JP4473029B2

JP4473029B2 - 直流スイッチ

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Publication number: JP4473029B2
Application number: JP2004108418A
Authority: JP
Inventors: 博文松尾; 公禎小林
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005293317A

Description

本発明は、直流電力を断続して給電するための直流スイッチに関する。

従来、電源から一般家庭の電気機器に交流電力を供給する電力系統においては、商用電力を中心とする交流配電システムが使用されている。この交流配電システムでは一般家庭において各種電気機器への交流電力の供給はコンセント、プラグ、操作スイッチ等の接続器具を介して行われている。かかる交流配電システムに用いられる接続器具ではアークの発生を防止する装置等を特別に設けなくても、安全性が損なわれない利点がある。しかし、殆どの電気機器は直流駆動化、例えば、内蔵された高周波インバータにより交流電力が直流電力に変換されている。

一方、今後、一般家庭において、太陽電池、燃料電池等を利用した直流分散電源が増加することが予想されている。かかる直流電力は交流電力に比べ、貯蔵が容易にできるため非常時の対応にも優れている。

このため、一般家庭で電力供給を直流化するようにすれば、交流電力を直流電力に変換して電力の有効利用、例えば、夜間の交流電力を蓄電池に充電したり、直流分散電源から電気機器に直流電力を直接供給して、夏期のピーク時における交流電力の抑制ができるという利点がある。

しかし、現在、電力系統は交流配電システムとして構成されているため、直流電源から電気機器に直流電力を供給する場合、交流配電システムに合わせて、直流電力を商用交流電力にいったん変換し、さらに交流電力を直流電力に変換しなければならない。したがって、電力損失や、別途に変換機器の装備を必要とする。

このため、直流分散電源から電気機器に直流電力を直接配電できる直流配電システムが検討されているが、かかる直流配電システムで用いられる直流用のコンセント、プラグ、操作スイッチとして交流用のコンセント、プラグ、操作スイッチを使用した場合、アークが発生するため、人的被害や火災等を誘発する虞がある。例えば、一般家庭において可燃性壁体にコンセントが埋め込まれている場合、加熱等により火災や人災などを引き起こす問題がある。

このような問題を解決するために、例えば、特開２００３−２０３７２１号公報では、高電圧であっても、安全に直流プラグを挿抜できる直流コンセントが提案されている。この技術では、図１３に示すように、コンセント１’の直流電源の負極側にＭＯＳＦＥＴ１１’を介設し、このＭＯＳＦＥＴ１１’のソース電極１１２を電源端子６’に接続すると共に、ドレイン電極１１１を接点１５’に接続し、さらに、電源端子５’に接続された正極側接点１４’よりも奥で、直流プラグの端子２１’の接触位置に設けられた接点１６’と電源端子６’とに直列接続された抵抗１３’と抵抗１２’の接点をゲート電極１１３に接続している。このコンセント１’では抵抗１３’と抵抗１２’により分圧した電圧によりＭＯＳＦＥＴ１１’を制御し、コンセント１’の挿入口３１’及び挿入口３２’からプラグ２’の端子２１’及び端子２２’が抜去される前にＭＯＳＦＥＴ１１’をオフ状態にするようになっている。
特開２００３−２０３７２１号公報

しかしながら、上記技術では、半導体スイッチであるＭＯＳＦＥＴに寄生容量があるため、電気機器に給電するためにコンセントにプラグを差し込むときに、ノイズによってＭＯＳＦＥＴがオンになってアークが発生してしまう問題があった。また、上記技術では、電気機器に給電開始のときの突入電流を抑制できない問題があった。

しかも、これらの上記技術は直流コンセントに一定の装置を組み込んでコンセント・プラグの使用に際してのアーク発生を防止するものであり、従来のコンセントに代えてこのような特殊なアーク発生防止付のコンセントを用いる必要があるという不便があった。

特に電気機器に必ず付設されるＯＮ・ＯＦＦスイッチにはかかる直流電圧給電停止にともなうアーク発生防止の配慮技術が施されていなかった。

本発明は、上記課題を解決することのできる直流スイッチを提供することを目的としている。

請求項１の発明の直流スイッチは、直流電力を断続して給電するための直流スイッチであって、直流電力を給電する一対の正極電線と負極電線のうちの前記負極電線の中途に半導体スイッチを介設すると共に、前記半導体スイッチのソースは給電側に、ドレインは電気機器側にそれぞれ接続し、前記正極電線と前記負極電線との間に直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗の接続点を、前記半導体スイッチのゲートに接続すると共に、各抵抗の接続点と前記半導体スイッチのソースとの間には開閉スイッチを介設し、前記開閉スイッチは、前記開閉スイッチの操作手段による閉から開の操作により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態となり、前記開閉スイッチの操作手段による開から閉への操作により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態となるように構成したことを特徴とする。

