(57)【要約】【課題】保守性に優れ、動作の安定性および応答性を向上させることができる接地装置、車両用接地装置を提供することである。【解決手段】実施形態の接地装置は、第１端子と、第２端子と、第１の主電極と第２の主電極と制御電極とを有する複数の半導体スイッチとを持つ。前記第１端子は、高電圧になる導電部材と電気的に接続される。前記第２端子は、接地側の所定電位になる導電部材と電気的に接続される。前記複数の半導体スイッチは、前記第１端子と前記第２端子との間に、直列接続される。【選択図】図２
2015100184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧になる導電部材と電気的に接続される第１端子と、
接地側の所定電位になる導電部材と電気的に接続される第２端子と、
前記第１端子と前記第２端子との間に直列に接続され、第１の主電極と第２の主電極と制御電極とを有する複数の半導体スイッチと、
を備えた接地装置。
【請求項２】
制御信号に応答して前記複数の半導体スイッチを駆動するための駆動回路を更に備え、
前記駆動回路は、
前記複数の半導体スイッチに対応して接続され、対応する半導体スイッチの制御電極に２次側巻線の誘起電圧を供給する複数の絶縁型変圧器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の接地装置。
【請求項３】
制御信号に応答して前記複数の半導体スイッチを駆動するための駆動回路を更に備え、
前記駆動回路は、
前記複数の半導体スイッチに対応する２次側巻線を有し、対応する前記半導体スイッチの制御電極に前記２次側巻線の誘起電圧を供給する絶縁型変圧器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の接地装置。
【請求項４】
前記複数の半導体スイッチは光直接点弧半導体スイッチであり、制御信号に応答して前記複数の半導体スイッチを駆動するための駆動回路を更に備え、
前記駆動回路は、
前記複数の半導体スイッチに対応して接続され、対応する半導体スイッチの制御電極に光を供給する光供給手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の接地装置。
【請求項５】
列状に配列された前記複数の半導体スイッチを収容する絶縁性の収容部と、
前記複数の半導体スイッチの集合体からなるスイッチの一端と電気的に導通した状態で前記収容部の一方の開口部を封止する導電性の第１封止部と、
前記複数の半導体スイッチの集合体からなるスイッチの他端と電気的に導通した状態で前記収容部の他方の開口部を封止する導電性の第２封止部と、
を更に備え、
前記第１封止部は前記第１端子を形成し、前記第２封止部は前記第２端子を形成することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の接地装置。
【請求項６】
前記収容部は、磁器または高分子絶縁材料からなる筒体であることを特徴とする請求項５に記載の接地装置。
【請求項７】
前記収容部は、車両の集電装置を支持する中空の碍子であり、前記複数の半導体スイッチは、前記碍子の内部に収容されたことを特徴とする請求項５に記載の接地装置。
【請求項８】
車両の特別高圧機器を収容する枠の内部に設置されたことを特徴とする請求項５に記載の接地装置。
【請求項９】
請求項２から４の何れか１項に記載の接地装置に備えられた前記第１端子と前記第２端子と前記複数の半導体スイッチと前記駆動回路とに加え、更に制御回路を備え、
前記高電圧になる導電部材は、電車線から前記高電圧を受電して走行する電気車両の集電装置を構成する部材であり、前記接地側の所定電位になる部材は、前記電気車両の車体であり、
前記制御回路は、
前記電気車両の集電装置が前記電車線と電気的に接続されていない状態にある場合、閉状態となる第１検出スイッチと、
前記電車線から供給される電力を遮断するための遮断器が遮断状態にある場合、閉状態となる第２検出スイッチと、
所定電源電圧が印加される電源線と前記制御信号が印加される前記駆動回路の入力部との間に、前記第１検出スイッチおよび前記第２検出スイッチと直列接続された第１常開スイッチと、
閉状態にある場合に前記第１常開スイッチの励磁コイルに通電して前記第１常開スイッチを閉状態にする第１常閉スイッチと、
前記集電装置を前記電車線と電気的に接続させるための操作スイッチと並列接続された第２常開スイッチを有し、前記操作スイッチが操作された場合に前記第２常開スイッチが閉状態となって前記第２常開スイッチの閉状態を自己保持する自己保持回路と、
前記操作スイッチが操作された場合に前記第２常開スイッチに連動して閉状態になって前記第１常閉スイッチの励磁コイルに通電し、前記第１常閉スイッチを開状態にする第３常開スイッチと、
前記第１常開スイッチが開状態になったときに前記第１常開スイッチに連動して閉状態となって集電装置駆動用電磁弁の励磁コイルに通電する第２常閉スイッチと、
を備えた車両用接地装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、接地装置、車両用接地装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２０ｋＶや２５ｋＶなどの特別高圧を受電して走行する鉄道用の交流電気車両（以下、適宜、「電気車両」と称す。）には、パンタグラフなどの集電装置を車体に接地することにより饋電（以下、「き電」と称す。）を停止させる等の目的で、保護接地スイッチなどと呼ばれる接地装置が備えられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
この種の接地装置は、通常、電気車両の屋上に設けられており、電気車両の運転室などに設けられたスイッチが操作されると、接地装置に内蔵された電磁弁、あるいは、車体側に設けられた電磁弁により、作動用の空気が接地装置のシリンダに供給される。接地装置のシリンダは、作動用の空気が供給されると、車体と接地してある接地装置のブレードを駆動し、このブレードを集電装置側の接触子に接触させる。
【０００４】
接地装置のブレードが集電装置側の接触子と接触した状態で集電装置が電車線と接触すると、電車線が接地装置を通じて車体に接地される。交流き電の場合は、変電所の距離継電器が接地による位相のずれを検知することで、接地されたことを検知して、き電を停止させる。このように、き電を停止させる目的のほか、保守作業中に特別高圧から作業員の安全を確保する目的で接地装置が用いられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１５３４４５号公報
