(57)【要約】      （修正有）【課題】高さ低減を実現できる分岐ユニットまたは車両システムを提供する。【解決手段】ユニット開閉器７０は、固定電極３及び可動電極５と、固定電極３または可動電極の５一方に接続される第１のブッシング導体１２Ａと、固定電極３または可動電極５の他方に接続される第２のブッシング導体１２Ｂを備える。第１のＴ型ケーブルヘッド４０Ａは、第１のブッシング導体１２Ａに一端が接続され、第２のＴ型ケーブルヘッド４０Ｃは、第１のＴ型ケーブルヘッド４０Ａにおける一端とは別の端部に接続され、第３のＴ型ケーブルヘッド４０Ｂは、第２のブッシング導体１２Ｂに一端が接続され、第１のＴ型ケーブルヘッドと第２のＴ型ケーブルヘッドは、各々が異なる回路に接続され、各Ｔ型ケーブルヘッド及びユニット開閉器７０は、表面が接地電位である。【選択図】図４
2017208870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＴ型ケーブルヘッドと、
第２のＴ型ケーブルヘッドと、
第３のＴ型ケーブルヘッドを備える分岐ユニットであって、
固定電極及び可動電極を備える開閉器と、前記固定電極または前記可動電極の一方に接続される第１のブッシング導体と、前記固定電極または前記可動電極の他方に接続される第２のブッシング導体を備え、
前記第１のＴ型ケーブルヘッドは、前記第１のブッシング導体に一端が接続され、
前記第２のＴ型ケーブルヘッドは、前記第１のＴ型ケーブルヘッドにおける前記一端とは別の端部に接続され、
前記第３のＴ型ケーブルヘッドは、前記第２のブッシング導体に一端が接続され、
前記第１のＴ型ケーブルヘッドと前記第２のＴ型ケーブルヘッドは、各々異なる回路に接続されており、
各前記Ｔ型ケーブルヘッドと前記開閉器の表面が接地電位であることを特徴とする分岐ユニット
【請求項２】
請求項１に記載の分岐ユニットであって、各前記Ｔ型ケーブルヘッド、前記開閉器は、略同一平面内に配置されることを特徴とする分岐ユニット
【請求項３】
請求項１または２に記載の分岐ユニットであって、前記Ｔ型ケーブルヘッドが接続されるブッシングは、前記可動電極の可動方向と略直角方向に設けられることを特徴とする分岐ユニット
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分岐ユニットであって、前記第３のＴ型ケーブルヘッドの端部のうち、前記第２のブッシングに接続される端部とは別の端部に接続されるアレスタを備えることを特徴とする分岐ユニット
【請求項５】
屋根が接地された車両と、
前記屋根に配置される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の分岐ユニットを備え、
前記分岐ユニットは前記屋根に略平行に配置されることを特徴とする車両システム
【請求項６】
請求項５に記載の車両システムであって、
前記屋根に配置され、かつ前記分岐ユニットと直列接続される直線ジョイントと、
前記直線ジョイントに電気的に接続され、かつ前記車両の床下に配置される主変圧器を備え、
前記直線ジョイントは遮断器を有しており、
前記床下には遮断器は配置されないことを特徴とする車両システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分岐ユニットまたは車両システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両などに搭載される高圧引き通しケーブルの分岐ユニットは、開閉機能を有しないものが多かった。分岐ユニットが開閉機能を有しないと、高圧引き通しケーブルのいずれかに地絡故障が生じた場合、乗務員が手作業で回路を切り離さなければならず、大きな手間となっていた。これを改善するための、開閉機能を有する分岐ユニットとして例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
