JP2011034687A - 配線装置、スイッチ、プラグおよびコンセント - Google Patents

Abstract

【課題】直流電力の供給から供給停止に切り替わるときにアークの発生を防止するとともに回路素子を保護する。
【解決手段】電力供給線路Ｌｐ１〜Ｌｐ４に挿入された配線装置１において、切替スイッチ３がオン状態からオフ状態に切り替えると、制御部４の第１のスイッチ４１が閉状態から開状態に切り替わり、第２のスイッチ４２が開状態から閉状態に切り替わる。その後、コンデンサ４４が徐々に放電され、コンデンサ４４の両端電圧Ｖｃが徐々に低くなっていく。制御用ＩＣ４５は、コンデンサ４４の両端電圧つまり入力電圧が徐々に低くなるにつれて、制御信号Ｓｉｇのパルス密度を徐々に低くしていく。パワーＭＯＳＦＥＴ２では、制御信号Ｓｉｇのパルス密度が徐々に低くなるにつれて、ドレイン−ソース間電圧が徐々に高くなっていき、電力供給線路Ｌｐ１〜Ｌｐ４に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源から負荷機器への直流電力の供給と供給停止とを切り替える配線装置、並びにそれを用いたスイッチ、プラグおよびコンセントに関する。

従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とす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負荷機器が種々提供されている。この種の負荷機器のうち、商用電源など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機器は、交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備える（内蔵あるいは外付けのＡＣアダプタに備える）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（例えば特許文献１参照）。

ところが、各負荷機器が備えるＡＣ／ＤＣコンバータでは、コストなどの点から変換効率を十分に高めることができない。また、商用電源などの交流電源と太陽電池や二次電池などの直流電源とを組み合わせた場合、負荷機器が直流電力によって動作するまでに交流電力と直流電力の変換が複数回繰り返されることになり、変換効率はさらに低下する。

そこで、近年では、交流電力ではなく直流電力を負荷機器に供給する直流電力供給システムが提案されている。この直流電力供給システムは、例えば住宅などの分電盤内に配設された直流電源装置としてのＡＣ／ＤＣコンバータによって商用電源などからの交流電力を直流電力に変換し、各部屋に設置された直流コンセントに対して電力供給線路を介して直流電力を配電する。この直流電力供給システムに対して直流コンセントを介して負荷機器が接続されると、負荷機器は交流電力ではなく直流電力が供給されることになるため、負荷機器にはＡＣ／ＤＣコンバータが不要になる。これにより、交流電力と直流電力の変換回数を減らすことができ、分電盤内に配設されるＡＣ／ＤＣコンバータとして高効率のＡＣ／ＤＣコンバータを用いることができるので、従来のシステムに比べて変換効率を高めることができる。

上記のような直流電力供給システムには、直流電源装置から負荷機器への直流電力の供給と供給停止とを切り替えるためのスイッチが直流電力の供給路に挿入されている。ユーザは、スイッチのオンオフを切り替えることによって、上記直流電力の供給と供給停止とを切り替えることができる。

特開２００７−５９１５６号公報

ところで、直流電力の供給路に挿入された従来のスイッチでは、直流電源装置から負荷機器への直流電力の供給から供給停止に切り替わるときに、電力供給線路に流れている直流電流ｉが急激に変動する。このため、電力供給線路の線路長が長い場合、電力供給線路には、自己のインダクタンスＬによって高い電圧Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）が発生する。つまり、電力供給線路には、電圧Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）と直流電流ｉに起因する電磁エネルギーが蓄えられている。

したがって、従来のスイッチには、上記電圧（電磁エネルギー）によってアークが発生するという問題があった。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ため、従来のスイッチでは、交流電力の供給路に挿入されたスイッチに比べて、一旦発生したアークが消弧しにくくなっている。特に電源電圧が高い場合や負荷機器の負荷インピーダンスが小さい場合、直流電力が供給されているときの直流電流ｉが大きく、直流電力の供給から供給停止に切り替わったときに電流変化分ｄｉ／ｄｔも大きくなるため、上記問題が顕著に現れる。

上記問題を解決する従来の方法として、半導体スイッチを用いたスイッチがある。上記半導体スイッチを用いたスイッチでは、機械的な接点開閉がないため、上記電圧（電磁エネルギー）によってアークが発生するのを防止することができる。

