JP7326129B2 - 整流装置及びき電回路保護システム - Google Patents

Description

本開示は、整流装置及びき電回路保護システムに関する。

従来、ダイオードを利用した整流装置が、各種電気駆動システムに利用されている（例えば特許文献１）。

特開２０１８-１０３８３８号公報

特許文献１に記載されるような野外設置、高電圧用途、設置スペースの制限等の要請を満たす好適な整流装置の構造が望まれる。

本開示の１つの態様の整流装置は、ダイオードと、前記ダイオードの第１電極に接続する第１端子と、前記ダイオードの第２電極に接続する第２端子とが、防水の筐体に収容された整流装置であって、前記筐体の一面に、前記第１端子に接続する第１導電材を当該筐体の内外に連通させる第１導出部及び前記第２端子に接続する第２導電材を当該筐体の内外に連通させる第２導出部を有し、前記第１端子は、前記ダイオードに接続する第１接続部と、前記第１導電材に接続する第２接続部とを有し、前記第２端子は、前記ダイオードに接続する第３接続部と、前記第２導電材に接続する第４接続部とを有し、前記ダイオードは、前記一面に略平行な第１方向に、前記第１接続部と前記第３接続部とに挟まれて位置し、前記第１端子の前記第１接続部から前記第２接続部まで延在する方向が、前記第１導出部に近づく第２方向であり、前記第２端子の前記第３接続部から前記第４接続部まで延在する方向が、前記第１方向及び前記第２方向に対し平行でない方向であって、前記一面に投影したとき前記第１導出部から前記第２導出部へ向かう方向と略同一である。

本開示の１つの態様の整流装置によれば、防水の筐体により野外設置に耐えるとともに、高電圧の用途に応じて大規模になるダイオード、端子その他の配線を、絶縁性を確保しつつ、当該筐体内にスペース効率よく収めることができる。

本開示の一実施形態に係る整流装置の正面図（蓋無）である。 本開示の一実施形態に係る整流装置の正面図（蓋有）である。 本開示の一実施形態に係る整流装置の内部主要構成の正面図である。 本開示の一実施形態に係る整流装置の内部主要構成の垂直側面図である。 本開示の一実施形態に係る整流装置の内部主要構成の水平側面図である。 本開示の一実施形態に係る第２端子の平面図である。 本開示の一実施形態に係る整流装置の鉄柱への設置状態を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係るき電回路保護システムの構成図である。

以下に本開示の一実施形態につき図面を参照して説明する。

〈整流装置〉
図１から図６に示すように本実施形態の整流装置１は、防水の筐体１０と、ダイオード２０と、第１端子３０と、第２端子４０とを備える。
防水の筐体１０は直方体状であり、背面部材１１、右側面部材１２、左側面部材１３、上面部材１４、下面部材１５を組み合わせたケース本体と、正面を開閉する蓋１６とを有する。筐体１０は、金属等の導電性を有する材料を含んでいてもよい。
図７に示す鉄柱２に背面部材１１が向けられて筐体１０が鉄柱２に取り付けられる。蓋１６により開閉される開口が正面向きである。
図中に直交３軸座標ＸＹＺを示す。Ｚ軸は鉛直方向軸（整流装置１の高さ方向軸）である。Ｘ軸は整流装置１の奥行方向軸、Ｙ軸は整流装置１の幅方向軸である。第１方向はＸ軸方向、第２方向はＺ軸方向である。

ダイオード２０は、第１電極（カソード）と、第２電極（アノード）とを相対する最も広い面に有した平板状である。特に本実施形態では円盤状のダイオード２０を用いている。また本実施形態では第１電極をカソード、第２電極をアノードとしているが逆でもよい。
第１端子３０は、ダイオード２０の第１電極、すなわち、カソードに接続する端子である。第２端子４０は、ダイオード２０の第２電極、すなわち、アノードに接続する端子である。ダイオード２０、第１端子３０及び第２端子４０は、第１方向Ｘに対して略垂直に位置する平板状である。なお、円盤状のダイオード２０は、平型ダイオードと呼称されることもある。

