JP2011209131A - 直流用検電器 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉄道用の架線などの直流電圧の検電を行うための直流用検電器において、交流用検電器のように、接地線を必要としない非接地方式の直流用検電器を提供する。
【解決手段】 一方の極は切替スイッチ９を介して検知子８に接続し、他方の極は浮遊静電容量１２を介して接地電位に接続され、電圧発生回路１０と、検知子８と浮遊静電容量１２との間に流れる充電電流を検出するための抵抗１３と電圧検出回路１１とを備え、切替スイッチ９を検知子８と抵抗１３側とを接続する状態として検電対象２０２の電圧により浮遊静電容量１２に充電させつつ電圧を検出し、次に、切替スイッチ９を検知子８と電圧発生回路１０とを接続する状態として浮遊静電容量１２に充電された電荷を放電させ、切替スイッチ９の切替を繰り返して、検電対象２０２の電圧の有無を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道用の架線などの直流電圧の検電を行うための直流用検電器に関するものである。

一般的な鉄道車両は、直流電流によって駆動されるモータを備えており、このモータを駆動源として走行する。したがって、鉄道用の架線には、レールを接地電位として、直流電圧が印加されており、その電圧は、例えば、１５００Ｖである。

従来、このような鉄道用の架線の通電状態を確認するためには、図５に示すような直流用検電器が使用されている。直流用検電器は、特許文献１に記載されているように、接地線１０１をレール２０１に接続し、検知子１０２を架線２０２に接触させて使用する。この直流用検電器は、架線２０２から検電器本体１０３を経て接地線１０１からレール２０１に流れる電流量を、検電器本体１０１において検出することにより、検電を行うことができるように構成されている。

特開２００２−３７２５５３号公報

ところで、上述した従来の直流用検電器では、接地線１０１をレール２０１に接続する接地方式であるため、検電中には接地線１０１をレール２０１に接続させておく必要があることから、極めて操作性が悪い。これは、接地線１０１の長さにより、検電器本体が移動できる範囲が大きく限定されてしまうからである。

なお、接地線１０１を長尺なものとすれば、上記移動範囲を広げることができるが、接地線１０１を長くすると装置の重量が増加することなり、可搬性を大きく阻害することとなる一方、重量の増加を抑制するために接地線１０１を細くすると、耐久性が劣る虞がある。また、この直流用検電器においては、接地線１０１の断線や、接地線１０１がレール２０１から外れてしまうなどの障害が生ずる虞がある。

そこで、本発明は、上述した従来の直流用検電器の実情に鑑みて提案されたものであって、鉄道用の架線などの直流電圧の検電を行うための直流用検電器であって、交流用検電器のように、接地線を必要としない非接地方式の直流用検電器を提供することを目的とする。

本発明は、前述した従来の直流用検電器が有する課題を解決し、上記目的を達成するために提案されたものであって、一方の極が切替スイッチを介して検知子に接続され、他方の極が浮遊静電容量を介して接地電位に接続され、検電対象とほぼ等しい所定の直流電圧を発生する電圧発生回路と、検知子と浮遊静電容量との間に流れる充電電流を検出するための抵抗と電圧検出回路とを備え、切替スイッチを検知子と上記抵抗側とを接続する状態として、検知子を検電対象に接触させ、この検電対象の電圧により浮遊静電容量に充電させつつ電圧検出回路により電圧を検出し、電圧が検出された場合は、検知子を検電対象に接触させたままで、切替スイッチを検知子と電圧発生回路とを接続する状態として、浮遊静電容量に充電された電荷を所定時間放電させた後、切替スイッチを元の状態に戻し、切替スイッチの二つの状態の切替を繰り返して、電圧検出回路による電圧の検出が連続的になされることにより、検電対象が電圧発生回路の発生電圧にほぼ等しい電圧を有しているか否かを判定することを特徴とするものである。

本発明に係る直流用検電器においては、切替スイッチの二つの状態の切替が繰り返されることにより、浮遊静電容量への充電と放電とが繰り返され、電圧検出回路による電圧の検出が連続的になされることにより、検電対象の電圧の有無を判定するので、接地線が不要であり、操作性、耐久性、可搬性に優れたものとすることができる。

また、この直流用検電器においては、電圧発生回路の発生電圧を検電対象の電圧にほぼ等しく設定することにより、各種の電圧の検電を行うことができる。

また、この直流用検電器においては、上記検知子を被覆線上に接触させれば、この間の静電容量により、被覆線上からも検電を行うことができる。なお、この直流用検電器においては、切替スイッチを、電圧発生回路を使用しない状態に固定することにより、交流用の検電器としても使用することができる。すなわち、本発明は、直流電圧の検電を行うための直流用検電器であって、交流用検電器のように、接地線を必要としない非接地方式の直流用検電器を提供することができるものである。

