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技術 直流電源制御装置

出願人 SMK株式会社
発明者 加藤裕一
出願日 2019年5月10日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-089496
公開日 2020年11月19日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-187833
状態 未査定
技術分野 開閉回路装置 消弧付高圧スイッチの駆動機構及び操作回路
主要キーワード 双投式 スイッチングタイム 直流電源供給回路 起立支持 スイッチ室 Nチャネル 絶縁ゲート形電界効果トランジスタ 挿抜位置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

1個のロッカースイッチ摘みへの操作で、アーク放電が発生することがなく、直流電源負荷の間を接続及び遮断する。

解決手段

2極式ロッカースイッチのA極のアクチュエータ可動接片への当接位置を、B極のアクチュエータの可動接片への当接位置より前方にオフセットした位置に配置し、操作摘みON操作でA極の第1スイッチSw1をB極の第2スイッチSw2より先にONとし、操作摘みのOFF操作でB極の第2スイッチをA極の第1スイッチより先にOFFとすることで、操作摘みのON操作時は第1スイッチを先に0Nしてバイパス電流制限回路に低電流直流電流を流し、第2スイッチがONする際のアーク放電を抑制し、操作摘みのOFF操作時は第2スイッチを先にOFFしてバイパス電流制限回路に低電流の直流電流を流し、第1スイッチがOFFとなる際のアーク放電を抑制する。

概要

背景

直流電源から高電圧、高電流直流電力を受けて動作する負荷は、直流電源と負荷の間に接続された電源スイッチを開閉操作して、直流電源と接続若しくは遮断し、この電源スイッチを開閉操作する接点間が接離する瞬間に、近接する両者の間に蓄積された高い電気エネルギーにより、その間にアーク放電が発生する場合がある。

接点間に発生するアーク放電は、電源スイッチのコンタクト溶損する等、劣化を早め、また、ノイズ発生源ともなるので、従来から種々の対策が講じられ、このうち電源スイッチを開閉操作する接点間が接離する瞬間に、バイパス電流制限回路を介して直流電源と負荷を接続し、電源スイッチの接点間に流れる直流電流を減じて接点間のアーク放電の発生を防止した直流電源制御装置が知られている(特許文献1)。

この直流電源制御装置100は、図20に図示するように、直流電源101の両側に、スイッチS3と直流電源101で動作する負荷RLが直列に接続することよって閉ループを形成する直流電源回路102と、スイッチS1に接続するバイパス電流制限回路103とを備え、直列に接続されたスイッチS1とバイパス電流制限回路103は、スイッチS3に並列に接続されている。また、バイパス電流制限回路103は、スイッチS1の低圧側接点ドレインを、スイッチS3の低圧側接点にソースを接続したNチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(以下、NMOSFETという)と、NMOSFETのドレイン、ゲート間に接続し、ゲートにセルフバイアス電圧印加する抵抗R10と、NMOSFETのソースを、接点aとゲートに接続する接点bに切り替え接続する双投スイッチS2とからなっている。

直流電源制御装置100の直流電源101と負荷RLが遮断されている待機状態では、
スイッチS1がOFF、スイッチS2がON(b接点に接触)、スイッチS3がOFFの状態となっている。待機状態から、負荷RLを直流電源101に接続し、直流電源101から負荷RLへ直流電力を給電する際には、ON操作1−スイッチS1を閉じ操作(ON)、ON操作2−スイッチS2を開操作(b接点OFF)、ON操作3−スイッチS3を閉じ操作(ON)のシーケンスで操作する。

このON操作1では、スイッチS1の接点間が接触するが、スイッチS2がb接点側に接触しているので、NMOSFETのソース、ゲートは等電位で、ドレイン、ソース間導通せず(以下、OFF動作という)、閉じ制御するスイッチS1の接点間にも直流電流が流れない。続く、ON操作2では、スイッチS2を開操作(b接点OFF)し、NMOSFETのゲート−ソース間を絶縁するので、ゲートにセルフバイアス電圧が加わり、ドレイン、ソース間が導通する(以下、ON動作という)ので、直流電源101からスイッチS1とON動作するNMOSFETを介して負荷RLに直流電流が流れる。ON操作2において、OFF動作しているスイッチS3の接点間の電圧は、バイパス電流制限回路103のNMOSFETのドレイン−ソース間の電圧にほぼ等しく、直流電源101の電源電圧よりはるかに低いので、ON操作3でスイッチS3を閉じ操作する際にその接点間にアーク放電が発生することがなく、直流電源101から直流電源回路102を通して負荷RLに直流電流が流れる。

また、負荷RLから直流電源101を遮断する際には、OFF操作1−スイッチS3を開操作(OFF)、OFF操作2−スイッチS2を閉じ操作(b接点に接触)、OFF操作3−スイッチS1を開操作(OFF)のシーケンスで操作する。このOFF操作1では、スイッチS3の接点間を切り離すが、並列に接続されるバイパス電流制限回路103のNMOSFETがON動作しているので、スイッチS3の接点間の電圧は低く、切り離す際にアーク放電は発生しない。

続いて、OFF操作2で、NMOSFETのソースに接続するコモン接点を、ゲートに接続するb接点に接触させるので、NMOSFETは、遮断状態移行し、バイパス電流制限回路103に直流電流が流れないので、ON動作しているスイッチS1の接点間は、等電位となり、OFF操作3でスイッチS1を開操作する際にその接点間にアーク放電が発生することがなく、直流電源101と負荷RLの間を遮断できる。

このように直流電源101と負荷RLとを接続する過程では、スイッチS1、スイッチS2、スイッチS3の順に各スイッチを開閉操作し、逆に直流電源101と負荷RL間を遮断する過程では、スイッチS3、スイッチS2、スイッチS1の順に各スイッチを開閉操作する必要があり、このシーケンスを実行するため、直流電源制御装置100では、コンセントとコンセントに挿抜するプラグ挿抜方向に沿った異なる位置に各スイッチの接点を配置し、直流電源101側に接続するソケットへ負荷RL側に接続するプラグを挿抜する過程で、上記順に各スイッチが開閉動作するようにしている。

概要

1個のロッカースイッチ摘みへの操作で、アーク放電が発生することがなく、直流電源と負荷の間を接続及び遮断する。2極式ロッカースイッチのA極のアクチュエータ可動接片への当接位置を、B極のアクチュエータの可動接片への当接位置より前方にオフセットした位置に配置し、操作摘みのON操作でA極の第1スイッチSw1をB極の第2スイッチSw2より先にONとし、操作摘みのOFF操作でB極の第2スイッチをA極の第1スイッチより先にOFFとすることで、操作摘みのON操作時は第1スイッチを先に0Nしてバイパス電流制限回路に低電流の直流電流を流し、第2スイッチがONする際のアーク放電を抑制し、操作摘みのOFF操作時は第2スイッチを先にOFFしてバイパス電流制限回路に低電流の直流電流を流し、第1スイッチがOFFとなる際のアーク放電を抑制する。

目的

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、1個のロッカースイッチの摘みを操作するだけで、アーク放電が発生することがなく、直流電源と負荷の間の接続及び遮断する直流電源制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

直流電源の両側に、第1スイッチと第2スイッチと前記直流電源で動作する負荷直列に接続することより閉ループに形成される直流電源回路と、第2スイッチに並列に接続するバイパス電流制限回路とを備え、第1スイッチを閉じ制御した後、第2スイッチを閉じ制御して、前記直流電源を前記負荷へ接続し、第2スイッチを開制御した後、第1スイッチを開制御して、前記直流電源を前記負荷から遮断する直流電源制御装置であって、操作摘みに取り付けられた第1アクチュエータと、第1アクチュエータの当接位置が前後方向に移動することにより第1コモン端子上で揺動する第1可動接片と、第1可動接片に形成された第1可動接点と、第1可動接点の移動軌跡上に配置され、第1可動接点に接離する第1固定接点を有するA極と、前記操作摘みに取り付けられた第2アクチュエータと、第2アクチュエータの当接位置が前後方向に移動することにより第2コモン端子上で揺動する第2可動接片と、第2可動接片に形成された第2可動接点と、第2可動接点の移動軌跡上に配置され、第2可動接点に接離する第2固定接点を有するB極とからなる2極ロッカースイッチを備え、第1スイッチを、第1可動接片の前方に形成された前方第1可動接点と、前方第1可動接点に接離する前方第1固定接点で構成するとともに、第2スイッチを、第2可動接片の前方に形成された前方第2可動接点と、前方第2可動接点に接離する前方第2固定接点で構成し、第1アクチュエータの第1可動接片への当接位置を、第2アクチュエータの第2可動接片への当接位置より前方にオフセットし、若しくは第2コモン端子を第1コモン端子より前方にオフセットした位置に配置し、第1アクチュエータと第2アクチュエータを前方へ移動させる前記操作摘みのON操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接続した後、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が接続し、第1アクチュエータと第2アクチュエータを後方へ移動させる前記操作摘みのOFF操作で、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が遮断した後、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が遮断することを特徴とする直流電源制御装置。

