(57)【要約】【課題】アークの発生を確実に防止することができる直流開閉器を提供することにある。【解決手段】直流開閉器は、機械接点ＭＳＷ１および半導体スイッチＳＳＷの直列回路よりなる接点部ＳＷと、接点部ＳＷを電源端子１０と負荷端子１１との間に挿入する形で収納する器体１と、器体１の外面に露設される手動操作用の操作部２０を有し当該操作部２０の操作に応じて機械接点ＭＳＷ１を開閉する手動開閉部２と、閉じられた状態では操作部２０を覆って操作部２０の手動操作を規制する操作規制用カバー３と、操作部２０の手動操作が規制されているか否かを検出する規制状態検出部４と、規制状態検出部４の検出結果に基づいて半導体スイッチＳＳＷを制御する制御部５とを備え、制御部５は、操作部２０の操作が規制されている間は半導体スイッチＳＳＷをオンにし、規制されていない間は半導体スイッチＳＳＷをオフにする。【選択図】図１
2010040207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械接点および半導体スイッチの直列回路よりなる接点部と、電源が接続される電源端子および負荷が接続される負荷端子を具備し接点部を電源端子と負荷端子との間に挿入する形で収納する器体と、器体の外面に露設される手動操作用の操作部を有し当該操作部の操作に応じて機械接点を開閉する手動開閉部と、操作部の手動操作を規制する操作規制部と、操作規制部によって操作部の手動操作が規制されているか否かを検出する規制状態検出部と、規制状態検出部の検出結果に基づいて半導体スイッチを制御する制御部とを備え、
制御部は、操作部の操作が規制されているときは半導体スイッチをオンにし、操作部の操作が規制されていないときは半導体スイッチをオフにすることを特徴とする直流開閉器。
【請求項２】
上記接点部に流れる電流を検出する電流検出部を備え、
上記制御部は、電流検出部で検出された電流と過電流判定用の閾値とを比較し、過電流が発生していると判定すると、上記規制状態検出部の検出結果に関わらず上記半導体スイッチをオフにすることを特徴とする請求項１記載の直流開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と直流負荷との間の給電路の開閉操作に使用される直流開閉器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直流電源と直流負荷との間の給電路の開閉操作に使用される直流開閉器が提供されている。この種の直流開閉器は、固定接点とこれに接離する可動接点を有した機械接点と、電源が接続される電源端子および負荷が接続される負荷端子を具備し機械接点を電源端子と負荷端子との間に挿入する形で収納する器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作部を有し当該操作部の操作に応じて機械接点を開閉する手動操作部とを備えている。
【０００３】
上記の直流開閉器では、操作部を操作することによって、機械接点の開閉（オン・オフ）が行えるようになっているが、機械接点のオン・オフが切り替えられる際には、固定接点と可動接点との電位差によってアーク（アーク放電）が発生するおそれがあり、このようなアークは、固定接点と可動接点との溶着や、各接点の損耗などの原因となる。
【０００４】
特に、直流開閉器では、機械接点に流れる電流が直流であり、交流とは異なりゼロ点（ゼロクロス点）がないので、一度アークが発生すると消え難く、長時間に亘ってアークが発生するおそれがある。また、交流とは異なり電流方向が一定であるから、接点の移転現象が生じ、接点が開離できなくなるといった問題が生じるおそれがあった。
【０００５】
そこで、従来から、発生したアークを素早く消弧する（消す）ことができる直流開閉器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に示す直流開閉器は、接点間に発生したアークをローレンツ力によって引き伸ばすことで、アークを消弧する消弧装置を備えている。
【特許文献１】特開平１０−１５４４４８号公報（特に、段落〔００１４〕〜〔００１９〕、および図１，２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示す直流開閉器は、発生したアークを素早く消弧するための消弧装置を備えているものの、アーク自体は発生するおそれがあるから、アークの発生による接点の移転現象や、接点溶着などを防止するという点ではいまだ不十分であった。