WO2010146433A1 - 交流・直流両用スイッチ - Google Patents

Abstract

電源２．３に接続される第１入力側端子２１と負荷４に接続される第１出力側端子４１との間に直列接続されたトランジスタ構造の双方向半導体スイッチ素子５１と、第１端子２１と第２入力側端子２２の間に並列に接続された整流部６と、整流部６からの出力電圧を安定した所定の電圧に変換ための電源部７と、電源部７から供給される電力によってこの交流・直流両用スイッチの全体を制御する制御部８と、制御部８からの制御信号に応じて双方向半導体スイッチ素子５１を導通させる駆動部９とを備える。これによると、交流配電システム及び直流配電システムのいずれにも使用可能であり、直流配電システムに使用された場合に、アークを発弧させることなく開閉が可能であり、且つ、容易に既存の交流配電システム用スイッチとの置き換えが可能な交流・直流両用スイッチを提供する。

Description

・ スイツ 術分野

本 、 交流 直流電力を負荷に供給し、 その 給を停止するために用 られ る交流・ に関する。

来、 般 庭において、 各種 電力を供給するために、 商用 源を中心とし た交流 システムが使用されて る。 ・ 庭用の 陽電池 ( 陽光 )、 燃料 電池ある は 電池などを利用した直流 源が普及しつつある。 また、 々の 器における交流電力を直流電力に変換する際の電 失を低減するために、 家庭用 システムの 入も提案されている。 それらの 合、 従来からの システムに加え て、 直流 システムを併設させる必要がある

システムの ・ 周期に 度 (ゼロクロス ) が存在するため、 接 点を開閉させる の を用 ても、 容易に電流を遮断することができる。 とこ ろが、 直流 システムの 合、 電流 点が存在せず、 比較的低圧 ( えば ) であっても アークが発生するため、 接点 離を長 したり、 ある は電磁石など の 能を備えたりする必要があり、 交流 システム用の に比 て直流 システム用の 体が大型化する。 さらに、 太陽光 電や燃料電池などの 合、 数 百Vの であるため・ 流を有効に 断するには、 単に接点 離を長 するだけでは 足りず、 高性能の 能が要求される。 そのため、 既存の システム用の を直流 システム用の に置き換えたり、 あるいは既存の システム用 の に直流 システム用の を併設したりすることは容易ではな 。 また、 大きさの なる が混在することは見栄えの 下をもたらし、 ンテリアデザ の面からも好まし な 。

そこで、 特許 では、 1 に示すよ な S F を用 て、 アークを さ せな 直流 が提案されている。 この 来の では、 O S T Q ソースを必ず 流電源の 接続しなけれ ならず、 電流経路を切り離しできるのは 負極 に限定される。 ところが、 感電などからの 的保護を考慮すると、 電流経路を有 で切り離しできることが好ましい。また、直流電源の 性を間違えて されると、 M O S 部に存在する オードを経由して電流が流れるため、 として機能 しな なる。 さらに、 直流電源が 電池であり、 、 この が される 所に用いられた場合、 電圧は直流であるが、 充電 と放電 に電流の れる方向が反転

M N するため M O S Tのよ な開閉 能が片側だげでは、 スイッチとして機能が不完全 である。 さらに、 この スイッチは・ 周期ごとに電流の れる方向が反転する交流電 源システムには使用することができない。

1 5 2 9 3 3 報 発明の

、 上記 の 題を解決するためになされたものであり、 交流 システム システムの ずれにも使用 能であり、 直流 システムに使用された場合 に、 アークを させることな 可能であり、 、 容易に 存の システ ム スイッチとの き換えが可能な交流・ スイッチを提供することを目的とする。

的を達成するために 、 交流電源 直流電源と負荷の間に接続され、 負 荷 の 給を制御する交流 スイッチであって、 電源に接続される

子と負荷に接続される 子との間に直列 続されたトランジスタ 造の 方向 導体スイッチ 子と、 前記 子と第 子の間に並列に接続され た整流 、 前記 部からの 圧を安定じた所定の 圧に変換するための 、 前記 部から供給される電力によってこの ・ スイッチの 体を制御する制 御 ・ 御都からの 号に応じて前記 方向 導体スイッチ 子を導 させる 動部とを備えたことを特徴とする。