【特許文献２】特開２０１０−７３５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シリンダによりブレードを駆動して集電装置に接触させる従来の接地装置によれば、シリンダの駆動力をブレードに伝達するための可動部や、ブレードを集電装置に接触させるための接点などを有する機械式であるため、部品の摩耗などが発生するおそれがあり、保守点検を必要としていた。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、保守性に優れた接地装置、車両用接地装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の接地装置は、第１端子と、第２端子と、第１の主電極と第２の主電極と制御電極とを有する複数の半導体スイッチとを持つ。前記第１端子は、高電圧になる導電部材と電気的に接続される。前記第２端子は、接地側の所定電位になる導電部材と電気的に接続される。前記複数の半導体スイッチは、前記第１端子と前記第２端子との間に、直列接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態による接地装置を備えた鉄道用の交流電気車両における受電に関連した電気回路の代表的な構成の一例を示す図。
【図２】実施形態による接地装置の構成の一例を模式的に示す図であり、回路としての側面に着目した構成例を示す図。
【図３】実施形態による接地装置の構成の一例を模式的に示す図であり、構造としての側面に着目した構成例を示す図。
【図４】実施形態による接地装置の第１配置例を説明するための図。
【図５】実施形態による接地装置の第２配置例を説明するための図。
【図６】実施形態による接地装置の駆動回路の構成例を示す図。
【図７】実施形態による接地装置の第１変形例による駆動回路の構成を示す図。
【図８】実施形態による接地装置の第２変形例による駆動回路の構成を示す図。
【図９】実施形態の変形例の接地装置の構成を説明するための図。
【図１０】実施形態の変形例の接地装置の断面図。
【図１１】実施形態による接地装置の制御回路の構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
なお、本実施形態では、接地装置を電気鉄道用の交流電気車両に適用する場合について説明するが、本実施形態による接地装置は、接地を目的とする限度において、その適用対象は任意である。
【００１１】
（構成の説明）
図１は、本実施形態による接地装置を備えた電気鉄道用の交流電気車両における受電に関連した電気回路の代表的な構成の一例を示す図である。
図１に例示する交流電気車両は、２０ｋＶや２５ｋＶなどの特別高圧の単相交流で電化された電気鉄道で使用される交流電気車両である。この例に示す電気車両は、電車線１から受電するための集電装置の一種であるパンタグラフ２を備えている。
【００１２】
パンタグラフ２は、ケーブルヘッド１３ａ，１３ｂが取り付けられた特別高圧ケーブル１２を介して真空遮断器などの主遮断器３の入力端に接続されている。特別高圧ケーブル１２は例えば同軸ケーブルであり、その内部導体の一端にパンタグラフ２が接続され、その外部導体は車体１１に接地されている。主遮断器３の出力端は、主変圧器４の１次側巻線４１の一端に接続される。パンタグラフ２により電車線１から受電された電力は、主遮断器３を介して主変圧器４の１次側巻線４１の一端側に供給される。
【００１３】
主変圧器４の１次側巻線４１の他端は、接地端子台１４に接続され、接地端子台１４には、車軸などに設けられた接地機構５が接続されている。主変圧器４の1次側巻線４１の他端側は、接地機構５を経由して走行用のレール６に接地される。これにより主変圧器４の１次側巻線４１の他端側と変電所との間で帰線回路が構成され、主変圧器４の２次側巻線４２ａ，４２ｂから、それぞれ電力変換装置７ａ，７ｂに適合した電圧に降圧された電力を取出すことが可能になる。
【００１４】
主変圧器４の２次側巻線４２ａは、電力変換装置７ａの入力部に接続され、電力変換装置７ａの出力部には、走行用の主電動機８が接続されている。電力変換装置７ａは走行用の主電動機８を駆動する。これにより、電気車両がレール６上を走行する。また、主変圧器４の２次側巻線４２ｂは電力変換装置７ｂの入力部に接続され、電力変換装置７ｂの出力部には、送風機などの補助回転機９が接続されている。電力変換装置７ｂは、送風機などの補助回転機９の電源や、乗客へのサービス電源などを供給する。
【００１５】
主変圧器４の１次側には、落雷などによるサージを放電するための避雷器１０が接続されている。日本国内の交流電気車両では、避雷器１０は、直流電気車両のように集電装置には直接接続せず、主変圧器４の１次側に設けるのが一般的である。また、避雷器１０は、電気車両の屋上に限らず、主変圧器４の１次側に近い位置に配置され得る。更に、避雷器１０は、車内の特別高圧機器枠内、または、床下の高圧機器箱内などにも収納配置が可能である。
【００１６】
本実施形態による接地装置１５は、パンタグラフ２の近傍に位置するようにして、パンタグラフ２と車体１１との間に電気的に接続されている。接地装置１５は、車両運用時には導通せず、非接地状態（非導通状態）に制御され、パンタグラフ２を支持するための碍子などと同様に、特別高圧に対する絶縁状態を維持する。パンタグラフ２に印加される急激なサージは、避雷器１０により放電され、電気車両の各機器をサージから保護する。パンタグラフ２を接地する必要が生じた場合には、従来の保護接地スイッチ（ＥＧＳ）と同様、作業者などが運転室などに設けられているスイッチを操作して接地装置１５に制御信号を送ることにより、接地装置１５を導通させてパンタグラフ２を車体１１に接地する。
【００１７】
この場合、コンデンサのような蓄電機能をもつ機器などに蓄電していた電荷（例えば、特別高圧ケーブル１２の静電容量の残留電荷）が接地装置１５を経由して放電されるので、機器に蓄電された電荷による感電が防止され、作業者の安全を確保することができる。また、接地装置１５が導通して接地状態を維持するように外部から制御信号を送り続ければ、作業中に誤って電気車両のパンタグラフ２が電車線１に接触し、電車線１からパンタグラフ２に特別高圧が印加されたとしても、接地装置１５により電車線１が接地される。この場合、電車線１に流れる電流の位相のずれを検知することで、変電所側が接地を検知し、即座にき電を停止させることにより、作業者の安全を確保することができる。
【００１８】
図２は、本実施形態による接地装置１５の構成の一例を模式的に示す図であり、回路としての側面に着目した構成例を示す図である。
概略的には、接地装置１５は、端子板１８と、端子板１９と、複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５とを備えている。ここで、端子板１８は、高電圧になる導電部材と電気的に接続される第１端子を構成し、端子板１９は、接地側の所定電位（例えば、接地電位）になる導電部材と電気的に接続される第２端子を構成する。本実施形態では、端子板１８は、パンタグラフ２に接続され、端子板１９は、車体１１に接地されている。
なお、本実施形態では、接地側の所定電位は接地電位であるものとするが、作業者の安全の保護の観点から、所定電位は任意に設定し得る。
【００１９】
