(57)【要約】      （修正有）【課題】有接点式スイッチに並列接続した半導体スイッチに双方向の通電，遮断機能を持たせ、併せて電流遮断後における半導体スイッチの誤動作防止を図る。【解決手段】直流回路１に接続した有接点式スイッチ２に半導体スイッチ３を並列接続し、有接点式スイッチ２の開極時に主回路電流を半導体スイッチ３に転流し、半導体スイッチ３をＯＦＦ制御して主回路電流を遮断する直流開閉器において、半導体スイッチ３を逆直列に接続したＩＧＢＴ４−１，４−２と、ダイオード１０−１，１０−２からなる双方向スイッチで構成し、かつＩＧＢＴのゲートにはゲートドライブ回路９を介して有接点式スイッチ２の主接点間に発生するアーク電圧を印加してＩＧＢＴをＯＮ，ＯＦＦ制御させるようにするとともに、ゲートドライブ回路９には有接点式スイッチ２の開極動作に遅れてＩＧＢＴのゲートを主回路から切り離す断路用補助接点２２，２３を接続する。【選択図】図１
2015050080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路に接続した有接点式スイッチの主回路接点に無接点式の半導体スイッチを並列接続し、前記有接点式スイッチの開極時に直流回路の主回路電流を半導体スイッチに転流して有接点式スイッチの主接点間に発生したアークを消滅させた上で、半導体スイッチに転流した主回路電流を半導体スイッチのＯＦＦ制御により遮断するようにした直流開閉器において、
前記半導体スイッチを、逆直列に接続した２個のスイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列接続したダイオードからなる双方向スイッチとして有接点式スイッチの主接点に並列接続し、かつ前記スイッチング素子のゲートにはゲートドライブ回路を介して有接点式スイッチの開極時にその主接点間に発生するアーク電圧を印加して半導体スイッチの各スイッチング素子をＯＮ，ＯＦＦ制御させるようにするとともに、前記ゲートドライブ回路には有接点式スイッチの主回路接点の開極に遅れて前記スイッチング素子のゲートを主回路から切り離す断路用補助接点を接続したことを特徴とする直流開閉器。
【請求項２】
請求項１に記載の直流開閉器において、有接点式スイッチには主回路接点、および半導体スイッチのゲートドライブ回路に接続した断路用補助接点を搭載し、当該有接点式スイッチの操作器により主回路接点，および断路用補助接点を連動して開極，閉極操作するようにしたことを特徴とする直流開閉器。
【請求項３】
請求項２に記載の直流開閉器において、有接点式スイッチに搭載した断路用補助接点のワイプ量を主回路接点のワイプ量より大に設定し、当該有接点式スイッチの開極時に断路用補助接点を主回路接点の開極より遅れて開極動作させるようにしたことを特徴とする直流開閉器。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの項に記載の直流開閉器において、有接点式スイッチの主回路接点として、１極当り２個の固定接点と該固定接点に対向する橋絡可動接点からなる双接点形の接点を備え、その橋絡可動接点に半導体スイッチのゲートに通じるゲートドライブ回路の信号入力端を接続したことを特徴とする直流開閉器。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかの項に記載の直流開閉器において、有接点式スイッチの主回路接点として、２極に分けて直列に接続した２組の単極単投接点、もしくは橋絡可動接点を備え、その接点相互間の接続部に半導体スイッチのゲートに通じるゲートドライブ回路の信号入力端を接続したことを特徴とする直流開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源回路に適用する双方向の電流遮断機能を備えた直流開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、太陽光発電システム，蓄電池を用いた非常電源システムなどの普及に伴い、これらシステムに適用する直流に対応する開閉機器の研究，開発が進んでいる。
