JP4308065B2 - 直流コンセント - Google Patents

Description

本発明は、直流電力を給電するために使用される直流コンセントに関する。

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に用いられる直流用のコンセント、プラグとして交流用のコンセント、プラグを使用した場合、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的被害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１２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、上記技術の直流コンセントではコンセントにプラグを差し込む時、コンセントの接点にプラグの端子が接触した状態でノイズがあった場合に、ＭＯＳＦＥＴがオンとなってアークを発生する虞があった。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。

本発明は、上記課題を解決することのできる直流コンセントを提供することを目的としている。

請求項１の発明は、直流電力を給電するための直流コンセントであって、直流電力を給電する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、ドレインは接点側にそれぞれ接続し、前記半導体スイッチのゲート及び前記半導体スイッチのソースには第１の抵抗と第２の抵抗の接続点をそれぞれ接続すると共に、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、直流コンセントへのプラグの差し込みにより閉から開となって、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、前記直流コンセントからの前記プラグの抜去により開から閉となって、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の発明は、直流電力を給電するための直流コンセントであって、直流電力を給電する電線の中途に第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接点側にそれぞれ接続し、前記第１の半導体スイッチのゲート及び前記第１の半導体スイッチのソースには第１の抵抗と第２の抵抗の接続点を接続すると共に、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、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、直流コンセントへのプラグの差込みにより開から閉となり前記第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、前記直流コンセントから前記プラグの抜去により閉から開となり前記第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となるように構成したことを特徴とする。

請求項５の発明は、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の発明は、直流電力を給電するための直流コンセントであって、直流電力を給電する、第１の電線から第２の電線に第１の開閉スイッチを介して第１の抵抗及び第２の抵抗を接続し、第２の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、ドレインは接点側にそれぞれ接続し、前記半導体スイッチのゲート及び前記半導体スイッチのソースには前記第１の抵抗と第２の抵抗の接続点をそれぞれ接続すると共に、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第２の開閉スイッチを介設し、直流コンセントへのプラグの差し込みにより、第１開閉スイッチを開から閉にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴに印加できる状態にしてから、第２の開閉スイッチを閉から開にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧をパワーＭＯＳＦＥＴに印加した状態とし、直流コンセントからプラグの抜去により、第２開閉スイッチの開から閉にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧が前記パワーＭＯＳＦＥＴに印加された状態から印加できる状態にしてから、第１開閉スイッチを閉から開にするように構成したことを特徴とする。

請求項８の発明は、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９の発明は、前記第２の開閉スイッチと前記半導体スイッチのソースとの間に第３の抵抗をさらに設けたことを特徴とする。

請求項１の発明では、直流コンセントの開閉スイッチは、直流コンセントへのプラグの差し込みにより閉から開となって、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、直流コンセントにプラグを差し込む時にアークが発生しない。また、直流コンセントからのプラグの抜去により開から閉となって、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、直流コンセントからプラグを引き抜く時もアークが発生しない効果がある。

請求項２の発明では、半導体スイッチが徐々にオンになるので、負荷への突入電流を抑制できる効果がある。

請求項３の発明では、第３の抵抗により開閉スイッチへの過大な電流を防止できるので、開閉スイッチを保護できる効果がある。

請求項４の発明では、前記開閉スイッチは、直流コンセントへのプラグの差込みにより開から閉となり前記第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るので、直流コンセントに直流プラグを差し込む時にアークが発生しない。

また、前記開閉スイッチは、前記直流コンセントから前記プラグの抜去により閉から開となり前記第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となるので、直流コンセントから直流プラグを引き抜く時もアークが発生しない効果がある。

