(57)【要約】【課題】直流電力の供給路に挿入されながらも、接点の接触不良や開離不良が発生しにくいスイッチ装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置１は、機械接点からなり直流電力の供給路に挿入される主接点ＳＷ１と、ＭＯＳＦＥＴからなり主接点ＳＷ１の両端間に挿入された半導体スイッチＱ１を有するバイパス回路２と、機械接点からなり半導体スイッチＱ１のゲート端子Ｇへの制御信号を反転させる副接点ＳＷ２と、主接点ＳＷ１と副接点ＳＷ２とを連動させる連動手段３とを備える。連動手段３は、主接点ＳＷ１をオンする際には半導体スイッチＱ１がオンした後に主接点ＳＷ１がオンして半導体スイッチＱ１がオフし、主接点ＳＷ１をオフする際には主接点ＳＷ１がオフした後に半導体スイッチＱ１が一旦オンしてオフするように、主接点ＳＷ１と副接点ＳＷ２とのオンオフ動作を連動させている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械接点からなり直流電力の供給路に挿入される主接点と、主接点の両端間に接続され制御端子への制御信号が反転することによってオンオフ制御される半導体スイッチを有したバイパス回路と、オンオフすることで半導体スイッチの制御端子への制御信号を反転させる副接点と、主接点をオンする際には半導体スイッチがオンしている状態で主接点がオンし、主接点をオフする際には主接点がオフした後で半導体スイッチがオンしている状態からオフするように主接点と副接点とのオンオフ動作を連動させる連動手段とを備えることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記半導体スイッチは、前記副接点のオンオフにかかわらず前記主接点がオンしている状態でオフし、前記連動手段は、主接点をオンする際には副接点がオンして半導体スイッチがオンした後に主接点がオンして半導体スイッチがオフし、主接点をオフする際には主接点がオフして半導体スイッチがオンした後に副接点がオフして半導体スイッチがオフするように主接点と副接点とのオンオフ動作を連動させることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記半導体スイッチは、前記主接点のオンオフにかかわらず前記副接点がオンしている状態でオンし、前記連動手段は、主接点をオンする際には副接点がオンして半導体スイッチがオンした後に主接点がオンし、主接点をオフする際には主接点がオフした後に副接点がオフして半導体スイッチがオフするように主接点と副接点とのオンオフ動作を連動させることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記副接点は機械接点からなり、前記連動手段は、前記主接点と副接点とを機械的に連結して成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記バイパス回路は、前記主接点の両端間において前記半導体スイッチと直列に接続されるインピーダンス素子を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力の供給路に挿入されるスイッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として備える照明器具や、パーソナルコンピュータなど直流電力の供給を受けて動作する直流機器が種々提供されている。この種の直流機器のうち、商用電源等からの交流電力を供給する一般的な交流コンセントに接続して使用されるものは、整流回路を含み交流電源を直流電源に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路を具備（内蔵あるいは外付けのＡＣアダプタに具備）することにより、交流コンセントからの電力供給で動作可能な構成を採用している（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
一方、本願出願人は、たとえば住宅などの分電盤内に配設したＡＣ／ＤＣコンバータによって商用電源等の交流電源を直流電源に変換し、各部屋に設置され正極および負極の一対の給電部を有する直流コンセント等の直流アウトレットに対して分電盤から直流電力を配電するＤＣ配電システムを提案している。このＤＣ配電システムにおいて直流機器を使用する場合、直流機器は直流コンセントに接続されることにより交流電力ではなく直流電力が供給されることとなるため、直流機器に上記ＡＣ／ＤＣ変換回路が不要になる。