ところで、従来における直流対応の開閉機器（電磁接触器，配線用遮断器，漏電遮断器などの有接点式スイッチ）は、開閉動作に伴い接点間に発生するアークの影響で接点の消耗が進んで動作不良を引き起こすことから、開閉機器の長寿命化，信頼性を高めるためにもアークの消弧対策が重要課題となっている。
【０００３】
すなわち、前記の有接点式スイッチを直流回路に適用した場合には、スイッチの開極動作によりその接点間に発生した直流アークが消弧しにくいことから、従来より様々なアークの消弧方式が提案されており、その一つとして、有接点式スイッチの主回路接点に無接点式の半導体スイッチを並列に接続し、有接点式スイッチの開極時に主回路電流を半導体スイッチに転流させて有接点式スイッチの主回路接点間に生じたアークを素早く消滅させた上で、この半導体スイッチをＯＦＦ制御して電流を遮断するようにした直流開閉器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この直流開閉器は、有接点式スイッチにアーク消滅のための付加的な消弧室（消弧グリッド板）を設ける必要無しに、直流回路に流れる主回路電流を半導体スイッチに転流させて遮断することが可能となる。
【０００４】
ところで、特許文献１の直流開閉器では、半導体スイッチをＯＮ，ＯＦＦ制御するゲートドライブ回路に独立した駆動電源が必要である。そこで、発明者等は前記ゲートドライブ回路の独立した駆動電源を省略し、その代わりに有接点式スイッチの開極時にその主回路接点間に発生したアーク電圧を巧みに利用して半導体スイッチをＯＮ，ＯＦＦ制御するようにした直流開閉器を先に提案しており（特許文献２参照）、その構成を図５，図６に示す。
【０００５】
図５の回路図において、１は直流電源と負荷（不図示）との間を結ぶ直流回路、２は直流回路１に接続した電磁接触器などの有接点式スイッチ、３は有接点式スイッチ２に並列接続した半導体スイッチ（無接点式の電子スイッチ）であり、図中の（＋），（−）は主回路の極性を表している。ここで、有接点式スイッチ２には、一対の固定接点２ａ，２ｂと橋絡可動接点２ｃからなる双接点形の主回路接点２１を備え、後記するスイッチの操作器（電磁接触器の操作用電磁石）により主回路接点２１の橋絡可動接点２ｃを開極，閉極位置に駆動する。
【０００６】
一方、半導体スイッチ３は、ＩＧＢＴあるいはＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子４（図示例ではＩＧＢＴを用いており、以下“ＩＧＢＴ”と呼称する）と、抵抗５，６からなる分圧回路、過電圧保護用のツェナーダイオード７、およびコンデンサ８を図示のように組み合わせてＩＧＢＴ４のゲート−エミッタ間に接続したゲートドライブ回路９とからなり、このゲートドライブ回路９はその信号入力端（ゲート抵抗５）を有接点式スイッチ２の橋絡可動接点２ｃに接続している。
【０００７】
また、図６は前記の有接点式スイッチ２に電磁接触器を用いた直流開閉器の組立構成図であり、この電磁接触器の頂部に半導体スイッチ３の組立体を搭載して電磁接触器の主回路に接続している。なお、図中で２４は電磁接触器のフレーム、２５は操作電磁石、２６は可動接点支え、２７は主回路端子である。
【０００８】
次に、図５に示した直流開閉器の動作を図７（ａ）〜（ｄ）に基づき説明する。すなわち、有接点式スイッチ２（電磁接触器）を閉極した通電状態では、図７（ａ）の実線矢印で示すように直流回路１の主回路電流が（＋）極側から有接点式スイッチ２の主回路接点２１を通じて（−）極側に流れる。なお、この通電状態ではＩＧＢＴ４はＯＦＦ状態である。この通電状態から有接点式スイッチ２を開極すると、図７（ｂ）で示すように固定接点２ａ，２ｂと橋絡可動接点２ｃとの間にアークが生じてその接点間にアーク電圧が発生する。なお、このアーク電圧は接点材料と接点間のギャップ長により決まるが、開極直後のアーク電圧は約３０Ｖで開極ギャップの拡大に伴ってアーク電圧も増加する。
【０００９】
