(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械接点および当該機械接点に直列接続された半導体スイッチを有した接点部と、電源が接続される電源接続端子および負荷が接続される負荷接続端子を具備し接点部を電源接続端子と負荷接続端子との間に挿入する形で収納する器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて接点部の機械接点を開閉する開閉機構部と、操作ハンドルの操作位置を検出する位置検出部と、位置検出部の検出結果に基づいて半導体スイッチをオンオフ制御する制御部とを備え、
制御部は、半導体スイッチがオフである場合に、位置検出部の検出結果により操作ハンドルが開放位置から投入位置まで変位したと判定すると、半導体スイッチをオンに切り替えることを特徴とする直流開閉器。
【請求項２】
上記制御部は、上記半導体スイッチがオンである場合に、上記位置検出部の検出結果により上記操作ハンドルが上記開放位置に向かって変位していると判定すると、上記半導体スイッチをオフに切り替えることを特徴とする請求項１記載の直流開閉器。
【請求項３】
上記接点部に流れる電流を検出する電流検出部と、
上記機械接点を強制的に開放させる引外し装置とを備え、
上記制御部は、電流検出部で検出された電流と過電流判定用の閾値とを比較し、過電流が発生していると判定すると、上記半導体スイッチをオフに切り替えた後に、引外し装置を動作させることを特徴とする請求項１または２記載の直流開閉器。
【請求項４】
上記半導体スイッチは、上記機械接点と上記電源接続端子との間に挿入され、
上記制御部駆動用の電力は、上記半導体スイッチと上記電源接続端子との間の電路から引き込んでいることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の直流開閉器。
【請求項５】
上記半導体スイッチと上記電源接続端子との間にヒューズが挿入されていることを特徴とする請求項４記載の直流開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と直流負荷との間の給電路の開閉操作に使用される直流開閉器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直流電源から直流負荷への電路に介在される直流開閉器が提供されている。
【０００３】
この種の直流開閉器は、固定接点とこれに接離する可動接点を有した機械接点と、電源が接続される電源接続端子および負荷が接続される負荷接続端子を具備し機械接点を電源接続端子と負荷接続端子との間に挿入する形で収納する器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて機械接点を開閉する開閉機構部とを備えたものがある。
【０００４】
このような直流開閉器では、操作ハンドルを開放位置（機械接点が開極している位置）から投入位置（機械接点が閉極している位置）との間で移動させることで、機械接点のオンオフが行えるようになっている。
【０００５】
ここで、機械接点がオンになる際には、固定接点と可動接点との電位差によってアーク（アーク放電）が発生するおそれがあり、このようなアークは、固定接点と可動接点との溶着や、各接点の損耗などの原因となる。
【０００６】
特に、直流開閉器では、機械接点に流れる電流が直流であり、交流とは異なりゼロ点（ゼロクロス点）がないので、一度アークが発生すると消え難く、長時間に亘ってアークが発生するおそれがある。また、交流とは異なり電流方向が一定であるから、接点の移転現象が生じ、接点が開離できなくなるといった問題が生じるおそれがあった。
【０００７】
そこで、発生したアークを素早く消弧する（消す）ことができる直流開閉器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に示す直流開閉器は、接点間に発生したアークをローレンツ力によって引き伸ばすことで、アークを消弧する消弧装置を備えている。
【特許文献１】特開平１０−１５４４４８号公報（特に、段落〔００１４〕〜〔００１９〕、および図１，２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示す直流開閉器は、発生したアークを素早く消弧するための消弧装置を備えているものの、アーク自体は発生するおそれがあるから、アークの発生による接点の移転現象や、接点溶着などを防止するという点ではいまだ不十分であった。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、アークの発生を確実に防止することができる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】
【００１０】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、機械接点および当該機械接点に直列接続された半導体スイッチを有した接点部と、電源が接続される電源接続端子および負荷が接続される負荷接続端子を具備し接点部を電源接続端子と負荷接続端子との間に挿入する形で収納する器体と、器体に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドルを具備し当該操作ハンドルの操作に応じて接点部の機械接点を開閉する開閉機構部と、操作ハンドルの操作位置を検出する位置検出部と、位置検出部の検出結果に基づいて半導体スイッチをオンオフ制御する制御部とを備え、制御部は、半導体スイッチがオフである場合に、位置検出部の検出結果により操作ハンドルが開放位置から投入位置まで変位したと判定すると、半導体スイッチをオンに切り替えることを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によれば、接点部がオンになる（機械接点および半導体スイッチの両方がオンになる）際には、機械接点がオンになった後に半導体スイッチがオンとなるので、機械接点がオンになっても接点部に電流が流れないから、機械接点におけるアークの発生を確実に防止することができる。