請求項５の発明では、第１の半導体スイッチが徐々にオンになるので、負荷への突入電流を抑制できる効果がある。

請求項６の発明では、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を防止できるので、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の発明では、直流コンセントへのプラグの差し込みにより、第１開閉スイッチを開から閉にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧がパワーＭＯＳＦＥＴに印加できる状態にしてから、第２の開閉スイッチを閉から開にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧をパワーＭＯＳＦＥＴに印加した状態とするので、直流コンセントに直流プラグを差し込む時にアークが発生しない。また、直流コンセントからプラグの抜去により、第２開閉スイッチの開から閉にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧が前記パワーＭＯＳＦＥＴに印加された状態から印加できる状態にしてから、第１開閉スイッチを閉から開にするので、直流コンセントから直流プラグを引き抜く時もアークが発生しない効果がある。

請求項８の発明では、半導体スイッチが徐々にオンになるので、負荷への突入電流を抑制できる効果がある。

請求項９の発明では、第３の抵抗により第２の開閉スイッチへの過大な電流を防止できるので、第２の開閉スイッチを保護できる効果がある。

（実施の形態１）
本発明の直流コンセントの実施の形態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に係る直流コンセント及び直流プラグの斜視図である。図２は実施の形態１に係る直流コンセント及び直流プラグの回路図である。

図１及び図２において、直流コンセント１は箱型のケース２を有しており、このケース２には一対の端子挿入口２ａ及び端子挿入口２ｂ、スイッチ操作部挿入口２ｃ、電線引出口２ｄ及び電線引出口２ｅがそれぞれ形成されている。

ケース２の端子挿入口２ａ及び端子挿入口２ｂの近くには、正極接点３ａ及び負極接点３ｂがそれぞれ設けられており、これらの正極接点３ａ及び負極接点３ｂには正極電線Ｌ１と負極電線Ｌ２と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は負極接点側、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。さらに、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。

ケース２のスイッチ操作部挿入口２ｃの近くには、プッシュロッド４ａがロッド支持部４ｂにスライド可能に支持されている。プッシュロッド４ａの押圧端部４ａ１とロッド支持部４ｂとの間には圧縮コイルばね４ｃが設けられており、この圧縮コイルばね４ｃはプッシュロッド４ａの接触子４ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２に接触するように付勢している。

これらのプッシュロッド４ａ、圧縮コイルばね４ｃ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ＳＷが構成されている。

一方、直流プラグ５はプラグ支持部６を有しており、このプラグ支持部６には正極端子７ａ、負極端子７ｂ及びスイッチ操作部８がそれぞれ突設されている。正極端子７ａ及び負極端子７ｂには電線Ｌ３及び電線Ｌ４が接続されており、これらの電線Ｌ３及び電線Ｌ４は負荷Ｌｏの両端にそれぞれ接続されている。

なお、直流コンセント１に直流プラグ５を差し込んで、直流プラグ５のスイッチ操作部８がプッシュロッド４ａの押圧端部４ａ1を押圧すると、プッシュロッド４ａの接触子４ａ２が接点ＣＰ１，ＣＰ２から離間して、プッシュスイッチＳＷが閉から開になるようになっている。

図３は、実施の形態１に係る直流コンセントに直流プラグを差し込んでから引き抜くまでのパワー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）は直流プラグの正極端子と負極端子間電圧のオンオフをそれぞれ表している。

なお、直流コンセント１に直流プラグ５が差し込まれていないとき、プッシュスイッチＳＷは閉（オン）となって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している。

直流コンセント１に直流プラグ５を差し込んでいくと、時間ｔ１で、直流コンセント１の正極接点３ａ及び負極接点３ｂに直流プラグ５の正極端子７ａ及び負極端子７ｂが接触して、直流プラグ５の正極端子７ａの電圧がオンになるとともに、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオンとなる。

時間ｔ２で、直流プラグ５のスイッチ操作部８がプッシュロッド４ａの押圧端部４ａ1を押圧すると、プッシュロッド４ａの接触子４ａ２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。

時間ｔ２からコンデンサ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が徐々にオンになっていくと、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになっていくと共に、直流プラグ５の正極端子７ａと負極端子７ｂ間電圧Ｖｐが徐々にオンになっていく。