明によれば、 トランジスタ 造の 方向 導体スイッチを用 て負荷 の 給 を制御するので 力される電流や電圧に対する方向 を持たず・ 流電源と直流電 源のいずれにも 続して使用 能である。 また、 直流電源の 負極を逆接続された場 合でも ( ) 能であり、 スイッチ 能が確保される。 さらに、 直流 電 ンステムに使用された場合であっても、 双方向 導体スイッチ 子を用 て るので、 ア クを させることな 可能である。 さらに、 アークを させるための 構が 不要であり、 、 半導体 子の 型化により・ 存の システム スイッチとの き換えが可能である。

明の スイッチにおいて 方向 導体スイッチ 、 つの トランジスタ 造のスイッチ 子を逆接続した構造を有するものであっても このよ な発明によれば、 双方向 導体スイツ を の トランジスタ 造の 子を逆接続して構成したので、 般的な構造のスイッ 子、 例えば、 人手が容易で安 価なS M O S F Tなどを使用して 方向 導体スイッチを構成することができる。 ある は、 同様の 造で低 失のS Cなどのスイツ 子を使用すれば、 制御 能な負 荷の大 量化も可能となる。

明の スイッチにおいて、 前記 方向 導体スイッチ 、 子と第 子との間に直列に接続され、 表面上に形成された 2 少な ともその 部分が前記 表面上に形成され、 前記 極の 位 及び 2 極の 位に対して中間 位となる中間 少な ともその 部分が 前記 上に接続され・ に対して制御を行 ための 極を備え た トランジスタ 造を有し、 前記 部及び 、 前記

2 対して所定の 圧を維持し る 置に配置されることもできる。

これによれば、 極及び 対して所定の 圧を維持し る 置に中間 を形成することにより、 制御 する信号の 圧を必要最低限のレベルま で低下させても、 双方向 導体スイッチ 子を確実に させることができ、 オ ン 抗を実現することができる。その 果、 通電 の 熱を低 抑えることができ、 小型・ 大 量の スイッチを実現することができる。

明の ・ スイッチにおいて、 前記 方向 導体スイッチ 、 電源及 び 荷に対してそれぞれ 列に接続され 表面上に形成された 極及び

少な ともその 部分が前記 表面上に形成され それぞれ 立した制御 号が入 力される 1 極及び 極を備えた の ルゲート トランジスタ 造 を有し・ 前記 2 所定の 圧を維持し る 置に配置さ れて ても良 。

これによれば、 Ⅱ 所定の 圧を維持し る 置に配置さ れ 圧を維持する 所が 所であるので、 失の な 方向 子を実現することが できる。 また、 通電 の 熱を低 抑えることができ、 小型・大 量の ・ ス イッチを実現することができる。

明の スイッチにお て、 前記 整流 路であり、 前記 を構成するダイオードのアノードが前記 子に接続され 前記 流電源の 前記 G子に接続されたときにのみ 能である構成にしても良 。 これによれば、 として 整流 路を用いて るので、 交流 スイッチ が交流電源に接続されて る場合 整流 路により 流された電力が電源 を介して 制御都に正常に電力が供給される。 方 交流 スイッチが直流電源に接続され て る場合、 直流電源の 負極が逆に誤 されて ると、 整流 路によって制 御都には電力が供給されず、 この ・ スイッチは動作せず、 負荷に電力は 給 されない。 その 果、 配線 事の際に誤 線であることがわかる。

明の スイツ は、 前記 子と第 子の間に並列 に接続された 2 、 2 部からの 圧を安定した所定の 圧に変換た めの 2 をさらに備えたものであっても良 。

これによれば、 交流・ スイッチの と出力側の双方に整流 と電源 が設 けられているので、 入力 と出力側が限定されず、 ずれの側に負荷または電源を接続し てもスイッチとして機能させることができる。 さらに、 例えば、 直流電源として蓄電池を 用 、 負荷としてモータを制御する場合など、 負荷 体が電源となり るよ なシステム 適用させることも可能である。

明の ・ スイツ は、 前記 子と前記 2 子に接続 された電源の 類が交流 かを判別する電源 別部と、 判別 果を表示させる電 源 とをさらに備えることもできる。