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記制御部は、上記半導体スイッチがオンである場合に、上記位置検出部の検出結果により上記操作ハンドルが上記開放位置に向かって変位していると判定すると、上記半導体スイッチをオフに切り替えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明によれば、接点部がオフになる（機械接点および半導体スイッチの両方がオフになる）際には、半導体スイッチがオフになってから機械接点がオフになるので、機械接点がオフになるときには接点部に電流が流れていないから、機械接点におけるアークの発生を確実に防止することができる。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、上記接点部に流れる電流を検出する電流検出部と、上記機械接点を強制的に開放させる引外し装置とを備え、上記制御部は、電流検出部で検出された電流と過電流判定用の閾値とを比較し、過電流が発生していると判定すると、上記半導体スイッチをオフに切り替えた後に、引外し装置を動作させることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明によれば、過電流が発生した場合には、引外し装置により機械接点を強制的に開放させることができるから、過電流からの保護が図れ、引外し装置により機械接点を強制的に開放させる際には、先に半導体スイッチをオフに切り替えることで、接点部に電流が流れていない状態とするから、機械接点におけるアークの発生を確実に防止することができる。
【００１６】
請求項４の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１項の発明において、上記半導体スイッチは、上記機械接点と上記電源接続端子との間に挿入され、上記制御部駆動用の電力は、上記半導体スイッチと上記電源接続端子との間の電路から引き込んでいることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明によれば、半導体スイッチを確実に駆動することができ、しかも、半導体スイッチや制御部が破壊されてしまっても、電源接続端子と負荷接続端子との間が半導体スイッチおよび制御部によって短絡されてしまうことがない。
【００１８】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、上記半導体スイッチと上記電源接続端子との間にヒューズが挿入されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明によれば、接点部に大電流が流れた際には、ヒューズが溶断されるから、大電流によって半導体スイッチが破壊されてしまうことを防止でき、半導体スイッチを保護することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、アークの発生を確実に防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態の直流開閉器は、図１に示すように、機械接点１０および当該機械接点１０に直列接続された半導体スイッチ１１を有した接点部１と、図示しない電源（直流電源）が接続される電源接続端子２ａおよび図示しない負荷（直流負荷）が接続される負荷接続端子２ｂを具備し接点部１を電源接続端子２ａと負荷接続端子２ｂとの間に挿入する形で収納する器体２と、器体２に変位自在に取り付けられた手動操作用の操作ハンドル（操作レバー）３０を具備し当該操作ハンドル３０の操作に応じて接点部１の機械接点１０を開閉する開閉機構部３と、操作ハンドル３０の操作位置を検出する位置検出部４と、接点部１０に流れる電流を検出する電流検出部５と、機械接点１０を強制的に開放（釈放）させる引外し装置６と、位置検出部４の検出結果に基づいて半導体スイッチ１１をオンオフ制御するとともに電流検出部５の検出結果に基づいて引外し装置６を動作させる制御部７とを備えている。
【００２２】
接点部１は、機械接点１０と半導体スイッチ１１との直列回路を有しており、本実施形態では、機械接点１０と半導体スイッチ１１の両方がオンである状態を接点部１のオン状態、機械接点１０と半導体スイッチ１１の両方がオフである状態を接点部１のオフ状態と定義する。機械接点１０は、図示しない一対の接点（例えば器体２に固定された固定接点と当該固定接点に接離する可動接点）とにより構成されており、このような機械接点１０は従来周知のものを採用できるから詳細な説明は省略する。半導体スイッチ１１は、例えばＭＯＳＦＥＴなどからなる。なお、半導体スイッチ１１は、ＭＯＳＦＥＴの他に、バイポーラトランジスタなどの所謂無接点形スイッチを採用することができる。また、接点部１では、負荷接続端子２ｂから電源接続端子２ａに流れる電流（逆向きの電流）によって、半導体スイッチ１１が破壊されることを防止するために、ダイオード１２をカソードが負荷接続端子２ｂ側、アノードが電源接続端子２ａ側を向く形で直列接続している。なお、図１では、ダイオード１２を半導体スイッチ１１と電源接続端子２ａとの間に挿入しているが、ダイオード１２の挿入位置はこれに限定されない。
【００２３】