請求項２の発明の直流スイッチは、前記半導体スイッチのゲートとソースとの間にコンデンサをさらに設けたことを特徴とする。

請求項３の発明の直流スイッチは、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点と前記半導体スイッチのソースとの間に前記開閉スイッチに直列に第３の抵抗をさらに設けたことを特徴とする。

請求項４の発明の直流スイッチは、直流電力を断続して給電するための直流スイッチであって、直流電力を給電する一対の正極電線と負極電線のうちの前記負極電線の中途に第１の半導体スイッチを介設すると共に、前記第１の半導体スイッチのソースは給電側に、前記第１の半導体スイッチのドレインは電気機器側にそれぞれ接続し、前記正極電線と前記負極電線との間に直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗の接続点を、前記第１の半導体スイッチのゲートに接続すると共に、各抵抗の接続点と前記第１の半導体スイッチのソースとの間に第２の半導体スイッチを介設し、前記第２の半導体スイッチのドレインは前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点側に、前記第２の半導体スイッチのソースは前記第１の半導体スイッチのソース側にそれぞれ接続し、更には、第３の抵抗と第４の抵抗の接続点を前記第２の半導体スイッチのゲートに接続すると共に、前記第３の抵抗と第４の抵抗の接続点と前記第２の半導体スイッチのソースとの間には開閉スイッチを介設し、前記開閉スイッチは、前記開閉スイッチの操作手段による開から閉の操作により前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態になって、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態になり、前記開閉スイッチの操作手段による閉から開の操作により前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態になって、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態になることを特徴とする。

請求項５の発明の直流スイッチは、前記第１の半導体スイッチのゲートとソースとの間にコンデンサをさらに設けたことを特徴とする。

請求項６の発明の直流スイッチは、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点と前記第１の半導体スイッチのソースとの間に前記第２の半導体スイッチに直列に第５の抵抗をさらに設けたことを特徴とする。

請求項７の発明の直流スイッチは、請求項１乃至６のいずれかに記載の直流スイッチにおいて、前記直流スイッチは直流電力を給電する前記一対の電線の中途に介設して電気機器に直流電力を断続して給電するための直流操作スイッチであることを特徴とする。

請求項８の発明の直流スイッチは、請求項１乃至６に記載の直流スイッチにおいて、前記直流スイッチは電気機器に設けられ、負荷への直流電流を断続して給電するための直流電源スイッチであることを特徴とする。

請求項１の発明の直流スイッチでは、開閉スイッチは、前記開閉スイッチの操作手段による閉から開の操作により前記正極電線と前記負極電線との間に直列に接続された前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態となるので、開閉スイッチを開にしても、ノイズによって半導体スイッチがオンになってアークが発生することがないという効果がある。また、開閉スイッチは、前記開閉スイッチの操作手段による開から閉への操作により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態となるので、開閉スイッチを閉にしても、アークが発生することがないという効果がある。

請求項２の発明の直流スイッチでは、半導体スイッチが徐々にオンなるので、電気機器に給電を開始する時の突入電流を抑制できる効果がある。

請求項３の発明の直流スイッチでは、第３の抵抗により開閉スイッチへの過大な電流が防止されるので、開閉スイッチを保護できる効果がある。

請求項４の発明の直流スイッチでは、前記開閉スイッチは、前記開閉スイッチの操作手段による開から閉の操作により前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態になって、前記正極電線と前記負極電線との間に直列に接続された前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態になる。したがって、ノイズが生じても、半導体スイッチがオンになってアークが発生することがない効果がある。また、前記開閉スイッチは、前記開閉スイッチの操作手段による閉から開の操作により前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態になって、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態になる。したがって、開閉スイッチを閉にしても、アークが発生することがないという効果がある。

