特許 7603854 開閉装置及び開閉装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】開閉装置及び開閉装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/59 20060101AFI20241213BHJP

   H01H 9/54 20060101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

H01H33/59 H

H01H9/54 C

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2023578283

(86)(22)【出願日】2022-02-03

(86)【国際出願番号】 JP2022004303

(87)【国際公開番号】W WO2023148895

(87)【国際公開日】2023-08-10

【審査請求日】2024-07-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 真也

(72)【発明者】

【氏名】大久保 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】阿部 達広

(72)【発明者】

【氏名】小柳 公之

(72)【発明者】

【氏名】堀之内 克彦

(72)【発明者】

【氏名】江戸 貴広

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】実開平５－７８１４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－２０６５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３０２５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３３４３４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１０－００４５１０４（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ９／５４ － ９／５６

Ｈ０１Ｈ ３３／２８ － ３３／５９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開閉装置であって、
電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に接続されたスイッチ部と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間に前記スイッチ部と並列接続された電流抑制素子と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常を検知する事故検知部と、
前記スイッチ部の開閉を制御する開閉指令部とを備え、
前記開閉指令部は、前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御して前記事故検知部の出力に基づいて異常診断を実行し、前記異常診断において前記事故検知部によって異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に、前記スイッチ部を制御し、
前記電流抑制素子は、限流のための電気抵抗であり、
前記開閉装置は、前記スイッチ部及び前記第２ノードの間に接続されて、前記開閉指令部によって開閉が制御される電流開閉部を更に備え、
前記スイッチ部は、電気接点又は転流開閉部によって構成され、
前記開閉指令部は、前記スイッチ部をオフする一方で前記電流開閉部をオンすることで前記第１の状態を形成して第１の異常診断を実行し、前記第１の異常診断において前記事故検知部によって異常状態が検知されない場合に、前記スイッチ部を更にオンして第２の異常診断を実行し、前記第２の異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知されない場合に、前記電流開閉部及び前記スイッチ部のオンを継続して前記第２の状態を形成する、開閉装置。

【請求項2】

前記開閉指令部は、前記第１の異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知された場合には、前記電流開閉部をオフするとともに前記スイッチ部のオフを維持して前記閉路動作を終了し、前記第２の異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知された場合には、前記電流開閉部及び前記スイッチ部をオフして前記閉路動作を終了する、請求項１記載の開閉装置。

【請求項3】

開閉装置であって、
電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に接続されたスイッチ部と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間に前記スイッチ部と並列接続された電流抑制素子と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常を検知する事故検知部と、
前記スイッチ部の開閉を制御する開閉指令部とを備え、
前記開閉指令部は、前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御して前記事故検知部の出力に基づいて異常診断を実行し、前記異常診断において前記事故検知部によって異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に、前記スイッチ部を制御し、
前記電流抑制素子は、限流のための電気抵抗であり、
前記開閉装置は、前記スイッチ部及び前記第２ノードの間に接続されて、前記開閉指令部によって開閉が制御される電流開閉部を更に備え、
前記スイッチ部は、並列接続された転流開閉部及び電気接点を有し、
前記転流開閉部は、前記電気接点よりも遮断容量が大きく、かつ、前記電気接点のオン状態のインピーダンスは、前記転流開閉部のオン状態のインピーダンス以下であり、
前記開閉指令部は、前記第１の状態では、前記電流開閉部をオンする一方で前記スイッチ部において前記転流開閉部及び前記電気接点をオフして第１の異常診断を実行し、前記第１の異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知されない場合には、前記スイッチ部において前記転流開閉部をオンする一方で前記電気接点をオフした状態で第２の異常診断を実行し、前記第２の異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知されない場合に、前記電流開閉部及び前記電気接点をオンすることで前記第２の状態を形成する、開閉装置。

【請求項4】

前記開閉指令部は、前記第１の異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知された場合には、前記電流開閉部をオフするとともに前記スイッチ部において前記転流開閉部及び前記電気接点のオフを維持して前記閉路動作を終了し、前記第２の異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知された場合には、前記電流開閉部及び前記転流開閉部をオフするとともに前記電気接点をオフに維持して前記閉路動作を終了する、請求項３記載の開閉装置。

【請求項5】

開閉装置であって、
電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に接続されたスイッチ部と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間に前記スイッチ部と並列接続された電流抑制素子と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常を検知する事故検知部と、
前記スイッチ部の開閉を制御する開閉指令部とを備え、
前記開閉指令部は、前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御して前記事故検知部の出力に基づいて異常診断を実行し、前記異常診断において前記事故検知部によって異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に、前記スイッチ部を制御し、
前記電流抑制素子は、限流のための電気抵抗であり、
前記スイッチ部は、並列接続された転流開閉部及び電気接点を有し、
前記転流開閉部は、前記電気接点よりも遮断容量が大きく、かつ、前記電気接点のオン状態のインピーダンスは、前記転流開閉部のオン状態のインピーダンス以下であり、
前記開閉指令部は、前記第１の状態では、前記転流開閉部をオンする一方で前記電気接点をオフして前記異常診断を実行し、前記異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知されない場合には、前記電気接点をオンすることで前記第２の状態を形成する、開閉装置。

【請求項6】

開閉装置であって、
電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に接続されたスイッチ部と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間に前記スイッチ部と並列接続された電流抑制素子と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常を検知する事故検知部と、
前記スイッチ部の開閉を制御する開閉指令部とを備え、
前記開閉指令部は、前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御して前記事故検知部の出力に基づいて異常診断を実行し、前記異常診断において前記事故検知部によって異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に、前記スイッチ部を制御し、
前記電流抑制素子は、遮断能力を有するエネルギ吸収素子であり、
前記スイッチ部は、並列接続された転流開閉部及び電気接点を有し、
前記転流開閉部は、前記電気接点よりも遮断容量が大きく、かつ、前記電気接点のオン状態のインピーダンスは、前記転流開閉部のオン状態のインピーダンス以下であり、
前記開閉指令部は、前記第１の状態では、前記転流開閉部をオンする一方で前記電気接点をオフして前記異常診断を実行し、前記異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知されない場合には、前記電気接点をオンすることで前記第２の状態を形成する、開閉装置。

【請求項7】

前記開閉指令部は、前記異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知された場合には、前記転流開閉部をオフするとともに前記電気接点をオフに維持して前記閉路動作を終了する、請求項５又は６記載の開閉装置。

【請求項8】

前記転流開閉部は、前記開閉指令部によってオンオフ制御される半導体スイッチで構成され、
前記開閉指令部は、前記第１の状態では、前記電気接点をオフする一方で前記半導体スイッチを繰り返しオンオフさせて前記異常診断を実行し、オンオフの繰り返し回数が予め定められた規定回数に達するまでに、前記半導体スイッチのオン期間で前記事故検知部によって前記異常状態が検知されなくなると、前記電気接点をオンする一方で前記半導体スイッチをオンに維持することで前記第２の状態を形成する、請求項６記載の開閉装置。

【請求項9】

開閉装置であって、
電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に接続されたスイッチ部と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間に前記スイッチ部と並列接続された電流抑制素子と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常を検知する事故検知部と、
前記スイッチ部の開閉を制御する開閉指令部とを備え、
前記開閉指令部は、前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御して前記事故検知部の出力に基づいて異常診断を実行し、前記異常診断において前記事故検知部によって異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に、前記スイッチ部を制御し、
前記電流抑制素子は、遮断能力を有するエネルギ吸収素子であり、
前記スイッチ部は、前記開閉指令部によってオンオフ制御される半導体スイッチで構成され、
前記開閉指令部は、前記第１の状態では、前記半導体スイッチを繰り返しオンオフさせて前記異常診断を実行し、オンオフの繰り返し回数が予め定められた規定回数に達するまでに、前記半導体スイッチのオン期間で前記事故検知部によって前記異常状態が検知されなくなると、前記半導体スイッチをオンに維持することで前記第２の状態を形成する、開閉装置。

【請求項10】

前記転流開閉部は、
耐熱接点と、
前記耐熱接点で発生したアークを消弧するためのアークシュートとを含む、請求項１又は２に記載の開閉装置。

【請求項11】

前記転流開閉部は、
前記電気接点よりも高融点の材料で形成された耐熱接点と、
前記耐熱接点で発生したアークを消弧するためのアークシュートとを含む、請求項３～８のいずれか１項に記載の開閉装置。

【請求項12】

前記事故検知部は、前記スイッチ部及び前記電流抑制素子に対して前記第２ノード側に配置される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の開閉装置。

【請求項13】

前記事故検知部は、前記通電回路内の電流、電圧、電気抵抗、及び、温度上昇の少なくともいずれかの情報を含む電気信号と、前記電気信号の周波数成分の分布と、光情報との少なくとも１つを含む測定情報に基づいて、前記異常状態を検知する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の開閉装置。

【請求項14】

前記事故検知部は、前記電気抵抗と接続されて、前記通電回路が形成されたときの前記電気抵抗での吸収エネルギ量及び温度上昇量の少なくとも一方を含む測定情報に基づいて、前記異常状態を検知する、請求項１～５のいずれか１項に記載の開閉装置。

