(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と負荷との間に接続し、前記負荷に対する電流の接続／遮断をアーク発生無しに行う無アーク電流接続装置において、該無アーク電流接続装置は、
第１の機械接点（Ｓ１）とＭＯＳＦＥＴ（３）を直列に接続した回路と、該回路に並列に接続した第３の機械接点（Ｓ３）と、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に挿入した抵抗器（Ｒ１）と、前記ＭＯＳＦＥＴのソースと前記ゲートとの間に挿入したｂ接点である第２の機械接点（Ｓ２）とを備え、該第２の機械接点のオン／オフにより前記ＭＯＳＦＥＴの導通／遮断を制御するとともに、
前記電流の接続時は、順に、前記第１の機械接点がオン、前記第２の機械接点がオフ、前記第３の機械接点がオンになるように構成され、前記電流の遮断時は、順に、前記第３の機械接点がオフ、前記第２の機械接点がオン、前記第１の機械接点がオフになるように構成されているものであり、さらに、
前記第１の機械接点が、ＤＣプラグの内側接点と３端子ＤＣジャックのセンターピン（１ピン）で構成され、かつ、前記ＤＣプラグの内側接点と外側接点が短絡され、
前記第３の機械接点が、前記ＤＣプラグの外側接点と前記３端子ＤＣジャックの可動端子（３ピン）で構成され、
前記第２の機械接点が、前記３端子ＤＣジャックの固定端子（２ピン）と前記可動端子（３ピン）で構成され、
前記ＤＣプラグを前記３端子ＤＣジャックに抜き差しすることによって、前記電流の接続／遮断を無アークで実現することを特徴とする無アーク電流接続装置。
【請求項２】
直流電源と負荷との間に接続し、前記負荷に対する電流の接続／遮断をアーク発生無しに行う無アーク電流接続装置において、該無アーク電流接続装置は、
第１の機械接点とＭＯＳＦＥＴを直列に接続した回路と、該回路に並列に接続した第３の機械接点と、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に挿入した抵抗器と、前記ＭＯＳＦＥＴのソースと前記ゲートとの間に挿入したｂ接点である第２の機械接点とを備え、該第２の機械接点のオン／オフにより前記ＭＯＳＦＥＴの導通／遮断を制御するとともに、
前記電流の接続時は、順に、前記第１の機械接点がオン、前記第２の機械接点がオフ、前記第３の機械接点がオンになるように構成され、前記電流の遮断時は、順に、前記第３の機械接点がオフ、前記第２の機械接点がオン、前記第１の機械接点がオフになるように構成されているものであり、さらに、
前記第１の機械接点が、母線電極へ圧着して接続する接触子の可動接触子である中心導体と前記母線電極で構成され、かつ、前記中心導体は前記ドレインに接続されるとともに、下からバネによって押されて外側導通導体より突出しており、
前記第３の機械接点が、前記母線電極と広い面積で接触する可動接触子である前記外側導通導体と前記母線電極で構成され、かつ、前記外側導通導体は前記ソースに接続されるとともに、
前記第２の機械接点が、前記ゲートに接続された固定端子と前記ソースに接続された可動端子で構成され、かつ、初期状態では前記固定端子と前記可動端子は接触しており、
前記電流の接続時は、前記中心導体が前記母線電極に接触して前記第１の機械接点がオンとなり、さらに押されるとその反動で前記第２の機械接点の可動端子が前記固定端子から離れて前記ＭＯＳＦＥＴがオンになり、次に、前記外側導通導体が前記母線電極に接触して前記第３の機械接点がオンになり、
前記電流の遮断時は、その逆の順序で前記各機械接点が動作することによって前記電流の接続／遮断を無アークで実現することを特徴とする無アーク電流接続装置。
【請求項３】
直流電源と負荷との間に接続し、前記負荷に対する電流の接続／遮断をアーク発生無しに行う無アーク電流接続装置において、該無アーク電流接続装置は、