【特許文献１】特開２００７−５９１５６号公報（第４−５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、たとえば上述のＤＣ配電システム等における直流電力の供給路（ＡＣ／ＤＣコンバータと直流機器との間など）に挿入されるスイッチ装置は、直流電流の遮断を行うため以下の問題を生じる。
【０００５】
すなわち、直流電流においては交流電流と異なりゼロクロス点がないので、上述のように直流電力の供給路に挿入されるスイッチ装置では、交流電力の供給路に挿入されるスイッチ装置に比べて接点のオンオフ時に接点に生じるアークが消弧しにくくなる。また、直流の場合、接点を流れる電流の向きが一定になる。その結果、接点の消耗や転移（片方の接点金属の一部が他方の接点に転移する現象）が生じやすく、接点の接触不良や開離不良（ロッキング）が発生しやすくなる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、直流電力の供給路に挿入されながらも、接点の接触不良や開離不良が発生しにくいスイッチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、機械接点からなり直流電力の供給路に挿入される主接点と、主接点の両端間に接続され制御端子への制御信号が反転することによってオンオフ制御される半導体スイッチを有したバイパス回路と、オンオフすることで半導体スイッチの制御端子への制御信号を反転させる副接点と、主接点をオンする際には半導体スイッチがオンしている状態で主接点がオンし、主接点をオフする際には主接点がオフした後で半導体スイッチがオンしている状態からオフするように主接点と副接点とのオンオフ動作を連動させる連動手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、連動手段は、主接点をオンする際には半導体スイッチがオンしている状態で主接点がオンし、主接点をオフする際には主接点がオフした後で半導体スイッチがオンしている状態からオフするように主接点と副接点とを連動させるので、主接点がオンする時点では、半導体スイッチがオンしており主接点に並列接続されたバイパス回路を通して直流電流を流すことができ、また、主接点がオフした後では、副接点がオフするまでの間に半導体スイッチがオンしている期間が存在し、この期間にバイパス回路を通して直流電流を流すことができる。したがって、主接点のオンオフ時に主接点にアークが生じにくくなり、また、たとえ主接点にアークが生じたとしてもバイパス回路に直流電流が流れることにより前記アークは消弧されるから、主接点の消耗や転移による主接点の接触不良や開離不良が発生しにくいという利点がある。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記半導体スイッチが、前記副接点のオンオフにかかわらず前記主接点がオンしている状態でオフし、前記連動手段が、主接点をオンする際には副接点がオンして半導体スイッチがオンした後に主接点がオンして半導体スイッチがオフし、主接点をオフする際には主接点がオフして半導体スイッチがオンした後に副接点がオフして半導体スイッチがオフするように主接点と副接点とのオンオフ動作を連動させることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、主接点がオフしてから副接点がオフするまでの期間に半導体スイッチが一旦オンするので、主接点がオフする時点では主接点にアークが生じることがあるものの、副接点がオフするまでの間に半導体スイッチがオンすることにより、バイパス回路に直流電流を流して主接点のアークを迅速に消弧させることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記半導体スイッチが、前記主接点のオンオフにかかわらず前記副接点がオンしている状態でオンし、前記連動手段が、主接点をオンする際には副接点がオンして半導体スイッチがオンした後に主接点がオンし、主接点をオフする際には主接点がオフした後に副接点がオフして半導体スイッチがオフするように主接点と副接点とのオンオフ動作を連動させることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、主接点がオフする時点において、半導体スイッチがオンしているから、バイパス回路に直流電流を流して主接点にアークが発生することを防止することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記副接点が機械接点からなり、前記連動手段が、前記主接点と副接点とを機械的に連結して成ることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、主接点と副接点とが機械的に連結されているから、主接点と副接点とを連動させるための構成が比較的簡単になる。