JP2005294077A - 直流プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】コンセントへ差し込むときも抜き去るときもアークを発生しない直流プラグを提供する。
【解決手段】直流電力を給電する電線Ｌ２の中途に半導体スイッチＱ１を介設すると共に、半導体スイッチＱ１のソースＳは給電側に、ドレインＤは電気機器側にそれぞれ接続し、半導体スイッチＱ１のゲートＧ及びソースＳには抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点をそれぞれ接続すると共に、各抵抗の接続点と半導体スイッチＱ１のソースＳとの間には開閉スイッチＳＷを介設し、開閉スイッチＳＷは、直流プラグ１のコンセント５への差込みにより抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の分圧された電圧が半導体スイッチＱ１のゲートＧに印加できる状態から印加された状態となるように閉から開となり、直流プラグ１のコンセント５からの抜去により抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の分圧された電圧が半導体スイッチＱ１のゲートＧに印加された状態から印加できる状態となるように開から閉となるように構成した直流プラグ。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気機器に給電する直流電力を受電するために使用される直流プラグに関する。

従来、電源から一般家庭の電気機器に電力を供給する電力系統においては、商用電力を中心とする交流配電システムが使用されている。この交流配電システムでは、一般家庭において各種電気機器への交流電力の供給はコンセント、プラグ、操作スイッチ等の接続器具を介して行われている。かかる交流配電システムに用いられる接続器具ではアークの発生を防止する装置等を特別に設けなくても、安全性が損なわれない利点がある。しかし、殆どの電気機器は直流駆動化、例えば、内蔵された高周波インバータにより交流電力が直流電力に変換されている。

一方、今後、一般家庭において、太陽電池、燃料電池等を利用した直流分散電源が増加することが予想されている。かかる直流電力は交流電力に比べ、貯蔵が容易にできるため非常時の対応にも優れている。

このため、一般家庭で電力供給を直流化するようにすれば、交流電力を直流電力に変換して電力の有効利用、例えば、夜間の交流電力を蓄電池に充電したり、直流分散電源から電気機器に直流電力を直接供給して、夏期のピーク時における交流電力の抑制ができるという利点がある。

しかし、現在、電力系統は交流配電システムとして構成されているため、直流電源から電気機器に直流電力を供給する場合、交流配電システムに合わせて、直流電力を商用交流電力にいったん変換し、さらに交流電力を直流電力に変換しなければならない。したがって、電力損失や、別途に変換機器の装備を必要とする。

このため、直流分散電源から電気機器に直流電力を直接配電できる直流配電システムが検討されているが、かかる直流配電システムに用いられる直流用コンセント、プラグとして、交流用のコンセント、プラグを使用した場合、アークが発生するため、人的被害や火災等を誘発する虞がある。例えば、一般家庭において可燃性壁体にコンセントが埋め込まれている場合、加熱等により火災や人災などを引き起こす問題がある。

このような問題を解決するために、例えば、特開２００３−２０３７２１号公報では、高電圧であっても、直流プラグを安全に挿抜できる直流コンセントが提案されている。この技術では、図１１に示すように、コンセント１’の直流電源の負極側にＭＯＳＦＥＴ１１’を介設し、このＭＯＳＦＥＴ１１’のソース電極１１２を電源端子６’に接続すると共に、ドレイン電極１１１を接点１５’に接続し、さらに、電源端子５’に接続された正極側接点１４’よりも奥で、直流プラグの端子２１’の接触位置に設けられた接点１６’と電源端子６’とに直列接続された抵抗１３’と抵抗１２’の接点をゲート電極１１３に接続している。このコンセント１’では抵抗１３’と抵抗１２’により分圧した電圧によりＭＯＳＦＥＴ１１’を制御し、コンセント１’の挿入口３１’及び挿入口３２’からプラグ２’の端子２１’及び端子２２’が引き抜かれる前にＭＯＳＦＥＴ１１’をオフ状態にするようになっている。
特開２００３−２０３７２１号公報

しかしながら、上記技術では、半導体スイッチであるＭＯＳＦＥＴに寄生容量があるため、電気機器に給電するためにコンセントにプラグを差し込むときに、ノイズによってＭＯＳＦＥＴがオンになってアークが発生してしまう問題があった。また、上記技術では、電気機器に給電を開始するときの突入電流を抑制できない問題があった。

