(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１のスイッチと、
前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１のスイッチと並列に設けられ、前記第１のスイッチがオン状態になった時点以後にオン状態になり、前記第１のスイッチがオフ状態になった所定の時間後にオフ状態になる第２のスイッチと、
前記第１のスイッチがオン状態になった後に前記第２のスイッチがオン状態となることで前記第１のスイッチと並列に接続される状態となるキャパシタと、
前記第２のスイッチがオフ状態になった後に前記キャパシタに蓄積された電荷を放電させる放電部と、
を備え、
前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１のスイッチがオン状態から乖離する際の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング装置。
【請求項２】
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチの状態の切り替わりに伴い弾性体が発生させる弾性力によって状態が切り替わる、請求項１に記載のスイッチング装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に前記弾性体を備える、請求項２に記載のスイッチング装置。
【請求項４】
前記第１のスイッチはスライドスイッチであり、前記第２のスイッチは前記第１のスイッチのスライド動作に応じて前記弾性体の弾性力により接点が切り替わるスイッチである、請求項２に記載のスイッチング装置。
【請求項５】
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチの状態の切り替わりに伴い発生または消滅する磁力によって状態が切り替わる、請求項１に記載のスイッチング装置。
【請求項６】
前記第１のスイッチは単極型スイッチであり、前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオン状態になると前記直流電源から電流が供給されることでオン状態になる機械式リレーである、請求項５に記載のスイッチング装置。
【請求項７】
前記第１のスイッチと直列に設けられて前記第１のスイッチと連動してオン状態とオフ状態とが切り替わる第３のスイッチをさらに備え、
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオン状態になると前記第１のスイッチと前記第３のスイッチとの間から前記直流電源から電流が供給されることでオン状態になる機械式リレーである、請求項５に記載のスイッチング装置。
【請求項８】
前記第１のスイッチは前記直流電源とは異なる外部電源から電流が供給されることでオン状態になる第１の機械式リレーであり、前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオン状態になると前記外部電源から電流が供給されることでオン状態になる第２の機械式リレーである、請求項５に記載のスイッチング装置。
【請求項９】
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは連動して動作するスライドスイッチで構成される、請求項１に記載のスイッチング装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のスイッチング装置を備える、移動体。
【請求項１１】
直流電力を供給するバッテリと、
前記バッテリから供給される直流電力による駆動する駆動部と、
前記バッテリと前記駆動部との間に設けられる、少なくとも１つの、請求項１に記載のスイッチング装置と、
を備える、電力供給システム。
【請求項１２】
直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１のスイッチがオン状態になった時点以後に、前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１のスイッチと並列に設けられる第２のスイッチをオン状態にして、キャパシタを前記第１のスイッチと並列に接続される状態とすることと、
前記第１のスイッチがオフ状態になった所定の時間後に前記第２のスイッチをオフ状態にすることと、
前記第２のスイッチがオフ状態になった後に前記キャパシタに蓄積された電荷を放電させることと、
を含み、
前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１のスイッチがオン状態から乖離する際の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スイッチング装置、移動体、電力供給システム及びスイッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャパシタと抵抗とを直列に接続したものをスイッチの両端に渡すＲＣスナバ回路がよく知られている（例えば特許文献１参照）。ＲＣスナバ回路は構成が簡素であり、回路定数を適正に選定することにより過渡的な高電圧を吸収することが出来るとともに、抵抗を小さくすることでアークの発生を抑制する事が出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２０５７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のＲＣスナバ回路を直流電力の遮断に用いると、スイッチの投入時にキャパシタに蓄積された電荷が放電する際の電流が大きくなりすぎて、スイッチの接点が溶着するおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示では、スイッチの接点の溶着を防ぎつつアークの発生を抑制ことが可能な、新規かつ改良されたスイッチング装置、移動体、電力供給システム及びスイッチング方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１の遮断機構と、前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１の遮断機構と並列に設けられ、前記直流電源から出力される電流を供給する際には前記第１の遮断機構の方が遅れて接続され、前記直流電源から出力される電流を遮断する際には前記第１の遮断機構の方が早く乖離される第２の遮断機構と、前記直流電源と前記第２の遮断機構との間に設けられるキャパシタと、前記キャパシタと並列に接続され、前記直流電源から出力される電流を遮断する際に前記キャパシタに蓄積された電荷を放電する放電部と、を備え、前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１の遮断機構の乖離時の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング装置が提供される。
【０００７】
また本開示によれば、直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１のスイッチと、前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１のスイッチと並列に設けられ、前記第１のスイッチがオン状態になった時点以後にオン状態になり、前記第１のスイッチがオフ状態になった所定の時間後にオフ状態になる第２のスイッチと、前記第１のスイッチがオン状態になった後に前記第２のスイッチがオン状態となることで前記第１のスイッチと並列に接続される状態となるキャパシタと、前記第２のスイッチがオフ状態になった後に前記キャパシタに蓄積された電荷を放電させる放電部と、を備え、前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１のスイッチがオン状態から乖離する際の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング装置が提供される。
【０００８】
また本開示によれば、上記スイッチング装置を備える、移動体が提供される。
【０００９】
