(57)【要約】【課題】安価で低い耐電圧の機械式スイッチ及び半導体スイッチを用いて、簡単な構成で高耐電圧の電力用開閉装置を提供する。【解決手段】機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する電力用開閉装置であって、半導体スイッチをオン状態で、機械式スイッチを接続状態とする制御を行うことにより、電力用開閉装置を不通状態から導通状態に移行させる制御部を有する。また、制御部は、電力用開閉装置を導通状態から不通状態に移行させる場合、半導体スイッチをオン状態で機械式スイッチを非接続状態とした後、半導体スイッチをオフ状態とする制御を行う。また、電力用開閉装置では、複数の並列接続体が直列接続されていてもよい。【選択図】図２
2019145456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する電力用開閉装置であって、
前記半導体スイッチをオン状態で、前記機械式スイッチを接続状態とする制御を行うことにより、前記電力用開閉装置を不通状態から導通状態に移行させる制御部を有することを特徴とする電力用開閉装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電力用開閉装置を導通状態から不通状態に移行させる場合、前記半導体スイッチをオン状態で、前記機械式スイッチを非接続状態とした後、前記半導体スイッチをオフ状態とする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電力用開閉装置。
【請求項３】
前記並列接続体が複数直列接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力用開閉装置。
【請求項４】
前記半導体スイッチのオン電圧は、前記機械式スイッチのアーク発生電圧よりも低いことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力用開閉装置。
【請求項５】
前記半導体スイッチは、前記機械式スイッチに近設されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力用開閉装置。
【請求項６】
前記半導体スイッチと前記機械式スイッチがブスバーを介して接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の電力用開閉装置。
【請求項７】
前記ブスバーは、ラミネートブスバーであることを特徴とする請求項６に記載の電力用開閉装置。
【請求項８】
前記半導体スイッチと前記機械式スイッチとの間のインダクタンスをＬ、前記機械式スイッチの遮断時の電流減少率をｄｉ／ｄｔ、前記機械式スイッチのアーク発生電圧をＶaとしたとき、インダクタンスＬは、数式（１）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の電力用開閉装置。
【数１】
2019145456.tif 000004
【請求項９】
前記半導体スイッチは、金属体に実装され、
前記半導体スイッチが実装された金属体の熱容量と、前記半導体スイッチが実装された金属体に許容される温度上昇による温度変化との積は、前記半導体スイッチの遮断時に発生する熱量よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の電力用開閉装置。
【請求項１０】
前記半導体スイッチは、耐熱性のワイドギャップ半導体により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか１項に記載の電力用開閉装置。
【請求項１１】
前記半導体スイッチと前記機械式スイッチが共通の制御用電源に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電力用開閉装置。
【請求項１２】
直列接続された複数の並列接続体において、隣接する半導体スイッチが共通の制御用電源に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電力用開閉装置。
【請求項１３】
前記機械式スイッチは、一対の電極を有し、前記一対の電極が離間可能に設けられており、
前記一対の電極が離間した非接続状態で、前記電極間の電子雪崩の電子増倍が１となる最低電圧よりも、前記半導体スイッチのオン電圧が小さいことを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の電力用開閉装置。
【請求項１４】
機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する電力用開閉装置であって、
前記機械式スイッチは、一対の電極を有し、前記一対の電極が離間可能に設けられており、
前記半導体スイッチのオン電圧は、前記機械式スイッチの前記電極間のアーク発生電圧よりも低いことを特徴とする電力用開閉装置。
【請求項１５】
機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する電力用開閉装置の機械式スイッチであって、
前記機械式スイッチは、一対の電極を有し、前記一対の電極が離間可能に設けられており、
前記一対の電極が離間した非接続状態で、前記電極間の電子雪崩の電子増倍が１となる最低電圧よりも、前記半導体スイッチのオン電圧が小さいことを特徴とする機械式スイッチ。
【請求項１６】
請求項１から請求項１４の何れか１項に記載の電力用開閉装置を有する送配電システム。
【請求項１７】
請求項１から請求項１４の何れか１項に記載の電力用開閉装置を介して発電装置が電力系統に接続されている発電システム。
【請求項１８】
請求項１から請求項１４の何れか１項に記載の電力用開閉装置を介して負荷が電力系統に接続されている負荷システム。
【請求項１９】
機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する電力用開閉装置の制御方法であって、
前記半導体スイッチがオン状態であり、前記機械式スイッチが非接続状態である第１のステップと、
制御部が、前記機械式スイッチを非接続状態から接続状態とする制御を行うことにより、前記電力用開閉装置を不通状態から導通状態に移行させる第２のステップと、を有する
ことを特徴とする電力用開閉装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用開閉装置、機械式スイッチ、送配電システム、発電システム、負荷システム、及び電力用開閉装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統では、発電電力と消費電力が同時同量である必要があり、そのバランスが崩れると周波数が変動したり発電機が脱調することがある。したがって、短絡・地絡などの系統事故や装置故障による短絡・地絡が起きた場合、いち早く事故箇所（事故点）を系統から切離して、事故範囲を最小限に留める必要がある。そのため、地絡や短絡などの事故発生時に、電流路を遮断する真空遮断器などの遮断器や回路遮断装置が電力系統などに配置されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で開示されるような機械式の遮断器は、電極を引き離すことによって電流を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１０５８１８号公報