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がオフとなって、直流プラグ５の正極端子７ａと負極端子７ｂ間電圧Ｖｐがオンになる。

次に、直流コンセント１から直流プラグ５を引き抜いていくと、時間ｔ３で、プッシュロッド４ａの接触子４ａ２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、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が急激にオンになるとともに、直流プラグ５の正極端子７ａと負極端子７ｂ間電圧Ｖｐが急激にオフになる。

そして、時間ｔ４で、直流コンセント１から直流プラグ５が引き抜かれて、正極接点３ａ及び負極接点３ｂから正極端子７ａ及び負極端子７ｂが離れると、直流プラグ５の正極端子７ａの電圧がオフになって、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオフになる。

上述したように、実施の形態１では、直流コンセント１に直流プラグ５を差し込むとき、プッシュスイッチＳＷが閉であってパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している状態で、直流コンセント１の正極接点３ａ及び負極接点３ｂに直流プラグ５の正極端子７ａ及び負極端子７ｂを接触させてから、プッシュスイッチＳＷを開にしてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオンにする。したがって、直流コンセント１に直流プラグ５を差し込むときに、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を介設したので、直流コンセント１に直流プラグ５を差し込むとき、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、負荷Ｌｏへの突入電流を抑制できる。

また、実施の形態１では、直流コンセント１から直流プラグ５を引き抜くときも、プッシュスイッチ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をオフにしてから、直流コンセント１から直流プラグ５を引き抜く。したがって、直流コンセント１から直流プラグ５を引き抜くとき、アークが発生することがない。

上述したように、本実施の形態の直流コンセント１は直流プラグ５を差し込むときも、直流コンセント１から直流プラグ５を引き抜くときも、アークを発生することがない。したがって、アークの発生による人的被害や火災等を引き起こすことがないという効果がある。
（実施の形態２）
次に、本発明の直流コンセントの実施の形態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に係る直流コンセント及び直流プラグの斜視図である。図５は実施の形態２に係る直流コンセント及び直流プラグの回路図である。

図４及び図５において、直流コンセント１１は箱型のケース１２を有しており、このケース１２には一対の端子挿入口１２ａ及び端子挿入口１２ｂ、補助挿入口１２ｃ及び補助挿入口１２ｄ、電線引出口１２ｅ及び電線引出口１２ｆがそれぞれ形成されている。

前記ケース１２の端子挿入口１２ａ及び端子挿入口１２ｂの近くには、正極接点１３ａ及び負極接点１３ｂがそれぞれ設けられているとともに、ケース１２の補助挿入口１２ｃ，１２ｄの近くには、補助正極接点１５ａ及び補助負極接点１５ｂがそれぞれ設けられている。正極接点１３ａ及び負極接点１３ｂと直流電源ＤＰ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は負極接点側、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が直列に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の接続点が補助正極接点１５ａに接続されているとともに、補助負極接点１５ｂがＭＯＳＦＥＴＱ２のソースＳに接続されている。

一方、直流プラグ１６はプラグ支持部１７を有しており、このプラグ支持部１７には正極端子１８ａ、負極端子１８ｂ及び接続端子１９がそれぞれ突設されている。正極端子１８ａ及び負極端子１８ｂと負荷Ｌｏの両端とには電線Ｌ１３及び電線Ｌ１４がそれぞれ接続されている。

上記直流コンセント１１の補助正極接点１５ａ、補助負極接点１５ｂ、直流プラグ１６の接続端子１９等から開閉スイッチとしての差し込みスイッチＳＷ１が構成されている。直流コンセント１１に直流プラグ１６を差し込んで、直流コンセント１１の補助正極接点１５ａ、補助負極接点１５ｂに直流プラグ１６の接続端子１９が接触して差し込みスイッチＳＷ１が閉になると、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳ間が短絡して、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオフとなるようになっている。