しかしながら、半導体スイッチを用いた従来のスイッチにおいても、直流電力の供給から供給停止に切り替えるときに、高い電圧Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）が発生し、半導体スイッチに印加される。このため、半導体スイッチを用いた従来のスイッチには、半導体スイッチが動作不良を起こしてしまうという問題があった。半導体スイッチの動作不良によって、従来のスイッチに設けられている他の回路素子にも影響を与えてしまう。

本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、直流電力の供給から供給停止に切り替わるときにアークの発生を防止するとともに回路素子を保護することができる配線装置、スイッチ、プラグおよびコンセントを提供することにある。

請求項１に係る配線装置の発明は、直流電力が供給されると動作する負荷機器へ直流電源から直流電力を供給するための電力供給線路に挿入され当該直流電源から当該負荷機器への直流電力の供給と供給停止とを切り替える配線装置であって、前記負荷機器と直列に接続され制御信号に応じて両端電圧が変化する半導体スイッチと、前記直流電力の供給と供給停止とを切り替えるための切替スイッチと、前記切替スイッチでの切替に応じて前記半導体スイッチへの前記制御信号の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記切替スイッチで直流電力の供給から供給停止に切り替えられると、前記制御信号のパルス密度を徐々に低くすることによって、前記電力供給線路に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させることを特徴とする。

請求項２に係る配線装置の発明は、請求項１の発明において、前記制御信号は、一定のパルス間隔でパルスが形成されるパルス信号であり、前記制御部は、前記切替スイッチで直流電力の供給から供給停止に切り替えられると、前記制御信号のオン期間を徐々に短くして、前記制御信号のパルス密度を徐々に低くすることを特徴とする。

請求項３に係る配線装置の発明は、請求項１の発明において、前記制御信号は、一定のパルス幅でパルスが形成されるパルス信号であり、前記制御部は、前記切替スイッチが直流電力の供給から供給停止に切り替えられると、前記制御信号のオフ期間を徐々に長くして、前記制御信号のパルス密度を徐々に低くすることを特徴とする。

請求項４に係るスイッチの発明は、請求項１〜３のいずれか１項の配線装置を備え、前記切替スイッチは、前記直流電力の供給と供給停止とを切り替える切替操作を行うための操作部を有することを特徴とする。

請求項５に係るプラグの発明は、請求項１〜３のいずれか１項の配線装置と、前記負荷機器と電気的に接続するための第１の接続端子部と、前記直流電源と電気的に接続しているコンセントと着脱自在に接続する第２の接続端子部とを備え、前記切替スイッチは、前記コンセントとの接触状態に応じて前記直流電力の供給と供給停止とを切り替えることを特徴とする。

請求項６に係るコンセントの発明は、請求項１〜３のいずれか１項の配線装置と、前記直流電源と電気的に接続するための第１の接続端子部と、前記負荷機器と電気的に接続しているプラグと着脱自在に接続する第２の接続端子部とを備え、前記切替スイッチは、前記プラグとの接触状態に応じて前記直流電力の供給と供給停止とを切り替えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、直流電源から負荷機器への直流電力の供給から供給停止に切り替わるときに、制御信号のパルス密度を徐々に低くして、電力供給線路に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させることによって、電力供給線路のインダクタンスによる電圧の発生を低減して、半導体スイッチの両端電圧が急激に変動するのを防止することができるので、半導体スイッチの動作不良を低減することができ、配線装置の回路素子を保護することができる。また、請求項１の発明によれば、半導体スイッチを用いることによって、直流電力の供給から供給停止に切り替わるときに、アークの発生を防止することができる。

請求項２の発明によれば、パルスのオン期間を変化させることによって、制御信号のパルス密度を容易に変更することができる。

請求項３の発明によれば、パルスのオフ期間を変化させることによって、制御信号のパルス密度を容易に変更することができる。

請求項４の発明によれば、配線装置が設けられたスイッチを直流電源から負荷機器への直流電力の供給路に挿入することによって、従来の直流電力供給システムを援用することができるとともに、直流電力の供給と供給停止との切替操作をユーザが操作部を用いて手動で簡単に行うことができる。

請求項５の発明によれば、配線装置がプラグに備えられ、切替スイッチがコンセントとの接触状態に応じて直流電力の供給と供給停止とを切り替えることによって、コンセントへのプラグの着脱という既存の電力供給システムでも行われている操作のみで、直流電源から負荷機器への直流電力の供給と供給停止とを切り替えることができる。また、請求項５の発明によれば、配線装置がプラグに備えられることによって、プラグおよびコンセントとは別個に配線装置を用意する必要がない。さらに、請求項５の発明であっても、配線装置において、直流電源から負荷機器への直流電力の供給から供給停止に切り替わるときに、制御信号のパルス密度を徐々に低くして、電力供給線路に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させることによって、電力供給線路のインダクタンスによる電圧の発生を低減して、半導体スイッチの両端電圧が急激に変動するのを防止することができるので、半導体スイッチの動作不良を低減することができ、配線装置の回路素子を保護することができる。