器体２は、絶縁性を有する樹脂材料（一例としてはフェノール樹脂）により形成された樹脂成形品からなり、操作ハンドル３０を外部に臨ませる開孔（図示せず）などを備えている。この器体２には、電源（電源のプラス極）との接続に用いられる電線や導電バーなどの接続部材が接続可能な電源接続端子２ａと、負荷との接続に用いられる電線などが接続可能な負荷接続端子２ｂとが設けられており、接点部１は、機械接点１０を負荷接続端子２ｂに、半導体スイッチ１１を電源接続端子２ａに接続する形で、器体２に収納されている。さらに、この器体２には、操作ハンドル３０、開閉機構部３、位置検出部４、電流検出部５、引外し装置６、および制御部７が収納される。なお、本実施形態では、電源のプラス極を負荷に接続するプラス側電路（電源接続端子２ａと、負荷接続端子２ｂと、これらの間を接続する接点部１とからなる電路）についてのみ説明し、電源のマイナス極を負荷に接続するマイナス側電路（つまり、電源のマイナス極との接続に用いられる電源接続端子およびこれに電気的に接続される負荷接続端子）については図示および説明を省略する。
【００２４】
ところで、半導体スイッチ１１と電源接続端子２ａとの間には、接点部１に大電流が流れた際に溶断されるヒューズ８が挿入されている。そのため、接点部１に大電流が流れた際には、ヒューズ８が溶断されるから、大電流によって半導体スイッチ１１が破壊されてしまうことを防止でき、半導体スイッチ１１を保護することができる。なお、接点部１、電源接続端子２ａ、負荷接続端子２ｂ、およびヒューズ８間の接続は、例えば編組線などを用いて行っている。また、電源接続端子２ａや負荷接続端子２ｂの構成は、直流開閉器の用途に応じて適宜変更すればよい。
【００２５】
操作ハンドル３０は、絶縁性を有する樹脂材料により形成されたものであって、開放位置Ｐ１と、開放位置から所定角度αだけ回動させた位置からなる投入位置Ｐ２と、開放位置から所定角度β（ただしβ＞α）だけ回動させた位置からなる完全投入位置Ｐ３との間を移動可能な形で器体２に取り付けられている。
【００２６】
開閉機構部３は、機械接点１０の固定接点が固着された固定端子板や、機械接点１０の可動接点が固着された可動接触子、ばね材、係止部材などを機械的に結合することによって構成されており、器体２に変位自在（例えば回動自在）に取り付けられた操作ハンドル３０の操作に応じて機械接点１０の開閉を行う。本実施形態における開閉機構部３は、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１に位置しているときは、機械接点１を開き（オフにし）、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１から投入位置Ｐ２まで操作された際に機械接点１を閉じる（オフにする）ようになっている。また、開閉機構部３は、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１または完全投入位置Ｐ３に位置しているときに、操作ハンドル３０をラッチするようになっており、これによって、操作ハンドル３０が不意に動いて、勝手に完全投入位置Ｐ３と開放位置Ｐ１との間を移動することがないようにしている。このような動作を行う開閉機構部３は、従来周知の開閉機構部３の構成を応用して容易に実現できるものであるから、詳細な説明は省略する。
【００２７】
位置検出部４は、操作ハンドル３０の操作位置を検出し、その検出結果を制御部７に出力するものであって、例えば、操作ハンドル３０の回転角を検出するロータリセンサを利用して構成されている。なお、位置検出部４としては、ロータリセンサの他に、ホール素子や、ポジションセンサ、マイクロスイッチ、リードスイッチ、近接スイッチなど、様々なものを採用することができる。
【００２８】
電流検出部５は、接点部１に流れる電流値（電源接続端子２ａと負荷接続端子２ｂとの間に流れる電流値）を検出し、その検出結果を制御部７に出力するものであって、例えば、カレントトランスを利用して構成されている。なお、電流検出部５としては、電源接続端子２ａと接点部１との間などに挿入した抵抗の両端電圧により電流検出を行うものを用いてもよく、この他、従来周知のものを採用することができる。
【００２９】
引外し装置６は、開閉機構部３により機械接点１０を強制的に開放させるものであって、例えば、筒状のコイルボビン、コイルボビンの外周面に巻装されたコイル、コイルボビン内の軸方向一端側に設けられた固定鉄芯、コイルボビン内の軸方向他端側に軸方向にスライド移動自在に設けられた可動鉄芯（プランジャ）、固定鉄芯と可動鉄芯との間に介装されるコイルスプリングからなる復帰ばねなどを備えた電動トリップ装置であり、コイルに通電することによって、可動鉄芯が固定鉄芯側に移動し、これによって、機械接点１０の可動接点を固定接点から引き外すようになっている。ここで、引外し装置６によって機械接点１０が強制的に開放された際には、開閉機構部３によって操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１まで移動するようにしている。なお、引外し装置６は、従来周知のものであり様々なものが提供されているから、詳細な説明は省略する。
【００３０】
制御部７は、例えばＣＰＵやロジック回路などを利用して構成されており、半導体スイッチ１１のゲートに与える電位を制御する機能と、引外し装置６の上記コイルに所定の電流を流す機能とを有している。この制御部７を駆動するための電源（制御部７が半導体スイッチ１１のゲートに電位を与えるための電源や、上記コイルに所定の電流を流すための電源を含む）は、レギュレータなどからなる電源部９により生成されており、電源部９の入力端子は、半導体スイッチ１１とヒューズ８との間に接続されている。つまり、制御部駆動用の電力は、半導体スイッチ１１と電源接続端子２ａとの間の電路から引き込んでいる。
