JP6830224B2 - 電子スイッチ装置及び電子スイッチシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般に電子スイッチ装置及び電子スイッチシステムに関し、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及び電子スイッチシステムに関する。

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、電子スイッチ装置を複数備えた電子スイッチシステムでは、１つの負荷を複数の電子スイッチ装置で制御する場合がある。このような場合、電子スイッチ装置は、他の電子スイッチ装置の制御と競合し難い制御を実行することが望まれている。

本発明は上記事由に鑑みてなされており、他の電子スイッチ装置の制御と競合し難い制御が可能な電子スイッチ装置及び電子スイッチシステム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、スイッチ部と、制御部と、電圧監視部と、判定部と、を備える。前記スイッチ部は、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。前記制御部は、前記スイッチ部を制御する。前記電圧監視部は、前記スイッチ部の両端電圧であるスイッチ間電圧の大きさを監視する。前記判定部は、前記電圧監視部での監視結果に基づいて、前記交流電源と前記負荷との間に電気的に接続される他の電子スイッチ装置のスイッチ部である他スイッチ部の動作状態を判定する。前記スイッチ部と前記他スイッチ部とは、前記交流電源と前記負荷との間に並列に電気的に接続される。

本発明の一態様に係る電子スイッチシステムは、上記の電子スイッチ装置を複数備える。前記複数の電子スイッチ装置が備える複数のスイッチ部は、前記交流電源と前記負荷との間に電気的に並列に接続される。

本発明は、他の電子スイッチ装置の制御と競合し難い制御が可能になる、という利点がある。

図１は、実施形態１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、実施形態１に係る電子スイッチシステムの構成を示す概略回路図である。 図３は、同上の電子スイッチ装置における、他スイッチ部がオフ状態の場合の動作の説明図である。 図４は、同上の電子スイッチ装置における、他スイッチ部がオン状態の場合の動作の説明図である。 図５は、実施形態２に係る電子スイッチ装置の動作の説明図である。 図６は、実施形態２の変形例に係る電子スイッチ装置の動作の説明図である。

（実施形態１）
（１）概要
以下、実施形態１に係る電子スイッチ装置１の概要について説明する。実施形態１に係る電子スイッチ装置１は、図１及び図２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。

図２に示す例では、２つの電子スイッチ装置（第１電子スイッチ装置、第２電子スイッチ装置）１Ａ，１Ｂにて、電子スイッチシステム１０が構成されている。つまり、電子スイッチシステム１０は、複数（ここでは２つ）の電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂを備えている。２つの電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂは、互いに共通の構成を採用している。以下、２つの電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂを特に区別しない場合には、２つの電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂの各々を「電子スイッチ装置１」という。

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、３本の配線を接続可能な、いわゆる三路スイッチである。電子スイッチ装置１は、３つの接続端子（第１接続端子、第２接続端子、第３接続端子）１０１，１０２，１０３を備えている。そのため、２つの電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂを組み合わせた電子スイッチシステム１０では、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。すなわち、階段の上階部分及び下階部分にそれぞれ電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂを設けた場合、電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂのいずれを操作しても、階段に設けられた負荷１２への通電状態を切り替えることが可能である。

図２の例では、電子スイッチ装置１Ａの接続端子１０１は、負荷１２に接続されている。電子スイッチ装置１Ｂの接続端子１０１は、交流電源１１に接続されている。また、電子スイッチ装置１Ａの接続端子１０２は、電子スイッチ装置１Ｂの接続端子１０３に接続されている。電子スイッチ装置１Ａの接続端子１０３は、電子スイッチ装置１Ｂの接続端子１０２に接続されている。

電子スイッチ装置１において、スイッチ部Ｑ１は、接続端子１０１と接続端子１０３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１０３とは、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、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１０３との間がスイッチ部Ｑ１を介して導通する。また、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１０３との間が非導通となる。つまり、電子スイッチ装置１のスイッチ部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、スイッチ部Ｑ１のオン状態とは、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、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、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、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。

複数（ここでは２つ）の電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂがそれぞれ備える複数のスイッチ部Ｑ１は、交流電源１１と負荷１２との間に電気的に並列に接続される。そのため、電子スイッチシステム１０では、２つの電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂのいずれかのスイッチ部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、交流電源１１から負荷１２に電力供給される。したがって、電子スイッチシステム１０では、電子スイッチ装置１Ａのスイッチ部Ｑ１、及び電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ部Ｑ１の両方において、負荷１２への通電状態を切り替えることが可能である。

（２）詳細
以下、本実施形態の電子スイッチ装置１及び電子スイッチシステム１０の構成について、図１及び図２を参照して説明する。

電子スイッチ装置１は、図２に示すように、スイッチ部Ｑ１及び３つの接続端子１０１，１０２，１０３に加えて、整流器２、及び回路部Ａ１を備えている。回路部Ａ１は、補助スイッチ部Ｑ２、電圧監視部３、電源生成部４、制御部５、判定部５１、及びセンサ部６を備えている。これらのスイッチ部Ｑ１、３つの接続端子１０１，１０２，１０３、整流器２、及び回路部Ａ１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。