なお、副接点は主接点のように直流電力の供給路に挿入されるものではなく、半導体スイッチへの制御信号を反転させるだけであるから、副接点にアークが生じることで副接点の接触不良や開離不良が発生することはほとんどない。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記バイパス回路が、前記主接点の両端間において前記半導体スイッチと直列に接続されるインピーダンス素子を有することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、半導体スイッチと直列に接続されたインピーダンス素子によって、半導体スイッチがオンする際の突入電流を抑制することができるという利点がある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、主接点のオンオフ時に主接点にアークが生じにくくなり、主接点の消耗や転移による主接点の接触不良や開離不良が発生しにくいという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の各実施形態で説明するスイッチ装置は、図２に示すように、たとえば住宅などの分電盤１１０内に配設したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２によって商用電源等の交流電源ＡＣを直流電源に変換し、各部屋に設置され正極および負極の一対の給電部を有する直流コンセント１３１等の直流アウトレットに対して分電盤１１０から直流電力を配電するＤＣ配電システムに用いられるものである。
【００１９】
ここで、ＤＣ配電システムについて以下に図２を参照して簡単に説明する。
【００２０】
以下の説明では、ＤＣ配電システムを適用する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、ＤＣ配電システムの技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。家屋Ｈには、図２に示すように、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直流ブレーカ１１４が設けられる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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（給電部）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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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２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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
以下では、上述したＤＣ配電システムにおいて、照明システムＫ１０２を構築する照明器具（直流機器１０２）への直流電力の供給路（直流供給線路Ｗｄｃ）に挿入されるスイッチ装置を、本発明のスイッチ装置の一例として説明する。このスイッチ装置は、上記スイッチ１４１のように直流機器１０２と通信を行うものではなく、オン時に直流電力供給部１０１から直流機器１０２へ直流電力を供給しオフ時には前記直流電力を遮断するものである。ここで、直流アウトレットから直流機器１０２に印加される直流電圧の大きさは、交流の商用電源に比較して低く（たとえば２４Ｖ、５０Ｖなど）設定されている。
【００４８】
（実施形態１）