請求項５の発明の直流スイッチでは、半導体スイッチが徐々にオンなるので、電気機器に給電を開始する時の突入電流を抑制できる効果がある。

請求項６の発明の直流スイッチでは、第５の抵抗により第２の半導体スイッチへの過大な電流が防止されるので、第２の半導体スイッチを保護できる効果がある。

請求項７の発明の直流スイッチでは、直流スイッチは直流操作スイッチであって、直流操作スイッチの操作時にアークを発生することがないという効果がある。

請求項８の発明の直流スイッチでは、直流スイッチは直流電源スイッチであって、直流電源スイッチの操作時にアークを発生することがないという効果がある。

（実施の形態１）
本発明の直流スイッチの実施の形態１について図１乃至図３を参照して説明する。

図１は実施の形態１に係る直流操作スイッチの斜視図である。図２は実施の形態１に係る直流操作スイッチの回路図である。

図１及び図２において、直流操作スイッチ１はスイッチケース２を有しており、このスイッチケース２には電線入口２ａ、電線出口２ｂ、及びスイッチ操作口２ｃがそれぞれ形成されている。

前記スイッチケース２の電線入口２ａと電線出口２ｂの近くには、正極接続部３ａ及び負極接続部３ｂと正極接続部３ｃ及び負極接続部３ｄがそれぞれ設けられており、これらの正極接続部３ａ及び負極接続部３ｂと正極接続部３ｃ及び負極接続部３ｄとには正極電線Ｌ１及び負極電線Ｌ２がそれぞれ接続されている。

負極電線Ｌ２の中途には半導体スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１が介設されており、このパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤは電気機器側、そのソースＳは給電側にそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ１と負極電線Ｌ２との間には、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が直列に接続されており、これら抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに接続されていると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳに接点ＣＰ１，ＣＰ２を介して接続されている。パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にはコンデンサＣが接続されている。

また、スイッチケース２のスイッチ操作口２ｃには、スイッチ操作部５ａが開方向と閉方向に支持部材（図示せず）によりスライド可能に支持されており、スイッチ操作部５ａを開方向に操作すると、接触子５ｂが接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、スライドスイッチＳＷが開（オフ）になり、スイッチ操作部５ａを閉方向に操作すると、接触子５ｂが接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触して、スライドスイッチＳＷが閉（オン）になるにようになっている。

これらスイッチ操作部５ａ、接触子５ｂ、接点ＣＰ１，ＣＰ２等から開閉スイッチとしてのスライドスイッチＳＷが構成されている。

一方、直流プラグ６は正極端子７ａ及び負極端子７ｂを有しており、これらの正極端子７ａ及び負極端子７ｂと直流操作スイッチ１の正極接続部３ａ及び負極接続部３ｂとにはコードＬ３及びコードＬ４がそれぞれ接続されている。また、正極接続部３ｃ及び負極接続部３ｄと電気機器８の両端部とにはコードＬ５及びコードＬ６がそれぞれ接続されている。

ついで、直流プラグ６が直流電源に接続されたコンセントに差し込まれた状態で、直流操作スイッチ１を操作する場合について説明する。

図３は、実施の形態１に係る直流操作スイッチをオンにしてからオフにするまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。
（ａ）は直流プラグの正極端子の電圧のオンオフ、（ｂ）はスライドスイッチの開閉、（ｃ）はパワーＭＯＳＦＥＴのゲートとソースＳ間電圧のオンオフ、（ｄ）は同ドレインとソース間電圧のオンオフ、（ｅ）は電気機器の両端間電圧のオンオフをそれぞれ表している。

時間ｔ０で、直流プラグ６の正極端子７ａの電圧はオンとなっている。

ここで、スライドスイッチＳＷは閉であって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している。

時間ｔ１で、スイッチ操作部５ａを開方向に操作すると、接触子５ｂが接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧ及びコンデンサＣに印加される。コンデンサＣの両端の電圧、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになるにつれて、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになって、電気機器８の両端間電圧Ｖｅが徐々にオンになる。この際、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになると、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオフになって、電気機器８の両端間電圧Ｖｅがオンになる。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンの状態で電気機器８に直流電力が給電される。

次に、時間ｔ２で、スイッチ操作部５ａを閉方向に操作すると、接触子５ｂが接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触し、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡して、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１が瞬時にオフになる。これにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが急激にオンになって、電気機器８の両端の電圧Ｖｅが急激にオフになる。

上述したように、実施の形態１の直流操作スイッチ１では、電気機器８に直流電力を給電するとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している状態で、スライドスイッチＳＷを開にして、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧をパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに印加するので、ノイズが生じても、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになって、アークが発生することがない。