【請求項15】

前記事故検知部は、前記通電回路の正常動作時に収集された前記測定情報を用いて当該測定情報の基準範囲を設定するとともに、前記異常診断時において前記基準範囲から外れた前記測定情報が得られると前記異常状態を検知する、請求項１３又は１４に記載の開閉装置。

【請求項16】

開閉装置であって、
電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に接続されたスイッチ部と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間に前記スイッチ部と並列接続された電流抑制素子と、
前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常を検知する事故検知部と、
前記スイッチ部の開閉を制御する開閉指令部とを備え、
前記開閉指令部は、前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御して前記事故検知部の出力に基づいて異常診断を実行し、前記異常診断において前記事故検知部によって異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に、前記スイッチ部を制御し、
前記事故検知部は、前記通電回路内の電流、電圧、電気抵抗、及び、温度上昇の少なくともいずれかの情報を含む電気信号と、前記電気信号の周波数成分の分布と、光情報との少なくとも１つを含む測定情報に基づいて、前記異常状態を検知し、
前記事故検知部は、前記通電回路の正常動作時に収集された前記測定情報を用いて当該測定情報の基準範囲を設定するとともに、前記異常診断時において前記基準範囲から外れた前記測定情報が得られると前記異常状態を検知する、開閉装置。

【請求項17】

前記開閉指令部は、前記異常診断において前記事故検知部によって前記異常状態が検知された場合において、予め定められた待機時間の経過後に前記異常状態が検知されないときには、前記第２の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御する一方で、前記待機時間が経過しても前記異常状態が検知されたときには、前記スイッチ部を開放して前記閉路動作を終了する、請求項１～７のいずれか１項に記載の開閉装置。

【請求項18】

前記事故検知部は、当該事故検知部の通過電流が予め定められた基準電流範囲よりも高いときに前記異常状態を検知し、
前記開閉指令部は、前記通過電流が導入されるコイルを含む電磁石からの電磁力によって、前記通過電流が前記基準電流範囲であるときに前記電気接点をオンする方向に第１の駆動力を発生する一方で、前記通過電流が前記基準電流範囲より高いときに前記電気接点をオフする方向の第２の駆動力を発生する様に構成される、請求項３～６のいずれか１項に記載の開閉装置。

【請求項19】

前記電気接点には、当該電気接点をオフするための付勢力が作用しており、
前記第１の駆動力は、前記付勢力とは反対方向に作用し、かつ、前記付勢力よりも大きく、
前記開閉指令部は、前記通過電流が前記基準電流範囲よりも低いときには、前記第１の駆動力を発生しない様に構成される、請求項１８記載の開閉装置。

【請求項20】

前記電磁石は、
第１の空隙を挟んで配置された第１及び第２の鉄心と、
前記第２の鉄心に対して第２の空隙を挟んで前記第１の鉄心とは反対方向に配置された第３の鉄心とを含み、
前記第１及び第３の鉄心は、連結棒によって連結されて、前記第１又は第２の駆動力によって、固定された前記第２の鉄心に対して一体的に可動に配置され、
前記電気接点は、前記第１及び第２の鉄心の接触時にオンする一方で、前記第１及び第２の鉄心の非接触時にオフする様に構成され、
前記電磁石は、前記通過電流が前記基準電流範囲内であるときには、前記第１の空隙が縮小する方向に前記第１の鉄心を駆動する第１の磁路を形成することで前記第１の駆動力を発生する一方で、前記通過電流が前記基準電流範囲よりも高いときには、前記第１の磁路での磁気飽和の発生に応じて、前記第２の空隙が縮小する方向に前記第３の鉄心を駆動する第２の磁路を形成することで前記第２の駆動力を発生する様に構成される、請求項１８又は１９に記載の開閉装置。

【請求項21】

電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に配置された開閉装置の制御方法であって、
前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間に電流抑制素子と並列に接続されたスイッチ部を、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態を形成する様に制御するステップと、
前記第１の状態において、前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常状態を検知する異常診断を実行するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記スイッチ部を開路するステップとを備え、
前記電流抑制素子は、限流のための電気抵抗であり、
前記開閉装置は、前記スイッチ部及び前記第２ノードの間に接続された電流開閉部を更に備え、
前記スイッチ部は、電気接点又は転流開閉部によって構成され、
前記第１の状態は、前記スイッチ部をオフする一方で、前記電流開閉部をオンすることによって形成され、
前記異常診断は、
前記第１の状態が形成された下で実行される第１の異常診断と、
前記第１の異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記スイッチ部を更にオンして実行される第２の異常診断とを含み、
前記第２の状態は、前記第２の異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記電流開閉部及び前記スイッチ部のオンを継続することによって形成される、開閉装置の制御方法。

【請求項22】

前記第１の異常診断において前記異常状態が検知された場合には、前記電流開閉部をオフするとともに前記スイッチ部のオフを維持して前記閉路動作を終了するステップと、
前記第２の異常診断において前記異常状態が検知された場合には、前記電流開閉部及び前記スイッチ部をオフして前記閉路動作を終了するステップとを更に備える、請求項２１記載の開閉装置の制御方法。

【請求項23】

電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に配置された開閉装置の制御方法であって、
前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間に電流抑制素子と並列に接続されたスイッチ部を、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態を形成する様に制御するステップと、
前記第１の状態において、前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常状態を検知する異常診断を実行するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記スイッチ部を開路するステップとを備え、
前記電流抑制素子は、限流のための電気抵抗であり、
前記開閉装置は、前記スイッチ部及び前記第２ノードの間に接続された電流開閉部を更に備え、
前記スイッチ部は、並列接続された転流開閉部及び電気接点を有し、
前記転流開閉部は、前記電気接点よりも遮断容量が大きく、かつ、前記電気接点のオン状態のインピーダンスは、前記転流開閉部のオン状態のインピーダンス以下であり、
前記第１の状態は、前記電流開閉部をオンする一方で前記スイッチ部において前記転流開閉部及び前記電気接点をオフすることによって形成され、
前記異常診断は、
前記第１の状態が形成された下で実行される第１の異常診断と、
前記第１の異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記スイッチ部において前記転流開閉部をオンする一方で前記電気接点をオフした状態で実行される第２の異常診断とを含み、
前記第２の状態は、前記第２の異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記電流開閉部及び前記電気接点をオンすることで形成される、開閉装置の制御方法。

【請求項24】

前記第１の異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記電流開閉部をオフするとともに前記スイッチ部において前記転流開閉部及び前記電気接点のオフを維持して前記閉路動作を終了するステップと、
前記第２の異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記電流開閉部及び前記転流開閉部をオフするとともに前記電気接点をオフに維持して前記閉路動作を終了するステップとを更に備える、請求項２３記載の開閉装置の制御方法。

【請求項25】

電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に配置された開閉装置の制御方法であって、
前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間に電流抑制素子と並列に接続されたスイッチ部を、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態を形成する様に制御するステップと、
前記第１の状態において、前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常状態を検知する異常診断を実行するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記スイッチ部を開路するステップとを備え、
前記電流抑制素子は、限流のための電気抵抗であり、
前記スイッチ部は、並列接続された転流開閉部及び電気接点を有し、
前記転流開閉部は、前記電気接点よりも遮断容量が大きく、かつ、前記電気接点のオン状態のインピーダンスは、前記転流開閉部のオン状態のインピーダンス以下であり、
前記第１の状態は、前記転流開閉部をオンする一方で前記電気接点をオフすることによって形成され、
前記第２の状態は、前記異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記電気接点をオンすることによって形成される、開閉装置の制御方法。

【請求項26】

電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に配置された開閉装置の制御方法であって、
前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間に電流抑制素子と並列に接続されたスイッチ部を、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態を形成する様に制御するステップと、
前記第１の状態において、前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常状態を検知する異常診断を実行するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記スイッチ部を開路するステップとを備え、
前記電流抑制素子は、遮断能力を有するエネルギ吸収素子であり、
前記スイッチ部は、並列接続された転流開閉部及び電気接点を有し、
前記転流開閉部は、前記電気接点よりも遮断容量が大きく、かつ、前記電気接点のオン状態のインピーダンスは、前記転流開閉部のオン状態のインピーダンス以下であり、
前記第１の状態は、前記転流開閉部をオンする一方で前記電気接点をオフすることによって形成され、
前記第２の状態は、前記異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記電気接点をオンすることによって形成される、開閉装置の制御方法。

【請求項27】

前記異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記転流開閉部をオフするとともに前記電気接点をオフに維持して前記閉路動作を終了するステップを更に備える、請求項２５又は２６記載の開閉装置の制御方法。

【請求項28】

前記転流開閉部は、制御信号によってオンオフ制御される半導体スイッチで構成され、
前記第１の状態は、前記電気接点をオフする一方で前記半導体スイッチを繰り返しオンオフさせる様に前記制御信号を生成することによって形成され、
前記第２の状態は、前記半導体スイッチのオンオフの繰り返し回数が予め定められた規定回数に達するまでに、前記半導体スイッチのオン期間で前記異常状態が検知されなくなると、前記電気接点をオンする一方で前記半導体スイッチをオンに維持する様に前記制御信号を生成することによって形成される、請求項２６記載の開閉装置の制御方法。