そして、この状態になると主回路接点間に発生したアーク電圧により、ＩＧＢＴ４のゲートドライブ回路９を通じて図示点線矢印で示すように制御電流が流れてＩＧＢＴ４のゲートに接続したコンデンサ８が抵抗５，６により分圧された電圧で充電され、その充電電圧が所定のゲートしきい値を超えるとＩＧＢＴ４がターンオンしてＯＮ状態に切り換わるとともに、いままで有接点式スイッチ２の主回路接点２１に流れていた主回路電流は、図７（ｃ）の実線矢印で示すようにＩＧＢＴ４に転流する。
【００１０】
これにより、有接点式スイッチ２の接点間に生じていたアークが瞬時に消滅する。また、アークの消滅に伴い有接点式スイッチ２の接点間のアーク電圧も消失するので、コンデンサ８の充電電荷は図７（ｃ）の点線矢印で表すようにゲートドライブ回路９の抵抗６を通じて放電される。その結果、ＩＧＢＴ４のゲート−エミッタ間のゲート電圧が低下してＩＧＢＴ４はターンオフしてＯＦＦ状態となり、図７（ｄ）で示すように直流回路１の主回路電流が完全に遮断されることになる。
【００１１】
この直流開閉器によれば、有接点式スイッチ２の開極動作時に発生する接点間のアーク電圧を利用してＩＧＢＴ４のゲート制御を行うようにしているので、先記した特許文献１のようにゲートドライブ用の独立した駆動電源、およびその電源制御が不要となって半導体スイッチの制御回路を簡素化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−１０６８３９号公報
【特許文献２】特開２０１３−４１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、前記特許文献２に開示されている直流開閉器は、有接点式スイッチ２に並列接続した半導体スイッチ３として、直流回路１の通電方向に極性を合わせた１個のＩＧＢＴ４を接続し、有接点式スイッチ２の開極動作時に発生する接点間のアーク電圧を利用して半導体スイッチのゲート制御を行うようにしている。
【００１４】
したがって、半導体スイッチ３には独立したゲートドライブ用の駆動電源が不要となってその制御回路を簡素化できるものの、半導体スイッチ３はその通電方向が一方向に限定される。
【００１５】
一方、頭記した非常電源システムに適用する蓄電池の充放電回路のように蓄電池の充電時と放電時とで電流が逆方向に流れる直流回路、あるいは太陽光発電などの分散型直流電源の系統連係で電力の逆潮流を行う直流給電システムに適用する直流開閉器には双方向の電流遮断機能が要求される。しかしながら、このように双方向の電流遮断機能が必要な直流回路には前記した特許文献２の直流開閉器はこのままでは適用できない。
【００１６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は図５，図６で述べた直流開閉器（特許文献２）の回路構成をベースに、有接点式スイッチに並列接続した半導体スイッチに双方向の通電，遮断機能を付加して蓄電池の充放電回路、太陽光発電システムなどにも適用できるようにし、併せて電流遮断後における半導体スイッチの誤動作防止が図れるように機能を改良した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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、直流回路に接続した有接点式スイッチの主回路接点に無接点式の半導体スイッチを並列接続し、前記有接点式スイッチの開極時に直流回路の主回路電流を半導体スイッチに転流して有接点式スイッチの主接点間に発生したアークを消滅させた上で、半導体スイッチに転流した主回路電流を半導体スイッチのＯＦＦ制御により遮断するようにした直流開閉器において、
前記半導体スイッチを、逆直列に接続した２個のスイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列接続したダイオードからなる双方向スイッチとして有接点式スイッチの主接点に並列接続し、かつ前記スイッチング素子のゲートにはゲートドライブ回路を介して有接点式スイッチの開極時にその主接点間に発生するアーク電圧を印加して半導体スイッチの各スイッチング素子をＯＮ，ＯＦＦ制御させるようにするとともに、前記ゲートドライブ回路には有接点式スイッチの主回路接点の開極に遅れて前記スイッチング素子のゲートを主回路から切り離す断路用補助接点を接続するものとし（請求項１）、具体的には次記態様で構成することができる。