【００３１】
制御部７は、位置検出部４の検出結果および電流検出部５の検出結果に応じて、半導体スイッチ１１のオンオフ制御、および引外し装置６の動作制御を行う。
【００３２】
詳しく説明すると、制御部７は、操作ハンドル３０の操作位置に応じて、半導体スイッチ１１のオンオフを切り替えるようになっており、半導体スイッチ１１がオフである場合に、位置検出部４の検出結果により操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１から投入位置Ｐ２まで変位した（本実施形態の場合、位置検出部４より得られた操作ハンドル４の回転角がαになった）と判定すると、半導体スイッチ１１をオンに切り替える。
【００３３】
また、制御部７は、半導体スイッチ１１がオンである場合に、位置検出部４の検出結果により操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１側に向かって変位している（本実施形態の場合、位置検出部４より得られた操作ハンドル４の回転角がβから減少した）と判定すると、半導体スイッチ１１をオフに切り替える。
【００３４】
さらに、制御部７は、電流検出部５の検出結果に基づいて、過電流が発生したか否かの判定を行い、過電流が発生している場合には、半導体スイッチ１１および引外し装置６を制御することで接点部１をオフに切り替える動作（いわゆる過電流引き外し）を行う。ここで、過電流としては、過負荷電流と短絡電流とを考慮しており、制御部７は、電流検出部５で検出した電流値と過電流判定用の閾値とを比較することにより、過負荷電流または短絡電流が発生しているか否かの判定を行う。上記過電流判定用の閾値は、過負荷電流判定用の閾値と、過負荷電流判定用閾値より大きい短絡電流判定用の閾値とであり、これらの値は、直流開閉器の定格電流などに基づいて設定される。制御部７は、短絡電流が発生していると判定した場合、瞬時（一例としては、０．１秒）に接点部１をオフに切り替える瞬時引外しを行う。また制御部７は、過負荷電流が発生していると判定した場合、過負荷電流が所定時間（ＪＩＳ  Ｃ  ８３７０参照）継続された際に、接点部１をオフに切り替える。ここで、上記所定時間は、過電流値（過負荷電流値）の増加に対して短くなる。つまり、制御部７は、長限時引外し（時延引外し）を行う。
【００３５】
上述したように制御部７は、過電流が発生した際には接点部１をオフに切り替えるのであるが、接点部１をオフに切り替えるにあたっては、半導体スイッチ１１をオフに切り替えた後に、引外し装置６を動作させることで機械接点１０をオフにする。なお、本実施形態における制御部７は、短絡電流が生じた際に瞬時引外しを行い、過負荷電流が生じた際に長限時引外しを行う（つまり２種類の引外しを行う）が、必ずしも両方の引外しを行う必要はなく、瞬時引外しと長限時引外しのいずれかを行うものであればよい。
【００３６】
以上により本実施形態の直流開閉器は構成されており、次にその動作について説明する。まず、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１に位置した状態では、開閉機構部３によって機械接点１０は開いており（オフであり）、制御部７は半導体スイッチ１１をオフにしている。そのため、接点部１はオフとなり、電源接続端子２ａと負荷接続端子２ｂとの間の電路は遮断されている。
【００３７】
そして、接点部１をオンにするには、操作ハンドル３０を開放位置Ｐ１から完全投入位置Ｐ３まで回動させればよい。ここで、操作ハンドル３０を開放位置Ｐ１から完全投入位置Ｐ３に向けて回動させていくと、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２に位置した時点で、機械接点１０がオンとなる。操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２に位置した際には、操作ハンドル３０の回転角はαとなるから、制御部７は、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１から投入位置Ｐ２まで操作されたと判定し、半導体スイッチ１１をオンにする。したがって、接点部１がオンになる際には、機械接点１０がオンになってから、半導体スイッチ１１がオンとなる。なお、操作ハンドル３０は完全投入位置Ｐ３まで操作されることによってラッチされる。
【００３８】
接点部１をオフ状態にするには、操作ハンドル３０を完全投入位置Ｐ３から開放位置Ｐ１まで回動させればよい。ここで、操作ハンドル３０を完全投入位置Ｐ３から投入位置Ｐ２に向けて回動させていくと、操作ハンドル３０の回転角はβから減少するため、制御部７は、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１に向けて変位していると判定し、半導体スイッチ１１をオフに切り替える。この後に、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１まで操作された際に、機械接点１０がオフとなる。したがって、接点部１がオフとなる際には、半導体スイッチ１１がオフになってから、機械接点１０がオフとなる。なお、操作ハンドル３０は開放位置Ｐ１まで操作されることによってラッチされる。
【００３９】
ところで、接点部１がオン状態であるときに、制御部７が電流検出部５で検出した電流値に基づいて過電流が発生していると判定すると、制御部７は、半導体スイッチ１１をオフに切り替えた後に、引外し装置６を動作させて、機械接点１０を強制的に開放し、これによって、接点部１をオフ状態とする。この場合においても、半導体スイッチ１１がオフになってから、機械接点１０がオフとなる。
【００４０】
