(57)【要約】      （修正有）【課題】碍子による空力騒音を大幅に低下できると共に、碍子による空気抵抗を大幅に低下でき、更にデザインが優れている鉄道車両用集電装置を提供する。【解決手段】集電装置は、上側にパンタグラフユニット１０を有し、下側に碍子２０及び支柱３０のユニットを有している。パンタグラフユニット１０は、パンタグラフ１１の下側を覆って周縁部１２ａから中央に向かって曲面状に立ち上がり、且つ走行方向に長く延びて流線型である外面部１２ｂを有する。碍子２０は、中央に配置される支柱３０を介して屋根上面Ｓに取付けられている。そして、碍子２０は、パンタグラフカバー１２の外面部１２ｂから連続的に中央近傍に向かって曲面状に下がっていき、且つ走行方向に長く延びて流線型である外面部２０ｃと、支柱３０周りに形成された凹部２０ｄから下向きに延びる複数段で環状の襞部２０ｅを有する。【選択図】図４
2014204450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線から高圧電力をパンタグラフによって集電するパンタグラフユニットと、
前記パンタグラフユニットを載置して高圧電力を絶縁する碍子とを備えた鉄道車両用集電装置において、
前記パンタグラフユニットは、前記パンタグラフの下側を覆って周縁部から中央に向かって曲面状に立ち上がり、且つ走行方向に長く延びて流線型である上側外面部を有し、
前記碍子は、前記パンタグラフユニットを一体的に組付けた状態で、中央に配置される支柱を介して屋根上面に取付けられていて、前記パンタグラフユニットの上側外面部から連続的に中央近傍に向かって曲面状に下がっていき、且つ走行方向に長く延びて流線型である下側外面部と、前記支柱周りに形成された凹部から下向きに延びる複数段で環状の襞部と、を有することを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項２】
請求項１に記載された鉄道車両用集電装置において、
前記襞部は、前記下側外面部の最下端より、上方に設けられていることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された鉄道車両用集電装置において、
前記パンタグラフユニットの周縁部は、碍子の周縁部に対して密閉構造を用いて接合されていることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載された鉄道車両用集電装置において、
前記支柱のうち前記下側外面部の最下端より下方では、水平断面が走行方向に長い扁平形状であり、下方に向かうに従って太くなっていることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載された鉄道車両用集電装置において、
前記上側外面部は、絶縁性の素材で構成されていることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パンタグラフユニットと碍子とを備えた鉄道車両用集電装置に関し、特に、碍子による空力騒音及び碍子による空気抵抗を大幅に低減できる鉄道車両用集電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道車両、特に新幹線（登録商標）等の高速鉄道車両では高速化が進んでいて、沿線環境を守るために、走行時の騒音を低減する様々な対策が取られている。ここで、鉄道車両の屋根上面には、鉄道車両用集電装置（以下、単に「集電装置」と呼ぶ）が設けられていて、パンタグラフによって架線から高圧電力を集電し、碍子によって高圧電力を絶縁して車体に電流が流れないようにしている。しかし、この集電装置は、高速走行時に、走行風が当たって空力騒音を発生させる大きな原因になっていた。
【０００３】
特に、碍子では、一般的に、沿面距離（２つの導電性部材の間で絶縁物の表面に沿った最短距離）をかせぐために、水平方向に延びて複数段で環状の襞部が形成されている。このため、走行風が碍子の襞部に直接当たって、大きな空力騒音が発生していた。そこで、従来から、碍子による空力騒音を低減するために、例えば下記特許文献１に記載された集電装置、又は下記特許文献２に記載された集電装置が提案されている。
【０００４】
下記特許文献１の集電装置では、図６に示すように、碍子１２０の周りを囲む風防カバー１４０が設置され、この風防カバー１４０には、走行方向（レール方向）の前方側及び後方側からパンタグラフ１１１に向かって緩やかに立ち上がる傾斜面１４０ａ，１４０ｂが形成されている。また、屋根上面Ｓにおいて、枕木方向の両端部に、略三角状の遮音カバー１５０が起立した状態で設置されている。このため、この集電装置１０１では、走行風が傾斜面１４０ａ，１４０ｂに沿って流れて碍子１２０に直接当たり難くなり、碍子１２０による空力騒音を低減すると共に、空力騒音が遮音カバー１５０によって外部に拡散し難くなるようにしていた。