請求項2

前記バイパス電流制限回路は、第2スイッチに並列にドレインソースが接続し、第1スイッチを閉じ制御している間にゲートに加わるゲート電圧VGSでドレイン、ソース間電流を制御する絶縁ゲート形電界効果トランジスタを備えていることを特徴とする請求項1に記載の直流電源供給回路

請求項3

前記絶縁ゲート形電界効果トランジスタは、ドレインとソースをそれぞれ、前方第2固定接点と第2可動接片に接続したNチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタであり、前記バイパス電流制限回路は、前記Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタの前記ドレインに接続された第1コンデンサと、第1コンデンサの他側と前記ソース間に接続された第1抵抗とを更に備え、第1コンデンサと第1抵抗との接続点電圧を前記Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートに加え、前記Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタを能動状態で動作させることを特徴とする請求項2に記載の直流電源供給回路。

請求項4

前記2極式ロッカースイッチは、2極双投式ロッカースイッチであり、前記2極双投式ロッカースイッチのB極は、第2可動接片の後方に形成された後方第2可動接点と、後方第2可動接点の移動軌跡上に配置され、前記操作摘みのON操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接続する前に、後方第2可動接点に接続し、前記操作摘みのOFF操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が遮断される前に、後方第2可動接点に接続する後方第2固定接点とを更に有し、前方第1固定接点を、前記直流電源の高圧側に接続し、第1可動接片を、前記直流電源回路を介して前方第2固定接点に接続するとともに、後方第2固定接点を、第1コンデンサと第1抵抗との接続点に接続したことを特徴とする請求項3に記載の直流電源供給回路。

請求項5

前記絶縁ゲート形電界効果トランジスタは、ドレインとソースをそれぞれ、前方第2固定接点と第2可動接片に接続したPチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタであり、前記バイパス電流制限回路は、前記Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタの前記ドレインに接続された第2コンデンサと、第2コンデンサの他側と前記ソース間に接続された第2抵抗とを更に備え、第2コンデンサと第2抵抗との接続点の電圧を前記Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートに加え、前記Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタを能動状態で動作させることを特徴とする請求項2に記載の直流電源供給回路。

請求項6

前記2極式ロッカースイッチは、2極双投式ロッカースイッチであり、前記2極双投式ロッカースイッチのB極は、第2可動接片の後方に形成された後方第2可動接点と、後方第2可動接点の移動軌跡上に配置され、前記操作摘みのON操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接続する前に、後方第2可動接点に接続し、前記操作摘みのOFF操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が遮断される前に、後方第2可動接点に接続する後方第2固定接点とを更に有し、前方第1固定接点を、前記直流電源の低圧側に接続し、第1可動接片を、それぞれと、前記直流電源回路を介して前方第2固定接点に接続するとともに、後方第2固定接点を、第2コンデンサと第2抵抗との接続点に接続したことを特徴とする請求項5に記載の直流電源供給回路。

技術分野

0001

本発明は、直流電源に接続する電源スイッチを開閉操作し、直流電源と負荷とを接続若しくは遮断する直流電源制御装置に関し、更に詳しくは、電源スイッチを開閉操作する瞬間に電源スイッチの接点間に発生する恐れのあるアーク放電を抑制するバイパス電流制限回路を備えた直流電源制御装置に関する。

背景技術

0002

直流電源から高電圧、高電流直流電力を受けて動作する負荷は、直流電源と負荷の間に接続された電源スイッチを開閉操作して、直流電源と接続若しくは遮断し、この電源スイッチを開閉操作する接点間が接離する瞬間に、近接する両者の間に蓄積された高い電気エネルギーにより、その間にアーク放電が発生する場合がある。

0003

接点間に発生するアーク放電は、電源スイッチのコンタクト溶損する等、劣化を早め、また、ノイズ発生源ともなるので、従来から種々の対策が講じられ、このうち電源スイッチを開閉操作する接点間が接離する瞬間に、バイパス電流制限回路を介して直流電源と負荷を接続し、電源スイッチの接点間に流れる直流電流を減じて接点間のアーク放電の発生を防止した直流電源制御装置が知られている(特許文献1)。

0004

この直流電源制御装置100は、図20に図示するように、直流電源101の両側に、スイッチS3と直流電源101で動作する負荷RLが直列に接続することよって閉ループを形成する直流電源回路102と、スイッチS1に接続するバイパス電流制限回路103とを備え、直列に接続されたスイッチS1とバイパス電流制限回路103は、スイッチS3に並列に接続されている。また、バイパス電流制限回路103は、スイッチS1の低圧側接点ドレインを、スイッチS3の低圧側接点にソースを接続したNチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(以下、NMOSFETという)と、NMOSFETのドレイン、ゲート間に接続し、ゲートにセルフバイアス電圧印加する抵抗R10と、NMOSFETのソースを、接点aとゲートに接続する接点bに切り替え接続する双投スイッチS2とからなっている。

0005

直流電源制御装置100の直流電源101と負荷RLが遮断されている待機状態では、
スイッチS1がOFF、スイッチS2がON(b接点に接触)、スイッチS3がOFFの状態となっている。待機状態から、負荷RLを直流電源101に接続し、直流電源101から負荷RLへ直流電力を給電する際には、ON操作1−スイッチS1を閉じ操作(ON)、ON操作2−スイッチS2を開操作(b接点OFF)、ON操作3−スイッチS3を閉じ操作(ON)のシーケンスで操作する。

0006

このON操作1では、スイッチS1の接点間が接触するが、スイッチS2がb接点側に接触しているので、NMOSFETのソース、ゲートは等電位で、ドレイン、ソース間導通せず(以下、OFF動作という)、閉じ制御するスイッチS1の接点間にも直流電流が流れない。続く、ON操作2では、スイッチS2を開操作(b接点OFF)し、NMOSFETのゲート−ソース間を絶縁するので、ゲートにセルフバイアス電圧が加わり、ドレイン、ソース間が導通する(以下、ON動作という)ので、直流電源101からスイッチS1とON動作するNMOSFETを介して負荷RLに直流電流が流れる。ON操作2において、OFF動作しているスイッチS3の接点間の電圧は、バイパス電流制限回路103のNMOSFETのドレイン−ソース間の電圧にほぼ等しく、直流電源101の電源電圧よりはるかに低いので、ON操作3でスイッチS3を閉じ操作する際にその接点間にアーク放電が発生することがなく、直流電源101から直流電源回路102を通して負荷RLに直流電流が流れる。

0007

また、負荷RLから直流電源101を遮断する際には、OFF操作1−スイッチS3を開操作(OFF)、OFF操作2−スイッチS2を閉じ操作(b接点に接触)、OFF操作3−スイッチS1を開操作(OFF)のシーケンスで操作する。このOFF操作1では、スイッチS3の接点間を切り離すが、並列に接続されるバイパス電流制限回路103のNMOSFETがON動作しているので、スイッチS3の接点間の電圧は低く、切り離す際にアーク放電は発生しない。

0008

続いて、OFF操作2で、NMOSFETのソースに接続するコモン接点を、ゲートに接続するb接点に接触させるので、NMOSFETは、遮断状態移行し、バイパス電流制限回路103に直流電流が流れないので、ON動作しているスイッチS1の接点間は、等電位となり、OFF操作3でスイッチS1を開操作する際にその接点間にアーク放電が発生することがなく、直流電源101と負荷RLの間を遮断できる。

