JP2018113222A - 直流開閉器のアーク消去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化および低価格化を実現する。
【解決手段】アーク消去装置（１）は、機械式の第１スイッチ（ＳＷ１）に並列接続される半導体スイッチ（ＴＲ４）、第１スイッチ（ＳＷ１）の両接点間に発生する電圧により、半導体スイッチ（ＴＲ４）をオンにする電圧を出力する定電圧回路（２２）、および半導体スイッチ（ＴＲ４）と直列に接続され、前記半導体スイッチが短絡故障した際に流れる電流により断線する保護抵抗Ｒ１１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流開閉器の接点間に生じるアークを消去する直流開閉器のアーク消去装置に関する。

従来、直流開閉器に生じるアークを消去するアーク消去装置が知られている。アーク消去装置は、例えば特許文献１に開示されているように、直流開閉器と並列に接続され、直流開閉器の接点間に生じるアークを消去する。

特許文献１に記載のアーク消去装置は、具体的には、直流電源、機械式スイッチ、半導体スイッチ、電源回路および制御回路を備えている。機械式スイッチは直流電源と直列に接続され、半導体スイッチは機械式スイッチと並列に接続され、制御回路は半導体スイッチをオンオフさせ、電源回路は制御回路を駆動する。このような構成により、上記アーク消去装置は、機械式スイッチに流れるアークの電流を半導体スイッチに迂回させ、アークを消去するようにしている。

また、この種のアーク消去装置には、例えば特許文献２に開示されているように、半導体スイッチが短絡故障したときに、半導体スイッチを回路から切り離して、回路を保護するために、ヒューズが組み込まれている。

特許第３４４１８１３号公報 特公平７−６２９７０号公報

しかしながら、ヒューズは一般に定格電流が大きくなると、それに伴い部品形状が大きくなる。例えば、瞬時であっても大電流を通電できるヒューズは、相当に大きな部品形状となる。ヒューズは、例えば１ｍｓｅｃの間だけ１５０Ａを通電する必要がある場合、少なくとも定格電流１７Ａ以上のものを使用する必要がある。この場合、ヒューズは、外形寸法（長さ×幅×厚さ）が例えば６．１×２．５×２．５とかなり大きく、かつ高価になる。このため、ヒューズを使用することは、ヒューズを備えるアーク消去装置の基板サイズを大きくし、アーク消去装置の小型化および低価格化の障害になっている。

したがって、本発明の一態様は、小型化、および低価格化を実現することができる直流開閉器のアーク消去装置の提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る直流開閉器のアーク消去装置は、負荷装置の直流電源と直列に接続された機械式の第１スイッチに並列に接続される半導体スイッチと、前記第１スイッチの両接点に接続され、前記第１スイッチを開いたときに前記両接点の間に発生する電圧により、前記半導体スイッチをオンにする電圧を出力する電源回路と、前記半導体スイッチと直列に接続され、前記半導体スイッチが短絡故障した際に流れる電流により断線する、チップ抵抗器からなる保護抵抗とを備えている。

上記の構成によれば、第１スイッチを開くと、第１スイッチの両接点間に電圧が発生し、電源回路は、その電圧により、半導体スイッチをオンにする電圧を出力し、半導体スイッチはオンとなる。半導体スイッチがオンになると、電流は第１スイッチを迂回して半導体スイッチに流れる。したがって、第１スイッチの接点間では、アークが解消し、あるいはアークが発生しない。

一方、半導体スイッチが短絡故障した場合、半導体スイッチと直列に接続されるチップ抵抗器は、断線し、半導体スイッチおよびチップ抵抗器を含む迂回回路に電流が流れ続けることが防止する。

チップ抵抗器は、一般に使用されるヒューズの代替品であり、小型かつ安価である。すなわち、ヒューズに代えて、チップ抵抗器を使用すれば、アーク消去装置の基板サイズの小型化すなわちアーク消去装置の小型化、および低価格化を実現することができる。

上記の直流開閉器のアーク消去装置において、前記チップ抵抗器は、導電部分が金属薄膜である構成としてもよい。

上記の構成によれば、チップ抵抗器は、電気が流れる導電部分（すなわち抵抗部分）が金属薄膜であり、過電流が流れた場合に金属薄膜が溶断して断線する。したがって、半導体スイッチが断線故障した場合に、溶断する電流や溶断するまでの時間等の条件を設定し易く、ヒューズの代替品として好適である。