【０００５】
また、下記特許文献２の集電装置では、図７に示すように、パンタグラフ２１１の台枠２１１ａが２つの碍子２２０によって支持されていて、各碍子２２０は、水平断面が走行方向に長く延びる扁平形状になっている。このため、この集電装置２０１では、従来に比べて、走行風が碍子２２０の襞部２２０ｅに直接当たる面積が小さくなり、碍子２２０による空力騒音を低減すると共に、碍子２２０による空気抵抗を小さくして、高速性を向上させるようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６３０４１９号
【特許文献２】特開２０００−２３３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の集電装置、及び上記特許文献２の集電装置では、以下の問題点があった。先ず、上記特許文献１の集電装置では、図６に示すように、屋根上面Ｓに対して大きな部材である風防カバー１４０及び遮音カバー１５０を設置するため、車両重量が増加していた。また、風防カバー１４０及び遮音カバー１５０は比較的高価なものであるため、車両コストも増加していた。更に、風防カバー１４０及び遮音カバー１５０の凹凸部分によってキャビティを構成するため、走行風の流れが乱れてパンタグラフ１１１の押上げ力や空力騒音にも影響していた。加えて、集電装置１０１のデザインが好ましくないという問題点もあった。
【０００８】
一方、上記特許文献２の集電装置２０１では、図７に示すように、上記した風防カバー１４０及び遮音カバー１５０のような大きなカバーを設置しないため、車両重量及び車両コストの点は改善できる。しかし、走行風が碍子２２０の襞部２２０ｅに直接当たる面積はまだ多く残っていて、碍子２２０による空力騒音の低減、及び碍子２２０よる空気抵抗の低減という効果には、まだ改善の余地があった。更に、この碍子２２０の襞部２２０ｅは露出して視認できるため、集電装置２０１のデザインが好ましくないという問題点もあった。
【０００９】
そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、風防カバー及び遮音カバーのような大きなカバーを設置することなく、碍子による空力騒音を大幅に低下できると共に、碍子による空気抵抗を大幅に低下でき、更にデザインが優れている鉄道車両用集電装置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】
【００１０】
本発明に係る鉄道車両用集電装置は、架線から高圧電力をパンタグラフによって集電するパンタグラフユニットと、前記パンタグラフユニットを載置して高圧電力を絶縁する碍子とを備えたものであって、前記パンタグラフユニットは、前記パンタグラフの下側を覆って周縁部から中央に向かって曲面状に立ち上がり、且つ走行方向に長く延びて流線型である上側外面部を有し、前記碍子は、前記パンタグラフユニットを一体的に組付けた状態で、中央に配置される支柱を介して屋根上面に取付けられていて、前記パンタグラフユニットの上側外面部から連続的に中央近傍に向かって曲面状に下がっていき、且つ走行方向に長く延びて流線型である下側外面部と、前記支柱周りに形成された凹部から下向きに延びる複数段で環状の襞部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る鉄道車両用集電装置によれば、碍子の襞部は、凹部で下向きに延びるように形成されているため、走行風が凹部で隠れる碍子の襞部に直接当たり難い。このため、碍子による空力騒音を大幅に低減できる。更に、碍子の下側外面部は走行方向に長く延びて流線型であるため、碍子による空気抵抗を大幅に低減できる。加えて、碍子はパンタグラフユニットを一体的に組付けていて、パンタグラフユニットの上側外面部及び碍子の下側外面部は、走行方向に長く延びて流線型であり、且つ凹凸がない平滑状になっているため、デザインが優れている。そして、風防カバー及び遮音カバーのような大きなカバーを設置する必要がなくなり、屋根上面より上方がシンプルになって、デザインの自由度が大きくなる。
【００１２】
また、本発明に係る鉄道車両用集電装置において、前記襞部は、前記下側外面部の最下端より、上方に設けられているが好ましい。
この場合には、走行方向から見たときに、襞部が碍子の凹部の中に完全に隠れる。このため、走行風が碍子の襞部にほとんど当たらず、空力騒音をより低減することができる。
【００１３】