図６は、実施の形態２に係る直流コンセントに直流プラグを差し込んでから引き抜くまでの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）は差し込みスイッチの開閉、（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）はパワーＭＯＳＦＥＴのドレインとソースＳ間電圧のオンオフ、（ｆ）は直流プラグの正極端子と負極端子間電圧のオンオフをそれぞれ表している。

なお、直流コンセント１１に直流プラグ１６が差し込まれていないとき、ＭＯＳＦＥＴＱ２はオンになっている。

直流コンセント１１に直流プラグ１６を差し込んでいくと、時間ｔ１で、直流コンセント１１の正極接点１３ａ及び負極接点１３ｂに直流プラグ１６の正極端子１８ａ及び負極端子１８ｂが接触して、直流プラグ１６の正極端子１８ａの電圧がオンとなると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓがオンとなる。

時間ｔ２で、直流プラグ１６の接続端子１９が直流コンセント１１の補助正極接点１５ａ及び補助負極接点１５ｂに接触すると、ＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧとソースＳ間とが短絡して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。

時間ｔ２からコンデンサ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が徐々にオンになっていくと、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになっていくと共に、直流プラグ１６の正極端子１８ａと負極端子１８ｂ間電圧Ｖｐが徐々にオンになっていく。

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がオフとなって、直流プラグ１６の正極端子１８ａと負極端子１８ｂ間電圧Ｖｐがオンになる。

次に、直流コンセント１１から直流プラグ１６を引き抜いていくとき、時間ｔ３で、直流コンセント１１の補助正極接点１５ａ及び補助負極接点１５ｂから直流プラグ１６の接続端子１９が離れると、抵抗Ｒ３とＲ４によって分圧した電圧がＭＯＳＦＥＴＱ２のゲートＧに印加され、ＭＯＳＦＥＴＱ２はオンとなって、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が急激にオンになるとともに、直流プラグの正極端子１８ａと負極端子１８ｂ間電圧Ｖｐが急激にオフになる。

さらに、時間ｔ４で、直流コンセント１１から直流プラグ１６を引き抜くと、直流コンセント１１の正極接点１３ａ及び負極接点１３ｂから直流プラグ１６の正極端子１８ａ及び負極端子１８ｂが離れて、直流プラグ１６の正極端子１８ａの電圧がオフになるとともに、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオフとなる。

上述したように、実施の形態２では、直流コンセント１１に直流プラグ１６を差し込むとき、ＭＯＳＦＥＴＱ２がオンでパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡している状態で、直流コンセント１１の正極接点１３ａ及び負極接点１３ｂに直流プラグ１６の正極端子１８ａ及び負極端子１８ｂが接触してから、直流コンセント１１の補助正極接点１５ａ及び補助負極接点１５ｂに直流プラグ１６の接続端子１９が接触してＭＯＳＦＥＴＱ２をオフにしてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオンにする。したがって、直流コンセント１１に直流プラグ１６を差し込むとき、ノイズが生じても、アークが発生することがない。

また、実施の形態２では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを介設したので、直流コンセント１１に直流プラグ１６を差し込むとき、ゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々に上昇する。したがって、負荷Ｌｏへの突入電流を抑制できる。

また、実施の形態２では、直流コンセント１１から直流プラグ１６を引き抜くときも、直流コンセント１１の補助正極接点１５ａ及び補助負極接点１５ｂから直流プラグ１６の接続端子１９を離間させて、ＭＯＳＦＥＴＱ２をオンにしてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間を短絡させてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオフにしてから、直流コンセント１１から直流プラグ１６を引き抜くので、アークが発生することがない。

また、実施の形態２では、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ＭＯＳＦＥＴＱ２を設けたので、実施の形態１のプッシュスイッチＳＷに比べてスイッチを小型化できるとともに、一層安全化できる。
（実施の形態３）
次に、本発明の直流コンセントの実施の形態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に係る直流コンセント及び直流プラグの斜視図である。図８は実施の形態３に係る直流コンセント及び直流プラグの回路図である。