これによれば、 電源 別部及び電源 により・ のスイッチに接続され ている電源の 類を識別することができ、 ーザによる 識が容易になると共に、 メンテ ナンス時における対応も容易になる。

明の ・ スイッチにおいて、 前記 別部は、 交流電圧の ク ロスを検出したときに、 電源の 類が交流であると判断するものとしても わない。

これによれば、 交流電圧の クロスが検出されたときに交流電源に接続されて ると 判断するので、 電源 別部の 成が簡単になり、 、 判断 理も容易になる。

明の ・ スイッチにお て 別部により 源の 類が交 流であると判断された場合、 前記 、 前記 別部による クロス 出と 同期させて前記 方向 導体スイッチ 子を導 させるための 号を出力するものと しても良 。

これによれば、 電源 別部による クロス 出と同期させて 方向 導体スイッ チ 子を導 させるので、 電圧が低 階で双方向 導体スイッチ 子を導 させるため、 突入 流を低減させることができる。

明の スイッチにお て、 前記 方向 導体スイッ 子に開閉 点 を有する補助スイツ 子が並列 続されていても良 。

これによれば、 双方向 導体スイッチ 子に開閉 点を有する補助スイツ 子が並列 続されて るので、 通電 力の リレーなどの スイッチ 子を併用することによ り 負荷電流の 量を大幅に増大させることができる。 また、 開閉 を遮断させる場合、 先に スイッチを遮断させた後、 双方向 導体スイッチ 子を遮断させる。 それによっ て、 補助スイッチ 子の 、 双方向 導体スイッチ 子が導 された状態 (すな わち、 補助スイッチ 子の 端が 位の ) で開かれるので、 直流電源に接 続された場合に問題となるアーウが せず・ 点の 化による 生じな 。

明の ・ スイッチにお て 前記 方向 導体スイッチ 子に開閉 点 を有する補助スイッチ 子が直列 続されていても良い。

これによれば、 双方向 導体スイッチ 子に開閉 点を有する補助スイッチ 子が直列 続されて るので、 交流・ スイッチが されて るとき、 開閉 完全に 断され、 負荷に電流は流れない。

明の ・ スイッチは、 外部 との間で送受信するための 信機能 を さらに備えることもできる。

これによれば、 外部 との間で送受信するための 信機能 を備えて るので ー ザは、 例えば 面に設けられた 作部 ( スイッチ) を直接 することな 、 置などの 荷のオン又は を遠隔 自動制御することができる。

明の ・ スイッチにお て、 前記 信機能 、 電力線に接続された外 部 置から電力に重畳させて送信された制御 号を検出するものとしても良い。

これによれば、 電力線に接続された外部 置から制御 号を電力に重畳させて送信し・ によって制御 号を検出するので、 専用の 信線や 受信器を不要とする ことができる。

明の ・ スイッチにおいて、 前記 子と第 子との 間に直列 続された 方向 導体スイッチ 子をさらに備えても良 。

これによれば、 開閉 が電力線の両 にそれぞれ 置されて るので、 交流 系や直 の 陽光 電など、 より高 対地電圧を有し・ 所での 力線の断 路が要求される電源システムに適したスイッチを実現することができる。

明の ・ スイッチにおいて、 前記 子と第 コ ンセント 状を有しても良い。

これによれば、 子と第 コンセント 状であるので、 交流 スイッチを負荷に直接結線せずに、 移動 能な 置など、 任意の 荷の 御 が可能となる。

明の 態に係る交流・ スイッチの 成を示すブロッ ク 。

2 ・ スイッチにおける の 体例として、 の トランジスタ 造の 子を逆接続した構成を示す 。

3 スイッチに げる の 体例として、 本出願人が提 案して る新規な双方向 導体スイッチ 子を用いた構成を示す 。

3の 方向 導体スイッチ 子の 体的 成を示す 面図。

5 におけるA A 面図。

6 ・ スイッチにお て、 として 整流 路を用 た 構成 を示す 。

7 スイツ にお て、 電源 別部及び電源 をさらに備えた構成 を示す 。

8 a ) は上記 別部として、 入力 圧の クロスを検出するよ に 構成された具体例を示す 、 ( b ) は交流電源に接続された場合の モ タされる 圧の を示す 、 ( ) は直流電源に接続された場合の モ タされる 圧の を示す 、 ( d ) は クロス 出に同期して開閉 の させる場合におけ る 圧の を示す 。