複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５は、第１の主電極と第２の主電極と制御電極とを有し、端子板１８と端子板１９との間に、直列接続され、列状に配列されている。本実施形態では、半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５は、それぞれ、例えば圧接型のＩＧＢＴ(Insulated-Gate Bipolar Transistor)であり、半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５は積層されている。ただし、この例に限定されず、半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５は、それぞれ、例えばサイリスタであってもよく、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)であってもよく、任意の半導体スイッチであり得る。
【００２０】
特別高圧を単体で絶縁できる程の高い絶縁耐力をもつ半導体スイッチは一般的ではないので、本実施形態では、例えば単体で数千ボルトの耐圧を有する複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５を直列に接続することにより、個々の半導体スイッチに印加される電圧を緩和している。従って、接地装置１５を構成する半導体スイッチの個数は、通常の運用や耐電圧試験などに問題を生じることがなく、スイッチとして機能し得ることを限度に、個々の半導体スイッチの耐圧に応じて任意に設定できる。
【００２１】
図３は、本実施形態による接地装置１５の構成の一例を模式的に示す図であり、構造としての側面に着目した構成例を示す図である。
本実施形態では、構造の観点から見れば、接地装置１５は、上述の端子板１８，１９および複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５に加えて、収容部２１と、封止部２３と、封止部２４とを更に備えている。
【００２２】
収容部２１は、列状に配列された複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５を収容する絶縁性の筒体である。収容部２１は、例えば中空の磁器碍子でもよいし、ポリマーなど高分子絶縁材料を用いたものでもよい。収容部２１の高さは、外部環境にさらされる収容部２１の外面における封止部２３と封止部２４との間の電気的な絶縁を確保する必要上、収容部２１の外面のもれ距離（表面漏洩距離）などにより定まる。
【００２３】
本実施形態では、封止部２３は、複数の半導体スイッチの集合体からなるスイッチの一端と電気的に導通した状態で収容部２１の一方の開口部を封止する導電性の金具であり、端子板１８と固着されている。封止部２３は、端子板１８と一体となって、高電圧になる導電部材と電気的に接続される第１端子を形成する。ただし、封止部２３は、導電性の金具に限らず、絶縁性の部材であってもよい。
【００２４】
また、本実施形態では、封止部２４は、複数の半導体スイッチの集合体からなるスイッチの他端と電気的に導通した状態で前記収容部の他方の開口部を封止する導電性の金具であり、端子板１９と固着されている。本実施形態では、封止部２４は、端子板１９と一体となって、接地側の所定電位になる導電部材と電気的に接続される第２端子を形成する。ただし、封止部２４も、導電性の金具に限らず、絶縁性の部材であってもよい。
【００２５】
収容部２１の内部には、複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５が組み込まれている。詳細には、高圧側の端子板１８と接地側の端子板１９との間に、必要個数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５が、積み重ねられた状態で収容部２１の内部に組み込まれるようにして収容されている。収容部２１の必要な高さに対して、半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５の集合体の厚さ（高さ）が不足する場合は、適宜、導電性のスペーサ２２を追加すればよい。
【００２６】
図４は、本実施形態による接地装置１５の第１配置例を説明するための図である。
図４に示す例では、接地装置１５の収容部２１は、車両の集電装置の一種であるパンタグラフ２が取り付けられた台座２Ａを支持するための中空の碍子２５を兼ねている。換言すれば、接地装置１５を構成する複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５は、パンタグラフ２を支持するための碍子２５の内部に収容された形態となっている。パンタグラフ２を支持するための碍子２５の本数は、電気車両の仕様により異なり、任意であるが、パンタグラフ２を支持するための少なくとも一つの碍子として本実施形態による接地装置１５を用いる。
【００２７】
図４の例では、接地装置１５の端子板１８はパンタグラフ２の台座２Ａに連結され、パンタグラフ２と電気的に接続されると共に、台座２Ａに連結された導体２８を介して、図１に示す特別高圧ケーブル１２のケーブルヘッド１３ａに接続されている。また、接地装置１５の端子板１９は、台座（符号なし）により車体１１に固定されると共に、端子板１９に取り付けられた配線用の座２０と車体１１に取り付けられた接地用の座２７との間の接地線２６を介して車体１１に接地されている。ただし、図４の例に限定されず、接地装置１５は、パンタグラフ２を支持するための碍子とは無関係に単独で車両の屋上などに配置してもよい。
【００２８】
図５は、本実施形態による接地装置１５の第２配置例を説明するための図である。
図５の例では、接地装置１５は、電気車両の主遮断器３などの特別高圧機器を収容する特別高圧機器枠２９の内部に配置されている。特別高圧機器枠２９は、電気車両内、あるいは、電気車両の床下などに配置されている。この例では、接地装置１５の端子板１８は、特別高圧ケーブル１２のケーブルヘッド１３ｂが接続される主遮断器３の入力端子に電気的に接続されている。また、接地装置１５の端子板１９は、特別高圧機器枠２９に取り付けられた接地用の座２７と接地線２６Ａにより電気的に接続されている。特別高圧機器枠２９は車体１１と接地線２６Ｂにより電気的に接続されている。これにより、接地装置１５が導通すると、主遮断器３からパンタグラフ２までの回路を車体１１に接地することができる。
【００２９】
なお、図５の例に示すように本実施形態による接地装置１５を特別高圧機器枠２９の内部に配置する場合、パンタグラフ２に接続された従来の機械式の保護接地スイッチを電気車両の屋上に設置し、機械式の保護接地スイッチと本実施形態による接地装置１５とを併用してもよい。図５の例では、接地装置１５が配置される特別高圧機器枠２９の内部の主遮断器３のパンタグラフ側は外部環境に曝されないので、接地装置１５を構成する収容部２１は、車内や装置内の環境に適応した小形のものでよい。
【００３０】
また、接地装置１５は主遮断器３の極間に設けてもよい。この場合、接地装置１５の接地側の端子版１９は、必ずしも車体１１に接地する必要はなく、主変圧器４の１次側巻線４１を、本実施形態による接地装置１５を介してパンタグラフ２側と接続する構成としてもよい。このような構成によっても、接地することが可能であり、パンタグラフ２に接続される機器に蓄積された残留電荷を放電することができ、このような残留電荷による感電を防止することができる。
【００３１】