その開閉装置は、架線からの電力を集電する集電装置と、前記集電装置に接続され、車両の屋根上に設置された回路遮断ユニットと、前記回路遮断ユニットに接続された複数の電力ケーブルと、を備え、前記回路遮断ユニットは、前記屋根の上方に配置され、前記集電装置に接続される回路に接続された回路遮断器と、前記回路遮断器の端子部に一体的に接続された状態で前記回路遮断器の下方に配置され、前記複数の電力ケーブルが接続された分岐ジョイントと、を有している。本構成において、分岐ジョイントは、８つのブッシングを備え、そのうちの４個のブッシングにはそれぞれ１本ずつＴ型ケーブルヘッドを有する高電圧ケーブルが接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／９５８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、回路遮断器の端子部が剥き出しで気中絶縁された状態にある。電流経路である端子部は高圧となるが、車両の屋根は安全上、接地電位とされており、端子部と車両の屋根との距離を離隔することが必須となる。一方で、鉄道車両の屋根等に配置される分岐ユニットに対してはスペース的な制約も多く、特に高さを低く出来ることが望ましい。
【０００６】
そこで、本発明では高さ低減を実現できる分岐ユニットまたは車両システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る分岐ユニットは、第１のＴ型ケーブルヘッドと、第２のＴ型ケーブルヘッドと、第３のＴ型ケーブルヘッドを備える分岐ユニットであって、固定電極及び可動電極を備える開閉器と、前記固定電極または前記可動電極の一方に接続される第１のブッシング導体と、前記固定電極または前記可動電極の他方に接続される第２のブッシング導体を備え、前記第１のＴ型ケーブルヘッドは、前記第１のブッシング導体に一端が接続され、前記第２のＴ型ケーブルヘッドは、前記第１のＴ型ケーブルヘッドにおける前記一端とは別の端部に接続され、前記第３のＴ型ケーブルヘッドは、前記第２のブッシング導体に一端が接続され、前記第１のＴ型ケーブルヘッドと前記第２のＴ型ケーブルヘッドは、各々異なる回路に接続されており、各前記Ｔ型ケーブルヘッド、前記開閉器及び各前記ブッシング導体は、表面が接地電位であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る車両システムは、屋根が接地された車両と、前記屋根に配置される上記分岐ユニットを備え、前記分岐ユニットは前記屋根に略並行に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高さ低減を実現できる分岐ユニットまたは車両システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の鉄道車両編成の例を示す図である。
【図２】実施例１の鉄道車両編成のき電回路図である。
【図３】実施例１の開閉器の配置状態を示す平面接続図である。
【図４】実施例１の開閉器の部品図である。
【図５】実施例１の開閉器の艤装状態の平面図である。
【図６】実施例１の開閉器の艤装状態の平面図である。
【図７】実施例２の開閉器の艤装状態の平面図である。
【図８】実施例３のき電回路を示す平面接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施する上で好適となる実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、発明の内容が下記具体的態様に限定されるものではない。本発明は、下記態様を含めて種々の態様に変形することが無論可能である。
【実施例１】
【００１２】
実施例１について図１から図６を用いて説明する。
【００１３】
まず、図１は本発明の鉄道車両の実施例１における車両編成の例を示す。該図に示す如く、本実施例の鉄道車両１００は符号1stCar、2ndCar、3rdCar、4thCar、5thCar、6thCar、7thCar、8thCarの８両編成で構成されている。車両の屋根上には高圧引き通しケーブルRC1、RC2、RC3、RC4、RC5が配置され、それらのケーブルは直線ジョイントSJ1、SJ2、SJ3、SJ4で車両間を接続されていて、かつT分岐ジョイントTJ1、TJ2で車両床下方向に分岐されている。図３で後ほど説明するように、T分岐ジョイントTJ1と直線ジョイントSJ2は一体に構成する(70V)。また、T分岐ジョイントTJ2と直線ジョイントSJ4は一体に構成する(70W)。一方高圧引き通しケーブルRC3、RC5にはパンタグラフPG1、PG2が接続されていて、図示しないき電線から電力を受電する。