請求項６の発明によれば、配線装置がコンセントに備えられ、切替スイッチがプラグとの接触状態に応じて直流電力の供給と供給停止とを切り替えることによって、コンセントへのプラグの着脱という既存の電力供給システムでも行われている操作のみで、直流電源から負荷機器への直流電力の供給と供給停止とを切り替えることができる。また、請求項６の発明によれば、配線装置がコンセントに備えられることによって、プラグおよびコンセントとは別個に配線装置を用意する必要がない。さらに、請求項６の発明であっても、配線装置において、直流電源から負荷機器への直流電力の供給から供給停止に切り替わるときに、制御信号のパルス密度を徐々に低くして、電力供給線路に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させることによって、電力供給線路のインダクタンスによる電圧の発生を低減して、半導体スイッチの両端電圧が急激に変動するのを防止することができるので、半導体スイッチの動作不良を低減することができ、配線装置の回路素子を保護することができる。

実施形態１に係る配線装置の回路図である。 同上に係る配線装置における制御信号のタイムチャートである。 実施形態２に係る配線装置における制御信号のタイムチャートである。 実施形態３に係る配線装置の回路図である。 実施形態４に係る配線装置の回路図である。 実施形態５に係る配線装置のスナバ回路の回路図である。

（実施形態１）
実施形態１に係る配線装置は、直流電源から負荷機器への直流電力の供給と供給停止とを切り替える装置である。図１に示すように、本実施形態に係る配線装置１は、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給路である電力供給線路Ｌｐ１〜Ｌｐ４に挿入されている。配線装置１は、負荷機器Ａと直列に接続されているｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴ２と、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給と供給停止とを切り替えるための操作が行われる切替スイッチ３と、切替スイッチ３での切替に応じてパワーＭＯＳＦＥＴ２を制御する制御部４とを備えている。この配線装置１はスイッチ５に設けられ、上記スイッチ５は直流電源ＤＣと負荷機器Ａとの間に設けられている。つまり、配線装置１は、スイッチ５の一部を構成する内部装置である。負荷機器Ａは、直流電力が供給されると動作する。

パワーＭＯＳＦＥＴ２は、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓとなる制御信号Ｓｉｇに応じてドレイン−ソース間電圧（両端電圧）Ｖｄｓが変化する。本実施形態の制御信号Ｓｉｇは、図２（ａ）に示すように、一定のパルス間隔Ｔでパルスが形成されるパルス信号である。パワーＭＯＳＦＥＴ２は、制御信号Ｓｉｇのパルス幅（オンデューティ）が小さいほどドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが高くなる。パワーＭＯＳＦＥＴ２は、本発明の半導体スイッチに相当する。

図１に示す切替スイッチ３はスライドスイッチである。この切替スイッチ３には、直流電力の供給（オン状態）と供給停止（オフ状態）とを切り替える切替操作をユーザが行うための操作部３１が設けられている。切替スイッチ３は、ユーザの操作によって操作部３１が一端側（例えば図１の左側）に移動するとオン状態になり、ユーザの操作によって操作部３１が他端側（例えば図１の右側）に移動するとオフ状態になる。

続いて、制御部４について説明する。制御部４は、第１のスイッチ４１と、第２のスイッチ４２と、抵抗器４３と、コンデンサ４４と、制御用ＩＣ４５と、ＩＣ用電源４６とを備えている。

第１のスイッチ４１と第２のスイッチ４２とは直列に接続され、負荷機器Ａとは並列に接続されている。切替スイッチ３がオン状態である場合、第１のスイッチ４１は閉状態になり、第２のスイッチ４２は開状態になる。一方、切替スイッチ３がオフ状態である場合、第１のスイッチ４１は開状態になり、第２のスイッチ４２は閉状態になる。第１のスイッチ４１と第２のスイッチ４２との接続点には、抵抗器４３の一端が接続されている。