なお、従来のブレードやロッドなどの機構を用いた機械式の接地装置は、そのブレードの先端と周辺機器との間の絶縁距離を確保する必要があるため、特別高圧機器枠２９などの内部に配置することは困難である。これに対し、本実施形態による接地装置１５は、半導体スイッチが絶縁性の筒体である収容部２１の内部に組み込まれており、その外部にはブレードなどの機構の可動部が存在しないため、主遮断器３の極間に設けることや、特別高圧ケーブル１２のケーブルヘッド１３ｂの先端を車体１１に接地するように配置することも可能である。また、接地装置１５を配置する際の接地装置１５の姿勢も任意である。
【００３２】
上述の本実施形態による接地装置１５を構成する複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５を導通状態に制御するためには、外部から各半導体スイッチに制御信号を入力する必要がある。ここで、特別高圧となるパンタグラフ２等の導電部材を車体１１に接地する半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５のそれぞれには、印加される特別高圧の電圧を、直列接続した半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５の個数で除した電圧が印加されるが、端子板１８と端子板１９との間には、各半導体スイッチに印加される電圧に半導体スイッチの個数を乗じて得られる電圧が印加される。即ち、車体１１の接地電位から見た接地装置１５の最高電位は、電車線１から供給される特別高圧と同じ電圧である。このため、接地装置１５の導通を制御する制御信号を駆動回路から接地装置１５に供給する際、制御信号と特別高圧との間の絶縁を確保する必要がある。
【００３３】
しかしながら、通常的な駆動回路自体の定格は高くても１００V 程度であり、耐電圧は２０００Ｖ程度に留まる。このため、接地装置１５の導通を制御する制御信号と接地装置１５に印加される特別高圧との間の絶縁を確保するには、制御信号の配線と特別高圧が印加される部位との間の距離を、半導体スイッチの外形サイズよりもはるかに大きい沿面絶縁距離に設定する必要になる。従って、通常的な駆動回路の出力を半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５のそれぞれに直接接続し、特別高圧と制御信号との間の絶縁を確保することは困難である。このため、次に説明するように、半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５を駆動するための駆動回路において、特別高圧と制御信号との間の絶縁を確保するための対策が必要となる。
【００３４】
図６は、本実施形態による接地装置１５の駆動回路３０の構成の一例を示す図である。
駆動回路３０は、車両側の制御回路３１から供給される制御信号ＳＯＮに応答して複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５を駆動するためのものである。図６に示す例では、特別高圧と制御信号との間の絶縁を確保するための一手法として、絶縁型変圧器を用いた駆動回路３０の構成例を示している。本実施形態では、接地装置１５は、駆動回路３０および制御回路３１と共に車両用接地装置を構成する。ただし、接地装置１５を車両用接地装置としてもよい。また、接地装置１５の適用対象は、車両に限らず、任意の装置に適用可能である。
【００３５】
概略的には、駆動回路３０は、複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５に対応して従属接続され、対応する半導体スイッチの制御電極に２次側巻線の誘起電圧を供給する複数の絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５を備えている。換言すれば、駆動回路３０が備える絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５は、複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５のそれぞれに対応する２次側巻線を有し、対応する半導体スイッチの制御電極に２次側巻線の誘起電圧を供給するものである。なお、本実施形態において、絶縁型変圧器は、１次側巻線と２次側巻線が電気的に絶縁され、かつ、１次側巻線と２次側巻線とが磁気的に結合されるものを意味している。
【００３６】
詳細には、駆動回路３０は、複数の絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５と、複数の整流器３３１，３３２，…，３３５とを備えている。従属接続された複数の絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５のうち、初段の絶縁型変圧器３２１の１次側巻線には、車両側の制御回路３１により発生された制御信号ＳＯＮが供給される。本実施形態では、制御信号ＳＯＮは所定周波数の交流信号である。
【００３７】
絶縁型変圧器３２１の２次側巻線には、２段目の絶縁型変圧器３２２の１次側巻線が接続されている。絶縁型変圧器３２２の２次側巻線には、図示しない３段目の絶縁型変圧器の１次側巻線が接続され、その２次側巻線には、図示しない４段目の絶縁側変圧器の１次側巻線が接続されている。そして、最終段である５段目の絶縁型変圧器３２５の１次側巻線には、図示しない４段目の絶縁型変圧器の２次側巻線が接続されている。
【００３８】
上述のように従属接続された複数の絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５の各２次側巻線には、複数の整流器３３１，３３２，…，３３５の各入力部が接続されている。ここで、複数の整流器３３１，３３２，…，３３５は、複数の絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５の出力電圧を整流して複数の半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５の制御電極に供給するものである。複数の整流器３３１，３３２，…，３３５の各出力部は、複数の半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５の各制御電極に接続されている。
【００３９】
具体的には、整流器３３１の一対の出力部のうち、一方の出力部は、半導体スイッチ１５１を構成するＩＧＢＴのゲートに接続され、整流器３３１の一対の出力部のうち、他方の出力部は、半導体スイッチ１５１を構成するＩＧＢＴのエミッタに接続されている。また、整流器３３２の一対の出力部のうち、一方の出力部は、半導体スイッチ１５２を構成するＩＧＢＴのゲートに接続され、整流器３３２の一対の出力部のうち、他方の出力部は、半導体スイッチ１５２を構成するＩＧＢＴのエミッタに接続されている。以下同様にして、整流器３３５の一対の出力部のうち、一方の出力部は、半導体スイッチ１５５を構成するＩＧＢＴのゲートに接続され、整流器３３５の一対の出力部のうち、他方の出力部は、半導体スイッチ１５５を構成するＩＧＢＴのエミッタに接続されている。