また本開示によれば、直流電力を供給するバッテリと、前記バッテリから供給される直流電力による駆動する駆動部と、前記バッテリと前記駆動部との間に設けられる、少なくとも１つの上記スイッチング装置と、を備える、電力供給システムが提供される。
【００１０】
また本開示によれば、直流電源から出力される電流を供給する際に、前記直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１の遮断機構が、前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１の遮断機構と並列に設けられる第２の遮断機構より遅れて接続することと、前記直流電源から出力される電流を遮断する際に、前記第２の遮断機構が前記第１の遮断機構より遅れて乖離することと、を含み、前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記直流電源と前記第２の遮断機構との間に設けられるキャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１の遮断機構の乖離時の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング方法が提供される。
【００１１】
また本開示によれば、直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１のスイッチがオン状態になった時点以後に、前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１のスイッチと並列に設けられる第２のスイッチをオン状態にして、キャパシタを前記第１のスイッチと並列に接続される状態とすることと、前記第１のスイッチがオフ状態になった所定の時間後に前記第２のスイッチをオフ状態にすることと、前記第２のスイッチがオフ状態になった後に前記キャパシタに蓄積された電荷を放電させることと、を含み、前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１のスイッチがオン状態から乖離する際の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本開示によれば、スイッチの接点の溶着を防ぎつつアークの発生を抑制ことが可能な、新規かつ改良されたスイッチング装置、移動体、電力供給システム及びスイッチング方法が提供される。
【００１３】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一般的なＲＣスナバ回路をスイッチに並列に接続したスイッチング装置１０の回路構成を示す説明図である。
【図２】図１に示したスイッチング装置１０の状態、キャパシタＣ１に流れる電流ｉＣ１、及び負荷２０に印加される電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【図３】スイッチング装置１００の回路構成を示す説明図である。
【図４Ａ】スイッチＳＷ１の押下及び押下の解除によるトランスファ型スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂの動作を示す説明図である。
【図４Ｂ】スイッチＳＷ１の押下及び押下の解除によるトランスファ型スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂの動作を示す説明図である。
【図４Ｃ】スイッチＳＷ１の押下及び押下の解除によるトランスファ型スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂの動作を示す説明図である。
【図４Ｄ】スイッチＳＷ１の押下及び押下の解除によるトランスファ型スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂの動作を示す説明図である。
【図５】図３に示したスイッチング装置１００の状態、キャパシタＣ１に流れる電流ｉＣ１、及び負荷２０に印加される電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【図６】スイッチング装置２００の回路構成を示す説明図である。
【図７】図６に示したスイッチング装置２００の状態、キャパシタＣ１に流れる電流ｉＣ１、及び負荷２０に印加される電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【図８】スイッチング装置３００の回路構成を示す説明図である。
【図９】スイッチング装置４００の回路構成を示す説明図である。
【図１０Ａ】スイッチング装置５００の構成を示す説明図である。
【図１０Ｂ】スイッチング装置５００の構成を示す説明図である。
【図１１】スイッチング装置５００の動作を示す説明図である。
【図１２Ａ】スイッチング装置６００の構成を示す説明図である。
【図１２Ｂ】スイッチング装置６００の構成を示す説明図である。
【図１２Ｃ】スイッチング装置６００の構成を示す説明図である。
【図１２Ｄ】スイッチング装置６００の構成を示す説明図である。
【図１２Ｅ】スイッチング装置６００の構成を示す説明図である。
【図１２Ｆ】スイッチング装置６００の構成を示す説明図である。
【図１３】スイッチング装置７００の回路構成を示す説明図である。
【図１４】プラグ電極Ｐ１の位置と、補助端子７１０に流れる電流ｉＳ１、キャパシタＣ１に流れる電流ｉＣ１、抵抗Ｒ１に流れる電流ｉＳ１、及び負荷２０にかかる電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【図１５】スイッチング装置８００の回路構成を示す説明図である。
【図１６】スイッチＳＷ１の位置及び接点１ａ、２ａの状態と、接点１ａに流れる電流ｉ１ａ、接点２ａに流れる電流ｉ２ａ、及び負荷２０にかかる電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【図１７】スイッチング装置８００’の回路構成を示す説明図である。
【図１８】キャパシタＣ１の充電電圧と、接点乖離耐圧限界との関係を示す説明図である。
【図１９】スイッチング装置１００を備えた移動体１０００の機能構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示の一実施形態
１．１．背景
１．２．構成例
１．２．１．第１構成例
１．２．２．第２構成例
１．２．３．第３構成例
１．２．４．第４構成例
１．２．５．第５構成例
１．２．６．第６構成例
１．２．７．第７構成例
１．２．８．第８構成例
１．２．９．応用例
２．まとめ
【００１７】
＜１．本開示の一実施形態＞
［１．１．背景］
本開示の実施の形態について詳細に説明する前に、本開示の実施の形態の背景について説明する。
【００１８】
上述したように、キャパシタと抵抗とを直列に接続したものをスイッチの両端に渡すＲＣスナバ回路がよく知られている。ＲＣスナバ回路は構成が簡素であり、回路定数を適正に選定することにより過渡的な高電圧を吸収することが出来るとともに、抵抗を小さくすることでアークの発生を抑制する事が出来る。
【００１９】
しかし、従来のＲＣスナバ回路を直流電力の遮断に用いると、スイッチの投入時にキャパシタに蓄積された電荷が放電する際の電流が大きくなりすぎて、スイッチの接点が溶着するおそれがある。また従来のＲＣスナバ回路は、キャパシタの容量に対して負荷が極端に小さいと、スイッチを遮断してもキャパシタの電荷の放電が終わるまでに負荷に給電が続き、瞬時に電流を遮断できない。また従来のＲＣスナバ回路は、抵抗を小さくしてキャパシタを大きくすると、直流電力の供給側の変化が負荷にも伝わり、電力の完全な遮断が出来ない。
【００２０】
図１は、一般的なＲＣスナバ回路をスイッチに並列に接続したスイッチング装置１０の回路構成を示す説明図である。図１に示したスイッチング装置１０は、Ａ点とＢ点との間の電位差がＶＡＢである直流電源から負荷２０への直流電力の供給と遮断とを切り替える装置である。スイッチング装置１０は、スイッチＳＷと、キャパシタＣ１及び抵抗Ｒ１とが直列に接続されたＲＣスナバ回路と、が並列に接続された構成を有する。
【００２１】
図２は、図１に示したスイッチング装置１０の状態、キャパシタＣ１に流れる電流ｉＣ１、及び負荷２０に印加される電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【００２２】
