JPH0474217B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は定電位式の排流器の提供に係わるも
のであり、特許登録No.764101（特願昭43−58989）
にかゝる発明の改良によるものである。

例えば、選択排流器の排流電流制御には）直
列抵抗の挿入、）定電流制御方式、）定電位
制御方式、などが行われている。

），）は雨天晴天などの天候変化によるレ
ールおよび埋設管の漏れ抵抗の変化により排流電
流による管対地電位の変化率が変動し、適正な管
対地電位を常時保持することが不可能であり、
）は管対地電位制御としては理想的であるが、
複雑な増巾回路を必要とし、これに対する電源を
確保しなければならない。

すなわち、選択排流器は最も一般的な方式とし
ては第１図に示す如く、ダイオードイを防食対象
物である埋設管ロなどと、電鉄軌条ハなど電食の
原因となる迷走電流ニの発生源（迷走電流の帰流
する物体）との間に接続し、迷走電流ニの帰流回
路を形成するものである。然しこれのみでは、迷
走電流ホは無制限に流れ、埋設管ロなどの対地電
位は大巾に下り、過防食の状態になる。この過防
食は管体被覆の剥離を起すのみでなく、他の埋設
物に対する干渉も誘導し、問題が多い。

これを抑制するため排流回路に直列抵抗ヘを入
れるか、排流電流ホを一定値以下に制限する、定
電位型排流器が用いられている。然し、この両方
法共、埋設管ロおよび軌条ハの対地漏れ抵抗が変
化すると、排流電流に対する管対地電位の変化率
が変つてしまい、被防食体の自然電位或は防食電
位を保持出来なくなつたり、過防食になつたりす
ることがある。これを第２図に示す。即ち、直列
抵抗を大にすれば、漏れ抵抗の高い時期（主とし
て晴天の続いた時）は良好な動作が得られるが、
漏れ抵抗の下つた時期（主として雨天の続いた
時）は電食の恐れを生じ、直列抵抗を小にすれ
ば、漏れ抵抗の高い時期、過防食となる。定電流
制御方式は、排流電流をある一定値に制限するの
で、それ以上の排流電流が流れ得る条件（軌条と
埋設管との電位差が増大した場合）では、排流器
0FF時と同じ特性になり、設定電流を大きくすれ
ば、漏れ抵抗増大時過防食となり、小さくすれば
電食の恐れを生じ、その適正値を決定するのは、
漏れ抵抗の変化が大きい程困難である。

一方、これ等に対し、定電位方式の排流器も開
発されているが、現在開発されているものは、直
流増巾器を内蔵し、複雑であり、その電源も必要
としている。

尚、直列抵抗Ｏの場合および直列抵抗R_S接続
の場合を式によつて示せば次の如くである。

直列抵抗Ｏの場合の排流電流I_D時の管対地電位
と、迷走電流Ｏの場合の管対地電位との電位差を
V_PDとすると、その電位変化率R_Oは次式によつて
表わされる。

R_O＝R_P−（R_P＋R_R）／Ｋ（V_PD＝I_DR_O） R_P，R_Rは排流点から見た埋設管および軌条の
対地漏れ抵抗であり、Ｋは排流器OFF時の軌条
対埋設管電圧と埋設管対地電位の変化量との比で
ある。又直列抵抗R_S接続時の電位変化率R_Cとす
れば、 R_C＝β〔R_P−（R_P＋R_R）／Ｋ〕 （V_PD＝I_DR_C） であつて、βは電位変化量の減少率である。いず
れの電位変化率もＫ，R_P，R_Rによつて決定され、
Ｋ，R_P，R_Rは降雨などの自然現象や、埋設管お
よび軌条の補修、模様替えや経年変化によつて定
常値を保つものではない。

本発明は叙上の事情に鑑みなされたもので、軌
条等への排流が適用可能な地点に於ける以上述べ
た如き従来技術の排流器の不便さを排し、管対地
電位を一定値に、無電源で制御する装置を開発し
たものである。

本発明装置の特徴とするところは、埋設管など
における、迷走電流の排流回路に、多段増巾を旋
こすを良しとするトランジスターを用い、そのエ
ミツタ側に防食対象物を接続し、このコレクタ側
に軌条等の排流電流受け体を接続し、そのベース
に流電陽極などの任意の金属体を接続し、この金
属体を埋設管など防食対象物の近傍に設置し、埋
設管などの防食対象物の対地電位が、該金属体の
電極電位に接近近似した場合、ベース電流が減少
し、排流電流が抑制され、埋設管などの防食対象
物の電位が、該金属の電極電位と近似した値に制
御される特性を持つとした点にあり、以下、これ
を図にもとづいて詳細に説明する。