【００４０】
図６の例では、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５のそれぞれに対して絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５により電気的絶縁を確保すると共に、絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５から出力される交流電圧を整流器３３１，３３２，…，３３５により直流電圧に変換し、制御信号ＳＧ１Ｌ，ＳＧ１Ｈ，ＳＧ２Ｌ，ＳＧ２Ｈ，…，ＳＧ５Ｌ，ＳＧ５Ｈとして半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５の制御電極に供給している。これにより、特別高圧に対して各制御信号の電気的絶縁を確保しながら、絶縁型変圧器３２１の１次側巻線に印加される制御信号ＳＯＮに基づいて半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５の導通状態を外部から制御することを可能としている。
【００４１】
本実施形態において、絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５は、特別高圧が印加される複数の半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５側と制御信号ＳＯＮを供給する制御回路３１側との電気的絶縁を目的としたものであるため、その変圧比は例えば１：１でもよい。ここでは、制御回路３１が一般的な１００Ｖの交流で動作するものである場合を想定するが、例えば車両側の電源電圧と、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５の制御回路の制御電源と、整流器３３１，３３２，…，３３５の仕様とに応じて、絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５の各変圧比を任意に設定することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、説明の簡略化のため、整流器３３１，３３２，…，３３５から出力される制御信号ＳＧ１Ｌ，ＳＧ１Ｈ，ＳＧ２Ｌ，ＳＧ２Ｈ，…，ＳＧ５Ｌ，ＳＧ５Ｈを、負荷である半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５に直接供給しているが、一般には、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５を制御するための制御基板などが各半導体スイッチの制御電極に接続されている。従って、整流器３３１，３３２，…，３３５の各出力は、このような半導体スイッチの制御基板に対して供給される。ただし、半導体スイッチが制御基板を必要としない仕様のものであれば、各整流器の出力を半導体スイッチの制御電極に直接供給してもよい。
【００４３】
また、図６に示す例では、５個の半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５に対応した５個の整流器３３１，３３２，…，３３５と、５個の絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５とを備えるものとしているが、整流器の個数と絶縁型変圧器の個数は、半導体スイッチの個数に応じて任意に設定し得る。また、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５の仕様が、その制御電極に供給される制御信号として交流信号を許容するものである場合には、整流器３３１，３３２，…，３３５を省略することもできる。
【００４４】
・駆動回路の第１変形例
図７は、本実施形態による接地装置１５の第１変形例による駆動回路３０Ａの構成を示す図である。
図７に示す駆動回路３０Ａは、上述の図６に示す駆動回路３０の構成において、絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５の一次側巻線が並列接続され、各絶縁型変圧器の１次側巻線に制御回路３１から制御信号が共通に印加されるように構成されている。
【００４５】
第１変形例によれば、制御回路３１から複数の半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５の各制御電極までの信号の伝達時間差を短縮させることができるため、これら半導体スイッチが導通する過程で、個々の半導体スイッチに過大な電圧が集中的に印加される状態を緩和することができる。ただし、第１変形例では、絶縁型変圧器が特別高圧に対して１次側と２次側を絶縁できる程の耐圧を有している必要がある。
【００４６】
・駆動回路の第２変形例
図８は、本実施形態による接地装置１５の第２変形例による駆動回路３０Ｂの構成を示す図である。
図８に示す駆動回路３０Ｂは、上述の図７に示す第１変形例による駆動回路３０Ａの構成において、絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５に代えて、絶縁型変圧器３２０を備えている。絶縁型変圧器３２０は、複数の半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５に対応した複数の２次側巻線３２０２１，３２０２２，…，３２０２５と一つの１次側巻線３２０１とが共通のコア３２０２を介して磁気的に結合された構造を有している。例えば、１次側巻線３２０１は、接地側の半導体スイッチ１５１に対応して備えられた２次巻線３２０２１と対向する位置に配置されていることが望ましい。ただし、１次側と２次側との間の電気的絶縁を確保することができることを限度に、１次側巻線３２０１と２次側巻線３２０２１，３２０２２，…，３２０２５との間の位置関係は任意である。
【００４７】
第２変形例によれば、第１変形例の駆動回路３０Ａに比較して、１次側巻線の個数を減らすことができるので、駆動回路３０Ｂの構成を簡略化することができる。また、第１変形例と同様に、複数の半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５を同時に導通させ、個々の半導体スイッチに過大な電圧が集中的に印加される状態を緩和することができる。
なお、本実施形態では、図７、図８、図９にそれぞれ示す駆動回路３０，３０Ａ，３０Ｂは、接地装置１５に備えられるものとするが、駆動回路３０，３０Ａ，３０Ｂを、外部の車両側の制御回路の構成要素とし、接地装置１５の構成要素から除外してもよい。
【００４８】
（回路動作の説明）
次に、本実施形態による接地装置１５の動作を説明する。
ここでは、接地装置１５が図６の駆動回路３０を備えるものとして説明する。