9 ・ スイッチにお て、 双方向 導体スイツ 子に 開閉 点を備えた補助スイッチ 子を並列 続した構成 を示す 。

・ スイッチにお て、 双方向 導体スイッチ 子に機械 的な開閉 点を備えた補助スイッチ 子を直列 続した構成 を示す 。

5 ・ スイッチにお て、 外部 との間で信号の 受信が 可能な通信機能 を備えた構成 を示す 。

・ スイッチにお て・ 置から電力に制御 号を重 畳させて送信し、 信号 によって制御 号を検出するよ にした構成 を示す 。

3 5 ・ スイッチにお て を電力線の両 にそれぞ れ 置した構成 を示す 。

4 ・ スイッチにお て、 出力 子をコンセントタイプと した構成 を示す 。

5 a ) ( b ) は、 それぞれ ・ スイッチの と出力側の それぞれに整流部及び電源 を設け、 ずれの側に負荷または電源を接続してもスイッチ として機能するよ にした構成 を示す 。

来の スイッチの 成を示す 路図。

明を実施するための

明の 態に係る交流・ スイッチについて、 図面を参照しつつ 明す る。 は、 本実施 態に係る交流 スイッチ 成を示すフロック図で 。 にお て・ ・ スイッチ は、 交流電源 又は直流電源3の ずれ か 方と負荷 の間に接続されて使用される。 ・ スイッチ は、 交流電源 の 直流電源3の が接続される 1 2 負荷 が接続される との間に直列 続される双方向 導体スイッチで構成された開閉 5と この 交流電源 の 直流電源3 が接続される

2 2との間に接続された整流 6と からの 圧を安定した所定の 圧に 変換ための 7と、 電源 7から供給される電力によってこの ・ スイッ チ 体を制御する制御都8と、 制御都8からの 号に応じて開閉 5を駆動させ る 動部9と、 壁面などに設置され によって 作される 作部1 などで構成さ れている。 なお、 符号 2は負荷 が接続される 2 子を示す。

この ・ スイッチ の 部電源は、 6 電源 7で構成されて るの で、 交流電源 に接続されて る場合は 6を介して・ また直流電源3に接続されて る場合は直流電源3から直接 7に電力が供給されるので、 交流 システム又は 直流 システムの ずれにも使用することができる。 なお、 交流・ スイッチ の内部電源は、 これに限定されるものではな スイッチング 源などその他の電 成 で てもよ 。

作部 としては、 開閉 点を有する機械的なスイッチでもよ し、 赤外線や電波に よる 力無線などを利用したりモコンスイッチなどであってもよい。 あるいは・ 作部 1 は、 効果を利用した人体感知センサなどのセンサ タイマーなどであってよい。 するに、 操作部 から負荷4をオン又は させるための 号が出力されればよい。

5として、 人力される電流や電圧に対する方向 を持たな トランジスタ 造の 方向 導体スイッチを使用しているため、 仮に直流電源3の 負極を逆接続さ れた場合でも、 電流経路を切り離しできるのは負極 になるものの、 開閉 ( ) 能であり、 スイッチ 能が確保される。 また・ 記のよ に 交流電源 直流電源3 のいずれにも 続して使用 能である。 は における 5の 体例として、 双方向 導体スイッチを の トランジスタ 造の 子を逆接続して構成したも のである。 このよ な構造によれば、 般的な構造のスイッチ 子、 例えば、 入手が容易 で安価なS M S 丁などを使用して 方向 導体スイッチを構成することができ る。 ある は、 の 造で低 失のS Cなどのスイッチ 子を使用すれ 、 制御 能 な負荷の大 量化も可能となる。

3は、 開閉 として本出願人が提案して る新規な双方向 導体スイッチ 5 用 る構成 を示す。 この 方向 導体スイッチ 5 は、 双方向 能な ングルゲート トランジスタ 子で構成されて る。 は双方向 導体スイッチ 5 1の 成を示す 面図であり、 5 (a はそのA A 面図である。