しかも、これらの上記技術は直流コンセントに一定の装置を組み込んでコンセント・プラグの使用に際してのアーク発生を防止するものであり、従来のコンセントに代えてこのような特殊なアーク発生防止付のコンセントを用いる必要があるという不便があった。

特に電気機器に必ず付設されるプラグにはかかる直流電圧給電停止にともなうアーク発生防止の配慮技術が施されていなかった。

本発明は、上記課題を解決することのできる直流プラグを提供することを目的としている。

請求項１の発明の直流プラグは、電気機器に給電する直流電力を受電するための直流プラグであって、直流電力を給電する電線の中途に半導体スイッチを介設すると共に、前記半導体スイッチのソースは給電側に、ドレインは電気機器側にそれぞれ接続し、前記半導体スイッチのゲート及び前記半導体スイッチのソースには第１の抵抗と第２の抵抗の接続点をそれぞれ接続すると共に、各抵抗の接続点と前記半導体スイッチのソースとの間には開閉スイッチを介設し、前記開閉スイッチは、直流プラグのコンセントへの差込みにより前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態となるように閉から開となり、直流プラグのコンセントからの抜去により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態となるように開から閉となることを特徴とする。

請求項２の発明の直流プラグは、前記半導体スイッチのゲートとソースとの間にコンデンサをさらに介設したことを特徴とする。

請求項３の発明の直流プラグは、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点と前記半導体スイッチのソースとの間に前記開閉スイッチに直列に第３の抵抗をさらに設けたことを特徴とする。

請求項４の発明の直流プラグは、電気機器に給電する直流電力を受電するための直流プラグであって、直流電力を給電する電線の中途に半導体スイッチを介設すると共に、前記第１の半導体スイッチのソースは給電側に、前記第１の半導体スイッチのドレインは電気機器側にそれぞれ接続し、前記第１の半導体スイッチのゲート及び前記第１の半導体スイッチのソースには第１の抵抗と第２の抵抗の接続点を接続すると共に、各抵抗の接続点と前記第１の半導体スイッチのソースとの間に第２の半導体スイッチを介設し、前記第２の半導体スイッチのドレインは前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点側に、前記第２の半導体スイッチのソースは前記第１の半導体スイッチのソース側にそれぞれ接続し、更には、第３の抵抗と第４の抵抗の接続点を前記第２の半導体スイッチのゲートに接続すると共に、第３の抵抗と第４の抵抗の接続点と前記第２の半導体スイッチのソースとの間には開閉スイッチを介設し、前記開閉スイッチは、直流プラグのコンセントへの差込みにより前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加できる状態で、かつ、前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加された状態で、開から閉になり、直流プラグのコンセントからの抜去により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記大の半導体スイッチのゲートに印加された状態で、かつ、前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加できる状態で、閉から開になることを特徴とする。

請求項５の発明の直流プラグは、前記第１の半導体スイッチのゲートとソースとの間にコンデンサをさらに介設したことを特徴とする。

請求項６の発明の直流プラグは、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点と第１の半導体スイッチのソースとの間に前記第２の半導体スイッチに直列に第５の抵抗をさらに設けたことを特徴とする。

請求項１の発明の直流プラグでは、開閉スイッチは、直流プラグのコンセントへの差込みにより前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態となるので、ノイズが生じても、半導体スイッチがオンにならない効果がある。また、直流プラグのコンセントからの抜去により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態となるので、開閉スイッチを閉にしても、アークが発生しない効果がある。

請求項２の発明の直流プラグでは、半導体スイッチが徐々にオンなるので、電気機器に給電を開始するときの突入電流を抑制できる効果がある。

請求項３の発明の直流プラグでは、第３の抵抗により開閉スイッチへの過大な電流を防止できるので、開閉スイッチを保護できる効果がある。

請求項４の発明の直流プラグでは、前記開閉スイッチは、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加できる状態で、かつ、前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加された状態で、開から閉にされる。したがって、ノイズが生じても、半導体スイッチがオンにならない効果がある。また、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加された状態で、かつ、前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加できる状態で、閉から開にされる。したがって、開閉スイッチを閉にしても、アークが発生しない効果がある。