【請求項29】

電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に配置された開閉装置の制御方法であって、
前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間に電流抑制素子と並列に接続されたスイッチ部を、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態を形成する様に制御するステップと、
前記第１の状態において、前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常状態を検知する異常診断を実行するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御するステップと、
前記異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記スイッチ部を開路するステップとを備え、
前記電流抑制素子は、遮断能力を有するエネルギ吸収素子であり、
前記スイッチ部は、制御信号によってオンオフ制御される半導体スイッチで構成され、
前記第１の状態は、前記半導体スイッチを繰り返しオンオフする様に前記制御信号を生成することによって形成され、
前記第２の状態は、前記半導体スイッチのオンオフの繰り返し回数が予め定められた規定回数に達するまでに、前記半導体スイッチのオン期間で前記異常状態が検知されなくなると、前記半導体スイッチをオンに維持する様に前記制御信号を生成することで形成される、開閉装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、開閉装置及び開閉装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気回路を閉路及び開路するための開閉素子として、電気接点及び半導体スイッチ等が用いられる。実開平５－７８１４６号公報（特許文献１）には、高速開閉器及び遮断器が直列接続された構成において、半導体スイッチ及び限流抵抗の各々を高速開閉器と並列に接続し限流遮断器が開示されている。

【0003】

特許文献１の限流遮断器によれば、通常時には、機械的接点で構成された高速開閉器によって大電流を通電する一方で、短絡事故発生時には、変流器によって異常が検知されると、半導体スイッチをオンした後に機械的接点を開放することで、短絡電流は、半導体スイッチに転流されるので、アークを速やかに消弧される。

【0004】

更に、半導体スイッチへの転流の完了後に、半導体スイッチをオフすることで、短絡電流を無アークで限流抵抗に更に転流することができる。これにより、特許文献１の限流遮断器では、特殊な転流機構を要することなく、アークを速やかに消弧して、安全に電気回路の開路を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】実開平５－７８１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述の様に、特許文献１の限流遮断器によれば、正常な閉路状態から電気回路に短絡事故が発生した場合に、安全な回路を実現することができる。一方で、開閉装置を用いて電源と電気回路とを接続する場合、即ち、開路状態から閉路状態への閉路動作時に、接続先の回路に短絡状態等の異常が既に発生しているときには、閉路と同時に大電流が発生することで、開閉素子が破損することが懸念される。しかしながら、特許文献１には、閉路動作時の制御については特に記載されていない。

【0007】

一方で、上述の様な閉路と同時に短絡電流が発生するケースに対する耐性を確保するために、開閉器及び半導体スイッチについて、通電容量を大きくする、或いは、複数個並列配設するとともに、遮断器について遮断容量又は投入容量を大きくする対策が考えられる。しかしながら、この様な対策は、開閉装置の大型化及び高コスト化を招くことが懸念される。

【0008】

本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本開示の目的は、短絡等の異常が発生した回路を閉路しても閉路動作時における、過大電流の発生、及び、構成部品の破損を防止することが可能な、開閉装置及び開閉装置の制御方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示のある局面によれば、開閉装置が提供される。開閉装置は、スイッチ部と、電流抑制素子と、スイッチ部の開閉を制御する開閉指令部とを備える。スイッチ部は、電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に接続される。電流抑制素子は、前記第１ノード及び前記第２ノードの間に前記スイッチ部と並列接続される。事故検知部は、前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された電源及び負荷回路を含む通電回路内での異常を検知する。開閉指令部は、前記開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御して前記事故検知部の出力に基づいて異常診断を実行する。開閉指令部は、当該異常診断において前記事故検知部によって異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様にスイッチ部を制御する。

【0010】

本開示の他のある局面によれば、開閉装置の制御方法が提供される。電源と電気的に接続された第１ノードと、前記電源から電力供給を受ける負荷回路と電気的に接続された第２ノードとの間に配置された開閉装置の制御方法は、開閉装置の閉路動作の際に、前記第１ノード及び前記第２ノードの間に電流抑制素子と並列に接続されたスイッチ部を、前記第１ノード及び前記第２ノードの間のインピーダンスが第１の値となる第１の状態を形成する様に制御するステップと、第１の状態において、前記第１ノード及び前記第２ノードの間を電気的に接続することによって形成された、前記電源及び前記負荷回路を含む通電回路内での異常状態を検知する異常診断を実行するステップと、異常診断において前記異常状態が検知されない場合に、前記インピーダンスが前記第１の値以下である第２の値となる第２の状態が形成される様に前記スイッチ部を制御するステップと、異常診断において前記異常状態が検知された場合に、前記スイッチ部を開路するステップとを備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、第１ノード及び第２ノード間のインピーダンスが定常的な閉路状態（第２の状態）よりも高い状態（第１の状態）での異常診断が正常であった場合にのみ、第１ノード及び第２ノードの間が定常的な閉路状態となる様にスイッチ部が制御されるので、短絡等の異常が発生した回路を閉路した場合にも、過大電流の発生、及び、構成部品の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係る開閉装置の構成例を説明する概念的な回路図である。

【図2】実施の形態１に係る開閉装置の閉路動作における制御動作を説明する波形図である。

【図3】実施の形態１に係る開閉装置の閉路動作時における制御処理の第１の例を説明するフローチャートである。

【図4】実施の形態１に係る開閉装置の閉路動作時における制御処理の第２の例を説明するフローチャートである。

【図5】転流開閉部の変形例を説明する断面図である。

【図6】実施の形態１の変形例に係る開閉装置の構成例を説明する概念的な回路図である。

【図7】実施の形態２に係る開閉装置の構成例を説明する概念的な回路図である。

【図8】実施の形態２に係る開閉装置の閉路動作時における制御処理例を説明するフローチャートである。

【図9A】実施の形態３に係る開閉指令部の構成及び低電流時の動作を説明する概念的な断面図である。

【図9B】実施の形態３に係る開閉指令部の構成及び基準電流範囲での動作を説明する概念的な断面図である。

【図9C】実施の形態３に係る開閉指令部の構成及び過電流時の動作を説明する概念的な断面図である。

【図10】実施の形態４に係る開閉装置の構成例を説明する概念的な回路図である。

【図11】実施の形態５に係る開閉装置の構成例を説明する概念的な回路図である。

【図12】実施の形態５に係る開閉装置の閉路動作時における制御処理例を説明するフローチャートである。

【図13】実施の形態５に係る開閉装置における半導体スイッチの動作波形図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

【0014】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る開閉装置１０ａの構成例を説明する概念的な回路図である。

【0015】

図１を参照して、開閉装置１０ａは、スイッチ部２０と、開閉指令部２５と、電流抑制素子３０としての電気抵抗３１と、事故検知部４０と、電流開閉部５０とを備える。

【0016】

スイッチ部２０及び電流開閉部５０は、ノードＮ１及びＮ２の間に直列接続されて、開閉指令部２５からの指令に従って、ノードＮ１及びＮ２の間の接続状態を制御する。

【0017】

ノードＮ１は、図示しない電源と電気的に接続される。ノードＮ２は、上記電源から電力供給を受ける負荷回路（図示せず）と電気的に接続される。即ち、実施の形態１では、スイッチ部２０とノードＮ２との間に、電流開閉部５０が接続される。ノードＮ１及びＮ２は、「第１ノード」及び「第２ノード」の一実施例にそれぞれ対応する。

【0018】

スイッチ部２０は、並列接続された、電気接点２１及び転流開閉部２２を含む。電気接点２１及び転流開閉部２２の各々は、開閉指令部２５によって開路又は閉路される。開閉指令部２５は、例えば、後述する制御処理を実行するためのプログラムが実装されたマイクロコンピュータによって構成することができる。

【0019】

電気接点２１は、定常的な電流経路を形成するために配置されるので、低インピーダンスで構成される。例えば、電気接点２１は、電磁力の有無によって機械的に開閉される様に構成される。転流開閉部２２は、事故発生時に動作するために配置され、代表的には、半導体スイッチによって構成される。又、後程変形例として説明する様に、転流開閉部２２は、有接点の構成とすることも可能である。

【0020】

電気接点２１は、負荷回路（図示せず）への給電に対応した通電容量を有する一方で、遮断容量は基本的には不要である。これに対して、転流開閉部２２は、電気接点２１と比較すると、通電容量が小さい一方で、遮断容量は大きくなる様に構成される。又、電気接点２１のオン状態でのインピーダンスは、転流開閉部２２のオン状態でのインピーダンス以下である。

【0021】

電流開閉部５０は、事故電流を遮断可能な、遮断器又は開閉器によって構成される。電流開閉部５０は、電気接点２１と同等の通電容量を要する。尚、一般的に、開閉器は、定格電流の数倍～十倍未満程度の過電流の遮断能力を有し、遮断器は、定格電流の１０倍以上の短絡電流についても遮断する能力を有している。従って、電流開閉部５０としては、遮断を想定する事故電流の大きさに対応させて、上記遮断器又は開閉器を選択することができる。