筐体１０の一面である下面１５に、第１端子３０に接続する第１導電材５１を筐体１０の内外に連通させる第１導出部１７を有する。同じく下面１５に、第２端子４０に接続する第２導電材５２を筐体１０の内外に連通させる第２導出部１８を有する。
第１導電材５１及び第２導電材５２は、例えばケーブルであり、第１導出部１７及び第２導出部１８は、ケーブルを挿通するために下面１５に穿設された孔と、同孔に固定された防水性の口金によって構成される。
また、第１導電材５１及び第２導電材５２は、互いに接続・乖離する一対の電気コネクタを含んだ構成としてもよく、その場合、第１導出部１７及び第２導出部１８にその電気コネクタの一方を配置し、他方を筐体１０外のケーブルの端部に配置する。導出部１７，１８に配置された電気コネクタから端子３０，４０までの配線はケーブルのほか、棒状又は板状の導電材でもよい。
筐体１０の下面１５に第１導出部１７及び第２導出部１８を設けることで、雨天時に上方から雨水が筐体１０内に侵入することなどを防ぐことができ、防水性がさらに良好である。

第１端子３０は、ダイオード２０に接続する第１接続部３１と、第１導電材５１に接続する第２接続部３２とを有する。
第２端子４０は、ダイオード２０に接続する第３接続部４１と、第２導電材５２に接続する第４接続部４２とを有する。
ダイオード２０は、第１方向Ｘに、第１接続部３１と第３接続部４１とに挟まれて位置する。本実施形態では、第１接続部３１が手前、第３接続部４１が奥に配置されているが逆でもよい。
第１端子３０の第１接続部３１から第２接続部３２まで延在する方向が、第１導出部１７に近づく第２方向Ｚである。
第２端子４０の第３接続部４１から第４接続部４２まで延在する方向が、第１方向Ｘ及び第２方向Ｚに対し平行でない方向であって、下面１５に投影したとき第１導出部１７から第２導出部１８へ向かう方向Ｙと同一である。

本実施形態においては、第２方向Ｚは、下面１５に対し略垂直な方向である。
また、第２端子４０の第３接続部４１から第４接続部４２まで延在する方向が、第１方向Ｘ及び第２方向Ｚに対し垂直であるＹ軸方向である。この方向は、下面１５に投影したとき第１導出部１７から第２導出部１８へ向かう方向Ｙと同一であればよいので、傾いていてもよい。

また、筐体１０内において第１導電材５１及び第２導電材５２は、第２方向Ｚに沿って互いに略平行に延在する。したがって、筐体１０内においてケーブルを屈曲させずに配置することが可能である。
第１導電材５１及び第２導電材５２が、第１導出部１７及び第２導出部１８から筐体１０内に入って、そのまま略平行に配置しても、第２接続部３２及び第４接続部４２に接続可能である。
第２接続部３２が第１接続部３１から垂直方向Ｚに離れ、第４接続部４２が第３接続部４１から水平方向Ｙに離れることで、第２接続部３２と第４接続部４２との距離が、第１接続部３１と第３接続部４１との距離より大きくなっている。そのため、第２接続部３２と第１導電材５１との接続部分と、第４接続部４２と第２導電材５２との接続部分とが十分に離れるため、絶縁性が良好な配線接続が確保される。