0009

このように直流電源101と負荷RLとを接続する過程では、スイッチS1、スイッチS2、スイッチS3の順に各スイッチを開閉操作し、逆に直流電源101と負荷RL間を遮断する過程では、スイッチS3、スイッチS2、スイッチS1の順に各スイッチを開閉操作する必要があり、このシーケンスを実行するため、直流電源制御装置100では、コンセントとコンセントに挿抜するプラグ挿抜方向に沿った異なる位置に各スイッチの接点を配置し、直流電源101側に接続するソケットへ負荷RL側に接続するプラグを挿抜する過程で、上記順に各スイッチが開閉動作するようにしている。

先行技術

0010

特開2017−1917640号公報

発明が解決しようとする課題

0011

上述の直流電源制御装置100では、アーク放電を抑制するために、3種類のスイッチS1、スイッチS2、スイッチS3を設ける必要があり、3種類の各スイッチを特定順に開閉操作しなければならない。

0012

また、直流電源と負荷を接続している間に、バイパス電流制限回路103のNMOSFETもON動作して直流電源からの直流電流が流れるので、NMOSFETの発熱によって直流電力の一部が消費され、電力ロスが生じる。

0013

また、3種類の各スイッチを特定順に開閉操作するために、コンセントとコンセントに挿抜するプラグの挿抜方向に沿った異なる特定位置に各スイッチの接点を配置する必要があり、コンセントやプラグへの配線が複雑化し、更に、ON操作2やOFF操作3のスイッチS3がOFF、スイッチS2がOFF(b接点OFF)の状態で、コンセントに対するプラグの挿抜位置が停止していると、ON動作するNMOSFETに直流電流が流れ続け、異常発熱の危険がある。

0014

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、1個のロッカースイッチ摘みを操作するだけで、アーク放電が発生することがなく、直流電源と負荷の間の接続及び遮断する直流電源制御装置を提供する。

0015

また、2極式ロッカースイッチによる2種類のスイッチ回路を設けるだけで、直流電源と負荷を接離する瞬間のアーク放電の発生を抑制する直流電源制御装置を提供する。

課題を解決するための手段

0016

上述の目的を達成するため、請求項1に記載の直流電源制御装置は、直流電源の両側に、第1スイッチと第2スイッチと直流電源で動作する負荷が直列に接続することより閉ループに形成される直流電源回路と、第2スイッチに並列に接続するバイパス電流制限回路とを備え、第1スイッチを閉じ制御した後、第2スイッチを閉じ制御して、直流電源を負荷へ接続し、第2スイッチを開制御した後、第1スイッチを開制御して、直流電源を負荷から遮断する直流電源制御装置であって、
操作摘みに取り付けられた第1アクチュエータと、第1アクチュエータの当接位置が前後方向に移動することにより第1コモン端子上で揺動する第1可動接片と、第1可動接片に形成された第1可動接点と、第1可動接点の移動軌跡上に配置され、第1可動接点に接離する第1固定接点を有するA極と、操作摘みに取り付けられた第2アクチュエータと、第2アクチュエータの当接位置が前後方向に移動することにより第2コモン端子上で揺動する第2可動接片と、第2可動接片に形成された第2可動接点と、第2可動接点の移動軌跡上に配置され、第2可動接点に接離する第2固定接点を有するB極とからなる2極式ロッカースイッチを備え、第1スイッチを、第1可動接片の前方に形成された前方第1可動接点と、前方第1可動接点に接離する前方第1固定接点で構成するとともに、第2スイッチを、第2可動接片の前方に形成された前方第2可動接点と、前方第2可動接点に接離する前方第2固定接点で構成し、第1アクチュエータの第1可動接片への当接位置を、第2アクチュエータの第2可動接片への当接位置より前方にオフセットし、若しくは第2コモン端子を第1コモン端子より前方にオフセットした位置に配置し、
第1アクチュエータと第2アクチュエータを前方へ移動させる操作摘みのON操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接続した後、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が接続し、第1アクチュエータと第2アクチュエータを後方へ移動させる操作摘みのOFF操作で、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が遮断した後、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が遮断することを特徴とする。

0017

第1アクチュエータと第2アクチュエータを前方へ移動させる操作摘みのON操作で、先に、第1可動接片の前方に形成された前方第1可動接点が、前方第1固定接点に接触し、A極の第1スイッチが閉じ制御される。このとき、第2可動接片の前方第2可動接点は、前方第2固定接点から離れた位置にあるので、B極の第2スイッチは開制御されている。従って、直流電源と負荷は、バイパス電流制限回路を介して接続し、第1スイッチを閉じ制御する際には、バイパス電流制限回路で低電流に制御可能な直流電流が流れ、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接触する際にアーク放電は発生しない。

0018

続く操作摘みの0N操作によって、第2可動接片の前方に形成された前方第2可動接点が、遅れて前方第2固定接点に接触し、B極の第2スイッチが閉じ制御され、直流電源回路の直流電源と負荷が接続し、直流電源から負荷に直流電流が流れる。第2スイッチの接点間の電圧は、バイパス電流制限回路の両端の電圧であり、直流電源から流れる直流電流は、バイパス電流制限回路に流れているので、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が接触する際にアーク放電は発生しない。

0019

操作摘みのON操作位置から、第1アクチュエータと第2アクチュエータを後方へ移動させるOFF操作で、先に第2可動接片に形成された前方第2可動接点が、前方第2固定接点から切り離され、B極の第2スイッチが開制御される。このとき第1スイッチは、閉じ制御されているので、直流電源から流れる直流電流はバイパス電流制限回路を流れ、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が切り離される際にアーク放電は発生しない。

0020

続く操作摘みの0FF操作によって、第1可動接片に形成された前方第1可動接点が、遅れて前方第1固定接点から切り離され、A極の第1スイッチが開制御される。このとき、B極の第2スイッチは開制御され、第1スイッチの接点間には、バイパス電流制限回路で制限される低電流の直流電流が流れているだけなので、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が切り離される際にもアーク放電は発生しない。

0021

請求項2に記載の直流電源制御装置は、バイパス電流制限回路が、第2スイッチに並列にドレインとソースが接続し、第1スイッチを閉じ制御している間にゲートに加わるゲート電圧VGSでドレイン、ソース間の電流を制御する絶縁ゲート形電界効果トランジスタを備えていることを特徴とする。

0022

絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートに加わるゲート電圧VGSで、バイパス電流制限回路に流れる直流電流が制御される。

0023

絶縁ゲート形電界効果トランジスタのスイッチングタイムは、長くても数10nsであり、第1アクチュエータの第1可動接片への当接位置を、第2アクチュエータの第2可動接片への当接位置より前方にオフセットし、若しくは第2コモン端子を第1コモン端子より前方にオフセットした位置に配置することによって生じさせる数msから数10msの第1スイッチと第2スイッチの開閉動作時間差に比べて十分に短い。従って、操作摘みのON操作で、第1スイッチがON制御された後、第2スイッチがON制御される前に、絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレイン−ソース間に流れる直流電流を制御できる。

0024

請求項3に記載の直流電源制御装置は、絶縁ゲート形電界効果トランジスタが、ドレインとソースをそれぞれ、前方第2固定接点と第2可動接片に接続したNチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタであり、バイパス電流制限回路は、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインに接続された第1コンデンサと、第1コンデンサの他側とソース間に接続された第1抵抗とを更に備え、第1コンデンサと第1抵抗との接続点の電圧をNチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートに加え、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタを能動状態で動作させることを特徴とする。

0025

操作摘みのON操作で、A極の前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接触し、第1スイッチが閉じ制御される際に、B極の第2スイッチは開制御されているので、第1スイッチが閉じ制御される瞬間に、直流電源から第1コンデンサを充電する充電電流が直列に接続される第1抵抗に流れる。その結果、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートに、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタを能動状態とするゲート電圧VGSが加わり、ドレインとソース間に低電流に制限された直流電流が流れる。

0026

続く操作摘みの0N操作によって、第2可動接片の前方に形成された前方第2可動接点が、遅れて前方第2固定接点に接触する際の接点間の電圧は、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソース間の電圧であり、低電流に制御された直流電流がNチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソース間に流れているので、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が接触する際にアーク放電は発生しない。