スイッチＳＷが遮断されている状態で直流電力が供給されると、キャパシタＣ１には、抵抗Ｒ１及び負荷２０の抵抗値に応じた電流が流れる。キャパシタＣ１は流れる電流に応じた電荷を蓄積する。
【００２３】
ここでスイッチＳＷが投入されると、キャパシタＣ１に蓄積された電荷がスイッチＳＷの接点１ａを通じて放電される。この際、スイッチＳＷの接点１ａが溶着しないようにするためには、抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくする必要がある。図２に示したようにスイッチＳＷが投入される際の電流ｉＣ１は、直流電力の電圧Ｖを抵抗Ｒ１の抵抗値で割ったものだからである。抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすることで、スイッチＳＷの接点１ａを通じて流れる電流の量を小さくすることができる。
【００２４】
しかし、スイッチＳＷの乖離時には、抵抗Ｒ１の抵抗値はなるべく小さくする必要がある。これは、スイッチＳＷの接点１ａの接点間電圧を絶縁破壊しない程度に低くするために、キャパシタＣ１を通じた迂回電流が十分に流れるようにするためである。図２に示したようにスイッチＳＷが乖離される際の電流ｉＣ１は、直流電力の電圧Ｖを、抵抗Ｒ１の抵抗値及び負荷２０の抵抗値ＲＬＯＡＤで割ったものである。
【００２５】
このように、一般的なＲＣスナバ回路は、スイッチＳＷの投入時には抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくする必要があるが、スイッチＳＷの乖離時には抵抗Ｒ１の抵抗値はなるべく小さくする必要があるという矛盾を解消する事が出来ない。
【００２６】
そこで本件開示者は、上述した背景に鑑み、直流電力の供給と遮断とを切り替えるスイッチの投入時の接点溶着と、スイッチの乖離時のアークの発生との両方を防ぐことができる技術について鋭意検討を行った。その結果、本件開示者は、以下で説明するように、直流電力の供給と遮断とを切り替えるスイッチの投入時の接点溶着と、スイッチの乖離時のアークの発生との両方を防ぐことができる技術を考案するに至った。
【００２７】
以上、本開示の実施の形態の背景について説明した
【００２８】
［１．２．構成例］
（１．２．１．第１の構成例）
続いて、本開示の実施の形態について詳細に説明する。まず、第１の構成例について説明する。
【００２９】
図３は、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置１００の回路構成を示す説明図である。図３に示したように、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置１００は、スイッチＳＷ１と、キャパシタＣ１と、抵抗Ｒ２と、を含んで構成される。
【００３０】
スイッチＳＷ１は、２つのトランスファ型のスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂの接点を切り替える、プッシュ型のスイッチである。スイッチＳＷ１が押下されると２つのトランスファ型のスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂの接点が切り替わる。
【００３１】
スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂは、接点１ａ、１ｂの切り替わりに遅れて接点２ａ、２ｂが切り替わるよう、バネ１０１等の弾性体で接続されている。スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂを接続するバネ１０１は、接点１ａ、１ｂの切り替わりに遅れて接点２ａ、２ｂが切り替わるよう、中央よりスイッチＳＷ１ａ寄りにバネ１０２を介してスイッチＳＷ１と接続されている。
【００３２】
図４Ａ〜図４Ｄは、スイッチＳＷ１の押下及び押下の解除によるトランスファ型スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂの動作を示す説明図である。
【００３３】
図４Ａは、スイッチＳＷ１が押下されていない状態を示している。スイッチＳＷ１が押下されていない状態では、スイッチＳＷ１ａは接点１ｂに、スイッチＳＷ１ｂは接点２ｂに、それぞれ接続している。
【００３４】
図４Ｂは、スイッチＳＷ１が押下される途中の状態を示している。スイッチＳＷ１が押下されている途中の状態では、ある時点でスイッチＳＷ１ａは接点１ｂから接点１ａに接続が切り替わり、オン状態となる。しかし、バネ１０１は中央よりスイッチＳＷ１ａ寄りにバネ１０２を介してスイッチＳＷ１と接続されているので、スイッチＳＷ１ａの接続が接点１ａに切り替わった時点では、スイッチＳＷ１ｂは接点２ｂに接続したままである。
【００３５】
図４Ｃは、スイッチＳＷ１が完全に押下された状態を示している。スイッチＳＷ１が完全に押下された状態では、スイッチＳＷ１ａは接点１ａに、スイッチＳＷ１ｂは接点２ａに、それぞれ接続しており、いずれのスイッチもオン状態となる。従ってスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂは、接点１ｂから接点１ａへの接続の切り替わりに遅れて接点２ｂから接点２ａへ接続が切り替わるよう動作する。
【００３６】
図４Ｄは、スイッチＳＷ１の押下が解除される途中の状態を示している。スイッチＳＷ１の押下が解除されている途中の状態では、ある時点でスイッチＳＷ１ａは接点１ａから接点１ｂに接続が切り替わり、オフ状態となる。しかし、バネ１０１は中央よりスイッチＳＷ１ａ寄りにバネ１０２を介してスイッチＳＷ１と接続されているので、スイッチＳＷ１ａの接続が接点１ｂに切り替わった時点では、スイッチＳＷ１ｂは接点２ａに接続したままである。
【００３７】
その後、スイッチＳＷ１の押下が完全に解除されると、図４Ａに示したように、スイッチＳＷ１ａは接点１ｂに、スイッチＳＷ１ｂは接点２ｂに、それぞれ接続することになり、いずれのスイッチもオフ状態となる。従ってスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂは、接点１ａから接点１ｂへの切り替わりに遅れて接点２ａから接点２ｂへ切り替わるよう動作する。
【００３８】
このようにスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂが切り替わることで、直流電力の供給と遮断とを切り替えるスイッチの投入時の接点溶着と、スイッチの乖離時のアークの発生との両方を防ぐことができる。
【００３９】
図５は、図３に示したスイッチング装置１００の状態、キャパシタＣ１に流れる電流ｉＣ１、及び負荷２０に印加される電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【００４０】
スイッチＳＷ１が押下されていない状態では、キャパシタＣ１は抵抗Ｒ２と直列に接続されており、かつ電荷を蓄積していない状態となっている。
【００４１】
スイッチＳＷ１の押下によりスイッチＳＷ１ａの接続が接点１ａに切り替わると、負荷２０に電圧が掛かり、直流電源から電流がスイッチＳＷ１ａを通じて負荷２０に流れる。スイッチＳＷ１ａの接続が接点１ａに切り替わる時点では、上述したようにスイッチＳＷ１ｂは接点２ｂに接続されたままである。その後スイッチＳＷ１の押下が進み、スイッチＳＷ１ｂの接続が接点２ｂに切り替わると、キャパシタＣ１がスイッチＳＷ１ａと並列に接続された状態となる。
【００４２】
スイッチＳＷ１の押下が解除されて遮断動作に入ると、まずスイッチＳＷ１ａの接続が接点１ａから接点１ｂに切り替わる。スイッチＳＷ１ａの接続が接点１ａから接点１ｂに切り替わると、接点間の電位差によってキャパシタＣ１が充電される。従ってスイッチＳＷ１ａの接続が接点１ａから接点１ｂに切り替わっても、キャパシタＣ１に充電が行われることでスイッチＳＷ１ａの接点間に急激な電圧上昇は起こらず、絶縁破壊は発生しない。
【００４３】
その後、スイッチＳＷ１の押下の解除が進むと、スイッチＳＷ１ａの接続が接点１ａから接点１ｂに切り替わるのに遅れて、スイッチＳＷ１ｂの接続が接点２ａから接点２ｂに切り替わる。スイッチＳＷ１ｂの接続が接点２ａから接点２ｂに切り替わると、キャパシタＣ１は抵抗Ｒ２と直列に接続され。キャパシタＣ１に蓄積された電荷は抵抗Ｒ２を通じて放電される。キャパシタＣ１に蓄積された電荷が抵抗Ｒ２を通じて放電されることで、スイッチＳＷ１を再度押下した際に、キャパシタＣ１に蓄積された電荷がスイッチＳＷ１ａを通じて流れることが無くなる。
