JP6639958B2

JP6639958B2 - 直流コンセント装置

Info

Publication number: JP6639958B2
Application number: JP2016040336A
Authority: JP
Inventors: 彰訓加藤
Original assignee: 河村電器産業株式会社
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: JP2017157446A

Description

本発明は、一般家庭において直流配電を行う際に壁面等に設置されて、直流負荷から延びたプラグを接続するための直流コンセント装置に関する。

省エネルギーの観点から、電力変換損失の少ない直流配電が検討されている。しかし、直流配電を行う場合、従来の交流配電で使用されているようなプラグとコンセントの構成では、コンセントからプラグを抜き取る際に発生するアーク放電が終息し難く、直流配電に適したアーク放電の発生を抑止するコンセントが提案されている。
例えば、特許文献１では、プラグをコンセントから抜き取る際に、抜き取り操作を受けて接続部に並列に抵抗素子が接続されるよう構成し、プラグを抜き取る際に抵抗素子に分流させることでアーク放電の発生を減らした。

特開２００９−１４６７８２号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の技術は、コンセントだけではなく接続するプラグも従来の交流プラグの構成に対して大きな設計変更が必要でありコスト高な技術であった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、プラグを抜き取る際にアーク放電の発生を防止できる直流コンセント装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、正極側受け刃と負極側受け刃からなる一対の受け刃を有し、直流負荷が接続されたプラグの一対の栓刃を受け刃に接続することで直流負荷に直流電源を供給するコンセント装置であって、正極側受け刃は、中間受け刃と中間受け刃の奥に配置されて直流電源の正極が接続された可動受け刃とを有して２段に形成され、可動受け刃は、中間受け刃に接触する位置と、中間受け刃から分離して且つ栓刃の挿入が可能な位置との間で移動可能に配置されて、別途設けられた付勢手段により分離する方向へ常時付勢されて成ると共に、中間受け刃と直流電源の負極が接続された負極側受け刃との間には、コンデンサと第１抵抗素子とが直列接続され、更にコンデンサには第２抵抗素子が並列に接続され、且つ第１抵抗素子には直流電源の極性とは逆向きのダイオードが並列に接続されて構成されたアーク抑止回路が接続されて成ることを特徴とする。
この構成によれば、プラグを抜き取る際、正極側電路に接続された可動受け刃と栓刃との接続が外れても、栓刃は瞬間的に可動受け刃と同電位にある中間受け刃と接触状態にあるため、栓刃と可動受け刃との間でアーク放電が発生するようなことがない。そして、栓刃が中間受け刃から抜き取られる際には、アーク抑止回路のコンデンサの充電電荷が直流負荷に消費されて放電が進むため中間受け刃の電位は低下し、栓刃がコンセント装置から完全に抜き取られる際にもアーク放電は発生しない。よって、プラグをコンセント装置から抜き取る際にアーク放電の発生を防止できる。

加えて、コンデンサとダイオードから成る負荷回路が中間受け刃と負極側受け刃との間に設けられていることで、可動受け刃が栓刃から抜けた後はコンデンサの充電電荷は速やかに消費される。また、コンデンサに電荷が残っていたとしても、コンデンサに並列に接続されている第２抵抗素子によりエネルギーは消費され、コンデンサに電荷が残る続けることがない。

本発明によれば、プラグを抜き取る際、正極側電路に接続された可動受け刃と栓刃との接続が外れても、栓刃は瞬間的に可動受け刃と同電位にある中間受け刃と接触状態にあるため、栓刃と可動受け刃との間でアーク放電が発生するようなことがない。そして、栓刃が中間受け刃から抜き取られる際には、アーク抑止回路により中間受け刃の電位は低下するため、栓刃がコンセント装置から完全に抜き取られる際にもアーク放電は発生しない。よって、プラグをコンセント装置から抜き取る際にアーク放電の発生を防止できる。

本発明に係る直流コンセント装置の一例を示す構造説明図である。プラグ抜き取り時の動作説明図であり、（ａ）はプラグが差し込まれた状態、（ｂ）は抜き取りを開始した状態、（ｃ）は抜き取り完了直前の状態をそそれぞれ示している。プラグ差込時の動作説明図であり、（ａ）は差し込んだ直後の状態、（ｂ）は差し込みが完了した状態を示している。