また、本発明に係る鉄道車両用集電装置において、前記パンタグラフユニットの周縁部は、碍子の周縁部に対して密閉構造を用いて接合されていても良い。
この場合には、密閉構造によって、パンタグラフユニットの周縁部と碍子の周縁部との間の隙間で生じる風切音を防止すると共に、水や塵埃がパンタグラフユニットの周縁部及び碍子の周縁部から内部に侵入することを抑制でき、パンタグラフ等の故障率を低減できる。
【００１４】
また、本発明に係る鉄道車両用集電装置において、前記支柱のうち前記下側外面部の最下端より下方では、水平断面が走行方向に長い扁平形状であり、下方に向かうに従って太くなっていても良い。
この場合には、支柱の水平断面が走行方向に長い扁平形状であるため、支柱の水平断面が矩形又は円形である場合に比べて、空気抵抗を低減できる。また、支柱は下方に向かうに従って太くなっているため、支柱によって碍子及びパンタグラフユニットを強固に支持することができる。
【００１５】
また、本発明に係る鉄道車両用集電装置において、前記上側外面部は、絶縁性の素材で構成されていることが好ましい。
この場合には、碍子に加えて、パンタグラフユニットの上側外面部によって、沿面距離を更に長くすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の鉄道車両用集電装置によれば、風防カバー及び遮音カバーのような大きなカバーを設置することなく、碍子による空力騒音を大幅に低下できると共に、碍子による空気抵抗を大幅に低下でき、更にデザインが優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の集電装置を斜め上方から見たときの斜視図である。
【図２】本実施形態の集電装置を斜め下方から見たときの斜視図である。
【図３】図１に示したパンタグラフユニットを示した側面図である。
【図４】図１に示した集電装置を分解した側面図である。
【図５】本実施形態の集電装置を走行方向から見たときの図である。
【図６】従来の集電装置の一例として、集電装置を斜め上方から見たときの斜視図である。
【図７】従来の集電装置の別の例として、集電装置を斜め上方から見たときの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る鉄道車両用集電装置の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の集電装置１を斜め上方から見たときの斜視図であり、図２は、本実施形態の集電装置１を斜め下方から見たときの斜視図である。
【００１９】
集電装置１は、図１及び図２に示すように、上側にパンタグラフユニット１０を備え、下側に碍子２０及び支柱３０を備えて構成されている。碍子２０と支柱３０は、一体的に構成されたユニットになっているため、本実施形態の集電装置１は、主に２つのユニットで構成されている。ここで、図３は、図１に示したパンタグラフユニット１０を示した側面図である。なお、図３では、パンタグラフ１１以外が仮想線で示されている。
【００２０】
パンタグラフユニット１０は、架線（図示省略）から高圧電力をパンタグラフ１１よって集電するものであり、図３に示すように、パンタグラフ１１とパンタグラフカバー１２とを備えている。集電された高圧電力は、車体に搭載された遮断機、変圧器、インバータ装置等を介して走行モータに送られるようになっている。
【００２１】
パンタグラフ１１は、図３に示すように、くの字状のシングルアーム型パンタグラフであって、架線に接触する集電舟１１ａと、この集電舟１１ａから枕木方向外側に延びるホーン１１ｂと、集電舟１１ａに取付けられている上枠１１ｃと、この上枠１１ｃを揺動可能に支持する下枠１１ｄと、台枠１１ｅとを備えている。また、パンタグラフ１１には、集電舟１１ａを架線に対して接触又は非接触させるために、下枠１１ｄ及び上枠１１ｃを昇降させるアクチュエータ１１ｆ及びコイルスプリング１１ｇ等が設けられている。
【００２２】
パンタグラフカバー１２は、図３に示すように、パンタグラフ１１の下側（下枠１１ｄ、台枠１１ｅ、アクチュエータ１１ｆ、コイルスプリング１１ｇ）を覆う中空状のカバーである。このパンタグラフカバー１２は、周縁部１２ａから中央に向かって曲面状に立ち上がる外面部１２ｂを有している。外面部１２ｂは、空気抵抗が小さくなるように、走行方向（図３の左右方向）に長く延びて流線型であると共に、凹凸がない平滑状になっていて、外面部１２ｂの水平断面は、楕円状である。こうして、走行風がパンタグラフカバー１２の外面部１２ｂに沿って流れて、パンタグラフ１１の下側に直接当たり難く、パンタグラフ１１による空力騒音を低減できるようになっている。このパンタグラフカバー１２の外面部１２ｂが、本発明の「上側外面部」に相当する。