本実施形態のスイッチ装置１は、図１に示すように機械接点からなり直流供給線路Ｗｄｃに挿入される主接点ＳＷ１と、半導体スイッチＱ１を有し主接点と並列に接続されたバイパス回路２と、機械接点からなり半導体スイッチＱ１をオンオフ制御するための制御信号を反転させる副接点ＳＷ２と、主接点ＳＷ１と副接点ＳＷ２とを互いに連動させる連動手段３とを備えている。
【００４９】
ここで、半導体スイッチＱ１は主接点ＳＷ１の両端にそれぞれドレイン端子Ｄ、ソース端子Ｓを接続したＮ型ＭＯＳＦＥＴからなり、スイッチ装置１は半導体スイッチＱ１のドレイン端子Ｄを直流電源Ｅ１（直流電力供給部１０１）の高電位側、ソース端子Ｓを低電位側とするように一方（ここでは直流電源Ｅ１の負極側）の直流供給線路Ｗｄｃに挿入される。半導体スイッチＱ１のゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間には抵抗Ｒ１が接続される。
【００５０】
副接点ＳＷ２は、半導体スイッチＱ１の制御端子であるゲート端子Ｇとドレイン端子Ｄとの間に接続されており、オン時に半導体スイッチＱ１のゲート端子Ｇを直流電源Ｅ１の高電位側に接続することによって、抵抗Ｒ１に電流を流して当該抵抗Ｒ１の両端電圧により半導体スイッチＱ１のドレイン端子Ｄ−ソース端子Ｓ間をオンにする。ただし、本実施形態の構成では、副接点ＳＷ２がオンしている状態であっても、主接点ＳＷ１がオンすると半導体スイッチＱ１のゲート端子Ｇ−ソース端子Ｓ間が主接点ＳＷ１および副接点ＳＷ２を介して短絡するため、半導体スイッチＱ１はオフとなる。つまり、半導体スイッチＱ１は副接点ＳＷ２のオンオフにかかわらず主接点ＳＷ１がオンしている状態ではオフする。
【００５１】
ところで、連動手段３は、主接点ＳＷ１がオンする際には副接点ＳＷ２もオンし、主接点ＳＷ１がオフする際には副接点ＳＷ２もオフするように主接点ＳＷ１と副接点ＳＷ２とを互いに連動させているが、主接点ＳＷ１と副接点ＳＷ２とを同一のタイミングでオン（あるいはオフ）させるものではない。
【００５２】
要するに、主接点ＳＷ１をオンする際には、連動手段３は、図３（ａ）に示すように半導体スイッチＱ１がオンした後に主接点ＳＷ１がオンするように、主接点ＳＷ１のオンするタイミングと副接点ＳＷ２のオンするタイミングとの間に所定の時間差を付与する。同様に、主接点ＳＷ１をオフする際には、連動手段３は、図３（ｂ）に示すように主接点ＳＷ１がオフした後で半導体スイッチＱ１が一旦オンしてオフするように、主接点ＳＷ１のオフするタイミングと副接点ＳＷ２のオフするタイミングとの間に所定の時間差を付与する。
【００５３】
図３（ａ）の例では、使用者等によりオフ状態のスイッチ装置１をオンする操作が為されており、これにより、時刻ｔ１０で副接点ＳＷ２がオンし、その直後の時刻ｔ１１に半導体スイッチＱ１がオンしている。さらに、時刻ｔ１０から所定時間遅れて、時刻ｔ１２で主接点ＳＷ１がオンし、これにより半導体スイッチＱ１がオフする。ここで、連動手段３によって付与された副接点ＳＷ２がオンしてから主接点ＳＷ１がオンするまでの時間差（ｔ１２−ｔ１０）は、副接点ＳＷ２がオンしてから半導体スイッチＱ１がオンするまでの時間差（ｔ１１−ｔ１０）より長く設定されており、その結果、半導体スイッチＱ１がオンした後に主接点ＳＷ１がオンすることとなる。
【００５４】
一方、図３（ｂ）の例では、使用者等によりオン状態のスイッチ装置１をオフする操作が為されており、これにより、時刻ｔ２０で主接点ＳＷ１がオフする。このとき副接点ＳＷ１はオンしているから、主接点ＳＷ１がオフした直後の時刻ｔ２１において半導体スイッチＱ１がオンする。その後、時刻ｔ２０から所定時間遅れて、時刻ｔ２２で副接点ＳＷ２がオフする。さらに、時刻ｔ２２の直後の時刻ｔ２３において半導体スイッチＱ１がオフする。
【００５５】
以上説明した構成のスイッチ装置１によれば、主接点ＳＷ１がオンする時点で、半導体スイッチＱ１がオン状態にあることでバイパス回路２を通して直流電流を流すことができるので、主接点ＳＷ１のオン時に主接点ＳＷ１にアークが発生しにくいという利点がある。また、主接点ＳＷ１がオフした直後には半導体スイッチＱ１がオンすることでバイパス回路２を通して直流電流を流すことができるので、主接点ＳＷ１のオフ時において主接点ＳＷ１にアークが発生することがあっても当該アークを迅速に消弧させることができる。したがって、主接点ＳＷ１の消耗や転移に起因した接触不良や開離不良（ロッキング）が生じにくくなる。また、主接点ＳＷ１がオンすれば機械接点からなる主接点ＳＷ１を通して直流電流を流すことができるので、半導体スイッチＱ１を含むバイパス回路２での損失を抑制することができる。なお、副接点ＳＷ２は半導体スイッチＱ１がオフの状態でオンオフするものの、半導体スイッチＱ１への微小な制御信号を反転させるだけであるから、副接点ＳＷ２のオンオフ時に副接点ＳＷ２にアークが生じ副接点ＳＷ２の接点不良や開離不良に至ることはない。