本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る直流コンセント装置の一例を示す説明図であり、１は直流コンセント装置、２はコンセント装置に接続するプラグ、４は直流負荷、５は直流電源である。
直流コンセント装置１は、正極側受け刃１２ａと負極側受け刃１２ｂから成る一対の受け刃１２と、アーク放電の発生を防止するためのアーク抑止回路１３とをケース１１内に収容して形成されている。ケース１１の前面１１ａには、プラグ２を挿入する差込孔１４（１４ａ，１４ｂ）が設けられている。
プラグ２は、直流コンセント装置１の一対の受け刃１２に接続するための正極側栓刃２１ａと負極側栓刃２１ｂからなる一対の栓刃２１を有し、この一対の栓刃２１は電源コード２２を介して直流負荷４に接続されている。

以下、直流コンセント装置１を具体的に説明する。正極側受け刃１２ａは、中間受け刃３０と可動受け刃３１の２部材で構成され、中間受け刃３０はケース１１の差込孔１４ａの背部に固定配置されている。可動受け刃３１は、差込孔１４ａから見て中間受け刃３０の奥部に配置されている。この構成により、挿入されるプラグ２の栓刃２１ａは最初に中間受け刃３０に接触するし、抜き取る際には最初に可動受け刃３１から抜ける。
また可動受け刃３１は、プラグ２の挿入方向、即ち栓刃２１ａの挿入方向に移動可能に設けられ、中間受け刃３０に接触した状態と、大きく分離した状態の双方の状態をとることができる。

そして、可動受け刃３１とケース前面１１ａの背部との間には例えばコイルバネからなる付勢部材１５が配置され、可動受け刃３１は常時後方（中間受け刃３０から離れる方向）に付勢されている。この可動受け刃３１が、ケース１１に設けられた正極側接続端子１６を介して直流電源５の正極に接続されている。

一方、負極側受け刃１２ｂは、１つの受け刃で構成され、ケース１１に設けられた負極側接続端子１７を介して直流電源５の負極に接続されている。そして、負極側接続端子１７と中間受け刃３０との間にアーク抑止回路１３が設けられている。
アーク抑止回路１３は、ダイオードＤ１と第１抵抗素子Ｒ１の並列回路と、コンデンサＣ１と第２抵抗素子Ｒ２の並列回路とが直列接続されて成り、ダイオードＤ１は直流電路の極性に対して逆接続されている。

このように構成された直流コンセント装置１のアーク抑止作用を次に説明する。上記直流コンセント装置１はプラグ２の抜き取り操作に対して以下の様に作用する。図２はプラグ抜き取り時の動作説明図であり、（ａ）はプラグ２が差し込まれた状態、（ｂ）は抜き取りを開始した状態、（ｃ）は抜き取り完了直前の状態をそれぞれ示しており、この図２を参照して説明する。
まず、プラグ２が直流コンセント装置１に完全に差し込まれた状態では、正極側栓刃２１ａは可動受け刃３１と負極側受け刃１２ｂの双方に接続されており、直流負荷４に直流電源５から直流電流が通電される。

この状態からプラグ２の抜き取りを開始すると、図２（ｂ）に示すように、可動受け刃３１は正極側栓刃２１ａと共に移動し、中間受け刃３０に接触する。この状態でも、直流負荷４には安定した直流電流が供給される。

抜き取りが更に進むと、図２（ｃ）に示すように可動受け刃３１は正極側栓刃２１ａから外れて付勢部材１５の作用によりもとの位置に戻る。
このとき、正極側栓刃２１ａに接触している中間受け刃３０は、可動受け刃３１が抜け落ちる瞬間まで、直接或いは正極側栓刃２１ａを介して可動受け刃３１に接触していたことで、可動受け刃３１が抜ける瞬間は、可動受け刃３１と同電位にある。そのため、可動受け刃３１が抜け落ちる瞬間可動受け刃３１と中間受け刃３０との間でアーク放電は発生しない。
また、可動受け刃３１が抜け落ちた瞬間からコンデンサＣ１の充電電荷は直流負荷４で消費されるし、プラグ２が抜き取られても第２抵抗素子Ｒ２で消費されるため、やがて負極側受け刃１２ｂと同電位になる。

尚、正極側栓刃２１ａが抜けた可動受け刃３１は付勢部材１５の作用により速やかに規定位置に戻るため、中間受け刃３０から正極側栓刃２１ａが抜ける際には、大きく分離された状態にある。そして、抜き取った状態が図１の状態となる。

