接点装置およびスイッチ装置

【課題】アーク生成物や接点金属粉の飛散等が無く、性能を長期に維持することができる接点装置を提供すること。
【解決手段】本接点装置２は、共に同じ導電型の半導体領域からなる一対の接点領域１０，１０と、両接点領域１０，１０間に介在する半導体領域から構成された制御領域１２と、上記制御領域１２に向けてプラスマイナスの電界を選択的に発生可能に配置された電界発生体６と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接点装置およびそれをスイッチ本体に備えたスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有接点のスイッチ装置は、一般に、それが備える一対の接点が遮断するときにアーク放電が発生すると、空気中の各種元素による固体化合物であるアーク生成物が接点上に堆積してくるとか、あるいはまた、接点の金属粉が飛散するなど、接点の性能に影響してくるようになる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０３５７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明により解決すべき課題は、アーク生成物や接点金属粉の飛散等が無く、性能を長期に維持することができる接点装置ならびにこれをスイッチ本体に備えたスイッチ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による接点装置は、共に同じ導電型の半導体領域からなる一対の接点領域と、両接点領域間に介在する半導体領域から構成された制御領域と、上記制御領域に対してプラス電界発生側とマイナス電界発生側とを選択的に対向可能に配置された電界発生体と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
この電界発生体は例えば棒状に構成し、その両端をプラス電界発生側とマイナス電界発生側とし、これらを交互に制御領域に回転等により対向可能としてもよい。
【０００６】
本発明の接点装置によると、電界発生体が発生する電界で制御領域の導電型が両接点領域と同じ導電型のとき当該両接点領域が導通状態となり、異なる導電型のとき当該両接点領域が遮断状態となるので、両接点領域が非接触で導通遮断することができ、有接点のごとくアーク放電が無く、アーク生成物や接点金属粉の飛散等が無い。
【０００７】
本発明によるスイッチ装置は、上記接点装置と、上記接点装置内の電界発生体を外部操作するスイッチ本体と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のスイッチ装置では、電界発生体が発生する電界で制御領域の導電型が両接点領域と同じ導電型のとき当該両接点領域が導通状態となり、異なる導電型のとき当該両接点領域が遮断状態となるので、両接点領域が非接触で導通遮断することができ、有接点のごとくアーク放電が無く、アーク生成物や接点金属粉の飛散等が無い。
【０００９】
本発明の好適な一態様は、上記スイッチ本体は、外部操作に合わせて操作音を機械的に発生させる操作音発生部材を備えることである。
【００１０】
この操作音発生部材により操作に伴う音が発生するので、スイッチ装置の動作状態を確認することができて好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アーク生成物や接点金属粉の飛散等が無く、性能を長期に維持することができる接点装置ならびにこれをスイッチ本体に備えたスイッチ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る接点装置およびそれをスイッチ本体に備えたスイッチ装置を説明すると、図１は、接点装置を示し、図１は接点ＯＦＦの状態を示し、図２は接点ＯＦＦの状態を示す。この接点装置２は、装置本体４と、電界発生体６と、一対の接点端子８，８と、を備える。
【００１３】
装置本体４は、電界効果トランジスタのソース領域とドレイン領域とで共に同じ導電型の半導体領域で構成される一対の接点領域１０，１０が構成され、両接点領域１０，１０間に介在するチャネル領域で構成されて当該両接点領域１０，１０間の導通遮断を制御する制御領域１２を構成している。この場合、上記ソース領域とドレイン領域は互いの間隔を空けて導電型がＮ型の不純物を導入してなる高濃度な導電型がＮ型の不純物領域で構成され、上記チャネル領域は導電型がＰ型の半導体基板で構成されている。一対の接点端子８，８は、両接点領域１０，１０それぞれに個別対応して接続されている。制御領域１２上には電界発生体６が配置されている。
【００１４】
電界発生体６は、その形状が棒状であり、両端が分極した強誘電体から構成されており、その両端部がプラス電界発生側とマイナス電界発生側となっている。この強誘電体には例えばチタン酸バリウムを例示することができる。
【００１５】
電界発生体６はその中心が回転自在に図示略の機構に支持されている。図１の状態では電界発生体６のマイナス電界発生側が制御領域１２に非接触で対向しており、図２の状態では電界発生体６のプラス電界発生側が制御領域１２に非接触で対向している。