３つの接続端子１０１，１０２，１０３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。接続端子１０１と接続端子１０３との間には、上述したようにスイッチ部Ｑ１が接続されている。接続端子１０２は、接続端子１０１の送り端子であり、接続端子１０１と電気的に接続されている。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、電子部品のリードや、回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。

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、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。スイッチ部Ｑ１は、接続端子１０１と接続端子１０３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１０３との間における双方向の電流の通過／遮断を切り替える。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、スイッチ部Ｑ１の制御端子は、抵抗Ｒ０を介して接続端子１０３に電気的に接続されている。図２では、スイッチ部Ｑ１を、接点を有するメカニカルスイッチと同様の回路記号で表記している。

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。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、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、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、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、スイッチ部Ｑ１が導通する。

整流器２は、ダイオードブリッジからなる。整流器２は、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、スイッチ部Ｑ１が非導通の状態で、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、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１０３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。

電圧監視部３は、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさを監視（検出）するように構成されている。本実施形態では、電圧監視部３は、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、電圧監視部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、電圧監視部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。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Ｖｔｈ１（図３参照。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、監視結果（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−グランド間電圧の絶対値が基準値Ｖｔｈ１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Ｖｔｈ１以上のときにＬレベル（Low level）となる。

検出部３２は、接続端子１０３に電気的に接続されている。検出部３２は、接続端子１０３−グランド間電圧の大きさと基準値Ｖｔｈ１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、監視結果（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Ｖｔｈ１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Ｖｔｈ１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Ｖｔｈ１未満の状態から基準値Ｖｔｈ１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Ｖｔｈ１未満の状態から基準値Ｖｔｈ１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、スイッチ部Ｑ１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部５の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、スイッチ部Ｑ１と電源部４２との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、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、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。言い換えれば、給電回路４１は、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが所定値以上になると、電源部４２に供給電力を供給するように構成されている。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、スイッチ部Ｑ１を間接的に制御する機能を備えている。つまり、制御部５は、スイッチ部Ｑ１を制御するように構成されている。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、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、つまりスイッチ部Ｑ１を導通させる場合、電圧監視部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。本実施形態では、制御部５は、補助スイッチ部Ｑ２を導通状態から非導通状態に切り替える際に、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とで、スイッチ素子Ｑ１２を導通させる。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が導通し、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のツェナ電圧以下であると、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、電圧監視部３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、電圧監視部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。

判定部５１は、電圧監視部３での監視結果に基づいて、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定するように構成されている。ここで、「他スイッチ部Ｑ１４」は、交流電源１１と負荷１２との間に電気的に接続される他の電子スイッチ装置１のスイッチ部Ｑ１である。例えば、電子スイッチ装置１Ａの判定部５１は、他の電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ部Ｑ１（他スイッチ部Ｑ１４）の動作状態（導通／非導通）を判定するように構成されている。本実施形態では、判定部５１は、電圧監視部３がスイッチ間電圧Ｖｓｗのゼロクロスを検出する際に検出信号Ｓ１０に現れるパルス幅Ｗ１（図３参照）に基づいて、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定する。ここでいう「パルス幅」は、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさ（Ｖｓｗ）が基準値Ｖｔｈ１以上の時間の長さである。また、図３では、検出信号Ｓ１０は、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２とを重ね合わせた信号である。

判定部５１は、パルス幅Ｗ１と閾値とを比較し、パルス幅Ｗ１が閾値未満であれば、他スイッチ部Ｑ１４が導通状態であると判定する。また、判定部５１は、パルス幅Ｗ１が閾値以上であれば、他スイッチ部Ｑ１４が非導通状態であると判定する。閾値は、例えば交流電圧Ｖａｃの１周期の１／８程度に設定される。本実施形態では、判定部５１は、制御部５の有する機能の一つであるが、制御部５とは異なるハードウェア（又はソフトウェア）で構成されていてもよい。

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、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、電圧監視部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、電圧監視部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を導通させる。これにより、スイッチ部Ｑ１が導通する。つまり、制御部５は、スイッチ部Ｑ１の動作状態をオン状態とするためのオン制御指示を受けると、スイッチ部Ｑ１の動作状態をオン状態とするように構成されている。

ここで、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、スイッチ部Ｑ１が導通した後、スイッチ部Ｑ１を流れる電流が０〔Ａ〕になるとスイッチ部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、電圧監視部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、スイッチ部Ｑ１を導通させる。本実施形態では、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、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、スイッチ部Ｑ１を非導通に維持する。

（３）動作
次に、電子スイッチ装置１及び電子スイッチシステム１０の動作について、図３及び図４を参照して説明する。図３では、電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂの両方のスイッチ部Ｑ１がオフ状態である場合の動作を例示する。図４では、電子スイッチ装置１Ａのスイッチ部Ｑ１がオフ状態であり、電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ部Ｑ１がオン状態である場合の動作を例示する。また、図３及び図４の例では、電子スイッチ装置１Ｂを「他の電子スイッチ装置１Ｂ」として、電子スイッチ装置１Ａの動作について説明する。したがって、図３及び図４の例では、電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ部Ｑ１が他スイッチ部Ｑ１４である。