また、実施の形態１の直流操作スイッチ１では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを設けたので、電気機器８に直流電力を給電開始するとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになる。したがって、電気機器８への突入電流を抑制できる。

また、実施の形態１の直流操作スイッチでは、電気機器８に直流電力を給電停止するとき、スライドスイッチＳＷを閉にして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間を短絡させてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオフにするので、アークが発生することがない。
（実施の形態２）
次に、本発明の直流スイッチの実施の形態２について図４乃至図６を参照して説明する。

図４は実施の形態２に係る直流操作スイッチの斜視図である。図５は実施の形態２に係る直流操作スイッチの回路図である。

図４及び図５において、直流操作スイッチ１１はスイッチケース１２を有しており、このスイッチケース１２には電線入口１２ａ、電線出口１２ｂ、及びスイッチ操作口１２ｃがそれぞれ形成されている。

前記スイッチケース１２の電線入口１２ａと電線出口１２ｂの近くには、正極接続部１３ａ及び負極接続部１３ｂと正極接続部１３ｃ及び負極接続部１３ｄがそれぞれ設けられており、これらの正極接続部１３ａ及び負極接続部１３ｂと正極接続部１３ｃ及び負極接続部１３ｄとには正極電線Ｌ１１及び負極電線Ｌ１２がそれぞれ接続されている。

負極電線Ｌ１２の中途には半導体スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１が介設されており、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤは電気機器１８側、そのソースＳは給電側にそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ１１と負極電線Ｌ１２との間には抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が直列接続されていると共に、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が直列接続されている。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点はパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にはコンデンサＣが接続されている。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点とパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳとの間にはＭＯＳＦＥＴＱ２が介設されており、ＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインＤは抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点側に、そのソースＳはパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳ側にそれぞれ接続されている。また、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点が接点ＣＰ１，ＣＰ２を介してＭＯＳＦＥＴＱ２のソースＳに接続されている。

また、スイッチケース１２のスイッチ操作口１２ｃには、スイッチ操作部１５ａが開方向と閉方向に支持部材（図示せず）によりスライド可能に支持されており、スイッチ操作部１５ａを開方向に操作すると、接触子１５ｂが接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、スライドスイッチＳＷ１が開（オフ）になり、スイッチ操作部１５ａを閉方向に操作すると、接触子１５ｂが接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触して、スライドスイッチＳＷ１が閉（オン）になるにようになっている。

これらスイッチ操作部１５ａ、接触子１５ｂ、接点ＣＰ１，ＣＰ２等から開閉スイッチとしてのスライドスイッチＳＷ１が構成されている。

一方、直流プラグ１６は正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂを有しており、これらの直流プラグ１６の正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂと直流操作スイッチ１１の正極接続部１３ａ及び負極接続部１３ｂとにはコードＬ１３及びコードＬ１４がそれぞれ接続されている。また、正極接続部１３ｃ及び負極接続部１３ｄと電気機器１８の両端部にはコードＬ１５及びコードＬ１６がそれぞれ接続されている。

ついで、直流プラグ１６が直流電源に接続されたコンセントに差し込まれた状態で、直流操作スイッチ１１を操作する場合について説明する。

図６は実施の形態２に係る直流操作スイッチをオンにしてからオフにするまでのＭＯＳＦＥＴとパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。
（ａ）は直流プラグの正極端子の電圧のオンオフ、（ｂ）はスライドスイッチの開閉、（ｃ）はＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｄ）はパワーＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｅ）は同ドレインとソースＳ間電圧のオンオフ、（ｆ）は電気機器の両端の電圧のオンオフをそれぞれ表している。

時間ｔ０で、直流プラグ１６の正極端子１７ａの電圧はオンとなっている。

ここで、スライドスイッチＳＷ１は開であって、ＭＯＳＦＥＴＱ２のオンにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している。

時間ｔ１で、スイッチ操作部１５ａを閉方向に操作すると、接触子１５ｂが接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触して、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓがオフになって、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオフになる。これにより、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧ及びコンデンサＣに印加される。コンデンサＣの両端の電圧、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになるにつれて、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになって、電気機器１８の両端間電圧Ｖｅが徐々にオンになる。この際、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンとなると、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオフになって、電気機器１８の両端の電圧Ｖｅがオンになる。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンの状態で電気機器１８に直流電力が給電される。