第１の機械接点とＭＯＳＦＥＴを直列に接続した回路と、該回路に並列に接続した第３の機械接点と、前記ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に挿入した抵抗器と、前記ＭＯＳＦＥＴのソースと前記ゲートとの間に挿入したｂ接点である第２の機械接点とを備え、該第２の機械接点のオン／オフにより前記ＭＯＳＦＥＴの導通／遮断を制御するとともに、
前記電流の接続時は、順に、前記第１の機械接点がオン、前記第２の機械接点がオフ、前記第３の機械接点がオンになるように構成され、前記電流の遮断時は、順に、前記第３の機械接点がオフ、前記第２の機械接点がオン、前記第１の機械接点がオフになるように構成されているものであり、さらに、
プラス（＋）電極及びマイナス（−）電極のほかに棒状の絶縁ロッドを備えたプラグと、該プラグが差し込まれるコンセントとを備え、
該コンセントは、前記プラグが差し込まれることにより前記プラス電極と最初に接触する第１の接触子と、前記マイナス電極と接触する第２の接触子と、前記プラグが差し込まれることにより前記プラス電極と２番目に接触する第３の接触子と、前記絶縁ロッドが抜き差しされることによってオン／オフ動作を行うスイッチを備えるとともに、
前記第１の機械接点が、前記プラス電極及び前記第１の接触子並びに前記マイナス電極及び前記第２の接触子によって構成され、
前記第３の機械接点が、前記プラス電極と前記第３の接触子によって構成され、
前記第２の機械接点が、前記スイッチによって構成され、かつ、前記第１の機械接点のオンと前記第３の機械接点のオンの間に前記スイッチが動作するように前記絶縁ロッドの長さが設定されているものであり、
前記プラグを前記コンセントに抜き差しすることによって、前記電流の接続／遮断を無アークで実現することを特徴とする無アーク電流接続装置。
【請求項４】
前記第１の機械接点と前記第２の機械接点のｂ接点との間に、コンデンサと第２の抵抗器（Ｒ２）の直列回路を接続して、該直列回路の中点を前記ＭＯＳＦＥＴの前記ゲートに接続して再起電圧の上昇をミラー積分回路にて制御する回路を付加し、さらに前記ＭＯＳＦＥＴの前記ドレインにダイオードを接続して逆方向電流阻止とし、また、前記ＭＯＳＦＥＴの過電圧保護のためにバリスタを付加したことを特徴とする請求項１に記載の無アーク電流接続装置。
【請求項５】
前記第１の機械接点と前記第３の機械接点の間にダイオードブリッジ接続して電力方向に関わらず電流が流せるようにしたことで、電流方向に関わらず前記第３の機械接点の電流を転流し、遮断できるようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の無アーク電流接続装置。
【請求項６】
前記ＭＯＳＦＥＴを２つのＭＯＳＦＥＴを逆直列に接続した回路で置き換え、前記各ＭＯＳＦＥＴの各ゲートを抵抗器（Ｒ１）で前記各ＭＯＳＦＥＴの各ドレインに接続し、かつ、前記各ゲート電圧を制御する前記第２の機械接点のｂ接点に接続するようにして、電流方向に関わらず前記第３の機械接点の電流を転流し、遮断できるようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の無アーク電流接続装置。
【請求項７】
前記ＭＯＳＦＥＴをＩＧＢＴで置き換え、前記ドレインをコレクタ、前記ソースをエミッタにそれぞれ読み替えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の無アーク電流接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流電力系で用いる開閉器、プラグ、コンセントなどの電流接続装置に関し、特に、無アークで接続／遮断が可能な無アーク電流接続装置する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、直流電流の開閉器、プラグとコンセントなどの電流接続装置に関し、直流電力系統、太陽光発電、電気鉄道、電気自動車、屋内配線等において必要な電流の開閉、接続装置に属し、直流電流を通電中において遮断する際にアークを発生すること無く遮断可能になるように、半導体スイッチと、導通損失の低い金属接点スイッチとで構成される無アーク電流接続装置に関する。