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、アークの発生を確実に防止することができる直流開閉器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、機械接点および半導体スイッチの直列回路よりなる接点部と、電源が接続される電源端子および負荷が接続される負荷端子を具備し接点部を電源端子と負荷端子との間に挿入する形で収納する器体と、器体の外面に露設される手動操作用の操作部を有し当該操作部の操作に応じて機械接点を開閉する手動開閉部と、操作部の手動操作を規制する操作規制部と、操作規制部によって操作部の手動操作が規制されているか否かを検出する規制状態検出部と、規制状態検出部の検出結果に基づいて半導体スイッチを制御する制御部とを備え、制御部は、操作部の操作が規制されているときは半導体スイッチをオンにし、操作部の操作が規制されていないときは半導体スイッチをオフにすることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、操作部を手動操作するためには操作規制部による規制を解除する必要が有り、操作規制部によって操作部の操作が規制されていないときは半導体スイッチがオフになっているために接点部には電流が流れないので、操作部の手動操作によって機械接点を開閉する際に、アークが発生することを確実に防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記接点部に流れる電流を検出する電流検出部を備え、上記制御部は、電流検出部で検出された電流と過電流判定用の閾値とを比較し、過電流が発生していると判定すると、上記規制状態検出部の検出結果に関わらず上記半導体スイッチをオフにすることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、過電流が発生した場合には、制御部が半導体スイッチをオフにするため、接点部がオフになって、過電流からの保護を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、アークの発生を確実に防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施形態の直流開閉器は、図１〜図２に示すように、器体１と、手動開閉部２と、操作規制用カバー３と、規制状態検出部４と、制御部５と、電流検出部６と、状態表示部７と、電源部８とを備える。
【００１４】
器体１は、絶縁性を有する樹脂材料（一例としてはフェノール樹脂）により形成された樹脂成形品からなる。器体１の長手方向一端側（図２における上端側）には、図示しない電源（直流電源）に導電バーＬを介して接続される一対の電源端子１０が設けられ、器体１の長手方向他端側（図２における下端側）には、図示しない負荷（直流負荷）が接続される一対の負荷端子１１が設けられている（なお、図２では電源端子１０は図示されていない）。このような電源端子１０や負荷端子１１の構成は、直流開閉器の用途に応じて適宜変更すればよい。なお、以下の説明では、一対の電源端子１０を区別するために、必要に応じて、直流電源の高電位側に接続される電源端子１０を符号１０Ｈで、直流電源の低電位側に接続される電源端子１０を符号１０Ｌで表す。また、一対の負荷端子１１を区別するために、必要に応じて、電源端子１０Ｈに対応する負荷端子１１を符号１１Ｈで表し、電源端子１０Ｌに対応する負荷端子１１を符号１１Ｌで表す。
【００１５】
手動開閉部２は、一対の機械接点ＭＳＷ（以下、必要に応じてＭＳＷ１，ＭＳＷ２で区別する）を有する。機械接点ＭＳＷは、図示しない一対の接点（例えば固定接点と当該固定接点に接離する可動接点）を具備しており、このような機械接点ＭＳＷは従来周知のものを採用できるから詳細な説明は省略する。
【００１６】
一対の機械接点ＭＳＷのうちの一方の機械接点ＭＳＷ１は、高電位側の電源端子１０Ｈと高電位側の負荷端子１１Ｈとの間（直流電源と直流負荷との間の高電位側の給電路）に挿入されている。なお、他方の機械接点ＭＳＷ２は、低電位側の電源端子１０Ｌと低電位側の負荷端子１１Ｌとの間（直流電源と直流負荷との間の低電位側の給電路）に挿入されている。
【００１７】
したがって、この手動開閉部２によれば、直流電源と直流負荷との間の給電路が高電位側と低電位側との両方において開閉される（つまり、手動開閉部２は両切り形のものである）。
【００１８】
ところで、一方の機械接点ＭＳＷ１と高電位側の電源端子１０Ｈとの間には、ＭＯＳＦＥＴなどからなる半導体スイッチＳＳＷが挿入されており、このような機械接点ＭＳＷ１と半導体スイッチＳＳＷよりなる直列回路によって、接点部ＳＷが構成されている。なお、半導体スイッチＳＳＷは、ＭＯＳＦＥＴの他に、バイポーラトランジスタなどの所謂無接点形スイッチを採用することができる。
【００１９】
本実施形態の直流開閉器では、接点部ＳＷを構成する機械接点ＭＳＷ１と半導体スイッチＳＳＷの両方がオンであるときだけ、直流電源から直流負荷に給電される。以下の説明では、機械接点ＭＳＷ１と半導体スイッチＳＳＷの両方がオンである状態を接点部ＳＷがオン状態であるといい、機械接点ＭＳＷ１と半導体スイッチＳＳＷのいずれか一方がオフである状態を接点部ＳＷがオフ状態であるという。
【００２０】
手動開閉部２は、図１および図２に示すように器体１の外面（図示例では厚み方向における一面）に露設される手動操作用の操作部２０や、機械接点ＭＳＷの固定接点が固着された固定端子板、機械接点ＭＳＷの可動接点が固着された可動接触子、ばね材、係止部材などが機械的に結合されてなり、操作部２０の操作に応じて各機械接点ＭＳＷの開閉を行う。本実施形態の場合、操作部２０は、ロッカスイッチ（波型スイッチ、シーソスイッチともいう）に使用されるものと同様の形状であり、各機械接点ＭＳＷを閉じる（オンにする）投入位置と、各機械接点ＭＳＷを開く（オフにする）開放位置との間を回動可能な形で器体１に取り付けられている。このような手動開閉部２としては従来周知の種々の機械接点を有するスイッチを採用できるから、詳細な説明は省略する。
