(57)【要約】【課題】  アークの発生自体を無くすことが可能な壁用直流スイッチを提供する。【解決手段】  負荷２をオン／オフする機械式の主スイッチ３は一対の配線Ｌ１，Ｌ２のうちの一方の配線に設けられると共に、主スイッチ３に並列に設けられた半導体スイッチＭ１を制御する半導体スイッチ制御回路５は一対の配線間に配置され、この半導体スイッチ制御回路５は主スイッチ３に連動してオン／オフ動作して半導体スイッチＭ１をオン／オフさせる機械式の補助スイッチ６を有し、補助スイッチ６は主スイッチ３のオフ操作を受けて、主スイッチ３の接点が解離した後にオフする一方、主スイッチ３のオン操作を受けて、主スイッチ３の接点接触が完了する前にオンするよう配置されてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷と直流電源との間に配設された電路に設けられて、前記電路を開閉する機械式の主スイッチに半導体スイッチを並列接続した壁用直流スイッチであって、
前記主スイッチは前記電路を構成する一対の配線のうちの一方に設けられると共に、前記半導体スイッチを制御する半導体スイッチ制御回路は前記一対の配線間に配置され、
前記半導体スイッチ制御回路は、前記主スイッチに連動してオン／オフ動作して前記半導体スイッチをオン／オフさせる機械式の補助スイッチを有し、
前記補助スイッチは、前記主スイッチのオフ操作を受けて、主スイッチの接点が解離した後にオフする一方、前記主スイッチのオン操作を受けて、主スイッチの接点が接触する前にオンするよう配置されてなることを特徴とする壁用直流スイッチ。
【請求項２】
前記主スイッチをオン／オフする操作部は、押下操作する平坦な操作面を有し、前記補助スイッチは前記主スイッチと共に前記操作面の背部に隣接して配置され、
前記操作面が押下されると、前記主スイッチと前記補助スイッチとが連動することを特徴とする請求項１記載の壁用直流スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電路を開閉する壁用直流スイッチに関し、詳しくは機械式スイッチに半導体スイッチを組み合わせて操作時のアーク発生を無くした壁用直流スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギーの観点からＬＥＤ照明に対して直流で給電するシステムが検討されている。そこでＬＥＤ照明の電源オン／オフのために直流スイッチが必要となるが、現状では一般ユーザーには使いづらいブレーカタイプしかない。そのため、壁面に取り付けられる交流スイッチのような壁用スイッチが検討されている。
この場合、直流電流は交流電流のように周期的にゼロ点を通らないため、接点解離時に発生するアークの消弧が交流スイッチのように簡単ではなく、スイッチをオフしたとき直流アークが発生し続けてスイッチの接点が消耗する問題がある。
このような問題に関して、従来より機械式スイッチに並列に半導体スイッチを配置して、アークの瞬時消弧を図ったスイッチがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０６８３９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、上記半導体スイッチを機械式スイッチに並列に配置した構成は、発生したアークを短時間で消弧することができるものの、アークの発生自体を無くす構成ではなかった。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、アークの発生自体を無くすことが可能な壁用直流スイッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、負荷と直流電源との間に配設された電路に設けられて、電路を開閉する機械式の主スイッチに半導体スイッチを並列接続した壁用直流スイッチであって、主スイッチは電路を構成する一対の配線のうちの一方に設けられると共に、半導体スイッチを制御する半導体スイッチ制御回路は一対の配線間に配置され、半導体スイッチ制御回路は、主スイッチに連動してオン／オフ動作して半導体スイッチをオン／オフさせる機械式の補助スイッチを有し、補助スイッチは、主スイッチのオフ操作を受けて、主スイッチの接点が解離した後にオフする一方、主スイッチのオン操作を受けて、主スイッチの接点が接触する前にオンするよう配置されてなることを特徴とする。
この構成によれば、壁用直流スイッチがオフ操作された場合は、主スイッチの接点が解離する瞬間は補助スイッチはオン状態にあるため半導体スイッチはオン状態にある。よって、主スイッチがオフした瞬間は接点間に電位差が無く、アークが発生することがない。