【００１４】
図２は電気回路を示す。高圧引き通しケーブルRC1は直接床下に設けられた受電用VCB1の１次側に接続され、受電用真空遮断器VCB1の２次側は主変圧器Tr1に接続され、主変圧器Tr1の２次巻線は電動機に、３次巻き線は補器へ電力を供給する。同じく、Ｔ分岐ユニットTJ1で分岐された高圧引き通しケーブルは床下に設けられた受電用真空遮断器VCB2の１次側に接続され、受電用VCB2の２次側は主変圧器Tr2に接続され、主変圧器Tr2の２次巻線は電動機に、３次巻き線は補器へ電力を供給する。同じく、Ｔ分岐ユニットTJ2で分岐された高圧引き通しケーブルは床下に設けられた受電用真空遮断器VCB3の１次側に接続され、受電用VCB3の２次側は主変圧器Tr3に接続され、主変圧器Tr3の２次巻線は電動機に、３次巻き線は補器へ電力を供給する。該図に示される様に、受電用真空遮断器VCB1、VCB2、VCB3及び各主変圧器Tr1、Tr2、Tr3については、床下に配置されており、それ以外の図２に明示される電気機器(RC, SJ, PG, TJ)は屋根の上に配置されている。作業者が屋根の上に登るのは利便性を欠くため、極力登らずに作業出来ることが好ましい。また、屋根の上に機器を配置する場合、車両の屋根の特に高さ方向でのスペースの制約が大きく、電気機器も高さを低減できることが望まれる。
【００１５】
この回路において、符号Faultで示した位置で地絡故障が発生した場合には、直線ジョイントSJ2を外部からの指令により自動で開放することで、主変圧器Tr1のみを切り離して運転を続行することが可能になる。具体的には、下述するユニット開閉器70Uにおける可動電極５を動作させる。本実施例では、符号Faultで示した位置で地絡故障が生じた場合を例に説明しているため、事故の波及を防ぐべく、直線ジョイントSJ2のみが回路の切り離しを行っているが、地絡故障の場所に応じて、切り離しを行う直線ジョイントが変わるのは言うまでも無い。本構造とすることで、車両の屋根上に作業者が登ることなく、不具合  箇所を含む高電圧ケーブルと健全な高電圧ケーブルとを自動的に分離することができる。
【００１６】
図３は具体的な開閉器の構成を示す。特に、該図におけるユニット開閉器70U、70V、70Wは平面図で描かれている。本実施例において、Ｔ型ケーブルヘッド、ユニット開閉器及び各ブッシング導体は、略同一平面内に配置されており、車両の屋根の高さ方向でのスペース低減を実現している。
【００１７】
まず、図２の直線ジョイントSJ1はユニット開閉器70Uで構成する。ユニット開閉器70Uの固定側には高圧ケーブル42UBに取り付けられたケーブルヘッド40UBが接続される。可動側には高圧ケーブル42UAに取り付けられたケーブルヘッド40UAが接続される。開閉器はケース80Uに収納される。
【００１８】
次に、図２の直線ジョイントSJ2とT分岐ユニットTJ1はユニット開閉器70Vで構成する。ユニット開閉器70Vの固定側には高圧ケーブル42VBに取り付けられたケーブルヘッド40VBが接続される。可動側には高圧ケーブル42VA1、42VA2、42VA3が取り付けられ、それぞれ、開閉器ユニット70W、受電用真空遮断器VCB2、パンタグラフPG1に接続される。開閉器はケース80Vに収納される。
【００１９】
更に、図２の直線ジョイントSJ4とT分岐ユニットTJ2はユニット開閉器70Wで構成する。ユニット開閉器70Wの固定側にはユニット開閉器70V側と接続される高圧ケーブル42WBに取り付けられたケーブルヘッド40WBが接続される。可動側には高圧ケーブル42WA1、42WA2が取り付けられ、受電用真空遮断器VCB3、パンタグラフPG2に接続される。開閉器はケース80Wに収納される。
【００２０】
このように鉄道車両一編成に搭載することで、直線ジョイントと分岐ジョイントの主要部が共通であるため、組み立て性、保守性が向上する。鉄道車両側取り付け台座も共通に出来る。