以上述べた本実施形態の直流開閉器によれば、接点部１がオンになる際、つまり投入動作（閉動作）時には、機械接点１０がオンになった後に半導体スイッチ１１がオンとなるので、機械接点１０がオンになっても接点部１に電流が流れず、一方、接点部１がオフになる際、つまり開放動作（開動作）時には、半導体スイッチ１１がオフになってから機械接点１０がオフになるので、機械接点１０がオフになるときには接点部１に電流が流れていない。
【００４１】
そのため、接点部１をオンにするとき、あるいはオフにするときのいずれの場合においても、機械接点１０におけるアークの発生を確実に防止することができる。
【００４２】
さらに、過電流が発生した（接点部１に過電流が流れた）場合には、引外し装置６により機械接点１０を強制的に開放させることができるから、過電流からの保護が図れ、引外し装置６により機械接点１０を強制的に開放させる際には、先に半導体スイッチ１１をオフに切り替えることで、接点部１に電流が流れていない状態とするから、トリップ動作においても、機械接点１０におけるアークの発生を確実に防止することができる。
【００４３】
本実施形態の直流開閉器では、半導体スイッチ１１は、機械接点１０と電源接続端子２ａとの間に挿入されており、上述したように、半導体スイッチ１１の駆動用の電力を得るための電源部９の入力端子は、半導体スイッチ１１と電源接続端子２ａとの間に接続されている。そのため、半導体スイッチ１１がオフであっても、電源部９から制御部７に電力を供給できる。また、半導体スイッチ１１や制御部７が破壊されてしまっても、電源接続端子２ａと負荷接続端子２ｂとの間が半導体スイッチ１１および制御部７によって短絡されてしまうおそれがない。すなわち、半導体スイッチ１１が機械接点１０と負荷接続端子２ｂとの間に挿入され、電源部９の入力端子が機械接点１０と電源接続端子２ａとの間に接続されている場合に、半導体スイッチ１１および制御部７が破壊された場合には、電源接続端子２ａ、電源部９、制御部７、半導体スイッチ１１、負荷接続端子２ｂという電路が形成されるおそれがあり、この電路によって、電源接続端子２ａと負荷接続端子２ｂとの間が短絡されてしまうことがある。これに対して、図１に示す本実施形態のように、半導体スイッチ１１が機械接点１０と電源接続端子２ａとの間に挿入され、電源部９の入力端子が半導体スイッチ１１と電源接続端子２ａとの間に接続されている場合には、半導体スイッチ１１および制御部７が破壊されたとしても、電源接続端子２ａと負荷接続端子２ｂとの間には機械接点１０が存在するから、直ちに短絡されてしまうことがない。
【００４４】
なお、本実施形態の直流開閉器はあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲を本実施形態の構成に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。例えば、必ずしも、接点部１をオンにするとき、あるいはオフにするときのいずれの場合においても、機械接点１０におけるアークの発生を防止する構成とする必要はなく、少なくとも一方においてアークの発生を防止するようにしてもよい。当然ながら、いずれの場合においてもアークの発生を防止することが好ましい。また、本実施形態の直流開閉器は、過電流が流れた際に接点部１をオフに切り替える引外し動作を行うものであり、回路遮断器としての機能を備えているが、当該機能は必ずしも設ける必要はなく、電流検出部５および引外し装置６を備えていない構成とすることも可能である。さらに、本実施形態では、上記プラス側電路についてのみ説明し、上記マイナス側電路については図示および説明を省略したが、上記マイナス側電路においてもプラス側電路と同様の構成としてもよい。これらの点は後述する実施形態２においても同様である。
【００４５】
（実施形態２）
本実施形態の直流開閉器は、接点部１の機械接点１０と、開閉機構部３と、位置検出部４と、制御部７とが実施形態１と異なっており、その他の構成については実施形態１と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して図示および説明を省略する。
【００４６】
本実施形態における位置検出部４は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、操作ハンドル３０の操作に応じて開閉する接点からなり、本実施形態における操作ハンドル３０には、機械接点１０用の第１の押圧片３０ａと、位置検出部４用の第２の押圧片３０ｂとが設けられている。なお、図２（ａ）〜（ｃ）では、機械接点１０、操作ハンドル３０、位置検出部４を簡略化して図示している。
【００４７】
本実施形態における機械接点１０は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一対の接点（図示せず）がそれぞれ設けられた第１および第２の可動板１０ａ，１０ｂを有し、第１の可動板１０ａが操作ハンドル３０の第１の押圧片３０ａにより第２の可動板１０ｂに近接する形に押圧される。第１および第２の可動板１０ａ，１０ｂは、弾性を有する金属材料により長尺板状に形成されている。
【００４８】
第１の可動板１０ａは、操作ハンドル３０を開放位置Ｐ１から投入位置Ｐ２まで回動させるときに、操作ハンドル３０の第１の押圧片３０ａによって、第２の可動板１０ｂに接近するように変位させられ、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２に位置したときには、第１の可動板１０ａの接点が第２の可動板１０ｂの接点に所定の接圧で接触する。ここで、第１および第２の可動板１０ａ，１０ｂは、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２に位置する直前に接触し、投入位置Ｐ２に位置した際には、第１の可動板１０ａによって第２の可動板１０ｂが押圧されるようにしてあり、これによって、一対の接点同士が所定の接圧で接触する（つまり、投入位置Ｐ２において第１および第２の可動板１０ａ，１０ｂが確実に接触するようにしている）。また、機械接点１０の第１の可動板１０ａは、操作ハンドル３０が完全投入位置Ｐ３に位置した場合でも一対の接点同士が所定の接圧で接触するように形成される（図示例ではく字状に折曲されている）。