【００２１】
操作規制用カバー３は、操作部２０の手動操作を規制する操作規制部として用いられるものである。操作規制用カバー３は、操作部２０を覆うことができる大きさの矩形板状に形成された遮蔽板３０と、遮蔽板３０の短手方向両縁部それぞれに垂設された一対の側板３１とを一体に備えた断面コ字形のものである。一対の側板３１それぞれの長手方向一端側（図１（ｂ）における右端側）は遮蔽板３０より外方に突出されており、当該突出部位における他の突出部位との対向面には、軸部３１ａが形成されている。この軸部３１ａは、器体１の上記外面に突設されたリブ１２に設けた軸受部１２ａに枢支される。これによって、操作規制用カバー３は、図１（ｂ）に示すように閉じられた位置（操作部２０を手動操作できないよう操作部２０を覆う位置）と、図１（ｃ）に示すように開かれた位置（操作部２０を手動操作できるように操作部２０を覆わない位置）との間で回動可能に器体１に取り付けられる。このような操作規制用カバー３の側板３１の長手方向他端側（図１（ｂ）における左端側）における遮蔽板３０側とは反対側の端部（図１（ｂ）における下端部）には、突起部３２が設けられ、器体１には、操作規制用カバー３が閉じられているときに、突起部３２を器体１内に進出させる開孔部（図示せず）が設けられている。なお、本実施形態における操作規制用カバー３は、透明な材料により形成されており、これによって、操作規制用カバー３を閉じた状態でも操作部２０が投入位置か開放位置かを知ることができるようにしている。
【００２２】
規制状態検出部４は、操作規制用カバー３が閉じられているか否か、すなわち、操作部２０の手動操作が規制されているか否かを検出するためのものである。規制状態検出部４は、例えば、操作規制用カバー３の開閉操作に応じて開閉されるスイッチであり、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、一対の接点（図示せず）がそれぞれ設けられた可動板４０および固定板４１を有する。可動板４０は弾性を有する金属材料により形成されており、何ら外力が働いていない状態では、固定板４１とは接触していない。
【００２３】
この規制状態検出部４では、操作規制用カバー３が閉じられて、突起部３２が器体１内に進出した際に、突起部３２によって可動板４０が固定板４１に接触するように押圧される。つまり、可動板４０は、操作規制用カバー３を閉じる際に、突起部３２によって固定板４１に接近するように変位させられ、操作規制用カバー３が閉じられたときには、可動板４０の接点が固定板４１の接点に所定の接圧で接触する。一方、操作規制用カバー３が開かれたときには、可動板４０は自身のばね力によって、固定板４１と接触しない位置に復帰する。上述したように規制状態検出部４は、操作規制用カバー３が開いている（操作部２０の手動操作が規制されていない）ときに開状態（オフ）となり、操作規制用カバー３が閉じている（操作部２０の手動操作が規制されている）ときに閉状態（オン）となる。
【００２４】
電流検出部６は、接点部ＳＷに流れる電流値（電源端子１０Ｈと負荷端子１１Ｈとの間に流れる電流値）を検出し、その検出結果を制御部５に出力するものであって、例えば、カレントトランスを利用して構成されている。なお、電流検出部６としては、電源端子１０Ｈと接点部ＳＷとの間などに挿入した抵抗の両端電圧により電流検出を行うものを用いてもよく、この他、従来周知のものを採用することができる。
【００２５】
状態表示部７は、直流開閉器でトリップ動作が行われたか否かを表示するためのものであり、トリップ動作が行われていない正常時であることを示す正常表示部７ａと、トリップ動作が行われた異常時であることを示す異常表示部７ｂとを備える。正常表示部７ａは、緑色発光ダイオードや当該緑色発光ダイオードから放射された光（緑色光）を器体１外部に出射させるライトガイドなどにより構成され、異常表示部７ｂは、赤色発光ダイオードや当該赤色発光ダイオードから放射された光（赤色光）を器体１外部に出射させるライトガイドなどにより構成される。なお、状態表示部７は、赤色に着色された領域と緑色に着色された領域とを有するパネルを移動させて、器体１に設けられた窓孔（図示せず）にパネルの赤色に着色された領域と緑色に着色された領域とのいずれかを臨ませるようなものであってもよい。
【００２６】
制御部５は、例えばマイクロコンピュータ（マイクロコントローラ、略称としてマイコン、広義にはＣＰＵとも称される）であり、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することにより開閉処理とトリップ処理とを実行する。
【００２７】