図３及び図４は、いずれも上段から順に、交流電源１１の交流電圧「Ｖａｃ」、電子スイッチ装置１Ａのスイッチ部Ｑ１のスイッチ間電圧「Ｖｓｗ」、電子スイッチ装置１Ａでの検出信号「Ｓ１０」、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態（導通／非導通）を示している。図３及び図４の例では、検出信号「Ｓ１０」の信号レベルは、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値Ｖｔｈ１以上のときにＬレベルであり、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値Ｖｔｈ１未満のときにＨレベルである。また、図３及び図４では、電子スイッチ装置１Ａのスイッチ間電圧Ｖｓｗを示しているが、このスイッチ間電圧Ｖｓｗは、他の電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ間電圧Ｖｓｗと同じである。また、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を表す「Ｑ１４」については、「ＯＮ」が導通を表し、「ＯＦＦ」が非導通を表す。

まず、電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂの両方のスイッチ部Ｑ１がオフ状態であるときの動作について図３を用いて説明する。図３の例では、電子スイッチ装置１Ａ，１Ｂの両方のスイッチ部Ｑ１がオフ状態であるため、スイッチ間電圧Ｖｓｗは、交流電圧Ｖａｃと同電圧である。

図３の例では、スイッチ間電圧Ｖｓｗは、時点ｔ０にて負極性から正極性に切り替わり、時点ｔ０後の時点ｔ３にて正極性から負極性に切り替わる。また、図３の例では、時点ｔ０後の時点ｔ１から、時点ｔ３前の時点ｔ２まで、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値Ｖｔｈ１以上となることで、検出信号Ｓ１０の信号レベルがＬレベルになる。同様に、図３の例では、時点ｔ３後の時点ｔ４から時点ｔ５まで、検出信号Ｓ１０の信号レベルがＬレベルになる。

ここで、検出信号Ｓ１０のパルス幅Ｗ１（時点ｔ１から時点ｔ２までの時間の長さ、及び時点ｔ４から時点ｔ５までの時間の長さ）は、交流電圧Ｖａｃの半周期に相当する長さであり、閾値以上である。したがって、図３の例では、交流電圧Ｖａｃの１周期においてパルス幅Ｗ１が複数回連続して閾値以上であることから、電子スイッチ装置１Ａの判定部５１は、他スイッチ部Ｑ１４がオフ状態であると判定する。

次に、電子スイッチ装置１Ａのスイッチ部Ｑ１がオフ状態であり、電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ部Ｑ１がオン状態であるときの動作について図４を用いて説明する。図４の例では、スイッチ間電圧Ｖｓｗは、時点ｔ６にて負極性から正極性に切り替わり、時点ｔ６後の時点ｔ９にて正極性から負極性に切り替わる。また、図４の例では、時点ｔ６後の時点ｔ７にて、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値Ｖｔｈ１以上となることで、検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになる。そして、時点ｔ７後の時点ｔ８にて、他スイッチ部Ｑ１４が導通することで、スイッチ間電圧Ｖｓｗが略０〔Ｖ〕となる。このため、検出信号Ｓ１０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。同様に、図４の例では、時点ｔ９後の時点ｔ１０にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになり、時点ｔ１０後の時点ｔ１１にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＬレベルからＨレベルになる。

ここで、検出信号Ｓ１０のパルス幅Ｗ１（時点ｔ７から時点ｔ８までの時間の長さ、及び時点ｔ１０から時点ｔ１１までの時間の長さ）は、閾値未満である。したがって、図４の例では、交流電圧Ｖａｃの１周期においてパルス幅Ｗ１が複数回連続して閾値未満であることから、電子スイッチ装置１Ａの判定部５１は、他スイッチ部Ｑ１４がオン状態にあると判定する。

（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、判定部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。また、以下では、比較例の電子スイッチ装置と、他の電子スイッチ装置とを備えたシステムを比較例の電子スイッチシステムとして説明する。

例えば、比較例の電子スイッチ装置のスイッチ部がオフ状態であり、他の電子スイッチ装置のスイッチ部（他スイッチ部）がオン状態であると仮定する。そして、この状態において、比較例の電子スイッチ装置の制御部がセンサ部からオン制御指示を受けたと仮定する。この場合、他スイッチ部がオン状態にあることから、負荷には、既に交流電源から電力が供給されている。したがって、この状態において、電子スイッチ装置のスイッチ部を導通させる必要はない。

しかしながら、比較例の電子スイッチ装置は、判定部を備えていないことから、スイッチ部を制御する際に他スイッチ部の動作状態を考慮することができない。このため、比較例の電子スイッチ装置の制御部は、他スイッチ部がオン状態であるにも関わらず、スイッチ部を導通させる。そして、比較例の電子スイッチ装置のスイッチ部と、他の電子スイッチ装置のスイッチ部とが同時に導通状態となれば、負荷を流れる電流が各スイッチ部に分かれて流れることにより、各スイッチ部が導通状態を維持できない可能性がある。この場合、例えば負荷が照明装置であれば、負荷の明るさが変わってしまい、負荷を見る人に違和感を与える可能性がある。その他、比較例の電子スイッチの制御部、及び他の電子スイッチ装置の制御部による制御が乱れる可能性もある。つまり、比較例の電子スイッチ装置の制御が、他の電子スイッチ装置の制御と競合する可能性がある。