以上説明したように本実施形態では、Ｘ軸方向に見てみて第１端子３０と第２端子４０の相対角度は、９０度である。９０度でなく、傾斜した角度としてもよい。
上述したように第２端子４０の第３接続部４１から第４接続部４２まで延在する方向が、第２方向Ｚに対し平行でない方向であるので、次の相対角度は避けられる。第１接続部３１から第２接続部３２への方向を０度として、第３接続部４１から第４接続部４２への方向を同じ方向、すなわち、０度とした場合は、第２接続部３２と第４接続部４２とがＸ方向に重なって近接するので、この相対角度を避ける。
また、第３接続部４１から第４接続部４２への方向を、１８０度とした場合は、第２接続部３２と第４接続部４２とが、ダイオード２０を介して互いに反対側となり、第１導出部１７と第２導出部１８とが並んでいるＹ軸方向に離れないので、第２導電材５２として適用するケーブルを曲げる必要が生じるから、この相対角度も避ける。同１８０度の場合は、筐体１０が大型化するのでこの相対角度を避ける。例えば、同１８０度の場合において、端子３０，４０の延在方向を水平方向に変更すると、筐体１０の幅が大型化する。また、同１８０度の場合において第１導出部１７を下面１５に設けると、第２導出部１８を上面１４に設けなければならず、雨天時に第２導出部１８から筐体１０へ浸水のおそれが増す。第２導出部１８を下面１５に設け、第１導出部１７を上面１４に設けた場合も同様に、雨天時に第１導出部１７から筐体１０へ浸水のおそれが増す。

本実施形態においては、下面１５は、短辺が第１方向Ｘに平行である長方形であり、筐体１０がスリムに構成されている。
したがって、鉄柱２に対して整流装置１を設置したことにより生じる突出量は小さく、鉄柱２の周囲における活動（例えば作業者や作業装置の活動）への阻害を抑えられるので、整流装置１を設置しやすい。
また、鉄柱２よりも筐体１０の幅が大きくなると、例えば鉄道沿線の柱に設置した場合、列車等への接触の危険があるため、筐体１０の幅は鉄柱２よりも小さいことが望ましい。本実施形態では、筐体１０の幅寸法も、第２端子３０のＹ軸方向長さを収める程度で済むので、比較的スリムであり、図７に示すように筐体１０の幅が鉄柱２の幅より狭く、鉄柱２の幅内に収まって配置されている。したがって、列車通過方向に略垂直な面に筐体１０を設置することで（図７においてＸ方向を列車通過方向とすることで）、整流装置１と列車との接触は避けられる。

ダイオード２０と端子３０，４０とはボルト締結により押圧力を付与した圧着接続である。
そのために、ダイオード２０の第１電極（カソード）と第１接続部３１とが対向し、第２電極（アノード）と第３接続部４１とが対向して配置されている。
また整流装置１は、第１クランプボルト６１と第２クランプボルト６２とを有する。第１クランプボルト６１及び第２クランプボルト６２は、第１端子３０と第２端子４０とを締結し、その締結力によりダイオード２０と第１端子３０及び第２端子４０とを圧接する。
第１クランプボルト６１と第２クランプボルト６２でダイオード２０をＺ軸方向に挟んだ配置である。すなわち、第１クランプボルト６１、ダイオード２０、第２クランプボルト６２の順で並ぶ方向が第２方向Ｚに平行である。
第１クランプボルト６１、ダイオード２０、第２クランプボルト６２の順で並ぶ方向が第２方向Ｚに平行であるので、筐体１０が幅方向Ｙに大型化することがない。
なお、図４、図５に示すように台座６３、絶縁スペーサ６４、ボルト間連結部材６５，６６、押圧用絶縁体６７、ナット６８等が用いられて、ダイオード２０、第１端子３０、第２端子４０の接続構造、その支持構造が構成されている。

第２端子４０は、図６に示すように第１方向Ｘに見て３つの端部４２，４３，４４を有したＴ字形である。一つは上記の第４接続部４２である。当該３つの端部４２，４３，４４として、第１クランプボルト６１との係合部４３と、第２クランプボルト６２との係合部４４と、第４接続部４２と、を有する。ダイオード２０に接続する第３接続部４１を交点としたＴ字形である。これにより電気的及び機械的に十分な特性の第２端子４０を構成できる。ただし、Ｔ字形から変形してもよい。