【０００３】
近年、半導体スイッチの進歩により、絶縁ゲートを持ったパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどで高電圧・大電流が高速に遮断可能になったが、半導体デバイスはまだ、金属接点に較べれば、通電中の電気抵抗が大きく、発熱が生じ、何らかの冷却機構が必要である。一方、直流電流の遮断を金属接点の開極で行うと電流が遮断されずにアーク放電となって電流が連続する。開極時に発生する高温のアークにより接点金属を溶かし消耗し、アークを消滅させなければ電流は遮断できない。アークを消弧するにはアーク長を磁気などで長くし、消弧することができるが、電極が消耗して接点の寿命が短くなってしまう。さらに直流の接続装置（コネクター）、プラグ・コンセントも、通電中に接続を停止・断線状態にすることができない問題があった。
【０００４】
近年シリコンカーバイド系の半導体が実用化されて、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で数ｋＶの高耐電圧の半導体スイッチが実用化されようとしている。この高耐圧の半導体スイッチを使って、これまで金属接点では困難であった高電圧の直流電力系の開閉、遮断スイッチが提供できるようになった。
しかし、まだまだ、半導体スイッチの通電損は金属接点より大きく、連続通電では半導体スイッチの冷却装置が必要となり、大型になってしまうのが欠点である。そこで、両方の利点を組み合わせて、通電は金属接点で、遮断時のみ半導体スイッチで通電、遮断する無アーク開閉器、遮断器が望まれている。
【０００５】
本発明は、下記特許文献１に記載した金属接点と半導体スイッチの並列接続による無アーク開閉器の欠点を除き、さらに効果を増し、応用範囲を広げる改良に関するものである。また、下記特許文献２の段落００５７では、「電力用途でスイッチを構成する場合、金属接点のみで完全に遮断する回路が必要とされる場合がある。」と記されて「ＩＧＢＴに直列に機械スイッチを入れる必要があることを意味する。」とある。本発明にもそのスイッチを追加する必要がある。それがスイッチＳ１であって、導通する時は最初にＳ１がオンされ、遮断時は、Ｓ１は最後にオフされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５８６４００６号
【特許文献２】特願２０１１−５３１９６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１の図６に示された直流電流の遮断支援回路は、常時、半導体スイッチが接続されており、開極時、並列の半導体回路の常時並列に接続されていることの信頼性が問題になるうえに、ゲート回路を通じてわずかな電流のリークがあることも欠点であった。また、金属接点のａ接点は主回路電流が流れるが、遅れてｂ接点がオンする時間遅れを利用して、半導体スイッチをオフするタイミングに使うが、ｂ接点はａ接点のように大電流を扱わず、絶縁ゲートの電位を短絡するのみで数Ｖで数ｍＡの弱電流である。接点には不完全な接触問題、チャタリング問題の少ない弱電流用のスイッチを用いるほうが合理的である。