【特許文献２】特開２０１７−１３０３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で開示されるような機械式の遮断器では、電流がゼロにならないとアークが発生・継続して電流を遮断するのが困難であり、電流がゼロになるのを待つ必要がある他、電極を必要な絶縁距離に引き離す時間も必要であり、遮断に時間を要する。さらに、例えば、特別高圧（２２ｋＶ、６６ｋＶ、１１０ｋＶ等）、又はそれ以上の高電圧に用いられる遮断器は、高い耐電圧性が必要であるので、電極間距離をより大きく引き離す必要があり、さらに電流遮断に時間を要する。
【０００５】
特許文献２に記載の回路遮断装置のような遮断器を用いれば、電流がゼロになるのを待たずに電流を遮断できるが、回路構成が複雑である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電力用開閉装置は、少なくとも以下の構成を具備するものである。
機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する電力用開閉装置であって、
前記半導体スイッチをオン状態で、前記機械式スイッチを接続状態とする制御を行うことにより、前記電力用開閉装置を不通状態から導通状態に移行させる制御部を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の電力用開閉装置は、機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有し、
前記機械式スイッチは、一対の電極を有し、前記一対の電極が離間可能に設けられており、
前記半導体スイッチのオン電圧は、前記機械式スイッチの前記電極間のアーク発生電圧よりも低いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の機械式スイッチは、機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する電力用開閉装置の機械式スイッチであって、
前記機械式スイッチは、一対の電極を有し、前記一対の電極が離間可能に設けられており、
前記一対の電極が離間した非接続状態で、前記電極間の電子雪崩の電子増倍が１となる最低電圧よりも、前記半導体スイッチのオン電圧が小さいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の送配電システムは、上記本発明の電力用開閉装置を有する。
また、本発明の発電システムは、上記本発明の電力用開閉装置を介して発電装置が電力系統に接続されていることを特徴とする。
また、本発明の負荷システムは、電力用開閉装置を介して負荷が電力系統に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電力用開閉装置の制御方法は、少なくとも以下の構成を具備するものである。
機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する電力用開閉装置の制御方法であって、
前記半導体スイッチがオン状態であり、前記機械式スイッチが非接続状態である第１のステップと、
制御部が、前記機械式スイッチを非接続状態から接続状態とする制御を行うことにより、前記電力用開閉装置を不通状態から導通状態に移行させる第２のステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、事故点をいち早く切離す電力用開閉装置や機械式スイッチを提供することができる。また、その電力用開閉装置や機械式スイッチを用いた、電力変換システムなどの電気機器を提供することができ、電力系統のロバスト性（外的要因による変化に対する頑強性）の向上に貢献できる。
また、本発明の電力用開閉装置の制御方法によれば、簡単に、事故点をいち早く切離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電力用開閉装置を採用した配電システムの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電力用開閉装置の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電力用開閉装置の機械式スイッチの一例を示す図である。
【図４】半導体スイッチとしてＩＧＢＴやダイオード（整流素子）を採用した電力用開閉装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電力用開閉装置の不通状態から導通状態へ制御するオン動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る電力用開閉装置の導通状態から不通状態へ制御する、通常オフ動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る電力用開閉装置の異常検出時の異常時オフ動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】複数の並列接続体を有する電力用開閉装置の一例を示す図である。
【図９】制御用電源が共有されている電力用開閉装置の一例を示す図である。
【図１０】図４に示した並列接続体を複数有する電力用開閉装置の一例を示す図である。
【図１１】制御用電源が共有されている電力用開閉装置の一例を示す図である。
【図１２】サージ防護回路を有する電力用開閉装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る電力用開閉装置は、機械式スイッチと半導体スイッチの並列接続体を有する。また、該電力用開閉装置は、半導体スイッチをオン状態で、機械式スイッチを接続状態とする制御を行うことにより、電力用開閉装置を不通状態から導通状態に移行させる制御部を有する。
また、制御部は、半導体スイッチをオン状態で、機械式スイッチを非接続状態とした後、半導体スイッチをオフ状態とする制御を行うことにより、電力用開閉装置を導通状態から不通状態に移行させる。
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。尚、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。
【００１５】
先ず、図１に示した、本発明の実施形態に係る電力用開閉装置１００（３、４）を採用した電力系統の一例を説明する。電力系統は、発電機（発電装置）等の電力源、配電線（送電線）を含む送配電設備、電力供給先としての負荷を有する。なお、図１は、電力系統の一部を占める配電系統を抜き出したものである。