また、壁用直流スイッチがオン操作された場合は、主スイッチの接点が接触する直前に補助スイッチがオンするため、半導体スイッチは先にオンする。よって、主スイッチがオンした瞬間は接点間に電位差はなくアークが発生することはない。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、主スイッチをオン／オフする操作部は、押下操作する平坦な操作面を有し、補助スイッチは主スイッチと共に操作面の背部に隣接して配置され、操作面が押下されると、主スイッチと補助スイッチとが連動することを特徴とする。
この構成によれば、補助スイッチは操作面の押下動作により主スイッチと連動して動作するため、別途主スイッチに連動させるための部材が必要ない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、壁用直流スイッチがオフ操作された場合は、主スイッチの接点が解離する瞬間は補助スイッチはオン状態にあるため半導体スイッチはオン状態にある。よって、主スイッチがオフした瞬間は接点間に電位差が無く、アークが発生することがない。
また、壁用直流スイッチがオン操作された場合は、主スイッチの接点が接触する直前に補助スイッチがオンするため、半導体スイッチは先にオンする。よって、主スイッチがオンした瞬間は接点間に電位差はなくアークが発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る壁用直流スイッチの一例を示す回路図である。
【図２】図１の回路を備えた壁用直流スイッチの説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】オフ操作を受けた壁用直流スイッチの動作説明図であり、（ａ）はオフ操作前のスイッチの状態、（ｂ）はオフ操作直後の状態、（ｃ）はオフ操作終了時の状態である。
【図４】オン操作を受けた壁用直流スイッチの動作説明図であり、（ａ）はオン操作前のスイッチの状態、（ｂ）はオン操作直後の状態、（ｃ）はオン操作終了時の状態である。
【図５】図１の回路のオフ操作時の動作説明図であり、（ａ）は主スイッチオフ操作前の状態、（ｂ）は主スイッチオフ操作開始時、（ｃ）は主スイッチオフ操作終了時である。
【図６】図１の回路のオン操作時の動作説明図であり、（ａ）は主スイッチオン操作前の状態、（ｂ）は主スイッチオン操作開始時、（ｃ）は主スイッチオン操作終了時である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る壁用直流スイッチの一例を示す回路図であり、１は直流電源、２は負荷、Ｌは直流電源１と負荷２とを接続して負荷が流れる電路、３は電路Ｌを開閉する機械式のスイッチ（主スイッチ）、Ｍ１は主スイッチ３に並列に配置された半導体スイッチである。
電路Ｌは２本の配線Ｌ１，Ｌ２で構成され、主スイッチ３は一方の配線Ｌ１に配置され、並列に接続されている半導体スイッチ素子Ｍ１はＭＯＳＦＥＴ素子が使用されている。そして、５は半導体スイッチＭ１を制御する半導体スイッチ制御回路であり、配線Ｌ１，Ｌ２の間に設けられている。
【００１１】
半導体スイッチ制御回路５は、機械式スイッチ（補助スイッチ）６、ＭＯＳＦＥＴ素子Ｍ２、抵抗Ｒ２、ツェナーダイオードＺＤ１等を有し、補助スイッチ６、ＭＯＳＦＥＴ素子Ｍ２、抵抗Ｒ２は２本の配線Ｌ１，Ｌ２間に直列に配置されている。このうち、補助スイッチ６は、半導体スイッチＭ１のゲートに接続され、他方の配線Ｌ２からゲート電圧を供給するよう構成され、オン状態で半導体スイッチＭ１をオンさせ、オフ状態では半導体スイッチＭ１のゲート・ソース間をショートしてオフさせるよう構成されている。
【００１２】
尚、ＭＯＳＦＥＴ素子Ｍ２のドレインと電路Ｌの間に設けられた抵抗Ｒ２、及びドレイン・ゲート間に設けられた抵抗Ｒ３は、何れも１Ｍオーム或いはそれ以上の抵抗値となっている。また、主スイッチ３に並列に設けられたコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１はサージ保護回路を形成している。
【００１３】
図２は図１の回路を組み付けた壁用直流スイッチの外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面説明図である。１１は押下操作してオン／オフ操作する操作部、１２は操作部１１の周囲を覆うプレート、１３は壁面に埋設されたスイッチボックス（図示せず）に固定されて壁面に取り付けられる固定枠、１４は主スイッチ３が組み込まれたスイッチユニット、１５は補助スイッチ６に加えて半導体スイッチ制御回路５を収納した制御ユニットである。
【００１４】
操作部１１は平坦な操作面を有し、主スイッチ３及び補助スイッチ６はこの操作部１１の背部に隣接して配置され、操作部１１の押下操作を受けて双方のスイッチはオン／オフする。但し、オフ操作を受けた場合は、先ず主スイッチ３がオフし、その後補助スイッチ６がオフする。またオン操作を受けた場合は、先ず補助スイッチ６がオンし、その後主スイッチ３がオンするよう構成されている。
【００１５】