（１）前記有接点式スイッチには、主回路接点、および半導体スイッチのゲートドライブ回路に接続した断路用補助接点を搭載し、当該有接点式スイッチの操作器により主回路接点，および断路用補助接点を連動して開極，閉極操作させるようにする（請求項２）。
（２）前項（１）において、前記有接点式スイッチに搭載した断路用補助接点のワイプ量を主回路接点のワイプ量より大に設定し、当該有接点式スイッチの開極時に断路用補助接点を主回路接点の開極より遅れて開極動作させるようにする（請求項３）。
（３）前記有接点式スイッチの主回路接点として、１極当り２個の固定接点と該固定接点に対向する橋絡可動接点からなる双接点形の接点を備え、その橋絡可動接点に半導体スイッチのゲートに通じるゲートドライブ回路の信号入力端を接続する（請求項４）。
（４）前項（３）において、前記有接点式スイッチの主回路接点として、２極に分けて直列に接続した２組の単極単投接点、もしくは橋絡可動接点を備え、その接点相互間の接続部に半導体スイッチのゲートに通じるゲートドライブ回路の信号入力端を接続する（請求項５）。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成の直流開閉器によれば、次記の効果を奏することができる。
（１）直流回路に接続した有接点式スイッチの主回路接点に並列接続した半導体スイッチを、逆直列に接続した２個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）と、各スイッチング素子に逆並列接続したダイオードからなる双方向スイッチとしたことにより、直流回路に流れる主回路電流の通電方向に左右されず、かつ半導体スイッチのゲート制御には独立した駆動電源を設ける必要なしに、有接点式スイッチの開極動作に同期して直流回路の主回路電流を有接点式スイッチから双方向半導体スイッチに転流させて遮断することができる。
（２）ここで、前記半導体スイッチのゲートドライブ回路に機械式の断路用補助接点を接続し、主回路電流の遮断完了後に半導体スイッチング素子のゲートを主回路から切り離すようにすることで、電流遮断後における半導体スイッチング素子の誤動作を防いで信頼性を高めることができる。
（３）そして、この断路用補助接点を有接点式スイッチに搭載して主回路接点と連動操作するようにした上で、その断路用補助接点のワイプ量を主回路接点のワイプ量より大に設定することにより、有接点式スイッチの開極時には主回路接点の開極動作に遅れて断路用補助接点を開極動作させることができる。
（４）さらに、有接点式スイッチに搭載した主回路接点には、１極当り２個の固定接点と該固定接点に対向する橋絡可動接点からなる双接点形の主回路接点を備えてその橋絡可動接点に半導体スイッチのゲートに通じるゲートドライブ回路の信号入力端を接続するか、もしくは２極に分けて直列に接続した２組の単極単投接点、あるいは橋絡可動接点を備えてその接点相互間の接続部に半導体スイッチのゲートに通じるゲートドライブ回路の信号入力端を接続する構造が採用でき、特に後者の構造を採用することによりゲート信号の接続線が主回路接点の開極，閉極動作の動きを妨げるおそれなしに、有接点式スイッチから外部に引き出した主回路接点の接続端子を使って配線が簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係わる直流開閉器の回路図である。
【図２】図１の開極時における動作説明図であって、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ有接点式スイッチの閉極通電状態、開極動作開始直後の状態、半導体スイッチへの転流状態、および主回路電流遮断後の各状態の通電経路を表す図である。
【図３】図１の有接点式スイッチに搭載した主回路接点、および断路用補助接点の動作説明図であって、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ閉極状態、開極動作の途中状態、開極終了状態に対応する各接点の開極，閉極状態を表す図である。