半導体に流れる時間が上記特許文献１に記載の双投スイッチでは電極ａからｂまでの反転時間であって、それは数ｍｓで、かなり短く半導体の通電容量では十分効果のあることであるが、短時間の半導体の電流容量は十分にあるので数１０ｍｓと短時間でなくてもよく、通電接点とゲート制御のスイッチＳ２はスイッチＳ１とＳ３の間のタイミングで作動し、連動していればよいのである。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的はゲート駆動電源、タイマーなど不要で、簡易な回路構成で、導通している電流を遮断する際に、半導体スイッチでバイパスして、金属接点のアークを発生させずに、短時間のみ半導体スイッチに転流させて後、半導体スイッチで電流を遮断する機能を備え、導通時はバイパスする機械接点Ｓ３があって、さらにリーク電流を防ぐために電流遮断後に完全に極間を断路する機械接点Ｓ１で構成する開閉器、プラグ・コネクタなどの電流接続装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、直流電源に負荷を接続・開放する手順を図１にて説明する。
接続するには、
（１）最初にＳ１がオンすると半導体回路を接続するが、半導体スイッチはゲートがＳ２のｂ接点（以下「Ｓ２ｂ接点」という。）に接続されており、ゲート制御の電圧がゼロで半導体スイッチはオフ状態のままである。
（２）Ｓ２の接点が作動開始すると、ｂ接点から外れて半導体スイッチの抵抗Ｒ１によりゲート電圧は上昇し、半導体スイッチＭＯＳＦＥＴはセルフバイアス電圧Ｖｔｈ（スレッショルド電圧）で導通する。半導体デバイスが導通状態となり負荷へと電流が流れる。
（３）最後にＳ３をオンする。オン抵抗の小さな金属接点であるＳ３で電源と負荷間を短絡させることで電流は主としてＳ３を流れるようになって、半導体にはわずかに流れても発熱もわずかでスイッチの接続動作は完了する。
【００１０】
開放するには、
（４）最初にＳ３の接続装置を開放するが、Ｓ２ｂ接点がオンするまで、半導体はセルフゲートトリガーで導通状態であるので、全電流が半導体に流れてＳ３の接点の極間はアークが発生するに必要な約１０Ｖ以上にならず、Ｓ３は無アークで開極される。
（５）次に、Ｓ２ｂ接点がオンするとゲート制御電圧がゼロになって半導体スイッチはオフになって負荷への電流が遮断される。このときインダクティブな負荷を切るとサージ電圧が発生するので過電圧保護が必要である。
（６）微小なリーク電流の除去のため、また感電事故防止ため、金属接点によるＳ１が、電流が微小なため無アークで閧放され、完全な開放動作が完了する。Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の３つの接点の一連の動作によって開閉器の開閉、プラグ・コネクタなどの接続・開放すれば、アークの無い接続開放遮断が可能である。
【発明の効果】
【００１１】
上記手順により、アーク無しで金属接点を導通、遮断開放することができる。
すなわち、Ｓ１接点の操作、その後Ｓ２接点の操作によって通電が行われ、その後、接点Ｓ３がこの電流を短絡して半導体デバイス電流はＳ３の導通接点に転流させる、３ステップで大電流直流を無アークで接続する。開放はこの逆である。
【００１２】
これにより、交流接点では完全開放状態、すなわち空気の層で絶縁されてオフされていた開閉器、コンセント、プラグなどが、直流電流であっても、これまでに準じた安全基準で完全な開放状態であると考えられる。開放動作では、電源から接続装置を経て負荷側に流れていた電流が、前記通電接点Ｓ３が開極すると半導体スイッチがオン状態のため接点Ｓ１へ転流し、Ｓ２ｂ接点のオンで、直流アーク無しに半導体スイッチで遮断するがそれは接点Ｓ３が十分な開極距離を得てから行うことができる。半導体スイッチで遮断後、抵抗Ｒ１によるリーク電流を、接点Ｓ１が開極して遮断するが、１ｍＡ以下の電流であるのでアークは発生しない。結局、アークを全く発生せずに直流電流を遮断する。
Ｓ２接点は、ａ接点であっても半導体ゲート電圧を制御できれば可能であるが、このａ接点は主回路の電圧に耐える必要がある、またＳ１接点の接触不良で半導体ゲートに高電圧がかかる可能性があるので何らかの保護回路が必要である。Ｓ２ｂ接点を使って半導体を制御すれば、ここに高電圧は発生しないので弱電流用のスイッチが使える利点がある。