【００４９】
一方、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１に戻ったときには、第１および第２の可動板１０ａ，１０ｂは自身のばね力によって、各々の接点同士が接触しない位置に復帰する。
【００５０】
上述したように本実施形態における機械接点１０は、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１に位置しているとき（何ら負荷がかけられていないとき）に、一対の接点同士が離間した開状態（オフ）となり、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２に位置しているときに、一対の接点同士が所定の接圧で接触する閉状態（オン）となる。
【００５１】
本実施形態における位置検出部４は、本実施形態における機械接点１０と同様のものであり、一対の接点（図示せず）がそれぞれ設けられた第１および第２の可動板４ａ，４ｂを有している。この位置検出部４では、機械接点１０とは異なるタイミングでオンオフが行われるようにしている。
【００５２】
この位置検出部４の第１の可動板４ａは、操作ハンドル３０を投入位置Ｐ２から完全投入位置Ｐ３まで回動させるときに、操作ハンドル３０の第２の押圧片３０ｂによって、第２の可動板４ｂに接近するように変位させられ、操作ハンドル３０が完全投入位置Ｐ３に位置したときには、第１の可動板４ａの接点が第２の可動板４ｂの接点に所定の接圧で接触する。ここで、第１および第２の可動板４ａ，４ｂは、操作ハンドル３０が完全投入位置Ｐ３に位置する直前に接触し、完全投入位置Ｐ３に位置した際には、第１の可動板４ａによって第２の可動板４ｂが押圧されるようにしてあり、これによって、一対の接点が所定の接圧で接触する（つまり、完全投入位置Ｐ３において第１および第２の可動板４ａ，４ｂが確実に接触するようにしている）。一方、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２に戻ったときには、第１および第２の可動板４ａ，４ｂは自身のばね力によって、各々の接点同士が接触しない位置に復帰する。
【００５３】
上述したように本実施形態における位置検出部４は、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１〜投入位置Ｐ２に位置しているとき（何ら負荷がかけられていないとき）に、一対の接点同士が離間した開状態（オフ）となり、操作ハンドル３０が完全投入位置Ｐ３に位置しているときに、一対の接点同士が所定の接圧で接触する閉状態（オン）となる。
【００５４】
したがって、本実施形態における位置検出部４は、機械接点１０がオンになった後にオンになり、機械接点１０がオフになる前にオフになる。そのため、位置検出部４がオフからオンになったときには、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１から投入位置Ｐ２まで変位したと判定することができ、位置検出部４がオンからオフになったときには、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１に向かって変位していると判定することができる。
【００５５】
本実施形態における制御部７は、実施形態１と同様のものであるが、位置検出部４のオンオフに連動して半導体スイッチ１１をオンオフするようになっている点で異なっている。すなわち、本実施形態における制御部７は、位置検出部４がオンであるときに半導体スイッチ１１をオンにし、位置検出部４がオフであるときに半導体スイッチ１１をオフにする。このような制御を実現するためには制御部７で位置検出部４のオンオフを検出する必要があるが、このようなオンオフの検出は従来周知の構成により容易に実現できるから説明を省略する。
【００５６】
以上により構成された本実施形態の直流開閉器の動作について、図３に示すシーケンス図を参照して説明する。
【００５７】
まず、操作ハンドル３０が開放位置Ｐ１に位置した状態では、機械接点１０および位置検出部４はともにオフであり、この場合、制御部７は半導体スイッチ１１をオフにする。このとき接点部１はオフであるから、電源接続端子２ａと負荷接続端子２ｂとの間の電路は遮断されている。
【００５８】
投入動作（閉動作）時に、操作ハンドル３０を開放位置Ｐ１から完全投入位置Ｐ３に向けて回動させていくと、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２に位置した時点で、機械接点１０がオンになる。ただし、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２に位置しても位置検出部４はオンにはならないから、半導体スイッチ１１はオフのままである。そして、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２から完全投入位置Ｐ３まで操作されると、位置検出部４がオンになるから、制御部７は半導体スイッチ１１をオンにする。したがって、投入動作時においては、機械接点１０がオンになってから半導体スイッチ１１がオンになることで接点部１がオンになる。
【００５９】