請求項５の発明の直流プラグでは、半導体スイッチが徐々にオンなるので、電気機器に給電を開始するときの突入電流を抑制できる効果がある。

請求項６の発明の直流プラグでは、第５の抵抗により第２の半導体スイッチへの過大な電流を防止できるので、第２の半導体スイッチを保護できる効果がある。

（実施の形態１）
本発明の直流プラグの実施の形態１について図１乃至図３を参照して説明する。

図１は実施の形態１に係る直流プラグ及び直流コンセントの斜視図である。図２は実施の形態１に係る直流プラグ及び直流コンセントの回路図である。

図１及び図２において、直流プラグ１はプラグ支持部２を有しており、このプラグ支持部２の一端には正極端子口２ａ及び負極端子口２ｂとスイッチ操作口２ｃとが設けられ、他端には電線引出口２ｄが設けられている。プラグ支持部２の正極端子口２ａ及び負極端子口２ｂには、正極端子３ａ及び負極端子３ｂがそれぞれ突設されている。

これらの正極端子３ａ及び負極端子３ｂには正極電線Ｌ１及び負極電線Ｌ２がそれぞれ接続されており、これらの正極電線Ｌ１及び負極電線Ｌ２は電気機器ＥＩに接続されている。

負極電線Ｌ２の中途には半導体スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１が介設されており、このパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤは電気機器ＥＩ側、そのソースＳは給電側にそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ１と負極電線Ｌ２との間には、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続されており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点はパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに接続されていると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳに接点ＣＰ１，ＣＰ２を介して接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にはコンデンサＣが接続されている。

プラグ支持部２のスイッチ操作口２ｃの近くには、プッシュロッド４ａがロッド支持部４ｂにスライド可能に支持されている。プッシュロッド４ａの押圧端部４ａ１とロッド支持部４ｂとの間には圧縮コイルばね４ｃが設けられている。プッシュロッド４ａの押圧端部４ａ1が押圧されていない状態では、プッシュロッド４ａの接触子４ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触するように圧縮コイルばね４ｃで付勢されている。

これらのプッシュロッド４ａ、圧縮コイルばね４ｃ及び接点ＣＰ１，ＣＰ２等から開閉スイッチとしてのプッシュスイッチＳＷが構成されている。

一方、直流コンセント５はコンセントケース６を有しており、このコンセントケース６には一対の端子差込口６ａ及び端子差込口６ｂがそれぞれ設けられている。コンセントケース６の端子差込口６ａ及び端子差込口６ｂの近くには、正極接点８ａ及び負極接点８ｂがそれぞれ設けられており、これらの正極接点８ａ及び負極接点８ｂには正極電線Ｌ３及び負極電線Ｌ４がそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ３及び負極電線Ｌ４は直流電源ＤＰの両端にそれぞれ接続されている。

なお、直流コンセント５に直流プラグ１が差し込まれて、プッシュロッド４ａの押圧端部４ａ1が押圧されると、プッシュスイッチＳＷの接触子４ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、プッシュスイッチＳＷが閉から開になるようになっている。

図３は、実施の形態１に係る直流プラグを直流コンセントに差し込んでから引き抜くまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。
（ａ）は直流プラグの正極端子の電圧のオンオフ、（ｂ）はプッシュスイッチのオンオフ、（ｃ）はパワーＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｄ）は同ドレインとソース間電圧のオンオフ、（ｅ）は電気機器の両端間電圧のオンオフをそれぞれ表している。

直流コンセント５に直流プラグ１を差し込んでいくと、時間ｔ１で、直流コンセント５の正極接点８ａ及び負極接点８ｂに直流プラグ１の正極端子３ａ及び負極端子３ｂが接触して、正極端子３ａの電圧がオンになると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオンになる。

次いで、時間ｔ２で、コンセントケース６にプッシュロッド４ａの押圧端部４ａ1が押圧されると、プッシュスイッチＳＷが開となって、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧ及びコンデンサＣに印加される。

時間ｔ２からコンデンサＣの両端の電圧、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになっていくと、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになっていくと共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅも徐々にオンになっていき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになると、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオフになると共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅがオンになる。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンの状態で、電気機器ＥＩに直流電力が給電される。