開閉処理は、規制状態検出部４の検出結果に基づいて半導体スイッチＳＳＷを制御する処理である。当該開閉処理では、制御部５は、規制状態検出部４の状態（オンかオフか）を監視し、規制状態検出部４がオンであれば、半導体スイッチＳＳＷをオンにし、規制状態検出部４がオフであれば、半導体スイッチＳＳＷをオフにする。そのため、本実施形態の直流開閉器では、操作規制用カバー３が閉じられているときだけ、半導体スイッチＳＳＷがオンになる。
【００２８】
トリップ処理は、電流検出部６の検出結果に基づいて半導体スイッチＳＳＷ、および状態表示部７を制御する処理である。当該トリップ処理では、制御部５は、電流検出部６の検出結果に基づいて、過電流が発生したか否かの判定を行う。そして、制御部５は、過電流が発生していると判定した場合には、規制状態検出部４の検出結果に関わらず、半導体スイッチＳＳＷをオフにすることで接点部ＳＷをオフに切り替える動作（いわゆる過電流引き外し）を行い、一定時間が経過するまでは規制状態検出部４のオン・オフに関わらずに半導体スイッチＳＳＷをオフに設定する（すなわち、直流開閉器の接点部ＳＷがオフにラッチされた状態となる）。また、制御部５は、接点部ＳＷをオフにラッチしている間は、状態表示部７の表示を正常時から異常時用のものに切り替える（異常表示部７ｂを駆動する）。
【００２９】
ここで、過電流としては、過負荷電流と短絡電流とを考慮しており、制御部５は、電流検出部６で検出された電流値と過電流判定用の閾値とを比較することにより、過負荷電流または短絡電流が発生しているか否かの判定を行う。上記過電流判定用の閾値は、過負荷電流判定用の閾値と、過負荷電流判定用閾値より大きい短絡電流判定用の閾値とであり、これらの値は、直流開閉器の定格電流などに基づいて設定される。制御部５は、短絡電流が発生していると判定した場合、瞬時（一例としては、０．１秒）に接点部ＳＷをオフに切り替える瞬時引外しを行う。また制御部５は、過負荷電流が発生していると判定した場合、過負荷電流が所定時間（ＪＩＳ  Ｃ  ８３７０参照）継続された際に、接点部ＳＷをオフに切り替える。ここで、上記所定時間は、過電流値（過負荷電流値）の増加に対して短くなる。つまり、制御部５は、長限時引外し（時延引外し）を行う。なお、本実施形態における制御部５は、短絡電流が生じた際に瞬時引外しを行い、過負荷電流が生じた際に長限時引外しを行う（つまり２種類の引外しを行う）が、必ずしも両方の引外しを行う必要はなく、瞬時引外しと長限時引外しのいずれかを行うものであればよい。
【００３０】
なお、このような制御部５には、外部の制御装置が出力する外部信号に応じて半導体スイッチＳＳＷをオン・オフしたり、外部の監視装置に電流検出部６の検出結果や接点部ＳＷのオン・オフ状態などを示す監視信号を出力したりする処理を行わせるようにしても良い。
【００３１】
電源部８は、制御部５を駆動するための電力（例えば、制御部５が、ＭＯＳＦＥＴよりなる半導体スイッチＳＳＷのゲートに電位を与えるための電力を含む）を供給するためのものであり、レギュレータなどにより構成される。電源部８の高電位側の入力端子は電源端子１０Ｈに、低電位側の入力端子は電源端子１０Ｌにそれぞれ接続されており、電源部８は、電源端子１０Ｈ，１０Ｌ間の電圧を元にして電力を供給する。
【００３２】
本実施形態の直流開閉器では、半導体スイッチＳＳＷは、機械接点ＭＳＷ１と電源端子１０Ｈとの間に挿入され、半導体スイッチＳＳＷの駆動用の電力を得るための電源部８の高電位側の入力端子は、半導体スイッチＳＳＷと電源端子１０Ｈとの間に接続されている。そのため、半導体スイッチＳＳＷがオフであっても、電源部８から制御部５に電力を供給できる。また、半導体スイッチＳＳＷや制御部５が破壊されてしまっても、電源端子１０と負荷端子１１との間が半導体スイッチＳＳＷおよび制御部５によって短絡されてしまうおそれがない。すなわち、半導体スイッチＳＳＷが機械接点ＭＳＷと負荷端子１１Ｈとの間に挿入され、電源部８の高電位側の入力端子が機械接点ＭＳＷと電源端子１０Ｈとの間に接続されている場合に、半導体スイッチＳＳＷおよび制御部５が破壊されると、電源端子１０Ｈ、電源部８、制御部５、半導体スイッチＳＳＷ、負荷端子１１Ｈという電路が形成されるおそれがあり、この電路によって、電源端子１０Ｈと負荷端子１１Ｈとの間が短絡されてしまうことがある。これに対して、本実施形態のように、半導体スイッチＳＳＷが機械接点ＭＳＷ１と電源端子１０Ｈとの間に挿入され、電源部８の高電位側の入力端子が半導体スイッチＳＳＷと電源端子１０Ｈとの間に接続されている場合には、半導体スイッチＳＳＷおよび制御部５が破壊されたとしても、電源端子１０Ｈと負荷端子１１Ｈとの間には機械接点ＭＳＷが存在するから、直ちに短絡されてしまうことがない。
【００３３】
次に、本実施形態の直流開閉器の動作について図３を参照して説明する。なお、図３（ａ）は直流開閉器の動作状態を示し、（ｂ）は規制状態検出部４のオン・オフを示し、（ｃ）は半導体スイッチＳＳＷのオン・オフを示し、（ｄ）は機械接点ＭＳＷのオン・オフを示し、（ｅ）は直流開閉器を流れる電流を示している。
【００３４】
まず、初期状態では、操作部２０が投入位置にあり、操作規制用カバー３が閉じられているとする。このとき、規制状態検出部４はオンであるから、制御部５によって半導体スイッチＳＳＷはオンにされる。そのため、初期状態では、接点部ＳＷはオンであり、直流開閉器を介して直流電源から直流負荷に給電される。