上記の直流開閉器のアーク消去装置は、筐体（例えばソケット）を有し、前記筐体に、前記負荷装置の前記第１スイッチと接続する接続部、並びに前記負荷装置の直流電源および負荷と接続する接続部が設けられている構成としてもよい。

上記の構成によれば、アーク消去装置は、回路の構成要素を筐体内に収容し、ユニット化した構成とすることができるので、各種負荷装置への適用が容易となる。

上記の直流開閉器のアーク消去装置において、前記負荷は車載用モータであり、前記第１スイッチは前記車載用モータをオンオフさせるリレーである構成としてもよい。

上記の構成によれば、アーク消去装置は、頻繁に動作するリレーに対してアークによる接点の摩耗を防止して長寿命化し、車載用に適した構成とすることができる。

本発明の一態様によれば、アーク消去装置の基板サイズの小型化すなわちアーク消去装置の小型化、および低価格化を実現することができる。

本発明の実施形態のアーク消去装置を負荷装置に接続した状態を示すブロック図である。 図１に示した負荷装置およびアーク消去装置の回路図である。 本発明の他の実施形態のアーク消去装置を負荷装置に接続した状態を示す回路図である。 図３に示した負荷装置およびアーク消去装置の回路図である。 本発明のさらに他の実施形態を示すものであって、アーク消去装置の適用例を示すブロック図である。

〔実施形態１〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本実施形態のアーク消去装置を負荷装置に接続した状態を示すブロック図である。

（負荷装置１の構成）
負荷装置１は、図１に示すように、直流電源Ｅ１、負荷１１および第１スイッチ（直流開閉器）ＳＷ１を備え、これらが閉ループを構成するように直列に接続されている。直流電源Ｅ１は例えば電池であり、負荷１１は例えばモータであり、第１スイッチＳＷ１は有接点を有する機械式のスイッチである。

（アーク消去装置２の構成）
アーク消去装置２は、図１に示すように、半導体スイッチＴＲ４、第１タイマ回路２１、電源回路２２、保護回路２３および保護抵抗Ｒ１１を備えている。

半導体スイッチＴＲ４は、本実施形態ではＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であり、ドレインが正側の第１通電路２５ａと接続され、ソースが負側の第２通電路２５ｂと接続されている。第１通電路２５ａは正側接続端子Ｔ１と接続され、正側接続端子Ｔ１は、第１スイッチＳＷ１の一方の端子と接続されている。また、第２通電路２５ｂは負側接続端子Ｔ２と接続され、負側接続端子Ｔ２は、第１スイッチＳＷ１の他方の端子と接続されている。正側接続端子Ｔ１から半導体スイッチＴＲ４を経て負側接続端子Ｔ２に至る回路は、第１スイッチＳＷ１に対する迂回回路２８となっており、半導体スイッチＴＲ４は、第１スイッチＳＷ１と並列に接続されている。

電源回路２２は、第１通電路２５ａおよび第２通電路２５ｂと接続されている。電源回路２２と第１通電路２５ａとの接続は、第１通電路２５ａから電源回路２２に向う方向を順方向とするダイオードＤ２を介して行われている。電源回路２２は、第１通電路２５ａおよび第２通電路２５ｂから給電されて一定電圧を半導体スイッチＴＲ４へ出力する定電圧回路である。

第１タイマ回路２１は、第１通電路２５ａにおける、第１通電路２５ａと半導体スイッチＴＲ４との接続部と第１通電路２５ａとダイオードＤ２との接続部との間に設けられている。第１タイマ回路２１は、アーク消去装置２の動作開始から一定時間が経過すると、すなわちコンデンサＣ１の充電が完了すると（コンデンサＣ１の電荷が満杯になると）、第１通電路２５ａを遮断する。

保護回路２３は、電源回路２２と半導体スイッチＴＲ４との間に設けられ、電源回路２２から供給される電圧を半導体スイッチＴＲ４のゲートに供給する。また、保護回路２３は、半導体スイッチＴＲ４のゲートに最大定格以上の電圧が掛からないようにして、半導体スイッチＴＲ４を保護する。なお、保護回路２３は、アーク消去装置２の基本的な動作上、必須のものではなく、省くことができる。