【図４】本発明の応用実施例に対応する直流開閉器の回路図である。
【図５】特許文献２に開示されている従来の直流開閉器の回路図である。
【図６】図５の有接点式スイッチに電磁接触器を採用して半導体スイッチを搭載した直流開閉器の組立構成図である。
【図７】図５の動作説明図であって、（ａ），（ｂ），（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ有接点式スイッチの閉極通電、開極動作開始直後、半導体スイッチへの転流、開極終了後の各状態における主回路電流，半導体スイッチの制御電流の通電経路を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による直流回路遮断装置の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、図示実施例の図中で図５〜図７に対応する同一部品には同じ符号を付してその説明は省略する。
【００２１】
まず、本発明の実施例１に対応する直流開閉器の回路構成を図１に示す。図１において直流回路１に接続する有接点式スイッチ２は例えば電磁接触器であり、図５，図６と同様に固定接点２ａ，２ｂと橋絡可動接点２ｃからなる双接点形の主回路接点２１を搭載し、操作器により主回路接点２１を閉極，開極位置に切り換え操作する。
【００２２】
一方、有接点式スイッチ２の主回路接点２１を挟んで主回路端子１１と１２の間に並列接続した半導体スイッチ３は、図示のように通電方向が逆向きとなるようコレクタ端子同士を接続して逆直列接続した２個のＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）４−１，４−２と、各ＩＧＢＴ４−１，４−２にそれぞれ逆並列接続したダイオード（ＦＷＤ）１０−１，１０−２とからなる双方向スイッチで構成している。
【００２３】
また、ＩＧＢＴ４−１，４−２の各ゲート−エミッタ間と有接点式スイッチ２の橋絡可動接点２ｃとの間には、抵抗５，６−１，６−２からなる分圧回路、およびツェナーダイオード７を図示のように接続してゲートドライブ回路９を構成し、後記のように有接点式スイッチ２の開極時にその固定，可動接点間に発生したアーク電圧を前記のゲートドライブ回路９を通じてＩＧＢＴ４−１，４−２の各ゲート−エミッタ間に印加するようにしている。
【００２４】
さらに、前記ゲートドライブ回路９には、抵抗６−１と６−２との間に機械式の断路用補助接点２２，２３を図示のように直列に接続し、半導体スイッチ３に転流した主回路電流の遮断後にこの断路用補助接点２２，２３を開極することで、ＩＧＢＴ４−１，４−２の各ゲートを主回路から切り離すようにしている。
【００２５】
そして、前記の断路用補助接点２２，２３は、電磁接触器（図６参照）に付属するオプションの補助接点ユニット（不図示）を利用して電磁接触器に組み付け、電磁接触器の操作器（図６における操作用電磁石２５）の駆動により主回路接点２１と連動して断路用補助接点２２，２３を開極操作させるようにするとともに、断路用補助接点２２，２３は主回路接点２１の開極動作より遅れて開極するように設定しており、その遅延開極動作の原理を図３の模式図で説明する。
【００２６】
すなわち、図３（ａ）〜（ｃ）において、主回路接点２１と断路用補助接点２２，２３との間には、固定接点の取付高さに段差Δｈを設けて接点が接触し始めてから完全に閉極するまでの移動量であるワイプ量を、断路用補助接点２２，２３の方が主回路接点２１よりも大きくなるように設定している。
【００２７】
これにより、図３（ａ）の閉極位置から有接点式スイッチ２を開極操作すると、主回路接点２１の固定／可動接点が先に開離し（図３（ｂ）参照）、これに遅れて断路用補助接点２２，２３の固定／可動接点が開離する。
【００２８】
次に、図１に示した直流開閉器の開極時における電流遮断の動作経緯を図２（ａ）〜（ｄ）により説明する。なお、図示例は主回路端子１１を（＋）極（電源側）、主回路端子１２を（−）極（負荷側）として通電している場合を示している。
【００２９】