【0022】

事故検知部４０は、ノードＮ１及びＮ２が電気的に接続されることで、ノードＮ１と接続された電源（図示せず）及びノードＮ２と電気的に接続された負荷回路（図示せず）を含んで形成された通電回路内での異常を検知する。事故検知部４０の出力、即ち、異常状態の検出有無によって、異常診断が実行される。

【0023】

事故検知部４０は、当該通電回路内の予め定められた部位における、電流、電圧、電流及び電圧の比で求められる電気抵抗、又は、温度上昇等の測定情報が反映された電気信号に基づいて、短絡による過電流に代表される異常状態（事故）の発生を検知する。或いは、事故検知部４０は、上記電気信号の周波数成分の分布（周波数スペクトル）に基づいて、異常状態の発生を検知することも可能である。

【0024】

回路に異常が発生している場合には、電流が上昇するなどの回路特性の変化が生じるため、事故検知部４０は、電流の変化を測定することで異常状態を検知することができる。又、短絡が生じている場合では、短絡箇所において、電圧の低下、又は、電気抵抗の低下が生じる。このため、事故検知部４０は、電圧、又は、電気抵抗を測定することでも異常状態を検知することができる。

【0025】

或いは、通電回路内で異常発熱している場合もあるため、事故検知部４０は、温度上昇を測定することによっても、異常状態を検知することができる。更に、放電を伴う異常が発生している場合では、上記電気信号内に放電ノイズが重畳される現象、又は、放電に伴う発光が生じる。このため、事故検知部４０は、上記電気信号の周波数成分、または、発光に係る光情報を測定することでも異常を検知することができる。

【0026】

尚、上記光情報は、代表的には、イメージセンサによって測定された発光の強度値とすることができる。或いは、誤検知を回避するため、光学フィルタ又は分光器を介して取得された、特定波長の光の強度値を、光情報として用いることも可能である。

【0027】

事故検知部４０は、上述した測定情報の複数個の組み合わせによって異常状態を検出することも可能である。この場合には、検知精度を向上するとともに、異常の種類についても判断することが可能となる。

【0028】

事故検知部４０は、上記電気信号、電気信号の特定周波数の成分、及び、光情報を、予め設定された基準範囲と比較することによって、異常状態を検知することができる。或いは、基準範囲については、正常動作時に学習した測定情報に基づいて設定することも可能である。

【0029】

代表的には、正常状態時における上記電気信号等の測定情報を正常値として収集して、当該正常値の分布に従った統計処理によって、異常診断に用いられる基準範囲を設定することができる。例えば、収集された正常値の３σ範囲を基準範囲として設定して、電気信号等の測定情報が当該基準範囲外となったときに異常状態を検知することができる。

【0030】

或いは、複数の種類の測定情報を用いて異常状態を検知する場合には、上記の様に収集された正常値の分布（二次元、三次元、或いは、四次元以上）のパターン又は範囲を学習させて、異常診断時に得られた測定情報（実績値）と正常値（学習値）との間でのデータパターンの相関係数が予め定められた基準値以下となった場合に、異常状態を検知することができる。

【0031】

この様な学習によって基準範囲を設定することで、負荷回路を更新した場合等においても基準範囲を適切に修正することが可能となる。

【0032】

図２には、実施の形態１に係る開閉装置１０ａが開路状態から閉路状態へ移行する際、即ち、閉路動作時の制御動作を説明する波形図である。

【0033】

図２を参照して、開閉装置１０ａは、時刻ｔ１において、電気接点２１、転流開閉部２２、及び、電流開閉部５０の全てがオフされた状態である。開閉指令部２５は、開閉装置１０ａに対して閉路動作が指示されると、まず、時刻ｔ２において、電気接点２１及び転流開閉部２２をオフに維持する一方で、電流開閉部５０をオンする。これにより、図１では、ノードＮ１及びＮ２の間に、電気抵抗３１及び電流開閉部５０を経由する電流経路が形成される。この状態で、時刻ｔ３において、事故検知部４０の出力に基づく異常診断Ａが行われる。

【0034】

開閉指令部２５は、異常診断Ａにおいて、異常状態が検知されないと、時刻ｔ４において、電気接点２１をオフに維持する一方で、転流開閉部２２を更にオンする。この状態で、時刻ｔ５において、事故検知部４０の出力に基づく異常診断Ｂが行われる。開閉指令部２５は、異常診断Ｂにおいて、異常状態が検知されない場合には、時刻ｔ６において、更に電気接点２１をオンする。

【0035】

更に、時刻ｔ７では、開閉指令部２５は、電気接点２１をオンに維持したままで、転流開閉部２２をオフしてもよい。例えば、転流開閉部２２が半導体スイッチによって構成される場合には、時刻ｔ７において、転流開閉部２２をオフすることが好ましい。正常な閉路動作後の定常的な閉路状態として、低インピーダンスの電気接点２１と、オン状態の電流開閉部５０とによって、ノードＮ１及びＮ２の間に電流経路が形成される。一方で、転流開閉部２２が、有接点の構成、即ち、電気接点を含んで構成される場合には、時刻ｔ７以降において、転流開閉部２２をオンに維持してもよい。又、転流開閉部２２が半導体スイッチによって構成される場合においても、時刻ｔ７において、転流開閉部２２をオンに維持することが可能である。いずれにしても、定常的な閉路状態では、電気接点２１のオンを伴ってノードＮ１及びＮ２の間に電流経路が形成される。定常的な閉路状態から過電流が発生した場合には、電流開閉部５０の開路によって、事故電流を遮断することができる。

【0036】

図３は、図２に示された閉路動作のための制御処理を説明するフローチャートである。図３に示された制御処理は、開閉装置１０ａに閉路動作が指令されると、例えば、開閉指令部２５によって実行される。

【0037】

図３を参照して、開閉指令部２５は、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する）１１０では、電流開閉部５０をオンする。Ｓ１１０の処理は、図２の時刻ｔ２で行われる。これにより、開閉装置１０ａ（図１）では、オン状態の電流開閉部５０及び電気抵抗３１を経由して、ノードＮ１及びＮ２の間に電流経路が形成される。これにより、ノードＮ１及びＮ２の間に「第１の状態」が形成される。即ち、図３の制御処理では、ノードＮ１及びＮ２間のインピーダンスの「第１の値」は、電流開閉部５０のオン抵抗、及び、電気抵抗３１の和に相当する。

【0038】

この状態から、開閉指令部２５は、Ｓ１２０により、図２の時刻ｔ３と同様に、異常診断Ａを実行する。即ち、Ｓ１２０では、事故検知部４０の出力に基づいて、異常状態が検知されるか否かが判定される。異常状態が検知された場合には、処理はＳ１８０に進められて、Ｓ１１０でオンされた電流開閉部５０がオフされる。この際に、電流開閉部５０を通過する電流は電気抵抗３１によって限流されているため、容易に電流を遮断することができる。そして、異常状態が発生しているため、電流開閉部５０、並びに、スイッチ部２０を構成する電気接点２１及び転流開閉部２２がオフした状態で、閉路動作は終了される。

【0039】

一方で、開閉指令部２５は、Ｓ１２０による判定（異常診断Ａ）で異常状態が検知されない場合には、Ｓ１３０により、図２の時刻ｔ４と同様に、電気接点２１のオフを維持する一方で、転流開閉部２２をオンする。これにより、開閉装置１０ａ（図１）では、転流開閉部２２のオン抵抗は、電気抵抗３１の抵抗値よりも大幅に低いため、オン状態の電流開閉部５０及び転流開閉部２２を経由して、ノードＮ１及びＮ２の間に電流経路が形成される。

【0040】

この状態から、開閉指令部２５は、Ｓ１４０により、図２の時刻ｔ５と同様に、異常診断Ｂを実行する。Ｓ１４０においても、事故検知部４０の出力に基づいて、異常状態が検知されるか否かが判定される。異常状態が検知された場合には、処理はＳ１７０及びＳ１８０に進められる。開閉指令部２５は、Ｓ１７０では、Ｓ１３０でオンした転流開閉部２２をオフし、Ｓ１８０では、上述の様に、Ｓ１１０でオンされた電流開閉部５０をオフする。これにより、異常発生時には、電流開閉部５０、並びに、スイッチ部２０を構成する電気接点２１及び転流開閉部２２がオフした状態で、閉路動作が終了される。尚、Ｓ１７０及びＳ１８０の処理は、同時に実行されても良く、或いは、Ｓ１８０が先に実行されてもよい。

【0041】

通電回路での事故の種類によっては、電気抵抗３１に事故電流が通過するケースでは、事故検知部４０が検知する情報の変化が小さくなることがある。転流開閉部２２がオンされる異常診断Ｂでは、事故電流に対する電気抵抗３１の影響が小さくなるので、異常診断Ａでは検知できなかった異常についても検出することが可能となる。特に、転流開閉部２２が半導体スイッチで構成される場合には、電流が大きく上昇する前にターンオフ動作することが可能であるので、異常発生時にもアークを発生させることなく、通電回路を開路することができる。