また、電源回路２２に対する半導体スイッチＴＲ４側とは反対側の位置における、第１通電路２５ａと第２通電路２５ｂとの間には、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ２が設けられている。ダイオードＤ１は、第２通電路２５ｂから第１通電路２５ａへ向う方向を順方向として、第１通電路２５ａおよび第２通電路２５ｂに接続されている。ダイオードＤ１は、第１タイマ回路２１、半導体スイッチＴＲ４およびダイオードＤ１によって形成される閉ループにより、第１タイマ回路２１に蓄積された電荷を放電させ、第１タイマ回路２１をリセットさせる。コンデンサＣ２は、第１通電路２５ａおよび第２通電路２５ｂのノイズを除去し、第１通電路２５ａと第２通電路２５ｂとの間の電圧を安定化する。なお、コンデンサＣ２は、アーク消去装置２の基本的な動作上、必須のものではなく、省くことができる。

（保護抵抗Ｒ１１の構成）
保護抵抗Ｒ１１は、迂回回路２８において半導体スイッチＴＲ４と直列に接続されている。なお、保護抵抗Ｒ１１を設ける位置は、図１に示した半導体スイッチＴＲ４と正側接続端子Ｔ１との間に限定されず、半導体スイッチＴＲ４と負側接続端子Ｔ２との間であってもよい。例えば、保護抵抗Ｒ１１は、負荷１１と第１タイマ回路２１との間（第１通電路２５ａ）の半導体スイッチＴＲ４の接続部と、半導体スイッチＴＲ４との間に設けられてもよい。

保護抵抗Ｒ１１は、抵抗値が例えば１ｍΩ〜１０ｍΩ程度の小さい値のチップ抵抗器であり、好ましくは導電部分（すなわち抵抗部分）が金属薄膜であるチップ抵抗器である。この場合、チップ抵抗器において、金属薄膜は例えばセラミックス基板上に形成されている。保護抵抗Ｒ１１は、半導体スイッチＴＲ４が故障により短絡した場合に、例えば溶断して断線状態となり、迂回回路２８に電流が流れ続けることを防止する。保護抵抗Ｒ１１には、市販品の金属箔低抵抗チップ抵抗器を使用することができる。

（アーク消去装置２の具体的な回路）
図２は、図１に示した負荷装置１およびアーク消去装置２の回路図である。図２に示すように、アーク消去装置２の第１タイマ回路２１は、直列接続されたコンデンサＣ１および抵抗Ｒ１を備えている。なお、コンデンサＣ１の静電容量は、電源回路２２のコンデンサＣ３の静電容量よりもはるかに大きい。また、抵抗Ｒ１は、抵抗値が低い抵抗であり、回路に過大な電流が流れることを防止する上において設けることが好ましいものの、アーク消去装置２の基本的な動作上、必須のものではなく、省くことができる。

電源回路２２は、トランジスタＴＲ１、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ２，Ｒ３およびツェナーダイオードＺＤ１を備えている。トランジスタＴＲ１のエミッタは、このエミッタから半導体スイッチＴＲ４のゲートに向う第３通電路２７と接続されている。コンデンサＣ３は、トランジスタＴＲ１のコレクタと第２通電路２５ｂとの間、抵抗Ｒ２は、トランジスタＴＲ１のベースとコレクタとの間、ツェナーダイオードＺＤ１は、トランジスタＴＲ１のベースと第２通電路２５ｂとの間、抵抗Ｒ３は、トランジスタＴＲ１のエミッタと第２通電路２５ｂとの間に、それぞれ設けられている。なお、前述したダイオードＤ２のカソードは、トランジスタＴＲ１のコレクタと接続されている。

保護回路２３は、抵抗Ｒ１０およびツェナーダイオードＺＤ２を備えている。抵抗Ｒ１０は、第３通電路２７におけるトランジスタＴＲ１のエミッタと半導体スイッチＴＲ４のゲートとの間、ツェナーダイオードＺＤ２は、半導体スイッチＴＲ４のゲートと第２通電路２５ｂとの間に、それぞれ設けられている。抵抗１０は、ゲート抵抗と呼ばれているものであり、半導体スイッチＴＲ４であるＦＥＴのゲートとソースとの間の寄生容量に流れ込む電流を制限している。