【００３５】
直流電源から直流負荷への給電を停止するためには、操作部２０を投入位置から開放位置に移動させればよい。ここで、本実施形態の直流開閉器においては、操作部２０を操作するために、操作規制用カバー３を開ける必要がある。操作規制用カバー３を開けると、規制状態検出部４はオフになり（時刻ｔ１）、これによって、制御部５は半導体スイッチＳＳＷをオンからオフに切り替える（時刻ｔ２）。そのため、接点部ＳＷはオフになり、直流電源から直流負荷への給電は停止される。この状態では、接点部ＳＷに電流が流れていないから、操作部２０を投入位置から開放位置に移動させたり（時刻ｔ３）、再度投入位置に戻したり（時刻ｔ４）しても、アークが発生することがない。また、操作部２０を解放位置に位置させた状態で、操作規制用カバー３を閉じた場合、規制状態検出部４はオンになって、半導体スイッチＳＳＷはオフからオンに切り換えられるが、機械接点ＭＳＷ１がオフである以上、接点部ＳＷはオフのままである。
【００３６】
一方、操作部２０を投入位置に位置させた状態で、操作規制用カバー３を閉じれば（時刻ｔ５）、規制状態検出部４はオンになって、半導体スイッチＳＳＷはオフからオンに切り換えられ（時刻ｔ６）、その結果、接点部ＳＷはオンになるから、直流開閉器を介して直流電源から直流負荷に給電される。
【００３７】
ところで、接点部ＳＷがオンであるときに過電流が生じ（時刻ｔ７）、制御部５が電流検出部６で検出した電流値に基づいて過電流が発生していると判定すると、制御部５は、トリップ処理を実行し、半導体スイッチＳＳＷがオフに切り替えられるとともに、状態表示部７の表示が正常時から異常時に切り替えられ、また接点部ＳＷがオフにラッチされる（時刻ｔ８）。そして、時刻ｔ８以後は、直流電源から直流負荷への給電が停止される。
【００３８】
以上述べたように本実施形態の直流開閉器は、機械接点ＭＳＷ１および半導体スイッチＳＳＷの直列回路よりなる接点部ＳＷと、接点部ＳＷを電源端子１０と負荷端子１１との間に挿入する形で収納する器体１と、器体１の外面に露設される手動操作用の操作部２０を有し当該操作部２０の操作に応じて機械接点ＭＳＷ１を開閉する手動開閉部２と、閉じられた状態では操作部２０を覆って操作部２０の手動操作を規制する操作規制用カバー３と、操作部２０の手動操作が規制されているか否かを検出する規制状態検出部４と、規制状態検出部４の検出結果に基づいて半導体スイッチＳＳＷを制御する制御部５とを備える。
【００３９】
そして、制御部５は、操作部２０の操作が規制されている間は半導体スイッチＳＳＷをオンにし、規制されていない間は半導体スイッチＳＳＷをオフにする。
【００４０】
本実施形態の直流開閉器によれば、操作部２０を手動操作するためには操作規制用カバー３による規制を解除する必要が有り、操作規制用カバー３によって操作部２０の操作が規制されていないときは半導体スイッチＳＳＷがオフになっているために接点部ＳＷには電流が流れない。そのため、操作部２０の手動操作によって機械接点ＭＳＷ１を開閉する際に、アークが発生することを確実に防止することができる。さらに、過電流が発生した（接点部ＳＷに過電流が流れた）場合には、半導体スイッチＳＳＷをオフにして接点部ＳＷをオフ状態にするから、過電流からの保護が図れる。
【００４１】
ところで、本実施形態では、操作規制部として、操作部２０ａの手動操作を規制する操作規制用カバー３を採用している。操作規制用カバー３は、操作部２０ａに手を触れることができないようにすることで、手動操作を規制するものであるが、操作規制部としては、操作部２０ａを所定位置に固定することで、手動操作を規制するものを採用することができる。また、半導体スイッチＳＳＷと電源端子１０Ｈとの間には、接点部ＳＷに大電流が流れた際に溶断されるヒューズ（図示せず）を挿入してもよい。このようにすれば、接点部ＳＷに大電流が流れた際には、ヒューズが溶断されるから、大電流によって半導体スイッチＳＳＷが破壊されてしまうことを防止でき、半導体スイッチＳＳＷを保護することができる。
【００４２】
なお、本実施形態の直流開閉器はあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲を本実施形態の構成に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。例えば、本実施形態の直流開閉器は、過電流が流れた際に接点部ＳＷをオフに切り替える引外し動作を行うものであり、回路遮断器としての機能を備えているが、当該機能は必ずしも設ける必要はなく、このような機能を備えていない構成とすることも可能である。
【００４３】
ところで、本実施形態および上記実施形態１の直流開閉器は、例えば、図４に示すような直流配電システムにおける後述の直流ブレーカ１１４として用いられる。
【００４４】
図４では、直流配電システムを設置する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明しているが、集合住宅に適用してもよい。
【００４５】
