(57)【要約】【課題】サージ電圧による放電器の焼損等の事故を防止することが可能な電車線路用保安器を提供する。【解決手段】電車線路の負き電線（ＮＦ）又は保護線（ＰＷ）と接地間に設けられる放電器（２０）は、第１電極（２１）と第２電極（２２）との内部に永久磁石（２３）（２４）を配設する。第１電極（２１）と第２電極（２２）とは、それぞれ環状の放電面（２５）（２６）を有し、永久磁石（２３）（２４）は、上記放電面（２５）（２６）間のギャップ（２７）内において、径方向に向かう磁界を形成する。サージ電圧による電界は、磁界を垂直に横切る方向に形成され、これにより、サージ電圧によるアーク放電は、磁界と電界に対し垂直な方向への駆動力を受け、両放電面（２５）（２６）間で回転駆動される。このときアーク放電が局所的に持続するのが抑制され、電極の損傷等は少なくなる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車線路の負き電線（ＮＦ）又は保護線（ＰＷ）と接地間に設けられる放電器（２０）を有する電車線路用保安器（１）において、上記放電器（２０）は、互いに対向する第１電極（２１）と第２電極（２２）とを有し、第１電極（２１）と第２電極（２２）とのすくなくともいずれか一方の内部に永久磁石（２３）（２４）を配設して、両電極（２１）（２２）間で発生したアークが移動するよう構成したことを特徴とする電車線路用保安器。
【請求項２】
上記第１電極（２１）と第２電極（２２）とは、それぞれ環状の放電面（２５）（２６）を有し、上記永久磁石（２３）（２４）は、上記放電面（２５）（２６）間のギャップ（２７）内において、径方向外方又は径方向内方に向かう磁界を形成することを特徴とする請求項１の電車線路用保安器。
【請求項３】
上記第１電極（２１）と第２電極（２２）との両者の内部に永久磁石（２３）（２４）を配設したことを特徴とする請求項１又は請求項２の電車線路用保安器。
【請求項４】
上記第１電極（２１）と第２電極（２２）とのギャップ距離を調整可能にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの電車線路用保安器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放電器を有する電車線路用保安器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、この発明の実施の形態である電車線路用保安器（１）を有するき電回路の概略図であるが、基本的な構成は同一であるので、図１を参照しながら従来の回路構成について説明する。同図に示すように、ブースタートランス（ＢＴ）方式の交流き電回路では、所定区間毎にブースタートランス（ＢＴ）が設置され、図示しない変電所からの電力を、トロリー（Ｔ）を介して負荷（列車）に供給している。そしてトロリー（Ｔ）から負荷（図示せず）を介してレール（Ｒ）に流れる電流は、吸い上げ線（Ｅ）で負き電線（ＮＦ）に吸い上げられ変電所に帰還する。このとき、上記吸い上げ線（Ｅ）はブースタートランス（ＢＴ）が設置された区間毎に設置されている。また同図において、（５）は、上記トロリー（Ｔ）にあるエアセクションである。
【０００３】
さらに上記き電回路には、碍子のセン絡やき電線の地絡事故が発生した際に、電気設備を保護するため、負き電線（ＮＦ）と接地間に電車線路用保安器（１）が設置されている。電車線路用保安器（１）は、非金属（カーボン）で形成された電極間にエアを充填したエアギャップ構造の放電器を有している。上記放電器は、地絡事故等によって大地電位が上昇した際に、放電によって大地からの事故電流を、負き電線（ＮＦ）に返すためのものであり、これによって変電所での事故検出を行うと共に、付近の電気設備等の電位上昇を抑制し保護するように構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年では、上記地絡事故の他に、列車負荷の増大や高速化等によって、上記負き電線（ＮＦ）に大きなサージ電圧が発生するケースが増加している。このとき、上記カーボン電極を有するエアギャップ構造の放電器では、サージ電圧の発生によって一旦放電が開始されると、列車負荷のような続流がある場合は、上記エアギャップ間の電圧が放電開始電圧以下に下がっても回路が遮断されずに放電が持続するため、引き続き不要放電が継続され、これによって放電器が焼損したり、あるいは劣化するという問題が生じている。上記焼損を防止するための対策方法の一つとしては、上記放電器のエアギャップを調整することにより、放電電圧を上げることが考えられるが、単に放電電圧を上げるだけでは、変電所との絶縁協調の関係をくずしてしまうことになるため、この方法を適用するのは困難である。また１回の放電でカーボンが少なからず飛散するため、使用できる放電回数が２〜３回と非常に少ない。継続的に使用するためには、飛散したカーボンの除去、ギャップ調整、カーボン電極の交換等のメンテナンスを行う必要があり、このメンテナンスに多くの手数を要している。