【００５６】
次に、主接点ＳＷ１がオン（あるいはオフ）するタイミングと副接点ＳＷ２がオン（あるいはオフ）するタイミングとの間に上述のように時間差を付与するための具体的な構成例について、図４を参照して説明する。
【００５７】
すなわち、本実施形態では、スイッチ装置１の外郭を構成するハウジング４に対し、第１の固定接点Ｓ１０と第２の固定接点Ｓ２０とがそれぞれ可撓性を有する一対の舌片５を介して保持されている。さらに、第１の固定接点Ｓ１０と共に主接点ＳＷ１を構成する第１の可動接点Ｓ１１と、第２の固定接点Ｓ２０と共に副接点ＳＷ２を構成する第２の可動接点Ｓ２１とが設けられ、第１の可動接点Ｓ１１は、ハウジング４に対して移動可能に組み付けられた操作子６のうち第１の固定接点Ｓ１０と対向する部位に固着され、第２の可動接点Ｓ２１は、前記操作子６のうち第２の固定接点Ｓ２０と対向する部位に固着されている。
【００５８】
図４の例では、操作子６の一部はハウジング４外に露出して操作釦６ａを成しており、当該操作釦６ａが押操作されることにより、操作子６はハウジング４内に押し込まれ、第１および第２の各可動接点Ｓ１１，Ｓ２１が第１および第２の各固定接点Ｓ１０，Ｓ２０に近づく向きに移動する。なお、操作子６において各舌片５との対向部位にはコイルばね７が配設されている。
【００５９】
ここで、スイッチ装置１がオフの状態において、主接点ＳＷ１を構成する第１の固定接点Ｓ１０と第１の可動接点Ｓ１１との離間距離は、副接点ＳＷ２を構成する第２の固定接点Ｓ２０と第２の可動接点Ｓ２１との離間距離に比べて大きく設定されている。
【００６０】
しかして、スイッチ装置１がオフの状態で、操作子６の操作釦６ａが押操作されると、まず第２の固定接点Ｓ２０と第２の可動接点Ｓ２１とが接触して副接点ＳＷ２がオンする。その後、さらに操作釦６ａが押圧されることにより、第２の固定接点Ｓ２０を設けた舌片５を撓ませながら操作子６がハウジング４内に押し込まれ、第１の固定接点Ｓ１０と第１の可動接点Ｓ１１とが接触して主接点ＳＷ１もオンする。結果的に、副接点ＳＷ２のオンするタイミングと主接点ＳＷ１のオンするタイミングとの間には時間差が付与される。なお、主接点ＳＷ１および副接点ＳＷ２の両方がオンした状態に操作子６を保持する構造（図示せず）がハウジング４に設けられている。
【００６１】
一方、スイッチ装置１がオンの状態で、操作子６の操作が解除されると、まず第１の可動接点Ｓ１１が第１の固定接点Ｓ１０から離間して主接点ＳＷ１がオフし、その後、第２の可動接点Ｓ２１が第２の固定接点Ｓ２０から離間して副接点ＳＷ２もオフとなる。これにより、主接点ＳＷ１のオフするタイミングと副接点ＳＷ２のオフするタイミングとの間には時間差が付与される。
【００６２】
要するに、図４の構成例においては、主接点ＳＷ１と副接点ＳＷ２とを連動させる連動手段３は、第１の可動接点Ｓ１１と第２の可動接点Ｓ２１とを機械的に連結する操作子６によって実現される。
【００６３】
なお、上述した連動手段３の構成は一例に過ぎず、たとえば、副接点ＳＷ２がオンしたときに流れる電流によるジュール熱を利用して変形するバイメタル構造を用いて、副接点ＳＷ２がオンする時点から所定時間後に主接点ＳＷ１をオンさせる構成などが考えられる。
【００６４】
ところで、本実施形態のスイッチ装置１においては、図５に示すように半導体スイッチＱ１と直列回路を成すインピーダンス素子をバイパス回路２に付加してもよい。図５（ａ）の例では、主接点ＳＷ１および副接点ＳＷ２の接続点と半導体スイッチＱ１のドレイン端子Ｄとの間に、インピーダンス素子としての抵抗Ｒ１を接続してある。これにより、半導体スイッチＱ１がオンする際に流れる突入電流を抑制することができ、直流機器１０２や直流電源Ｅ１（直流電力供給部１０１）を過電流から保護することができる。
【００６５】
図５（ｂ）の例では、上記抵抗Ｒ１に代えて、温度によって抵抗値が変化するサーミスタＲｔをインピーダンス素子として付加してある。この構成では、半導体スイッチＱ１がオンした後はサーミスタＲｔに電流が流れてジュール熱が発生し、サーミスタＲｔの抵抗値が低下するため、突入電流を抑制しながらもサーミスタＲｔでの損失を低減することができる。