本発明に係る直流用検電器の使用状態を示す斜視図である。 本発明に係る直流用検電器の構成を示すブロック図である。 本発明に係る直流用検電器における＋（プラス）電圧検出状態を示すグラフである。 本発明に係る直流用検電器における−（マイナス）電圧検出状態を示すグラフである。 従来の直流用検電器の使用状態を示す斜視図である。

以下、本発明に係る直流用検電器の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

〔直流用検電器の構成〕
図１は、本発明に係る直流用検電器の使用状態を示す斜視図である。そして、この実施の形態に係る直流用検電器は、図１に示すように、検電器本体１を有し、この検電器本体１の上端側に支持竿７が取付けられ、検電器本体１の下端側に握り部６が取付けられて構成されている。検電器本体１には、電源スイッチ２、テストボタン３、発音部４及び発光部５が設けられている。支持竿７の先端部には、検知子８が取付けられている。

この直流用検電器は、電源スイッチ２をオンにして、操作者が握り部６を把持して、検知子８を検電対象２０２に接触させることにより、発音部４が音を発するか、または、発光部５が光を発するかにより、検電対象２０２が活線であるか、すなわち、検電対象２０２が接地電位２０１に対して所定の電圧を有するものであるかを判定する装置である。検電対象２０２としては、直流電圧を有するものであり、例えば、鉄道の架線などが挙げられる。鉄道の架線は、レールを接地電位として、直流電圧が印加されており、その電圧は、例えば、１５００Ｖである。また、検電対象は、鉄道の架線に限定されることなく、直流電圧を有するものであればよく、例えば、太陽電池や自動車用のバッテリなどであってもよい。

また図２は、この実施の形態に係る直流用検電器の構成を示すブロック図であり、該直流用検電器は、図２に示すように、一方の極が切替スイッチ９を介して検知子８に接続され、他方の極が浮遊静電容量１２を介して接地電位に接続され、所定の直流電圧を発生する電圧発生回路１０を備えている。この電圧発生回路１０が発生する直流電圧は、バッテリなどの電圧を変換し、検電対象２０２の電位にほぼ等しい電圧にする。例えば、検電対象２０２が鉄道の架線であれば、電圧発生回路１０の発生電圧は、直流１５００Ｖとしておく。浮遊静電容量１２は、この直流用検電器と地面との間などに生ずる静電容量のことであり、この直流用検電器は、接地されていない。すなわち、従来の直流用検電器のような接地線は設けられていない。

上記切替スイッチ９は、電圧検出回路１１からの駆動信号により切り替わるもので、図２中の（ａ）に示すように、検知子８と抵抗１３側とを接続する状態と、図２中の（ｂ）に示すように、検知子８と電圧発生回路１０とを接続する状態とに切替えることが可能となっている。切替スイッチ９としては、リレー、半導体スイッチなど、様々なものを用いることができる。そして、この直流用検電器は、検知子８と浮遊静電容量１２との間に流れる充電電流を検出するための抵抗１３と電圧検出回路１１を備えている。

また、図２に示す電圧検出回路１１には、発音部４及び発光部５も接続されている。これら発音部４及び発光部５は、電圧検出回路１１が所定の電圧を検出しているときに、この電圧検出回路により制御されて、発音、または、発光するようになっている。

このように構成された直流用検電器において、検電を開始するときには、図２中の（ａ）に示すように、切替スイッチ９が検知子８と抵抗１３側とを接続する状態として、検知子８を検電対象２０２に接触させ、この検電対象２０２の電圧により浮遊静電容量１２に充電させつつ電圧検出回路１１により電圧を検出する。この電圧検出は、浮遊静電容量１２に電荷が充電されるか否かを検出することである。

電圧を検出した場合は、上記検知子８を検電対象２０２に接触させたままで、図２中の（ｂ）に示すように、切替スイッチ９が検知子８と電圧発生回路１０とを接続する状態として、浮遊静電容量１２に充電された電荷を放電させる。

そして、上記切替スイッチ９の二つの状態の切替を繰り返して、電圧検出回路１１による電圧の検出が連続的になされるか否かにより、検電対象２０２が電圧発生回路１０の発生電圧（例えば、１５００Ｖ）にほぼ等しい電圧となっているか否かを判定する。

〔直流用検電器の動作〕
次に、この直流用検電器の操作手順について説明する。まず、電源スイッチ２を入れ、テストボタン３を押す。このとき、発音部４及び発光部５において発音も発光もない場合は、電池交換、もしくは、修理の必要がある。発音、発光があった場合には、握り部６を持ち、検電対象２０２に検知子８を接触させる。このとき、発音部４及び発光部５において発音も発光もない場合は、検電対象２０２が停止線（所定の電圧がない線）であると判断できる。発音、発光があった場合には、活線（所定の電圧がある線）であると判断できる。