【0042】

一方で、開閉指令部２５は、Ｓ１４０による判定（異常診断Ｂ）で異常状態が検知されない場合には、Ｓ１５０により、図２の時刻ｔ６と同様に、電気接点２１を更にオンする。その後、開閉指令部２５は、Ｓ１６０により、図２の時刻ｔ７と同様に、転流開閉部２２をオフする。これにより、開閉装置１０ａは、閉路動作後の定常的な閉路状態では、電気接点２１及び電流開閉部５０によって、ノードＮ１及びＮ２の間に低インピーダンスの電流経路を形成することができる。上述の様に、転流開閉部をオフするＳ１６０の処理は、省略されてもよい。

【0043】

この様にして、異常診断Ａ及び異常診断Ｂによって異常状態が検知されない場合には、ノードＮ１及びＮ２の間に「第２の状態」が形成される。即ち、図３の制御処理では、ノードＮ１及びＮ２間のインピーダンスの「第２の値」は、電流開閉部５０のオン抵抗値と、電気接点２１のオン抵抗値、又は、電気接点２１及び転流開閉部２２のオン抵抗を並列接続した抵抗値との和に相当する。即ち、第２の状態において、ノードＮ１及びＮ２間のインピーダンスは、第１の状態でのインピーダンス以下となる。又、第２の状態では、第１の状態から、スイッチ部２０の構成素子のオンオフ状態が変化する。

【0044】

尚、実施の形態１では、電流開閉部５０が配置されるため、電気接点２１及び転流開閉部２２のうちの一方のみで、スイッチ部２０を構成することも可能である。

【0045】

図４は、スイッチ部２０が電気接点２１及び転流開閉部２２のうちの一方のみで構成された場合での閉路動作の制御処理を説明するフローチャートである。図４に示された制御処理についても、開閉装置１０ａに閉路動作が指令されると、例えば、開閉指令部２５によって実行される。

【0046】

図４を参照して、開閉指令部２５は、図３と同様のＳ１１０により電流開閉部５０をオンすると、図３と同様のＳ１２０により、事故検知部４０の出力に基づく異常診断Ａを実行する。異常診断Ａで異常状態が検知された場合には、処理はＳ１８０に進められる。Ｓ１８０では、Ｓ１１０でオンされた電流開閉部５０がオフされることで、電気抵抗３１によって限流された事故電流が遮断され、電流開閉部５０，並びに、スイッチ部２０を構成する電気接点２１又は転流開閉部２２の両方がオフされた状態で、閉路動作が終了される。

【0047】

即ち、図４の制御処理においても、電流開閉部５０のオンによりノードＮ１及びＮ２の間に「第１の状態」が形成される。即ち、ノードＮ１及びＮ２間のインピーダンスの「第１の値」は、電流開閉部５０のオン抵抗、及び、電気抵抗３１の和に相当する。

【0048】

一方で、開閉指令部２５は、Ｓ１２０による判定（異常診断Ａ）で異常状態が検知されない場合には、Ｓ１３２により、スイッチ部２０を構成する電気接点２１又は転流開閉部２２をオンする。これにより、開閉装置１０ａ（図１）では、オン状態の電流開閉部５０及びスイッチ部２０（電気接点２１又は転流開閉部２２）を経由して、ノードＮ１及びＮ２の間に電流経路が形成される。

【0049】

この状態から、開閉指令部２５は、図３と同様のＳ１４０により、事故検知部４０の出力に基づく異常診断Ｂを実行して、異常状態が検知された場合には、処理をＳ１７２及びＳ１８０に進める。開閉指令部２５は、Ｓ１７２では、Ｓ１３２でオンした電気接点２１又は転流開閉部２２（即ち、スイッチ部２０）をオフし、Ｓ１８０では、上述の様に、Ｓ１１０でオンされた電流開閉部５０をオフする。これにより、異常発生時には、電流開閉部５０，並びに、スイッチ部２０の両方がオフされた状態で、閉路動作が終了される。図２と同様に、Ｓ１７０及びＳ１８０の処理は、同時に実行されても良く、Ｓ１８０が先に実行されてもよい。尚、スイッチ部２０が電気接点２１のみで構成される場合には、Ｓ１８０を先に実行して、電流開閉部５０が電気接点２１よりも先にオフされる方が、アークの発生を防止する観点からは好ましい。

【0050】

開閉指令部２５は、Ｓ１４０による判定（異常診断Ｂ）で異常状態が検知されない場合には、異常診断Ｂでの状態、即ち、電流開閉部５０と、スイッチ部２０（電気接点２１又は転流開閉部２２）とがオンされた状態を維持する。この結果、開閉装置１０ａは、閉路動作後の定常的な閉路状態を形成する。これにより、ノードＮ１及びＮ２の間に「第２の状態」が形成される。即ち、ノードＮ１及びＮ２間のインピーダンスの「第２の値」は、電流開閉部５０のオン抵抗と、スイッチ部２０（電気接点２１又は転流開閉部２２）のオン抵抗との和に相当する。

【0051】

この様に、本実施の形態に係る開閉装置では、閉路動作時において、ノードＮ１及びＮ２間のインピーダンスが定常的な閉路状態時よりも高い状態を形成する様に複数の開閉素子を制御した下で異常診断を実行して、当該異常診断において異常が検知されないときに、当該複数の開閉素子による定常的な閉路状態を形成する様に複数の開閉素子を制御する。これにより、短絡等の異常が発生した回路を閉路した場合にも、過大電流の発生、及び、構成部品の破損を防止することができる。

【0052】

特に、実施の形態１に係る開閉装置１０ａでは、最初に電気抵抗３１を経由する経路を形成することで、限流効果を得ることができるので、短絡などの異常が発生している電気回路を閉路した場合においても、過大な電流を発生させることなく、異常状態の検知に応じて、電流開閉部５０による開路を実現することができる。

【0053】

更に、スイッチ部２０が並列接続された電気接点２１及び転流開閉部２２を含む構成では、図２に示した順序に従って電気接点２１及び転流開閉部２２の開閉を制御することで、スイッチ部２０を用いた異常診断（異常診断Ｂ）では転流開閉部２２による遮断容量を活用するとともに、定常的な閉路状態では、電気接点２１の低インピーダンス特性を活用することができる。

【0054】

又、負荷回路の種類によっては、起動時のみ、即ち、電気回路の閉路直後の一定期間のみで電流が大きくなる等で時限的に異常状態が検知される可能性がある。例えば、モータ等の起動後にインピーダンス又はリアクタンスが変動する負荷と、電源とを開閉装置によって接続した場合には、閉路直後のみに大きな始動電流が流れるケースがある。この様なケースに対応するために、異常診断Ａ（図３，４のＳ１２０）については、予め定められた待機時間にわたって事故検知部４０の出力を監視し、当該待機時間の経過後における異常状態の検知有無に応じて、Ｓ１８０、又は、Ｓ１３０（Ｓ１３２）への分岐を判断する様に、電流開閉部５０及びスイッチ部２０の開閉制御を行うことも可能である。この様にすると、上記始動電流を異常と判定しないようにして、開閉装置の閉路動作を行うことができる。

【0055】

図１に示された転流開閉部２２は、上述した半導体スイッチの他、図５に示される様に、高融点の電気接点と、アークシュートとの組み合わせによっても構成することが可能である。

【0056】

図５を参照して、変形例に係る転流開閉部２２Ｘは、ケース１１１に格納された、耐熱接点１１４と、アークシュート１２０とを含む。耐熱接点１１４は、銀及び銅よりも高融点の物質（例えば、タングステン、又は、ニッケル合金等）によって形成される。これに対して、電気接点２１は、代表的な低電気抵抗率の物質である銀或いは銅、又は、これらの合金によって形成することができる。

【0057】

ケース１１１には、耐熱接点１１４を開閉するための、可動電極１１２、固定電極１１３、及び、電極操作部１１８が収納される。更に、ケース１１１の外部から電気的にコンタクト可能な端子１１５～１１７が配置される。端子１１５は、図１における転流開閉部２２の電源側の端子に相当する。端子１１６及び１１７は、図１における転流開閉部２２の負荷側の端子であり、端子１１６は、事故検知部４０と接続される一方で、端子１１７は、電気抵抗３１と接続される。

【0058】

アークシュート１２０は、耐熱接点１１４のオンオフ時に発生するアークを消弧させるための機械的機構として、一対のアークランナ１２１Ａ，１２１Ｂ、及び、消弧部１２２を有する。

【0059】

端子１１５から、転流開閉部２２に大きな電流が導入されると、当該電流によって生じる電磁力によって、可動電極１１２は自動的に固定電極１１３から開離する。可動電極１１２の開離に応じて電極間に発生したアークは、当該電極からの磁界作用によってアークシュート１２０側へ駆動される。

【0060】

この様なアークの駆動後、アークランナ１２１Ｂにアークが転流されることにより、アークランナ１２１Ｂ、電極操作部１１８、及び、端子１１６を介して、負荷回路側に電流が流れる。この際に、電極操作部１１８は、電磁力によって、可動電極１１２の開極を保持する様に動作する。