0027

ON操作位置から、操作摘みのOFF操作で、前方第2可動接点が、先に前方第2固定接点から切り離される際にも、前方第2固定接点に接触する際の接点間の電圧は、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソース間の電圧であり、低電流に制限された直流電流が、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソース間に流れるので、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が接触する際にアーク放電は発生しない。

0028

続く操作摘みの0FF操作によって、前方第1可動接点が、遅れて前方第1固定接点から切り離されるが、両者の接点間には、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタで制御される低電流の直流電流が流れるだけなので、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が切り離される際にもアーク放電は発生しない。

0029

請求項4に記載の直流電源制御装置は、2極式ロッカースイッチが、2極双投式ロッカースイッチであり、2極双投式ロッカースイッチのB極は、第2可動接片の後方に形成された後方第2可動接点と、後方第2可動接点の移動軌跡上に配置され、操作摘みのON操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接続する前に、後方第2可動接点に接続し、操作摘みのOFF操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が遮断される前に、後方第2可動接点に接続する後方第2固定接点とを更に有し、前方第1固定接点を、直流電源の高圧側に接続し、第1可動接片を、直流電源回路を介して前方第2固定接点に接続するとともに、後方第2固定接点を、第1コンデンサと第1抵抗との接続点に接続したことを特徴とする。

0030

操作摘みのOFF操作位置からのON操作で、第1可動接片の前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接触する際に、第2可動接片の後方第2可動接点は後方第2固定接点に接続していて、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソースは等電位で、ドレインとソース間に直流電流は流れず、B極の第2スイッチも開制御されているので、前方第1可動接点は、直流電源と遮断されている。その後、第1スイッチが閉じ制御されることにより、第1コンデンサを充電する充電電流が流れる。

0031

続く操作摘みの0N操作によって、後方第2可動接点が後方第2固定接点から切り離されると、第1コンデンサを充電する充電電流が第1抵抗に流れ、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートにゲート電圧VGSが加わることによつて、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタは能動状態で動作し、ドレインとソース間に低電流に制御された直流電流が流れる。

0032

続く操作摘みの0N操作によって、前方第2可動接点が前方第2固定接点に接触する際に、 第2スイッチに並列に接続するバイパス電流制限回路には、低電流に制御された直流電流が流れるだけなので、その間にアーク放電は発生しない。操作摘みが、前方第2可動接点が前方第2固定接点に接触するON操作位置に達すると、第1スイッチと第2スイッチが閉じ制御される直流電源回路を介して直流電源から負荷へ直流電力が給電される。このとき、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソースは、前方第2固定接点と前方第2固定接点が接触して短絡することにより等電位となり、バイパス電流制限回路のドレインとソース間に直流電流は流れない。

0033

ON操作位置から、操作摘みのOFF操作で、先に前方第2可動接点が前方第2固定接点から切り離され、その瞬間に第1コンデンサを充電する充電電流が第1抵抗に流れ、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタは能動状態で動作し、ドレインとソース間に低電流に制御された直流電流が流れるので、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が切り離される際にアーク放電は発生しない。

0034

続く操作摘みのOFF操作で、第2可動接片の後方第2可動接点が後方第2固定接点に接続し、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソースが等電位となり、バイパス電流制限回路のドレインとソース間に直流電流は流れず、また、B極の第2スイッチは開制御されているので、その後、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が切り離される際にも、接点間に直流電流が流れず、第1スイッチが開制御される際にもアーク放電は発生しない。

0035

請求項5に記載の直流電源制御装置は、絶縁ゲート形電界効果トランジスタは、ドレインとソースをそれぞれ、前方第2固定接点と第2可動接片に接続したPチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタであり、バイパス電流制限回路は、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインに接続された第2コンデンサと、第2コンデンサの他側とソース間に接続された第2抵抗とを更に備え、第2コンデンサと第2抵抗との接続点の電圧をPチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートに加え、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタを能動状態で動作させることを特徴とする。

0036

操作摘みのON操作で、A極の前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接触し、第1スイッチが閉じ制御される際に、B極の第2スイッチは開制御されているので、第1スイッチが閉じ制御される瞬間に、直流電源から第2コンデンサを充電する充電電流が直列に接続される第2抵抗に流れる。その結果、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートに、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタを能動状態とするゲート電圧VGSが加わり、ドレインとソース間に低電流に制限された直流電流が流れるので、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接触する際にアーク放電は発生しない。

0037

続く操作摘みの0N操作によって、第2可動接片の前方に形成された前方第2可動接点が、遅れて前方第2固定接点に接触する際の接点間の電圧は、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソース間の電圧であり、低電流に制限された直流電流がPチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソース間に流れているので、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が接触する際にアーク放電は発生しない。

0038

ON操作位置から、操作摘みのOFF操作で、前方第2可動接点が、先に前方第2固定接点から切り離される際にも、前方第2固定接点に接触する際の接点間の電圧は、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソース間の電圧であり、低電流に制限された直流電流が、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソース間に流れているので、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が切り離される際にアーク放電は発生しない。

0039

続く操作摘みの0FF操作によって、前方第1可動接点が、遅れて前方第1固定接点から切り離されるが、両者の接点間には、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタで制限される低電流の直流電流が流れるだけなので、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が切り離される際にもアーク放電は発生しない。

0040

請求項6に記載の直流電源制御装置は、2極式ロッカースイッチが、2極双投式ロッカースイッチであり、2極双投式ロッカースイッチのB極は、第2可動接片の後方に形成された後方第2可動接点と、後方第2可動接点の移動軌跡上に配置され、操作摘みのON操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接続する前に、後方第2可動接点に接続し、操作摘みのOFF操作で、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が遮断される前に、後方第2可動接点に接続する後方第2固定接点とを更に有し、前方第1固定接点を、直流電源の低圧側に接続し、第1可動接片を、それぞれと、直流電源回路を介して前方第2固定接点に接続するとともに、後方第2固定接点を、第2コンデンサと第2抵抗との接続点に接続したことを特徴とする。

0041

操作摘みのOFF操作位置からのON操作で、第1可動接片の前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接触する際に、第2可動接片の後方第2可動接点は後方第2固定接点に接続し、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソースは等電位で、ソースとドレイン間に直流電流は流れず、B極の第2スイッチも開制御されているので、前方第1可動接点は、直流電源と遮断されている。その後、第1スイッチが閉じ制御されることにより、第2コンデンサを充電する充電電流が流れる。

0042

続く操作摘みの0N操作によって、後方第2可動接点が後方第2固定接点から切り離されると、第2コンデンサを充電する充電電流が第2抵抗に流れ、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのゲートにゲート電圧VGSが加わることによつて、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタは能動状態で動作し、ソースとドレイン間に低電流に制御された直流電流が流れる。

0043

続く操作摘みの0N操作によって、前方第2可動接点が前方第2固定接点に接触する際に、 第2スイッチに並列に接続するバイパス電流制限回路には、低電流に制御された直流電流が流れるだけなので、その間にアーク放電は発生しない。操作摘みが、前方第2可動接点が前方第2固定接点に接触するON操作位置に達すると、第1スイッチと第2スイッチが閉じ制御される直流電源回路を介して直流電源から負荷へ直流電力が給電される。このとき、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのソースとドレインは、前方第2固定接点と前方第2固定接点が接触して短絡することにより等電位となり、バイパス電流制限回路のソースとドレイン間に直流電流は流れない。

0044

ON操作位置から、操作摘みのOFF操作で、先に前方第2可動接点が前方第2固定接点から切り離され、その瞬間に第2コンデンサを充電する充電電流が第2抵抗に流れ、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタは能動状態で動作し、ソースとドレイン間に低電流に制御された直流電流が流れるので、前方第2可動接点と前方第2固定接点間が切り離される際にアーク放電は発生しない。

0045

続く操作摘みのOFF操作で、第2可動接片の後方第2可動接点が後方第2固定接点に接続し、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタのドレインとソースが等電位となり、バイパス電流制限回路のソースとドレイン間に直流電流は流れず、また、B極の第2スイッチは開制御されているので、その後、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が切り離される際にも、接点間に直流電流が流れていないので、その接点間にアーク放電は発生しない。