5 (a) に示すよ に、 双方向 導体スイッチ 5 2 は

aと、 の上に積層されたG a N A GaN 2 で 構成されて る。 この 方向 導体スイッチ 5 では、 ネル としてA GaN G a 面に生じる ガス層を利用して る。 に示すよ に、 12 の 1 には、 電源 又は に対してそれぞれ 列に接続された D D と・ D 位及び 2 D の 位に対して 中間 位となる中間 Sが形成されて る。 さらに、 中間 Sの上には・

(ゲート) Gが積層 成されて る。 Gとして、 例えばショットキ 極を用 る。 D D は、 それぞれ に平行に配列された 数の

・ 3・ ・ ・を有する 状であり、 状に配列された電極 士が互いに対向するよ に配置されて る。 S Gは、 状に配列された電極 1 ・ ・ 22 3・ ・ ・の間にそれぞれ 置されており、 電極部の間に形成される空間の 状に相似した形状 ( ) を有して る。

次に、 双方向 導体スイッチ 構成する ランジスタ 造につ て説明 する。 に示すよ に、 D D2の 1 、 それらの 向における中心 が同 線上に位置するよ に配列され、 中間 Sの 応部分及び Gの 応部分は、 それぞれ D 2 D の 1 の 列に対して平行に設けられている。 向における D 1 の 2 中間 Sの 応部分及び Gの 応部分の 、 所定の 圧を維持し る距離に設定されて る。 向 に直 する方向 すなわち D の D の の 手方向にお ても同様である。 また、 これらの 、 その他の電 1

2 1 3 23 ・ ・につ ても同様である。 すなわち、 中間 S

Gは D D に対して所定の 圧を維持し る 置に配置さ れて る。

このよ に・ D D の 位に対して中間 位となる中間 S びこの Sに接続され、 中間 Sに対して制御を行 ための Gが、 D 2 D2に対して所定の 圧を維持し る 置に配置 されて るので、例えば 、 D が である場合に・ 方向 導体スイッチ 5 の 、 すなわち Gに の 号が印 され たときには、 少な とも D 、 制御 G Sの間で、 電流は確 実に 断される ( (ゲ ト) Gの 下で電流が 止される)。 方、 双方向 導体 スイッチ の 、 すなわち Gに所定の 以上の電圧の 号が印 されたときには・ 4 印で示すよ に、 1 D ( 1 1 3 ・ ) S、 D2 ・ ・ ・ ) の 路 で電流が流れる。 逆の場合も同様である。

このよ に、 D D に対して所定の 圧を維持し る 置に 中間 Sを形成することにより、 制御 Gに する信号の 圧を必要最低限 のレベルまで低下させても、 双方向 導体スイッチ 5 を確実に させるこ とができ、 オン 抗を実現することができる。 そして、 この な双方向 導体スイツ 5 用 て開閉 5を構成することにより、 制御 号の (GND) を中間 S 同電位とすることで、 Vの 号で駆動される制御 8によって 圧の 流電源 流電源3を直接 御することができる。 また、 ネル として 面に生じる ガス層を利用して る トランジスタ 子にお ては、 素子を 非 にさせる 圧の 時のオン 相反 係にあるため、 圧 を低 することができることは、 オン 抗を低 持することができることにつながり、 交流 スイッチ の 量化を実現することができる。

6は、 3に示す 成の を示す。 3に示す では、 双方向 導体スイツ 5 として、 双方向 能な シングル ト トランジスタ 子を用 、 6として 整流 路を用 ているが、 6に示す では、 双方向 導体スイツ として、 双方向 能な の ルゲート トランジスタ 子を用い、 6として 整流 路を用いている。 5 b) に示すよ に・ の ルゲ ト トランジスタ 、 電源2又は3 3に対してそれぞれ 列に接続され、 表面上に形成された D D と、 少な ともその 部分が基 表面 に形成され、 それぞれ 立した制御 号が入力される ( ゲ ト ) G 2 ( 2ゲート ) G2を備え、

G が所定の 圧を維持し る 置に配置されている。 圧を維持する 所が 所で あるので、 失の な 方向 子を実現することができる。 この 成の ドレイン D D の 圧を基準として制御する必要があり、 つのゲート G G2に それぞれ なった駆動 号を入力する必要がある (そのため、 デ アルゲート トランジス タ 造と呼ぶ)。