このように、プラグ２を抜き取る際、正極側電路に接続された可動受け刃３１と正極側栓刃２１ａとの接続が外れても、正極側栓刃２１ａは瞬間的に可動受け刃３１と同電位にある中間受け刃３０と接触状態にあるため、正極側栓刃２１ａと可動受け刃３１との間でアーク放電が発生するようなことがない。そして、正極側栓刃２１ａが中間受け刃３１から抜き取られる際には、アーク抑止回路１３のコンデンサＣ１の充電電荷が直流負荷４に消費されて放電が進むため中間受け刃３０の電位は低下し、正極側栓刃２１ａがコンセント装置１から完全に抜き取られる際にもアーク放電は発生しない。よって、プラグ２をコンセント装置１から抜き取る際にアーク放電の発生を防止できる。
加えて、コンデンサＣ１とダイオードＤ１から成る負荷回路が中間受け刃３０と負極側受け刃１２ｂとの間に設けられていることで、可動受け刃３１が正極側栓刃２１ａから抜けた後はコンデンサＣ１の充電電荷は速やかに消費される。また、コンデンサＣ１に電荷が残っていたとしても、コンデンサＣ１に並列に接続されている第２抵抗素子Ｒ２によりエネルギーは消費され、コンデンサＣ１に電荷が残る続けることが無く、直流コンセント装置１を安全に使用できる。

一方、プラグ２の差し込み時の動作は以下の様である。図３はプラグ差込時の動作説明図であり、（ａ）は差し込んだ直後の状態、（ｂ）は差し込みが完了した状態を示し、この図３を参照して説明する。
直流コンセント装置１にプラグ２を差し込んだ瞬間、図３（ａ）に示すように栓刃２１（２１ａ，２１ｂ）は負極側受け刃１２ｂと中間受け刃３０に接触する。このときには、まだ直流負荷４に電流は通電されない。
そして、プラグ２の差し込みが進むことで、中間受け刃３０を通過した正極側栓刃２１ａは可動受け刃３１に接触し、その後図３（ｂ）に示すように挿入されて直流負荷４への通電が開始される。このとき、アーク抑止回路１３への通電もスタートし、コンデンサＣ１の充電が開始されるが、ダイオードＤ１及び第１抵抗素子Ｒ１の作用により、充電電流を小さくできアーク放電は発生しない。

尚、上記実施形態は、アーク抑止回路１３をダイオードＤ１と第１抵抗素子Ｒ１の並列回路と、コンデンサＣ１と第２抵抗素子Ｒ２の並列回路とを直列接続して構成しているが、コンデンサＣ１と第１抵抗素子Ｒ１の直列回路のみでも良く、アーク放電の防止には有効である。

１・・直流コンセント装置、２・・プラグ、５・・直流電源、１１・・ケース、１２・・受け刃、１２ａ・・正極側受け刃、１２ｂ・・負極側受け刃、１３・・アーク抑止回路、１５・・付勢部材（付勢手段）、１６・・正極側接続端子、１７・・負極側接続端子、２１・・栓刃、３０・・中間受け刃、３１・・可動受け刃、Ｒ１・・第１抵抗素子、Ｒ２・・第２抵抗素子、Ｄ１・・ダイオード、Ｃ１・・コンデンサ。

Claims

正極側受け刃と負極側受け刃からなる一対の受け刃を有し、直流負荷が接続されたプラグの一対の栓刃を前記受け刃に接続することで前記直流負荷に直流電源を供給するコンセント装置であって、
前記正極側受け刃は、中間受け刃と中間受け刃の奥に配置されて直流電源の正極が接続された可動受け刃とを有して２段に形成され、
前記可動受け刃は、前記中間受け刃に接触する位置と、前記中間受け刃から分離して且つ前記栓刃の挿入が可能な位置との間で移動可能に配置されて、別途設けられた付勢手段により分離する方向へ常時付勢されて成ると共に、
前記中間受け刃と直流電源の負極が接続された前記負極側受け刃との間には、コンデンサと第１抵抗素子とが直列接続され、更に前記コンデンサには第２抵抗素子が並列に接続され、且つ前記第１抵抗素子には直流電源の極性とは逆向きのダイオードが並列に接続されて構成されたアーク抑止回路が接続されて成ることを特徴とする直流コンセント装置。