発明の効果

0046

請求項1の発明によれば、2極式ロッカースイッチの操作摘みを操作するだけで、2回路の第1スイッチと第2スイッチの開閉制御を所定の順にシーケンス制御でき、開閉制御する際の第1スイッチと第2スイッチのいずれの接点間にもアーク放電が発生することがなく、直流電源と負荷の間を接離できる。

0047

請求項2の発明によれば、2極式ロッカースイッチにより生じさせる第1スイッチと第2スイッチの開閉動作時間差内に、確実に第1スイッチと第2スイッチの開閉制御に応答させることができる。

0048

請求項3と請求項5の発明によれば、直列に接続するコンデンサと抵抗を用いるだけで、第1スイッチと第2スイッチを閉じ制御して直流電源回路に流れる直流電流より、バイパス電流制限回路に流れる直流電流を低下させることができる。

0049

請求項4と請求項6の発明によれば、第1スイッチの第1可動接点と第1固定接点間が接離する瞬間には、バイパス電流制限回路に流れる電流が停止しているので、確実に接点間のアーク放電を抑制できる。

0050

また、操作摘みのON操作位置で、直流電源から負荷へ直流電力が給電される間に、絶縁ゲート形電界効果トランジスタのソースとドレイン間が遮断され、絶縁ゲート形電界効果トランジスタでの電力消費がなく、直流電源から負荷へ給電できる。

0051

また、操作摘みのOFF操作位置で、第1スイッチの絶縁不良が生じても、直流電流か流れることによる絶縁ゲート形電界効果トランジスタの異常発熱や発火の危険がない。

図面の簡単な説明

0052

本発明の第1実施の形態に係る直流電源制御装置1の電源制御回路1’を示す回路図である。
電源制御回路1’の第1スイッチSw1と第2スイッチSw2に用いる2極単投式ロッカースイッチ20を示す部分破断斜視図である。
2極単投式ロッカースイッチ20の前方第1固定接点Sa、前方第1可動接点Sb及び前方第2固定接点Sc、前方第2可動接点Sdの電源制御回路1’への接続を示す接続図である。
第1アクチュエータ22Aを収容する第1ガイド孔部27Aと第2アクチュエータ22Bを収容する第2ガイド孔部27Bのオフセットした取付位置を示す操作摘み23の底面図である。
2極単投式ロッカースイッチ20の操作摘み23がOFF操作位置にある際の(a)は、A極に沿って切断し、(b)は、B極に沿って切断し、それぞれ比較して示す断面図である。
操作摘み23を図5のOFF操作位置から図中時計周りに回転させてON操作した際の(a)は、A極に沿って切断し、(b)は、B極に沿って切断し、それぞれ比較して示す縦断面図である。
操作摘み23を図6から更に時計周りに回転させてON操作位置までON操作した際の(a)は、A極に沿って切断し、(b)は、B極に沿って切断し、それぞれ比較して示す縦断面図である。
操作摘み23を図7のON操作位置から図中反時計周りに回転させてOFF操作した際の(a)は、A極に沿って切断し、(b)は、B極に沿って切断し、それぞれ比較して示す断面図である。
本発明の第2実施の形態に係る直流電源制御装置30の操作摘み23がOFF操作位置にある際の電源制御回路30’の回路図である。
電源制御回路30’の第1双投スイッチDSw1と第2双投スイッチDSw2に用いる2極双投式ロッカースイッチ31を示す部分破断斜視図である。
2極双投式ロッカースイッチ31の前方第1固定接点Sa、前方第1可動接点Sb1及び前方第2固定接点Sc、前方第2可動接点Sd1及び後方第2可動接点Sd2、後方第2固定接点Seの電源制御回路30’への接続を示す接続図である。
2極双投式ロッカースイッチ31の操作摘み23がOFF操作位置にある際の(a)は、A極に沿って切断し、(b)は、B極に沿って切断し、それぞれ比較して示す縦断面図である。
操作摘み23を図12に示すOFF操作位置から図中時計周り方向に回転させてON操作し、前方第1可動接点Sb1が前方第1固定接点Saに接触した際の(a)は、A極に沿って切断し、(b)は、B極に沿って切断し、それぞれ比較して示す縦断面図である。
操作摘み23が図13操作位置にある際の電源制御回路30’の回路図である。
操作摘み23を図14から更にON操作した際の(a)は、A極に沿って切断し、(b)は、B極に沿って切断し、それぞれ比較して示す断面図である。
操作摘み23が図15の操作位置にある際の電源制御回路30’の回路図である。
操作摘み23を図15から更にON操作位置までON操作した際の(a)は、A極に沿って切断し、(b)は、B極に沿って切断し、それぞれ比較して示す断面図である。
操作摘み23が図17のON操作位置にある際の電源制御回路30’の回路図である。
本発明の第3実施の形態に係る直流電源制御装置40の操作摘み23がOFF操作位置にある際の電源制御回路40’の回路図である。
従来の直流電源制御装置100を示す回路図ある。

実施例

0053

以下、本発明の第1実施の形態に係る直流電源制御装置1を、図1乃至図8を用いて説明する。図1は、直流電源制御装置1の電源制御回路1’を示し、電源制御回路1’は、直流電源2の一側の高圧側電極2aと他側の低圧側電極2bの間に、第1スイッチSw1と第2スイッチSw2と負荷RLとが直列に接続することより閉ループの直流電源回路3が形成されている。従って、第1スイッチSw1と第2スイッチSw2が閉じ制御される(以下、閉じ制御される状態を、ONという)と、直流電源2から直流電源回路3を直流電流が流れて、負荷RLに直流電力を給電する。尚、負荷RLは、後述するバイパス電流制限回路4に接続されていなければ、直流電源回路3のいずれの位置に接続させてもよい。

0054

第2スイッチSw2に並列に接続するバイパス電流制限回路4は、第1スイッチSw1と第2スイッチSw2がONとなって直流電源回路3に流れる上記直流電流より低い直流電流を流すもので、本実施の形態では、第2スイッチSw2の高圧側接点Scに接続する接続点T1にドレインDを、低圧側接点Sdに接続する接続点T3にソースSを接続したNチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(以下、NMOSFETという)5を備えている。NMOSFET5のゲートGは、接続点T1と接続点T3間に直列に接続された第1コンデンサC1と第1抵抗R1の接続点に接続され、第1抵抗R1の両端の電圧がゲート電圧VGSとしてNMOSFET5のゲートGに加わるようにしている。尚、NMOSFET5のソースSとゲートG間には、ゲートGへの過大入力を防ぐツェナーダイオードZdが接続されている。

0055

このように構成されたバイパス電流制限回路4では、第2スイッチSw2を開制御し(以下、開制御した状態をOFFという)、第1スイッチSw1をONとすると、第1コンデンサC1を充電する充電電流が第1抵抗R1に流れ、第1抵抗R1の両端の電圧、すなわち、ゲート電圧VGSは、第1スイッチSw1をONとした瞬間に最大となり、直列に接続した第1抵抗R1と第1コンデンサC1による過渡現象により徐々に減少する。第1スイッチSw1をONとした瞬間のゲート電圧VGSは、直流電源2の電圧をE、負荷RLの内部抵抗をrl、第1抵抗R1の抵抗をr1として、
VGS=E・r1/(rl+r1)
で表され、ここでは、第1スイッチSw1をONとした瞬間の最大ゲート電圧VGSが、NMOSFETが飽和状態に移行するスレッショルド電圧Vth未満となるように、第1抵抗R1の抵抗をr1を設定する。従って、第1スイッチSw1がON、第2スイッチSw2がOFFの状態では、NMOSFET5は能動状態で動作し、トレインD−ソースS間には、第2スイッチSw2がONとなって直流電源回路3に流れる直流電流より低い電流に制御された直流電流が流れる。

0056

電源制御回路1’の第1スイッチSw1と第2スイッチSw2は、図2乃至図4に示す2極単投式ロッカースイッチ20のA極を第1スイッチSw1と、B極を第2スイッチSw2として構成される。以下、2極単投式ロッカースイッチ20の各部の構成を、図3に図示する左方を前方と、右方を後方と、上方をB極側と、下方をA極側として説明する。2極単投式ロッカースイッチ20は、絶縁ケース21に上方に開口するスイッチ室21aが形成され、図3に示すように、スイッチ室21aの底面のA極側にA極の第1コモン端子24A及び第1固定端子26Aが、B極側にB極の第2コモン端子24B及び第2固定端子26Bが、それぞれ前後方向に沿って平行に植設されている。