コンデンサ４４は、一端が抵抗器４３の他端および制御用ＩＣ４５の入力側に接続され、他端がパワーＭＯＳＦＥＴ２のソースＳ側に接続されている。第１のスイッチ４１が閉状態であり、第２のスイッチ４２が開状態である場合、コンデンサ４４には、第１のスイッチ４１および抵抗器４３を介して直流電流が流れる。これにより、コンデンサ４４は充電されていき、コンデンサ４４の両端電圧Ｖｃは高くなっていく。一方、第１のスイッチ４１が開状態であり、第２のスイッチ４２が閉状態である場合、コンデンサ４４は、抵抗器４３および第２のスイッチ４２を介して放電する。これにより、コンデンサ４４の両端電圧Ｖｃは低くなっていく。

制御用ＩＣ４５は、パルス信号である制御信号Ｓｉｇのパルス幅を入力電圧に応じて変化させながら、制御信号ＳｉｇをパワーＭＯＳＦＥＴ２に出力する。制御用ＩＣ４５の入力電圧は、コンデンサ４４の両端電圧Ｖｃである。ＩＣ用電源４６は、制御用ＩＣ４５の駆動電源である。

制御用ＩＣ４５は、切替スイッチ３でオン状態からオフ状態に切り替えられてコンデンサ４４の両端電圧Ｖｃが高くなっていくと、図２（ａ）に示すように、期間Ｔ１（時間ｔ１２−時間ｔ１１）において制御信号Ｓｉｇのオン期間を徐々に長くしていき、制御信号Ｓｉｇのパルス密度を徐々に高くしていく。制御信号Ｓｉｇのパルス電圧がゲートＧに印加されたパワーＭＯＳＦＥＴ２では、期間Ｔ２（時間ｔ２２−時間ｔ２１）において、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが徐々に低くなっていく。これにより、制御用ＩＣ４５は、電力供給線路Ｌｐ１〜Ｌｐ４に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させることができる。期間Ｔ２は期間Ｔ１に依存し、期間Ｔ１は抵抗器４３の抵抗値やコンデンサ４４の容量によって予め設定されている。期間Ｔ１が経過すると、制御用ＩＣ４５は、制御信号Ｓｉｇのオンデューティを１００％とする。

一方、切替スイッチ３でオン状態からオフ状態に切り替えられてコンデンサ４４の両端電圧Ｖｃが低くなっていくと、制御用ＩＣ４５は、図２（ｂ）に示すように、期間Ｔ３（時間ｔ３２−時間ｔ３１）において制御信号Ｓｉｇのオン期間を徐々に短くしていき、制御信号Ｓｉｇのパルス密度を徐々に低くしていく。制御信号Ｓｉｇのパルス電圧がゲートＧに印加されたパワーＭＯＳＦＥＴ２では、期間Ｔ４（時間ｔ４２−時間ｔ４１）において、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが徐々に高くなっていく。これにより、制御用ＩＣ４５は、電力供給線路Ｌｐ１〜Ｌｐ４に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させることができる。期間Ｔ４は期間Ｔ３に依存し、期間Ｔ３は抵抗器４３の抵抗値やコンデンサ４４の容量によって予め設定されている。期間Ｔ３が経過すると、制御用ＩＣ４５は、パワーＭＯＳＦＥＴ２への制御信号Ｓｉｇの出力を停止する。

図１に示すスイッチ５は、上述のように配線装置１を備えているとともに、それぞれ電力供給線路Ｌｐ１，Ｌｐ２が接続される第１の接続端子部５１ａ，５１ｂと、それぞれ電力供給線路Ｌｐ３，Ｌｐ４が接続される第２の接続端子部５２ａ，５２ｂとをさらに備えている。第１の接続端子部５１ａは、電力供給線路Ｌｐ１を介して負荷機器Ａの正極側と電気的に接続されている。第１の接続端子部５１ｂは、電力供給線路Ｌｐ２を介して負荷機器Ａの負極側と電気的に接続されている。

次に、本実施形態に係る配線装置１の動作について説明する。まず、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給停止から供給へ切り替わる場合の動作について図１，２（ａ）を用いて説明する。ユーザによって切替スイッチ３がオフ状態からオン状態に切り替える操作が行われると、制御部４の第１のスイッチ４１が開状態から閉状態に切り替わり、第２のスイッチ４２が閉状態から開状態に切り替わる。その後、コンデンサ４４が徐々に充電され、コンデンサ４４の両端電圧Ｖｃが徐々に高くなっていく。つまり、制御用ＩＣ４５の入力電圧が徐々に高くなっていく。制御用ＩＣ４５は、入力電圧が高くなるにつれて、制御信号Ｓｉｇのオン期間を長くしていく。制御信号Ｓｉｇはゲート電圧としてパワーＭＯＳＦＥＴ２に出力される。パワーＭＯＳＦＥＴ２では、制御信号Ｓｉｇのオン期間が徐々に長くなるにつれて、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが徐々に低くなっていく。ドレインＤとソースＳとの間に流れる電流は徐々に大きくなっていく。その後、コンデンサ４４が飽和すると、制御用ＩＣ４５は、すべてがオン期間である制御信号ＳｉｇをパワーＭＯＳＦＥＴ２に出力する。