一方、本実施形態の電子スイッチ装置１では、電圧監視部３により、スイッチ部Ｑ１の両端電圧であるスイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさを監視している。そして、本実施形態の電子スイッチ装置１では、判定部５１により、電圧監視部３での監視結果に基づいて他の電子スイッチ装置１のスイッチ部Ｑ１（他スイッチ部Ｑ１４）の動作状態を判定している。このため、本実施形態の電子スイッチ装置１では、制御部５は、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を考慮して、スイッチ部Ｑ１を制御することが可能である。

例えば、本実施形態の電子スイッチ装置１の制御部５は、他スイッチ部Ｑ１４がオン状態にあるときにセンサ部６からオン制御指示を受けた場合、他スイッチ部Ｑ１４がオフ状態になるのを待ってスイッチ部Ｑ１を導通させることが可能である。言い換えれば、制御部５は、オン制御指示を受けており、かつ、判定部５１で他スイッチ部Ｑ１４の動作状態がオン状態と判定されている場合、スイッチ部Ｑ１の動作状態をオン状態とする処理を遅らせるように構成されていてもよい。もちろん、制御部５は、判定部５１で他スイッチ部Ｑ１４の動作状態がオン状態と判定されている場合に、他の電子スイッチ装置１の制御と競合しなければ、他スイッチ部Ｑ１４がオフ状態になるのを待たずに、スイッチ部Ｑ１を導通させてもよい。このように、本実施形態の電子スイッチ装置１では、他の電子スイッチ装置１の制御と競合し難い制御が可能になるという利点がある。

（５）変形例
本実施形態において、判定部５１は、制御部５によるスイッチ部Ｑ１の制御状態と、電圧監視部３での監視結果とに基づいて、少なくとも他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定するように構成されていてもよい。例えば、制御信号ＣＳ１の信号レベルがＬレベルであり、交流電圧Ｖａｃの１周期においてパルス幅Ｗ１が複数回連続して閾値未満である場合、判定部５１は、他スイッチ部Ｑ１４がオン状態であると判定する。また、制御信号ＣＳ１の信号レベルがＬレベルであり、交流電圧Ｖａｃの１周期においてパルス幅Ｗ１が複数回連続して閾値以上である場合、判定部５１は、他スイッチ部Ｑ１４がオフ状態であると判定する。

一方、制御信号ＣＳ１の信号レベルがＨレベルであり、交流電圧Ｖａｃの１周期においてパルス幅Ｗ１が複数回連続して閾値未満である場合、判定部５１は、スイッチ部Ｑ１が正常に動作していると判定する。また、制御信号ＣＳ１の信号レベルがＨレベルであり、交流電圧Ｖａｃの１周期においてパルス幅Ｗ１が複数回連続して閾値以上である場合、判定部５１は、スイッチ部Ｑ１が異常であると判定する。というのも、スイッチ部Ｑ１が正常であれば、スイッチ部Ｑ１を導通させる制御を実行している場合、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態に依らず、交流電圧Ｖａｃの１周期においてパルス幅Ｗ１は複数回連続して閾値未満となるからである。

なお、制御信号ＣＳ１の信号レベルがＨレベルである場合、判定部５１は、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定することはできない。しかしながら、この場合はスイッチ部Ｑ１がオン状態であるため、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定しなくても差し支えない。

本実施形態では、判定部５１は、交流電圧Ｖａｃの１周期においてパルス幅Ｗ１が複数回連続して閾値以上（又は閾値未満）となるか否かで他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定しているが、他の構成であってもよい。例えば、判定部５１は、交流電圧Ｖａｃの半周期においてパルス幅Ｗ１が閾値以上（又は閾値未満）となるか否かで他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定してもよい。その他、判定部５１は、３回以上連続してパルス幅Ｗ１が閾値以上（又は閾値未満）となるか否かで他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定してもよい。

本実施形態では、パルス幅Ｗ１は、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値Ｖｔｈ１以上となる時間の長さであるが、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値Ｖｔｈ１未満となる時間の長さであってもよい。この場合、判定部５１は、パルス幅Ｗ１が閾値未満であれば、他の電子スイッチ装置１のスイッチ部Ｑ１が非導通状態にあると判定する。また、この場合、判定部５１は、パルス幅Ｗ１が閾値以上であれば、他の電子スイッチ装置１のスイッチ部Ｑ１が導通状態にあると判定する。