【００４４】
以上説明したように図３に示したスイッチング装置１００は、スイッチＳＷ１ａの接点の切り替わりに遅れてスイッチＳＷ１ｂの接点が切り替わることで、直流電力の供給と遮断とを切り替えるスイッチＳＷ１の押下時のスイッチＳＷ１ａの接点溶着と、スイッチＳＷ１の押下の解除時のスイッチＳＷ１ａのアークの発生との両方を防ぐことができる。
【００４５】
（１．２．２．第２の構成例）
続いて、第２の構成例について説明する。
【００４６】
図６は、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置２００の回路構成を示す説明図である。図６に示したように、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置２００は、スイッチＳＷ２と、機械式リレーＲＹ１と、キャパシタＣ１と、抵抗Ｒ２と、を含んで構成される。
【００４７】
スイッチＳＷ２は接点１ａを有する押しボタン式のスイッチである。スイッチＳＷ２が押下されてオン状態となると接点１ａを通じて直流電源から電流が負荷２０及び機械式リレーＲＹ１に流れる。一方、スイッチＳＷ２の押下が解除されてオフ状態となると接点１ａを通じた電流が負荷２０及び機械式リレーＲＹ１に流れなくなる。
【００４８】
機械式リレーＲＹ１は、内部にコイルを備えている。機械式リレーＲＹ１は、電流が流れていない状態では接点１ｂに接続してオフ状態となり、電流が流れて内部のコイルに磁力が発生すると接点１ａに接続してオン状態となる。機械式リレーＲＹ１がオン状態となるとキャパシタＣ１がスイッチＳＷ２と並列に接続された状態になり、機械式リレーＲＹ１がオフ状態となるとキャパシタＣ１が抵抗Ｒ２と直列に接続された状態になる。
【００４９】
すなわち、図６に示したスイッチング装置２００は、スイッチＳＷ２がオン状態になった後に機械式リレーＲＹ１がオン状態となって、スイッチＳＷ２がオフ状態になった後に機械式リレーＲＹ１がオフ状態となるように動作する。
【００５０】
図７は、図６に示したスイッチング装置２００の状態、キャパシタＣ１に流れる電流ｉＣ１、及び負荷２０に印加される電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【００５１】
スイッチＳＷ２が押下されていない状態では、キャパシタＣ１は抵抗Ｒ２と直列に接続されており、かつ電荷を蓄積していない状態となっている。
【００５２】
スイッチＳＷ２が押下されると、負荷２０に電圧が掛かり、直流電源から電流がスイッチＳＷ２を通じて負荷２０に流れる。この際、キャパシタＣ１には電荷が蓄積されていないので、キャパシタＣ１に蓄積された電荷の放出による過電流でスイッチＳＷ２の接点１ａが溶着することは無い。
【００５３】
スイッチＳＷ２が押下されて機械式リレーＲＹ１に電流が流れると、機械式リレーＲＹ１は、内部のコイルが発生させる磁力で接点１ａに接続してオン状態となる。
【００５４】
スイッチＳＷ１の押下が解除されて遮断動作に入ると、接点間の電位差によってキャパシタＣ１が充電される。従ってスイッチＳＷ１の押下が解除されても、キャパシタＣ１に充電が行われることでスイッチＳＷ１の両端の間に急激な電圧上昇は起こらず、絶縁破壊は発生しない。
【００５５】
その後、機械式リレーＲＹ１に電流が流れなくなるので内部のコイルが発生させる磁力が失われ、接点１ａから接点１ｂに接続が切り替わってオフ状態となる。機械式リレーＲＹ１がオフ状態となると、キャパシタＣ１は抵抗Ｒ２と直列に接続され。キャパシタＣ１に蓄積された電荷は抵抗Ｒ２を通じて放電される。キャパシタＣ１に蓄積された電荷が抵抗Ｒ２を通じて放電されることで、スイッチＳＷ１を再度押下した際に、キャパシタＣ１に蓄積された電荷がスイッチＳＷ１を通じて流れることが無くなる。
【００５６】
キャパシタＣ１の定数は、最も低い抵抗値の抵抗Ｒ２とでキャパシタＣ１を充電する電圧立ち上がりカーブが、スイッチＳＷ２の接点１ａの乖離速度から算出される絶縁破壊曲線よりもゆっくり立ち上がる値とすることが望ましい。
【００５７】
以上説明したように図６に示したスイッチング装置２００は、スイッチＳＷ２の接点の切り替わりに遅れて機械式リレーＲＹ１の接点が切り替わることで、直流電力の供給と遮断とを切り替えるスイッチＳＷ２の押下時におけるスイッチＳＷ２の接点の溶着と、スイッチＳＷ２の押下の解除時のアークの発生との両方を防ぐことができる。
【００５８】
（１．２．３．第３の構成例）
続いて、第３の構成例について説明する。
【００５９】
図８は、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置３００の回路構成を示す説明図である。図８に示したように、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置３００は、スイッチＳＷ３と、機械式リレーＲＹ１と、キャパシタＣ１と、抵抗Ｒ２と、を含んで構成される。
【００６０】
第１の構成例のスイッチング装置１００と、第２の構成例のスイッチング装置２００は、いずれも直流電源から電流を負荷２０に流す際に電流の供給と遮断とを切り替えるものであった。第３の構成例のスイッチング装置３００は、双方向から電流が供給されうる際に電流の供給と遮断とを切り替える。
【００６１】
スイッチＳＷ３は、直列の接点１ａ及び接点２ａを有する押しボタン式のスイッチである。スイッチＳＷ３が押下されてオン状態となると接点１ａ、２ａを通じて直流電源から電流が端子Ａ’に流れると共に、接点１ａを通じて機械式リレーＲＹ１に流れる。一方、スイッチＳＷ３の押下が解除されてオフ状態となると接点１ａ、２ａを通じた電流が端子Ａ’及び機械式リレーＲＹ１に流れなくなる。
【００６２】
機械式リレーＲＹ１は、内部にコイルを備えている。機械式リレーＲＹ１は、電流が流れていない状態では接点１ｂに接続してオフ状態となり、電流が流れて内部のコイルに磁力が発生すると接点１ａに接続してオン状態となる。機械式リレーＲＹ１がオン状態となるとキャパシタＣ１がスイッチＳＷ２と並列に接続された状態になり、機械式リレーＲＹ１がオフ状態となるとキャパシタＣ１が抵抗Ｒ２と直列に接続された状態になる。
【００６３】
すなわち、図８に示したスイッチング装置３００は、スイッチＳＷ３がオン状態になった後に機械式リレーＲＹ１がオン状態となって、スイッチＳＷ３がオフ状態になった後に機械式リレーＲＹ１がオフ状態となるように動作する。
【００６４】
また図８に示したスイッチング装置３００は、直列の接点１ａ、２ａの間から機械式リレーＲＹ１に電流を供給するよう構成されている。スイッチング装置３００は、直列の接点１ａ、２ａの間から機械式リレーＲＹ１に電流を供給するよう構成されていることで、端子Ａ’側から電流が供給される際に、スイッチＳＷ３の状態に関係無く機械式リレーＲＹ１が動作してしまうことを防いでいる。
【００６５】
以上説明したように図８に示したスイッチング装置３００は、スイッチＳＷ３の接点の切り替わりに遅れて機械式リレーＲＹ１の接点が切り替わることで、直流電力の供給と遮断とを切り替えるスイッチＳＷ３の押下時におけるスイッチＳＷ３の接点の溶着と、スイッチＳＷ２の押下の解除時のアークの発生との両方を防ぐことができる。
【００６６】
（１．２．４．第４の構成例）
続いて、第４の構成例について説明する。
【００６７】
図９は、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置４００の回路構成を示す説明図である。図９に示したように、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置４００は、機械式リレーＲＹ１、ＲＹ２と、キャパシタＣ１と、抵抗Ｒ２と、を含んで構成される。
【００６８】
機械式リレーＲＹ１は、内部にコイルを備えている。機械式リレーＲＹ１は、外部電源から端子＋Ｖを通じて電流が流れていない状態ではオフ状態となり、電流が流れて内部のコイルに磁力が発生すると接点１ａ、２ａに接続してオン状態となる。機械式リレーＲＹ１がオン状態となると、接点２ａを通じて直流電源から電流が端子Ａ’に流れると共に、外部電源から電流が接点１ａを通じて機械式リレーＲＹ２に流れる。一方、機械式リレーＲＹ１がオフ状態となると接点２ａを通じた電流が端子Ａ’に流れなくなると共に、外部電源から電流が機械式リレーＲＹ２に流れなくなる。