次に、時間ｔ２で、スイッチ操作部１５ａを開方向に操作すると、接触子１５ｂが接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４によって分圧された電圧がＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧに印加されてＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓがオンになる。ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンになると、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡してゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが急激にオフになって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１が瞬時にオフになる。これにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが急激にオンになって、電気機器１８の両端間電圧Ｖｅが急激にオフになる。

上述したように、実施の形態２の直流操作スイッチ１１では、電気機器１８に直流電力を給電するとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している状態で、スライドスイッチＳＷ１を閉にして、ＭＯＳＦＥＴＱ２をオフにし、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧をパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに印加する。したがって、ノイズが生じても、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになって、アークが発生することがない。

また、実施の形態２の直流操作スイッチ１１では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを設けたので、電気機器１８に給電を開始するとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになる。したがって、電気機器１８への突入電流を抑制できる。

また、実施の形態２の直流操作スイッチ１１では、電気機器１８への直流電力を給電停止するとき、スライドスイッチＳＷ１を開にして、ＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにし、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間を短絡させてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオフにする。したがって、アークが発生することがない。
（実施の形態３）
本発明の直流スイッチの実施の形態３について図７乃至図９を参照して説明する。

図７は実施の形態３に係る直流電源スイッチを適用した扇風機の斜視図である。図８は実施の形態３に係る直流電源スイッチの回路図である。

図７及び図８において、扇風機２１はファン２２を回転させるモータ２３を備えた送風部２５と、この送風部２５を支持する支持部２６とを有しており、この支持部２６には直流電源スイッチ２７が設けられている。

上記支持部２６には電線入口２６ａ、電線出口２６ｂ、及びスイッチ操作口２６ｃがそれぞれ形成されている。

前記直流電源スイッチ２７には正極接続部２９ａ及び負極接続部２９ｂと正極接続部２９ｃ及び負極接続部２９ｄがそれぞれ設けられており、これらの正極接続部２９ａ及び負極接続部２９ｂと正極接続部２９ｃ及び負極接続部２９ｄとには正極電線Ｌ２１及び負極電線Ｌ２２がそれぞれ接続されている。

負極電線Ｌ２２の中途には半導体スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１が介設されており、このパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤはモータ側、そのソースＳは給電側にそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ２１と負極電線Ｌ２２との間には、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が直列に接続されており、これら抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに接続されていると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳに接点ＣＰ１，ＣＰ２を介して接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にはコンデンサＣが接続されている。

また、支持部２６のスイッチ操作口２６ｃの近くには、プッシュロッド２７ａがロッド支持部２７ｂにスライド可能に支持されている。プッシュロッド２７ａは一端に押圧端部２７ａ１、他端に接触子２７ａ２を備えており、押圧端部２７ａ１とロッド支持部２７ｂとの間には圧縮コイルばね２７ｃが設けられている。なお、プッシュロッド２７ａの押圧端部２７ａ1が押圧されていない状態では、プッシュロッド２７ａの接触子２７ａ２は接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触するように圧縮コイルばね２７ｃで付勢されている。

これらのプッシュロッド２７ａ、圧縮コイルばね２７ｃ及び接点ＣＰ１，ＣＰ２等から開閉スイッチとしてのプッシュスイッチＳＷ２が構成されている。

なお、上記プッシュスイッチＳＷ２は、押圧端部２７ａ1を押圧すると、接触子２７ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、プッシュスイッチＳＷ２が開になり、押圧端部２７ａ1を再度押圧すると、接触子２７ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触して、プッシュスイッチＳＷ２が閉になるようになっている。

一方、直流プラグ３１は正極端子３２ａ及び負極端子３２ｂを有しており、これらの正極端子３２ａ及び負極端子３２ｂと直流電源スイッチ２７の正極接続部２９ａ及び負極接続部２９ｂとにはコードＬ２３及びコードＬ２４がそれぞれ接続されている。