【0061】

この様なアークランナ１２１Ａ及び１２１Ｂ間へのアークの駆動後、アークの放電抵抗の効果により、電流は、端子１１６（事故検知部４０）側から、端子１１７（電気抵抗３１）側へ移行し始め、時間経過に応じて、電気抵抗３１に電流が流れる様に完全に転流される。この際に、電気抵抗３１を経由した電流は、端子１１７、電極操作部１１８、及び、端子１１６を経由して負荷回路側に流れる様になる。これにより、大電流の通過に対して、電流を抑制した上で、転流開閉部２２を開放（オフ）することができる。

【0062】

図５に示された転流開閉部２２Ｘでは、上記動作原理により、異常判断は可動電極１１２又は固定電極１１３を通過する電流の大きさに基づいて実行されることになる。即ち、転流開閉部２２Ｘは、予め定められた大きさ以上の電流が流れる場合には、異常と判断して、自動的にオフ動作を実行する。

【0063】

又、前記転流開閉部２２Ｘでは、図示しない外部回路と接続することで手動でのオンオフ動作も可能である。即ち、当該外部回路と端子１１６及び端子１１７とを接続して通電することにより、電極操作部１１８を用いた可動電極の開閉制御が可能となる。例えば、図３のＳ１３０及び図４のＳ１７２では、この様な外部回路を用いて電極操作部１１８に電流を流すことで、転流開閉部２２Ｘをオンするトリガを与えることができる。

【0064】

この様にして、図５に示された転流開閉部２２Ｘは、アーク放電を高抵抗化するためのアークシュート１２０を具備することで、異常診断Ｂでの異常状態の検知時における遮断容量を確保することができる。これにより、図３及び図４に示された開閉制御において、Ｓ１７０又Ｓ１７２における転流開閉部２２のオフ動作を実現することができる。

【0065】

又、図１に示された開閉装置１０ａでは、事故検知部４０は、スイッチ部２０よりも負荷側（即ち、ノードＮ２側）に配置されている。これにより、事故検知部４０がスイッチ部２０よりも電源側（即ち、ノードＮ１側）配置された構成と比較して、事故検知部４０における電圧、電流、電気抵抗等の電気信号の変化が大きくなる。この結果、異常診断時における異常状態の検知が容易となる。

【0066】

或いは、図６に示される様に、事故検知部４０の配置個所を図１から変形することも可能である。

【0067】

図６を参照して、実施の形態１の変形例に係る開閉装置１０ｂでは、事故検知部４０は、電気抵抗３１の負荷回路側（ノードＮ２側）において、電気抵抗３１と接続され、かつ、スイッチ部２０に対して並列接続される。

【0068】

変形例に係る開閉装置１０ｂでは、事故検知部４０は、上述した電圧、電流、電気抵抗等の電気信号の他に、電気抵抗３１の温度上昇量、又は、通過電流の二乗の積算値によって示される電気抵抗３１での吸収エネルギ量に基づいて、異常状態を検知することができる。この結果、電気抵抗３１の溶損等による故障を未然に防止する様に、図３又は図４に示された開閉制御を行うことが可能となる。

【0069】

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る開閉装置１０ｃの構成例を説明する概念的な回路図である。

【0070】

図７を参照して、開閉装置１０ｃは、スイッチ部２０と、開閉指令部２５と、電流抑制素子３０としての電気抵抗３１と、事故検知部４０とを備える。スイッチ部２０は、並列接続された、実施の形態１と同様の電気接点２１及び転流開閉部２２を含む。電気接点２１及び転流開閉部２２は、開閉指令部２５によってオン又はオフされる。この様に、実施の形態１に係る開閉装置１０ａ（図１）は、実施の形態２に係る開閉装置１０ｃと比較すると、スイッチ部２０及びノードＮ２の間に電流開閉部５０を更に備える構成であったことが理解される。

【0071】

実施の形態２に係る開閉装置１０ｃは、電流開閉部５０が配置されないため、スイッチ部２０は、電気接点２１及び転流開閉部２２のうちの一方のみでは構成されず、並列接続された電気接点２１及び転流開閉部２２によって構成される。

【0072】

図８には、実施の形態２に係る開閉装置による閉路動作の制御処理を説明するフローチャートである。図８に示された制御処理は、開閉装置１０ｃに閉路動作が指令されると、例えば、開閉指令部２５によって実行される。

【0073】

図８を参照して、開閉指令部２５は、Ｓ２１０により、電気接点２１をオフに維持する一方で、転流開閉部２２をオンする。これにより、ノードＮ１及びＮ２の間に「第１の状態」が形成される。即ち、図８の制御処理では、ノードＮ１及びＮ２間のインピーダンスの「第１の値」は、転流開閉部２２のオン抵抗に相当する。

【0074】

開閉指令部２５は、Ｓ２２０により、この状態にて異常診断を実行する。即ち、Ｓ２２０では、事故検知部４０の出力に基づいて、異常状態が検知されるか否かが判定される。尚、Ｓ２２０においても、実施の形態１でのＳ１２０（図３，図４）と同様に、予め定められた待機時間の経過後における異常状態の検知有無に応じて、異常及び正常の判断を分岐してもよい。

【0075】

異常状態が検知された場合には、処理はＳ２５０に進められて、Ｓ２１０でオンされた転流開閉部２２がオフされる。上述の様に、転流開閉部２２は、電気接点２１とは異なり、ある程度の遮断容量を有する様に構成されている。これにより、異常状態の検知に応じて、転流開閉部２２のオン直後の電流が上がりきらない間に、事故電流を遮断することができる。そして、異常状態が発生しているため、電気接点２１及び転流開閉部２２の両方がオフされた状態で閉路動作は終了される。

【0076】

一方で、開閉指令部２５は、Ｓ２２０による判定（異常診断）で異常状態が検知されない場合には、Ｓ２３０により、電気接点２１を更にオンする。更に、開閉指令部２５は、Ｓ２４０により、転流開閉部２２をオフする。尚、Ｓ２４０の処理は、Ｓ１６０（図３）と同様に、省略されてもよい。

【0077】

この様にして、開閉装置１０ｃは、閉路動作後の定常的な閉路状態では、電気接点２１によって、ノードＮ１及びＮ２の間に低インピーダンスで、かつ、通電容量が大きい電流経路を形成することができる。これにより、ノードＮ１及びＮ２の間に「第２の状態」が形成される。即ち、図８の制御処理では、ノードＮ１及びＮ２間のインピーダンスの「第２の値」は、電気接点２１のオン抵抗値、又は、電気接点２１及び転流開閉部２２のオン抵抗を並列接続した抵抗値に相当する。

【0078】

この様に、実施の形態２に係る開閉装置１０ｃは、実施の形態１に係る開閉装置１０ａから電流開閉部５０を省略した最小限の構成を有するものである。開閉装置１０ｃでは、スイッチ部２０の開路時には、電気抵抗３１による電流経路が形成される。従って、開閉装置１０ｃは、装置単独での遮断機能は有していないが、ノードＮ２と接続された負荷回路で短絡等の事故が発生しても、開閉装置１０ｃ（電気抵抗３１）を流れる電流を抑制することが可能であり、限流機能を有している。

【0079】

又、開閉装置１０ｃは、スイッチ部２０による閉路動作時には、転流開閉部２２のみがオンした状態での異常診断を実行して、当該異常診断において異常が検知されないときに、電気接点２１がオンされる定常的な閉路状態が形成される。これにより、スイッチ部２０による閉路に応じて事故による過電流が生じた場合には、転流開閉部２２のオフにより事故電流を遮断することができる。当該遮断後には、電気抵抗３１による限流効果で、開閉装置１０ｃを流れる電流は抑制される。

【0080】

又、実施の形態２では、事故検知部４０については、配置個所における通過電流が、予め定められた基準電流範囲から外れたときに異常を検知する様に構成することが可能である。この場合には、開閉指令部２５は、事故検知部４０を通過する電流が上記基準電流範囲よりも低い、又は、高いときには、スイッチ部２０を開路、即ち、電気接点２１及び転流開閉部２２の両方をオフする様に動作する。

【0081】

このケースでは、ノードＮ１に電源が接続されておらず、事故検知部４０の電流がゼロで、上記基準電流範囲よりも低い場合には、閉路動作が指令されていない状態となり、Ｓ２１０以降の処理が起動されないことになる。そして、ノードＮ１及びＮ２に対して、図示しない電源及び負荷回路がそれぞれ接続されることで、基準電流範囲内の通過電流が事故検知部４０を通過すると、開放動作が指令された状態となって、Ｓ２１０以降の処理が起動される。そして、Ｓ２２０での異常診断において、事故検知部４０の通過電流が、基準電流範囲よりも高くなると、異常状態が検知されることで、上述の開閉制御が実現できる。