本実施形態では、判定部５１は、パルス幅Ｗ１に基づいて他の電子スイッチ装置１のスイッチ部Ｑ１の動作状態を判定する構成であるが、他の構成であってもよい。判定部５１は、パルス幅Ｗ１が存在しない場合（つまり、他スイッチ部Ｑ１４が常に導通している場合）でも、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を判定することが可能である。例えば、判定部５１は、検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルである時間の長さが閾値（例えば、５００〔ｍｓ〕）を上回ることをもって、他の電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ部Ｑ１が導通状態にあると判定することも可能である。閾値は、例えば瞬時停電によりスイッチ間電圧Ｖｓｗが発生しない時間の長さを考慮して設定されるのが好ましい。

本実施形態において、電子スイッチ装置１の制御部５は、オン制御指示を受けた後に一定時間を計時すると、スイッチ部Ｑ１をオン状態からオフ状態に切り替える構成であると仮定する。この場合、制御部５は、他スイッチ部Ｑ１４がオン状態からオフ状態に切り替わるのを待ってスイッチ部Ｑ１をオン状態とする際に、オン制御指示を受けてから、又は他スイッチ部Ｑ１４がオフ状態に切り替わってから一定時間を計時すればよい。

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、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、電圧監視部３は２つの検出部（検出部３１，３２）を有しているが、検出部は１つであってもよい。この場合、電圧監視部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、電圧監視部３は、検出信号Ｓ１０を制御部５に出力する。また、本実施形態では、電圧監視部３は、全波整流前のスイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさを監視する構成であるが、全波整流後のスイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさを監視する構成であってもよい。

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、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、スイッチ部Ｑ１は、接続端子１０１と接続端子１０３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、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、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スイッチ部Ｑ１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、スイッチ部Ｑ１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、スイッチ部Ｑ１が制御される構成であってもよい。

本実施形態にて、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、検出部３からの検出信号Ｓ１０のみに基づいて、補助スイッチ部Ｑ２を、導通させる。

本実施形態では、電子スイッチ装置１Ａは、他の電子スイッチ装置１Ｂと組み合わさって動作しているが、単体で動作することは言うまでもない。

（実施形態２）
以下、本実施形態の電子スイッチ装置１及び電子スイッチシステム１０について説明する。ただし、本実施形態の基本的な構成は、実施形態１の電子スイッチ装置１及び電子スイッチシステム１０と共通しているので、共通する点については同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態の電子スイッチ装置１では、制御部５は、電圧監視部３での監視結果に基づいて、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングを推定するように構成されている。そして、制御部５は、推定したタイミングに基づいてスイッチ部Ｑ１の動作状態をオン状態とするように構成されている。したがって、本実施形態の電子スイッチ装置１では、制御部５は、他スイッチ部Ｑ１４がオン状態からオフ状態に切り替わるのを待たずに、スイッチ部Ｑ１をオン状態に切り替えることが可能である。

本実施形態では、制御部５は、スイッチ部Ｑ１をオン状態からオフ状態に切り替える前に、第１処理と第２処理とを交互に繰り返すように構成されている。第１処理は、交流電圧Ｖａｃの２周期に相当する時間、スイッチ部Ｑ１を導通させる処理である。第２処理は、交流電圧Ｖａｃの半周期に相当する時間、スイッチ部Ｑ１を導通させる処理である。つまり、第１処理は、第２処理でのスイッチ部Ｑ１の導通時間よりも長い時間、スイッチ部Ｑ１を導通させる処理である。そして、制御部５は、３回目の第１処理を実行すると、スイッチ部Ｑ１をオフ状態とするように構成されている。

以下、電子スイッチ装置１及び電子スイッチシステム１０の動作について、図５を参照して説明する。図５の例では、電子スイッチ装置１Ａから見た電子スイッチ装置１Ｂを「他の電子スイッチ装置１Ｂ」として、電子スイッチ装置１Ａの動作について説明する。したがって、図５の例では、電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ部Ｑ１が他スイッチ部Ｑ１４である。

図５は、上段から順に、電子スイッチ装置１Ｂでの検出信号「Ｓ１０」、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態（導通／非導通）、電子スイッチ装置１Ａでの検出信号「Ｓ１０」、スイッチ部Ｑ１の動作状態（導通／非導通）を示している。電子スイッチ装置１Ａでの検出信号Ｓ１０、及び他の電子スイッチ装置１Ｂでの検出信号Ｓ１０は同じである。図５の例では、検出信号「Ｓ１０」の信号レベルは、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値Ｖｔｈ１以上のときにＬレベルであり、スイッチ間電圧Ｖｓｗの大きさが基準値Ｖｔｈ１未満のときにＨレベルである。また、スイッチ部Ｑ１の動作状態を表す「Ｑ１」、及び他スイッチ部Ｑ１４の動作状態を表す「Ｑ１４」については、いずれも「ＯＮ」が導通を表し、「ＯＦＦ」が非導通を表す。

図５の例では、時点ｔ１２においては、電子スイッチ装置１Ａのスイッチ部Ｑ１はオフ状態であり、他の電子スイッチ装置１Ｂの他スイッチ部Ｑ１４はオン状態である。また、図５の例では、時点ｔ１２において、電子スイッチ装置１Ａの制御部５は、既にセンサ部６からオン制御指示を受けている。また、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ１２前においては、検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになるごとに、交流電圧Ｖａｃの半周期に相当する時間、スイッチ部Ｑ１を導通させる通常処理を繰り返している。そして、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ１２後においては、第１処理と第２処理とを交互に繰り返している。