次に、この直流用検電器の内部動作について説明する。ここでは、上記検電対象２０２の電圧が＋（プラス）電圧の場合について説明する。図３は、この実施の形態に係る直流用検電器における＋（プラス）電圧検出状態を示すグラフである。電源スイッチ２が入り、テストボタン３が押されると、電圧検出回路１１により電圧が検出される。電圧検出回路１１は、電圧が検出されない場合は、発音部４及び発光部５を動作させない。すなわち、発音も発光もさせない。そして、上記検電対象２０２に検知子８が接触されると、浮遊静電容量１２に電荷が充電されるときに、電圧検出回路１１により電圧が検出される（図２中の（ａ））。

そして、一定時間後に、上記切替スイッチ９を電圧発生回路１０側に切替えて、浮遊静電容量１２に蓄えられた電荷が放電される（図２中の（ｂ））。

次の一定時間後に、上記切替スイッチ９を抵抗１３側に切替えると、再び、浮遊静電容量１２に電荷が充電され、電圧検出回路１１により電圧が検出されて、図３に示すように、連続した電圧が検出された場合は、発音部４及び発光部５を動作させる。

このような切替スイッチ９の切替え動作を繰り返したときに、電圧検出回路１１で連続的に電圧が検出された場合は、検出対象２０２が活線（電圧あり）と判断することができる。なお、上記切替スイッチ９の切替え動作の周期は、浮遊静電容量１２の容量（例えば、数ｐＦ）と、図２に示す回路図中の抵抗１３の抵抗値とによって、最短時間が決まる。あまりにも周期が短いと切替スイッチが追従せず、また、周期が長すぎると、検電器の反応が遅くなる。そのため、数ｍｓ乃至数十ｍｓ程度が妥当である。例えば、浮遊静電容量１２の容量が１０ｐＦで、抵抗値が１００ＭΩである場合、１０ｐ×１００Ｍより、切替スイッチ９の切替え動作の周期は、１ｍｓとなる。また、電圧検出回路１１による電圧の検出信号は、例えば、リトリガ方式（トリガで検知して信号を出力し、一定時間内にトリガが入り続ければ、信号を連続して出力する方式）などを用いることにより、連続信号として処理することができる。

〔検電対象の電圧が−（マイナス）電圧の場合〕
この直流用検電器は、検電対象２０２の電圧の極性に合わせたものを製作できる。すなわち、検電対象２０２の電圧が−（マイナス）電圧の場合には、電圧発生回路１０の発生電圧の極性を、図２に示した方向の逆方向にすることにより、前述したと同様の手順及び動作により、検出対象２０２が活線（電圧あり）か否かを判断することができる。図４は、この実施の形態に係る直流用検電器における−（マイナス）電圧検出状態を示すグラフである。この場合には、図４に示すように、切替スイッチ９の切替えに応じて検出される電圧の極性が、検電対象２０２の電圧が＋（プラス）電圧の場合の逆方向になるが、検出対象２０２が活線（電圧あり）である場合に電圧検出回路１１で連続的に電圧が検出されることには変わりがなく、活線か否かを正しく判断することができる。

さらに、この直流用検電器は、上記電圧発生回路１０が発生する直流電圧を適宜設定することにより、検電対象２０２の電位に合わせたものを製作できる。検電対象２０２の電位が直流１５００Ｖであれば、電圧発生回路１０の発生電圧を１５００Ｖとすればよいし、検電対象２０２の電位が直流１０００Ｖであれば、電圧発生回路１０の発生電圧も１０００Ｖとすればよい。

本発明は、鉄道用の架線などの直流電圧の検電を行うための直流用検電器に適用される。

１ 検電器本体
２ 電源スイッチ
３ テストボタン
４ 発音部
５ 発光部
６ 握り部
７ 支持竿
８ 検知子
９ 切替スイッチ
１０ 電圧発生回路
１１ 電圧検出回路
１２ 浮遊静電容量
２０１ レール（接地電位）
２０２ 検電対象

Claims (1)

1. 一方の極が切替スイッチを介して検知子に接続され、他方の極が浮遊静電容量を介して接地電位に接続され、所定の直流電圧を発生する電圧発生回路と、
   前記検知子と前記浮遊静電容量との間に流れる充電電流を検出するための抵抗と電圧検出回路と、
   を備え、
   前記切替スイッチを、前記検知子と前記抵抗側とを接続する状態として、前記検知子を検電対象に接触させ、この検電対象の電圧により前記浮遊静電容量に充電させつつ、前記電圧検出回路により電圧を検出し、
   次に、前記検知子を検電対象に接触させたままで、前記切替スイッチを、前記検知子と前記電圧発生回路とを接続する状態として、前記浮遊静電容量に充電された電荷を放電させ、
   前記切替スイッチの前記二つの状態の切替を繰り返して、前記電圧検出回路による電圧の検出が連続的になされるか否かにより、前記検電対象が電圧発生回路の発生電圧にほぼ等しい電圧を有しているか否かを判定する
   ことを特徴とする直流用検電器。