（アーク消去装置２の動作）
上記の構成において、アーク消去装置２の動作を以下に説明する。

（第１スイッチＳＷ１を閉じる場合）
負荷装置１およびアーク消去装置２の停止状態では、第１スイッチＳＷ１が開状態である。したがって、第１スイッチＳＷ１の接点間には、直流電源Ｅ１による電圧が生じている。

上記の状態から、第１スイッチＳＷ１を閉じると、直流電源Ｅ１、負荷１１、第１スイッチＳＷ１および直流電源Ｅ１の経路にて負荷１１に電流が流れ、負荷１１（負荷装置１）が動作する。

（第１スイッチＳＷ１を開く場合）
第１スイッチＳＷ１を開くと、負荷１１に流れる電流が遮断され、負荷１１（負荷装置１）が動作を停止する。

この場合、第１スイッチＳＷ１が開くと、第１スイッチＳＷ１の接点間に電圧が発生する。上記接点間に発生した電圧により電源回路２２が動作し、電源回路２２の出力電圧が半導体スイッチＴＲ４のゲートに印加され、半導体スイッチＴＲ４がオンとなる。したがって、迂回回路２８が閉状態となり、第１スイッチＳＷ１の接点間でのアークの発生が抑制される。

具体的には、第１スイッチＳＷ１が開くと、第１スイッチＳＷ１の接点間に一瞬だけ電圧が発生する。第１スイッチＳＷ１の接点間に電圧が発生すると、正側接続端子Ｔ１から第１タイマ回路２１に向って第１通電路２５ａに電流が流れる。この電流は、第１タイマ回路２１を経た後、ダイオードＤ２を介して電源回路２２のコンデンサＣ３へ流れ込む。これにより、電源回路２２のトランジスタＴＲ１にベース電流が流れてトランジスタＴＲ１がオンとなる。なお、トランジスタＴＲ１のベースにはツェナーダイオードＺＤ１の動作により一定の電圧が印加される。

トランジスタＴＲ１がオンになると、電源回路２２から出力された電圧が半導体スイッチＴＲ４のゲートに印加され、半導体スイッチＴＲ４がオンとなる。半導体スイッチＴＲ４がオンになると、迂回回路２８が開状態から閉状態となる。したがって、第１スイッチＳＷ１の接点間には電流が流れず、電流は迂回回路２８に全て流れるため、第１スイッチＳＷ１の接点間でのアークの発生が抑制される。

なお、アーク消去装置２では、第１スイッチＳＷ１を開いたときの第１スイッチＳＷ１の接点間電圧（例えば１０Ｖ）が、第１スイッチＳＷ１においてアークが発生する場合のＳＷ１の接点間電圧（例えば１２Ｖ）よりも低くなるように設定している。したがって、アーク消去装置２は、第１スイッチＳＷ１を開いたときのアークの発生自体を防止することができる。この点は、他の実施形態においても同様である。

第１スイッチＳＷ１の接点間は、迂回回路２８が閉状態になることにより、低インピーダンスとなる。負荷装置１の負荷１１にも同様に電流が継続して流れる。

その後、第１通電路２５ａに電流が流れなくなったことにより、電源回路２２は動作を停止し、半導体スイッチＴＲ４はオフとなり、迂回回路２８は開状態となる。また、半導体スイッチＴＲ４がオフになった場合、第１スイッチＳＷ１は開状態であるので、負荷１１には電流が流れず、第１スイッチＳＷ１の接点間電圧は、直流電源Ｅ１の電圧に戻る。

また、第１タイマ回路２１のコンデンサＣ１の充電が完了すると、第１タイマ回路２１によって第１通電路２５ａが遮断される。したがって、アーク消去装置２は、負荷装置１すなわち直流電源Ｅ１から電気的に切り離された安定な状態となる。

なお、第１スイッチＳＷ１を閉じる場合にも、第１スイッチＳＷ１が完全に閉じるまでの過程において、第１スイッチＳＷ１を開く場合と同様、第１スイッチＳＷ１の接点間に発生する電圧によってアーク消去装置２が動作する。