次に、直流コンセント５から直流プラグ１を抜き出していくと、時間ｔ３で、プッシュロッド４ａの押圧端部４ａ1の押圧が解除されてプッシュスイッチＳＷが閉となると、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡して、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１が瞬時にオフになる。これにより、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが急激にオンになると共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅも急激にオフになる。

そして、時間ｔ４で、直流コンセント５から直流プラグ１が引き抜かれて、正極接点８ａ及び負極接点８ｂから正極端子３ａ及び負極端子３ｂが離れると、正極端子３ａの電圧がオフになると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオフになる。

上述したように、実施の形態１では、直流コンセント５に直流プラグ１を差し込むときに、直流コンセント５の正極接点８ａ及び負極接点８ｂに直流プラグ１の正極端子３ａ及び負極端子３ｂが接触してから、プッシュスイッチＳＷが閉から開になってパワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになる。したがって、直流コンセント５に直流プラグ１を差し込むときに、ノイズが生じても、アークが発生することがない。

また、実施の形態１ではパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを介設したので、直流コンセント５に直流プラグ１を差し込むとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになる。したがって、電気機器ＥＩへの突入電流を抑制できる。

また、実施の形態１では、直流コンセント５から直流プラグ１を引き抜くときも、プッシュスイッチＳＷを閉にしてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオフにして、直流コンセント５の正極接点８ａ及び負極接点８ｂから直流プラグ１の正極端子３ａ及び負極端子３ｂが離れるので、アークが発生することがない。
（実施の形態２）
次に、本発明の直流プラグの実施の形態２について図４乃至図６を参照して説明する。

図４は実施の形態２に係る直流プラグ及び直流コンセントの斜視図である。図５は実施の形態２に係る直流プラグ及び直流コンセントの回路図である。

図４及び図５において、直流プラグ１１のプラグ支持部１２の一端には一対の正極端子口１２ａ及び負極端子口１２ｂと接続端子口１２ｃ及び接続端子口１２ｄとがそれぞれ設けられていると共に、他端には電線口１２ｅが設けられている。プラグ支持部１２の正極端子口１２ａ及び負極端子口１２ｂと接続端子口１２ｃ及び接続端子口１２ｄとには正極端子１３ａ及び負極端子１３ｂと接続端子１３ｃ及び接続端子１３ｄとがそれぞれ設けられている。

正極端子１３ａ及び負極端子１３ｂには正極電線Ｌ１１及び負極電線Ｌ１２がそれぞれ接続されており、正極電線Ｌ１１及び負極電線Ｌ１２は電気機器ＥＩに接続されている。

負極電線Ｌ１２の中途には、半導体スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１が介設されており、前記パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤは電気機器ＥＩ側、そのソースＳは給電側にそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ１１と負極電線Ｌ１２との間には抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が直列に接続されており、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点はパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに接続されている。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点とパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳとの間にはＭＯＳＦＥＴＱ２が介設されており、ＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインＤは抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点側、ＭＯＳＦＥＴＱ２のソースＳはパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳ側にそれぞれ接続されている。さらに、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にはコンデンサＣが接続されている。

また、正極電線Ｌ１１と負極電線Ｌ１２との間には抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が直列に接続されており、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との接続点が接続端子１３ｃに接続されるとともに、接続端子１３ｄがＭＯＳＦＥＴＱ２のソースＳに接続されている。

一方、直流コンセント１５はコンセントケース１６を有しており、このコンセントケース１６には一対の端子差込口１６ａ及び端子差込口１６ｂがそれぞれ設けられている。コンセントケース１６の端子差込口１６ａ及び端子差込口１６ｂの近くには、正極接点１８ａ及び負極接点１８ｂがそれぞれ設けられており、これらの正極接点１８ａ及び負極接点１８ｂには正極電線Ｌ１３及び負極電線Ｌ１４がそれぞれ接続されている。これらの正極電線Ｌ１３及び負極電線Ｌ１４は直流電源ＤＰの両端にそれぞれ接続されている。コンセントケース１６の端子差込口１６ａ及び端子差込口１６ｂ間には端子接続部１９が設けられており、端子接続部１９は接続端子１３ｃ，１３ｄに接触して電気的に接続するようになっている。