【００１６】
図１に示した交流配電システムの複数本の配電線６には、例えば、電力源１としての交流電源が変圧器（不図示）や電力用開閉装置３（１００）等を介して接続されている。また、複数本の配電線６には、電力源２としての直流電源がＤＣ／ＡＣ変換器（不図示）、変圧器（不図示）、電力用開閉装置４（１００）等を介して接続されている。また、複数本の配電線６には、電力供給先としての負荷５が複数接続されている。
【００１７】
例えば、配電線６（送電線）の事故発生、電力源１や電力源２の事故発生、過電流や過電圧の発生、又は大きい電圧変動・電流変動の発生時に、他の正常な部分を保護するために、電力用開閉装置１００（３、４）は、電力（電流等）を短時間に確実に遮断して、他の機器への波及を防ぎ、電力系統の周波数変動を抑制し、電力源１，２などの発電機（発電装置）が脱調することを防ぐ。
または、メンテナンス時に、同様に電力用開閉装置１００（３、４）は、電力（電流等）を遮断する（不通状態）。また、メンテナンス終了時や正常時に、電力用開閉装置１００（３、４）は、導通状態となり、電力源１や電力源２から電力供給先の負荷５へ電力が供給される。
本発明の一実施形態に係る電力用開閉装置１００（３、４）は、例えば、交流系統等の同時同量を維持することができる。
本発明の一実施形態に係る送配電システムは、電力源と配電線との間、又は配電線と負荷との間に設けられた電力用開閉装置を有する。
また、本発明の一実施形態に係る発電システムは、電力用開閉装置を介して発電装置（発電機）等の電力源が電力系統に接続されている。
また、本発明の一実施形態に係る負荷システムは、電力用開閉装置を介して一つ又は複数の負荷が電力系統に接続されているものである。
【００１８】
図２に示したように、本発明の実施形態に係る電力用開閉装置１００は、機械式スイッチ１０、ＦＥＴ（Ｆ１）等の半導体スイッチ２０、及び制御部７１等を有する。また、図２に示された、電力用開閉装置１００は、検出部７２、及び操作部７３を有する。
【００１９】
検出部７２は、導電線Ｌ１に設けられており、例えば、導電線Ｌ１の電流や電圧などをモニタし、過電流、過電圧、大きい電圧変動・電流変動などを検出し、検出結果を示す信号を制御部７１に出力する。
【００２０】
操作部７３は、例えば、タッチパネル式入力表示装置や、操作ボタン、操作スイッチ、キーボードなどの入力装置（表示装置を備えていても良い）であり、例えば、操作者による操作に応じて、オン指令（導通指示）又はオフ指令（不通指示）を示す信号を制御部７１に出力する。なお、操作部７３は上位システムの制御部であってもよい。また、該上位システムの制御部は、直接人間が操作できることを要件とはしない。
【００２１】
制御部７１は、機械式スイッチ１０や半導体スイッチ２０等を統合的に制御する。制御部７１は、例えば、制御部７１内の記憶部に記憶されている制御プログラムを実行することにより、本発明に係る機能を実現する。
【００２２】
制御部７１は、例えば、端子Ｔ１と端子Ｔ２間を不通状態から導通状態とする場合、半導体スイッチ２０をオン状態で、機械式スイッチ１０を接続状態とする制御を行う。
【００２３】
また、制御部７１は、例えば、端子Ｔ１と端子Ｔ２間を導通状態から不通状態とする場合、半導体スイッチ２０をオン状態で、機械式スイッチ１０を非接続状態とした後、半導体スイッチ２０をオフ状態とする制御を行う。
【００２４】
第１駆動部７１０（機械式スイッチ用駆動部）と第２駆動部７２０（半導体スイッチ用駆動部）は、共通の制御用電源７５に接続されている。つまり、制御用電源７５から、第１駆動部７１０、第２駆動部７２０へ電力が供給される。
例えば、比較例として、第１駆動部７１０用電源、第２駆動部７２０用電源を設ける場合と比べて、図２に示した例のように、第１駆動部７１０と第２駆動部７２０とで共通の制御用電源７５を用いることで、駆動部用電源の数を低減することができる。
なお、第１駆動部７１０と第２駆動部７２０それぞれに、駆動用電源を設けてもよい。
【００２５】
制御部７１は、半導体スイッチ２０をオン状態又はオフ状態とする制御信号を、第２駆動部７２０（半導体スイッチ用駆動部）に出力した場合、第２駆動部７２０は、その制御信号に応じて、半導体スイッチ２０をオン状態もしくはオフ状態とする。
また、制御部７１は、機械式スイッチ１０をオン状態又はオフ状態とする制御信号を、第１駆動部７１０（機械式スイッチ用駆動部）に出力した場合、第１駆動部７１０は、その制御信号に応じて、制御用電源７５からの電力により機械式スイッチ１０をオン状態（接続状態）又はオフ状態（非接続状態）とする。
【００２６】
また、図２に示した電力用開閉装置１００では、機械式スイッチ１０に、半導体スイッチ２０が並列接続されている。機械式スイッチ１０と半導体スイッチ２０とが並列接続されているものを並列接続体３０という。その並列接続体３０の導電線Ｌ１の一方の端部に端子Ｔ１が設けられており、他方の端部に端子Ｔ２が設けられている。端子Ｔ１、端子Ｔ２には配電線６（図１参照）が接続される。なお、接続先は、配電線にかぎらず、送電線などに接続されてもよい。
【００２７】
次に、機械式スイッチ１０について説明する。詳細には、機械式スイッチ１０の内部には、一対の電極が離間可能に設けられており、例えば、制御部７１の制御又は手動により、遮断時（非接続時）に両電極が離間し、接続時に両電極が当接し接続状態となる。従来の電力用開閉装置の機械式スイッチでは、離間した電極間に印加されている電圧が高いと、アーク放電（電弧）が生じ易いので、消弧を考慮すると、機械式スイッチ１０としては、真空遮断器、ガス遮断器など絶縁性の高い雰囲気内に該離間可能な電極を押し込める必要があった。
例えば、制御部７１は、制御線Ｌ３を介して、非接続状態又は接続状態とする制御信号を機械式スイッチ１０に出力する。
【００２８】
図３を参照しながら、本発明の実施形態に係る電力用開閉装置の機械式スイッチ１０の一例を詳細に説明する。
図３に示した、機械式スイッチ１０は、例えば、高真空の真空容器である絶縁容器１０１に、固定側電極１１１と固定側電極棒１１２が固設されている。また、絶縁容器１０１には、可動側電極１２１と可動側電極棒１２２が移動自在に設けられている。導電線Ｌ１に可動側電極棒１２２、固定側電極棒１１２が設けられている。可動側電極１２１と固定側電極１１１とが当接した場合、導電線Ｌ１が接続状態となり、可動側電極１２１と固定側電極１１１が離間した場合、導電線Ｌ１が非接続状態となる。
【００２９】
また、機械式スイッチ１０は、半導体スイッチ２０のオン電圧が高い場合、もしくは、半導体スイッチ２０と機械式スイッチ１０の近接実装が難しい場合、一対の電極１１１、１２１と、絶縁容器１０１との間に、アーク放電に対するシールド１３０を有していると、アークに対する耐性が向上する。
【００３０】