【００６９】
機械式リレーＲＹ２は、内部にコイルを備えている。機械式リレーＲＹ２は、外部電源から端子＋Ｖ及び機械式リレーＲＹ１の接点１ａを通じて電流が流れていない状態では接点１ｂに接続してオフ状態となり、外部電源から端子＋Ｖ及び機械式リレーＲＹ１の接点１ａを通じて電流が流れて内部のコイルに磁力が発生すると接点１ａに接続してオン状態となる。機械式リレーＲＹ２がオン状態となるとキャパシタＣ１が機械式リレーＲＹ１と並列に接続された状態になり、機械式リレーＲＹ２がオフ状態となるとキャパシタＣ１が抵抗Ｒ２と直列に接続された状態になる。
【００７０】
すなわち、図９に示したスイッチング装置４００は、機械式リレーＲＹ１がオン状態になった後に機械式リレーＲＹ２がオン状態となって、機械式リレーＲＹ１がオフ状態になった後に機械式リレーＲＹ２がオフ状態となるように動作する。
【００７１】
また図９に示したスイッチング装置４００は、外部電源から機械式リレーＲＹ２に電流を供給するよう構成されている。スイッチング装置４００は、外部電源から機械式リレーＲＹ２に電流を供給するよう構成されていることで、端子Ａ’側から電流が供給される際に、機械式リレーＲＹ１の状態に関係無く機械式リレーＲＹ２が動作してしまうことを防いでいる。
【００７２】
以上説明したように図９に示したスイッチング装置４００は、機械式リレーＲＹ１の接点の切り替わりに遅れて機械式リレーＲＹ２の接点が切り替わることで、直流電力の供給と遮断とを切り替える機械式リレーＲＹ１の動作時における機械式リレーＲＹ１の接点の溶着とアークの発生との両方を防ぐことができる。
【００７３】
（１．２．５．第５の構成例）
続いて、第５の構成例について説明する。
【００７４】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置５００の構成を示す説明図である。図１０Ａ及び図１０Ｂで示したスイッチング装置５００は、上記各構成例と同様に、スライドスイッチ５０１の状態の切り替わりに遅れてマイクロスイッチ５０３の状態が切り替わるよう構成されている。
【００７５】
スライドスイッチ５０１が図１０Ａの下方向に移動して、接点１ａが接点１ｃと接触してオン状態となった時点では、マイクロスイッチ５０３は接点２ｂに接続されたオフ状態のままである。その後、図１０Ｂに示したように、さらにスライドスイッチ５０１が下方向に移動すると、バネ５０２の弾性力によってマイクロスイッチ５０３は接点２ａに接続するオン状態に切り替わる。
【００７６】
逆方向も同様であり、スライドスイッチ５０１が図１０Ａの上方向に移動して、接点１ａと接点１ｃとの接触が解除してオフ状態となった時点では、マイクロスイッチ５０３は接点２ａに接続されたオン状態のままである。その後さらにスライドスイッチ５０１が上方向に移動すると、バネ５０２の弾性力によってマイクロスイッチ５０３は接点２ｂに接続するオフ状態に切り替わる。
【００７７】
図１１は、スイッチング装置５００の動作を示す説明図である。図１１に示したグラフの横軸はスライドスイッチ５０１の接点１ａの移動量を表し、グラフの右に行くほど図１０Ａの下方向にスライドスイッチ５０１の接点１ａが移動することを意味する。また図１１に示したグラフの縦軸はスライドスイッチ５０１の接点１ａのオン、オフ状態及びマイクロスイッチ５０３のオン、オフ状態を表している。
【００７８】
図１１に示したように、スライドスイッチ５０１は決まった点でオン状態とオフ状態とが相互に切り替わるが、マイクロスイッチ５０３はオン状態とオフ状態との切り替わりにヒステリシスが設けられている。
【００７９】
（１．２．６．第６の構成例）
続いて、第６の構成例について説明する。
【００８０】
図１２Ａ〜図１２Ｆは、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置６００の構成を示す説明図である。スイッチング装置６００は、２つのスライドスイッチ６０１、６１１が組み合わされた構造を有する。
【００８１】
図１２Ａは、スライドスイッチ６０１、６１１がいずれもオフ状態にある状態を示している。スライドスイッチ６０１がオフ状態にあるとは、接点１ａが接点１ｃに接触していないことを意味する。スライドスイッチ６１１がオフ状態にあるとは、接点２ｃが接点２ａに接触していないことを意味する。
【００８２】
スライドスイッチ６０１は、突出して形成される係止部６０２、６０３を有する。スライドスイッチ６１１は、突出して形成される係止部６１２を有する。
【００８３】
図１２Ｂは、スイッチング装置６００が図１２Ａに示された状態から、スライドスイッチ６０１が右方向に移動されることにより、接点１ａが接点１ｃに接触した状態を示している。係止部６０２が係止部６１２と係合することで、スライドスイッチ６０１はスライドスイッチ６１１と共に右方向に移動する。
【００８４】
図１２Ｃは、スイッチング装置６００が図１２Ｂに示された状態から、スライドスイッチ６０１が右方向にさらに移動されることにより、接点１ａが接点１ｃに接触するとともに、接点２ｃが接点２ａと接点２ｂとの間に位置した状態を示している。
【００８５】
図１２Ｄは、スイッチング装置６００が図１２Ｃに示された状態から、スライドスイッチ６０１が右方向にさらに移動されることにより、接点１ａが接点１ｃに接触するとともに、接点２ｃが接点２ａに接触した状態を示している。
【００８６】
このようにスライドスイッチ６０１、６１１がスライドすることで、スイッチング装置６００は、接点１ａを接点１ｃに接触させた後に接点２ｃを接点２ａに接触させることが出来る。
【００８７】
図１２Ｅは、スイッチング装置６００が図１２Ｄに示された状態から、スライドスイッチ６０１が左方向に移動されることにより、接点１ａは接点１ｃから乖離するが、接点２ｃが接点２ａに接触したままの状態を示している。スイッチング装置６００が図１２Ｄに示された状態から、スライドスイッチ６０１が左方向に移動されると、係止部６０２、６０３の間の空間によりスライドスイッチ６０１だけが左方向に移動する。
【００８８】
図１２Ｆは、スイッチング装置６００が図１２Ｅに示された状態から、スライドスイッチ６０１が左方向に移動されることにより、接点１ａが接点１ｃからの乖離を維持するとともに、接点２ｃが接点２ｂに接触した状態を示している。係止部６０３が係止部６１２と係合することで、スライドスイッチ６０１はスライドスイッチ６１１と共に左方向に移動する。
【００８９】
このようにスライドスイッチ６０１、６１１がスライドすることで、スイッチング装置６００は、接点１ａと接点１ｃとの接触を解除させた後に接点２ｃと接点２ａとの接触を解除させることが出来る。
【００９０】
図１２Ａ〜図１２Ｆに示したスイッチング装置６００は、２つの接点のオン状態とオフ状態との切り替わりに時間差を持たせることで、接点の溶着とアークの発生との両方を防ぐことができる。
【００９１】
（１．２．７．第７の構成例）
続いて、第７の構成例について説明する。
【００９２】
第７の構成例は、上述してきた各構成例と同様に、２つの接点のオン状態とオフ状態との切り替わりに時間差を持たせることで、接点の溶着とアークの発生との両方を防ぐようにしたものである。
【００９３】
図１３は、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置７００の回路構成を示す説明図である。図１３に示したスイッチング装置７００は、プラグ電極Ｐ１、Ｐ２を備えた負荷２０への直流電源からの電流の供給と遮断とを切り替える装置である。図１３に示したように、スイッチング装置７００は、主端子７２０と直列に設けられるキャパシタＣ１及びダイオードＤ１と、キャパシタＣ１と並列に設けられる抵抗Ｒ１と、を含んで構成される。
【００９４】
プラグ電極Ｐ１は、主端子７２０及び補助端子７１０と接触し、プラグ電極Ｐ２は主端子７３０と接触する。主端子７２０、７３０の位置は、プラグ電極Ｐ１、Ｐ２が同時に接触及び乖離できるように決定される。また補助端子７１０の位置は、プラグ電極Ｐ１の挿入方向として主端子７２０の奥側となるように決定される。
【００９５】