上記直流プラグ１１の接続端子１３ｃ，１３ｄ及び直流コンセント１５の端子接続部１９等から開閉スイッチとしての接触スイッチＳＷ１が構成されている。なお、直流コンセント１５に直流プラグ１１を差し込んで、正極接点１８ａ及び負極接点１８ｂに正極端子１３ａ及び負極端子１３ｂが接触して接触スイッチＳＷ１が閉になると、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオフになり、端子接続部１９から接続端子１３ｃ，１３ｄが離間して接触スイッチＳＷ１が開になると、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンになるようになっている。

図６は、実施の形態２に係る直流プラグを直流コンセントに差し込んでから引き抜くまでのＭＯＳＦＥＴとパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。
（ａ）は直流プラグの正極端子の電圧のオンオフ、（ｂ）は接触スイッチＳＷ１の開閉、（ｃ）はＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｄ）はパワーＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｄ）は同ドレインとソース間電圧のオンオフ、（ｅ）は電気機器の両端間電圧のオンオフをそれぞれ表している。

直流コンセント１５に直流プラグ１１を差し込んでいくと、時間ｔ１で、直流コンセント１５の正極接点１８ａ及び負極接点１８ｂに直流プラグ１１の正極端子１３ａ及び負極端子１３ｂが接触して、直流プラグ１１の正極端子１３ａの電圧がオンになるとともに、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓもオンになる。

これにより、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンになって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧がオフで、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオンになる。

時間ｔ２で、直流プラグ１１の接続端子１３ｃ，１３ｄが直流コンセント１５の端子接続部１９に接触すると、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳとが短絡して、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオフになって、抵抗Ｒ１とＲ２により分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧ及びコンデンサＣに印加される。

時間ｔ２からコンデンサＣの両端の電圧、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになっていくと、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになっていくと共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅも徐々にオンになっていき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになると、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオフになると共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅがオンになる。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンの状態で電気機器ＥＩに直流電力が給電される。

次に、時間ｔ３で、直流コンセント１５から直流プラグ１１を引き抜いていくとき、直流コンセント１５の端子接続部１９から直流プラグ１１の接続端子１３ｃ，１３ｄが離れると、抵抗Ｒ３とＲ４によって分圧された電圧がＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧに印加される。これによって、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンとなって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡し、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１が瞬時にオフになって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間の電圧Ｖｄｓが急激にオンとなると共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅが急激にオフになる。

さらに、時間ｔ４で、直流コンセント１５から直流プラグ１１が引き抜かれて、直流コンセント１５の正極接点１８ａ及び負極接点１８ｂから直流プラグ１１の正極端子１３ａ及び負極端子１３ｂが離れると、直流プラグ１１の正極端子１３ａの電圧がオフとなると共に、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓがオフになる。これにより、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオフとなって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオフとなる。

上述したように、実施の形態２では、直流コンセント１５に直流プラグ１１を差し込むとき、直流コンセント１５の正極接点１８ａ及び負極接点１８ｂに直流プラグ１１の正極端子１３ａ及び負極端子１３ｂが接触して、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンになってパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間を短絡させてから、直流コンセント１５の端子接続部１９に直流プラグ１１の接続端子１３ｃと接続端子１３ｄが接触して、ＭＯＳＦＥＴＱ２をオフにしてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオンにする。したがって、直流コンセント１５に直流プラグ１１を差し込むとき、ノイズが生じても、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになってアークが発生することがない。

また、実施の形態２では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを介設したので、直流コンセント１５に直流プラグ１１を差し込むとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになる。したがって、電気機器ＥＩへの突入電流を抑制できる。

また、実施の形態２では、直流コンセント１５から直流プラグ１１を引き抜くときも、直流コンセント１５の端子接続部１９から直流プラグ１１の接続端子１３ｃ，１３ｄを離間させて、ＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにしてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオフにする。したがって、直流コンセント１５から直流プラグ１１を引き抜くときに、アークが発生することがない。

また、実施の形態２では、半導体スイッチであるＭＯＳＦＥＴＱ２を使用するようにしたので、実施の形態１のプッシュスイッチＳＷに比べて、スイッチの小型化と一層の安全化を図ることができる。
（実施の形態３）
本発明の直流プラグの実施の形態３について図７乃至図９を参照して説明する。