【0082】

実施の形態３．
実施の形態３では、図９Ａ～図９Ｃを用いて、実施の形態１，２でのスイッチ部２０の開閉指令部２５の変形例を説明する。実施の形態３に係る開閉指令部２５Ｘは、事故検知部４０の機能を併有しており、実施の形態１，２での事故検知部４０の通過電流に応じて、電気接点２１のオンオフを自動的に制御する機構を有する。

【0083】

具体的には、実施の形態３に係る開閉指令部２５Ｘは、事故検知部４０の通過電流が、予め定められた基準電流範囲内であるときは、電気接点２１をオンする一方で、当該通過電流が上記基準電流範囲よりも低いとき（低電流時）、及び、基準電流範囲よりも高いとき（過電流時）には、電気接点２１をオフする。

【0084】

図９Ａには、コイル２０４の通過電流が基準電流範囲よりも低い、低電流時での開閉指令部２５Ｘの状態が示される。

【0085】

図９Ａを参照して、実施の形態３に係る開閉指令部２５Ｘは、鉄心２０１～２０３及び通電導体（コイル）２０４によって構成される電磁石２６と、連結棒２７とを有する。鉄心２０１及び２０３は、鉄心２０２を挟んで対向配置される。更に、図９Ａの状態において、鉄心２０１及び２０２の間、並びに、鉄心２０２及び２０３の間には、それぞれ空隙が生じる様に、鉄心２０１～２０３は配置される。

【0086】

鉄心２０１及び２０２は、電気接点２１を構成する第１及び第２の接点（図示せず）の一方ずつとそれぞれ電気的に接続される。鉄心２０１及び２０２が接触すると上記第１及び第２の接点間も閉路される一方で、鉄心２０１及び２０２の間に空隙が生じているときは、上記第１及び第２の接点間も開路される。コイル２０４は、事故検知部４０と同様の電流が通過する様に配置されている。

【0087】

連結棒２７は、固定された鉄心２０２に設けられた、図示しない穴を貫通して、鉄心２０１及び２０３を一体的に連結する。即ち、鉄心２０１及び２０３は、固定された鉄心２０２に対して、コイル２０４の通過電流によって生じる電磁力に応じて一体的に可動である様に構成されている。

【0088】

コイル２０４に電流が流れていない状態では、図示しないバネ等による付勢力２１０が連結棒２７に作用することによって、鉄心２０１及び２０２の間、並びに、鉄心２０２及び２０３の間には、それぞれ空隙が発生する。又、低電流時には、図９Ａ中に点線で示す磁路が形成されるものの当該磁路の磁力が小さいため、上記空隙を解消する磁力（吸引力）は発生しない。この結果、鉄心２０１及び２０２の間の空隙が維持されて、ノードＮ１及びＮ２とそれぞれ接続された第１及び第２の接点間も開路状態に維持される。即ち、電気接点２１はオフされる。

【0089】

図９Ｂには、コイル２０４の通過電流が基準電流範囲のときの開閉指令部２５Ｘの状態が示される。

【0090】

図９Ｂに示される様に、図９Ａの状態よりもコイル２０４の通過電流が大きくなると、鉄心２０１及び２０２を通過する磁路２５０Ａが形成される。磁路２５０Ａによって生じる電磁力によって、固定された鉄心２０２に対する、可動の鉄心２０１の吸引力２２１が発生する。これにより、鉄心２０１及び２０３と接続された連結棒２７には、図９Ａの付勢力２１０を上回る、図中右方向の駆動力２１１が作用する。これにより、鉄心２０１及び２０２の間の空隙が解消されて、鉄心２０１及び２０２が接触することにより、上記第１の接点及び第２の接点の間が閉路される。即ち、電気接点２１はオンされる。

【0091】

図９Ｃには、コイル２０４の通過電流が基準電流範囲よりも高い、過電流時での開閉指令部２５Ｘの状態が示される。

【0092】

図９Ｃに示される様に、鉄心２０２には、断面積が他よりも小さい薄肉部位２０２♯が設けられており、図９Ｂの状態から、コイル２０４の電流増加に応じて磁路２５０Ａの磁束密度が上昇すると、当該薄肉部位２０２♯において磁気飽和が発生する。

【0093】

図９Ｃに示される様に、この様な磁気飽和が発生すると、磁気抵抗が上昇した薄肉部位２０２♯を避ける様に、磁路２５０Ｂが、鉄心２０１～２０３を貫通して形成される。当該磁路２５０Ｂの形成により、固定された鉄心２０２に対する、可動の鉄心２０３の吸引力２２２が発生する。これにより、鉄心２０１及び２０３と接続された連結棒２７には、図９Ａの付勢力２１０と同方向（図中左方向）の駆動力２１２が作用する。これにより、鉄心２０２及び２０３の間の空隙が解消される一方で、鉄心２０１及び２０２の間には空隙が発生するので、第１の接点及び第２の接点の間が開路される。即ち、電気接点２１はオフされる。

【0094】

図９Ａ～図９Ｂにおいて、鉄心２０１は「第１の鉄心」、鉄心２０２は「第２の鉄心」、鉄心２０３は「第３の鉄心」の一実施例にそれぞれ対応する。又、図９Ｂに示された駆動力２１１及び磁路２５０Ａは、「第１の駆動力」及び「第１の磁路」にそれぞれ対応し、図９Ｃに示された駆動力２１２及び磁路２５０Ｂは、「第２の駆動力」及び「第２の磁路」にそれぞれ対応する。

【0095】

実施の形態３に係る開閉指令部によれば、開閉装置の通過電流がゼロから上昇して予め定められた基準電流範囲内となると電気接点２１をオフからオンに制御するとともに、当該オン時に負荷回路での短絡等の事故発生により過大電流が発生すると、自動的に電気接点２１をオフすることができる。即ち、実施の形態３に係る開閉指令部によれば、制御信号の授受を伴わない電気接点２１のオンオフ制御によって、実施の形態１，２で説明した開閉装置の閉路動作時における異常診断をハードウェア機構で実現することができる。

【0096】

尚、実施の形態３に係る開閉指令部２５Ｘは、転流開閉部２２と並列接続されてスイッチ部２０を構成する電気接点２１のオンオフ制御に適用される。即ち、転流開閉部２２に対しては、実施の形態１，２と同様に転流開閉部２２のオンオフを制御するための開閉指令部が配置されており、転流開閉部２２をオンした状態での開閉指令部２５の動作によって電気接点２１のオンオフを自動的に制御することができる。

【0097】

この様に、実施の形態３に係る開閉指令部２５Ｘによって電気接点２１のオンオフを自動的に制御する構成としても、実施の形態１，２で説明したのと同様に、閉路動作時におけるスイッチ部２０において、転流開閉部２２をオンした状態での異常診断を行った上で、定常的な閉路状態時に電気接点２１をオンすることができる。

【0098】

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る開閉装置１０ｄの構成例を説明する概念的な回路図である。

【0099】

図１０を参照して、開閉装置１０ｄは、スイッチ部２０と、開閉指令部２５と、電流抑制素子３０としてのエネルギ吸収素子３２と、事故検知部４０とを備える。スイッチ部２０は、並列接続された、実施の形態１と同様の電気接点２１及び転流開閉部２２を含む。電気接点２１及び転流開閉部２２は、開閉指令部２５によってオン又はオフされる。

【0100】

転流開閉部２２は、実施の形態１，２と同様に、半導体スイッチ、又は、電気接点（例えば、図５）によって構成することが可能である。又、開閉指令部２５の機能のうち、電気接点２１のオンオフ機能については、実施の形態３（図９Ａ～図９Ｃ）に係る開閉指令部２５Ｘを適用することも可能である。

【0101】

この様に、実施の形態４に係る開閉装置１０ｄは、実施の形態２に係る開閉装置１０ｃ（図７）と比較して、電流抑制素子３０が、電気抵抗３１に代えて、エネルギ吸収素子３２によって構成される点で異なる。エネルギ吸収素子３２は、代表的には、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等を材料とするバリスタによって構成される。バリスタは、ダイオードの様な、非オーム性及び電圧差吸収能力（即ち、遮断能力）を有しており、スペック値である制限電圧以下の電圧差が両端に印加されても、電流が流れない電圧－電流特性を有する。

【0102】

或いは、エネルギ吸収素子３２は、温度上昇に伴って電気抵抗値が上昇するサーミスタ素子によって構成されてもよい。サーミスタ素子は、過電流のエネルギによる発生熱量によって電気抵抗値が上昇することで、等価的に電流遮断能力を有する。

【0103】

開閉装置１０ｄの閉路動作時におけるスイッチ部２０の開閉制御は、実施の形態２と同様である。即ち、スイッチ部２０を構成する電気接点２１及び転流開閉部２２のオンオフは、図８のフローチャートに従って制御することができる。又、異常診断について、実施の形態２で説明した様に、事故検知部４０の電流が基準電流範囲内であるか否かを判定する様に実行することも可能である。この場合には、開閉指令部２５の機能のうち、電気接点２１のオンオフ制御機能については、実施の形態３に係る開閉指令部２５Ｘのハードウェアを用いて実行することが可能である。