まず、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ１２にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになると、時点ｔ１２後の時点ｔ１３から時点ｔ１４までの間、１回目の第１処理を実行する。次に、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ１４後の時点ｔ１５にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになると、時点ｔ１５後の時点ｔ１６から時点ｔ１７までの間、１回目の第２処理を実行する。次に、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ１７後の時点ｔ１８にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになると、時点ｔ１８後の時点ｔ１９から時点ｔ２０までの間、２回目の第１処理を実行する。次に、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ２０後の時点ｔ２１にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになると、時点ｔ２１後の時点ｔ２２から時点ｔ２３までの間、２回目の第２処理を実行する。そして、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ２３後の時点ｔ２４にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになると、時点ｔ２４後の時点ｔ２５から時点ｔ２６までの間、３回目の第１処理を実行する。時点ｔ２６以降では、他スイッチ部Ｑ１４はオフ状態となる。

ここで、電子スイッチ装置１Ａの制御部５は、検出信号Ｓ１０の信号レベルがＬレベルからＨレベルに切り替わるごとに、所定時間を計時する。そして、電子スイッチ装置１Ａの制御部５は、所定時間を計時するまでに検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルに維持されている場合、所定時間を計時した時点でオン条件を１回満たしたと判定する。そして、電子スイッチ装置１Ａの制御部５は、オン条件を所定の回数（ここでは、３回）満たしたと判定すると、スイッチ部Ｑ１をオン状態にする。図５の例では、時点ｔ１３から時点ｔ１４の間で１回目、時点ｔ１９から時点ｔ２０までの間で２回目のオン条件が満たされる。そして、時点ｔ２６前の時点ｔ２７にて３回目のオン条件が満たされるため、スイッチ部Ｑ１がオン状態となる。つまり、制御部５は、３回目のオン条件が満たされることで、他スイッチ部Ｑ１４がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングを推定しているといえる。

上述のように、本実施形態の電子スイッチ装置１では、制御部５は、他スイッチ部Ｑ１４がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングを推定する。そして、制御部５は、推定したタイミングに基づいてスイッチ部Ｑ１をオン状態とする。このため、本実施形態では、他スイッチ部Ｑ１４がオフ状態に切り替わるタイミングと、スイッチ部Ｑ１がオン状態に切り替わるタイミングとの間に空白時間が生じ難く、負荷１２に電力が供給されない時間が生じ難い。例えば、負荷１２が照明装置であれば、他スイッチ部Ｑ１４がオフ状態に切り替わった時点でスイッチ部Ｑ１がオン状態に切り替えることができるので、負荷１２が瞬間的に消灯するのを回避することが可能である。なお、本実施形態では、スイッチ部Ｑ１及び他スイッチ部Ｑ１４が同時に導通状態となる時間が存在しているが、比較的短い時間であるため、電子スイッチ装置１の制御と他の電子スイッチ装置１の制御とが競合し難い。

（変形例）
本実施形態では、第１処理は、交流電圧Ｖａｃの２周期に相当する時間、スイッチ部Ｑ１を導通させる処理であるが、スイッチ部Ｑ１の導通時間はこれに限定されない。つまり、第１処理は、第２処理でのスイッチ部Ｑ１の導通時間よりも長い時間、スイッチ部Ｑ１を導通させる処理であればよい。

本実施形態では、制御部５は、オン条件が３回満たされたと判定すると、スイッチ部Ｑ１をオン状態とする構成であるが、他の構成であってもよい。つまり、制御部５は、オン条件が「ｎ」回（「ｎ」は自然数）満たされたと判定すると、スイッチ部Ｑ１をオン状態とする構成であってもよい。

ところで、本実施形態の電子スイッチ装置１では、制御部５は、スイッチ部Ｑ１をオン状態からオフ状態に切り替える前に、第１処理と第２処理とを交互に繰り返すように構成されているが、他の構成であってもよい。例えば、制御部５は、１回だけ第１処理を実行すると、スイッチ部Ｑ１をオフ状態とするように構成されていてもよい。

以下、上記構成の場合の電子スイッチ装置１及び電子スイッチシステム１０の動作について、図６を参照して説明する。図６の例では、図５の例と同様に、電子スイッチ装置１Ａから見た電子スイッチ装置１Ｂを「他の電子スイッチ装置１Ｂ」として、電子スイッチ装置１Ａの動作について説明する。したがって、図６の例では、電子スイッチ装置１Ｂのスイッチ部Ｑ１が他スイッチ部Ｑ１４である。また、図６は、図５と同様に、上段から順に、電子スイッチ装置１Ｂでの検出信号「Ｓ１０」、他スイッチ部Ｑ１４の動作状態（導通／非導通）、電子スイッチ装置１Ａでの検出信号「Ｓ１０」、スイッチ部Ｑ１の動作状態（導通／非導通）を示している。