図４に示す家屋Ｈには、直流電力を出力する直流電力供給部１０１と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器１０２とが設けられ、直流電力供給部１０１の出力端部に接続した直流供給線路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。直流電力供給部１０１と直流機器１０２との間には、直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流給電線路Ｗｄｃ上で直流電力供給部１０１から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する前述の直流ブレーカ１１４が設けられる。
【００４６】
直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。
【００４７】
直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力供給部１０１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下、「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。
【００４８】
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなるインターホンシステムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
【００４９】
上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２およびインターホンシステムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４個の直流ブレーカ１１４を設けている。１台の直流ブレーカ１１４に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２とインターホンシステムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。
【００５０】
情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Ｈに先行配置（家屋Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。
【００５１】
照明システムＫ１０２、Ｋ１０５としては、家屋Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２には、家屋Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
【００５２】
照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
【００５３】
上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
【００５４】
これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、直流供給線路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
【００５５】
宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。
【００５６】
センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
【００５７】
宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。
【００５８】
宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。
【００５９】
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
【００６０】
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
【００６１】
宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。
【００６２】
宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
【００６３】
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
【００６４】
ところで、直流電力供給部１０１は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ＡＣの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ＡＣは、分電盤１１０に内器として取り付けられた主幹ブレーカ１１１を通して、スイッチング電源を含むＡＣ／ＤＣコンバータ１１２に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２から出力される直流電力は、協調制御部１１３を通して各直流ブレーカ１１４に接続される。