続いて、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給から供給停止へ切り替わる場合の動作について図１，２（ｂ）を用いて説明する。ユーザによって切替スイッチ３がオン状態からオフ状態に切り替える操作が行われると、第１のスイッチ４１が閉状態から開状態に切り替わり、第２のスイッチ４２が開状態から閉状態に切り替わる。その後、コンデンサ４４が徐々に放電され、コンデンサ４４の両端電圧Ｖｃが徐々に低くなっていく。つまり、制御用ＩＣ４５の入力電圧が徐々に低くなっていく。制御用ＩＣ４５は、入力電圧が低くなるにつれて、制御信号Ｓｉｇのオン期間を短くしていく。制御信号Ｓｉｇはゲート電圧としてパワーＭＯＳＦＥＴ２に出力される。パワーＭＯＳＦＥＴ２では、制御信号Ｓｉｇのオン期間が徐々に短くなるにつれて、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが徐々に高くなっていく。ドレインＤとソースＳとの間に流れる電流は徐々に小さくなっていく。その後、コンデンサ４４が完全に放電すると、制御用ＩＣ４５は、制御信号Ｓｉｇの出力を停止する。

以上、本実施形態によれば、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給から供給停止に切り替わるときに、制御信号Ｓｉｇのパルス密度を徐々に低くして、電力供給線路Ｌｐ１〜Ｌｐ４に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させることによって、電力供給線路Ｌｐ１〜Ｌｐ４のインダクタンスＬによる電圧Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）の発生を低減して、パワーＭＯＳＦＥＴ２のドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが急激に変動するのを防止することができるので、パワーＭＯＳＦＥＴ２の動作不良を低減することができ、配線装置１の回路素子（特にパワーＭＯＳＦＥＴ２）を保護することができる。

また、本実施形態によれば、パワーＭＯＳＦＥＴ２を用いることによって、直流電力の供給から供給停止に切り替わるときに、アークの発生を防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、パルスのオン期間を変化させることによって、制御信号Ｓｉｇのパルス密度を容易に変更することができる。

また、本実施形態によれば、配線装置１が設けられたスイッチ５を直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給路に挿入することによって、従来の直流電力供給システムを援用することができるとともに、直流電力の供給と供給停止との切替操作をユーザが操作部３１を用いて手動で簡単に行うことができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る配線装置１は、パルスのオン期間（パルス幅）を制御するのではなく、図３に示すようにパルスのオフ期間を制御する点で、実施形態１に係る配線装置１と相違する。本実施形態の制御信号Ｓｉｇは、一定のパルス幅Ｗでパルスが形成されるパルス信号である。

本実施形態の制御用ＩＣ４５は、切替スイッチ３でオフ状態からオン状態に切り替えられると、図３（ａ）に示すように、期間Ｔ５（時間ｔ５２−時間ｔ５１）において制御信号Ｓｉｇのオフ期間を徐々に短くしていき、制御信号Ｓｉｇのパルス密度を徐々に高くしていく。制御信号Ｓｉｇのパルス電圧がゲートＧに印加されたパワーＭＯＳＦＥＴ２では、期間Ｔ６（時間ｔ６２−時間ｔ６１）において、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが徐々に高くなっていく。

一方、切替スイッチ３でオン状態からオフ状態に切り替えられると、制御用ＩＣ４５は、図３（ｂ）に示すように、期間Ｔ７（時間ｔ７２−時間ｔ７１）において制御信号Ｓｉｇのオフ期間を徐々に長くしていき、制御信号Ｓｉｇのパルス密度を徐々に低くしていく。制御信号Ｓｉｇのパルス電圧がゲートＧに印加されたパワーＭＯＳＦＥＴ２では、期間Ｔ８（時間ｔ８２−時間ｔ８１）において、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが徐々に高くなっていく。