0057

図2に示すように、第1コモン端子24Aと第2コモン端子24Bは、それぞれ導電性の板状に形成され、スイッチ室21aのほぼ中央の互いに前後方向で同一の位置に起立支持さている。第1コモン端子24Aと第2コモン端子24Bの各上端には、前後方向を長手方向として互いに同一の細長帯状に形成された第1可動接片25Aと第2可動接片25Bが各上端を中心として揺動自在に支持されている。また、第1可動接片25Aと第2可動接片25Bの前方の下面には、それぞれSw1のコモン接点となる前方第1可動接点Sbと、Sw2のコモン接点となる前方第2可動接点Sdが互いに前後方向の同一となる位置に露出している。

0058

一方、第1固定端子26Aと第2固定端子26Bは、スイッチ室21aの底面に起立支持された板状の上端が後方に向かって直角に折り曲げられ、その各上面に前方第1可動接点Sbと前方第2可動接点Sdがそれぞれ接離する前方第1固定接点Saと前方第2固定接点Scが互いに前後方向の同一となる位置に露出している。すなわち、Sw1の固定接点となる前方第1固定接点Saは、第1コモン端子24Aの上端を中心に回転する前方第1可動接点Sbの移動軌跡上に露出して前方第1可動接点Sbに接離し、Sw2の固定接点となる前方第2固定接点Scは、第2コモン端子24Bの上端を中心に回転する前方第2可動接点Sdの移動軌跡上に露出して前方第2可動接点Sdに接離する。

0059

A極の前方第1固定接点Saと前方第1可動接点Sbを電源制御回路1’の第1スイッチSw1と、B極の前方第2固定接点Scと前方第2可動接点Sdを電源制御回路1’の第2スイッチSw2とするため、図3に示すように、前方第2固定接点Scに接続する第2固定端子26Bと、前方第1可動接点Sbに接続する第1コモン端子24Aとを、電源制御回路1’の接続点T1へ接続するとともに、前方第1固定接点Saに接続する第1固定端子26Aを直流電源2の高圧側電極2aに接続し、前方第2可動接点Sdに接続する第2コモン端子24Bを、電源制御回路1’の接続点T3へ接続する

0060

尚、A極を構成する第1コモン端子24A、第1可動接片25A、第1固定端子26A、前方第1可動接点Sb及び前方第1固定接点Saは、それぞれB極を構成する第2コモン端子24B、第2可動接片25B、第2固定端子26B、前方第2可動接点Sd及び前方第2固定接点Scと同一形状でスイッチ室21a内の前後方向の同一位置に配置されるので、一方を形成すれば、他方を代用できる。

0061

スイッチ室21aの上方の開口は、絶縁ケース21に揺動自在に支持される操作摘み23で覆われ、操作摘み23の底面側には、後述するロッド状の第1アクチュエータ22Aと第2アクチュエータ22Bとをそれぞれ下方の第1可動接片25Aと第2可動接片25Bに向けて出没自在に案内する第1ガイド孔部27Aと第2ガイド孔部27Bが凹設されている。

0062

第1アクチュエータ22Aと第2アクチュエータ22Bは、それぞれ第1ガイド孔部27Aと第2ガイド孔部27Bの内頂面との間に配設される圧縮バネにより下方に付勢され、半球面となった底面が第1可動接片25Aと第2可動接片25Bの上面に弾性接触して当接し、第1可動接片25Aと第2可動接片25Bとの当接位置は、操作摘み23を揺動操作することによって前後方向に移動する。

0063

ここで第1アクチュエータ22Aと第2アクチュエータ22Bは、同一形状に形成されているが、図4に示すように、第2アクチュエータ22Bを案内する第2ガイド孔部27Bの位置は、第1アクチュエータ22Aを案内する第1ガイド孔部27Aの位置に比べてδの距離だけ後方にオフセットした位置となっている。その結果、操作摘み23の操作位置にかかわらず、A極の第1アクチュエータ22Aと第1可動接片25Aとの当接位置は、B極の第2アクチュエータ22Bと第2可動接片25Bとの当接位置より常に前方の位置となっている。ここでは、第1アクチュエータ22Aを案内する第1ガイド孔部27Aを、操作摘み23の回転中心軸と前後方向で同一位置に凹設しているが、相対的に第1ガイド孔部27Aより第2ガイド孔部27Bの位置が後方寄りにあれば、両者を操作摘み23のいずれの位置に形成してもよい。

0064

このように第1可動接片25Aへの当接位置を第2可動接片25Bの当接位置より前方とすることにより、操作摘み23の後方を押し込み、操作摘み23を図5乃至図8において時計回りに回転させるON操作では、第1アクチュエータ22Aが当接する第1可動接片25Aが、第2アクチュエータ22Bが当接する第2可動接片25Bより先に反時計回りに回転し、前方第1可動接点Sbと前方第1固定接点Saとからなる第1スイッチSw1が、前方第2可動接点Sdと前方第2固定接点Scとからなる第2スイッチSw2より先にONとなる。

0065

また、操作摘み23を図5乃至図8において反時計回りに回転させるOFF操作では、第2可動接片25Bが第1可動接片25Aより先に時計回りに回転し、前方第2可動接点Sdと前方第2固定接点Scとからなる第2スイッチSw2が、前方第1可動接点Sbと前方第1固定接点Saとからなる第1スイッチSw1より先にOFFとなる。

0066

次に、このように構成された直流電源制御装置1の動作を、操作摘み23を操作する段階に沿って説明する。直流電源2から負荷RLへ直流電力を給電しない待機状態では、直流電源2と負荷RLを絶縁するため、2極単投式ロッカースイッチ20の操作摘み23を図5に示すOFF操作位置としておく。操作摘み23がOFF操作位置にある場合には、第1アクチュエータ22Aと第2アクチュエータ22Bのいずれも、揺動支点となる第1コモン端子24Aと第2コモン端子24Bの上端より後方の第1可動接片25Aと第2可動接片25Bに当接するので、第1可動接片25Aと第2可動接片25Bは図中時計回りに回転していて、第1スイッチSw1と第2スイッチSw2はいずれもOFFとなり、OFFとなった第1スイッチSw1によって 直流電源2と負荷RLの間は遮断されている。

0067

OFF操作位置から操作摘み23を、図6に図示するように図中時計周り方向に回転させてON操作すると、A極の第1アクチュエータ22Aと第1可動接片25Aの当接位置が揺動支点より前方に移動し、第1可動接片25Aが第2可動接片25Bより先に反時計回りに回転し、前方第1可動接点Sbが前方第1固定接点Saに接触し、第1スイッチSw1がONとなる。このとき、前方第2可動接点Sdは前方第2固定接点Scに接触していないので、第2スイッチSw2はOFFを維持している。第1スイッチSw1がONとなることによって、直流電源2から第1コンデンサC1を充電する充電電流が直列に接続された第1抵抗R1に流れる。NMOSFET5のゲート電圧VGSとなる第1抵抗R1の両端の電圧は、第1スイッチSw1がONとなった瞬間に最大となるが、上述した通り、最大となるゲート電圧VGSがスレッショルド電圧Vth未満となるように、第1抵抗R1の抵抗値を設定するので、NMOSFET5は能動状態で動作する。従って、NMOSFET5のドレインDとソースS間には、両者を短絡した場合に比べて十分に低い電流に制御された直流電流が流れ、第1スイッチSw1の前方第1可動接点と前方第1固定接点間が接触する際にアーク放電は発生しない。

0068

操作摘み23を更に時計周り方向に回転させてON操作位置までON操作すると、A極の第1可動接片25Aに遅れて第2可動接片25Bが反時計回りに回転し、前方第2可動接点Sdが前方第2固定接点Scに接触し、第2スイッチSw2がONとなる。第1スイッチSw1は既にONとなっているので、第2スイッチSw2がONとなることによって、直流電源回路3を介して直流電源2から負荷RLに直流電流が流れ、負荷RLに直流電力が給電される。