【０００５】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、サージ電圧による放電器の焼損等の事故を防止することが可能な電車線路用保安器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の電車線路用保安器は、電車線路の負き電線（ＮＦ）又は保護線（ＰＷ）と接地間に設けられる放電器（２０）を有する電車線路用保安器（１）において、上記放電器（２０）は、互いに対向する第１電極（２１）と第２電極（２２）とを有し、第１電極（２１）と第２電極（２２）とのすくなくともいずれか一方の内部に永久磁石（２３）（２４）を配設して、両電極（２１）（２２）間で発生したアークが移動するよう構成したことを特徴としている。
【０００７】
上記請求項１の電車線路用保安器では、第１電極（２１）と第２電極（２２）との間にサージ電圧が加わると、アーク放電が生じる。このとき発生したアークが移動することで、電極の同一ヶ所で放電することがなく、電極の損傷等は少なくなる。
【０００８】
請求項２の電車線路用保安器は、上記第１電極（２１）と第２電極（２２）とは、それぞれ環状の放電面（２５）（２６）を有し、上記永久磁石（２３）（２４）は、上記放電面（２５）（２６）間のギャップ（２７）内において、径方向外方又は径方向内方に向かう磁界を形成することを特徴としている。
【０００９】
上記請求項２の電車線路用保安器では、サージ電圧による電界は、上記磁界を垂直に横切る方向に形成され、これにより、サージ電圧によるアーク放電は、磁界と電界に対し垂直な方向への駆動力を受け、アークが両放電面（２５）（２６）間で回転駆動される。このように、アークが無限軌道上を回転することから、サージ電圧が比較的長時間にわたって発生しても対処可能となるし、また電極の損傷も一段と少なくなる。
【００１０】
請求項３の電車線路用保安器は、上記第１電極（２１）と第２電極（２２）との両者の内部に永久磁石（２３）（２４）を配設したことを特徴としている。
【００１１】
上記請求項３の電車線路用保安器では、第１電極（２１）と第２電極（２２）との両者に永久磁石（２３）（２４）を配設したので、強い磁界が得られ、発生したアークを確実に移動させることができる。
【００１２】
請求項４の電車線路用保安器は、上記第１電極（２１）と第２電極（２２）とのギャップ距離を調整可能にしたことを特徴としている。
【００１３】
上記請求項４の電車線路用保安器では、ギャップ距離を調整可能にしたので、アークを発生させるときのサージ電圧や、アークを消滅させるときの電圧を適宜設定可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の電車線路用保安器の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、この発明の一実施の形態である電車線路用保安器（１）を有するき電回路の概略図である。まず、図１に示すように、ブースタートランス（ＢＴ）方式の交流き電回路では、所定区間毎にブースタートランス（ＢＴ）が設置され、図示しない変電所からの電力を、トロリー（Ｔ）を介して負荷（列車）に供給している。そしてトロリー（Ｔ）から負荷（図示せず）を介してレール（Ｒ）に流れる電流は、吸い上げ線（Ｅ）で負き電線（ＮＦ）に吸い上げられ変電所に帰還する。このとき上記吸い上げ線（Ｅ）は、ブースタートランス（ＢＴ）が設置された区間毎に設置されている。また同図において、（５）は、上記トロリー（Ｔ）にあるエアセクションで、上記各ブースタートランス（ＢＴ）にそれぞれ介設されている。
【００１５】
さらに上記き電回路には、き電線の地絡事故が発生した際に、電気設備を保護するため、負き電線（ＮＦ）と接地間に電車線路用保安器（１）が設置されている。図２は、電車線路用保安器（１）に用いられる放電器（２０）を示す概略構成図である。放電器（２０）は、相対向して配置された概略円盤状の第１電極（２１）と第２電極（２２）とを有している。第２電極（２２）は、所定位置に固定された固定電極であり、また第１電極（２１）は、上記第２電極（２２）に対して、近接、離反する方向（図中矢印Ａ方向）に移動する可動電極である。第１電極（２１）と第２電極（２２）とのそれぞれの内部には、図２、及び図３に示すように、外周部に複数個の永久磁石（２３）（２４）が環状に配置されている。この永久磁石（２３）（２４）に対応して第１電極（２１）と第２電極（２２）との相対向面には、例えばドーナツ板状の金属板（２５）（２６）が対向して取付けられている。各金属板（２５）（２６）は、放電面を構成するものであって、金属板（２５）（２６）の間が電極のギャップ（２７）であり、ギャップ（２７）の距離の調整は、第１電極（２１）を矢印Ａ方向に移動させることによってなされる。上記各永久磁石（２３）（２４）は、ギャップ（２７）に径方向外方（矢印Ｈ方向）又は径方向内方に向かう磁界が形成されるように配置されている。
【００１６】
第１電極（２１）と第２電極（２２）との間にサージ電圧が加わると、ギャップ（２７）内にアーク放電が生じる。サージ電圧による電界は、上記磁界を垂直に横切る方向に形成され、これにより、サージ電圧によるアーク放電は、上記磁界と電界に対し垂直な方向（紙面に垂直な方向）への駆動力を受け、両電極（２１）（２２）間で回転する。すなわち、第１電極（２１）を上から見た図３に示すように、円周（３１）上を時計方向に回転する。