【００６６】
また、図６に示すように、直流電源Ｅ１の正極側の直流供給線路Ｗｄｃ上に主接点ＳＷ１を有するようにスイッチ装置１を構成してもよい。図６の例では、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴに代えてＰ型ＭＯＳＦＥＴを半導体スイッチＱ１に使用し、スイッチ装置１は半導体スイッチＱ１のドレイン端子Ｄを直流電源Ｅ１（直流電力供給部１０１）の低電位側、ソース端子Ｓを高電位側とするように一方（ここでは直流電源Ｅ１の正極側）の直流供給線路Ｗｄｃに挿入されている。その他の構成および機能は図１に示したスイッチ装置１と同様である。
【００６７】
さらにまた、半導体スイッチＱ１は上述したようなＭＯＳＦＥＴに限るものではなく、たとえばバイポーラトランジスタなどを半導体スイッチＱ１として用いることもできる。図７にバイポーラトランジスタを半導体スイッチＱ１として用いた構成例を示す。
【００６８】
図７（ａ）の例では、半導体スイッチＱ１は主接点ＳＷ１の両端にそれぞれコレクタ端子Ｃ、エミッタ端子Ｅを接続したｎｐｎ型のバイポーラトランジスタからなり、スイッチ装置１は半導体スイッチＱ１のコレクタ端子Ｃを直流電源Ｅ１（直流電力供給部１０１）の高電位側、エミッタ端子Ｅを低電位側とするように一方（ここでは直流電源Ｅ１の負極側）の直流供給線路Ｗｄｃに挿入されている。さらに、図１の回路構成における抵抗Ｒ１に代えて、半導体スイッチＱ１のベース電流経路上において副接点ＳＷ１と直列に接続される抵抗Ｒ２が設けられている。その他の構成および機能は図１に示したスイッチ装置１と同様である。
【００６９】
図７（ｂ）の例は、上述した図６と同様に直流電源Ｅ１の正極側の直流供給線路Ｗｄｃ上に主接点ＳＷ１を有するように図７（ａ）の回路構成を変形したものであって、ｎｐｎ型に代えてｐｎｐ型のバイポーラトランジスタを半導体スイッチＱ１に使用している。このスイッチ装置１は、半導体スイッチＱ１のコレクタ端子Ｃを直流電源Ｅ１（直流電力供給部１０１）の低電位側、エミッタ端子Ｅを高電位側とするように一方（ここでは直流電源Ｅ１の正極側）の直流供給線路Ｗｄｃに挿入されている。その他の構成および機能は図６に示したスイッチ装置１と同様である。
【００７０】
このようにバイポーラトランジスタを半導体スイッチＱ１に用いた構成によれば、主接点ＳＷ１がオフする際に主接点ＳＷ１に印加される電圧を低く抑えることができる。すなわち、半導体スイッチＱ１がＭＯＳＦＥＴの場合、主接点ＳＷ１がオフする瞬間に半導体スイッチＱ１のゲート端子Ｇ−ソース端子Ｓ間電圧（通常５Ｖ程度）が主接点ＳＷ１に印加されるのに対し、半導体スイッチＱ１がバイポーラトランジスタの場合、主接点ＳＷ１がオフする瞬間に主接点ＳＷ１に印加される電圧をベース端子Ｂ−エミッタ端子Ｅ間電圧（通常０．６Ｖ程度）に抑えることができる。
【００７１】
（実施形態２）
本実施形態のスイッチ装置１は、主接点ＳＷ１がオンしても半導体スイッチＱ１のオン状態を維持するようにした点が実施形態１のスイッチ装置１と相違する。つまり、本実施形態では、半導体スイッチＱ１は主接点ＳＷ１のオンオフにかかわらず副接点ＳＷ２がオンしている状態でオンする。
【００７２】
図８（ａ）に示すスイッチ装置１および図８（ｂ）に示すスイッチ装置１は、実施形態１で説明した図１の構成および図６の構成をそれぞれ基本構成とするものであって、いずれも副接点ＳＷ２における半導体スイッチＱ１のゲート端子Ｇと反対側の一端を、半導体スイッチＱ１のドレイン端子Ｄに代えて、主接点ＳＷ１が挿入されていない側の直流供給線路Ｗｄｃに接続するようにした点が図１あるいは図６の基本構成と相違する。
【００７３】
本実施形態の構成によれば、主接点ＳＷ１をオンする際には、連動手段３は、図９（ａ）に示すように半導体スイッチＱ１がオンした後に主接点ＳＷ１がオンするように、主接点ＳＷ１のオンするタイミングと副接点ＳＷ２のオンするタイミングとの間に所定の時間差を付与する。同様に、主接点ＳＷ１をオフする際には、連動手段３は、図９（ｂ）に示すように主接点ＳＷ１がオフした後で半導体スイッチＱ１がオフするように、主接点ＳＷ１のオフするタイミングと副接点ＳＷ２のオフするタイミングとの間に所定の時間差を付与する。
【００７４】