第３図〜第５図は本発明の基本原理説明図であ
り、第３図は本発明のトランジスタ利用排流法の
基本結線図で、図中１は大地を、２は埋設管など
を、３は例えばマグネシウムなどの金属体を、４
は電車軌条を、６は埋設管とマグネシウムなどの
金属体との間に生じるガルバニツク電流を、７は
軌条と前記金属体との間のガルバニツク電流を示
す。又２′は埋設管などの排流点から見た漏れ抵
抗R_Pを、３′は前記金属体の接地抵抗を、４′は
排流接続点から見た軌条の漏れ抵抗R_Rを示し、
３″は金属体のガルバニツク電流発生の起電力で
ある。軌条からの漏れ電流（迷走電流）がない場
合は、この状態にあり、トランジスター５は、ト
ランジスターとしての機能はしていない。

第４図の状態は、迷走電流の影響が埋設管に及
んでいるが排流していない情況である。即ち、ス
イツチ１０を開いておくと、遠方で軌条対地電圧
１１により軌条漏れ抵抗４″を通つた迷走電流は、
大地抵抗１″と遠方に於ける埋設管などの対地漏
れ抵抗２″を通り、夫々迷走電流９，８に分流し
て流れ、排流接続点附近でレール４に帰流し大地
電位勾配１′を形成する。迷走電流８は、排流点
附近の接地抵抗２′とトランジスタ回路に分流す
るが、スイツチ１０が開かれているため、トラン
ジスタは機能していない。トランジスタ電流６
は、埋設管２などの電位如何によつて、埋設管２
などにその場で戻るか、一端軌条４に入つて戻る
かが決る。この場合、排流点附近の埋設管などの
電位はその附近の大地に対して貴（高）である。

第５図は第４図のスイツチ１０を閉じて、トラ
ンジスタを機能させた状態を示す。

トランジスターベース電流６が流れることによ
り、軌条４に接続したコレクターには、コレクタ
ー電流６″が流れ、排流が可能となる。ベース電
流６は、埋設管２などと金属体３との電位差とト
ランジスタエミツターベース間抵抗及び金属体３
の接地抵抗３′によつて決まるので金属体３の持
つガルバニツク起電力を打消すまで、埋設管２な
どの電位が下がれば流れなくなり、排流は抑制さ
れる。つまり、従来の排流法では、排流点におけ
る軌条対埋設管などの電位差をV_D、排流電流をI_D
とすればI_D＝V_D／（R_P＋R_R）なる電流値になる
が、本方法では、埋設管２などの電位が、排流に
よつて、大地１よりも低くなり、金属体３のガル
バニツク起電力をを抑制するようになると、その
発生電流、即ち、トランジスタのベース電流が減
少して、コレクター電流即ち排流電流が抑制さ
れ、排流電流I_DはV_Oに比例しないで埋設管２など
と金属体３との電位差V_Gに比例する。従つて埋
設管２などの電位は、金属体３の電極電位を越え
て降下することはない。つまり過防食は自動的に
抑制されることになる。

今、金属体３にマグネシウム陽極を用いたとす
ると、その電極電位は、飽和硫酸銅電極基準約−
1.5V、埋設管などの鋼では約−0.5Vであり、（迷
走電流の影響下では＋1Vを越えることもある。）
防食電位は−0.85Vとされているから、約0.5Vの
駆動力で、所定のベース電流が得られればよい。
今この駆動電圧をV_Gとしエミツターベース間抵
抗と金属体の接地抵抗３′との和をR_Bとし、トラ
ンジスターの電流増巾率をαとすれば、ベース電
流I_B、コレクター電流I_Cは、 I_B＝V_G／R_B I_C＝I_B・α／（１−α） ＝αV_G／（１−α）R_B となる。I_C＝I_Dと考えると、R_Bの大きさ如何によ
つては、充分な排流電流が得られず、埋設管２な
どの電位は、電食危険電位に残る恐れがある。こ
のため、トランジスターの増巾機能を効果的にす
るため、２段増巾を行うが必要によつて更に増巾
を強化すれば、微小なベース電流によつて大電流
排流を行うことが出来る。然し、いくら排流を多
くしても、その排流電流は、埋設管２などの電位
を、金属体３の電位を越えて降下させることはな
い。