図３，図４はこの動作説明図であり、図３（ａ）はオフ操作前のスイッチの状態、図３（ｂ）はオフ操作直後の状態、図３（ｃ）はオフ操作終了時の状態、図４（ａ）はオン操作前のスイッチの状態、図４（ｂ）はオン操作直後の状態、図４（ｃ）はオン操作終了時の状態をそれぞれ示している。
こうして、主スイッチ３と補助スイッチ６のオン／オフ動作のタイミングを変えることで、両者を操作部１１の背部に隣接して配置しただけで、別途主スイッチ３に補助スイッチ６を連動させるための部材を設けることなく、簡易な構成で連動させる構成を実現できる。
【００１６】
上記の如く構成された壁用直流スイッチの具体的な動作は以下の様である。図５、図６を参照して説明する。図５はオフ操作を受けて変化する電流の流れを示し、（ａ）はオフ操作前即ちオン状態、（ｂ）はオフ操作した直後で主スイッチ３のみオフした状態、（ｃ）はオフ操作が終了した状態を示し、最初にこのオフ動作を説明する。
まずオフ操作前は、図５（ａ）に示すように補助スイッチ６もオン状態にあり、半導体スイッチＭ１にゲート電圧が加わった状態にある。但し、主スイッチ３がオンしているため、主スイッチ３に負荷電流ＩＬが流れ、並列に設けられている半導体スイッチＭ１には殆ど電流は流れない。
【００１７】
この状態で操作部１１が押下されてオフ操作が成されると、上述したように最初に主スイッチ３がオフし、続いて補助スイッチ６がオフする。そのため、主スイッチ３がオフした直後は図５（ｂ）に示すようにオン状態にある半導体スイッチＭ１を介して負荷電流ＩＬが流れる。その後、図５（ｃ）に示すように補助スイッチ６がオフして半導体スイッチＭ１がオフし、負荷電流ＩＬは流れなくなる。
この結果、主スイッチ３のオフ動作時には、主スイッチ３の接点間には電位差が発生しないため、接点解離に伴うアークは発生しない。尚、補助スイッチ６がオフする際は元々流れる電流は小さいため、接点にアークは発生しない。
【００１８】
次に、オン操作を受けた場合を説明する。図６はオン操作を受けて変化する電流の流れを示し、（ａ）はオン操作前即ちオフ状態、（ｂ）はオン操作した直後で補助スイッチ６のみオンした状態、（ｃ）はオン操作が終了した状態を示している。
先ずオン操作前は、図６（ａ）に示すように補助スイッチ６もオフ状態にあり、半導体スイッチＭ１はゲートに電圧が印加されないためオフ状態にある。
【００１９】
尚、この実施形態では、補助スイッチ６がオフした際には半導体スイッチＭ１のゲート・ソース間をショートさせているが、これはゲート・ソース間電圧を確実に０ボルトにするために行っているもので、ショートさせなくとも数ボルト以下になればオフするためショートさせることにこだわるものではない。そのため、補助スイッチ６は切替スイッチを使用する必要はなく、接点を開閉するオン／オフスイッチであっても良い。また、オフ状態の間、ツェナーダイオードＺＤ１を介して電路Ｌに電流が流れるが、上述したように、抵抗Ｒ２，Ｒ３は大きな抵抗値に設定されているため、流れる電流は僅かである。
【００２０】
操作部１１が押下されてオン操作が成されると、上述したように最初に補助スイッチ６がオンし、続いて主スイッチ３がオンする。そのため、補助スイッチ６がオンしたことにより図６（ｂ）に示すように半導体スイッチＭ１を介して負荷電流ＩＬが流れ始める。その後、図６（ｃ）に示すように主スイッチ３がオンして負荷電流ＩＬの全てが主スイッチ３を介して流れる。
この結果、主スイッチ３のオン動作にもアークが接点に発生しないし、補助スイッチ６がオンする際は元々流れる電流は小さいため、接点にアークは発生しない。
【００２１】
このように、壁用直流スイッチの操作部１１がオフ操作された場合は、主スイッチ３の接点が解離する瞬間は補助スイッチ６はオン状態にあるため半導体スイッチＭ１はオン状態にある。よって、主スイッチ３がオフした瞬間は接点間に電位差が無く、アークが発生することがない。
また、操作部１１がオン操作された場合は、主スイッチ３の接点が接触する直前に補助スイッチ６がオンするため、半導体スイッチＭ１は先にオンする。よって、主スイッチ３がオンした瞬間は接点間に電位差はなくアークが発生することはない。
そのため、接点の消耗が殆ど発生せず耐久性が向上し、主スイッチ３として従来の交流スイッチを使用することも可能となるし、接点間距離を小さくできるためスイッチ全体の小型化を進めることができる。
【００２２】
尚、上記実施形態は、半導体スイッチＭ１をオン／オフ操作する補助スイッチ６は、直列接続された抵抗Ｒ２及びＭＯＳＦＥＴ素子Ｍ２により電流を制限しているが、ＭＯＳＦＥＴ素子Ｍ２を無くして抵抗Ｒ２のみで電流を制限しても良い。
【符号の説明】
【００２３】
１・・直流電源、２・・負荷、３・・主スイッチ、５・・半導体スイッチ制御回路、６・・補助スイッチ、１１・・操作部、１４・・スイッチユニット、１５・・制御ユニット、Ｍ１・・半導体スイッチ、Ｌ・・電路。
【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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