【００６５】
直流電力供給部１０１には、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間（たとえば、商用電源ＡＣの停電期間）に備えて二次電池１６２が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池１６１や燃料電池１６３を併用することも可能になっている。交流電源ＡＣから直流電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を備える主電源に対して、太陽電池１６１や二次電池１６２や燃料電池１６３は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池１６２は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。
【００６６】
分散電源のうち太陽電池１６１や燃料電池１６３は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池１６２は設けるのが望ましい。二次電池１６２は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池１６２の放電は、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池１６２の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部１１３により行われる。すなわち、協調制御部１１３は、直流電力供給部１０１を構成する主電源および分散電源から直流機器１０２への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３の出力を交流電力に変換し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の入力電力として用いる構成を採用してもよい。
【００６７】
直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１台の直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
【００６８】
上述の構成例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を１個だけ図示しているが、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を並設することが可能であり、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の台数を増減させるのが望ましい。
【００６９】
上述したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器１０２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
【００７０】
上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ１１２により直流電力に変換するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にＡＣ／ＤＣコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
【００７１】
この場合、家屋Ｈの各階や各部屋を単位として直流電力供給部１０１を設けることができるから、直流電力供給部１０１を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の直流供給線路Ｗｄｃの距離が小さくなるから、直流供給線路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態の直流開閉器を示し、（ａ）はブロック図、（ｂ），（ｃ）は動作説明図である。
【図２】同上の直流開閉器の外観図である。
【図３】同上の直流開閉器の動作説明用のタイムチャートである。
【図４】同上の直流開閉器を使用する直流配電システムの説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
１    器体
２    手動開閉部
３    操作規制用カバー（操作規制部）
４    規制状態検出部
５    制御部
６    電流検出部
１０（１０Ｈ，１０Ｌ）  電源端子
１１（１１Ｈ，１１Ｌ）  負荷端子
２０    操作部
ＳＷ    接点部
ＭＳＷ（ＭＳＷ１，ＭＳＷ２）  機械接点
ＳＳＷ    半導体スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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