また、 直流電源3の 接続される 2 には、 ダイオード6 のアノ ドが接続 されている。 ・ スイッチ が交流電源 に接続されて る場合、 と して 整流 整流 路のいずれであっても・ 7を介して 制御都 には正常に電力が供給される。 方、 交流・ スイッチ が直流電源 に 接続されている場合、 直流電源3の 負極が逆に誤 されて ると、 整流 路 の 8には電力が供給されず、 この スイッチ は動作せず、 負荷 に電力は 給されな 。 その 果、 配線 事の際に誤 線であることがわかる。 なお、 に示す では、 直流電源3の 接続される にもダイオード6 が接 続されて るが 流電源3の 接続される にのみ イオ ド 接続し ても、 同様に機能する。

また、 上記のよ に、 駆動部9はトランスなどの 造を有しており、 その が 制御 8に、 方向 導体スイッチ 5 G G に接続されて いる。 は、 操作部 からの を させるための 号を受信すると、 駆動 部 のトランスの に所定の 力を供給する。 そ すると、 トランスの に所定 の 圧が発生し、 双方向 導体スイッチ 5 の G G に制御 圧が印 され、 双方向 導体スイツ 5 、 すなわち 5が ( ) される。 トランス の 側の間が絶縁されて るので 8が破壊されることな 、 開閉 5 に 、 、 大電流を流すことができる。 なお、 絶縁 上記トランスに限定さ れず、 フォトカプラなどの 子と受 子などを用 ても実現することができる。

7は、 電源 別部7 び電源 7 を備えた構成 を示す。

別部 の 体的な構成や判別 法は特に限定されないが・ 圧を所定の 率に降 圧してアナログ値を制御 8により所定の と比較したり、 ある はコンデンサ コイ ルなどを用いた直流と交流を分離するフィル などを用いたりすることができる。

7 の 体的な構成や表示方法も特に限定されな が、 例え の なる 類の Dを用いて、 交流 かに応じて点灯させる」 Dを切り換えたり ある は単 の Dを用 て、 交流 かに応じて 時点灯 点滅に切り換えたりするこ とができる。 このよ に、 電源 別部7 び電源 72を設けることによ り、 交流電源 直流電源3が 存する配電システムであっても、 のスイッチに接続 されて る電源の 類を識別することができ、 ーザによる 識が容易になると共に ンテナンス時における対応も容易になる。

8は・ 別部7 として 圧の クロスを検出するよ に構成され た具体例を示す。 すなわち、 (a) に示すよ に、 6からの 圧を 3， 7 によって 、 した電圧をトランジスタ 5のエ ッタとべ 間に印 する。 そして、 トランジスタ7 のコレクタの 圧をモニタする。 ・ スイッチ が交流電源 に接続されて る場合、 電源 別部7 には、 によ って 流された 流が入力され、 人力 圧がトラン スタの よりも大きいときにトラ ンジスタ75が レクタの 圧が判断 よりも低 なり (」OW)、 入力 圧がトランジスタの よりも小さ ときにトランジスタ 7 が 、 コレ の 圧が判断 よりも高 なる ( H) ( 8 (b) )。 って、 電源 別部7 が、 検出 (パルス) を出力するのは、 入力 圧が クロスする前後の 定 の 間だけである。 ・ ・ スイッチ が直流電源 に接続されている場合 入力 圧は常に 定であるので、 トランジスタ75は常に 、 コレクタの 圧は 常に判断 よりも低 ままである ( OW)。 って、 コレクタの 圧が よりも高い状態 ( H) を定期的に示すよ であれば・ ・ スイッチ が 交流電源 に接続されて ると判断することができる。 このよ に クロスを検出する よ な構成によれ 、 回路構成を 較的 単にすることができると共に、 制御 におけ る判断も ジタル された 号によって行 ことができ、 制御 における 理も容易 にすることができる。

また、 8 (d) に示すよ に、 双方向 導体スイッチ 5 を させるタイ ン グ ( 動部 を駆動させるタイ ング) として、 操作部1 からのオン 号ではな 、 電 源 別部7 による クロス 出と同期させるよ に構成してもよい。 そ するこ とによって 圧が低い 階で双方向 導体スイッチ 5 させるため、 突入 流を低減させることができる。