第１駆動部７１０（機械式スイッチ用駆動部）は、制御用電源７５より電力の供給を受け、制御部７１の制御により、例えば、絶縁容器１０１から突出している可動側電極棒１２２に対して軸方向に、可動側電極棒１２２や可動側電極１２１を移動させることで、固定側電極１１１と可動側電極１２１とを離間又は当接させるように構成されている。
【００３１】
なお、機械式スイッチ１０は、図３に示したものに限られるものではない。機械式スイッチ１０としては、例えば、容器内に不活性ガスが充填されたガス遮断器、容器内に油が充填された油遮断器、容器内に空気が充填された遮断器、磁気遮断器なども採用することができる。例えば、半導体スイッチ２０のオン電圧が低く、半導体スイッチ２０の耐熱性が高く、半導体スイッチ２０を機械式スイッチ１０に近接配置できる場合（又はそれら何れか１つ以上の場合）、容器内の雰囲気の管理が厳密でなくてもアーク発生を抑制できる。その原理については後述する。
【００３２】
また、図２に示した電力用開閉装置１００では、半導体スイッチ２０としてパワー半導体を採用しており、図２は、パワー半導体がＧａＮをＳｉチップ上に積層して、双方向ＦＥＴを形成したものを一例として示している。例えば、半導体スイッチ２０としては、ＦＥＴ（Ｆ１）の他、ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等を採用することができる。なお、半導体スイッチ２０としては、この実施形態に限られるものではない。
図２に示した例では、半導体スイッチ２０としてのＦＥＴのゲートは、制御線Ｌ２を介して制御部７１に接続されており、ソース、ドレインは、導電線Ｌ１に接続された機械式スイッチ１０に並列接続されている。
【００３３】
また、ＭＯＳ−ＦＥＴやＦＥＴなどの双方向デバイスであれば、上述した半導体スイッチ２０は一つのデバイスで構成できるが、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの一方向デバイスを採用する場合、半導体スイッチ２０Ｂは、例えば、図４に示すように、ＩＧＢＴとダイオードとを組み合わせた構成とすることもできる。
【００３４】
図４に示した電力用開閉装置１００Ｂは、半導体スイッチ２０Ｂ（２０）と機械式スイッチ１０の並列接続体３０Ｂ（３０）を有する。
並列接続体３０Ｂ（３０）には、半導体スイッチ２０Ｂ（２０）として、２つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）ＢＴ１，ＢＴ２と、２つのダイオードＤ１，Ｄ２とを有する。
また、電力用開閉装置１００Ｂは、機械式スイッチ用駆動部としての第１駆動部７１０、ＩＧＢＴ（ＢＴ１）用駆動部としての第２駆動部７２０a、その第２駆動部７２０a及び第１駆動部７１０に電力を供給する制御用電源７５a、ＩＧＢＴ（ＢＴ２）用駆動部としての第２駆動部７２０b、その第２駆動部７２０aに電力を供給する制御用電源７５bを有する。
【００３５】
詳細には、一方のＩＧＢＴ（ＢＴ１）のゲートが第２駆動部７２０a、制御線Ｌ２を介して制御部７１に接続され、コレクタが機械式スイッチ１０の一方の端部に接続され、エミッタが一方のダイオードＤ１のアノードに接続され、そのダイオードＤ１のカソードが機械式スイッチ１０の他方の端部に接続されている。
他方のＩＧＢＴ（ＢＴ２）のゲートが第２駆動部７２０b、制御線Ｌ２を介して制御部７１に接続され、コレクタが機械式スイッチ１０の他方の端部に接続され、エミッタが他方のダイオードＤ２のアノードに接続され、そのダイオードＤ２のカソードが機械式スイッチ１０の一方の端部に接続されている。
すなわち、図４に示した例では、ＩＧＢＴとダイオードとを組み合わせた簡単な構造で安価な半導体スイッチを実現することができる。なお、本実施形態のように駆動部を共通化したほうが小型化できるが、ＩＧＢＴ（ＢＴ１）用駆動部としての第２駆動部７２０a、その第２駆動部７２０a及び第１駆動部７１０は個別の駆動用電源に接続されてもよい。
【００３６】
次に、図２、図３等に示した本電力用開閉装置１００の電圧阻止状態（不通状態）から導通状態への移行時の動作（以後、ターンオンと呼ぶ）の一例について、図５等を参照しながら説明する。なお、図５に示した例では、機械式スイッチ１０は、機械式スイッチ用の駆動部を含み、半導体スイッチ２０は、半導体スイッチ用の駆動部を含む。
【００３７】
電圧阻止時（不通状態）においては、半導体スイッチ２０、機械式スイッチ１０のいずれもオフ状態である。
【００３８】
例えば、操作部７３を操作者の操作により、操作部７３からオン指令を示す信号が出力される（ＳＴ１）。制御部７１は、操作部７３からオン指令を示す信号を受信した場合、半導体スイッチ２０へオン指令を示す信号を出力し、半導体スイッチ２０をオン状態に移行（ターンオン）させる処理を行う（ＳＴ２、ＳＴ３）。半導体スイッチ２０はオン状態に移行する。
【００３９】
次に、半導体スイッチ２０がオン状態に移行後、もしくは半導体スイッチ２０からオン状態を示すアンサーバック信号を受信してオン状態に移行したことを制御部７１が確認した後（ＳＴ４、ＳＴ５）、機械式スイッチ１０へオン指令を示す制御信号を出力して、機械式スイッチ１０をターンオンさせる（ＳＴ６、ＳＴ７）。
【００４０】
機械式スイッチ１０がオン状態に移行後、もしくは機械式スイッチ１０からオン状態を示すアンサーバック信号を受信してオン状態に移行したことを制御部７１が確認した後（ＳＴ８、ＳＴ９）、制御部７１は、半導体スイッチ２０及び機械式スイッチ１０がオン状態となったことを示す信号（オン確認信号）を出力し、操作部７３の表示装置等に、その旨を表示する処理を行う（ＳＴ１０）。
【００４１】
上述したように、機械式スイッチ１０がオンすると、半導体スイッチ２０よりも機械式スイッチ１０の方が、抵抗が小さいので、電流は機械式スイッチ１０を流れる。詳細には、半導体スイッチ２０を先にオン状態に移行させると、機械式スイッチ１０に印加される電圧は半導体スイッチ２０のオン電圧となる。該オン電圧がアーク発生に必要な電圧（アーク発生電圧）よりも低ければアークは発生せず、機械式スイッチの接点は劣化しないというメリットがある。
アークは、電極から飛び出した電子が、電極間に存在する気体に衝突して、その気体を電離させ、それが雪崩式に増倍することにより発生する。したがって、雪崩の増倍係数が１より小さければアークは発生しない。すなわち、該半導体スイッチ２０のオン電圧は低い方が好ましい。詳細には、機械式スイッチ１０の一対の電極が離間した非接続状態で、電極間の電子雪崩の電子増倍が１となる最低電圧よりも、半導体スイッチ２０のオン電圧が小さいことが好ましい。
例えば、ＳｉＣやＧａＮなどのワイドギャップ半導体は、Ｓｉ系の半導体よりもオン電圧が低いことが知られている。十分にオン電圧の低い半導体スイッチ２０を用いれば、機械式スイッチ１０の電極間を真空にしたり、絶縁ガス下に封じ込める必要がなくなり、機械式スイッチ１０の簡易化・低コスト化を実現することができる。
【００４２】
次に、電力用開閉装置１００の導通状態から電圧阻止状態（不通状態）へ移行する、通常のオフ動作（以後、ターンオフと呼ぶ）の一例について、図６等を参照しながら説明する。導通状態においては、半導体スイッチ２０、機械式スイッチ１０のいずれもオン状態（接続状態）である。