また、直流電源スイッチ２７の正極接続部２９ｃ及び負極接続部２９ｄとモータ２３の両端部とにはコードＬ２５及びコードＬ２６がそれぞれ接続されている。

ついで、直流プラグ３１が直流電源に接続されたコンセントに差し込まれた状態で、直流電源スイッチ２７を操作する場合について説明する。

図９は、実施の形態３に係る直流電源スイッチをオンにしてからオフにするまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。
（ａ）は直流プラグの正極端子の電圧のオンオフ、（ｂ）はプッシュスイッチの開閉、（ｃ）はパワーＭＯＳＦＥＴのゲートとソースＳ間電圧のオンオフ、（ｄ）は同ドレインとソース間電圧のオンオフ、（ｅ）はモータの両端間電圧のオンオフをそれぞれ表している。

時間ｔ０で、直流プラグ３１の正極端子３２ａの電圧はオンとなっている。

ここで、プッシュスイッチＳＷ２は閉であって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している。

時間ｔ１で、押圧端部２７ａ1を押圧すると、接触子２７ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧ及びコンデンサＣに印加される。コンデンサＣの両端の電圧、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになるにつれて、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになって、モータ２３の両端の電圧Ｖｅが徐々にオンになる。この際、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンとなると、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオフになって、モータ２３の両端間電圧Ｖｅがオンになる。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンの状態でモータ２３に直流電力が給電される。

次に、時間ｔ２で、押圧端部２７ａ1を再度押圧すると、接触子２７ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触して、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡して、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１が瞬時にオフになる。これにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが急激にオンになって、モータ２３の両端間電圧Ｖｅが急激にオフになる。

上述したように、実施の形態３の直流電源スイッチ２７では、モータ２３に直流電力を給電するとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している状態で、プッシュスイッチＳＷ２を開にして、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧をパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに印加するので、ノイズが生じても、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになってアークが発生することがない。

また、実施の形態３の直流電源スイッチ２７では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを設けたので、モータ２３に給電を開始するとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになる。したがって、モータ２３への突入電流を抑制できる。

また、実施の形態３の直流電源スイッチ２７では、モータ２３への直流電力を給電停止するとき、プッシュスイッチＳＷ２を閉にして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間を短絡させてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオフにするので、直流電源スイッチ２７でアークが発生することがない。
（実施の形態４）
次に、本発明の直流スイッチの実施の形態４について図１０乃至図１２を参照して説明する。

図１０は実施の形態４に係る直流電源スイッチを適用した扇風機の斜視図である。図１１は実施の形態４に係る直流電源スイッチの回路図である。

図１０及び図１１において、扇風機５１はファン５２を回転させるモータ５３を備えた送風部５５と、この送風部５５を支持する支持部５６とを有しており、この支持部５６には直流電源スイッチ５７が設けられている。

上記支持部５６には電線入口５６ａ、電線出口５６ｂ、及びスイッチ操作口５６ｃがそれぞれ形成されている。

前記直流電源スイッチ５７には正極接続部５９ａ及び負極接続部５９ｂと正極接続部５９ｃ及び負極接続部５９ｄがそれぞれ設けられており、これらの正極接続部５９ａ及び負極接続部５９ｂと正極接続部５９ｃ及び負極接続部５９ｄとには正極電線Ｌ３１及び負極電線Ｌ３２がそれぞれ接続されている。

負極電線Ｌ３２の中途には半導体スイッチであるパワーＭＯＳＦＥＴＱ１が介設されており、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤはモータ側、そのソースＳは給電側にそれぞれ接続されている。正極電線Ｌ３１と負極電線Ｌ３２との間には抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が直列接続されていると共に、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が直列接続されている。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点はパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに接続されている。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点とパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳとの間にはＭＯＳＦＥＴＱ２が介設されており、ＭＯＳＦＥＴＱ２のドレインＤは抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点側に、そのソースＳはパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳ側にそれぞれ接続されている。また、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にはコンデンサＣが接続されている。さらに、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点が接点ＣＰ１，ＣＰ２を介してＭＯＳＦＥＴＱ２のソースＳに接続されている。

また、支持部５６のスイッチ操作口５６ｃの近くには、プッシュロッド５７ａがロッド支持部５７ｂにスライド可能に支持されている。プッシュロッド５７ａは一端に押圧端部５７ａ１、他端に接触子５７ａ２を備えており、押圧端部５７ａ１とロッド支持部５７ｂとの間には圧縮コイルばね５７ｃが設けられている。これらのプッシュロッド５７ａ、圧縮コイルばね５７ｃ及び接点ＣＰ１，ＣＰ２等から開閉スイッチとしてのプッシュスイッチＳＷ３が構成されている。