次に、本実施形態に係る配線装置１の動作について説明する。まず、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給停止から供給へ切り替わる場合の動作について図１，３（ａ）を用いて説明する。ユーザによって切替スイッチ３がオフ状態からオン状態に切り替える操作が行われると、制御部４の第１のスイッチ４１が開状態から閉状態に切り替わり、第２のスイッチ４２が閉状態から開状態に切り替わる。その後、コンデンサ４４が徐々に充電され、コンデンサ４４の両端電圧Ｖｃが徐々に高くなっていく。つまり、制御用ＩＣ４５の入力電圧が徐々に高くなっていく。制御用ＩＣ４５は、入力電圧が高くなるにつれて、制御信号Ｓｉｇのオフ期間を短くしていく。制御信号Ｓｉｇはゲート電圧としてパワーＭＯＳＦＥＴ２に出力される。パワーＭＯＳＦＥＴ２では、制御信号Ｓｉｇのオフ期間が徐々に短くなるにつれて、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが徐々に低くなっていく。ドレインＤとソースＳとの間に流れる電流は徐々に大きくなっていく。その後、コンデンサ４４が飽和すると、制御用ＩＣ４５は、オフ期間のない制御信号ＳｉｇをパワーＭＯＳＦＥＴ２に出力する。

続いて、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給から供給停止へ切り替わる場合の動作について図１，３（ｂ）を用いて説明する。ユーザによって切替スイッチ３がオン状態からオフ状態に切り替える操作が行われると、第１のスイッチ４１が閉状態から開状態に切り替わり、第２のスイッチ４２が開状態から閉状態に切り替わる。その後、コンデンサ４４が徐々に放電され、コンデンサ４４の両端電圧Ｖｃが徐々に低くなっていく。つまり、制御用ＩＣ４５の入力電圧が徐々に低くなっていく。制御用ＩＣ４５は、入力電圧が低くなるにつれて、制御信号Ｓｉｇのオフ期間を広げていく。制御信号Ｓｉｇはゲート電圧としてパワーＭＯＳＦＥＴ２に出力される。パワーＭＯＳＦＥＴ２では、制御信号Ｓｉｇのオフ期間が徐々に広くなるにつれて、ドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓが徐々に高くなっていく。ドレインＤとソースＳとの間に流れる電流は徐々に小さくなっていく。その後、コンデンサ４４が完全に放電すると、制御用ＩＣ４５は、制御信号Ｓｉｇの出力を停止する。

以上、本実施形態によれば、パルスのオフ時間を変化させることによって、制御信号Ｓｉｇのパルス密度を容易に変更することができる。

（実施形態３）
実施形態３では、図４に示すように、配線装置１を備えているプラグ６について説明する。つまり、本実施形態の配線装置１は、プラグ６の一部を構成する内部装置である。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

プラグ６は、それぞれ電力供給線路Ｌｐ１，Ｌｐ２が接続される第１の接続端子部６１ａ，６１ｂと、コンセント７と着脱自在に接続される第２の接続端子部６２ａ，６２ｂとを備えている。第１の接続端子部６１ａは、電力供給線路Ｌｐ１を介して負荷機器Ａの正極側と電気的に接続されている。第１の接続端子部６１ｂは、電力供給線路Ｌｐ２を介して負荷機器Ａの負極側と電気的に接続されている。

コンセント７は、それぞれ電力供給線路Ｌｐ３，Ｌｐ４が接続される第１の接続端子部７１ａ，７１ｂと、プラグ６の第２の接続端子部６２ａ，６２ｂと着脱自在に接続される第２の接続端子部７２ａ，７２ｂとを備えている。第１の接続端子部７１ａは、電力供給線路Ｌｐ３を介して直流電源ＤＣの正極側と電気的に接続されている。第１の接続端子部７１ｂは、電力供給線路Ｌｐ４を介して直流電源ＤＣの負極側と電気的に接続されている。一方、第２の接続端子部７２ａには、第２の接続端子部６２ａが差し込まれる。第２の接続端子部７２ｂには、第２の接続端子部６２ｂが差し込まれる。

本実施形態の配線装置１は、実施形態１の切替スイッチ３（図１参照）に代えて、図４に示すような切替スイッチ３ａを備えている。切替スイッチ３ａは、プラグ６がコンセント７に差し込まれたときに、押圧部３２がコンセント７で押されることによって、オフ状態からオン状態に切り替える。一方、プラグ６がコンセント７から引き抜かれると、押圧部３２が元の位置に戻り、切替スイッチ３ａは、オン状態からオフ状態に切り替える。つまり、切替スイッチ３ａは、コンセント７との接触状態に応じてオン状態とオフ状態とを切り替えることができる。切替スイッチ３ａがオン状態である場合、第１のスイッチ４１は閉状態になり、第２のスイッチ４２は開状態になる。一方、切替スイッチ３ａがオフ状態である場合、第１のスイッチ４１は開状態になり、第２のスイッチ４２は閉状態になる。なお、本実施形態に係る配線装置１の動作は、上記以外において、実施形態１に係る配線装置１と同様である。