（保護抵抗Ｒ１１を備えることによる利点）
アーク消去装置３は、保護抵抗Ｒ１１を備えていることにより、次のような利点を有する。

保護抵抗Ｒ１１に使用するチップ抵抗器は小型かつ安価である。例えば１ｍｓｅｃの間だけ１５０Ａを通電する上記チップ抵抗器の場合、外形寸法（長さ×幅×厚さ）が、１．２５×２．０×０．５のものがあり、同等の溶断特性のヒューズと比較して、体積比が約１／３０である。したがって、ヒューズに代えて、チップ抵抗器からなる保護抵抗Ｒ１１を使用すれば、基板サイズの小型化すなわちアーク消去装置３の小型化、および低価格化を実現することができる。

また、チップ抵抗器である保護抵抗Ｒ１１は、電気が流れる導電部分（すなわち抵抗部分）を金属薄膜とすれば、半導体スイッチＴＲ４が断線故障した場合に、溶断する電流や溶断するまでの時間等の条件を設定し易く、ヒューズの代替品として好適である。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図３は、本実施形態のアーク消去装置を負荷装置に接続した状態を示すブロック図である。図４は、図３に示した負荷装置およびアーク消去装置の回路図である。

（アーク消去装置３の構成）
アーク消去装置３は、図３に示すように、アーク消去装置２に対して第２タイマ回路２４を追加した構成であり、他の構成はアーク消去装置２と同様である。

第２タイマ回路２４は、電源回路２２と保護回路２３との間に設けられ、動作開始から一定時間が経過すると、電源回路２２から半導体スイッチＴＲ４への電圧供給を遮断し、半導体スイッチＴＲ４をオフにする。

（アーク消去装置３の具体的な回路）
図４は、図３に示した負荷装置１およびアーク消去装置３の回路図である。図４に示すように、第２タイマ回路２４は、トランジスタＴＲ２，ＴＲ３、抵抗Ｒ４〜Ｒ９およびコンデンサＣ４を備えている。トランジスタＴＲ２，ＴＲ３のエミッタは第２通電路２５ｂと接続されている。コンデンサＣ４および抵抗Ｒ４は直列接続されて、第３通電路２７とトランジスタＴＲ２のベースとの間に設けられている。抵抗Ｒ５は、トランジスタＴＲ２のベースと第２通電路２５ｂとの間、抵抗Ｒ６は、第３通電路２７とトランジスタＴＲ２のコレクタとの間、抵抗Ｒ７は、トランジスタＴＲ２のコレクタとトランジスタＴＲ３のベースとの間、抵抗Ｒ８は、第３通電路２７における、抵抗Ｒ６との接続部とトランジスタＴＲ３のコレクタとの接続部との間、抵抗Ｒ９は、トランジスタＴＲ３のベースと第２通電路２５ｂとの間に、それぞれ設けられている。

また、半導体スイッチＴＲ４のゲートとドレインとの間には、直列接続されたダイオードＤ３およびツェナーダイオードＺＤ３からなるサージ回路２６が設けられている。サージ回路２６は、半導体スイッチＴＲ４に耐圧を超えるような過大な電圧が加わったときに、半導体スイッチＴＲ４をオンにすることにより、半導体スイッチＴＲ４を保護する。

（アーク消去装置３の動作）
上記の構成において、アーク消去装置３の動作を以下に説明する。第１スイッチＳＷ１を開いたときには、アーク消去装置２の場合と同様、第１スイッチＳＷ１の接点間に電圧が発生する。第１スイッチＳＷ１の接点間に電圧が発生すると、正側接続端子Ｔ１から第１タイマ回路２１に向って第１通電路２５ａに電流が流れる。この電流は、第１タイマ回路２１を経た後、ダイオードＤ２を介して電源回路２２のコンデンサＣ３へ流れ込む。これにより、電源回路２２のトランジスタＴＲ１にベース電流が流れてトランジスタＴＲ１がオンとなる。さらに、第２タイマ回路２４のトランジスタＴＲ２に、コンデンサＣ４および抵抗Ｒ４を介してベース電流が流れ、トランジスタＴＲ２がオンとなる。