図１３には、プラグ電極Ｐ１、Ｐ２の位置をＸ０〜Ｘ３で示している。位置Ｘ０は、プラグ電極Ｐ１、Ｐ２が主端子７２０、７３０に接触していない位置、位置Ｘ１は、プラグ電極Ｐ１、Ｐ２が主端子７２０、７３０に接触したが、プラグ電極Ｐ１は補助端子７１０に接触していない位置、位置Ｘ２は、プラグ電極Ｐ１、Ｐ２が主端子７２０、７３０に接触し、さらにプラグ電極Ｐ１が補助端子７１０に接触した位置、位置Ｘ３はプラグ電極Ｐ１、Ｐ２が完全に挿入された位置を、それぞれ示す。
【００９６】
プラグ電極Ｐ１が主端子７２０に向かって挿入されると、Ｘ１で主端子７２０に接続し、その後Ｘ２で補助端子７１０に接続される。プラグ電極Ｐ１が抜去される際は、Ｘ２でプラグ電極Ｐ１と補助端子７１０とが乖離し、その後Ｘ１でプラグ電極Ｐ１と主端子７２０とが乖離する。
【００９７】
図１４は、図１３に示したプラグ電極Ｐ１の位置と、補助端子７１０に流れる電流ｉＳ１、キャパシタＣ１に流れる電流ｉＣ１、抵抗Ｒ１に流れる電流ｉＳ１、及び負荷２０にかかる電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【００９８】
まずプラグ電極Ｐ１の挿入シーケンスを説明する。プラグ電極Ｐ１の位置がＸ０からＸ１までの間、すなわちプラグ電極Ｐ１が主端子７２０に接触する前は、当然ながら電流ｉＳ１、電流ｉＣ１、電流ｉＳ１、及び電圧ＶＬＯＡＤの値はいずれも０である。
【００９９】
その後、時間ｔ１でプラグ電極Ｐ１の位置がＸ１に達し、すなわち、プラグ電極Ｐ１が主端子７２０に接触すると、キャパシタＣ１に一瞬電流が流れ、電圧ＶＬＯＡＤも一瞬上昇する。しかしプラグ電極Ｐ１は補助端子７１０に接触していないので、電流ｉＳは０のままである。
【０１００】
その後、時間ｔ２でプラグ電極Ｐ１の位置がＸ２に達し、すなわち、プラグ電極Ｐ１が主端子７２０だけでなく補助端子７１０にも接触すると、直流電源からの電流が補助端子７１０を通じてプラグ電極Ｐ１に流れる。すなわち電流ｉＳが上昇する。
【０１０１】
時間ｔ２の時点では、補助端子７１０と主端子７２０とは、プラグ電極Ｐ１を介してショート状態となる。しかし、ダイオードＤ１が設けられているため、時間ｔ１の時点でキャパシタＣ１に一瞬電流が流れることによってキャパシタＣ１に蓄積された電荷は、抵抗Ｒ１を介して徐々に放電される。従って、補助端子７１０及び主端子７２０と、プラグ電極Ｐ１とがキャパシタＣ１からの放電電流により溶着する事はない。
【０１０２】
その後、時間ｔ３でプラグ電極Ｐ１の位置がＸ３に達し、すなわち、プラグ電極Ｐ１が完全に挿入される。
【０１０３】
続いてプラグ電極Ｐ１の抜去シーケンスを説明する。時間ｔ４では、プラグ電極Ｐ１の位置がＸ３に達し、すなわち、プラグ電極Ｐ１が完全に挿入されている。この時刻ｔ４からプラグ電極Ｐ１の抜去が始まるとして説明する。
【０１０４】
その後、時間ｔ５でプラグ電極Ｐ１の位置がＸ２に達し、すなわち、プラグ電極Ｐ１と補助端子７１０との接触が解除されると、直流電源からの電流が補助端子７１０を通じてプラグ電極Ｐ１に流れなくなる。すなわち電流ｉＳが０まで一気に下降する。
【０１０５】
補助端子７１０とプラグ電極Ｐ１との接触が解除されると、補助端子７１０とプラグ電極Ｐ１との間の電位差によってキャパシタＣ１に一瞬電流が流れる。補助端子７１０とプラグ電極Ｐ１との間の電位差はキャパシタＣ１によって吸収されることで、補助端子７１０とプラグ電極Ｐ１との接触が解除されても、補助端子７１０とプラグ電極Ｐ１との間で絶縁破壊が生じることは無い。
【０１０６】
その後、時間ｔ６でプラグ電極Ｐ１の位置がＸ１に達し、すなわち、プラグ電極Ｐ１と主端子７２０との接触が解除されると、キャパシタＣ１に蓄えられた電荷は抵抗Ｒ１を通じて放電される。主端子７２０とプラグ電極Ｐ１との接触が解除されても、キャパシタＣ１からの電流は抵抗Ｒ１によって低減されている。従って、主端子７２０とプラグ電極Ｐ１との接触が解除されてもアークの発生に至ることは無い。
【０１０７】
図１３に示したスイッチング装置７００は、プラグ電極Ｐ１の挿入シーケンスでは主端子７２０、補助端子７１０の順に接触し、プラグ電極Ｐ１の抜去シーケンスでは補助端子７１０、主端子７２０の順に乖離することで、プラグ電極Ｐ１の挿入時におけるプラグ電極Ｐ１と主端子７２０、補助端子７１０との溶着と、プラグ電極Ｐ１の抜去時のアークの発生との両方を防ぐことができる。
【０１０８】
（１．２．８．第８の構成例）
続いて、第８の構成例について説明する。
【０１０９】
第８の構成例も、上述してきた各構成例と同様に、２つの接点のオン状態とオフ状態との切り替わりに時間差を持たせることで、接点の溶着とアークの発生との両方を防ぐようにしたものである。
【０１１０】
図１５は、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置８００の回路構成を示す説明図である。図１５に示したスイッチング装置８００は、直流電源から負荷２０への電流の供給と遮断とを切り替える装置である。図１５に示したように、スイッチング装置８００は、２つの接点１ａ、２ａを有する２回路のスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の接点２ａと直列に設けられるキャパシタＣ１及びダイオードＤ１と、キャパシタＣ１と並列に設けられる抵抗Ｒ１と、を含んで構成される。
【０１１１】
スイッチＳＷ１は、投入時には接点２ａ、１ａの順にオン状態となり、遮断時には接点１ａ、２ａの順にオフ状態となるように構成されている。接点１ａ、２ａの間は例えばバネなどの弾性体で接続される。
【０１１２】
図１６は、スイッチング装置８００のスイッチＳＷ１の位置及び接点１ａ、２ａの状態と、接点１ａに流れる電流ｉ１ａ、接点２ａに流れる電流ｉ２ａ、及び負荷２０にかかる電圧ＶＬＯＡＤの変化例を示す説明図である。
【０１１３】
まずスイッチＳＷ１の投入シーケンスを説明する。スイッチＳＷ１が投入されていない状態（この状態におけるスイッチＳＷ１の位置をＰ０とする）では、当然ながら電流ｉ１ａ、電流ｉ２ａ、及び電圧ＶＬＯＡＤの値はいずれも０である。
【０１１４】
スイッチＳＷ１の投入が開始され、時間ｔ１で接点２ａが先にオン状態となる（この状態におけるスイッチＳＷ１の位置をＰ１とする）と、キャパシタＣ１に一瞬電流が流れ、電圧ＶＬＯＡＤも一瞬上昇する。すなわち電流ｉ２ａが一瞬上昇する。しかし接点１ａはオフ状態のままなので、電流ｉ１ａは０のままである。負荷２０へは、キャパシタＣ１を通じた電流と抵抗Ｒ１を通じた電流との合成電流が流れる。
【０１１５】
その後、時間ｔ２で接点１ａもオン状態となる（この状態におけるスイッチＳＷ１の位置をＰ２とする）と、直流電源からの電流が接点１ａを通じて負荷２０に流れる。すなわち電流ｉ１ａが上昇する。
【０１１６】
ダイオードＤ１が設けられているため、時間ｔ１の時点でキャパシタＣ１に一瞬電流が流れることによってキャパシタＣ１に蓄積された電荷は、抵抗Ｒ１及び接点１ａを介して徐々に放電される。従って、接点１ａ、２ａがキャパシタＣ１からの放電電流により溶着する事はない。
【０１１７】
その後、時間ｔ３でスイッチＳＷ１が完全に投入された状態となる（この状態におけるスイッチＳＷ１の位置をＰ３とする）。
【０１１８】
次にスイッチＳＷ１の遮断シーケンスを説明する。時間ｔ４では、スイッチＳＷ１の位置がＰ３である。この時刻ｔ４からスイッチＳＷ１の遮断シーケンスが始まるとして説明する。
【０１１９】
その後、時間ｔ５でスイッチＳＷ１の位置がＰ２に達し、すなわち、接点１ａがオフ状態となると、直流電源からの電流が負荷２０に流れなくなる。すなわち電流ｉ１ａが０まで一気に下降する。
【０１２０】
接点１ａがオフ状態となると、接点１ａの両端の電位差によってキャパシタＣ１に一瞬電流が流れる。接点１ａの両端の電位差はキャパシタＣ１によって吸収されることで、接点１ａがオフ状態となっても、接点１ａに絶縁破壊が生じることは無い。
【０１２１】
その後、時間ｔ６でスイッチＳＷ１の位置がＰ１に達し、すなわち、接点２ａがオフ状態となると、キャパシタＣ１に蓄えられた電荷は抵抗Ｒ１を通じて放電される。接点２ａがオフ状態となっても、キャパシタＣ１からの電流は抵抗Ｒ１によって低減されている。従って、接点２ａがオフ状態となってもアークの発生に至ることは無い。
【０１２２】
図１５に示したスイッチング装置８００は、スイッチＳＷ１の投入シーケンスでは接点２ａ、１ａの順にオン状態となり、スイッチＳＷ１の遮断シーケンスでは接点１ａ、２ａの順にオフ状態となることで、スイッチＳＷ１の投入時における接点の溶着と、スイッチＳＷ１の遮断時のアークの発生との両方を防ぐことができる。