電気車両の通常の運用時には、車両側から制御信号ＳＯＮは供給されない。この場合、駆動回路３０の絶縁型変圧器３２１の１次側巻線は通電されないため、複数の絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５の各２次側巻線には電圧が誘起されない。このため、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５を構成するＩＧＢＴのエミッタとゲートとの間には電位差が発生せず、これら半導体スイッチは非導通状態とされる。従って、パンタグラフ２は車体１１に接地されず、これらパンタグラフ２と車体１１は電気的に絶縁された状態とされる。
【００４９】
次に、例えば保守作業時に安全を確保する目的でパンタグラフ２を車体１１に接地する場合、例えば作業者の操作により車両側の制御回路３１は制御信号ＳＯＮを出力し、この制御信号ＳＯＮにより駆動回路３０の絶縁型変圧器３２１の１次側巻線が励磁されると、各絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５の２次側巻線に交流電圧が誘起される。各整流器３３１，３３２，…，３３５は、各絶縁型変圧器３２１，３２２，…，３２５の２次側巻線に誘起された交流電圧を整流して、制御信号ＳＧ１Ｌ，ＳＧ１Ｈを各半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５の制御電極（エミッタとゲート）に供給する。これにより各半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５が導通する。
【００５０】
以上により、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５が導通すると、接地装置１５を通じてパンタグラフ２が車体１１に接地される。また、外部からの制御信号ＳＯＮが消失すると、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５は再び非導通状態になり、接地装置１５は絶縁状態に戻るので、パンタグラフ２は車体１１と電気的に絶縁され、パンタグラフ２は非接地状態となる。外部の制御信号ＳＯＮが発生されている期間、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５は導通状態を維持し、接地装置１５が機能する。
【００５１】
ここで、本実施形態の接地装置１５は、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５から構成されているので、従来のシリンダなどを用いた接地装置のように、作動用の空気を必要としない。従来の接地装置は、作動用の空気がないとブレードを動かすためのシリンダを動かすことができないため、接地することができず、空気ホースなどを接続して、地上設備あるいは、他の車両などから空気を供給するか、車両に搭載した蓄電池、あるいは、地上設備からの電源供給により車両のコンプレッサを運転して空気を確保し、ブレードが動作可能な圧力になるまで待つ必要がある。これに対し、本実施形態の接地装置１５は、作動用の空気がない状態であっても、半導体スイッチ１５１，１５２，…，１５５を導通させるための制御電源さえあれば、接地可能である。半導体スイッチを導通させるための制御電源は、車両に搭載している蓄電池であってもよいし、地上設備からの給電による外部電源であってもよい。
【００５２】
本実施形態によれば、例えば保守作業時などにおいて、帯電している機器の電荷を放電するための目的、あるいは、万が一、加圧された場合に作業者を保護する目的とする接地であれば、半導体スイッチに大電流を流す必要はないので、通電容量の小さい半導体スイッチを使用した場合であっても、繰返し接地装置１５を使用することが可能である。
なお、短絡電流を減流する手段として、一次側にリアクトルを挿入する手段が公知である。電車線側にリアクトルを設け、変電所の検知装置が、電車線が接地されたとみなし、き電を停止するよう、通流時間と電流を最適に制御すれば、半導体スイッチにダメージを与えることなく、き電を停止させるための接地装置としての機能を実現することも可能である。
【００５３】
次に、本実施形態の接地装置の変形例について、説明する。
図９は、本実施形態の変形例の接地装置１５Ａの構成の一例を模式的に示す図である。また、図１０は、実施形態の変形例の接地装置１５Ａの断面図であり、接地装置１５Ａの長手方向と直交する断面での構造を模式的に示している。
図９に示す接地装置１５Ａは、上述の図２に示す接地装置１５において、半導体スイッチ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５に代えて、光直接点弧サイリスタ（光直接点弧半導体スイッチ）１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａを備えている。
【００５４】
詳細には、接地装置１５Ａは、端子板１８と、端子板１９と、直列接続された複数の光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａとを備えており、光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａの各ゲート端子（制御電極）には光ファイバＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５が接続される。本変形例では、図６、図７、図８にそれぞれ示す駆動回路３０，３０Ａ，３０Ｂに相当する構成要素として、制御信号ＳＯＮに応答して複数の光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａを駆動するための駆動回路を備える。
【００５５】
本変形例における上記駆動回路は、光直接点弧サイリスタの各制御電極に光を供給する光供給手段として、制御回路３１から出力される制御信号ＳＯＮを光ゲート信号に変換するための発光素子を備えた図示しないゲート発生回路を備える。このゲート発生回路は、複数の光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａに対応して設けられ、対応する光直接点弧サイリスタの制御電極に光ゲート信号を供給する。光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａは、制御回路３１による制御の下、上述の図示しないゲート発生回路の発光素子から光ファイバＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５を介して光ゲート信号が与えられることにより、導通状態とすることができる。なお、上述のゲート発生回路は、制御回路３１の構成要素として備えられてもよい。
【００５６】