なお、上記プッシュスイッチＳＷ３は、押圧端部５７ａ1を押圧すると、接触子５７ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触して、プッシュスイッチＳＷ３が閉になり、押圧端部５７ａ1を再度押圧すると、接触子５７ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、プッシュスイッチＳＷ３が開になるようになっている。

一方、直流プラグ６１は正極端子６２ａ及び負極端子６２ｂを有しており、これらの正極端子６２ａ及び負極端子６２ｂと正極接続部５９ａ及び負極接続部５９ｂとにはコードＬ３３及びコードＬ３４がそれぞれ接続されている。

また、正極接続部５９ｃ及び負極接続部５９ｄとモータ５３の両端部にはコードＬ３５及びコードＬ３６がそれぞれ接続されている。

ついで、直流プラグ６１が直流電源に接続されたコンセントに差し込まれた状態で、直流電源スイッチ５７を操作する場合について説明する。

図１２は、実施の形態４に係る直流電源スイッチをオンにしてからオフにするまでのＭＯＳＦＥＴとパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。
（ａ）は直流プラグの正極端子の電圧のオンオフ、（ｂ）はプッシュスイッチの開閉、（ｃ）はＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｄ）はパワーＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｅ）は同ドレインとソースＳ間電圧のオンオフ、（ｆ）はモータの両端の電圧のオンオフをそれぞれ表している。

時間ｔ０で、直流プラグ６１の正極端子６２ａの電圧はオンとなっている。

ここで、プッシュスイッチＳＷ３は開であって、ＭＯＳＦＥＴＱ２のオンにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している。

時間ｔ１で、押圧端部５７ａ1を押圧すると、接触子５７ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触して、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓがオフになって、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオフになる。これにより、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧ及びコンデンサＣに印加される。コンデンサＣの両端の電圧、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになるにつれて、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになって、モータ５３の両端間電圧Ｖｅが徐々にオンになる。この際、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンとなると、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオフになって、モータ５３の両端間電圧Ｖｅがオンになる。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンの状態でモータ５３に直流電力が給電される。

次に、時間ｔ２で、押圧端部５７ａ1を再度押圧すると、接触子５７ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４によって分圧された電圧がＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧに印加されてＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓがオンになる。ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンになると、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡してゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが急激にオフになって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１が瞬時にオフになる。これにより、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが急激にオンになって、モータ５３の両端間電圧Ｖｅが急激にオフになる。

上述したように、実施の形態４の直流電源スイッチ５７では、モータ５３に直流電力を給電するとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している状態で、プッシュスイッチＳＷ３を閉にして、ＭＯＳＦＥＴＱ２をオフとし、抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧された電圧をパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧに印加する。したがって、ノイズが生じても、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンになって、アークが発生することがない。

また、実施の形態４の直流電源スイッチ５７では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを設けたので、モータ５３に給電を開始するとき、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々にオンになる。したがって、モータ５３への突入電流を抑制できる。

また、実施の形態４の直流電源スイッチ５７では、モータ５３への直流電力を給電停止するとき、プッシュスイッチＳＷ３を開にしてＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにし、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間を短絡させてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオフにする。したがって、アークが発生することがない。

以上、本発明の直流スイッチの実施の形態について説明したが、本発明はこれに限られることなく、種々の変形が可能である。

上記実施の形態では、半導体スイッチとしてｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴを使用するようにしたが、これに代えて、ｐ型のパワーＭＯＳＦＥＴを使用することもできる。

上記実施の形態１は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点とパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳ間にプッシュスイッチＳＷを保護する微小抵抗Ｒを設けることもできる。

また、上記実施の形態２は、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の接続点とＭＯＳＦＥＴＱ１のソースＳ間にＭＯＳＦＥＴＱ２を保護する微小抵抗Ｒを設けることもできる。

また、実施の形態３及び４では、扇風機に電源スイッチを設けるようにしたが、これに代えて、他の電気機器に設けるようにすることもできる。

本発明の実施の形態１に係る直流操作スイッチの斜視図である。実施の形態１に係る直流操作スイッチの回路図である。実施の形態１に係る直流操作スイッチをオンにしてからオフにするまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。本発明の実施の形態２に係る直流操作スイッチの斜視図である。実施の形態２に係る直流操作スイッチの回路図である。実施の形態２に係る直流操作スイッチをオンにしてからオフにするまでのＭＯＳＦＥＴとパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。本発明の実施の形態３に係る直流電源スイッチを適用した扇風機の斜視図である。実施の形態３に係る直流電源スイッチの回路図である。実施の形態３に係る直流電源スイッチをオンにしてからオフにするまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。本発明の実施の形態４に係る直流電源スイッチの斜視図である。実施の形態４に係る直流操作スイッチの回路図である。実施の形態４に係る直流操作スイッチをオンにしてからオフにするまでのＭＯＳＦＥＴとパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。従来の直流コンセントの構成を説明する図である。