図７は実施の形態３に係る直流プラグ及び直流コンセントの斜視図である。図８（ａ）は実施の形態３に係る直流プラグ及び直流コンセントの回路図であり、８（ｂ）はプッシュスイッチの概略構造を説明する図である。

図７及び図８において、直流プラグ２１はプラグ支持部２２を有しており、このプラグ支持部２２には正極端子口２２ａ及び負極端子口２２ｂとスイッチ操作口２２ｃ及び操作レバー口２２ｄとが設けられ、他側には電線引出口２２ｅが設けられている。プラグ支持部２２の正極端子口２２ａ及び負極端子口２２ｂには、正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂがそれぞれ突設されている。

これらの正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂには正極電線Ｌ２１及び負極電線Ｌ２２がそれぞれ接続されており、これらの正極電線Ｌ２１及び負極電線Ｌ２２は電気機器ＥＩに接続されている。

負極電線Ｌ２２の中途には半導体スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１が介設されており、このパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤは電気機器ＥＩ側、そのソースＳは給電側にそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ２１と負極電線Ｌ２２との間には、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続されており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点はパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに接続されていると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳに接点ＣＰ１，ＣＰ２を介して接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にはコンデンサＣが接続されている。

プラグ支持部２２のスイッチ操作口２２ｃの近くには、プッシュロッド２４ａがロッド支持部２４ｂにスライド可能に支持されており、プッシュロッド２４ａには押圧端部２４ａ１と接触子２４ａ２及び接触子２４ａ３とがそれぞれ固定されている。プッシュロッド２４ａの押圧端部２４ａ１とロッド支持部２４ｂとの間には圧縮コイルばね２４ｃが設けられている。プッシュロッド２４ａの押圧端部２４ａ1が押圧されていない状態では、プッシュロッド２４ａの接触子２４ａ３が接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触するように圧縮コイルばね２４ｃで付勢されている。

プラグ支持部２２の操作レバー口２２ｄ内のレバー支持部２４ｅには、操作レバー２４ｄの一端が支持されており、この操作レバー２４ｄの自由端には係合部２４ｄ１が形成されている。

一方、直流コンセント２５はコンセントケース２６を有しており、このコンセントケース２６には一対の端子差込口２６ａ及び端子差込口２６ｂと操作レバー差込口２６ｃがそれぞれ設けられている。コンセントケース２６の端子差込口２６ａ及び端子差込口２６ｂの近くには、正極接点２８ａ及び負極接点２８ｂがそれぞれ設けられており、これらの正極接点２８ａ及び負極接点２８ｂには正極電線Ｌ２３及び負極電線Ｌ２４がそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ２３及び負極電線Ｌ２４は直流電源ＤＰの両端にそれぞれ接続されている。

また、直流コンセント２５の操作レバー差込口２６ｃ内には、操作レバー２４ｄの自由端の係合部２４ｄ１を係合するための係止部２６ｄが設けられている。

上記直流プラグ２１側のプッシュロッド２４ａ、圧縮コイルばね２４ｃ、操作レバー２４ｄ及び接点ＣＰ１，ＣＰ２、直流コンセント２５の係止部２６ｄ等から開閉スイッチとしてのプッシュスイッチＳＷ２が構成されている。

なお、直流コンセント２５に直流プラグ２１を差し込み、操作レバー２４ｄが押圧操作されて、接点ＣＰ１，ＣＰ２から接触子２４ａ３が離間してプッシュスイッチＳＷ２は開になると共に、直流コンセント２５の操作レバー差込口２６ｃの係止部２６ｄに操作レバー２４ｄの係合部２４ｄ１が係合されるようになっている。また、押圧端部２４ａ１を押圧すると、接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触子２４ａ２が接触して、プッシュスイッチＳＷ２は閉になると共に、直流コンセント２５の係止部２６ｄから操作レバー２４ｄの係合部２４ｄ１が外れるようになっている。

図９は、実施の形態３に係る直流プラグを直流コンセントに差し込んでから引き抜くまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。
（ａ）は直流プラグの正極端子の電圧のオンオフ、（ｂ）はプッシュスイッチのオンオフ、（ｃ）はパワーＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｄ）は同ドレインとソース間電圧のオンオフ、（ｅ）は電気機器の両端間電圧のオンオフをそれぞれ表している。