まず、図２（ａ）は有接点式スイッチ２を閉極した直流回路１の通電状態を表し、この状態では直流回路１に流れる主回路電流が（＋）極側から（−）極側に向けて実線矢印のように有接点式スイッチ２の主回路接点２１を通じて流れる。なお、この状態では半導体スイッチ３の各ＩＧＢＴ４−１，４−２はいずれもＯＦＦ状態である。
【００３０】
図２（ａ）の通電状態から有接点式スイッチ２を開極操作すると、その固定／可動接点の開離に伴い図２（ｂ）で示すように主回路接点２１の固定接点２ａ，２ｂと橋絡可動接点２ｃとの間にはアークａｒｃが生じて接点間にアーク電圧が発生する。これにより前記アーク電圧、抵抗５と抵抗６−２との分圧比に対応する電圧、および抵抗６−２とＩＧＢＴ４−２の入力容量（ゲート−エミッタ間のキャパシタンス）との関係による時定数にしたがい、ＩＧＢＴ４−２のゲート−エミッタ間の電圧がツェナーダイオード７で制限される電圧値（ツェナーダイオード７の制限電圧はＩＧＢＴのゲートしきい値電圧に合わせて１５〜１８Ｖに設定）まで上昇し、ＩＧＢＴ４−２はターンオンしてＯＮ状態に切り換わる。
【００３１】
そして、ＩＧＢＴ４−２がＯＮ状態になると、図３（ｃ）で示すようにいままで有接点式スイッチ２の主回路接点２１を流れていた主回路電流は、半導体スイッチ３の回路に転流し、図示のように主回路電流が主回路１の分岐点ＡからＩＧＢＴ４−１に逆並列接続したダイオード１０−１、ＩＧＢＴ４−２のコレクタ−エミッタを通じて主回路の分岐点Ｂに戻るように流れるとともに、いままで有接点式スイッチ２の主回路接点２１に生じていたアークは瞬時に消滅する。
【００３２】
また、アークが消滅した状態になると、ＩＧＢＴ４−２のゲートに印加される電圧は、図中のＣ1−Ｃ2間に断路用補助接点２２，２３を挟んで直列接続した抵抗６−１と６−２とにより分圧されて抵抗６−２の両端（図中のＣ2−Ｃ3間）に発生する電圧のみとなる。なお、この状態で抵抗６−１と６−２の両端（図中のＣ1−Ｃ2間）に発生する電圧は、ＩＧＢＴ４−１に並列接続したダイオード１０−１の順方向電圧と、ＩＧＢＴ４−２の飽和電圧との和で、約２〜４Ｖの低い電圧である。
【００３３】
このために、いままでＩＧＢＴ４−２の入力容量（ゲート−エミッタ間のキャパシタンス）に蓄えられていた電荷は抵抗６−２に放電されてゲート電圧は減少し、それに伴いＩＧＢＴ４−２はターンオフしてＯＦＦ状態に切り替わる。また、有接点式スイッチ２の開極動作が進むと、図３で述べたように開極ストロークの終端で断路用補助接点２２，２３が主回路接点２１より遅れて開極し、ＩＧＢＴ４−２のゲートを主回路から切り離す。
【００３４】
これにより、直流回路１の電流遮断後はＩＧＢＴ４−１，４−２のゲートに電源電圧が印加されることが無く、ＩＧＢＴ４−２はその入力容量に残存している電荷の放電を続けてゲート電圧は０Ｖとなる。したがって、図２（ｄ）で示すようにＩＧＢＴ４−２が完全なＯＦＦ状態となって主回路に流れる電流の遮断が完了する。
【００３５】
次に、前記した半導体スイッチ３のゲートドライブ回路９についての設定について補足説明する。まず、有接点式スイッチ２の開極動作に連係してＩＧＢＴをターンオンさせてＯＮ状態に切り換える際に、そのゲートに印加される電圧は有接点式スイッチ２の主回路接点２１の接点間に発生するアーク電圧と、ゲートドライブ回路９における抵抗５，６−１，６−２の抵抗値およびその分圧比により決まる。そこで、この抵抗５，６−１，６−２の抵抗値，およびその分圧比は、接点間のアーク電圧を受けてＩＧＢＴのゲート電圧が所定のゲートしきい値電圧に上昇するような値に設定する。具体的な例として、有接点式スイッチ２の主回路接点２１間に発生するアーク電圧が３０Ｖの場合、抵抗５と抵抗６−１，６−２の抵抗値が大凡１：１か、抵抗６−１，６−２がそれ以上となるように設定することで、ＩＧＢＴのゲート−エミッタ間に１５Ｖ以上のゲート電圧を加えてＩＧＢＴをターンオンさせることができる。
【００３６】
また、ＩＧＢＴがＯＦＦ状態からＯＮ状態に移るターンオン時間は数十μsecから数百μsec程度の範囲として、有接点式スイッチ２の開極動作開始から数百μsec以内にＩＧＢＴのターンオンが完了するように設定する。
【００３７】