0069

前方第2可動接点Sdと前方第2固定接点Scが接触する際の両者の電位差は、第2スイッチSw2に並列に接続するNMOSFET5のドレインDとソースS間の電圧に等しく、ドレインDとソースS間には上述の通り、低電流が流れているので、前方第2可動接点Sdと前方第2固定接点Scが接触し、第2スイッチSw2がONとなる際にもアーク放電は発生しない。その後、前方第2可動接点Sdと前方第2固定接点Scが接触し、第2スイッチSw2がONとなった状態では、直列に接続する第1コンデンサC1と第1抵抗R1の両端の電位が等電位となって、NMOSFET5のゲートGにゲート電圧VGSが加わらないので、NMOSFET5は遮断状態となってドレインDとソースS間に直流電流は流れない。

0070

ON操作位置から操作摘み23を図8に示すように反時計周り方向に回転させてOFF操作すると、B極の第2アクチュエータ22Bと第2可動接片25Bの当接位置が揺動支点より後方に移動する。これにより第2可動接片25Bが第1可動接片25Aより先に時計回りに回転し、前方第2可動接点Sdが前方第2固定接点Scから切り離され、第2スイッチSw2がOFFとなる。このとき第1スイッチはONとなっていて、直流電源2から第1コンデンサC1を充電する充電電流が第1抵抗R1に流れ、能動状態で動作するNMOSFET5のドレインDとソースS間に低電流に制御された直流電流が流れるので、前方第2可動接点Sdが前方第2固定接点Scから離れる際にも、アーク放電は発生しない。

0071

操作摘み23を更に反時計周り方向に回転させて図5に示すOFF操作位置までOFF操作すると、B極の第2可動接片25Bに遅れてA極の第1可動接片25Aが時計回りに回転し、前方第1可動接点Sbが前方第1固定接点Saから離れて、第1スイッチSw1がOFFとなり、直流電源2と負荷RLの間が遮断される。このとき、前方第1可動接点Sbと前方第1固定接点Saの第1スイッチの接点間には、NMOSFET5が能動状態で動作することによってバイパス電流制限回路4を流れる低電流の直流電流が流れるだけなので、前方第1可動接点と前方第1固定接点間が切り離される際にもアーク放電は発生しない。

0072

次に本発明の第2実施の形態に係る直流電源制御装置30を、図9乃至図18を用いて説明する。直流電源制御装置30は、第1実施の形態に係る直流電源制御装置1と比較し、2極単投式ロッカースイッチ20を2極双投式ロッカースイッチ31とし、第1スイッチSw1と第2スイッチSw2とを2極双投式ロッカースイッチ31のA極とB極の各コモン接点と一方の固定接点で構成するとともに、2極双投式ロッカースイッチ31のB極の他方の固定接点(後方第2固定接点Se)を、直列に接続された第1コンデンサC1と第1抵抗R1の接続点T2に接続した点が相違するだけであるので、直流電源制御装置1の各部と同一若しくは同様に作用する構成については、同一番号を付してその詳細な説明は省略する。

0073

図9は、直流電源制御装置30の電源制御回路30’を示し、電源制御回路30’は、直流電源2の一側の高圧側電極2aと他側の低圧側電極2bの間に、第1双投スイッチDSw1と第2双投スイッチDSw2と負荷RLとが直列に接続される。このうち、第1スイッチSw1の各接点に相当する第1双投スイッチDSw1のコモン接点Sbと一方の固定接点Sa間が接触し、第2スイッチSw2の各接点に相当する第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdと一方の固定接点Sc間が接触すると、直流電源2から負荷RLへ直流電力を給電する閉ループの直流電源回路3が形成される。

0074

また、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdに接離する他方の固定接点Seは、バイパス電流制限回路4の第1コンデンサC1と第1抵抗R1の接続点T2に接続される。
接続点T2は、NMOSFET5のゲートGへも接続し、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdは、NMOSFET5のソースSに接続しているので、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdが固定接点Seに接触している間は、NMOSFET5のゲートGとソースSを等電位として、NMOSFET5が遮断状態で動作するように作用する。

0075

電源制御回路30’の第1双投スイッチDSw1と第2双投スイッチDSw2は、図10図11に示す2極双投式ロッカースイッチ31のA極とB極で構成される。これらの図に示すように、2極双投式ロッカースイッチ31は、スイッチ室21aの底面のA極側の第1コモン端子24Aの後方に後方第1固定端子32Aが、B極側の第2コモン端子24Bの後方に後方第2固定端子32Bがそれぞれ植設されている。

0076

A極の第1コモン端子24Aの上端を中心として揺動自在に支持される第1可動接片25Aの後方の下面には、前方第1可動接点Sb1とともに第1双投スイッチDSw1のコモン接点Sbとなる後方第1可動接点Sb2が、また、B極の第2コモン端子24Bの上端を中心として揺動自在に支持される第2可動接片25Bの後方の下面には、前方第2可動接点Sd1とともに第2双投スイッチDSw1のコモン接点Sdとなる後方第2可動接点Sd2が、互いに前後方向の同一位置に露出している。

0077

一方、前方に直角に折り曲げられた後方第1固定端子32Aと後方第2固定端子32Bの上面には、それぞれ後方第1固定接点Soと後方第2固定接点Seが露出している。このうち、後方第1固定接点Soは、第1コモン端子24Aの上端を中心として回転する後方第2可動接点Sb2の移動軌跡に露出し、後方第2可動接点Sb2と接離し、後方第2固定接点Seは、第2コモン端子24Bの上端を中心に回転する後方第2可動接点Sd2の移動軌跡に露出し、後方第2可動接点Sd2と接離する。

0078

ここで、A極の前方第1固定接点Saと前方第1可動接点Sbを第1スイッチSw1と、B極の前方第2固定接点Scと前方第2可動接点Sdを第2スイッチSw2とし、2極双投式ロッカースイッチ31の第1スイッチSw1を含むA極を、電源制御回路30’の第1双投スイッチDSw1と、2極双投式ロッカースイッチ31の第2スイッチSw2を含むB極を、電源制御回路30’の第2双投スイッチDSw2とするため、図11に示すように、前方第2固定接点Scに接続する第2固定端子26Bと、前方第1可動接点Sb1及び後方第1可動接点Sb2に接続する第1コモン端子24Aとを、電源制御回路30’の接続点T1へ接続し、前方第1固定接点Saに接続する第1固定端子26Aを直流電源の高圧側電極2aに接続し、前方第2可動接点Sd1と後方第2可動接点Sd2に接続する第2コモン端子24Bを、電源制御回路30’の接続点T3へ接続するとともに、後方第2固定接点Seに接続する後方第2固定端子32Bを、第1コンデンサC1と第1抵抗R1の接続点T2に接続する。

0079

次に、このように構成された直流電源制御装置30の動作を、操作摘み23を操作する段階に沿って説明する。直流電源2から負荷RLへ直流電力を給電しない待機状態では、直流電源2と負荷RLを絶縁するため、2極双投式ロッカースイッチ31の操作摘み23を図12に示すOFF操作位置としておく。操作摘み23がOFF操作位置にある場合には、第1アクチュエータ22Aと第2アクチュエータ22Bのいずれも、揺動支点となる第1コモン端子24Aと第2コモン端子24Bの上端より後方の第1可動接片25Aと第2可動接片25Bに当接するので、第1可動接片25Aと第2可動接片25Bは図中時計回りに回転し、A極の後方第1可動接点Sb2と後方第1固定接点So間及びB極の後方第2可動接点Sd2と後方第2固定接点Se間が接触している。その結果、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdが固定接点Seに接触し、NMOSFET5は遮断状態で動作している。また、前方第1可動接点Sbと前方第1固定接点Saが離れ、OFFとなった第1スイッチSw1によって 直流電源2と負荷RLの間は遮断されている。