【００１６】
図１で示すように電界発生体６のマイナス電界発生側が制御領域１２に対向しているときは制御領域１２表面が接点領域１０，１０と同じ導電型であるＰ型に帯電する結果、両接点領域１０，１０はこの制御領域１２を通じて導通状態となり、これによって、一対の接点端子８，８間は電気的に導通すなわち接点ＯＮ状態となる。
【００１７】
図２で示すように電界発生体６のプラス電界発生側が制御領域１２に対向しているときは制御領域１２表面が接点領域１０，１０とは異なる導電型であるＮ型に帯電する結果、両接点領域１０，１０はこの制御領域１２により遮断状態となり、これによって、一対の接点端子８，８間は電気的に遮断すなわち接点ＯＦＦ状態となる。
【００１８】
以上説明した実施の形態の接点装置２では、両接点領域１０，１０が非接触で導通遮断することができ、有接点のごとくアーク放電が無く、アーク生成物や接点金属粉の飛散等が無い。
【００１９】
図３ないし図８を参照して上記接点装置２をスイッチ本体２０に組み込んだスイッチ装置２２を説明する。図３ないし図５においては接点ＯＦＦ状態を示し、図６ないし図８は接点ＯＮ状態を示す。図３、図６はスイッチ本体の正面側の断面構成を示し、図４、図７はそれぞれＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿う断面構成を示し、図５、図８はそれぞれ要部を拡大して示す。
【００２０】
まず図３ないし図５を参照して、スイッチ本体２０は、スイッチケース２４と、操作レバー２６と、復帰ばね２８と、回転部材３０と、上記接点装置２と、端子台３２と、を備える。
【００２１】
操作レバー２６は、Ｌ形状に屈曲し、その屈曲部２６ａをスイッチケース２４内部に揺動支点として回転自在に支持されている。この操作レバー２６の揺動支点である屈曲部２６ａの外周面は半円弧状になっていてギヤ部２６ｂが形成されている。操作レバー２６の一端側はスイッチケース２４外に突出して操作部２６ｃを構成しており、作業者等によりその操作部２６ｃを押されると復帰ばね２８に抗して時計回り方向に揺動回転可能であり、その操作部２６ｃの操作が解除されると復帰ばね２８により反時計回り方向に揺動回転しスイッチケース２４外に突出した位置に復帰可能になっている。
【００２２】
回転部材３０はスイッチケース２４内部に回転自在に支持されていると共にその外周面に上記操作レバー２６のギヤ部２６ｂに噛合するギヤ部３０ａを備えている。そして操作レバー２６が時計回り方向に回転すると、両ギヤ部２６ｂ，３０ａの噛合により、反時計回り方向に回転駆動され、操作レバー２６が反時計回り方向に回転すると、両ギヤ部２６ｂ，３０ａの噛合により、時計回り方向に回転駆動されるようになっている。両ギヤ部２６ｂ，３０ａは、操作レバー２６の操作に合わせて機械音を発生する操作音発生部材を構成する。この操作音は実施の形態ではギヤ部２６ｂ，３０ａ同士の噛合音であるが、これに限定されず、適宜の操作音でよい。
【００２３】
接点装置２の電界発生体６は、その中心部が回転部材３０の回転軸３０ｂに装着されていて、回転部材３０の回転と共に電界発生体６が回転することができるようになっている。また、接点装置２の装置本体４は、その制御領域１２が電界発生体６と相対向するようにスイッチケース２４上に設けた端子台３２上に固定されている。端子台３２には接点装置２からの２つの端子８，８が接続されている。また、端子台３２はスイッチケース２４外に臨み、図示略の電源や装置等からの端子が接続可能になっている。
【００２４】
以上の構成において、図３ないし図５では、操作レバー２６は操作されておらずスイッチケース２４外にその操作部２６ｃが突出しており、また、接点装置２の電界発生体６はそのマイナス電界発生側が装置本体４の制御領域１２上に対向しており、制御領域１２は電界発生体６のマイナス電界発生側からのマイナス電界によってＰ導電型になり、これによって接点装置２の両接点領域１０，１０は電気的に遮断状態すなわち接点ＯＦＦ状態にある。この接点ＯＦＦ状態では端子台３２に接続されている図示略の電源装置や他の各種装置からの一対の端子８，８間に電源や信号等を供給することができない。
【００２５】
そして、操作レバー２６が図６ないし図８の位置まで操作されると、操作レバー２６のギヤ部２６ｂと回転部材３０のギヤ部３０ａとの噛合により当該回転部材３０が１８０度回転駆動される結果、電界発生体６も同１８０度回転駆動され、これによって、電界発生体６のプラス電界発生側が接点装置２の装置本体４の制御領域１２上に対向した位置に到達する結果、制御領域１２は電界発生体６のプラス電界発生側からのプラス電界によりＮ導電型になって、これと同じＮ導電型である両接点領域１０，１０は制御領域１２を通じて導通し、接点ＯＮ状態となる。この接点ＯＮ状態では端子台３２に接続されている図示略の電源装置や他の各種装置からの一対の端子８，８間に電源や信号等を供給することができる。
【００２６】
図９および図１０を参照して本発明の他の実施の形態に係る接点装置を説明する。図１、図２の接点装置２では、両接点領域１０，１０には直流電源を接続することができるが、交流電源を接続した場合では、半波整流されてしまう。そこで、図９、図１０では交流電源を半波整流されることなくスイッチ制御することができる接点装置４０を提供するものである。