図７に示すように第１導出部１７から筐体１０の外部に延びる第１導電材５１は、上方への折り返し部５１ａを有して配置され、連係線７（図８参照）に接続される。
第２導出部１８から筐体１０の外部に延びる第２導電材５２は、上方への折り返し部５２ａを有して配置され、鉄柱２に接続される。折り返し部５１ａ及び折り返し部５２ａは、ケーブルである。

以上説明したように本実施形態の整流装置１によれば、防水の筐体１０により野外設置に耐えるとともに、高電圧の用途に応じて大規模になるダイオード２０、端子３０，４０その他の配線を、絶縁性を確保しつつ、当該筐体１０内にスペース効率よく収めることができる。

〈き電回路保護システム〉
以上説明した整流装置１が図８に示すように、き電回路保護システム１００に利用される。
き電回路保護システム１００は、整流装置１と、き電線（図示略）又は電車線３と、レール４と、構造物５と、き電保護装置６とを有する。
構造物５は、電車進行方向に複数配設される。構造物５は、鉄柱２であってもよいし、鉄柱２を支柱とする構造物５であってもよい。構造物５は、き電線、き電分岐線や、トロリー線、ちょう架線、ハンガーのような電車線３を支持する。
き電保護装置６は、電車線３が構造物５に接触したときに発生する事故電流をレール４に流す。同様にき電保護装置６は、き電線が構造物５に接触したときに発生する事故電流もレール４に流す。

１つのき電保護装置６は、複数の構造物５，５，・・・毎に設けられている。
き電回路保護システム１００は、複数の構造物５，５，・・・を電気的に接続する連係線７を更に有する。
き電保護装置６は一端が連係線７に電気的に接続され、他端がレール４に電気的に接続されている。
構造物５と連係線７との間に、構造物５側から連係線７への電流を防止するように整流装置１が接続されている。

き電線（図示略）又は電車線３が構造物５に接触したときに発生する事故電流は、構造物５ から整流装置１（ダイオード２０）を介して連係線７に流れる。当該事故電流は、連係線７を介して、き電保護装置６に流れ、更にレール４に流れ、変電所（図示省略）に戻る。このとき、形成される回路は低抵抗であり、変電所にて事故電流を検出できる。事故電流を検出すると、変電所において遮断機（図示省略）が作動する。
ダイオード２０の電流方向規定作用により、大地Ｇと、一の構造物５と、連係線７と、他の構造物５とによる回路は形成されず、電蝕が発生する可能性を低減する。
整流装置１は、き電保護装置６より廉価であり、き電保護装置６を一つ構造物毎に設けなくて済むので経済的である。
また、整流装置１は、き電保護装置６より多く設置される。この場合でも、整流装置１が小型軽量であるため、運搬、取付作業が容易で、設置スペースが小さくて済み、設置後周囲における活動への阻害を抑えられる。
整流装置１の筐体１０の幅が、構造物５が含む鉄柱２の幅内に収まる場合、整流装置１の設置に伴い、筐体１０を鉄柱２よりも突出させないことで、レール４上を走行する列車等に接近させずに設置しやすい。

以上本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、この他の様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１ 整流装置
２ 鉄柱
３ 電車線
４ レール
５ 構造物
６ き電保護装置
７ 連係線
１０ 筐体
１１ 背面部材
１２ 右側面部材
１３ 左側面部材
１４ 上面部材
１５ 下面部材（下面）
１６ 蓋
１７ 第１導出部
１８ 第２導出部
２０ ダイオード
３０ 第１端子
３１ 第１接続部
３２ 第２接続部
４０ 第２端子
４１ 第３接続部
４２ 第４接続部
５１ 第１導電材（第１ケーブル）
５１ａ 折り返し部
５２ 第２導電材（第２ケーブル）
５２ａ 折り返し部
１００ 電回路保護システム
ＸＹＺ 直交３軸座標
Ｘ 第１方向
Ｚ 第２方向

Claims (14)