以上、本実施形態によれば、配線装置１がプラグ６に備えられ、切替スイッチ３ａがコンセント７との接触状態に応じて直流電力の供給と供給停止とを切り替えることによって、コンセント７へのプラグ６の着脱（抜き差し）という既存の電力供給システムでも行われている操作のみで、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給と供給停止とを切り替えることができる。

また、本実施形態によれば、配線装置１がプラグ６に備えられることによって、プラグ６およびコンセント７とは別個に配線装置１を用意する必要がない。

（実施形態４）
実施形態４では、図５に示すように、配線装置１がプラグ６ではなく、コンセント７に備えられている場合について説明する。つまり、本実施形態の配線装置１は、コンセント７の一部を構成する内部装置である。なお、本実施形態に係るプラグ６およびコンセント７は、コンセント７が配線装置１を備えている点以外において、実施形態３に係るプラグ６およびコンセント７（図４参照）と同様である。

本実施形態の配線装置１の切替スイッチ３ａは、プラグ６がコンセント７に差し込まれたときに、押圧部３２がプラグ６で押されることによって、オフ状態からオン状態に切り替える。一方、プラグ６がコンセント７から引き抜かれると、押圧部３２が元の位置に戻り、オン状態からオフ状態に切り替える。つまり、切替スイッチ３ａは、プラグ６との接触状態に応じてオン状態とオフ状態とを切り替えることができる。切替スイッチ３ａがオン状態である場合、第１のスイッチ４１は閉状態になり、第２のスイッチ４２は開状態になる。一方、切替スイッチ３ａがオフ状態である場合、第１のスイッチ４１は開状態になり、第２のスイッチ４２は閉状態になる。なお、本実施形態に係る配線装置１の動作は、上記以外において、実施形態３に係る配線装置１と同様である。

以上、本実施形態によれば、配線装置１がコンセント７に備えられ、切替スイッチ３ａがプラグ６との接触状態に応じて直流電力の供給と供給停止とを切り替えることによって、コンセント７へのプラグ６の着脱（抜き差し）という既存の電力供給システムでも行われている操作のみで、直流電源ＤＣから負荷機器Ａへの直流電力の供給と供給停止とを切り替えることができる。

また、本実施形態によれば、配線装置１がコンセント７に備えられることによって、プラグ６およびコンセント７とは別個に配線装置１を用意する必要がない。

（実施形態５）
実施形態５では、実施形態１の配線装置１（図１参照）に図６（ａ）に示すようなサージアブソーバ８が追加された構成について説明する。

サージアブソーバ８は、抵抗器８１とコンデンサ８２とが直列接続されたスナバ回路である。図６（ａ）の接点Ａ，Ｂが配線装置１の接点Ａ，Ｂ（図１参照）に接続される。つまり、サージアブソーバ８は、パワーＭＯＳＦＥＴ２に並列接続される。

以上、本実施形態のようにパワーＭＯＳＦＥＴ２と並列にサージアブソーバ８が接続されると、パワーＭＯＳＦＥＴ２の動作不良をより低減することができ、配線装置１の回路素子の保護をより高めることができる。

なお、本実施形態の変形例として、サージアブソーバ８に代えて、図６（ｂ）に示すサージアブソーバ８ａがパワーＭＯＳＦＥＴ２に並列接続されてもよい。サージアブソーバ８ａは、コンデンサ８３と、コンデンサ８３に直列接続されているダイオード８４と、コンデンサ８３に並列接続されている抵抗器８５と、コンデンサ８３の電荷を放電するための放電用のスイッチ８６とからなる。本変形例のようにサージアブソーバ８ａがパワーＭＯＳＦＥＴ２に並列接続された構成であっても、本実施形態と同様に、パワーＭＯＳＦＥＴ２の動作不良をより低減することができ、配線装置１の回路素子の保護をより高めることができる。