図６の例では、時点ｔ３０においては、電子スイッチ装置１Ａのスイッチ部Ｑ１はオフ状態であり、他の電子スイッチ装置１Ｂの他スイッチ部Ｑ１４はオン状態である。また、図６の例では、時点ｔ３０において、電子スイッチ装置１Ａの制御部５は、既にセンサ部６からオン制御指示を受けている。また、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ３０前においては、検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになるごとに、交流電圧Ｖａｃの半周期に相当する時間、スイッチ部Ｑ１を導通させる通常処理を繰り返している。例えば、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ３０前の時点ｔ２８にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになると、時点ｔ２８後の時点ｔ２９から時点ｔ３０までの間、スイッチ部Ｑ１を導通させている。そして、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ３０後においては、第１処理を１回だけ実行している。

つまり、他の電子スイッチ装置１Ｂの制御部５は、時点ｔ３０後の時点ｔ３１にて検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルからＬレベルになると、時点ｔ３１後の時点ｔ３２から時点ｔ３３までの間、第１処理を実行する。ここで、図６の例では、第１処理におけるスイッチ部Ｑ１の導通時間は、例えば３００〔ｍｓ〕である。時点ｔ３３以降では、他スイッチ部Ｑ１４はオフ状態となる。

ここで、電子スイッチ装置１Ａの制御部５は、検出信号Ｓ１０の信号レベルがＬレベルからＨレベルに切り替わるごとに、所定時間を計時する。そして、電子スイッチ装置１Ａの制御部５は、所定時間（例えば、２５０〔ｍｓ〕）を計時するまでに検出信号Ｓ１０の信号レベルがＨレベルに維持されている場合、所定時間を計時した時点でオン条件を満たしたと判定する。そして、電子スイッチ装置１Ａの制御部５は、オン条件を満たしたと判定すると、スイッチ部Ｑ１をオン状態にする。図６の例では、時点ｔ３２と時点ｔ３３との間の時点ｔ３４にてオン条件が満たされるため、スイッチ部Ｑ１がオン状態となる。つまり、制御部５は、オン条件が満たされることで、他スイッチ部Ｑ１４がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングを推定しているといえる。

実施形態２の構成（変形例を含む）は、実施形態１の構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

（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、スイッチ部（Ｑ１）と、制御部（５）と、電圧監視部（３）と、判定部（５１）と、を備える。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。制御部（５）は、スイッチ部（Ｑ１）を制御する。電圧監視部（３）は、スイッチ部（Ｑ１）の両端電圧であるスイッチ間電圧（Ｖｓｗ）の大きさを監視する。判定部（５１）は、電圧監視部（３）での監視結果に基づいて、交流電源（１１）と負荷（１２）との間に電気的に接続される他の電子スイッチ装置（１，１Ｂ）のスイッチ部（Ｑ１）である他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態を判定する。

この構成によれば、制御部（５）は、他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態を考慮して、スイッチ部（Ｑ１）を制御することが可能である。つまり、この構成によれば、他の電子スイッチ装置（１）の制御と競合し難い制御が可能になるという利点がある。

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、判定部（５１）は、以下のように構成されている。すなわち、判定部（５１）は、制御部（５）によるスイッチ部（Ｑ１）の制御状態と、電圧監視部（３）での監視結果とに基づいて、少なくとも他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態を判定するように構成されている。

この構成によれば、他の電子スイッチ装置（１，１Ｂ）の動作状態のみならず、自己の状態を判定することが可能になる。ただし、この構成は必須ではなく、判定部（５１）は、電圧監視部（３）での監視結果のみに基づいて判定するように構成されていてもよい。

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、判定部（５１）は、以下のように構成されている。すなわち、判定部（５１）は、スイッチ間電圧（Ｖｓｗ）の大きさが基準値Ｖｔｈ１以上、又は基準値Ｖｔｈ１未満の時間の長さであるパルス幅（Ｗ１）に基づいて、他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態を判定するように構成されている。

この構成によれば、複雑な演算処理を必要とすることなく、他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態を判定することが可能である。ただし、この構成は必須ではなく、判定部（５１）は、一定時間におけるスイッチ間電圧Ｖｓｗの実効値（平均値）に基づいて判定するように構成されていてもよい。

第４の態様の電子スイッチ装置（１）は、第１〜第３のいずれかの態様において、電源部（４２）と、給電回路（４１）と、を更に備える。電源部（４２）は、スイッチ部（Ｑ１）に電気的に接続され、交流電源（１１）からの供給電力により制御部（５）の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、スイッチ部（Ｑ１）と電源部（４２）との間に電気的に接続され、スイッチ間電圧（Ｖｓｗ）の大きさが所定値以上になると電源部（４２）に供給電力を供給するように構成されている。

この構成によれば、負荷（１２）の通電時に制御電圧を確保するためにカレントトランスが必要でなく、小型化が可能になる。ただし、この構成は必須ではなく、電子スイッチ装置（１）は、制御電圧を確保するためにカレントトランスを備えた構成であってもよい。