その詳細を第６図で説明する。

同図において、V_Nは迷走電流の影響のないと
きの埋設管２などの対地電位である。V_Iは迷走
電流の影響下で排流を行つていないときの埋設管
２などの対地電位であり、V_Mはマグネシウムな
どの金属体３の対地電位でである。R_O，R_Pは主
として晴天時、R_O′，R_P′は主として雨天時のも
のを表わす。排流電流は、R_O，R_Pの交点で示す
ことが出来るので夫々の排流電流はI_Da，I_Dbとな
る。管対地電位は、V_Nより＋側で電食危険電位
であり、V_Mより一側で概ね過防食電位である。

今、で示す特性曲線がトランジスタ１個によ
る排流特性｛α／（１−α）R_B｝によるものと
すれば、管対地電位は晴天時はｃ点に止まり、電
食の危険はないが雨天時にはｄ点に移り、電食の
危険が生ずる。このためトランジスターを複数個
用い、ｎ段の多段増巾を行えば、その特性はαが
変らないとすれば、｛α／（１−α）ⁿR_B｝となり
の如く、晴天時には管対地電位はｅ点に保持さ
れ、雨天時にはｆ点に保持され、電食の危険はな
くなり、且つ本方法の重要な特性である、過防食
の電位には決して達しないことも明瞭である。

第７図に２段増巾方式の場合を示す。５はpnp
型トランジスタであり、１２はnpn型トランジス
タを用いる。更に多くのトランジスタを用いる場
合も５以外は全てnpn型である。

増巾段数は、本方法を適用すべき地点の最大排
流特性を勘案して決定すればよい。ｆ点が飽和硫
酸銅電極基準−0.85V以下なら理想的である。

増巾段数を増加すれば、制御電位は、限りなく
金属体３の電位に接近近似せしめ得る。

叙上の本発明排流器の用途としては、選択排流
器としての他、埋設構造物（地中、水中）の干渉
防止用ボンド装置として用いることができる。干
渉とは、地中で防食対象物に向かつて流れる防食
電流により、大地中に電位勾配が生じ、その電位
勾配の大きな地帯に他の埋設物（非防食）が存在
すると、防食電流の一部がこの他の埋設物に分流
し、この電流の流出点に電食を発生する現象であ
る。本発明による排流器を干渉防止用ボンド装置
として使用する場合には、トランジスタのコレク
タを干渉体である防食対象物に、そしてエミツタ
を被干渉体である他の埋設物に接続することによ
つて、前述した本発明排流器の作用と同一な作用
で干渉を防止することができる。従つて、以下に
列記した諸効果が奏される。

なお、トランジスタのベースには金属体が接続
されることは云うまでもない。

１ 埋設管（被防食体）側の過防食がなくなる。

２ 過剰な排流を行わないことにより、 ａ 他埋設物への干渉が激減する。

ｂ 軌条の漏れ電流が激減し、埋出電食も減少
する。

ｃ 軌条自体の電食も抑制される。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な選択排流器の原理図、第２図
は当該選択排流器に於ける排流電流に対する管対
地電位の変化率を示す図表、第３図〜第５図は本
発明方式の基本原理説明図、第６図は各種条件下
での排流電流と管対地電位との相対関係を示す図
表、第７図は本発明に於ける２段増巾の場合の結
線図である。 符号の説明、イ……ダイオード、ロ……埋設
管、ハ……電鉄軌条、ニ……迷走電流、ホ……排
流電流、ヘ……直列抵抗、１……大地、２……埋
設管、２′……漏れ抵抗、３……金属体、３′……
接地抵抗、３″……起電力、４……電車軌条、
４′……漏れ抵抗、５……トランジスター、６…
…ガルバニツク電流、７……ガルバニツク電流、
８，９……迷走電流、１０……スイツチ、１１…
…軌条対地電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 埋設管などにおける、迷走電流の排流回路
   に、多段増巾を旋こすを良しとするトランジスタ
   ーを用い、そのエミツタ側に防食対象物を接続
   し、そのコレクタ側に軌条等の排流電流受け体を
   接続し、そのベースに流電陽極などの任意の金属
   体を接続し、この金属体を埋設管など防食対象物
   の近傍に設置し、埋設管などの防食対象物の対地
   電位が、該金属体の電極電位に接近近似した場
   合、ベース電流が減少し、排流電流が抑制され、
   埋設管などの防食対象物の電位が、該金属の電極
   電位と近似した値に制御される特性を持つとした
   ことを特徴とする定電位式排流器。 ２ 特許請求の範囲の第１項に記載の排流器を用
   いた選択排流器。 ３ 特許請求の範囲の第１項に記載の排流器を用
   いた埋設構造物の干渉防止用ボンド装置。