【0104】

実施の形態３に係る開閉装置１０ｄは、ノードＮ１及びＮ２の間がバリスタ（エネルギ吸収素子）を介して常時接続される構成であるので、スイッチ部２０を構成する電気接点２１及び転流開閉部２２の両方がオフされている場合にも、エネルギ吸収素子３２によってノードＮ１及びＮ２の間の電流を遮断することができる。即ち、開閉装置１０ｄは、開閉装置１０ｃとは異なり、図１の電流開閉部５０を配置していないにも関わらず、スイッチ部２０の開路時にも遮断機能を有している。

【0105】

又、開閉装置１０ｄは、スイッチ部２０による閉路動作時には、転流開閉部２２のみがオンした状態での異常診断を実行して、当該異常診断において異常が検知されないときに、電気接点２１がオンされる定常的な閉路状態が形成される。これにより、スイッチ部２０による閉路に応じて事故による過電流が生じた場合には、転流開閉部２２のオフにより事故電流を遮断することができる。当該遮断後には、エネルギ吸収素子３２（バリスタ）によって、開閉装置１０ｄを流れる電流を遮断することが可能である。

【0106】

実施の形態５．
図１１は、実施の形態５に係る開閉装置１０ｅの構成例を説明する概念的な回路図である。

【0107】

図１１を参照して、開閉装置１０ｅは、実施の形態４に係る開閉装置１０ｄ（図１０）と比較して、スイッチ部２０が、半導体スイッチ２３のみによって構成される点が異なる。半導体スイッチ２３は、ノードＮ１及びＮ２の間に接続されて、開閉指令部２５からの制御信号に応じてオンオフ制御される。開閉装置１０ｅでは、回路動作時に半導体スイッチ２３をオンオフ制御することで、半導体スイッチ２３のみでスイッチ部２０を構成することが可能となる。

【0108】

図１２には、実施の形態５に係る開閉装置の閉路動作時の制御処理例を説明するフローチャートが示される。図１２に示された制御処理は、開閉装置１０ｅに閉路動作が指令されると、例えば、開閉指令部２５によって実行される。

【0109】

図１２を参照して、開閉指令部２５は、Ｓ３１０により、半導体スイッチ２３をオンすると、Ｓ３２０により異常診断を実行する。Ｓ３２０では、半導体スイッチ２３のオン期間を予め定められた時間長設けるとともに、当該オン期間中において、事故検知部４０で検出される半導体スイッチ２３の通過電流Ｉｓｗと、予め定められた判定電流Ｉｔとが比較される。Ｓ３２０では、オン期間中にＩｓｗ≧Ｉｔが検出されると、異常状態が検知される。

【0110】

開閉指令部２５は、上述したオン期間の終了時点において、Ｓ３２０による処理を分岐させる。半導体スイッチ２３のオン期間中に異常状態が検知されると、処理はＳ３３０に進められて、半導体スイッチ２３のオフ期間を設けるために、半導体スイッチ２３はオフされる。これにより、通過電流Ｉｓｗは一旦遮断される。この様に、実施の形態５では、半導体スイッチ２３のオンオフを繰り返す態様で、異常診断が実行される。即ち、図１２の制御処理では、半導体スイッチ２３を繰り返しオンオフするための制御信号を開閉指令部２５が生成することによって、ノードＮ１及びＮ２の間に「第１の状態」が形成される。

【0111】

開閉指令部２５は、Ｓ３３０による半導体スイッチ２３のオフに伴って、異常診断のための半導体スイッチ２３のオンオフの繰返し回数をカウントし、Ｓ３４０では、当該繰返し回数が予め定められた規定回数未満であるか否かを判定する。当該繰返し回数が規定回数に達するまでの間、Ｓ３１０～Ｓ３４０の処理は繰り返し実行される。代表的には、半導体スイッチ２３のオンオフは、スイッチング周期、及び、スイッチング周期に対するオン期間比（デューティ比）を一定として繰り返し設けることができる。或いは、スイッチング周期については、起動時に電流が大きいことを考慮して、起動時に最小として、徐々に長くすることも可能である。

【0112】

繰返し回数が規定回数に達するまでの間に、半導体スイッチ２３のオン期間の通過電流Ｉｓｗが判定電流Ｉｔよりも上昇しなくなると、即ち、Ｓ３２０の異常診断で異常状態が検出されなくなると、開閉指令部２５は、Ｓ３３０及びＳ３４０の処理をスキップして、開閉装置１０ｅの閉路動作を終了する。これにより、半導体スイッチ２３がオン状態に維持されて閉路動作が終了されることで、開閉装置１０ｅによる定常的な閉路状態が形成される。即ち、図１２の制御処理では、半導体スイッチ２３をオンに維持するための制御信号を開閉指令部２５が生成することによって、ノードＮ１及びＮ２の間に、等価的なインピーダンスが「第１の状態」よりも低い「第２の状態」が形成される。

【0113】

これに対して、繰返し回数が規定回数に達しても、半導体スイッチ２３のオン期間の通過電流Ｉｓｗが判定電流Ｉｔ以上になる状態、即ち、異常状態の検出が継続した場合には、Ｓ３４０がＹＥＳ判定とされて、半導体スイッチ２３がオフ状態のままで、開閉装置１０ｅの閉路動作は終了される。即ち、異常状態が発生しているため、半導体スイッチ２３がオフされた状態で、閉路動作は終了される。

【0114】

図１３には、実施の形態５に係る開閉装置における半導体スイッチの動作波形図の一例が示される。

【0115】

図１３を参照して、半導体スイッチ２３のオンオフを繰り返して異常診断を行うことにより、短絡等の異常発生時においても、通過電流Ｉｓｗが上昇する途中で半導体スイッチ２３がオフされることにより、閉路動作時に大電流が通過することを防止できる。

【0116】

又、モータ等の負荷回路では、回転数が低い起動時には、負荷インピーダンスが低く、回転数が上昇に伴って負荷インピーダンスが上昇して、開閉装置の通過電流も低下する現象が発生する。この場合には、短絡等の異常が発生していない正常状態でも大きな突入電流が発生する。正常時には、突入電流による過電流状態は時間経過と共に解消するが、異常発生時には、過電流状態が継続することになる。

【0117】

従って、図１２のＳ３４０での規定回数は、正常状態で突入電流が解消される時間長に対応する待機時間に従って、即ち、ノードＮ２に接続される負荷回路（図示せず）の特性に従って予め定めることができる。突入電流が発生せず始動電流がそれ程大きくない負荷回路に対して開閉装置１０ｄが配置された場合には、上記規定回数を少なくすることにより、閉路動作を早期に完了することができる。

【0118】

この様に規定回数を定めることで、正常状態での突入電流に対しては、突入電流の解消後に開閉装置１０ｅを定常的な閉路状態とすることができる。この際に、半導体スイッチ２３をオンオフすることで、突入電流の大きさも抑制することができる。一方で、短絡等の異常に起因する過電流の発生時には、開閉装置１０ｅを開放する様に異常診断が行われる。尚、上記規定回数は、上述した負荷回路の特性に従う待機時間と、異常診断での半導体スイッチ２３のスイッチング周期とから求めることができる。従って、Ｓ３４０でのオンオフ繰返し回数と規定回数との比較は、閉路動作開始からの経過時間及び上記待機時間の比較と等価である点について、確認的に記載する。

【0119】

上述した様に、実施の形態５に係る開閉装置１０ｅによれば、大きな起動電流が発生する特性を有する負荷回路を電源に接続する際に、異常状態を適切に検知する異常診断を伴って、閉路動作を実行することができる。更に、正常時の起動電流を含めて、閉路動作時に開閉装置１０ｅを通過する電流を抑制することができるので機器保護の効果を高めることができる。

【0120】

尚、実施の形態５で説明した、半導体スイッチ２３を繰り返しオンオフさせる異常診断（図１２，図１３）は、実施の形態４に係る開閉装置１０ｄ（図１０）において、転流開閉部２２が半導体スイッチで構成された際における、電気接点２１をオフする一方で転流開閉部２２（半導体スイッチ）をオンした状態で実行される異常診断（図８のＳ２１０，Ｓ２２０相当）に適用することも可能である。

【0121】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0122】

１０ａ～１０ｅ 開閉装置、２０ スイッチ部、２１ 電気接点、２２，２２Ｘ 転流開閉部、２３ 半導体スイッチ、２５，２５Ｘ 開閉指令部、３０ 電流抑制素子、３１ 電気抵抗、３２ エネルギ吸収素子、４０ 事故検知部、５０ 電流開閉部、１１１ ケース、１１２ 可動電極、１１３ 固定電極、１１４ 耐熱接点、１１５～１１７ 端子、１１８ 電極操作部、１２０ アークシュート、１２１Ａ，１２１Ｂ アークランナ、１２２ 消弧部、２０１～２０３ 鉄心、２０２♯ 薄肉部位、２０４ コイル、２０５ 連結棒、２１０ 付勢力、２１１，２１２ 駆動力、２２１，２２２ 吸引力、２５０Ａ，２５０Ｂ 磁路、Ｉｓｗ 通過電流（半導体スイッチ）、Ｉｔ 判定電流、Ｎ１，Ｎ２ ノード。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】