さらに、有接点式スイッチ２に搭載して主回路接点２１と連動する断路用補助接点２２，２３は、ＩＧＢＴがターンオンして主回路電流が半導体スイッチ３に転流した後に開極させるために、図３で述べたように主回路接点２１の開極動作開始から数ｍsec遅れて断路用補助接点２２，２３が開極動作するように設定する。
【００３８】
なお、半導体スイッチ３のゲートドライブ回路９に前記した断路用補助接点２２，２３を設けない場合は、ＩＧＢＴ４−２がＯＮからＯＦＦ状態に切り換わると、図２（ｃ）のＣ1−Ｃ2間には直流回路１の電源電圧が印加されることになるため、ＩＧＢＴ４−２のゲート電圧が再び高まり、ＩＧＢＴ４−２が再点弧して主回路電流が断路できなくなるおそれがあるが、図示実施例のように断路用補助接点２２，２３を設けることにより、このような誤動作の発生を確実に防ぐことができる。また、図示実施例ではゲートドライブ回路９に２組の断路用補助接点２２と２３を設けているが、この断路用補助接点はＩＧＢＴのＯＦＦ状態で図２（ｃ）の図中におけるＣ1−Ｃ2間に電源電圧が発生するのを防ぐためのものであり、断路用補助接点２２，２３のいずれか一方だけでも同様な誤動作防止機能を果たすことができる。
【００３９】
また、図２の動作説明では直流回路１の主回路端子１１を（＋）極、端子１２を（−）極として通電する場合について述べたが、これとは逆に主回路電流の通電方向を主回路端子１２から１１に向けて通電する場合には、前記と逆に有接点式スイッチ２の開極動作過程でＩＧＢＴ４−１をＯＮ状態に切り換えて主回路電流の転流，遮断する一連の動作を行うことにより、主回路電流の通電方向に左右されることなく双方向の電流を遮断することができる。
【００４０】
次に、本発明の応用実施例を図４（ａ），（ｂ）に示す。すなわち、先記した実施例１で直流回路１に接続した有接点式スイッチ２（図１参照）は、その主回路接点２１が１極あたり固定接点２ａ，２ｂと橋絡可動接点２ｃからなる双接点として、その橋絡可動接点２ｃに半導体スイッチ３のゲート信号の入力端を接続して開極動作に発生する接点間のアーク電圧を取り出すようにしている。
【００４１】
これに対して、図４（ａ），（ｂ）の応用実施例では、有接点式スイッチ２に搭載した主回路接点として、２極に分けてその相互間を直列接続した２組の単極単投接点２１−１と２１−２を備え、その接点相互間の接続部（図中のＤ点）にＩＧＢＴ４−１，４−２のゲートに通じるドライブ信号入力端を接続するようにしている。ここで、図４（ａ）では接点２１−１，２１−２が片切接点であり、１極当り固定接点と可動接点からなる１接点を有するものである。また、図４（ｂ）では双接点であり、１極当り橋絡可動接点と固定接点からなる２接点を有するものである。
【００４２】
すなわち、図１の実施例では、主回路接点２１の橋絡可動接点２ｃ（可動部材）にゲートドライブ信号の入力端子をダイレクトに接続する必要があることから、有接点式スイッチ２として小形の電磁接触器などを採用した場合は、そのスイッチ構造の制約から橋絡可動接点にゲートドライブ信号の入力端子を接続配線することが困難であるほか、その接続リード線が可動接点の開極，閉極動作の動きを妨げるおそれがある。これに対して、図４（ａ），（ｂ）の有接点式スイッチ２では、２極に分けて２組の単極単投接点２１−１と２１−２を設ける必要があるが、該スイッチから外部に引き出した各極の接続端子を介してゲート信号入力端子のリード線を簡単に接続することが可能であり、かつ接続リード線がスイッチの接点開閉動作の動きを妨げるおそれもない。
【符号の説明】
【００４３】
１  直流回路
１１，１２  主回路端子
２  有接点式スイッチ
２１，２１−１，２１−２  主回路接点
２２，２３  断路用補助接点
３  半導体スイッチ
４−１，４−２  ＩＧＢＴ（スイッチング素子）
５，６−１，６−２  抵抗
７  ツェナーダイオード
１０−１，１０−２  ダイオード
ａｒｃ  アーク
【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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