一方、開放動作（開動作）時に、操作ハンドル３０を完全投入位置Ｐ３から開放位置Ｐ１に向けて回動させていくと、操作ハンドル３０が完全投入位置Ｐ３から移動したときに、位置検出部４がオフになるから、制御部７は半導体スイッチ１１をオフにする。この後に、操作ハンドル３０が投入位置Ｐ２を通過すると、機械接点１０がオフとなる。したがって、開放動作時においては、半導体スイッチ１１がオフになってから機械接点１０がオフになることで接点部１がオフになる。
【００６０】
以上述べた本実施形態の直流開閉器によれば、実施形態１と同様に、投入動作時に機械接点１０がオンになっても接点部１に電流が流れず、一方、開放動作時に機械接点１０がオフになるときには接点部１に電流が流れていないから、接点部１をオンにするとき、あるいはオフにするときのいずれの場合においても、機械接点１０におけるアークの発生を確実に防止することができる。
【００６１】
ところで、本実施形態および上記実施形態１の直流開閉器は、例えば、図４に示すような直流配電システムにおける後述の直流ブレーカ１１４として用いられる。
【００６２】
図４では、直流配電システムを設置する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明しているが、集合住宅に適用してもよい。
【００６３】
図４に示す家屋Ｈには、直流電力を出力する直流電力供給部１０１と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器１０２とが設けられ、直流電力供給部１０１の出力端部に接続した直流供給線路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。直流電力供給部１０１と直流機器１０２との間には、直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流給電線路Ｗｄｃ上で直流電力供給部１０１から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する前述の直流ブレーカ１１４が設けられる。
【００６４】
直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。
【００６５】
直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力供給部１０１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下、「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。
【００６６】
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなるインターホンシステムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
【００６７】
上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２およびインターホンシステムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４個の直流ブレーカ１１４を設けている。１台の直流ブレーカ１１４に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２とインターホンシステムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。
【００６８】
情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Ｈに先行配置（家屋Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。
【００６９】
照明システムＫ１０２、Ｋ１０５としては、家屋Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２には、家屋Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
【００７０】
照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
【００７１】
上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
【００７２】
これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、直流供給線路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
【００７３】
宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。
【００７４】
センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
【００７５】
宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。
【００７６】
宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。
【００７７】
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
【００７８】
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
【００７９】
宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。
【００８０】
宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
【００８１】
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
【００８２】
ところで、直流電力供給部１０１は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ＡＣの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ＡＣは、分電盤１１０に内器として取り付けられた主幹ブレーカ１１１を通して、スイッチング電源を含むＡＣ／ＤＣコンバータ１１２に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２から出力される直流電力は、協調制御部１１３を通して各直流ブレーカ１１４に接続される。
【００８３】
直流電力供給部１０１には、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間（たとえば、商用電源ＡＣの停電期間）に備えて二次電池１６２が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池１６１や燃料電池１６３を併用することも可能になっている。交流電源ＡＣから直流電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を備える主電源に対して、太陽電池１６１や二次電池１６２や燃料電池１６３は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池１６２は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。
【００８４】
分散電源のうち太陽電池１６１や燃料電池１６３は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池１６２は設けるのが望ましい。二次電池１６２は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池１６２の放電は、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池１６２の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部１１３により行われる。すなわち、協調制御部１１３は、直流電力供給部１０１を構成する主電源および分散電源から直流機器１０２への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３の出力を交流電力に変換し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の入力電力として用いる構成を採用してもよい。
【００８５】
直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１台の直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
【００８６】
上述の構成例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を１個だけ図示しているが、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を並設することが可能であり、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の台数を増減させるのが望ましい。
【００８７】
上述したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器１０２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
【００８８】
上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ１１２により直流電力に変換するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にＡＣ／ＤＣコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
【００８９】
この場合、家屋Ｈの各階や各部屋を単位として直流電力供給部１０１を設けることができるから、直流電力供給部１０１を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の直流供給線路Ｗｄｃの距離が小さくなるから、直流供給線路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施形態１の直流開閉器の概略説明図である。
【図２】実施形態２の直流開閉器の説明図である。
【図３】同上の直流開閉器の動作のシーケンス図である。
【図４】同上の直流開閉器を使用する直流配電システムの説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１    接点部
２    器体
２ａ  電源接続端子
２ｂ  負荷接続端子
３    開閉機構部
４    位置検出部
５    電流検出部
６    引外し装置
７    制御部
８    ヒューズ
１０    機械接点
１１    半導体スイッチ
３０    操作ハンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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