第２タイマ回路２４のトランジスタＴＲ３は、トランジスタＴＲ２がオンの状態ではオフの状態を維持する。したがって、電源回路２２から出力された電圧が半導体スイッチＴＲ４のゲートに印加され、半導体スイッチＴＲ４がオンとなる。半導体スイッチＴＲ４がオンになると、迂回回路２８が開状態から閉状態となる。したがって、第１スイッチＳＷ１の接点間には電流が流れず、電流は迂回回路２８に全て流れ、第１スイッチＳＷ１の接点間でのアークの発生が抑制される。

半導体スイッチＴＲ４がオンとなった後は、所定時間が経過すると、第２タイマ回路２４が電源回路２２から半導体スイッチＴＲ４への電圧供給を遮断して半導体スイッチＴＲ４をオフにし、迂回回路２８が開状態となる。

具体的には、半導体スイッチＴＲ４がオンとなった後は、電流が第１通電路２５ａに流れ込まないものの、電源回路２２および第２タイマ回路２４は、コンデンサＣ１，Ｃ３に蓄積された電荷を使用して動作を継続する。

半導体スイッチＴＲ４がオンとなった後、コンデンサＣ４および抵抗Ｒ４の値によって決まる所定時間が経過すると、第２タイマ回路２４のコンデンサＣ４の充電が完了する。これにより、トランジスタＴＲ２にベース電流が流れなくなり、トランジスタＴＲ２がオフとなる。

トランジスタＴＲ２がオフになると、抵抗Ｒ６，Ｒ７を介してトランジスタＴＲ３にベース電流が流れ、トランジスタＴＲ３がオンとなり、トランジスタＴＲ３によって第３通電路２７が第１通電路２５ａと接続される。これにより、半導体スイッチＴＲ４のゲート電圧が０Ｖとなって半導体スイッチＴＲ４がオフとなり、迂回回路２８が開状態となる。

半導体スイッチＴＲ４がオフになった場合、第１スイッチＳＷ１は開状態であるので、第１スイッチＳＷ１の接点間電圧は、直流電源Ｅ１の電圧に戻る。その後、第１タイマ回路２１のコンデンサＣ１の充電が完了すると、第１タイマ回路２１によって第１通電路２５ａが遮断される。したがって、アーク消去装置３は、負荷装置１すなわち直流電源Ｅ１から電気的に切り離された安定な状態となる。

このように、アーク消去装置３では、電源回路２２が正常に動作している期間内に、第２タイマ回路２４が半導体スイッチＴＲ４を強制的にオフにする。

また、第１タイマ回路２１の機能は、上記のように、半導体スイッチＴＲ４のオフ後にアーク消去装置３を負荷装置１から電気的に切り離して、電源回路２２の動作を停止させることである。これにより、第１タイマ回路２１は、負荷装置１の直流電源Ｅ１の電力がアーク消去装置３によって消費され続ける事態を阻止している。したがって、アーク消去装置３は、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１からなる第１タイマ回路２１に代えて、半導体スイッチＴＲ４のオフ後にアーク消去装置３（特に電源回路２２）を負荷装置１から電気的に切り離す回路を備えていてもよい。この点は、他の実施形態においても同様である。

（アーク消去装置３の利点）
アーク消去装置３が保護抵抗Ｒ１１を備えていることによる利点は、アーク消去装置２の場合と同様である。

また、アーク消去装置３では、第１スイッチＳＷ１を開いたときに、半導体スイッチＴＲ４がオンとなり、その後、所定時間が経過すると、第２タイマ回路２４が電源回路２２から半導体スイッチＴＲ４への電圧供給を遮断して半導体スイッチＴＲ４をオフにし、半導体スイッチＴＲ４による迂回回路２８が開状態となる。

この場合、第２タイマ回路２４は、第１スイッチＳＷ１への印加電圧および第１スイッチＳＷ１の開閉速度に関係なく、半導体スイッチＴＲ４の導通時間を任意に設定し、第１スイッチＳＷ１の接点間でのアーク電流の消去に必要な最小時間だけ、半導体スイッチＴＲ４をオンさせることができる。

すなわち、半導体スイッチＴＲ４は、第２タイマ回路２４の動作により、オン状態からオフ状態へ変化する場合の過渡期間を有することなく、オン状態からオフ状態へ移行することができる。