図９（ａ）の例では、使用者等によりオフ状態のスイッチ装置１をオンする操作が為されており、これにより、時刻ｔ１０で副接点ＳＷ２がオンし、その直後の時刻ｔ１１に半導体スイッチＱ１がオンしている。さらに、時刻ｔ１０から所定時間遅れて、時刻ｔ１２で主接点ＳＷ１がオンする。ここで、連動手段３によって付与された副接点ＳＷ２がオンしてから主接点ＳＷ１がオンするまでの時間差（ｔ１２−ｔ１０）は、副接点ＳＷ２がオンしてから半導体スイッチＱ１がオンするまでの時間差（ｔ１１−ｔ１０）より長く設定されており、これにより、半導体スイッチＱ１がオンした後に主接点ＳＷ１がオンすることとなる。
【００７５】
一方、図９（ｂ）の例では、使用者等によりオン状態のスイッチ装置１をオフする操作が為されており、これにより、時刻ｔ２０で主接点ＳＷ１がオフし、時刻ｔ２０から所定時間遅れて、時刻ｔ２１で副接点ＳＷ２がオフしている。さらに、時刻ｔ２１の直後の時刻ｔ２２において半導体スイッチＱ１がオフする。
【００７６】
以上説明した構成のスイッチ装置１によれば、主接点ＳＷ１がオンする時点とオフする時点とのいずれにおいても、半導体スイッチＱ１がオン状態を維持していることでバイパス回路２を通して直流電流を流すことができ、したがって、主接点ＳＷ１のオンオフ時に主接点ＳＷ１にアークが発生しにくいという利点がある。これにより、主接点ＳＷ１の消耗や転移に起因した接触不良や開離不良（ロッキング）が生じにくくなる。
【００７７】
次に、ＭＯＳＦＥＴに代えてバイポーラトランジスタを半導体スイッチＱ１として用いた構成例を示す。
【００７８】
図１０（ａ）に示すスイッチ装置１および図１０（ｂ）に示すスイッチ装置１は、実施形態１で説明した図７（ａ）の構成および図７（ｂ）の構成をそれぞれ基本構成とするものであって、いずれも半導体スイッチＱ１にベース電流を流す経路におけるベース端子Ｂと反対側の一端（抵抗Ｒ２の一端）を、半導体スイッチＱ１のコレクタ端子Ｃに代えて、主接点ＳＷ１が挿入されていない側の直流供給線路Ｗｄｃに接続するようにした点が図７（ａ）あるいは図７（ｂ）の基本構成と相違する。
【００７９】
なお、本実施形態の構成では、主接点ＳＷ１がオンしている間でも直流電源Ｅ１から副接点ＳＷ２を通る経路で抵抗Ｒ１あるいは抵抗Ｒ２に電流が流れるので、スイッチ装置１内で損失を生じることになるが、当該損失は直流機器１０２での損失に比べて十分に小さいものとなる。
【００８０】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００８１】
（実施形態３）
本実施形態のスイッチ装置１は、正極および負極の両方の直流供給線路Ｗｄｃに主接点が挿入され、両主接点をオフすることによって直流機器１０２を直流電源Ｅ１（直流電力供給部１０１）から完全に切り離す所謂両切型とした点が実施形態２のスイッチ装置１と相違する。
【００８２】
すなわち、本実施形態では、スイッチ装置１は図１１（ａ）に示すように正極の直流供給線路Ｗｄｃに挿入される第１の主接点ＳＷ１および第１の半導体スイッチＱ１と、当該半導体スイッチＱ１の制御信号を反転させるための第１の副接点ＳＷ２および抵抗Ｒ１とを具備するとともに、負極の直流供給線路Ｗｄｃに挿入される第２の主接点ＳＷ１’および第２の半導体スイッチＱ１’と、当該半導体スイッチＱ１’の制御信号を反転させるための第２の副接点ＳＷ２’および抵抗Ｒ１’とを具備してなる。ここで、第１の副接点ＳＷ２における半導体スイッチＱ１のゲート端子Ｇと反対側の一端は直流供給線路Ｗｄｃを介して直流電源Ｅ１の負極に接続され、第２の副接点ＳＷ２’における半導体スイッチＱ１’のゲート端子Ｇと反対側の一端は直流供給線路Ｗｄｃを介して直流電源Ｅ１の正極に接続される。連動手段３は、第１および第２の両主接点ＳＷ１，ＳＷ１’のオンオフが同一タイミングとなるように両者のオンオフ動作を連動させ、且つ第１および第２の両副接点ＳＷ２，ＳＷ２’のオンオフが同一タイミングとなるように両者のオンオフ動作を連動させる。
【００８３】
ここにおいて、正極側に設けられた主接点ＳＷ１、副接点ＳＷ２、半導体スイッチＱ１の構成および機能は、実施形態２で説明した図８（ｂ）の主接点ＳＷ１、副接点ＳＷ２、半導体スイッチＱ１とそれぞれ同様であり、また、負極側に設けられた主接点ＳＷ１’、副接点ＳＷ２’、半導体スイッチＱ１’の構成および機能は、実施形態２で説明した図８（ａ）の主接点ＳＷ１、副接点ＳＷ２、半導体スイッチＱ１とそれぞれ同様であるから詳しい説明は省略する。