図７及び図８において、直流コンセント２１はケース２２を有しており、このケース２２には一対の端子挿入口２２ａ及び端子挿入口２２ｂと電線引出口２２ｃ及び電線引出口２２ｄがそれぞれ形成されている。前記ケース２２の端子挿入口２２ａ及び端子挿入口２２ｂの近くには、正極接点２３ａ及び負極接点２３ｂがそれぞれ設けられており、これらの正極接点２３ａ及び負極接点２３ｂには正極電線Ｌ２１及び負極電線Ｌ２２が接続されている。正極電線Ｌ２１及び負極電線Ｌ２２は直流電源ＤＰに接続されている。ケース２２の正極接点２３ａの近くに、板ばねの正極接触子２４がその一端で支持されており、正極接触子２４は抵抗Ｒ１に接続されている。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、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤは負極接点側に、そのソースＳは給電側にそれぞれ接続されている。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。パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にはコンデンサＣが設けられている。

前記抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点の近くに、板ばねの負極接触子２５がその一端で支持されており、負極接触子２５はパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースに接続されている。

ケース２２の負極接点２３ｂと負極接触子２５との間には、プッシュロッド２６ａがロッド支持部２６ｂにスライド可能に支持されている。プッシュロッド２６ａの押圧端部２６ａ１と支持部２６ｂとの間に圧縮コイルばね２６ｃが設けられている。

一方、直流プラグ２８はプラグ支持部２９を有しており、このプラグ支持部２９には正極端子３０ａ及び負極端子３０ｂがそれぞれ突設されている。これらの正極端子３０ａ及び負極端子３０ｂと負荷Ｌｏの両端部とには電線Ｌ２３及び電線Ｌ２４がそれぞれ接続されている。

上記直流コンセント２１の正極接触子２４、直流プラグ２８の正極端子３０ａ等から第１の開閉スイッチとしての第１のプッシュスイッチＳＷａが構成されていると共に、上記負極接触子２５、プッシュロッド２６ａ、圧縮コイルばね２６ｃ、直流プラグ２８の負極端子３０ｂ等から第２の開閉スイッチとしての第２のプッシュスイッチＳＷｂが構成されている。

なお、直流プラグ２８の負極端子３０ｂがプッシュロッド２６ａの押圧端部２６ａ１を押圧すると、プッシュロッド２６ａ端部が負極接触子２５を押して抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点から離間させて、第２のプッシュスイッチＳＷｂが開になるようになっている。

図９は、実施の形態３に係る直流コンセントに直流プラグを差し込んでから引き抜くまでのパワー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）は第１プッシュスイッチの開閉、（ｃ）は第２プッシュスイッチの開閉、（ｄ）はパワーＭＯＳＦＥＴのゲートとソース間電圧のオンオフ、（ｅ）はパワーＭＯＳＦＥＴのドレインとソース間電圧のオンオフ、（ｆ）は直流プラグの正極端子と負極端子間電圧のオンオフをそれぞれ表している。

なお、直流コンセント２１に直流プラグ２８が差し込まれていないとき、負極接触子２５は抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点に接触しており、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳとは短絡している。

直流コンセント２１に直流プラグ２８を差し込んでいくと、時間ｔ１で、直流コンセント２１の正極接点２３ａ及び負極接点２３ｂに直流プラグ２８の正極端子３０ａ及び負極端子３０ｂが接触する。直流プラグ２８の正極端子３０ａの電圧がオンとなるとともに、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオンになる。

次いで、時間ｔ２で、直流プラグ２８の正極端子３０ａが直流コンセント２１の正極接触子２４に接触する。

ここで、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に印加できる状態になる。

時間ｔ３で、直流プラグ２８の負極端子３０ｂがプッシュロッド２６ａの押圧端部２６ａ１を押圧して、負極接触子２５を抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点から離間させると、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。

