JP3933922B2 - 直流開閉器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流回路を開閉する直流開閉器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の直流開閉器は主スイッチのみを用いて構成されていたが、直流は交流と異なり電流ゼロとなる時点がないため、その主スイッチとして機械式スイッチを用いる場合には、機械的接点を開く際にアークが生じ開路を妨げるという問題があった。そこで、主スイッチとして、機械的接点間に生じたアークを消弧室にて消滅させるものか、あるいは半導体スイッチを用いたものが使用されていた。半導体スイッチは機械的な接点を持たないため小型化も容易であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体スイッチを用いる場合には、半導体スイッチをオフした後にその半導体スイッチが短絡故障して通電状態になると、そのとき負荷の入力端子に触れる等の作業をすると感電の恐れがあった。また、半導体スイッチが故障しているか否かを判断する手段がないために、同様な感電の恐れがあった。
【0004】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、本発明の第1の目的は、主スイッチとして半導体スイッチを使用した場合において、その半導体スイッチをオフした後に当該半導体スイッチが短絡故障しても負荷端での感電の恐れがない直流開閉器を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、半導体スイッチが故障しているか否かを判断できる直流開閉器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1にかかる発明は、入力側に直流電圧源が接続される半導体スイッチと、該半導体スイッチの負荷側に直列接続される機械式スイッチと、前記半導体スイッチのオン/オフを制御する半導体スイッチ駆動スイッチと、前記半導体スイッチと前記機械式スイッチの間の電圧状態を表示する第1の表示手段と、前記機械式スイッチの負荷側の電圧状態を表示する第2の表示手段とを具備し、前記機械式スイッチと前記半導体スイッチ駆動スイッチを機械的に連動させると共に、前記半導体スイッチ駆動スイッチでオン/オフが制御される機械式リレーの接点を前記機械式スイッチに並列接続し、且つ前記半導体スイッチがオフした後に前記機械式リレーの接点がオフする手段を設けたことを特徴とする直流開閉器とした。
【0007】
【発明の実施の形態】
[参考例]
まず、図面を参照して本発明の参考例を詳細に説明する。図1は、本発明の参考例の直流開閉器の構成を示すブロック図である。図中、1は直流電圧源、2はその直流電圧源1に入力側が接続された主スイッチとしての半導体スイッチ、3はその半導体スイッチ2の負荷側に一端が直列接続された機械式スイッチ、4は半導体スイッチ駆動用スイッチ、5は半導体スイッチ駆動用電圧源、6,7は電圧確認用のランプ、8は機械式スイッチ3の他端に接続される負荷である。
【0008】
本発明の参考例の直流開閉器の動作を、図1を参照しながら以下に説明する。直流電圧源1の電力を負荷8に供給するためには、まず、機械式スイッチ3をオンする。続いて、半導体スイッチ駆動用スイッチ4をオンする。半導体スイッチ駆動用スイッチ4のオンにより半導体スイッチ駆動用電圧源5の電圧が半導体スイッチ2のゲートに印加され、半導体スイッチ2がターンオンする。これにより、ランプ6,7が点灯し、負荷8に直流電力が供給される。
【0009】
直流電圧源1から負荷8への電力供給を遮断するためには、まず、半導体スイッチ駆動用スイッチ4をオフする。これにより、半導体スイッチ2がターンオフする。半導体スイッチ2のターンオフにより、ランプ6,7が消灯し、負荷8への電力供給が遮断される。ランプ6,7の消灯を確認後、機械式スイッチ3をオフする。このように、負荷への電力供給遮断時は、半導体スイッチ2をオフさせてから機械式スイッチ3をオフさせることで、機械式スイッチ3でのアーク発生が防止される。
【0010】
以上の動作により、半導体スイッチ2および機械式スイッチ3がオフした後に、ノイズ等の原因により半導体スイッチ2が短絡故障した場合でも、機械式スイッチ3がオフしているので負荷8に電力が供給されることはなく、負荷端に接触して感電するようなことは起こらない。この場合、ランプ6が点灯するがランプ7は消灯しているので、半導体スイッチ2が故障していることを知ることができる。また、機械式スイッチ3をオフする前に、半導体スイッチ2が故障した場合には、ランプ6,7が点灯しているので、ランプ6の点灯により半導体スイッチ2が故障していることを知ることができる。
【0011】
以上のように、ランプ6が点灯している限り、半導体スイッチ2が正常異常にかかわらずオンしていることを知ることができ、また、ランプ7が点灯している限り、負荷8側に電力供給が行われていることを知ることができるので、感電事故を未然に防ぐことができる。