【００８４】
また、図１１（ａ）の回路は、ＭＯＳＦＥＴのコンプリメンタリ性を利用して図１１（ｂ）に示すように簡略化することができる。図１１（ｂ）の例では、第１の副接点ＳＷ２における半導体スイッチＱ１のゲート端子Ｇと反対側の一端を第２の半導体スイッチＱ１’のゲート端子Ｇに接続し、第２の副接点ＳＷ２’を省略してある。
【００８５】
さらにまた、ＭＯＳＦＥＴに代えてバイポーラトランジスタを半導体スイッチＱ１として用いた場合、図１２に示すような構成が考えられる。
【００８６】
図１２（ａ）に示す例では、正極の直流供給線路Ｗｄｃ側に、実施形態２で説明した図１０（ｂ）と同様の構成および機能を持つ第１の主接点ＳＷ１、第１の副接点ＳＷ２、第１の半導体スイッチＱ１を設け、負極の直流供給線路Ｗｄｃ側に、実施形態２で説明した図１０（ａ）と同様の構成および機能を持つ第２の主接点ＳＷ１’、第２の副接点ＳＷ２’、第２の半導体スイッチＱ１’を設けてある。ここで、第１の半導体スイッチＱ１にベース電流を流す経路におけるベース端子Ｂと反対側の一端（抵抗Ｒ２の一端）は直流供給線路Ｗｄｃを介して直流電源Ｅ１の負極に接続され、第２の半導体スイッチＱ１’にベース電流を流す経路におけるベース端子Ｂと反対側の一端（抵抗Ｒ２’の一端）は直流供給線路Ｗｄｃを介して直流電源Ｅ１の正極に接続される。
【００８７】
また、図１２（ａ）の回路は、トランジスタのコンプリメンタリ性を利用して図１２（ｂ）に示すように簡略化することができる。図１２（ｂ）の例では、第１の副接点ＳＷ２における半導体スイッチＱ１のベース端子Ｂと反対側の一端を抵抗Ｒ３を介して第２の半導体スイッチＱ１’のベース端子Ｂに接続し、第２の副接点ＳＷ２’を省略してある。
【００８８】
その他の構成および機能は実施形態２と同様である。
【００８９】
なお、上記各実施形態では、半導体スイッチＱ１としてＭＯＳＦＥＴあるいはバイポーラトランジスタを用いる例を示したが、これらに限るものではなく、たとえばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＳＩＴ（静電誘導型トランジスタ）などを半導体スイッチＱ１として用いることもできる。たとえばＩＧＢＴを用いる場合、上記各実施形態のＭＯＳＦＥＴに代えてＩＧＢＴを設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示す概略回路図である。
【図２】同上のスイッチ装置が用いられるＤＣ配電システムを示すシステム構成図である。
【図３】同上の動作を示し、（ａ）は主接点をオンする際のタイムチャート、（ｂ）は主接点をオフする際のタイムチャートである。
【図４】同上の概略構成を示す側面図である。
【図５】同上の他の構成例を示す概略回路図である。
【図６】同上のさらに他の構成例を示す概略回路図である。
【図７】同上のさらに他の構成例を示す概略回路図である。
【図８】本発明の実施形態２の構成を示す概略回路図である。
【図９】同上の動作を示し、（ａ）は主接点をオンする際のタイムチャート、（ｂ）は主接点をオフする際のタイムチャートである。
【図１０】同上の他の構成例を示す概略回路図である。
【図１１】本発明の実施形態３の構成を示す概略回路図である。
【図１２】同上の他の構成例を示す概略回路図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  スイッチ装置
２  バイパス回路
３  連動手段
Ｂ  ベース端子（制御端子）
Ｇ  ゲート端子（制御端子）
Ｑ１  半導体スイッチ
Ｒ１０  抵抗（インピーダンス素子）
Ｒｔ  サーミスタ（インピーダンス素子）
ＳＷ１  主接点
ＳＷ２  副接点
【図１】
2009158112.tif 000003
【図２】
2009158112.tif 000004
【図３】
2009158112.tif 000005
【図４】
2009158112.tif 000006
【図５】
2009158112.tif 000007
【図６】
2009158112.tif 000008
【図７】
2009158112.tif 000009
【図８】
2009158112.tif 000010
【図９】
2009158112.tif 000011
【図１０】
2009158112.tif 000012
【図１１】
2009158112.tif 000013
【図１２】
2009158112.tif 000014