【００１３】
このため、電極の開極動作が、時間がかかっても、さらに手動であっても遮断可能になるので、直流の接続装置、プラグやコンセントなどにも無アークの信頼性の高い開閉装置、プラグ・コンセントなどを提供できる。
【００１４】
大電流になると半導体デバイスの通電時間が問題になるが、上記特許文献１の無アークの双投スイッチを反転時間が２，３ｍｓをＳ２に採用すれば通電時間を最小の数ｍｓにすることができる。
【００１５】
ここで、Ｓ１を直流遮断能力のある機械接点、例えば磁界による吹き消し効果による直流遮断器にすれば、半導体スイッチとの直列遮断で種々の相乗効果が期待できる。
ひとつは機械接点の信頼性を必要とする場合、Ｓ１を安全スイッチとして考えてもよいし、半導体スイッチが故障した場合のバックアップとして考えることもできる。金属接点による直流電流遮断はアークによる電極消耗が問題で、接点の耐久性が交流に較べ大幅に低いが、半導体スイッチとの直列接続でその問題を解決できる。すなわち、開閉回数が多い負荷電流の開閉には半導体スイッチを用い、電流が大きいが頻度の少ない事故電流の場合には、Ｓ２は動作させずに、機械接点Ｓ１で遮断するなどである。（請求項４）
【００１６】
さらに、直流でも電流の方向に因らず、無アークでの遮断可能な方法（請求項５，６）は、高電圧大電流の交流電流に適用可能である。交流電流は電流ゼロ点があるので遮断が可能ではあるが、アークが発生すると電極消耗やノイズの問題が起こる。本発明の無アーク開閉を用いれば、多頻度の開閉に耐え、また遮断時にアークに起因するノイズが発生しないなどの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る無アーク電流接続装置の回路構成図である。
【図２】図１の回路構成でそれぞれ接続時、開放時のそれぞれ負荷電流、半導体電流、Ｓ２、Ｓ１，Ｓ３の各スイッチのオン、オフのシーケンスを説明する図である。
【図３】本発明の実施例１のＤＣプラグの構成図とプラグの抜き差しによるスイッチの状態を説明する図である。
【図４】本発明の実施例２の大電流用直流母線への接続装置の構成図とプラグの抜き差しによるスイッチの状態を説明する図である。
【図５】本発明の再起電圧調整回路、逆電流阻止型の回路構成図である。
【図６】本発明の電流方向の変わる、又は交流電流用の回路構成図である。
【図７】本発明の電流方向の変わる、又は交流電流用の回路のダイオードブリッジを用いない場合の回路図である。
【図８】本発明のＤＣ用プラグとコンセントの構造と動作説明の図である。
【図９】上記特許文献１に開示されている双投スイッチによる無アーク開閉器の回路図である。
【図１０】実施例１の原理検証のためのＤＣ高圧プラグ試作写真と遮断時の極間電圧の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図１〜図３に示す実施例１、および図４〜図９に示す実施例に基づいて説明する。
【００１９】
まず、本発明の実施例１による直流電源プラグ・コンセントの回路構成を図１に示す。スイッチが３つあって、  接続時のシーケンスは、Ｓ１オン→Ｓ２ｂ接点オフ→Ｓ３オン、解放時のシーケンスは、Ｓ３オフ→Ｓ２ｂ接点オン→Ｓ１オフである。
【００２０】
図２は、スイッチと電流の関係を示した図である。図２に接続動作時のシーケンスと電流の概略を示す。接続時、（例えば、電極の挿入によって）Ｓ１がオンになっても、半導体スイッチがオフであるのでは電流は流れない。Ｓ１の接点がオンにしたあと、さらに挿入、Ｓ２ｂ接点が圧力により開極して、ゲート電圧はＶｔｈ（スレッショルド電圧）になって、半導体スイッチはオン状態になる。最後に直流電源に接続したＳ３がオンして、半導体電流は抵抗の小さなＳ３にほとんどの電流が流れる。プラグがＳ１をオンし、続いてＳ２ｂ接点をオフにして、最後にＳ３をオンする。