これにより、半導体スイッチＴＲ４は、電力損失が低減し、発熱量が少なくなり、電力損失の増大に起因して故障する虞がない。したがって、半導体スイッチＴＲ４には、高価かつ大型の素子を使用したり、放熱装置を設けたりする必要がない。この結果、アーク消去装置３は、信頼性が高く、かつ小型で安価な構成とすることができる。

なお、アーク消去装置３は、電源回路２２として定電圧回路を備え、定電圧回路から安定した一定の直流電圧を出力する。したがって、第２タイマ回路２４は、直流電源Ｅ１の電圧や負荷電流等が変化した場合であっても、半導体スイッチＴＲ４を、オン時点からの所定時間の経過後に正確にオフにさせることができる。これにより、半導体スイッチＴＲ４の熱損失を一定量に抑制し、半導体スイッチＴＲ４を確実に保護することができる。

また、電源回路２２は、定電圧回路に代えて、単に半導体スイッチＴＲ４を駆動する電源回路を備えていてもよい。この場合の電源回路は、電源回路２２から例えばトランジスタＴＲ１、抵抗Ｒ２およびツェナーダイオードＺＤ１を省いたものとなる。

また、本実施形態では、スイッチング素子としての半導体スイッチＴＲ４がＦＥＴである場合を例に説明した。しかしながら、半導体スイッチＴＲ４は、ＦＥＴの他、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)やその他のパワートランジスタであってもよい。この点は、以下に示すその他の実施形態においても同様である。

〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図５は、本実施形態のアーク消去装置の適用例を示すブロック図である。前述の実施形態に示したアーク消去装置２，３は、トリガスイッチ４１を有し、トリガスイッチ４１に第１スイッチＳＷ１を組み込んだ装置（例えば電動工具）に適用可能である。その他の適用例として、アーク消去装置２，３は、図５に示すように、負荷１１に接続されるソケット３１に組み込むことができる。この場合、アーク消去装置２，３は、筐体を有するユニットとして構成される。

図５に記載の構成では、負荷１１は例えば車載用モータであり、第１スイッチＳＷ１は、ソケット３１に接続される例えばリレーである。この場合、ソケット３１は、負荷１１および直流電源Ｅ１との接続端子３１ａ，３１ｂ、およびリレー（第１スイッチＳＷ１）との接続端子３１ｃ，３１ｄを備えていてもよい。

上記のような構成では、アーク消去装置２，３は、リレーの接点間でのアークの発生を防止し、あるいはリレーの接点間に発生したアークを消去し、リレーの寿命を長くする。

アーク消去装置２，３は、その他、スイッチを有する産業機器に適用可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 負荷装置
２〜３ アーク消去装置
１１ 負荷
２１ 第１タイマ回路
２２ 電源回路
２３ 保護回路
２４ 第２タイマ回路
２５ａ 第１通電路
２５ｂ 第２通電路
２７ 第３通電路
２８ 迂回回路
３１ ソケット
Ｅ１ 直流電源
Ｔ１ 正側接続端子
Ｔ２ 負側接続端子
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＴＲ４ 半導体スイッチ
Ｒ１１ 保護抵抗

Claims (4)

1. 負荷装置の直流電源と直列に接続された機械式の第１スイッチに並列に接続される半導体スイッチと、
   前記第１スイッチの両接点に接続され、前記第１スイッチを開いたときに前記両接点の間に発生する電圧により、前記半導体スイッチをオンにする電圧を出力する電源回路と、
   前記半導体スイッチと直列に接続され、前記半導体スイッチが短絡故障した際に流れる電流により断線する、チップ抵抗器とを備えていることを特徴とする直流開閉器のアーク消去装置。
2. 前記チップ抵抗器は、導電部分が金属薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の直流開閉器のアーク消去装置。
3. 筐体を有し、前記筐体に、前記負荷装置の前記第１スイッチを接続する接続部、並びに前記負荷装置の直流電源および負荷を接続する接続部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の直流開閉器のアーク消去装置。
4. 前記負荷は車載用モータであり、前記第１スイッチは前記車載用モータをオンオフさせるリレーであることを特徴とする請求項３に記載の直流開閉器のアーク消去装置。

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