0080

OFF操作位置から操作摘み23を図中時計周り方向に回転させてON操作すると、図13に図示するように、A極の第1アクチュエータ22Aと第1可動接片25Aの当接位置がB極より先に揺動支点より前方に移動し、前方第1可動接点Sb1が前方第1固定接点Saに接触し、第1スイッチSw1がONとなる。このとき、B極の第2アクチュエータ22Bと第2可動接片25Bの当接位置は、第2可動接片25Bの揺動支点の後方に残されているので、後方第2可動接点Sd2と後方第2固定接点Se間は接触していて、図14に示すように、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdは固定接点Seに接触し続け、NMOSFET5が遮断状態で動作している。従って、バイパス電流制限回路4に直流電流が流れず、第2スイッチSw2もOFFとなっているので、前方第1可動接点Sb1と前方第1固定接点Saが接触する際にアーク放電は発生しない。

0081

操作摘み23を更に時計周り方向に回転させてON操作すると、図15(b)に示すように、B極の第2アクチュエータ22Bと第2可動接片25Bの当接位置が、遅れて第2可動接片25Bの揺動支点の前方に移動し、第2可動接片25Bが反時計回りに回転して、後方第2可動接点Sd2がと後方第2固定接点Seから離れる。この状態で、図16に示すように、電源制御回路30’の第1双投スイッチDSw1のコモン接点(前方第1可動接点)Sbは、前方第1固定接点Sa側に接触して、第1スイッチSw1がONを維持し、第2双投スイッチDSw2のコモン接点(前方第2可動接点Sd1若しくは後方第2可動接点Sd2)は、いずれの固定接点(前方第2固定接点Sc若しくは後方第2固定接点Se)にも接触しない中立位置にある。すなわち、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdと固定接点Se間が切り離されることによって、直流電源2から第1コンデンサC1を充電する充電電流が直列に接続された第1抵抗R1に流れ、NMOSFET5は、ドレインDとソースS間に十分に低い電流に制御された直流電流が流れる能動状態で動作する。

0082

続いて、図17に示すように、操作摘み23を更に時計周りに回転させてON操作位置までON操作すると、遅れて反時計回りに回転するB極の第2可動接片25Bの前方第2可動接点Sdが前方第2固定接点Scに接触し、第2スイッチSw2がONとなり、図18に示すように、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdは、前方第2固定接点Sc側に接触する。A極の第1スイッチSw1は既にONとなっているので、B極の第2スイッチSw2が遅れてONとなることによって、直流電源回路3を介して直流電源2から負荷RLに直流電流が流れ、負荷RLに直流電力が給電される。第2可動接点Sdが前方第2固定接点Scに接触する際には、NMOSFET5は能動状態で動作し、バイパス電流制限回路4に低電流の直流電流が流れているので、第2可動接点Sdが前方第2固定接点Sc間にもアーク放電は発生しない。

0083

第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdが前方第2固定接点Scに接触し、直流電源回路3を介して直流電源2から負荷RLに直流電流が流れている間、NMOSFET5のドレインDとソースS間は、コモン接点Sdと前方第2固定接点Scが接触することにより短絡し、NMOSFET5は遮断状態となって、バイパス電流制限回路4に直流電流は流れない。従って、NMOSFET5による電力消費がない。

0084

図17に示すON操作位置から図15に示す位置まで操作摘み23を反時計周りに回転させてOFF操作すると、B極の第2アクチュエータ22Bと第2可動接片25Bの当接位置が先に揺動支点より後方に移動して、前方第2可動接点Sdと前方第2固定接点Sc間が切り離され、第2スイッチSw2がOFFとなり、図16に示すように、電源制御回路30’の第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdは、いずれの固定接点Sc、Seにも接触しない中立位置となり、NMOSFET5は、能動状態で動作し、バイパス電流制限回路4に低電流が流れる。従って、その後、操作摘み23を更に反時計周りに図13に示す位置までOFF操作し、後方第2可動接点Sd2が後方第2固定接点Seに接触する際にも、両接点間にアーク放電が発生しない。

0085

後方第2可動接点Sd2が後方第2固定接点Seに接触すると、図14に示すように、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdが固定接点Seに接触することにより、NMOSFET5は遮断状態となり、その後更に操作摘み32を図12に示すOFF操作位置までOFF操作し、遅れてA極の第1可動接片25Aの前方第1可動接点Sbを前方第1固定接点Saから切り離し、第1スイッチSw1をOFFとする際にも、両接点間に直流電流が流れていないので、アーク放電は発生しない。

0086

このように本実施の形態に係る直流電源制御装置30によれば、第1双投スイッチDSw1の前方第1固定接点Saに前方第1可動接点Sbが接離する(第1スイッチSw1がON、OFF制御される)前後で、前方第1固定接点Saと前方第1可動接点Sb間には直流電流が流れないので、接点Sa、Sb間のアーク放電を確実に防止できる。

0087

また、この直流電源制御装置30によれば、直流電源2から負荷RLへ直流電力を給電している間と、直流電源2と負荷RLを遮断している間のいずれも、NMOSFET5を遮断状態とするので、前者の給電期間中には、NMOSFET5の発熱による電力損失がなく、後者の遮断期間中には、第1スイッチSw1を構成するA極の前方第1固定接点Saと前方第1可動接点Sb間の絶縁不良が生じても、NMOSFET5のドレインDとソースS間に直流電流が流れ続けることによる異常発熱の危険がない。

0088

上述の各実施の形態では、第2スイッチSw2に並列にドレインDとソースSを接続する絶縁ゲート形電界効果トランジスタを、Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタ5としたが、Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(以下、PMOSFETという)を用いてもよい。

0089

図19は、第2実施の形態の電源制御回路30’に使用されているNMOSFET5をPMOSFET41に代えた本発明の第3実施の形態に係る直流電源制御装置40の電源制御回路40’である。PMOSFET41は、NMOSFET5と電圧の極性及び直流電流が流れる方向が逆になるだけで同一に動作するので、電源制御回路40’は、電源制御回路30’と比べて、第2双投スイッチDSw2のコモン接点Sdが直流電源回路3の高圧側に接続し、第2抵抗R2と第2コンデンサC2を、第2抵抗R2が高圧側で第2コンデンサC2が低圧側として直列に接続した構成が相違するだけで、他は同一であるので、その詳細な説明は省略する。

0090

上述の各実施の形態では、第1アクチュエータ22Aと第2アクチュエータ22Bを案内する第1ガイド孔部27Aと第2ガイド孔部27Bの形成位置を前後方向にオフセットし、同一の操作摘み23の操作で、第1可動接片25Aと第2可動接片25Bへの当接位置を前後に異ならせることができれば、第1アクチュエータ22Aと第2アクチュエータ22B間や第1ガイド孔部27Aと第2ガイド孔部27B間の相互の形状を異ならせる等他の手段であってもよい。

0091

また、第1可動接片25Aの揺動支点となる第1コモン端子24Aの上端の位置を、前後方向で、第2可動接片25Bの揺動支点となる第2コモン端子24Bの上端の位置より後方の位置として、操作摘み23のON操作では、第1可動接片25Aが先に、操作摘み23のOFF操作では、第2可動接片25Bが先に揺動支点周りに回転するようにしてもよい。

0092

また、上述の実施の形態では、バイパス電流制限回路4に絶縁ゲート型電界効果トランジスタを用いたが、他の回路素子を用いてバイパス電流制限回路4に流れる直流電流を低下若しくは停止するように制御してもよい。

0093

直流電源と負荷の間に接続させるスイッチで直流電源と負荷を接続若しくは遮断する直流電源制御装置に適している。

0094

1直流電源制御装置(第1実施の形態)
2直流電源
3直流電源回路
4バイパス電流制限回路
5Nチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(NMOSFET)
202極単投式ロッカースイッチ
23操作摘み
22A 第1アクチュエータ
24A 第1コモン端子
25A 第1可動接片
22B 第2アクチュエータ
24B 第2コモン端子
25B 第2可動接片
27B 第2ガイド孔部
30 直流電源制御装置(第2実施の形態)
31 2極双投式ロッカースイッチ
32A後方第1固定端子
32B 後方第2固定端子
40 直流電源制御装置(第3実施の形態)
41 Pチャネル絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(PMOSFET)
Sw1 第1スイッチ
Sw2 第2スイッチ
Sb 前方第1可動接点
Sa 前方第1固定接点
Sc 前方第2固定接点
Sd2 後方第2可動接点
Se 後方第2固定接点
DSw1 第1双投スイッチ
DSw2 第2双投スイッチ

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