【００４３】
制御部７１は、例えば、操作部７３からオフ指令（不通指示）を示す信号が入力された場合（ＳＴ１１）、ターンオフ制御を開始する。
詳細には、ターンオフ制御では、制御部７１は、例えば、半導体スイッチ２０のオン状態をチェックする信号を送信し（ＳＴ１２）、半導体スイッチ２０からオン状態を示すアンサーバック信号を受信して、半導体スイッチ２０がオン状態であることを、制御部７１が確認した後（ＳＴ１３、ＳＴ１４）、機械式スイッチ１０をオフ状態（非接続状態）に移行させるために、オフ指令を機械式スイッチ１０へ出力する（ＳＴ１５）。
【００４４】
ステップＳＴ１６において、機械式スイッチ１０が、制御部７１からオフ指令を示す信号を受信した場合、オン状態からオフ状態に移行する（ターンオフ）。
【００４５】
制御部７１は、機械式スイッチ１０からオフ状態を示すアンサーバック信号を受信して、機械式スイッチ１０がオフ状態であることを、制御部７１が確認する（ＳＴ１７、ＳＴ１８）。
【００４６】
上記したステップＳＴ１６において、半導体スイッチ２０がオン状態の時に機械式スイッチ１０をオフさせれば、理想的には機械式スイッチ１０には半導体スイッチ２０のオン電圧しか印加されないので、アークによる電極の損傷を受けづらい。実際は、半導体スイッチ２０と機械式スイッチ１０の間にインダクタンスが存在するので、機械式スイッチ１０の電流減少率と該インダクタンスの積に相当する電圧が機械式スイッチ１０に印加される。したがって、この電流減少に伴う電圧を抑制するには、半導体スイッチ２０をできるだけ機械式スイッチ１０に近づけて実装することが重要である。すなわち、半導体スイッチ２０が機械式スイッチ１０に近設されている場合、半導体スイッチ２０と機械式スイッチ１０の間のインダクタンスが小さくなり、機械式スイッチ１０に印加される、上記電流減少に伴う電圧を低減することができる。
【００４７】
また、半導体スイッチ２０と機械式スイッチ１０とがブスバー（金属導体）のように幅広い導体を介して接続されていても良い。ブスバーとしては、例えば、平板状の金属導体を、絶縁体を介して積層して形成（ラミネート加工）されたラミネートブスバーを採用してもよい。対向電流が流れるブスバーを近接配置できるので上記インダクタンスを小さくすることができ、機械式スイッチ１０に印加する電圧を低減することができる。
半導体スイッチ２０と機械式スイッチ１０との間のインダクタンスをＬ、機械式スイッチ１０の遮断時の電流減少率をｄｉ／ｄｔ、機械式スイッチ１０のアーク発生電圧をＶaとしたとき、インダクタンスＬは、数式（１）を満たすことが好ましい。
【００４８】
【数１】
2019145456.tif 000003
【００４９】
また、半導体スイッチ２０が機械式スイッチ１０に近づけて実装するとごくわずかに発生したアークで半導体スイッチ２０が熱せされる。したがって、半導体スイッチ２０は耐熱性の高い半導体、例えば、ＳｉＣやＧａＮなどのワイドギャップ半導体であることがより好ましい。
【００５０】
次に、電流が半導体スイッチ２０に移行した後、もしくは、電流が半導体スイッチ２０に転流したことを制御部７１が確認した後に、制御部７１は半導体スイッチ２０をオフさせる（ＳＴ１９、ＳＴ２０）。詳細には、制御部７１は、半導体スイッチ２０をオフ状態に移行させるために、オフ指令を示す制御信号を半導体スイッチ２０へ出力する（ＳＴ１９）。ステップＳＴ２０において、半導体スイッチ２０が、制御部７１からオフ指令を示す信号を受信した場合、オン状態からオフ状態に移行する（ターンオフ）。このとき、電流が変化する配電経路のインダクタンスと電流減少率の積に相当する電圧が半導体スイッチ２０に印加される。したがって、半導体スイッチ２０は過電圧抑制機能を有することが好ましい。該過電圧抑制機能は外付けでも差し支えない。また、半導体スイッチ２０の遮断動作時に、半導体スイッチ２０は大きな熱ストレスがかかる。この熱ストレスは瞬間的なものであるので、該半導体スイッチ２０は熱容量の大きな金属、例えば、バルク状の金属に実装されることが好ましい。該実装用の金属体の熱容量と許容される温度上昇による温度変化との積は、半導体スイッチ２０の遮断時に発生する熱量よりも大きくなくてはならない。
また、半導体スイッチ２０の遮断直前に、該インダクタンスに蓄えられているエネルギーが大きい場合、それを処理するスナバ回路（例えば抵抗とコンデンサ（キャパシタ）が直列接続されたもの）や、アレスタ等のサージ防護デバイスを、該半導体スイッチ２０に並列に接続することが好ましい。
【００５１】
そして、半導体スイッチ２０がオフ状態に移行後、もしくは半導体スイッチ２０からオフ状態を示すアンサーバック信号を受信してオフ状態に移行したことを制御部７１が確認した後（ＳＴ２１、ＳＴ２２）、制御部７１は、半導体スイッチ２０及び機械式スイッチ１０がオフ状態となったことを示す信号（オフ確認信号）を操作部７３へ出力し、操作部７３の表示装置等にその旨を表示する処理を行う（ＳＴ２３）。
【００５２】
次に、図７を参照しながら、過電流等の異常を検出部７２で検出した場合のターンオフ動作の一例を、図７等を参照しながら説明する。
導通状態においては、半導体スイッチ２０、機械式スイッチ１０のいずれもオン状態（接続状態）である。
【００５３】
過電流等の異常を検出部７２で検出した場合、検出部７２から異常を検出したことを示す信号（異常信号）が制御部７１へ出力される（ＳＴ３１）。制御部７１は、その信号に基づいて、電力用開閉装置を遮断（ターンオフ）するか否かを判断し（ＳＴ３２）、遮断する場合には、ＳＴ１１２〜ＳＴ１２３の処理を行う。なお、図７に示したＳＴ１１２〜ＳＴ１２２の処理は、図６に示したＳＴ１２〜ＳＴ２２の処理と同じであるので説明を省略する。
そして、ステップＳＴ１２２において、制御部７１は、半導体スイッチ２０及び機械式スイッチ１０がオフ状態となったことを確認した後、例えば、異常検出等により非常時オフ状態となったことを示す信号（非常オフ確認信号）を操作部７３へ出力し、操作部７３の表示装置等に、その旨を表示する処理を行う（ＳＴ１２３）。
【００５４】
以下、図面を参照しながら本発明の他の一実施形態を説明する。尚、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。
【００５５】
図８に示した、本発明の一実施形態に係る電力用開閉装置１００Ｃ（１００）では、機械式スイッチ１０（１０1，１０2，・・・，１０n）それぞれにＦＥＴ（Ｆ１１，Ｆ１２，・・・，Ｆ１ｎ）等の半導体スイッチ２０（２０1，２０2，・・・，２０n）が並列接続されている。
なお、図８に示すように、第１駆動部（７１０1，７１０2，・・・，７１０n）と第２駆動部（７２０1，７２０2，・・・，７２０n）はそれぞれ共通の制御用電源（７５1，７５2，・・・，７５n）に接続されている。つまり、制御用電源（７５1，７５2，・・・，７５n）から、各第１駆動部（７１０1，７１０2，・・・，７１０n）、各第２駆動部（７２０1，７２０2，・・・，７２０n）へ電力が供給される。