時間ｔ３からコンデンサ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が徐々にオンになっていくと、ドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓが徐々にオフになっていくと共に、直流プラグ２８の正極端子３０ａと負極端子３０ｂ間電圧Ｖｐが徐々にオンになっていき、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がオフになると共に、直流プラグ２８の正極端子３０ａと負極端子３０ｂ間電圧Ｖｐがオンになる。

そして、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオンの状態で負荷Ｌｏに電力が供給される。

次に、直流コンセント２１から直流プラグ２８を引き抜いていき、時間ｔ４で、負極接触子２５が抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点に接触すると、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が急激にオンになるとともに、直流プラグ２８の正極端子３０ａと負極端子３０ｂ間電圧Ｖｐが急激にオフになる。

さらに、時間ｔ５で、直流コンセント２１の正極接触子２４から直流プラグ２８の正極端子３０ａが離間する。

そして、時間ｔ６で、直流コンセント２１から直流プラグ２８が引き抜かれると、直流プラグ２８の正極端子３０ａの電圧がオフとなると共に、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレインＤとソースＳ間電圧Ｖｄｓもオフとなる。

上述したように、実施の形態３では、直流コンセント２１に直流プラグ２８を差し込むとき、負極接触子２５が抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点に接触して、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳとが短絡している状態で、直流コンセント２１の正極接点２３ａ及び負極接点２３ｂに直流プラグ２８の正極端子３０ａ及び負極端子３０ｂを接触させ、さらに、正極接触子２４に正極端子３０ａを接触させてから、プッシュロッド２６ａの押圧端部２６ａ１を負極端子３０ｂが押圧して抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点から負極接触子２５を離間させてパワーＭＯＳＦＥＴＱ１をオンにする。したがって、直流コンセント２１に直流プラグ２８を差し込むときに、ノイズが生じても、アークが発生することがない。

また、実施の形態３では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間にコンデンサＣを介設したので、直流コンセント２１に直流プラグ２８を差し込むとき、ゲートＧとソースＳ間電圧Ｖｇｓが徐々に上昇する。したがって、負荷Ｌｏへの突入電流を抑制できる。

また、実施の形態３では、直流コンセント２１から直流プラグ２８を引き抜くとき、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点に負極接触子２５が接触して、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートＧとソースＳ間が短絡してパワーＭＯＳＦＥＴＱ１がオフになってから、直流コンセント２１から直流プラグ２８を引き抜く。したがって、アークが発生することがない。

また、実施の形態３では、直流コンセント２１に正極接触子２４を設け、直流コンセント２１に直流プラグ２８を差し込むまで電力を消費しないようにしたので、実施の形態１及び実施の形態２に比べて電力を節約できる。
（応用例１）
次に、直流電気機器に直流電力を供給するために交流電力を直流電力に変換する交流‐直流変換コンセントについて説明する。

なお、この応用例１では直流電気機器ＥＩに供給される直流電力が低電圧の場合について説明する。

図１０は、交流電力を直流電力に変換するための交流‐直流変換コンセントの回路図である。

図１０において、交流‐直流変換コンセント３１はケース３２を有しており、このケース３２には端子挿入口３２ａ及び端子挿入口３２ｂと端子挿入口３２ａ´及び端子挿入口３２ｂ´がそれぞれ形成されている。ケース３２にはダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４をブリッジ接続した全波整流回路ＦＲが設けられており、全波整流回路ＦＲの入力端ＤＩ１及びＤＩ２は交流電源ＣＰが電線Ｌ３１及びＬ３２を介して接続されており、出力端ＤＯ１及びＤＯ２は電線Ｌ３３及びＬ３４を介して接点３３ａ及び接点３３ｂと接点３３ａ´及び接点３３ｂ´に接続されている。