符号の説明

Ｑ１パワーＭＯＳＦＥＴ
Ｑ２ＭＯＳＦＥＴ
Ｃコンデンサ
Ｄドレイン
Ｇゲート
Ｓソース
ＳＷスライドスイッチ
ＳＷ１スライドスイッチ
ＳＷ２プッシュスイッチ
ＳＷ３プッシュスイッチ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２電線
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ抵抗
１，１１直流操作スイッチ
２７，５７直流電源スイッチ
８，１８電気機器
２１，５１扇風機

Claims

直流電力を断続して給電するための直流スイッチであって、
直流電力を給電する一対の正極電線と負極電線のうちの前記負極電線の中途に半導体スイッチを介設すると共に、前記半導体スイッチのソースは給電側に、ドレインは電気機器側にそれぞれ接続し、
前記正極電線と前記負極電線との間に直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗の接続点を、前記半導体スイッチのゲートに接続すると共に、各抵抗の接続点と前記半導体スイッチのソースとの間には開閉スイッチを介設し、
前記開閉スイッチは、前記開閉スイッチの操作手段による閉から開の操作により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態となり、前記開閉スイッチの操作手段による開から閉への操作により前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態となるように構成したことを特徴とする直流スイッチ。
前記半導体スイッチのゲートとソースとの間にコンデンサをさらに設けたことを特徴とする請求項１記載の直流スイッチ。
前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点と前記半導体スイッチのソースとの間に前記開閉スイッチに直列に第３の抵抗をさらに設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の直流スイッチ。
直流電力を断続して給電するための直流スイッチであって、
直流電力を給電する一対の正極電線と負極電線のうちの前記負極電線の中途に第１の半導体スイッチを介設すると共に、前記第１の半導体スイッチのソースは給電側に、前記第１の半導体スイッチのドレインは電気機器側にそれぞれ接続し、
前記正極電線と前記負極電線との間に直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗の接続点を、前記第１の半導体スイッチのゲートに接続すると共に、各抵抗の接続点と前記第１の半導体スイッチのソースとの間に第２の半導体スイッチを介設し、
前記第２の半導体スイッチのドレインは前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点側に、前記第２の半導体スイッチのソースは前記第１の半導体スイッチのソース側にそれぞれ接続し、
更には、第３の抵抗と第４の抵抗の接続点を前記第２の半導体スイッチのゲートに接続すると共に、前記第３の抵抗と第４の抵抗の接続点と前記第２の半導体スイッチのソースとの間には開閉スイッチを介設し、
前記開閉スイッチは、前記開閉スイッチの操作手段による開から閉の操作により前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態になって、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態になり、前記開閉スイッチの操作手段による閉から開の操作により前記第３の抵抗及び第４の抵抗の分圧された電圧が前記第２の半導体スイッチのゲートに印加できる状態から印加された状態になって、前記第１の抵抗及び第２の抵抗の分圧された電圧が前記第１の半導体スイッチのゲートに印加された状態から印加できる状態になることを特徴とする直流スイッチ。
前記第１の半導体スイッチのゲートとソースとの間にコンデンサをさらに設けたことを特徴とする請求項４記載の直流スイッチ。
前記第１の抵抗及び第２の抵抗の接続点と前記第１の半導体スイッチのソースとの間に前記第２の半導体スイッチに直列に第５の抵抗をさらに設けたことを特徴とする請求項４又は５に記載の直流スイッチ。
請求項１乃至６のいずれかに記載の直流スイッチにおいて、前記直流スイッチは直流電力を給電する前記一対の電線の中途に介設して電気機器に直流電力を断続して給電するための直流操作スイッチであることを特徴とする直流スイッチ。
請求項１乃至６のいずれかに記載の直流スイッチにおいて、前記直流スイッチは電気機器に設けられ、負荷への直流電流を断続して給電するための直流電源スイッチであることを特徴とする直流スイッチ。