は、 開閉 5を構成する双方向 導体スイッチ 機械的な開閉 点を備え た補助スイッチ 5 を並列 続した構成 を示す。 スイツ 5 としては、 例えばリレーなどを用 ることができる。 御都8は、 開閉 を させる場合、 駆動 部9に所定の 力を供給し又は所定の 号を出力し、 開閉 5の 方向 導体スイッ チ 5 を先に導 させた ・ スイッチ 5 を させる。 このよ に 力の リレーなどの スイッチ 52を することにより、 負荷電流の 量を 大幅に増大させることができる。 5を遮断させる場合、 先に スイッチ を遮断させた後、 双方向 導体スイッチ 遮断させる。 それによって、 補助スイ ッチ 5 の 、 双方向 導体スイッチ 子が導 された状態 (すなわち、 補 助スイッチ 子の 端が 位の ) で開かれるので、 直流電源3に接続され た場合に問題となるアークが せず、 開閉 点の 化による 生じな 。

は、 開閉 5を構成する双方向 導体スイッチ 5 機械的な開閉 点を備 ０ えた補助スイッチ 5 を直列 続した構成 を示す。 スイッチ 5 としても、 例えばリレーなどを用いることができる。 8は、 開閉 5を させる場合、 駆動 部 に所定の 力を供給し又は所定の 号を出力し、 開閉 の スイツ 5 3の 点を先に導 させた後、 双方向 導体スイッチ させる。 また、 開閉 5を遮断させる場合、 開閉 5の 方向 導 スイッチ 5 先に 断させた 後、 補助スイツ 5 3を遮断させる。 それによって、 開閉 は完全に 断され、 負 荷 に電流 れな 。すなわち、 この ・ スイッチ が されて るとき、 負荷4は絶縁される。

1は 例えば モコン 置などの 8 との間で信号の 受信が可能な通信 機能 (又は信号 信部) 8 備えた構成 を示す。 また、 1 は、 1 であり、 電力線に接続された外部 3から、 制御 号を電力に重畳させて送信し、 信 号 8 によって制御 号を検出するよ に構成されて る。 これらの 成によれ 、 ーザは、 例えば 面に設けられた 作部 を直接 することな ・ 置などの 4のオン又は を遠隔 自動制御することができる。 特に、 後者の場合、 専 用の 信線や 受信器が不要とすることができる。

1 は・ 5を電力線の にそれぞれ 置した構成 を示す。 この 成にお いては、 駆動部 として上記 造を採用することにより、 つの 方向 導体スイッ チ 5 に同時に駆動 号を供給することができると共に、 つの 方向 導体スイッ チ 5 の 所の を高 することができる。 さらに、 開閉 を2 所に設 けることにより、 交流2 系や直 3 の 陽光 電など・より高い対地電圧を 有し、 複数 所での 力線の 路が要求される電源システムに適したスイツ を実現する ことができる。 また、 特に しな が えば単相3 や三相電源の ・それぞれ 方向 導体スイッチ 子による を設け、 3つの を同時に開閉させるよ に 構成することも可能である。

1 は、 交流・ スイッチ を負荷 に直接結線せずに、 わゆるコンセント タイフとした構成 を示す。 このよ な構成によれば、 移動 能な 置など 意の 荷の 御が可能となる。 この スイッチ は、 既存のコンセントに差し込 んで使用されるアダプタタイプであってもよ し 面に埋設されるタイプであってもよ 。 すなわち、 は、 用の ンセント 状を有してい ればよ 。

1 5は ・ スイッチ の と出力 のそれぞれに整流 び電源 7を設けた構成 を示す。 このよ な構成によれば、 また ・ スイッチ の と出力 が限定されず、 ずれの側に負荷または電源を接続してもスイツ とし て機能させることができる。 さらに、 例えば 直流電源 として蓄電池を用い、 負荷 と してモータを制御する場合など、 負荷 体が電源となり るよ なシステムに適用させる ことも可能である。 すなわち、 通常、 モータは 電池からの 力で駆動されるが、 空転時 には発電機として電力を発生させることができる。 その時は、 モータが電源となり 電 池が負荷となって、 モータで発電された電力で 電池を充電することができる。