一方、直流プラグ３５はプラグ支持部３６を有しており、このプラグ支持部３６には正極端子３７ａ、負極端子３７ｂがそれぞれ突設されている。これらの正極端子３７ａ及び負極端子３７ｂと直流電気機器ＥＩの両端部には電線Ｌ３５及び電線Ｌ３６が接続されている。

そして、交流‐直流変換コンセント３１に直流プラグ３５が差し込まれて、直流電気機器ＥＩの電源スイッチ（図示せず）がオンされると、交流電源ＣＰからの入力電圧は交流‐直流変換コンセント３１の全波整流回路ＦＲで全波整流され、直流プラグ３５を介して直流電気機器ＥＩに供給される。
（応用例２）
上述した応用例１では直流電気機器ＥＩに供給される直流電力が低電圧の場合について説明したが、応用例２では直流電気機器ＥＩに供給される直流電力が高電圧の場合について説明する。

なお、応用例２の交流‐直流変換コンセントは、上記応用例１の全波整流回路ＦＲに上記実施の形態１の直流コンセント１及び直流プラグ５を組み合わせたものである。

図１１は、交流電力を直流電力に変換するための交流‐直流変換コンセントの回路図である。

図１１において、交流‐直流変換コンセント４１はケース４２を有しており、このケース４２には整流回路部４１ａとアーク発生防止回路部４１ｂが内蔵されている。

ここで、整流回路部４１ａにおいて全波整流回路ＦＲの入力端ＤＩ１及びＤＩ２は交流電源ＣＰが電線Ｌ４１及びＬ４２を介して接続されており、出力端ＤＯ１及びＤＯ２は電線Ｌ４３及びＬ４４を介して接点３ａ及び接点３ｂに接続されている。

また、上記アーク発生防止回路部４１ｂは上記実施の形態１において説明したので、これを省略する。

また、直流プラグ５も上記実施の形態１において説明したので、これを省略する。

そして、交流‐直流変換コンセント４１に直流プラグ５が差し込まれて、直流電気機器ＥＩの電源スイッチ（図示せず）がオンされると、交流電源ＣＰからの入力電圧は交流‐直流変換コンセント４１の全波整流回路ＦＲで全波整流されて、直流プラグ５を介して直流電気機器ＥＩに供給される。

上述した交流‐直流変換コンセント４１を使用すれば、交流電力を直流電力に変換して電力の有効利用、例えば、夜間交流電力を直流電力に変換して貯蔵することができる。

上述したように、上記実施の形態では、直流コンセントにアークを防止するための回路を設けたので、直流プラグにアークを防止するための回路を設ける場合に比べて、直流プラグを小型化できるとともに、軽量化できる。これにより、直流プラグが落下等によるダメージを受けないようにできる。

以上、本発明の実施の形態に係る直流コンセント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。

また、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のソースとの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Ｒ１及び抵抗Ｒ２の接続点とパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースとの間にＭＯＳＦＥＴＱ２を保護する微小抵抗Ｒを設けることもできる。

また、上記実施の形態３は、負極接触子２５とパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソースとの間に負極接触子２５等を保護する微小抵抗Ｒを設けることもできる。

なお、上記実施の形態２では、正極接点１３ａ及び負極接点１３ｂ、補助正極接点１５ａ及び補助負極接点１５ｂの４極を設け、直流コンセント１１に直流プラグ１６の挿脱時、補助正極接点１５ａ及び補助負極接点１５ｂ間を接離するようにしたが、これに代えて、正極接点１３ａ及び負極接点１３ｂ、補助正極接点１５ａの３極として、直流コンセント１１に直流プラグ１６の挿入時、負極接点１３ｂと補助正極接点１５ａ間を接離するようにすることもできる。

