(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側に直流電圧源が接続される半導体スイッチと、該半導体スイッチの負荷側に直列接続される機械式スイッチと、前記半導体スイッチのオン／オフを制御する半導体スイッチ駆動スイッチと、前記半導体スイッチと前記機械式スイッチの間の電圧状態を表示する第１の表示手段と、前記機械式スイッチの負荷側の電圧状態を表示する第２の表示手段とを具備し、
前記機械式スイッチと前記半導体スイッチ駆動スイッチを機械的に連動させると共に、前記半導体スイッチ駆動スイッチでオン／オフが制御される機械式リレーの接点を前記機械式スイッチに並列接続し、且つ前記半導体スイッチがオフした後に前記機械式リレーの接点がオフする手段を設けたことを特徴とする直流開閉器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流回路を開閉する直流開閉器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直流開閉器は主スイッチのみを用いて構成されていたが、直流は交流と異なり電流ゼロとなる時点がないため、その主スイッチとして機械式スイッチを用いる場合には、機械的接点を開く際にアークが生じ開路を妨げるという問題があった。そこで、主スイッチとして、機械的接点間に生じたアークを消弧室にて消滅させるものか、あるいは半導体スイッチを用いたものが使用されていた。半導体スイッチは機械的な接点を持たないため小型化も容易であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体スイッチを用いる場合には、半導体スイッチをオフした後にその半導体スイッチが短絡故障して通電状態になると、そのとき負荷の入力端子に触れる等の作業をすると感電の恐れがあった。また、半導体スイッチが故障しているか否かを判断する手段がないために、同様な感電の恐れがあった。
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、本発明の第１の目的は、主スイッチとして半導体スイッチを使用した場合において、その半導体スイッチをオフした後に当該半導体スイッチが短絡故障しても負荷端での感電の恐れがない直流開閉器を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、半導体スイッチが故障しているか否かを判断できる直流開閉器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる発明は、入力側に直流電圧源が接続される半導体スイッチと、該半導体スイッチの負荷側に直列接続される機械式スイッチと、前記半導体スイッチのオン／オフを制御する半導体スイッチ駆動スイッチと、前記半導体スイッチと前記機械式スイッチの間の電圧状態を表示する第１の表示手段と、前記機械式スイッチの負荷側の電圧状態を表示する第２の表示手段とを具備し、前記機械式スイッチと前記半導体スイッチ駆動スイッチを機械的に連動させると共に、前記半導体スイッチ駆動スイッチでオン／オフが制御される機械式リレーの接点を前記機械式スイッチに並列接続し、且つ前記半導体スイッチがオフした後に前記機械式リレーの接点がオフする手段を設けたことを特徴とする直流開閉器とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
［参考例］
まず、図面を参照して本発明の参考例を詳細に説明する。図１は、本発明の参考例の直流開閉器の構成を示すブロック図である。図中、１は直流電圧源、２はその直流電圧源１に入力側が接続された主スイッチとしての半導体スイッチ、３はその半導体スイッチ２の負荷側に一端が直列接続された機械式スイッチ、４は半導体スイッチ駆動用スイッチ、５は半導体スイッチ駆動用電圧源、６，７は電圧確認用のランプ、８は機械式スイッチ３の他端に接続される負荷である。
【０００８】
本発明の参考例の直流開閉器の動作を、図１を参照しながら以下に説明する。直流電圧源１の電力を負荷８に供給するためには、まず、機械式スイッチ３をオンする。続いて、半導体スイッチ駆動用スイッチ４をオンする。半導体スイッチ駆動用スイッチ４のオンにより半導体スイッチ駆動用電圧源５の電圧が半導体スイッチ２のゲートに印加され、半導体スイッチ２がターンオンする。これにより、ランプ６，７が点灯し、負荷８に直流電力が供給される。
【０００９】
直流電圧源１から負荷８への電力供給を遮断するためには、まず、半導体スイッチ駆動用スイッチ４をオフする。これにより、半導体スイッチ２がターンオフする。半導体スイッチ２のターンオフにより、ランプ６，７が消灯し、負荷８への電力供給が遮断される。ランプ６，７の消灯を確認後、機械式スイッチ３をオフする。このように、負荷への電力供給遮断時は、半導体スイッチ２をオフさせてから機械式スイッチ３をオフさせることで、機械式スイッチ３でのアーク発生が防止される。
【００１０】