また、電力用開閉装置１００Ｃ（１００）では、並列接続体３０（３０1，・・・，３０n）が、複数直列接続された、複数直列接続構造体４０を有する。その構造体４０の導電線Ｌ１の一方の端部に端子Ｔ１が設けられており、他方の端部に端子Ｔ２が設けられている。端子Ｔ１、端子Ｔ２には配電線６（図１参照）が接続される。
【００５６】
機械式スイッチ１０1〜１０nは、端子Ｔ１と端子Ｔ２間の導電線Ｌ１に接続されている。詳細には、機械式スイッチ１０1〜１０nは、一対の電極が離間可能に設けられており、制御部７１の制御により、遮断時（非接続時）に両電極が離間し、接続時に両電極が当接し接続状態となる。特高用など高電圧の機械式スイッチは、電圧を阻止するために電極間の距離をより長く確保する必要がある。したがって、電流を遮断するときの電極離間距離が長くなり、遮断に時間を要する。さらに、離間した電極間に印加されている電圧が高いと、アーク放電（電弧）が生じ易く、消弧にかかる時間も長くなる。一方、機械式スイッチ１０1〜１０nを直列に接続すれば、各機械式スイッチ１０1〜１０nの分担電圧が低くなるので、離間距離は短く、遮断に要する時間は短くなり、アークの発生の可能性が減少するほか、消弧にかかる時間も短くなるというメリットがある。
【００５７】
次に、図８に示した、電力用開閉装置１００Ｃ（１００）の動作の一例を説明する。
電圧阻止時においては、半導体スイッチ２０1〜２０n、機械式スイッチ１０1〜１０nのいずれもオフ状態である。まず、電圧阻止状態から導通状態への移行時の動作（ターンオンと呼ぶ）について説明する。
【００５８】
制御部７１は、半導体スイッチ２０1〜２０nをオン状態に移行させ、半導体スイッチ２０1〜２０nがオン状態に移行後、もしくはオン状態に移行したことを制御部７１が確認後、制御部７１は機械式スイッチ１０1〜１０nをオンさせる。
【００５９】
機械式スイッチ１０1〜１０nは開閉に時間がかかり、個体差が大きいので、例えば、半導体スイッチ２０1〜２０nをオンすることなく直列接続された機械式スイッチ１０1〜１０nをオンさせると、オン動作が遅れた機械式スイッチに全電圧が印加されて過電圧により故障する虞がある。
【００６０】
一方、図８に示した、本発明の実施形態に係る電力用開閉装置１００Ｃ（１００）では、半導体スイッチ２０1〜２０nがオン状態であれば、複数の機械式スイッチ１０1〜１０nの動作がばらついても、機械式スイッチ１０1〜１０nには半導体スイッチ２０1〜２０nのオン電圧しか印加されないので安全に導通状態に移行できる。つまり、半導体スイッチ２０1〜２０nをオンさせた後に機械式スイッチ１０1〜１０nをオンさせる制御部７１を有することが、本発明の大きな特徴の一つである。
【００６１】
図８に示した、電力用開閉装置１００Ｃ（１００）のオフ時の動作に関しては、上述した実施例（図６、図７等参照）と同様なので説明を省略する。
【００６２】
なお、上述したように、電力用開閉装置の各並列接続体には、機械式スイッチや半導体スイッチのオン・オフ動作に必要な電源を供給する制御用電源（電源回路）が並列に接続されていることが好ましい。制御用電源（電源回路）は、電圧阻止時には、印加された電圧から電力を取り出し、ターンオン時の動作電力とする。一方、導通時には微小な電流を分流させ、分流した微小電流から電力を取り出し、ターンオフ時の動作電力とする。なお、ターンオフ時の動作電力は各並列接続体にそれぞれ直列に接続された電源回路から取り出してもよい。
【００６３】
また、例えば図９に示した電力用開閉装置１００Ｄ（１００）のように、複数の半導体スイッチ２０において、隣接する半導体スイッチ２０（２０Ｄ1，２０Ｄ2）の直列体のＭＯＳ−ＦＥＴやＦＥＴ（Ｆ２１，Ｆ２２）等のドレインを隣接させて、それぞれ共通の電源兼駆動部Ｖとしての電源回路に接続されていてもよい。こうすることで、電源回路や駆動部を間引くことが可能となり、電力用開閉装置全体の電源回路や駆動部の数を低減することができる。詳細には、図９に示した例では、各ＦＥＴ（Ｆ２１，Ｆ２２）のドレインに、共通の電源兼駆動部Ｖが直接又は抵抗（不図示）を介して接続される。なお、図９では、操作部、検出部などについて図示していない。
【００６４】
図９に示した電源兼駆動部Ｖの一例を説明する。
電源兼駆動部Ｖは、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４、キャパシタＣ１，Ｃ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ダイオードＤ１１，Ｄ１２、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を有し、それぞれ図９に示すように接続されている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、制御部７１により接続状態、又は非接続状態に制御される。このスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、例えば、トランジスタやＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチである。
【００６５】
詳細には、図９に示した例では、一方のＦＥＴ（Ｆ２１）のドレインと他方のＦＥＴ（Ｆ２２）のドレインがノードＮ１を介して接続されており、ノードＮ１は基準電位に接続されている。一方のＦＥＴ（Ｆ２１）のソースがノードＮ２に接続され、ノードＮ１とノードＮ２の間に一方の機械式スイッチ１０1（１０）が接続されている。他方のＦＥＴ（Ｆ２２）のソースがノードＮ３に接続され、ノードＮ１とノードＮ３の間に他方の機械式スイッチ１０2（１０）が接続されている。
ノードＮ２とノードＮ３との間には、電源兼駆動部ＶのダイオードＤ１１、抵抗Ｒ１、キャパシタＣ１（コンデンサ）、キャパシタＣ２、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ１２が直列に接続されている。キャパシタＣ１，Ｃ２の間の接続ノードＮ４は、ノードＮ１を介して各ＦＥＴ（Ｆ２１，Ｆ２２）のドレインに接続されている。
一方のキャパシタＣ１の両端には、直列接続されたスイッチＳＷ１，ＳＷ２と、ツェナーダイオードＺＤ１が並列接続されている。一方のＦＥＴ（Ｆ２１）のゲートは、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の間（接続ノード）に接続されている。
他方のキャパシタＣ２の両端には、直列接続されたスイッチＳＷ３，ＳＷ４と、ツェナーダイオードＺＤ２が並列接続されている。他方のＦＥＴ（Ｆ２２）のゲートは、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４の間（接続ノード）に接続されている。
【００６６】