本発明の直流コンセントの実施の形態１に係る直流コンセント及び直流プラグの斜視図である。 実施の形態１に係る直流コンセント及び直流プラグの回路図である。 実施の形態１に係る直流コンセントに直流プラグを差し込んでから引き抜くまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。 本発明の直流コンセントの実施の形態２に係る直流コンセント及び直流プラグの斜視図である。 実施の形態２に係る直流コンセント及び直流プラグの回路図である。 実施の形態２に係る直流コンセントに直流プラグを差し込んでから引き抜くまでのＭＯＳＦＥＴとパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。 実施の形態３に係る直流コンセント及び直流プラグの斜視図である。 実施の形態３に係る直流コンセント及び直流プラグの回路図である。 実施の形態３に係る直流コンセントに直流プラグを差し込んでから引き抜くまでのパワーＭＯＳＦＥＴの動作状態を示すタイムチャートである。 応用例１に係る交流電力を直流電力に変換するための交流‐直流変換コンセントの回路図である。 応用例２に係る交流電力を直流電力に変換するための交流‐直流変換コンセントの回路図である。 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
Ｑ２ ＭＯＳＦＥＴ
Ｃ コンデンサ
Ｄ ドレイン
Ｇ ゲート
Ｓ ソース
ＤＰ 直流電源
ＳＷ プッシュスイッチ
ＳＷ１ 差し込みスイッチ
ＳＷａ 第１のプッシュスイッチ
ＳＷｂ 第２のプッシュスイッチ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２ 電線
Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４ 電線
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ 抵抗
１，１１，２１ 直流コンセント
５，１６，２８ 直流プラグ

Claims (9)

1. 直流電力を給電するための直流コンセントであって、
   直流電力を給電する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、ドレインは接点側にそれぞれ接続し、
   前記半導体スイッチのゲート及び前記半導体スイッチのソースには第１の抵抗と第２の抵抗の接続点をそれぞれ接続すると共に、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、直流コンセントへのプラグの差し込みにより閉から開となって、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、前記直流コンセントからの前記プラグの抜去により開から閉となって、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コンセント。
2. 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記載の直流コンセント。
3. 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に記載の直流コンセント。
4. 直流電力を給電するための直流コンセントであって、
   直流電力を給電する電線の中途に第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接点側にそれぞれ接続し、
   前記第１の半導体スイッチのゲート及び前記第１の半導体スイッチのソースには第１の抵抗と第２の抵抗の接続点を接続すると共に、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、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、直流コンセントへのプラグの差込みにより開から閉となり前記第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、
   前記直流コンセントから前記プラグの抜去により閉から開となり前記第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となるように構成したことを特徴とする直流コンセント。
5. 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記載の直流コンセント。
6. 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に記載の直流コンセント。
7. 直流電力を給電するための直流コンセントであって、
   直流電力を給電する、第１の電線から第２の電線に第１の開閉スイッチを介して第１の抵抗及び第２の抵抗を接続し、
   第２の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、ドレインは接点側にそれぞれ接続し、
   前記半導体スイッチのゲート及び前記半導体スイッチのソースには前記第１の抵抗と第２の抵抗の接続点をそれぞれ接続すると共に、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第２の開閉スイッチを介設し、
   直流コンセントへのプラグの差し込みにより、第１の開閉スイッチを開から閉にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧が半導体スイッチに印加できる状態にしてから、第２の開閉スイッチを閉から開にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧を半導体スイッチに印加した状態とし、
   直流コンセントからプラグの抜去により、第２の開閉スイッチの開から閉にして第１の抵抗と第２の抵抗の分圧された電圧が前記パワーＭＯＳＦＥＴに印加された状態から印加できる状態にしてから、第１の開閉スイッチを閉から開にするように構成したことを特徴とする直流コンセント。
8. 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７記載の直流コンセント。
9. 前記第２の開閉スイッチと前記半導体スイッチのソースとの間に第３の抵抗をさらに設けたことを特徴とする請求項７又は８に記載の直流コンセント。

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