直流コンセント２５に直流プラグ２１を差し込んでいくと、時間ｔ１で、直流コンセント２５の正極接点２８ａ及び負極接点２８ｂに直流プラグ２１の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂが接触して、正極端子２３ａの電圧がオンになると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオンになる。

次いで、時間ｔ２で、コンセントケース２６の操作レバー差込口２６ｃに操作レバー２４ｄの自由端が差し込まれ、押圧操作されて、操作レバー差込口２６ｃの係止部２６ｄに操作レバー２４ｄの係合部２４ｄ１が係合されると共に、プッシュスイッチＳＷ２が開となると、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧ及びコンデンサＣに印加される。

時間ｔ２からコンデンサＣの両端の電圧、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになっていくと、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになっていくと共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅも徐々にオンになっていき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになると、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオフになると共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅがオンになる。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンの状態で、電気機器ＥＩに直流電力が給電される。

次に、時間ｔ３で、押圧端部２４ａ１を押圧すると、プッシュスイッチＳＷ２が閉になると共に、操作レバー差込口２６ｃの係止部２６ｄから操作レバー２４ｄの係合部２４ｄ１が外れる。この際、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡して、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１が瞬時にオフになる。これにより、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが急激にオンになると共に、電気機器ＥＩの両端間電圧Ｖｅが急激にオフになる。

そして、直流コンセント２５から直流プラグ２１を抜き出すと、時間ｔ４で、直流コンセント２５から直流プラグ２１が引き抜かれて、正極接点２８ａ及び負極接点２８ｂから正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂが離れると、正極端子２３ａの電圧がオフになると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオフになる。

上述したように、実施の形態３では、直流コンセント２５に直流プラグ２１を差し込むときに、直流コンセント２５の正極接点２８ａ及び負極接点２８ｂに直流プラグ２１の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂが接触してから、プッシュスイッチＳＷ２が閉から開になってパワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになる。したがって、直流コンセント２５に直流プラグ２１を差し込むときに、ノイズが生じても、アークが発生することがない。

また、実施の形態３ではパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを介設したので、直流コンセント２５に直流プラグ２１を差し込むとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになる。したがって、電気機器ＥＩへの突入電流を抑制できる。

また、実施の形態３では、直流コンセント２５から直流プラグ２１を引き抜くときも、プッシュスイッチＳＷ２を閉にしてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオフにしてから、直流コンセント２５の正極接点２８ａ及び負極接点２８ｂから直流プラグ２１の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂが離れるので、アークが発生することがない。

以上、本発明の実施の形態に係る直流コンセントについて説明したが、本発明はこれに限られることなく、種々の変形が可能である。

上記実施の形態では、半導体スイッチとして、ｎ型のＭＯＳＦＥＴを使用するようにしたが、これに代えて、ｐ型のＭＯＳＦＥＴを使用することもできる。

また、上記実施の形態では直流プラグを直流コンセントを設けた壁面から突出した形状としているが、これに代えて、直流プラグの正極及び負極端子と本体を略Ｌ字状として本体を壁面に沿わせて突出を少なくすることもできる。

また、上記実施の形態１は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点とパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳ間にプッシュスイッチＳＷを保護する微小抵抗Ｒを設けることもできる。

また、上記実施の形態２は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点とＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳ間にＭＯＳＦＥＴＱ２を保護する微小抵抗Ｒを設けることもできる。

また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、直流プラグの正極端子と負極端子は正極と負極が誤って差し込まれないよう異なった板厚としているが、これに代えて、直流プラグの正極端子と負極端子とを異なった形状にすることもできる。実施の形態１では、図１０（ａ）に示すように、正極端子３ａ′と負極端子３ｂ′の一方を棒状としてもよいし、図１０（ｂ）に示すように、正極端子３ａ″と負極端子３ｂ″を互いに平行であるのに代えて、垂直であるようにしてもよい。また、実施の形態２では、図１０（ｃ）に示すように、正極端子１３ａ′と負極端子１３ｂ′を互いに平行であるのに代えて、垂直であるようにしてもよい。