以上の動作により、半導体スイッチ２および機械式スイッチ３がオフした後に、ノイズ等の原因により半導体スイッチ２が短絡故障した場合でも、機械式スイッチ３がオフしているので負荷８に電力が供給されることはなく、負荷端に接触して感電するようなことは起こらない。この場合、ランプ６が点灯するがランプ７は消灯しているので、半導体スイッチ２が故障していることを知ることができる。また、機械式スイッチ３をオフする前に、半導体スイッチ２が故障した場合には、ランプ６，７が点灯しているので、ランプ６の点灯により半導体スイッチ２が故障していることを知ることができる。
【００１１】
以上のように、ランプ６が点灯している限り、半導体スイッチ２が正常異常にかかわらずオンしていることを知ることができ、また、ランプ７が点灯している限り、負荷８側に電力供給が行われていることを知ることができるので、感電事故を未然に防ぐことができる。
【００１２】
［実施形態］
図２は、本発明の実施形態の直流開閉器の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。図中、３’は機械式スイッチ、４’は半導体スイッチ駆動用スイッチ、９は半導体スイッチ駆動用スイッチ４’で制御され接点が機械式スイッチ３’に並列接続された機械式リレー、１０は機械式リレー９の逆起電力吸収用のダイオード、１１はコンデンサ、１２は抵抗である。コンデンサ１１、抵抗１２は半導体スイッチ２や機械式リレー９の動作に遅延を与える手段を構成する。特に、機械式リレー９のオフ動作には半導体スイッチ２のオフ動作よりも大きな遅延を与える。機械式スイッチ３’と半導体スイッチ駆動用スイッチ４’は機械的に連動しており、一方をオンすると他方もオンし、−方をオフすると他方もオフするような構造になっている。
【００１３】
直流電圧源１の電力を負荷８に供給するためには、まず、機械式スイッチ３’をオンする。機械式スイッチ３’は半導体スイッチ駆動用スイッチ４’と連動しているため、機械式スイッチ３’のオンと同時に半導体スイッチ駆動用スイッチ４’もオンする。半導体スイッチ駆動用スイッチ４’のオンにより半導体スイッチ駆動用電圧源５の電圧が抵抗１２とコンデンサ１１を介して半導体スイッチ２のゲートに印加され、半導体スイッチ駆動用スイッチ４’のオンから少し遅れて半導体スイッチ２がターンオンする。これにより、ランプ６，７が点灯し、負荷８に直流電力が供給される。また、機械式リレー９に電流が供給されるため機械式リレー９の接点がオンする。
【００１４】
直流電圧源１から負荷８への電力供給を遮断するためには、まず、機械式スイッチ３’をオフする。機械式スイッチ３’は半導体スイッチ駆動用スイッチ４’と連動しているため機械式スイッチ３’のオフと同時に半導体スイッチ駆動用スイッチ４’もオフする。半導体スイッチ２は、抵抗１２とコンデンサ１１の作用により、半導体スイッチ駆動スイッチ４’のオフから少し遅れてターンオフする。半導体スイッチ２のターンオフにより、ランプ６、７が消灯し、負荷８への電力供給が遮断される。また、機械式リレー９の接点は、抵抗１２とコンデンサ１１の作用により、半導体スイッチ２のターンオフから少し遅れてオフする。このように、機械式スイッチ３’が先にオフしても半導体スイッチ２がターンオフし電流が遮断されてから機械式リレー９の接点がオフするので、機械式リレー９の接点でアークが発生することはない。
【００１５】
以上の動作により、半導体スイッチ２、機械式スイッチ３’および機械式リレー９の接点がオフした後に、ノイズ等の原因により半導体スイッチ２が短絡故障した場合でも、機械式スイッチ３’と機械式リレー９の接点がともにオフしているので負荷８に電力が供給されることはなく、負荷端に接触して感電するようなことはない。この場合、ランプ６は点灯するが、ランプ７は消灯しているので、半導体スイッチ２が故障していることを知ることができる。また、機械式リレー９の接点がオフする前に半導体スイッチ２が短絡故障した場合には、ランプ６、７が点灯しているので、ランプ６の点灯により半導体スイッチ２が故障していることを知ることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、半導体スイッチをオフした後に半導体スイッチが短絡故障しても負荷端での感電の恐れがなく、また第１、第２の表示手段の点灯により半導体スイッチが故障しているか否かを容易に判断できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例の直流開閉器の構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の実施形態の直流開閉器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・・・直流電圧源、２・・・半導体スイッチ、３、３’・・・機械式スイッチ、４，４’・・・半導体スイッチ駆動用スイッチ、５・・・半導体スイッチ駆動用電圧源、６，７・・・ランプ、８・・・負荷、９・・・機械式リレー、１０・・・ダイオード、１１…コンデンサ、１２・・・抵抗。
【図１】
0003933922.tif 000002
【図２】
0003933922.tif 000003