【０１２３】
なお、図１５に示したスイッチング装置８００は、ダイオードＤ１の位置がキャパシタＣ１とスイッチＳＷ１との間であったが、本開示は係る例に限定されるものでは無い。図１７は、本開示の実施の形態に係るスイッチング装置８００’の回路構成を示す説明図である。図１７に示したように、ダイオードＤ１はスイッチＳＷ１の負荷２０の側に設けられていても良い。
【０１２４】
上述した各構成例におけるスイッチング装置で用いられるキャパシタＣ１は、接点の乖離時に絶縁破壊が生じない程度の容量のものを選択することが好ましい。以下では、上述した各構成例におけるスイッチング装置で用いられるキャパシタＣ１に要求される容量の条件について説明する。
【０１２５】
図１８は、キャパシタＣ１の充電電圧と、接点の乖離時の耐圧限界（接点乖離耐圧限界）との関係を示す説明図である。以下では、第７の構成例を例示してキャパシタＣ１の充電電圧と、接点乖離耐圧限界との関係を説明するが、その他の構成例についても同様のことが言える。
【０１２６】
直流電源からの電流を遮断する際に、図１３に示したプラグ電極Ｐ１と補助端子７１０とが乖離すると、そのプラグ電極Ｐ１と補助端子７１０との間の距離から計算される絶縁耐圧Ｖｄは、絶縁耐圧係数と電極間距離の積となる。一方、プラグ電極Ｐ１と補助端子７１０とが乖離することにより、キャパシタＣ１への充電が開始される。
【０１２７】
キャパシタＣ１の充電電圧Ｖｃは、キャパシタＣ１と負荷２０の抵抗値との関係で決まる。図１８に示したように、充電電圧Ｖｃは、時間ｔの経過とともに増加量が徐々に低下する。すなわち、充電電圧Ｖｃのグラフの接線の傾きは時間ｔの経過とともに徐々に小さくなる。
【０１２８】
絶縁耐圧Ｖｄと、キャパシタＣ１の充電電圧Ｖｃとの関係がＶｄ＞Ｖｃを満たしていれば、絶縁破壊は発生せず、またアーク発生にも至らない。特にキャパシタＣ１の充電電圧Ｖｃの傾きは、図１８において符号９００で示した破線のように乖離直後が最も大きく、その値は時定数Ｔ＝１／ＣＲで決まる係数となりＶｃ（ｔ＝０）＝ｅ／ＣＲとなる。なおｅは、直流電源から供給される電力の電圧値であり、ＣはキャパシタＣ１の容量値であり、Ｒは負荷２０の抵抗値である。
【０１２９】
また、乖離による接点間耐圧Ｖｄｔは、
Ｖｄｔ＝ｋｖｔ
となる。ｋは絶縁耐圧係数、ｖは接点（プラグ電極Ｐ１と補助端子７１０）の乖離速度である。またｔは接点（プラグ電極Ｐ１と補助端子７１０）の乖離からの時間を表す。
【０１３０】
従って、Ｖｄ＞Ｖｃ、すなわちｋｖ＞ｅ／ＣＲの関係を保てるよう、プラグ電極Ｐ１と補助端子７１０との乖離速度と、キャパシタＣ１の容量Ｃとの関係を設定することで、プラグ電極Ｐ１と補助端子７１０との乖離時のアークの発生を防ぐことができる。
【０１３１】
ｋｖ＞ｅ／ＣＲを変形すると、Ｃ＞ｅ／（Ｒｋｖ）であり、ｉをスイッチング装置７００に流れる回路電流とすると、ｉ＝ｅ／Ｒであるので、乖離時のアークの発生を防ぐ際のキャパシタＣ１の容量の条件は、
Ｃ＞ｉ／（ｋｖ）
となる。計算式としては、キャパシタＣ１の容量＞回路電流÷（電極間ガスの絶縁耐圧×接点解離速度）とすれば良い。
【０１３２】
すなわち、直流電源から電流の供給を受ける負荷２０の抵抗が最小の場合にキャパシタＣ１の充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう、補助端子７１０とプラグ電極Ｐ１との乖離時の乖離速度と、キャパシタＣ１の容量とが設定される。
【０１３３】
（１．２．９．応用例）
図１９は、スイッチング装置１００を備えた移動体１０００の機能構成例を示す説明図である。移動体１０００は、例えば、ガソリン車のようにガソリンを動力源とする移動体であってもよく、電気自動車、ハイブリッド車、電気オートバイ等の、充放電可能なバッテリを主な動力源とする移動体であってもよい。図１９には、移動体１０００に、バッテリ１０１０と、バッテリから供給される電力により駆動する駆動部１０２０と、が備えられた場合の例が示されている。駆動部１０２０には、例えばワイパー、パワーウィンドウ、ライト、カーナビゲーションシステム、エアーコンディショナのような車両に備えられる装備品や、モーター等の移動体１０００を駆動させる装置などが含まれうる。
【０１３４】
そして図１９に示した移動体１０００には、バッテリ１０１０から駆動部１０２０へ直流電力が供給される経路の途中に、スイッチング装置１００が設けられている。図１９に示した移動体１０００は、バッテリ１０１０から駆動部１０２０へ直流電力が供給される経路上に、スイッチング装置１００が設けられることで、例えばバッテリ１０１０を一時着脱させる際等にアーク放電の発生を抑えることが出来る。
【０１３５】
なお図１９には、スイッチング装置１００が１つだけ備えられている移動体１０００の例を示したが、本開示は係る例に限定されるものではない。すなわち、スイッチング装置１００は直流電力が供給される経路の途中に複数設けられても良い。またスイッチング装置１００は、バッテリ１０１０から駆動部１０２０へ直流電力が供給される経路の途中だけでなく、他の場所、例えばバッテリ１０１０を直流電力で充電する際の経路の途中に設けられても良い。移動体１０００は、バッテリ１０１０を直流電力で充電する際の経路の途中にスイッチング装置１００を設けることで、安全にバッテリ１０１０を直流電力で充電することができる。
【０１３６】
また図１９には、バッテリ１０１０から駆動部１０２０への直流電力の供給と遮断とを切り替えるのに、第１の構成例のスイッチング装置１００を示したが、もちろんその他の構成例のスイッチング装置が用いられても良いことは言うまでも無いことである。
【０１３７】
＜２．まとめ＞
以上説明したように本開示の実施の形態によれば、直流電源からの電流の供給と遮断とを切り替える際に、２つの接点の接触と乖離とに時間差を持たせる。そしてスイッチング装置に用いられるキャパシタの容量は、直流電源から電流の供給を受ける負荷２０の抵抗が最小の場合にキャパシタＣ１の充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するようなものが選択される。
【０１３８】
本開示の実施の形態に係るスイッチング装置は、直流電源からの電流の供給と遮断とを切り替える際に、２つの接点の接触と乖離とに時間差を持たせ、かつ適切な容量を有するキャパシタが用いられることで、電流の供給時の接点の溶着と、電流の遮断時のアークの発生との両方を防ぐことが可能となる。
【０１３９】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１４０】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１４１】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１の遮断機構と、
前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１の遮断機構と並列に設けられ、前記直流電源から出力される電流を供給する際には前記第１の遮断機構の方が遅れて接続され、前記直流電源から出力される電流を遮断する際には前記第１の遮断機構の方が早く乖離される第２の遮断機構と、
前記直流電源と前記第２の遮断機構との間に設けられるキャパシタと、
前記キャパシタと並列に接続され、前記直流電源から出力される電流を遮断する際に前記キャパシタに蓄積された電荷を放電する放電部と、
を備え、
前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１の遮断機構の乖離時の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング装置。
（２）
前記第１の遮断機構及び前記第２の遮断機構は２回路のメイク接点で構成され、
前記キャパシタの後段に設けられ、前記直流電源からの電流が流れる方向を順方向とするダイオードをさらに備える、前記（１）に記載のスイッチング装置。
（３）
前記第１の遮断機構及び前記第２の遮断機構は、前記負荷に設けられるプラグへ電流を流すためのソケットである、前記（１）に記載のスイッチング装置。
（４）
直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１のスイッチと、