詳細には、上述した一方のダイオードＤ１１のアノードは、ノードＮ２に接続され、カソードが抵抗Ｒ１に接続されている。他方のダイオードＤ１２のアノードは、ノードＮ３に接続され、カソードが抵抗Ｒ２に接続されている。なお、Ｔ２の電位がＴ１より高いときは、ダイオードＤ１２と抵抗Ｒ２を介してキャパシタＣ２（コンデンサ）が充電され、一方、Ｔ１の電位がＴ２より高いときは、ダイオードＤ１１と抵抗Ｒ１を介してキャパシタＣ１（コンデンサ）が充電される。キャパシタＣ１とキャパシタＣ２の電圧は、それぞれＺＤ１およびＺＤ２のツェナー電圧以上には充電されない。
上述した一方のツェナーダイオードＺＤ１のアノードは、スイッチＳＷ２に接続され、カソードがスイッチＳＷ１に接続されている。他方のツェナーダイオードＺＤ２のアノードは、スイッチＳＷ３に接続され、カソードがスイッチＳＷ４に接続されている。
つまり、上述したように、隣接する半導体スイッチ２０Ｄ1，２０Ｄ2（２０）の直列体のＭＯＳ−ＦＥＴやＦＥＴ（Ｆ２１，Ｆ２２）等のドレインと、ゲートが、共通の電源兼駆動部Ｖに接続されており、電力用開閉装置全体の電源回路や駆動部の数を低減することができる。本実施例では、特にノードＮ１とＮ４を結ぶ導体が共通となっていてその共通導体を削減できる。
【００６７】
また、電源兼駆動部Ｖは、上述したように、各半導体スイッチ２０（２０Ｄ1，２０Ｄ2，・・・）の制御用電源であったが、各機械式スイッチ１０（１０1，１０2，・・・）の駆動部の駆動用電源を兼ねていてもよい。つまり、半導体スイッチ２０と機械式スイッチ１０が共通の電源兼駆動部Ｖに接続されていてもよい。
【００６８】
図１０に示した、本発明の一実施形態に係る電力用開閉装置１００Ｅ（１００）は、図４に示した並列接続体３０Ｂ（３０）が複数直列接続されたものである。
【００６９】
図１０に示した、電力用開閉装置１００Ｅ（１００）は、半導体スイッチ２０（２０Ｂ1，・・・，２０Ｂn）と機械式スイッチ１０（１０1，・・・，１０n）の並列接続体３０（３０Ｂ1，・・・，３０Ｂn）を有する。各並列接続体３０（３０Ｂ1，・・・，３０Ｂn）が直列接続されて構造体４０Ｅ（４０）を形成している。
【００７０】
並列接続体３０Ｂ1（３０），・・・，３０Ｂn（３０）のうち、並列接続体３０Ｂ1（３０）には、半導体スイッチ２０Ｂ1（２０）として、２つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴ（ＢＴ１１，ＢＴ２１）、２つのダイオードＤ２１，Ｄ３１を有する。
【００７１】
また、電力用開閉装置１００Ｅ（１００）は、機械式スイッチ（１０1，・・・，１０n）用の駆動部としての第１駆動部（７１０11，・・・，７１０1n）、ＩＧＢＴ（ＢＴ１１，・・・，ＢＴ１ｎ）用の駆動部としての第２駆動部（７２０a1，・・・，７２０an）、その第２駆動部（７２０a1，・・・，７２０an）及び第１駆動部（７１０11，・・・，７１０1n）にそれぞれ電力を供給する制御用電源（７５a1、・・・、７５an）、ＩＧＢＴ（ＢＴ２１，・・・，ＢＴ２ｎ）用の駆動部としての第２駆動部（７２０b1，・・・，７２０bn）、その第２駆動部（７２０b1，・・・，７２０bn）に電力を供給する制御用電源（７５b1，・・・，７５bn）を有する。
【００７２】
詳細には、一方のＩＧＢＴ（ＢＴ１１）のゲートが第２駆動部７２０a1、制御線Ｌ２を介して制御部７１に接続され、コレクタが機械式スイッチ１０1（１０）の一方の端部に接続され、エミッタが一方のダイオードＤ２１のアノードに接続され、そのダイオードＤ２１のカソードが機械式スイッチ１０1（１０）の他方の端部に接続されている。
他方のＩＧＢＴ（Ｂ２１）のゲートが、第２駆動部７２０b1、制御線Ｌ２を介して制御部７１に接続され、コレクタが機械式スイッチ１０1（１０）の他方の端部に接続され、エミッタが他方のダイオードＤ３１のアノードに接続され、そのダイオードＤ３１のカソードが機械式スイッチ１０1（１０）の他方の端部に接続されている。
【００７３】
並列接続体の他の構成要素も同様に構成されており、例えば、並列接続体３０Ｂn（３０）には、半導体スイッチ２０Ｂn（２０）として、２つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴ（ＢＴ１ｎ，ＢＴ２ｎ）、２つのダイオードＤ２ｎ，Ｄ３ｎを有する。詳細には、一方のＩＧＢＴ（ＢＴ１ｎ）のゲートが、第２駆動部７２０an、制御線Ｌ２を介して制御部７１に接続され、コレクタが機械式スイッチ１０n（１０）の一方の端部に接続され、エミッタが一方のダイオードＤ２ｎのアノードに接続され、そのダイオードＤ２ｎのカソードが機械式スイッチ１０n（１０）の他方の端部に接続されている。
他方のＩＧＢＴ（Ｂ２ｎ）のゲートが制御線Ｌ２、第２駆動部７２０bnを介して制御部７１に接続され、コレクタが機械式スイッチ１０n（１０）の他方の端部に接続され、エミッタが他方のダイオードＤ３ｎのアノードに接続され、そのダイオードＤ３ｎのカソードが機械式スイッチ１０n（１０）の他方の端部に接続されている。
【００７４】
また、図１１に示したように、本発明の一実施形態に係る電力用開閉装置１００Ｆ（１００）は複数の並列接続体３０（３０Ｆ1，３０Ｆ2，・・・等）を有する。各半導体スイッチ２０（２０Ｆ1，２０Ｆ2，・・・等）は、それぞれ２つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴ（ＢＴ４１，ＢＴ５１，ＢＴ４２，ＢＴ５２，・・・等）、２つのダイオード（Ｄ４１，Ｄ５１，Ｄ４２，Ｄ５２，・・・等）を有し、それぞれ図１１に示すような配置とすれば、制御用電源、各駆動部等の数を間引くことが可能になり、電力用開閉装置全体の制御用電源、各駆動部等の数を低減することができる。なお、図１１では、操作部、検出部などについて図示していない。
【００７５】
詳細には、図１１に示すように、例えば、一方の並列接続体３０Ｆ1（３０）において、一方のＩＧＢＴ（ＢＴ４１）のコレクタが一方のダイオードＤ４１のカソードに接続され、ダイオードＤ４１のアノードが機械式スイッチ１０1（１０）の一方の端部（ノードＮ１）に接続され、ＩＧＢＴ（ＢＴ４１）のエミッタが機械式スイッチ１０1（１０）の他方の端部に接続されている。
他方のＩＧＢＴ（ＢＴ５１）のゲートが電源兼駆動部Ｖに接続され、コレクタがダイオードＤ５１のカソードに接続され、ダイオード５１のアノードが機械式スイッチ１０1（１０）の他方の端部に接続され、ＩＧＢＴ（ＢＴ５１）のエミッタが機械式スイッチ１０1（１０）の一方の端部（ノードＮ１）に接続されている。
【００７６】
並列接続体３０Ｆ2（３０）において、ＩＧＢＴ（ＢＴ４２）のゲートが電源兼駆動部Ｖに接続され、コレクタが一方のダイオードＤ４２のカソードに接続され、ダイオードＤ４２のアノードが機械式スイッチ１０2（１０）の一方の端部に接続され、ＩＧＢＴ（ＢＴ４２）のエミッタが機械式スイッチ１０2（１０）の他方の端部（ノードＮ１に接続されている端部）に接続されている。
他方のＩＧＢＴ（ＢＴ５２）のコレクタが他方のダイオードＤ５２のカソードに接続され、ダイオードＤ５２のアノードが機械式スイッチ１０2（１０）の他方の端部（ノードＮ１に接続されている端部）に接続され、ＩＧＢＴ（ＢＴ５２）のエミッタが機械式スイッチ１０2（１０）の一方の端部に接続されている。