本発明の直流プラグの実施の形態１に係る直流プラグ及び直流コンセントの斜視図である。 実施の形態１に係る直流プラグ及び直流コンセントの回路図である。 実施の形態１に係る直流プラグを直流コンセントに差し込んでから引き抜くまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。 本発明の直流プラグの実施の形態２に係る直流プラグ及び直流コンセントの斜視図である。 実施の形態２に係る直流プラグ及び直流コンセントの回路図である。 実施の形態２に係る直流プラグを直流コンセントに差し込んでから引き抜くまでのＭＯＳＦＥＴとパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。 実施の形態３に係る直流プラグ及び直流コンセントの斜視図である。 実施の形態３に係る直流プラグ及び直流コンセントの回路図である。 図８に示すプッシュスイッチの概略構造を説明する図である。 実施の形態３に係る直流プラグを直流コンセントに差し込んでから引き抜くまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。 直流プラグの正極端子と負極端子の形状について説明する図である。 従来の直流コンセントの構成を説明する図である。

符号の説明

Ｑ１ パワーＭＯＳＦＥＴ
Ｑ２ ＭＯＳＦＥＴ
Ｄ ドレイン
Ｇ ゲート
Ｓ ソース
ＤＰ 直流電源
ＥＩ 電気機器
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 電線
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４ 電線
Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４ 電線
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
ＳＷ，ＳＷ２ プッシュスイッチ
ＳＷ１ 接触スイッチ
１，１１，２１ 直流プラグ
５，１５，２５ 直流コンセント

Claims (6)

1. 電気機器に給電する直流電力を受電するための直流プラグであって、
   直流電力を給電する電線の中途に半導体スイッチを介設すると共に、前記半導体スイッチのソースは給電側に、ドレインは電気機器側にそれぞれ接続し、
   前記半導体スイッチのゲート及び前記半導体スイッチのソースには第１の抵抗と第２の抵抗の接続点をそれぞれ接続すると共に、各抵抗の接続点と前記半導体スイッチのソースとの間には開閉スイッチを介設し、
   前記開閉スイッチは、直流プラグのコンセントへの差込みにより前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態となるように閉から開となり、直流プラグのコンセントからの抜去により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態となるように開から閉となることを特徴とする直流プラグ。
2. 前記半導体スイッチのゲートとソースとの間にコンデンサをさらに介設したことを特徴とする請求項１記載の直流プラグ。
3. 前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点と前記半導体スイッチのソースとの間に前記開閉スイッチに直列に第３の抵抗をさらに設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の直流プラグ。
4. 電気機器に給電する直流電力を受電するための直流プラグであって、
   直流電力を給電する電線の中途に第１の半導体スイッチを介設すると共に、前記第１の半導体スイッチのソースは給電側に、前記第１の半導体スイッチのドレインは電気機器側にそれぞれ接続し、
   前記第１の半導体スイッチのゲート及び前記第１の半導体スイッチのソースには第１の抵抗と第２の抵抗の接続点を接続すると共に、各抵抗の接続点と前記第１の半導体スイッチのソースとの間に第２の半導体スイッチを介設し、
   前記第２の半導体スイッチのドレインは前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点側に、前記第２の半導体スイッチのソースは前記第１の半導体スイッチのソース側にそれぞれ接続し、
   更には、第３の抵抗と第４の抵抗の接続点を前記第２の半導体スイッチのゲートに接続すると共に、第３の抵抗と第４の抵抗の接続点と前記第２の半導体スイッチのソースとの間には開閉スイッチを介設し、
   前記開閉スイッチは、直流プラグのコンセントへの差込みにより前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加できる状態で、かつ、前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加された状態で、開から閉になり、直流プラグのコンセントからの抜去により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記大の半導体スイッチのゲートに印加された状態で、かつ、前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加できる状態で、閉から開になることを特徴とする直流プラグ
5. 前記第１の半導体スイッチのゲートとソースとの間にコンデンサをさらに介設したことを特徴とする請求項４記載の直流プラグ。
6. 前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点と第１の半導体スイッチのソースとの間に前記第２の半導体スイッチに直列に第５の抵抗をさらに設けたことを特徴とする請求項４又は５に記載の直流プラグ。

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