【0012】
[実施形態]
図2は、本発明の実施形態の直流開閉器の構成を示すブロック図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。図中、3’は機械式スイッチ、4’は半導体スイッチ駆動用スイッチ、9は半導体スイッチ駆動用スイッチ4’で制御され接点が機械式スイッチ3’に並列接続された機械式リレー、10は機械式リレー9の逆起電力吸収用のダイオード、11はコンデンサ、12は抵抗である。コンデンサ11、抵抗12は半導体スイッチ2や機械式リレー9の動作に遅延を与える手段を構成する。特に、機械式リレー9のオフ動作には半導体スイッチ2のオフ動作よりも大きな遅延を与える。機械式スイッチ3’と半導体スイッチ駆動用スイッチ4’は機械的に連動しており、一方をオンすると他方もオンし、−方をオフすると他方もオフするような構造になっている。
【0013】
直流電圧源1の電力を負荷8に供給するためには、まず、機械式スイッチ3’をオンする。機械式スイッチ3’は半導体スイッチ駆動用スイッチ4’と連動しているため、機械式スイッチ3’のオンと同時に半導体スイッチ駆動用スイッチ4’もオンする。半導体スイッチ駆動用スイッチ4’のオンにより半導体スイッチ駆動用電圧源5の電圧が抵抗12とコンデンサ11を介して半導体スイッチ2のゲートに印加され、半導体スイッチ駆動用スイッチ4’のオンから少し遅れて半導体スイッチ2がターンオンする。これにより、ランプ6,7が点灯し、負荷8に直流電力が供給される。また、機械式リレー9に電流が供給されるため機械式リレー9の接点がオンする。
【0014】
直流電圧源1から負荷8への電力供給を遮断するためには、まず、機械式スイッチ3’をオフする。機械式スイッチ3’は半導体スイッチ駆動用スイッチ4’と連動しているため機械式スイッチ3’のオフと同時に半導体スイッチ駆動用スイッチ4’もオフする。半導体スイッチ2は、抵抗12とコンデンサ11の作用により、半導体スイッチ駆動スイッチ4’のオフから少し遅れてターンオフする。半導体スイッチ2のターンオフにより、ランプ6、7が消灯し、負荷8への電力供給が遮断される。また、機械式リレー9の接点は、抵抗12とコンデンサ11の作用により、半導体スイッチ2のターンオフから少し遅れてオフする。このように、機械式スイッチ3’が先にオフしても半導体スイッチ2がターンオフし電流が遮断されてから機械式リレー9の接点がオフするので、機械式リレー9の接点でアークが発生することはない。
【0015】
以上の動作により、半導体スイッチ2、機械式スイッチ3’および機械式リレー9の接点がオフした後に、ノイズ等の原因により半導体スイッチ2が短絡故障した場合でも、機械式スイッチ3’と機械式リレー9の接点がともにオフしているので負荷8に電力が供給されることはなく、負荷端に接触して感電するようなことはない。この場合、ランプ6は点灯するが、ランプ7は消灯しているので、半導体スイッチ2が故障していることを知ることができる。また、機械式リレー9の接点がオフする前に半導体スイッチ2が短絡故障した場合には、ランプ6、7が点灯しているので、ランプ6の点灯により半導体スイッチ2が故障していることを知ることができる。
【0016】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、半導体スイッチをオフした後に半導体スイッチが短絡故障しても負荷端での感電の恐れがなく、また第1、第2の表示手段の点灯により半導体スイッチが故障しているか否かを容易に判断できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例の直流開閉器の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の実施形態の直流開閉器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1・・・直流電圧源、2・・・半導体スイッチ、3、3’・・・機械式スイッチ、4,4’・・・半導体スイッチ駆動用スイッチ、5・・・半導体スイッチ駆動用電圧源、6,7・・・ランプ、8・・・負荷、9・・・機械式リレー、10・・・ダイオード、11…コンデンサ、12・・・抵抗。
Claims (1)
- 入力側に直流電圧源が接続される半導体スイッチと、該半導体スイッチの負荷側に直列接続される機械式スイッチと、前記半導体スイッチのオン/オフを制御する半導体スイッチ駆動スイッチと、前記半導体スイッチと前記機械式スイッチの間の電圧状態を表示する第1の表示手段と、前記機械式スイッチの負荷側の電圧状態を表示する第2の表示手段とを具備し、
前記機械式スイッチと前記半導体スイッチ駆動スイッチを機械的に連動させると共に、前記半導体スイッチ駆動スイッチでオン/オフが制御される機械式リレーの接点を前記機械式スイッチに並列接続し、且つ前記半導体スイッチがオフした後に前記機械式リレーの接点がオフする手段を設けたことを特徴とする直流開閉器。
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