【００２１】
続いて図４に実施例１のユニット開閉器７０の詳細を示す。ユニット開閉器７０は、固定電極３と固定電極３に対して接触または解離する可動電極５と、固定電極３及び可動電極５の周囲を覆うアークシールド６と、アークシールド６を支持すると共に、真空インタラプタ１の外側容器を構成する円筒形状のセラミック絶縁筒７と、ベローズ２等から構成される真空インタラプタ１を備えている。真空インタラプタ１の外側容器は、セラミック絶縁等７の両端を端板で覆って構成され、内部を真空状態に維持している。固定電極３は、固定導体に接続されており、固定導体は真空インタラプタ１の外に引き出されている。可動電極５は、可動導体に接続されており、固定導体は真空インタラプタ１の外に引き出されている。上述のベローズ２は、可動導体と可動側の端版の間に配置されて、真空インタラプタ１の真空状態を維持したまま可動導体が可動出来る様にしている。ユニット開閉器７０は更に、可動導体側と接続されるブッシング導体１２Ａと、固定導体側と接続されるブッシング導体１２Ｂをエポキシ樹脂などの固体絶縁物２１でモールドし、真空インタラプタ１の可動側にはばねコンタクト２２などの集電部と、真空インタラプタ１の可動電極５を固定電極３に対して接離自在に駆動する気中絶縁操作ロッド２０を備えている。固体絶縁物２１は、真空インタラプタ１、ブッシング導体１２Ａ及びブッシング導体１２Ｂを密着して覆う他、気中絶縁操作ロッド２０の周囲を覆っている。気中絶縁操作ロッド２０の周囲の空間は、固体絶縁物２１とゴムベローズ２３などの可撓性部材によって封止し、内部には乾燥空気やＳＦ６ガスなどの絶縁ガスを封入している。なお、ゴムベローズ２３の代りに直線シールを適用したり、また、透湿性を備えた膜で封止しても良いし、あるいは気中絶縁操作ロッド２０の沿面距離を十分に大きく確保することによってその周囲の空間を封止せずに大気状態としてもよい。気中絶縁操作ロッド２０はレバー３１の一端に接続され、レバー３１の他端は電磁操作器３０に接続されている。電磁操作器３０は、レバー３１に対して真空インタラプタ１と同じ側に配置され、かつ、真空インタラプタ１と実質的に並行になる様に並んで配置されている。この様な配置とすることで、可動導体の可動方向にユニット開閉器７０全体が長くなるのを防止できる。電磁操作器３０については、詳述は省略するが、例えばバネに永久磁石と電磁石を組み合わせて、電磁石を構成するコイルへの通電をＯＮ／ＯＦＦ切り換えることで駆動力を発生している。
【００２２】
この構成においてユニット開閉器７０は、真空インタラプタ１の固定側に１つの電気接続部１０Ｂを、可動側に１つの電気接続部１０Ａを具備し、電気接続部１０ＡにはＴ型ケーブルヘッド４０Ａ、接続導体４４、Ｔ型ケーブルヘッド４０Ｃ、絶縁栓４１Ｃを順に重ねて取り付ける。一方、電気接続部１０ＢにはＴ型ケーブルヘッド４０Ｂ、絶縁栓４１Ｂを順に重ねて取り付ける。接続導体４４は、導体の周囲を固体絶縁物で覆うことで例えば構成される。これらは電磁操作器３０とは反対側に設けられる。
【００２３】
次に図５は、図４に示したユニット開閉器７０をケース８０中に収納し、電気接続部１０Ａ及び電気接続部１０Ｂに偏荷重が掛からないようにケーブル４２Ａ、ケーブル４２Ｂ、ケーブル４２Ｃをケース８０で機械的に保持していて、分岐ジョイントを構成する。ケーブル４２Ｂは鉄道車両の前方（図中左方向）へ、ケーブル４２Ａは鉄道車両の後方（図中右方向）へ引き通され、ケーブル４２Ｃは床下の主変圧器に接続される。実施例では、ユニット開閉器70V, 70Wには、可動側に一つ、固定側に一つの２つのブッシングを備え、一方のブッシングにＴ型ケーブルヘッドを２段接続するだけで、分岐ユニットを構成できる。Ｔ型ケーブルヘッド、接続導体４４は汎用品を使用できるため、安価に調達できる。
【００２４】
上記ユニット開閉器には、固定側と可動側にそれぞれ１個のブッシングを接続し、一方のブッシングにはＴ型ケーブルヘッドを１段接続し、また他方のブッシングには複数段続している。そして、複数段接続されたケーブルはそれぞれ別回路に接続され、かつＴ型ケーブルヘッドと開閉器は略水平方向の同一面上に配置されている開閉器を複数台、鉄道車両の屋根上の高圧引き通しケーブルの途中に設置し、車両間を電気的に切り離すことを可能としている。また、高圧引き通しケーブルを分岐して、車両の床下に設置された受電用真空遮断器に接続している。