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、制御部（５）は、スイッチ部（Ｑ１）の動作状態をオン状態とするためのオン制御指示を受けると、スイッチ部（Ｑ１）の動作状態をオン状態とするように構成されている。スイッチ部（Ｑ１）のオン状態は、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る。制御部（５）は、オン制御指示を受けており、かつ、判定部（５１）で他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態がオン状態と判定されている場合、スイッチ部（Ｑ１）をオン状態とする処理を遅らせるように構成されている。

この構成によれば、他スイッチ部（Ｑ１４）と同時にスイッチ部（Ｑ１）が導通し難くなる。つまり、この構成によれば、他の電子スイッチ装置（１，１Ｂ）の制御と競合し難い制御が可能になる。ただし、この構成は必須ではなく、制御部（５）は、上記の条件を満たした場合でもスイッチ部（Ｑ１）をオン状態とする処理を遅らせなくてもよい。

第６の態様の電子スイッチ装置（１）では、第５の態様において、制御部（５）は、推定したタイミングに基づいてスイッチ部（Ｑ１）の動作状態をオン状態とするように構成されている。制御部（５）は、電圧監視部（３）での監視結果に基づいて他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングを推定するように構成されている。他スイッチ部（Ｑ１４）のオフ状態は、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。

この構成によれば、他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態がオフ状態に切り替わるのを待たずに、スイッチ部（Ｑ１）の動作状態をオン状態とすることが可能になる。つまり、この構成によれば、他の電子スイッチ装置（１，１Ｂ）の制御を引き継ぐ制御が可能になる。ただし、この構成は必須ではなく、制御部（５）は、他スイッチ部（Ｑ１４）の動作状態がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングを推定しなくてもよい。

第７の態様の電子スイッチシステム（１０）は、第１〜第６のいずれかの態様の電子スイッチ装置（１）を複数備える。複数の電子スイッチ装置（１）が備える複数のスイッチ部（Ｑ１）は、交流電源（１１）と負荷（１２）との間に電気的に並列に接続される。

この構成によれば、複数の電子スイッチ装置（１）の各々について、互いに競合し難い制御が可能になるという利点がある。

以上、実施形態１，２に係る電子スイッチ装置１及び電子スイッチシステム１０について説明した。ただし、以上に説明した実施形態１，２は、いずれも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１，２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。

１，１Ａ，１Ｂ 電子スイッチ装置
１１ 交流電源
１２ 負荷
３ 電圧監視部
５ 制御部
４１ 給電回路
４２ 電源部
５１ 判定部
Ｑ１ 主スイッチ部（スイッチ部）
Ｑ１４ 他スイッチ部
Ｖｓｗ スイッチ間電圧
Ｖｔｈ１ 基準値

Claims (7)

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スイッチ部と、
   前記スイッチ部を制御する制御部と、
   前記スイッチ部の両端電圧であるスイッチ間電圧の大きさを監視する電圧監視部と、
   前記電圧監視部での監視結果に基づいて、前記交流電源と前記負荷との間に電気的に接続される他の電子スイッチ装置のスイッチ部である他スイッチ部の動作状態を判定する判定部と、を備え、
   前記スイッチ部と前記他スイッチ部とは、前記交流電源と前記負荷との間に並列に電気的に接続される
   電子スイッチ装置。
2. 前記判定部は、前記制御部による前記スイッチ部の制御状態と、前記電圧監視部での監視結果とに基づいて、少なくとも前記他スイッチ部の動作状態を判定するように構成されている
   請求項１記載の電子スイッチ装置。
3. 前記判定部は、前記スイッチ間電圧の大きさが基準値以上、又は前記基準値未満の時間の長さであるパルス幅に基づいて、前記他スイッチ部の動作状態を判定するように構成されている
   請求項１又は２に記載の電子スイッチ装置。
4. 前記スイッチ部に電気的に接続され、前記交流電源からの供給電力により前記制御部の制御電圧を生成するように構成される電源部と、
   前記スイッチ部と前記電源部との間に電気的に接続され、前記スイッチ間電圧の大きさが所定値以上になると前記電源部に前記供給電力を供給するように構成される給電回路と、を更に備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子スイッチ装置。
5. 前記制御部は、前記スイッチ部の動作状態を前記交流電源から前記負荷への電力供給が行われるオン状態とするためのオン制御指示を受けると、前記スイッチ部の動作状態を前記オン状態とするように構成され、
   前記制御部は、前記オン制御指示を受けており、かつ、前記判定部で前記他スイッチ部の動作状態が前記オン状態と判定されている場合、前記スイッチ部の動作状態を前記オン状態とする処理を遅らせるように構成されている
   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. 前記制御部は、前記電圧監視部での前記監視結果に基づいて、前記他スイッチ部の動作状態が前記オン状態から、前記交流電源から前記負荷への電力供給が遮断されるオフ状態に切り替わるタイミングを推定し、推定したタイミングに基づいて前記スイッチ部の動作状態を前記オン状態とするように構成されている
   請求項５記載の電子スイッチ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子スイッチ装置を複数備え、
   前記複数の電子スイッチ装置が備える複数のスイッチ部は、前記交流電源と前記負荷との間に電気的に並列に接続される
   電子スイッチシステム。

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