このような構成とすることにより、パンタグラフ２を車体１１に接地する場合には、車両側の制御回路３１から上述の制御信号ＳＯＮに相当する光ゲート信号を出力し、この光ゲート信号を光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａの各ゲート端子に供給することにより、光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａを導通させる。光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａが導通すると、接地回路１５Ａを通じてパンタグラフ２を車体１１に接地することが可能となり、上述した実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。また、光によるゲート信号を与えることで、光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａを導通状態とすることができ、このため、図６等のような絶縁型変圧器を含むゲート駆動電源が不要となり、簡易な構成で接地装置を構成することが可能となる。
【００５７】
また、光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａを用いる際に、光ファイバＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５の絶縁が必要であれば、図１０に示すように、光ファイバＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５を絶縁性の収容部２１内に通して、光直接点弧サイリスタ１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａ，１５５Ａの各ゲート端子に接続することで、高電圧に対する絶縁を行うことができる。
なお、接地装置１５Ａを構成する光直接点弧サイリスタの個数は任意に設定できる。
【００５８】
次に、制御回路３１の例について説明する。
図１１は、実施形態による接地装置の制御回路３１の構成の一例を示す図である。
図１１に示す例では、電気車両のパンタグラフ２や主遮断器３の状態に連動して接地装置１５を非接地状態と接地状態を切替える。例えば、パンタグラフ２が電車線１から充分に離れていないうちに本実施形態の接地装置を接地状態にしてしまうと、不用意に電車線１を接地させてしまう可能性がある。ここでは、保守作業などでの安全確保のため、パンタグラフ２が降下したことを検知してから、接地装置１５を絶縁状態から接地状態にする構成例を説明する。本実施形態では、パンタグラフ２の上昇を検知しているが、パンタグラフの上昇検知装置については、例えば特公平０４−７０８４９号公報、特公平０４−７２４４２号公報などに開示されている。
なお、本実施形態では、制御回路３１は、車両側に備えられているものとするが、接地装置１５の構成要素として備えられてもよい。
【００５９】
制御回路３１は、電源線４１、制御電源（蓄電池）４９、パンタグラフ上昇検知スイッチ４３ａ，４３ｂ、主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃ、常閉スイッチ４８ｂ、励磁コイル４５、常開スイッチ４５ａ、常閉スイッチ４５ｂ、パンタグラフ上昇操作スイッチ４７、励磁コイル５０、常開スイッチ５０ａ、常開スイッチ５０ａａ、励磁コイル４８、ダイオード４４を備えている。
【００６０】
ここで、励磁コイル４５、常開スイッチ４５ａ、常閉スイッチ４５ｂは、接地指令用の継電器を構成する。また、励磁コイル４８および常閉スイッチ４８ｂは、上記接地指令用継電器の動作を制御するための継電器を構成する。励磁コイル５０および常開スイッチ５０ａは、閉状態を自己保持する自己保持回路を構成する。常開スイッチ５０ａは、パンタグラフ２を電車線１と電気的に接続させるためのパンタグラフ上昇操作スイッチ４７と並列接続されている。なお、励磁コイル４６１，４６２は、パンタグラフの上昇／降下を制御する電磁弁の励磁コイルであり、制御回路３１の直接的な構成要素ではない。
【００６１】
パンタグラフ上昇検知スイッチ４３ａ，４３ｂは、電気車両の集電装置であるパンタグラフ２が電車線１と電気的に接続されていない状態にある場合、閉状態となるものである。２個のパンタグラフ上昇検知スイッチ４３ａ，４３ｂは、パンタグラフが２台である場合を想定したものであるが、その数はパンタグラフ２の数に応じて任意に設定される。主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃは、電車線１から供給される電力を遮断するための主遮断器３が遮断状態にある場合、閉状態となるものである。３個の主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃは、主遮断器が３台である場合を想定したものであるが、その数は主遮断器３の数に応じて任意に設定される。
【００６２】
常開スイッチ４５ａは、所定の制御電源４９の電圧が印加される電源線４１と制御信号ＳＯＮが印加される駆動回路３０の入力部との間に、パンタグラフ上昇検知スイッチ４３ａ，４３ｂおよび主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃと直列接続されている。常閉スイッチ４８ｂは、自身が閉状態にある場合に常開スイッチ４５ａの励磁コイル４５に通電して常開スイッチ４５ａを閉状態にするものである。励磁コイル５０と常開スイッチ５０ａから構成される自己保持回路は、パンタグラフ上昇操作スイッチ４７が操作された場合に常開スイッチ５０ａが閉状態となり、その閉状態を自己保持するものである。
【００６３】
常開スイッチ５０ａａは、パンタグラフ上昇操作スイッチ４７が操作された場合、常開スイッチ５０ａに連動して閉状態になって常閉スイッチ４８ｂの励磁コイル４８に通電することにより常閉スイッチ４８ｂを開状態にするものである。常閉スイッチ４５ｂは、常開スイッチ４５ａが開状態になったときに、この常開スイッチ４５ａに連動して閉状態となって、パンタグラフの上昇／降下制御用の電磁弁の励磁コイル４６１，４６２に通電するものである。
【００６４】
上述の構成を有する制御回路３１によれば、例えば電気車両の運転が終了した際に、全てのパンタグラフ２が降下し、且つ、全ての主遮断器が遮断状態にある場合に、制御信号ＳＯＮを発生させる。即ち、電気車両が長編成の場合、複数のパンタグラフ２や主遮断器３を搭載していて、そのうちの一部のパンタグラフ２を降下させている状態なども受電していない正常な状態である場合があるので、制御回路３１では、パンタグラフ上昇検知スイッチ４３ａ，４３ｂおよび主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃのすべての常閉スイッチ（ｂ接点）を直列接続しておき、すべてのパンタグラフ２が降下し、かつ、すべての主遮断器３が開放されていることを検出する。そして、すべてのパンタグラフが降下し、かつ、すべての主遮断器が開放されていることを条件に、本実施形態の接地装置１５に対して接地させる旨の制御信号ＳＯＮを送り、接地させる。
【００６５】
図１１の制御回路３１の構成によれば、パンタグラフ上昇操作スイッチ４７が操作されない初期状態においては、常閉スイッチ４８ｂは閉状態にある。このため、励磁コイル４５が通電され、常開スイッチ４５ａが閉状態にある。従って、上記の条件が満足されていれば、即ち、パンタグラフ上昇検知スイッチ４３ａ，４３ｂおよび主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃのすべてが閉状態にあれば、制御電源４９の電圧がパンタグラフ上昇検知スイッチ４３ａ，４３ｂ、主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃ、常開スイッチ４５ａを通じて、制御信号ＳＯＮとして接地装置１５の駆動回路３０の入力部に印加される。ただし、図１１の例では制御電源４９は直流電源であるため、制御電源４９から供給される電圧は、交流信号に変換されて制御信号ＳＯＮとされ、駆動回路３０に供給される。