【００２１】
また、開放動作時のシーケンスと電流の概略を図２に示す。接続状態ではＳ１、Ｓ３がオン状態、Ｓ２ｂ接点がオフ状態で、負荷電流は主にＳ３で流れているが、開放のためにプラグを引き抜くと、まずＳ３が開極するが、Ｓ１及び半導体スイッチがＯＮ状態のため無アークで開極する。続いて、プラグを引き抜き、フリーになったＳ２ｂ接点がオンするとゲート電圧がゼロになって半導体スイッチがオフされ、負荷電流が無アークで遮断される。最後に、Ｓ１の開極により、残ったＲ１に流れる１ｍＡ以下の電流を遮断して完全な開放がなされる。
【００２２】
図３は、図１の回路構成の１実施例である同軸状のＤＣプラグの構成図とプラグの抜き差しによる、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を同軸状のＤＣプラグと受け側のＤＣジャック（３端子型）にした動作説明図を示す。図３の無アーク電流接続装置は、電源と負荷を接続するＤＣプラグとＤＣジャックを利用しており、電流のリターンは別に接続してある。（請求項１）
（１）はＤＣプラグとＤＣジャックが接続前の状態を示す。
（２）ＤＣプラグの挿入を開始してＤＣプラグＳ１が導通した状態。しかし、Ｓ２ｂ接点のオンによりゲート電圧がゼロになるので半導体スイッチ３がオフになり、電流が流れない。ＤＣプラグの挿入がさらに進むと、Ｓ２ｂ接点がオフになって、ＭＯＳＦＥＴが導通状態になる。
（３）さらにＤＣプラグが挿入されて、Ｓ３がオンして導通が完了。
（４）遮断の開始。Ｓ３で導通している。
（５）Ｓ３がオフされる。しかし、Ｓ３がオフされても、その電流はＭＯＳＦＥＴで導通されているので無アークで転流する。
（６）Ｓ２ｂ接点がオンされるとゲート電圧がゼロになってＭＯＳＦＥＴにより電流が遮断。
（７）Ｓ１も離れて完全な遮断動作が終了。
（８）プラグの開放が完了。
【００２３】
図１０は、実施例１の回路を用いて、図３において説明したＤＣプラグを数Ａの直流電流を無アーク遮断したことを実証した図である。そのＤＣプラグとＤＣジャックの外観と、極間の再起電圧の波形を示す。再起電圧は最大１８０Ｖ程度で，この波形を見てもアークが発生しなかったことがわかる。アークが発生すると下段図のように電圧波形にプラズマ動揺による不規則な電圧が見られるからである。
【００２４】
図４は、本発明の実施例２の直流大電流接続装置の構造図である。（請求項２）
実施例２では、Ｓ１は直流母線と接触する可動接触子の中心導体である。Ｓ３は直流母線と広い面積で接触する可動接触子の外側導通導体である。中心導体は常に下からバネによって押されて外側導通導体より突出しており、最初にＳ１が母線に接触するようになっている。中心導体が母線に接触して押されると、その動作でＳ２ｂ接点がオフされるように配置されている。中心導体はＭＯＳＦＥＴのドレインに、外部導通導体は負荷に直接つながっている。
Ｓ２ｂ接点はＭＯＳＦＥＴのゲートとソースにそれぞれ接続されてノルマルクローズの接点になっている。この構造によって、Ｓ１からオンし、次にＳ２ｂ接点がオフし、最後にＳ３が接触してオンとなって母線との接続が完了し、開放はその逆がなされる。
【００２５】
図５に、再起電圧の上昇率を制御してノイズを低減するためのミラー積分効果を用いるコンデンサ（Ｃ）−抵抗（Ｒ２）回路を追加した。さらに、ＭＯＳＦＥＴのボディーダイオードによる逆電流導通を阻止するためのダイオードをＭＯＳＦＥＴのドレインに挿入した応用例を示す。さらにゲート逆電圧の保護のための保護ダイオードをソース−ゲート間に追加している。これが１５Ｖ程度の定電圧ダイオードであると、さらに順電圧の保護にも効果がある。
また、Ｓ２が双投スイッチやマイクロスイッチである場合、Ｓ２のａ接点があるので、それをＳ１に直列に用いると半導体デバイスの通電時間が双投スイッチの反転時間のみになるので、半導体の通電容量が上がる効果がある。
【００２６】