【００２７】
すなわち、この実施の形態の接点装置４０は、ゲート電極が無い一対の電界効果トランジスタ４２，４４と、両電界効果トランジスタ４２，４４それぞれの寄生ダイオード４６，４８と、電界発生体である電界発生体６と、を備える。一方の電界効果トランジスタ４２はｎチャネルであり、導電型がＮ導電型であるＮ型半導体基板に、両接点領域が、互いの間隔を空けて導電型がＰ型の不純物を導入してなる高濃度な導電型がＰ型の不純物領域で構成されている。両接点領域間には当該両接点領域の導電型とは異なる導電型であるＮ型の制御領域が露出している。他方の電界効果トランジスタ４４はｐチャネルであり、図１、図２で示す構成のものであり、その説明は上述したから、その断面構成は略する。また、電界効果トランジスタ４２の断面構成の図示も略する。
【００２８】
そして、両電界効果トランジスタ４２，４４はそれぞれのソースが共通に接続されていると共に、それぞれの制御領域上に電界発生体である電界発生体６のプラス電界発生側とマイナス電界発生側とが図９と図１０の状態に切り替えて対向することを可能にしたものである。
【００２９】
以上の構成において、図９の状態では電界発生体６のプラス電界発生側がｎチャネル電界効果トランジスタ４２のチャネル領域である制御領域に対向し、マイナス電界発生側がｐチャネル電界効果トランジスタ４４のチャネル領域である制御領域に対向している結果、両電界効果トランジスタ４２，４４はＯＦＦし、この接点装置４０は接点ＯＦＦ状態となる。また、図１０の状態では電界発生体６のマイナス電界発生側がｎチャネル電界効果トランジスタ４２のチャネル領域である制御領域に対向し、プラス電界発生側がｐチャネル電界効果トランジスタ４４のチャネル領域である制御領域に対向している結果、両電界効果トランジスタ４２，４４はＯＮし、この接点装置４０は接点ＯＮ状態となる。そのため、両電界効果トランジスタ４２，４４のドレインに接続される電源としては交流電源を接続することができるようになり、交流スイッチ装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る接点装置の接点ＯＦＦ状態での断面構成を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態に係る接点装置の接点ＯＮ状態での断面構成を示す図である。
【図３】図３は接点装置をスイッチ本体に組み込んだスイッチ装置の正面構成を示すもので接点装置がＯＦＦ状態にある図である。
【図４】図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図５は図４の要部を拡大して示す図である。
【図６】図６は接点装置をスイッチ本体に組み込んだスイッチ装置の正面構成を示すもので接点装置がＯＮ状態にある図である。
【図７】図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】図８は図７の要部を拡大して示す図である。
【図９】図９は本発明の他の実施の形態に係る接点装置の構成を回路構成で示すもので接点ＯＮ状態を示す図である。
【図１０】図１０は図９の接点装置の構成を回路構成で示すもので接点ＯＦＦ状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
２接点装置
４装置本体
６電界発生体
８接点端子
１０接点領域
１２制御領域
２２スイッチ装置
２４スイッチ本体
２６操作レバー
２８復帰ばね
３０回転部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
共に同じ導電型の半導体領域からなる一対の接点領域と、
両接点領域間に介在する、半導体領域から構成された制御領域と、
上記制御領域に対してプラス電界発生側とマイナス電界発生側とを選択的に対向可能に配置された電界発生体と、
を備える、ことを特徴とする接点装置。
【請求項２】
電界効果トランジスタのソース領域とドレイン領域とで上記接点領域を構成し、上記電界効果トランジスタのチャネル領域で上記制御領域を構成し、このチャネル領域上のゲートとして上記電界発生体を配置した、ことを特徴とする請求項１に記載の接点装置。
【請求項３】
上記電界効果トランジスタをｎチャネル型とｐチャネル型との少なくとも２つ備え、両電界効果トランジスタのソース領域を共通に接続すると共に、上記電界発生体の発生電界を両電界効果トランジスタのチャネル領域間で交互に切り替えて発生可能とした、ことを特徴とする請求項２に記載の接点装置。
【請求項４】
上記電界発生体が、分極した強誘電体から構成されている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接点装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の接点装置と、上記接点装置内の電界発生体を外部操作するスイッチ本体と、を備えたスイッチ装置。
【請求項６】
上記スイッチ本体は、外部操作に合わせて操作音を機械的に発生させる操作音発生部材を備えた、ことを特徴とする請求項５に記載のスイッチ装置。

【図１】