【００７７】
図１１に示した電源兼駆動部Ｖは、図９に示した電源兼駆動部Ｖと同じ構造であるので、説明を省略する。他の並列接続体３０、電源兼駆動部Ｖについても同様な構成となっている。
また、図１１に示した、ＩＧＢＴ（ＢＴ５１）のゲートが電源兼駆動部ＶのスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の間（接続ノード）に接続されている。ＩＧＢＴ（ＢＴ４２）のゲートが電源兼駆動部ＶのスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４の間（接続ノード）に接続されている。スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３の間の接続ノードＮ４が、半導体スイッチ２０Ｆ1，２０Ｆ2の接続ノード（ノードＮ１）に接続されている。
つまり、隣接する半導体スイッチ２０Ｆ1のＩＧＢＴ（ＢＴ５１）と、半導体スイッチ２０Ｆ2のＩＧＢＴ（ＢＴ４２）とで、電源兼駆動部Ｖを共有することができる。すなわち、電力用開閉装置１００Ｆ（１００）の他の隣接する並列接続体３０Ｆ（３０）でも同様に、電源兼駆動部を共有することで、電源兼駆動部を間引くことが可能となり、電力用開閉装置１００Ｆ（１００）全体の電源兼駆動部、制御用電源、各駆動部の数を低減することができる。
また、電源兼駆動部Ｖは、上述したように、各半導体スイッチの制御用電源であったが、各機械式スイッチの駆動部の駆動用電源を兼ねていてもよい。つまり、半導体スイッチと機械式スイッチが共通の制御用電源等に接続されていてもよい。
なお、ＩＧＢＴ（ＢＴ５２）は、並列接続体３０Ｆ２（３０）の隣（図１１の右側）の並列接続体（不図示）の上部のＩＧＢＴ（不図示）と、共通の電源権駆動部で駆動される。
【００７８】
図１２に示すように、本発明の一実施形態に係る電力用開閉装置１００Ｇ（１００）では、サージ電流対策のために、半導体スイッチ２０や機械式スイッチ１０に、直列接続されたキャパシタと抵抗が並列に接続されている。なお、制御用電源や各駆動部は図示していない。
詳細には、機械式スイッチ１０（１０1，１０2，・・・，１０n）と、ＦＥＴ（Ｆ１１，Ｆ１２，・・・，Ｆ１ｎ等）の半導体スイッチ２０（２０1，２０2，・・・，２０n）の並列接続体３０（３０1，３０2，・・・，３０n）それぞれに、直列接続されたキャパシタＣ２１と抵抗Ｒ２１，キャパシタＣ２２と抵抗Ｒ２２，・・・，キャパシタＣ２ｎと抵抗Ｒ２ｎがそれぞれ並列に接続されていてもよい。
また、図１２に示すように、各並列接続体３０（３０1，３０2，・・・，３０n）の直列接続構造体４０の両端に、直列接続されたキャパシタＣ４と抵抗Ｒ４が並列に接続されていてもよい。キャパシタと抵抗の並列体に並列にサージ保護デバイス（アレスタ）を並列に接続してもよい（不図示）。
また、図１２に示すように、各並列接続体３０（３０1，３０2，・・・，３０n）の直列接続構造体４０の両端に、アレスタ（避雷器）等のサージ防護デバイスＳＰ（アレスタ）が並列接続されていてもよい。このアレスタは、サージ侵入時のみインピーダンスを小さくして、過電圧をサージ電流として通過させるとともに、半導体スイッチ２０や機械式スイッチ１０にかかるサージ電圧を抑制し、半導体スイッチ２０や機械式スイッチ１０を保護することができる。
【００７９】
以上、説明したように、本発明の電力用開閉装置１００は、機械式スイッチ１０と半導体スイッチ２０の並列接続体３０と、制御部７１と等を有する。制御部７１は、並列接続体３０の端子Ｔ１、Ｔ２間を不通状態から導通状態とする場合、複数直列接続構造体４０の半導体スイッチ２０それぞれをオン状態で、機械式スイッチ１０それぞれを接続状態とする制御を行う。
すなわち、事故点をいち早く切離すことが可能な電力用開閉装置や機械式スイッチを提供することができる。
また、その電力用開閉装置や機械式スイッチを用いた、電力変換システムなどの電気機器を提供することができ、電力系統のロバスト性（外的要因による変化に対する頑強性）の向上に貢献できる。
【００８０】
また、高耐電圧の遮断器を用いることなく、小さい耐電圧で安価な機械式スイッチと半導体スイッチを用いて、短時間に確実に不通状態から導通状態とすることができる電力用開閉装置を提供することができる。具体的には、例えば、４００Ｖ、３．３ｋＶ、６．６ｋＶ用、又はそれらの間の電圧用の複数の機械式スイッチ１０、複数の半導体スイッチ２０を用いて、５００ｋＶ以上、２７５ｋＶ、２２０ｋＶ、１８７ｋＶ、１５４ｋＶ、１１０ｋＶ、７７ｋＶ、６６ｋＶ、３０ｋＶ、２０ｋＶ、又はそれらの間の電圧の配電線（送電線）用の電力用開閉装置を提供することができる。
【００８１】
また、上述したように、電力用開閉装置の制御方法は、半導体スイッチ２０がオン状態であり、機械式スイッチ１０が非接続状態である第１のステップと、制御部７１が、機械式スイッチ１０を非接続状態から接続状態とする制御を行うことにより、電力用開閉装置を不通状態から導通状態に移行させる第２のステップ（図５のＳＴ２〜ＳＴ９）と、を有する。すなわち、簡単な制御により、容易に、事故点をいち早く切離すことが可能な電力用開閉装置の制御方法を提供することができる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【００８３】
なお、上述した実施形態では、本発明に係る電力用開閉装置や機械式スイッチを採用した交流配電システムを説明したが、この実施形態に限られるものではなく、例えば、本発明に係る電力用開閉装置や機械式スイッチを直流配電用途とし、直流配電システムに用いてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１、２…電力源（発電装置）
３、４、１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ…電力用開閉装置
５…負荷
６…配電線（送電線）
１０…機械式スイッチ
２０…半導体スイッチ
３０…並列接続体
４０…構造体（複数直列接続構造体）
７１…制御部
７２…検出部
７３…操作部
７５…制御用電源（電源）
１０１…絶縁容器
１１１…固定側電極
１１２…固定側電極棒
１２１…可動側電極
１２２…可動側電極棒
１３０…シールド
７１０…機械式スイッチ用駆動部（第１駆動部）
７２０…半導体スイッチ用駆動部（第２駆動部）
Ｃ…キャパシタ（コンデンサ）
Ｄ…ダイオード
ＩＧＢＴ…絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
Ｌ１…導電線
Ｌ２…制御線
Ｌ３…制御線
Ｒ…抵抗
ＳＰ…サージ防護デバイス（アレスタ）
Ｖ…電源兼駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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