図６は、実施例１の回路構成を直流電流双方向にも、さらに交流電流にも適用可能にした回路構成を示す。Ｓ１とＳ３の間にダイオードブリッジを介して接続して直流化してＭＯＳＦＥＴが半導体スイッチとして使用されて電流双方向になる。ゲートにはミラー積分効果のＣ−Ｒ、保護ダイオードが付いている。Ｓ２は、この場合、Ｓ１、Ｓ３回路から絶縁する必要がある。このＳ２ｂ接点は弱電圧のスイッチで可能である。
【００２７】
図７は、図６の交流又は電流方向の変わる直流用の変形である。ＭＯＳＦＥＴを逆直列で電流双方向のスイッチになる。図６よりも部品数が少ない。
【００２８】
図８は、直流プラグとコンセントによる実施例３である。Ｓ１、Ｓ３はプラグの金属接点が差し込みに従って順次接触する。Ｓ２ｂ接点は差し込まれた中間位置に置かれており、Ｓ１がオンすると、次に、プラグの絶縁ロッドによって押されてＳ２ｂ接点がオフになる。
Ｓ２ｂ接点がオフで半導体デバイスがオン状態になって電流が流れ、その後にＳ３がオンして、電流が半導体回路をバイパスする。遮断はこの逆に、Ｓ３オフ、Ｓ２ｂ接点オンで電流が半導体デバイスで遮断、最後にＳ１が離れて開極が完了する。
この回路は、最も簡単な構成の直流電流の１方向専用に用いることもできるが、半導体スイッチ回路を図５の様にして再起電圧の制御を行うも可能、さらに図６、または図７を用いれば交流又は双方向直流にも適用可能である。
【００２９】
（その他の実施形態）
（１）上記の実施形態では半導体デバイスとしてＭＯＳＦＥＴを使用するようとしたが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）など絶縁ゲートをもつ電圧制御デバイスでもよい。
（２）上記の実施形態では、無アーク電流接続装置に適用した場合について説明したが、順に、Ｓ１オン，Ｓ２ｂ接点オフ，Ｓ３オン、又は順に、Ｓ３オフ，Ｓ２ｂ接点オン，Ｓ１オフすれば良いので、３スイッチ連動の手動の回転スイッチ、スライドスイッチ、直流電流ばかりでなく交流用遮断器、電磁接触器に適用することができる。そこでは開極スピードが遅くても、無アークであれば寿命には問題がないので、接触抵抗の低い金属接点を選択することができ、駆動機構も大きく変わる。
（３）交流配電用の交流高速アーク遮断／開閉器に本発明の無アーク接続機構を採用すれば、従来、アーク時間を最小にするため、又はアーク電圧を急速に大きくするために開極のスピードを高速にする機構が必要であったが、これが不要になるため、静粛、長寿命、小型化が可能になる。
（４）交流送電系統における負荷時タップ切り換え装置において、接点の無アークでのオン／オフが可能になれば、タップ切り換えが高速化、多頻度化、長寿命化が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
機械接点のオン抵抗の小さいこと、半導体スイッチがアーク無しに遮断できることを利用することによって、接続／開放することが困難だった直流電流を容易に脱着できるようになる。また、交流電流でも機械接点でアーク無しに遮断することで、接点の寿命を延ばし、信頼性を上げることができる。
なお、言うまでもないが、本発明において「機械（式）接点」と「金属接点」とは同じ意味で用いており、「半導体スイッチ」の「電子式」のオン／オフ動作に対するものとして「機械式」、オン抵抗の低さに着目した場合は「金属接点」と言っているが、明確に使い分けているわけではない。
【符号の説明】
【００３１】
１：直流電源
２：負荷
３：絶縁ゲート半導体スイッチ
４：高抵抗Ｒ１
５：スイッチ（Ｓ１：起動接点、Ｓ２：ゲート制御ＳＷ、Ｓ３：通電接点）
６：無アーク電流接続装置
【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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