上 明したよ に、 本実施 態に係る交流・ スイッチ によれば、 開閉 を 構成するスイッチ 子として、 入力される電流や電圧に対する方向 を持たな 方 向 導体スイッチ 5 用 たので、 交流 システム システムのいず れにも使用 能である。 また、 直流 システムに使用された場合であっても、 双方向 導体スイツ 子を用いて るので、 アークを させることな 可能である。 さ らに、 アークを させ ための 構が不要であり・ 、 半導体 子の 型化により、 既存の システム スイッチとの き換えが可能である。 なお、 、 上記 態の 成に限定されるものではな 、 された を任意に組 合わせ るこ とは言 までもない。

Claims

求の

1

流電源 直流電源と負荷の間に接続され、 負荷 の 給を制御する交流・ スイツ であって、

電源に接続される 1 子と負荷に接続される 子との間に直列 続 されたトランジスタ 造の 方向 導体スイッチ 子と、

前記 子と第 子の間に並列に接続された整流 、

前記 部からの 圧を安定した所定の 圧に変換ための 、

前記 部から供給される電力によってこの ・ スイッチの 体を制御する 制御 、

前記 御都からの 号に応じて前記 方向 導体スイッチ 子を導 させる 動部 を備えたことを特徴とする交流・ スイッチ。

2

方向 導体スイッチ 、 つの トランジスタ 造のスイッ 子 を逆接続した構造を有することを特徴とする に記載の ・ スイッチ。 方向 導体スイッチ 、

子と第 子との間に直列に接続され・ 表面上に形成された 極及び 、

少な ともその 部分が前記 表面上に形成され、 前記 極の 位及び 極の 位に対して中間 位となる中間 、

少な ともその 部分が前記 上に接続され、 前記 に対して制御を 行 ための 極を備えた シングルゲート トランジスタ 造を有し、

前記 部及び 、 前記 極及び 2 対して所定の 圧を維持し る 置に配置されて る

ことを特徴とする に記載の ・ スイツ 。 方向 導体スイッチ 、

電源及び 荷に対してそれぞれ 列に接続され、 表面上に形成された 極及び 2 、

少な ともその 部分が前記 表面上に形成され、 それぞれ 立した制御 号が入力 される 極及び 極を備えた デ アルゲ ト トランジスタ 造を 有し・

前記 2 所定の 圧を維持し る 置に配置されて 3 る

ことを特徴とする に記載の ・ スイッチ。

5

、 整流 路であり、 前記 を構成するダイオードのアノードが前 記 子に接続され、 前記 流電源の 前記 子に接続されたと きにのみ 能であることを特徴とする 4の ずれか に記載の スイッチ。

6

子と第 子の間に並列に接続された 、 部からの 圧を安定した所定の 圧に変換するための 2 をさらに備えたこ とを特徴とする 5の ずれか に記載の ・ スイッチ。

7

子と前記 2 子に接続された電源の 類が交流 を判 別する電源 別部と、 前記 別部による判別 果を表示する電源 とをさらに備えたことを特徴とする 1 6の ずれか に記載の ・ スイッチ。

8

別部は、 交流電圧の クロスを検出したときに、 電源の 類が交流で あると判断することを特徴とする 7に記載の スイッチ。 別部により 源の 類が交流であると判断された場合、 前記 、 前記 別部による クロス 出と同期させて前記 方向 導体スイッチ 子を 導 させるための 号を出力することを特徴とする 8に記載の ・ スイッチ。

1

方向 導体スイッチ 子に開閉 点を有する補助スイッチ 子が並列 続されて いることを特徴とする の ずれか に記載の ・ スイ ツ 。 方向 導体スイツ 子に開閉 点を有する補助スイツ 子が直列 続されて いることを特徴とする の ずれか に記載の ・ スイ ッチ。

1 2

との間で送受信するための 信機能 をさらに備えたことを特徴とする

1 1のいずれか に記載の ・ スイッチ。

1 3 4 信機能 、 電力線に接続された外部 置から電力に重畳させて送信された制御 号を検出することを特徴とする 1 に記載の ・ スイッチ。

1

子と第 子との間に直列 続された 方向 導体スイッ チ 子をさらに備えたことを特徴とする 5のいずれか に記載の ・ スイッチ。

1

子と第2 コンセント 状を有することを特徴とする 5のいずれか に記載の スイッチ。

5