【００２５】
本実施例では、安全性を確保するべく、車両の屋根は接地されており、さらにＴ型ケーブルヘッド、ユニット開閉器の表面は接地電位になっている。一般に、作業者の安全性確保の観点から車両の屋根は接地されているが、上述の様に、車両の屋根に配置する電気機器に対しては、高さ上の制約も大きい。これに対して本実施例によれば、Ｔ型ケーブルヘッド、ユニット開閉器の表面が接地電位になっているため、車両の屋根との間で絶縁距離を確保する必要が無く、高さを低減できる。より具体的には、分岐ユニットを屋根上に屋根に対して略並行に配置することが可能になる。
【００２６】
また、各ブッシング導体１２Ａ，１２Ｂは、可動電極５の可動方向に対して実質的に直角な方向に配置されており、可動方向に大型化することを防止している。本実施例では、可動電極５の可動方向に対して実質的に直角な方向に配置しているが、少なくとも可動方向とは異なる方向に設けられていれば、一定の効果は期待できる。
【００２７】
また、図６に示す様に、ケース８０内のユニット開閉器７０の固定側と可動側の相対位置を逆転させることも可能である。この様に構成しても上記と同様な効果を得られる。
【００２８】
更に、ユニット開閉器の構造を標準化することで部品管理が容易化される。
【実施例２】
【００２９】
実施例２について図７を用いて説明する。実施例２では、ユニット開閉器７０の固定側のケーブルヘッド４０Ｂに、アレスタ５４を重ねて接続している。
【００３０】
本実施例では、ケース８０内のスペースを有効に利用して、アレスタ５４を実装することにより、雷撃などによる過電圧の侵入を抑制することが出来る。アレスタ５４についても、可動電極５の可動方向に平行な方向に配置されており、高さ方向に大型化することを防止している。本実施例では、可動電極５の可動方向に対して実質的に平行な方向にアレスタ５４を配置しているが、略平行な方向に設けられていれば、一定の低背化効果は期待できる。
【実施例３】
【００３１】
実施例３について図８を用いて説明する。本実施例では、実施例１または実施例２の分岐ジョイントと、直線ジョイントを直列接続し、屋根上に置いたき電回路を示す。直線ジョイントに接続されたケーブル４２ＲＡは車両床下に配置した主変圧器に接続する。ここで、分岐ジョイントを構成する開閉器ユニット７０Ｖは短絡電流遮断性能なしの断路器とし、直線ジョイントを構成する開閉器ユニット７０Ｒは、短絡電流遮断性能有りの遮断器とする。本実施例では、開閉器ユニット７０Ｒが遮断器として機能するため、床下に遮断器を配置する必要がなくなる。その結果、客室スペースが拡大でき、また保守性が向上する。
【符号の説明】
【００３２】
１  真空インタラプタ 
２  ベローズ
３  固定電極
５  可動電極
６  アークシールド
７  セラミック絶縁筒
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  電気接続部 
１２Ａ，１２Ｂ  ブッシング導体
２０  気中絶縁操作ロッド
２１  固体絶縁物 
２２  ばねコンタクト
２３  ゴムベローズ
３０、３０A、３０B、３０C  電磁操作器 
３１  レバー 
３２  電源コンデンサ
３３  制御基板   
３４  切替スイッチ 
４０A、４０B、４０C  ケーブルヘッド 
４１A、４１C  絶縁栓 
４２A、４２B、４２C  ケーブル 
４３  アレスタ 
４４  接続導体
５０  ＡＣ回路 
５１  ＤＣ回路 
５２  パンタグラフ回路     
５３  接地回路 
５４  アレスタ回路 
６０  回路間連結母線 
７０  ユニット開閉器 
８０  ケース 
【図１】
2017208870.tif 000003
【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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