1. ダイオードと、前記ダイオードの第１電極に接続する第１端子と、前記ダイオードの第２電極に接続する第２端子とが、防水の筐体に収容された整流装置であって、
   前記筐体の一面に、前記第１端子に接続する第１導電材を当該筐体の内外に連通させる第１導出部及び前記第２端子に接続する第２導電材を当該筐体の内外に連通させる第２導出部を有し、
   前記第１端子は、前記ダイオードに接続する第１接続部と、前記第１導電材に接続する第２接続部とを有し、
   前記第２端子は、前記ダイオードに接続する第３接続部と、前記第２導電材に接続する第４接続部とを有し、
   前記ダイオードは、前記一面に略平行な第１方向に、前記第１接続部と前記第３接続部とに挟まれて位置し、
   前記第１端子の前記第１接続部から前記第２接続部まで延在する方向が、前記第１導出部に近づく第２方向であり、
   前記第２端子の前記第３接続部から前記第４接続部まで延在する方向が、前記第１方向及び前記第２方向に対し平行でない方向であって、前記一面に投影したとき前記第１導出部から前記第２導出部へ向かう方向と略同一である整流装置。
2. 前記第２方向は、前記一面に対し略垂直な方向である請求項１に記載の整流装置。
3. 前記第２端子の前記第３接続部から前記第４接続部まで延在する方向が、前記第１方向及び前記第２方向に対し略垂直である請求項１又は請求項２に記載の整流装置。
4. 前記第２接続部は、前記第４接続部より前記一面に近い請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の整流装置。
5. 前記筐体内において前記第１導電材及び前記第２導電材は、前記第２方向に沿って互いに略平行に延在する請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の整流装置。
6. 前記一面は、短辺が前記第１方向に平行である長方形である請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の整流装置。
7. 前記第１電極と前記第１接続部とが対向し、前記第２電極と前記第３接続部とが対向し、
   前記第１端子と前記第２端子とを締結し、その締結力により前記ダイオードと前記第１端子及び前記第２端子とを圧接する第１クランプボルトと第２クランプボルトとを有し、
   前記第１クランプボルト、前記ダイオード、前記第２クランプボルトの順で並ぶ方向が前記第２方向に略平行である請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の整流装置。
8. 前記第２端子は、前記第１方向に見て３つの端部を有したＴ字形で、当該３つの端部として、前記第１クランプボルトとの係合部と、前記第２クランプボルトとの係合部と、前記第４接続部と、を有する請求項７に記載の整流装置。
9. 前記ダイオードは、前記第１電極と、前記第２電極とを相対する最も広い面に有した平板状であり、
   前記ダイオード、前記第１端子及び前記第２端子は、前記第１方向に対して略垂直に位置する平板状である請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の整流装置。
10. 前記第２方向が略鉛直方向である請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の整流装置。
11. 前記一面は前記筐体の下面である請求項１０に記載の整流装置。
12. 前記第１導出部から前記筐体の外部に延びる第１ケーブルと、前記第２導出部から前記筐体の外部に延びる第２ケーブルとを有し、
    前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルのそれぞれは、上方への折り返し部を有する請求項１１に記載の整流装置。
13. 前記筐体が柱に取り付けられ、当該筐体の幅が当該柱の幅より狭く、当該柱の幅内に収まって配置されている請求項１０から請求項１２のうちいずれか一に記載の整流装置。
14. 請求項１から請求項１３のうちいずれか一に記載の整流装置と、
    き電線又は電車線と、
    レールと、
    電車進行方向に複数配設される構造物と、
    前記き電線又は電車線が前記構造物に接触したときに発生する事故電流を前記レールに流すき電保護装置と、
    を有するき電回路保護システムであって、
    前記き電保護装置は、複数の構造物毎に設けられており、
    前記複数の構造物を電気的に接続する連係線を更に有し、
    前記き電保護装置は前記連係線と電気的に接続しており、
    前記構造物と前記連係線との間に、前記構造物側から前記連係線への電流を防止するように前記整流装置が接続されている
    き電回路保護システム。

Images