【００６６】
上述のように、例えば電気車両の運転終了時にパンタグラフ２が降下され、主遮断器３が遮断された場合、主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃおよび主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃが閉状態となるため、自動的に接地装置１５によりパンタグラフ２が車体に接地される。従って、電気車両の運転が終了した後に保守点検作業が行われる場合、パンタグラフ２が車体１１に接地されて放電された状態となっているので、作業者が感電することがなく、安全に作業を行うことができる。
【００６７】
ここで、接地装置１５を接地状態としたままパンタグラフ２を上昇させると、不必要にき電を停止させてしまう。このような事態を避けるため、接地装置１５へ制御信号ＳＯＮが出力されている間、パンタグラフ２の上昇を禁止する必要がある。このため、パンタグラフ上昇電磁弁の励磁コイル４６１，４６２と直列に挿入された常閉スイッチ４５ｂ（ｂ接点）により、パンタグラフの上昇／降下制御用の電磁弁の励磁コイル４６１，４６２への通電を禁止している。
【００６８】
なお、本実施形態では、パンタグラフ上昇操作スイッチ４７が操作されない限り、制御回路３１は、制御電源４９が遮断されるまで、接地装置１５へ制御信号ＳＯＮを継続して出力する。そのため、パンタグラフ２を上昇させずに接地装置１５を非接地状態にするためには、例えば、主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃおよび主遮断器検知スイッチ３ａ，３ｂ，３ｃと直列に遮断器（図示なし）を設け、この遮断器を開放すればよい。
【００６９】
次に、電気車両を運転状態にし、パンダグラフ２を上昇させる場合の動作を説明する。
例えば電気車両の操縦者がパンタグラフ上昇操作スイッチ４７を押下すると、励磁コイル５０が通電され、これにより、常開スイッチ５０ａ，５０ａａが閉状態になる。ここで、常開スイッチ５０ａが閉状態になると、制御電源４９から常開スイッチ５０ａと励磁コイル５０を通じて接地に至る経路が形成される。このため、その後、パンタグラフ上昇操作スイッチ４７が開状態になっても、励磁コイル５０が閉状態に自己保持される。
【００７０】
常開スイッチ５０ａが閉状態に自己保持されると、励磁コイル５０は通電された状態に維持されるので、常開スイッチ５０ａａが閉状態に維持される。このため、励磁コイル４８は、常開スイッチ５０ａａにより通電された状態に維持される。励磁コイル４８が通電されると、常閉スイッチ４８ｂが開状態になり、励磁コイル４５の通電が停止される。このため、常開スイッチ４５ａが開状態になり、常閉スイッチ４５ｂが閉状態になる。
【００７１】
常開スイッチ４５ａが開状態になると、電源線４１と駆動回路３０の入力部との間の信号経路は遮断されるので、制御信号ＳＯＮが消失する。この結果、接地装置１５が非接地状態になる。また、常閉スイッチ４５ｂが閉状態になると、励磁コイル４６１，４６２が通電される。このため、パンタグラフの上昇／降下を制御する電磁弁が作動し、パンタグラフ２が上昇される。以上により、接地装置１５が非接地状態になり、パンタグラフ２が上昇して電車線から給電される。
【００７２】
なお、図１１の構成において、接地装置１５を従来の保護接地スイッチとして動作させる場合、従来の接地保護スイッチを導通させるために用いられている保護接地信号ＳＥＧＳを、ダイオード４４を介して駆動回路３０に供給すればよい。この場合、保護接地信号ＳＥＧＳは交流信号に変換されて制御信号ＳＯＮとして駆動回路３０の入力部（絶縁型変圧器３２１の１次側巻線）に供給される。これにより、上述したように接地装置１５が接地状態となり、パンタグラフ２が車体１１に接地される。
【００７３】
上述の制御回路３１によれば、特別な操作などを必要とせず、電気車両の運転終了時の通常操作により、パンタグラフ２の降下後、パンタグラフ２が接地装置１５により車体１１に接地され、高圧が残留する可能性のある主回路の電荷を自動的に放電させることができる。従って、保守点検などの作業者の安全を確保することができる。
【００７４】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の接地装置および車両用接地装置によれば、半導体スイッチを用いたことにより、保守性に優れた接地装置を実現することができる。
また、例えば図４に例示したように、パンタグラフ２を支持する碍子などの内部に接地装置１５を組み込むことにより、従来は電気車両の屋上に露出していた接地装置の導通部を外部環境から保護することが出来る。従って、電気車両の屋上に露出した状態で配置されたとしても、凍結などにより動作しなくなることがなく、安定的に動作することができる。また、従来装置のように防水や浸水対策を強化する必要がなく、凍結や結露に対する対策が不要になる。また、車両屋上の突起物を削減できるので、騒音を低減させることが可能になる。
【００７５】
また、作動用の空気を用いた従来の保護接地スイッチのように、シリンダを作動させるための圧縮空気などを必要とせず、電源を確保することができれば、接地動作が可能になる。
更に、接地装置１５は無接点式であるため、作動用の空気を用いた従来の保護接地スイッチに比較して、作動用の空気を用いたシリンダの応答遅れがない。このため、パンタグラフを車体に接地するまでの時間を大幅に短縮することができる。従って、パンタグラフを即座に接地することができ、応答性に優れた接地装置を実現することができる。これにより、例えば高速で走行する車両においては、空走距離を短縮することも可能になる。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７７】
１…電車線
２…パンタグラフ
３…主遮断器
４…主変圧器
５…接地機構
６…レール
７ａ，７ｂ…電力変換装置
８…主電動機
９…補助回転機
１０…避雷器
１１…車体
１２…特別高圧ケーブル
１３ａ，１３ｂ…ケーブルヘッド
１４…接地端子台
１５，１５Ａ…接地装置
１８，１９…端子板
２０…配線用の座
２１…収容部
２２ａ，２２ｂ…スペーサ
２３，２４…封止部
２５…碍子
２６…接地線
２７…接地座
２８…導体
２９…特別高圧機器枠
３０，３０Ａ，３０Ｂ…駆動回路
３１…制御回路
１５１〜１５５…半導体スイッチ
１５１Ａ〜１５５Ａ…光直接点弧サイリスタ
３２０，３２１〜３２５…絶縁型変圧器
３３１〜３３５…整流器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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