前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１のスイッチと並列に設けられ、前記第１のスイッチがオン状態になった時点以後にオン状態になり、前記第１のスイッチがオフ状態になった所定の時間後にオフ状態になる第２のスイッチと、
前記第１のスイッチがオン状態になった後に前記第２のスイッチがオン状態となることで前記第１のスイッチと並列に接続される状態となるキャパシタと、
前記第２のスイッチがオフ状態になった後に前記キャパシタに蓄積された電荷を放電させる放電部と、
を備え、
前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１のスイッチがオン状態から乖離する際の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング装置。
（５）
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチの状態の切り替わりに伴い発生する弾性力によって状態が切り替わる、前記（４）に記載のスイッチング装置。
（６）
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に弾性体を備える、前記（５）に記載のスイッチング装置。
（７）
前記第１のスイッチはスライドスイッチであり、前記第２のスイッチは前記第１のスイッチのスライド動作に応じて弾性体の弾性力により接点が切り替わるスイッチである、前記（５）に記載のスイッチング装置。
（８）
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチの状態の切り替わりに伴い発生または消滅する磁力によって状態が切り替わる、前記（４）に記載のスイッチング装置。
（９）
前記第１のスイッチは単極型スイッチであり、前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオン状態になると前記直流電源から電流が供給されることでオン状態になる機械式リレーである、前記（８）に記載のスイッチング装置。
（１０）
前記第１のスイッチと直列に設けられて前記第１のスイッチと連動してオン状態とオフ状態とが切り替わる第３のスイッチをさらに備え、
前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオン状態になると前記第１のスイッチと前記第３のスイッチとの間から前記直流電源から電流が供給されることでオン状態になる機械式リレーである、前記（８）に記載のスイッチング装置。
（１１）
前記第１のスイッチは前記直流電源とは異なる外部電源から電流が供給されることでオン状態になる第１の機械式リレーであり、前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチがオン状態になると前記外部電源から電流が供給されることでオン状態になる第２の機械式リレーである、前記（８）に記載のスイッチング装置。
（１２）
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは連動して動作するスライドスイッチで構成される、前記（４）に記載のスイッチング装置。
（１３）
前記（１）〜（１２）のいずれかに記載のスイッチング装置を備える、移動体。
（１４）
直流電力を供給するバッテリと、
前記バッテリから供給される直流電力による駆動する駆動部と、
前記バッテリと前記駆動部との間に設けられる、少なくとも１つの、請求項１または４に記載のスイッチング装置と、
を備える、電力供給システム。
（１５）
直流電源から出力される電流を供給する際に、前記直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１の遮断機構が、前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１の遮断機構と並列に設けられる第２の遮断機構より遅れて接続することと、
前記直流電源から出力される電流を遮断する際に、前記第２の遮断機構が前記第１の遮断機構より遅れて乖離することと、
を含み、
前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記直流電源と前記第２の遮断機構との間に設けられるキャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１の遮断機構の乖離時の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング方法。
（１６）
直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１のスイッチがオン状態になった時点以後に、前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１のスイッチと並列に設けられる第２のスイッチをオン状態にして、キャパシタを前記第１のスイッチと並列に接続される状態とすることと、
前記第１のスイッチがオフ状態になった所定の時間後に前記第２のスイッチをオフ状態にすることと、
前記第２のスイッチがオフ状態になった後に前記キャパシタに蓄積された電荷を放電させることと、
を含み、
前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１のスイッチがオン状態から乖離する際の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング方法。
【符号の説明】
【０１４２】
２０      負荷
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００    スイッチング装置
【要約】
【課題】スイッチの接点の溶着を防ぎつつアークの発生を抑制ことが可能なスイッチング装置を提供する。
【解決手段】直流電源から出力される電流の経路上に設けられる第１の遮断機構と、前記直流電源から出力される電流の経路上に前記第１の遮断機構と並列に設けられ、前記第１の遮断機構と時間差を持って接続及び乖離される第２の遮断機構と、前記直流電源と前記第２の遮断機構との間に設けられるキャパシタと、前記キャパシタと並列に接続される放電部と、を備え、前記直流電源から電流の供給を受ける負荷の抵抗が最小の場合に前記キャパシタの充電電圧の上昇速度より高速に絶縁耐圧が上昇するよう前記第１の遮断機構の乖離時の乖離速度と前記キャパシタの容量とが設定される、スイッチング装置が提供される。
【選択図】図１３【図１】
0006024801.tif 000002
【図２】
0006024801.tif 000003
【図３】
0006024801.tif 000004
【図４Ａ】
0006024801.tif 000005
【図４Ｂ】
0006024801.tif 000006
【図４Ｃ】
0006024801.tif 000007
【図４Ｄ】
0006024801.tif 000008
【図５】
0006024801.tif 000009
【図６】
0006024801.tif 000010
【図７】
0006024801.tif 000011
【図８】
0006024801.tif 000012
【図９】
0006024801.tif 000013
【図１０Ａ】
0006024801.tif 000014
【図１０Ｂ】
0006024801.tif 000015
【図１１】
0006024801.tif 000016
【図１２Ａ】
0006024801.tif 000017
【図１２Ｂ】
0006024801.tif 000018
【図１２Ｃ】
0006024801.tif 000019
【図１２Ｄ】
0006024801.tif 000020
【図１２Ｅ】
0006024801.tif 000021
【図１２Ｆ】
0006024801.tif 000022
【図１３】
0006024801.tif 000023
【図１４】
0006024801.tif 000024
【図１５】
0006024801.tif 000025
【図１６】
0006024801.tif 000026
【図１７】
0006024801.tif 000027
【図１８】
0006024801.tif 000028
【図１９】
0006024801.tif 000029