の態様において、所定の期間（Ｐ１）は、交流電源（１１）の出力電圧の連続する２回のゼロクロス間の期間である。

この構成によれば、例えば、交流電源（１１）の出力電圧等にノイズが重畳した場合でも、主スイッチ部（Ｑ１）を導通状態に復帰させ易い。ただし、この構成は必須ではなく、所定の期間（Ｐ１）は、交流電源（１１）の出力電圧の連続する２回のゼロクロス間の期間より短くてもよいし、長くてもよい。

第５の態様の電子スイッチ装置（１）では、第１〜第４のいずれかの態様において、補助スイッチ部（Ｑ２）は、電界効果トランジスタである。

この構成によれば、所定の期間（Ｐ１）において、補助スイッチ部（Ｑ２）を導通状態に維持させ易い。ただし、この構成は必須ではなく、補助スイッチ部（Ｑ２）は、電界効果トランジスタ以外のトランジスタであってもよい。

第６の態様の電子スイッチ装置（１）では、第１〜第５のいずれかの態様において、検出部（３）は２つである。制御部（５）は、２つの検出部（３）のうちの一方の検出部（３）の検出結果と他方の検出部（３）の検出結果とを交互に用いて補助スイッチ部（Ｑ２）を制御するように構成されている。

この構成によれば、例えば、交流電源（１１）の出力電圧等にノイズが重畳した場合でも、補助スイッチ部（Ｑ２）を精度良く制御することができ、負荷（１２）の動作が不安定になり難い。ただし、この構成は必須ではなく、制御部（５）は、１つの検出部（３）の検出結果を用いて補助スイッチ部（Ｑ２）を制御するように構成されていてもよい。

以上、実施形態に係る電子スイッチ装置１について説明した。ただし、以上に説明した実施形態は、上記の変形例を含めて本発明の様々な実施形態の一つに過ぎず、上記の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

１ 電子スイッチ装置
１１ 交流電源
１２ 負荷
３ 検出部
５ 制御部
Ｐ１ 所定の期間
Ｑ１ 主スイッチ部
Ｑ２ 補助スイッチ部
Ｖｓｗ スイッチ間電圧

Claims (6)

1. 交流電源と負荷との間に電気的に接続され、前記交流電源と前記負荷との間の導通／非導通を切り替える主スイッチ部と、
   前記主スイッチ部に電気的に接続され、前記交流電源から前記主スイッチ部を駆動させるために供給される駆動電力を供給するか否かを切り替える補助スイッチ部と、
   前記主スイッチ部の両端電圧であるスイッチ間電圧のゼロクロスを検出する検出部と、
   前記補助スイッチ部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記検出部で前記スイッチ間電圧のゼロクロスが検出されると、所定の期間、前記主スイッチ部に前記駆動電力が供給されるように前記補助スイッチ部を制御するように構成されている
   電子スイッチ装置。
2. 前記主スイッチ部は、双方向サイリスタである
   請求項１記載の電子スイッチ装置。
3. 前記所定の期間は、前記交流電源の出力電圧の半周期を基準とした期間である
   請求項１又は２に記載の電子スイッチ装置。
4. 前記所定の期間は、前記交流電源の出力電圧の連続する２回のゼロクロス間の期間である
   請求項３記載の電子スイッチ装置。
5. 前記補助スイッチ部は、電界効果トランジスタである
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子スイッチ装置。
6. 前記検出部は２つであって、
   前記制御部は、前記２つの検出部のうちの一方の検出結果と他方の検出部の検出結果とを交互に用いて前記補助スイッチ部を制御するように構成されている
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子スイッチ装置。

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