【００１７】
図４に示すように、電極間電圧が所定電圧（Ｖｌ）を超えるとアーク放電が生じ放電電流が流れる。電極間電圧が高くなると放電電流が大になり、アーク放電の回転速度が上がる。電極間電圧が低下すると放電電流が減少しアーク放電の回転速度が下がり、所定電圧（Ｖ２）で放電が停止し放電電流は零になる。
【００１８】
従来のカーボン電極を利用した放電器では、点線で示すように、電圧が（Ｖ２）より小さくなっても（列車負荷による電圧が加わった状態でも）、放電が持続し、そのため、放電器が焼損したり、あるいは劣化する欠点があった。これに対して、図２の放電器（２０）では、発生したアークが回転駆動されることで、アーク放電が局所的に持続するのが抑制される。従って、電極の損傷は少なく、放電耐量（放電可能回数）も数百回程度に増加し、メンテナンスも非常に少なくて済む。また、対向する電極（２１）（２２）内に永久磁石（２３）（２４）を配設しているので保安器（１）がコンパクトであり、取扱いも容易である。また、サージ電圧によって発生したアークが、ドーナツ板状の金属板（２５）（２６）間で回転駆動され、無限軌道上を回転することから、サージ電圧が比較的長時間にわたって発生しても対処可能となるし、また電極の損傷も一段と少なくなるので、放電器（２０）の作動信頼性が向上し、耐久性を向上できる。さらに、上記第１電極（２１）と第２電極（２２）とのギャップ距離を調整可能にしたので、アークを発生させるときのサージ電圧や、アークを消滅させるときの電圧を適宜設定可能となり、この点においても作動信頼性が向上する。
【００１９】
上記放電器（２０）は、図５のオートトランス（ＡＴ）方式の交流き電回路の電車線路用保安器（１）にも適用できる。オートトランス（ＡＴ）方式の交流き電回路では、所定区間毎にオートトランス（ＡＴ）が設置され、図示しない変電所からの電力をトロリー（Ｔ）を介して列車（負荷）に供給している。このき電回路では、き電線（Ｆ）又はトロリー（Ｔ）に地絡事故が発生した際に、電気設備を保護するため、保護線（ＰＷ）と接地間に電車線路用保安器（１）が設置されており、この保安器（１）においても上記放電器（２０）が適用できる。なお、図５において、（Ｒ）はレールを示している。
【００２０】
以上にこの発明の電車線路用保安器の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態においては、アークを円周上を走行させるようにしているが、アークの走行軌跡はこれに限定されず、楕円等の任意の軌跡上を走行させることが可能である。また、上記においては、第１電極（２１）と第２電極（２２）の両者に永久磁石（２３）（２４）を配置しているが、永久磁石（２３）（２４）は、いずれか一方の電極（２１）（２２）にだけ配置するようにしてもよい。もっとも第１電極（２１）と第２電極（２２）との両者に永久磁石（２３）（２４）を配設すれば、強い磁界が得られ、発生したアークを確実に移動させることができる。さらに上記においては、放電面（２５）（２６）を金属板にて構成しているが、非磁性材料を使用した場合には、放電面（２５）（２６）間のギャップ（２７）内において、磁界の形成が良好に行える。すなわち、磁性材料を使用した場合には、磁界が主として磁性材料内部に形成されてしまい、ギャップ（２７）内での磁場が弱くなってしまうためである。
【００２１】
【発明の効果】
上記請求項１の電車線路用保安器では、発生したアークが移動することで、電極の損傷は少なくなり、放電耐量が増加し、メンテナンスも非常に少なくて済む。
【００２２】
上記請求項２の電車線路用保安器では、アークが無限軌道上を回転することから、サージ電圧が比較的長時間にわたって発生しても対処可能となるし、また電極の損傷も一段と少なくなるので、放電器の作動信頼性が向上し、耐久性を向上できる。
【００２３】
上記請求項３の電車線路用保安器では、強い磁界が得られ、発生したアークを確実に移動させることができるので、作動信頼性が向上する。
【００２４】
上記請求項４の電車線路用保安器では、ギャップ距離を調整可能にしたので、アークを発生させるときのサージ電圧や、アークを消滅させるときの電圧を適宜設定可能となるので、作動信頼性が一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態である電車線路用保安器を有するき電回路の概略図である。
【図２】上記保安器において用いられる放電器の縦断面略図である。
【図３】上記放電器の平面視略図である。
【図４】上記放電器の放電特性を示す電圧と電流の関係を示すグラフである。
【図５】上記放電器のオートトランス方式の交流き電回路への適用例を示すき電回路の概略図である。
【符号の説明】
１  保安器
２０  放電器
２１  第１電極
２２  第２電極
２３  永久磁石
２４  永久磁石
２５  金属板（放電面）
２６  金属板（放電面）
２７  ギャップ
【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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