また、本実施形態の他の変形例として、サージアブソーバ８に代えて、図６（ｃ）に示すサージアブソーバ８ｂがパワーＭＯＳＦＥＴ２に並列接続されてもよい。サージアブソーバ８ｂは、バリスタ８７からなる。本変形例のようにサージアブソーバ８ｂがパワーＭＯＳＦＥＴ２に並列接続された構成であっても、本実施形態と同様に、パワーＭＯＳＦＥＴ２の動作不良をより低減することができ、配線装置１の回路素子の保護をより高めることができる。

また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すサージアブソーバ８，８ａ，８ｂが実施形態３，４の配線装置１（図４，５参照）に追加された構成であってもよい。図６（ａ）〜（ｃ）の接点Ａ，Ｂが配線装置１の接点Ａ，Ｂ（図４，５参照）に接続される。上記構成であっても、本実施形態と同様に、パワーＭＯＳＦＥＴ２の動作不良をより低減することができ、配線装置１の回路素子の保護をより高めることができる。

なお、実施形態１〜５では、半導体スイッチとしてｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴが用いられているが、上記実施形態の変形例として、ｐ型のパワーＭＯＳＦＥＴや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor、ＩＧＢＴ）、トライアックなどが用いられてもよい。

１ 配線装置
２ パワーＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ）
３，３ａ 切替スイッチ
３１ 操作部
３２ 押圧部
４ 制御部
４１ 第１のスイッチ
４２ 第２のスイッチ
４４ コンデンサ
４５ 制御用ＩＣ
５ スイッチ
５１ａ，５１ｂ 第１の接続端子部
５２ａ，５２ｂ 第２の接続端子部
６ プラグ
６１ａ，６１ｂ 第１の接続端子部
６２ａ，６２ｂ 第２の接続端子部
７ コンセント
７１ａ，７１ｂ 第１の接続端子部
７２ａ，７２ｂ 第２の接続端子部
Ａ 負荷機器
ＤＣ 直流電源
Ｌｐ１〜Ｌｐ４ 電力供給線路
Ｓｉｇ 制御信号
Ｔ パルス間隔
Ｗ パルス幅
Ｖｄｓ ドレイン−ソース間電圧（両端電圧）
Ｖｇｓ ゲート−ソース間電圧
Ｖｃ 両端電圧

Claims (6)

1. 直流電力が供給されると動作する負荷機器へ直流電源から直流電力を供給するための電力供給線路に挿入され当該直流電源から当該負荷機器への直流電力の供給と供給停止とを切り替える配線装置であって、
   前記負荷機器と直列に接続され制御信号に応じて両端電圧が変化する半導体スイッチと、
   前記直流電力の供給と供給停止とを切り替えるための切替スイッチと、
   前記切替スイッチでの切替に応じて前記半導体スイッチへの前記制御信号の出力を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記切替スイッチで直流電力の供給から供給停止に切り替えられると、前記制御信号のパルス密度を徐々に低くすることによって、前記電力供給線路に蓄えられた電磁エネルギーを徐々に放出させる
   ことを特徴とする配線装置。
2. 前記制御信号は、一定のパルス間隔でパルスが形成されるパルス信号であり、
   前記制御部は、前記切替スイッチで直流電力の供給から供給停止に切り替えられると、前記制御信号のオン期間を徐々に短くして、前記制御信号のパルス密度を徐々に低くする
   ことを特徴とする請求項１記載の配線装置。
3. 前記制御信号は、一定のパルス幅でパルスが形成されるパルス信号であり、
   前記制御部は、前記切替スイッチが直流電力の供給から供給停止に切り替えられると、前記制御信号のオフ期間を徐々に長くして、前記制御信号のパルス密度を徐々に低くする
   ことを特徴とする請求項１記載の配線装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線装置を備え、
   前記切替スイッチは、前記直流電力の供給と供給停止とを切り替える切替操作を行うための操作部を有する
   ことを特徴とするスイッチ。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線装置と、
   前記負荷機器と電気的に接続するための第１の接続端子部と、
   前記直流電源と電気的に接続しているコンセントと着脱自在に接続する第２の接続端子部とを備え、
   前記切替スイッチは、前記コンセントとの接触状態に応じて前記直流電力の供給と供給停止とを切り替える
   ことを特徴とするプラグ。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線装置と、
   前記直流電源と電気的に接続するための第１の接続端子部と、
   前記負荷機器と電気的に接続しているプラグと着脱自在に接続する第２の接続端子部とを備え、
   前記切替スイッチは、前記プラグとの接触状態に応じて前記直流電力の供給と供給停止とを切り替える
   ことを特徴とするコンセント。

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