【００２３】
図１に示すように、外面部１２ｂの上側中央には、パンタグラフ１１の上枠１１ｃを貫通させるための貫通孔１２ｃが形成されている。この貫通孔１２ｃは、上枠１１ｃが昇降する際に上枠１１ｃと接触しない範囲で、できるだけ小さく構成されている。本実施形態では、パンタグラフカバー１２が、パンタグラフ１１の下側を覆う別部材になっているが、変形例として例えば、台枠１１ｅ（図３参照）がパンタグラフカバーを兼ね備えるような形状であることによって、パンタグラフとパンタグラフカバーとが一体的な部材であっても良い。ここで、図４は、図１に示した集電装置１を分解した側面図である。なお、図４では、碍子２０及び支柱３０において縦断面図が示されている。
【００２４】
碍子２０は、図１〜図４に示すように、パンタグラフユニット１０を載置して高圧電力を絶縁するためのものである。この碍子２０は、概略的にはラグビーボールの下半分のような大きな形状をしている。そして、碍子２０の周縁部２０ａとパンタグラフカバー１２（パンタグラフユニット１０）の周縁部１２ａとは、ボルト等で取付けられていて、パンタグラフユニット１０のメンテナンスを行うときには取外すことができるようになっている。また、碍子２０は、中央に配置される支柱３０を介して鉄道車両の屋根上面Ｓ（図５参照）に取付けられている。本実施形態において、碍子２０は、絶縁性の素材として陶磁器（セラミック）で構成されているが、絶縁性の素材は適宜変更可能である。
【００２５】
図４に示すように、碍子２０の周縁部２０ａの上面には、環状の防水パッキン２１を組付けるための環状溝２０ｂが、後述する水抜き穴部を除く全周に形成されている。これにより、碍子２０の周縁部２０ａの上面とパンタグラフカバー１２の周縁部１２ａの下面とが、防水パッキン２１を弾性変形させて挟持した状態で接合している。こうして、防水パッキン２１を用いた密閉構造によって、パンタグラフカバー１２の周縁部１２ａと碍子２０の周縁部２０ａとの間の隙間で生じる風切音を防止できると共に、水や塵埃がパンタグラフカバー１２の周縁部１２ａ及び碍子２０の周縁部２０ａから内部に侵入することを防止できる。但し、パンタグラフカバー１２の貫通孔１２ｃ等によって上方から内部に水が侵入する可能性があるため、碍子２０の周縁部２０ａの一部には、内部に侵入した水を外部へ排出するための水抜き穴部（図示省略）が設けられている。そして、後述するように、碍子２０の中央部分で構成される電気的な接続部４０では、浸水を完全に防止できる構造になっていて、その周囲が極力パッキンを用いて完全に密閉されている。なお、上述した密閉構造は、防水パッキン２１を用いた構造に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００２６】
次に、本実施形態の碍子２０の形状について、詳細に説明する。この碍子２０は、図１及び図２に示すように、パンタグラフカバー１２の外面部１２ｂから連続的に中央近傍に向かって曲面状に下がっていく外面部２０ｃを有している。外面部２０ｃは、走行方向（図４の左右方向）に長く延びて流線型であると共に、凹凸がない平滑状になっていて、外面部２０ｃの水平断面は、楕円状である。こうして、走行風が碍子２０の外面部２０ｃに沿って流れて、空気抵抗を低減できるようになっている。この碍子２０の外面部２０ｃが、本発明の「下側外面部」に相当する。
【００２７】
また、碍子２０は、図２及び図４に示すように、支柱３０の周りに形成された凹部２０ｄと、この凹部２０ｄから下向きに延びる３段で環状の襞部２０ｅを有している。本実施形態では、凹部２０ｄが上下方向に窪み且つ各襞部２０ｅが上下方向に延びるように、碍子２０が配置されていて、従来の一般的な碍子（図６及び図７参照）のように、凹部が水平方向に窪み且つ各襞部が水平方向に延びていない。こうして、本実施形態の凹部２０ｄと各襞部２０ｅの配置によって、走行風が凹部２０ｄと各碍子２０ｅに直接当たり難くなっている。各襞部２０ｅは、沿面距離（２つの導電性部材であるパンタグラフ１１と支柱３０との間で碍子２０の表面に沿った最短距離）を大きくするためのものであり、同心状で且つ楕円状になっている。各襞部２０ｅの長さは、襞部２０ｅの段数との兼ね合いで、使用する最高電圧に対して規定される沿面距離を確保できる寸法に設定されている。ここで、各襞部２０ｅは、沿面距離を大きくするために必要なものである。即ち、各襞部２０ｅによって沿面距離が十分確保されていないと、外面部２０ｃに付着した水や塵等が放電を生じさせて、電気絶縁の効果を十分に得られないためである。
【００２８】
本実施形態のように、鉄道車両の碍子において必要とされる沿面距離は使用する最高電圧によって規定されていて、例えば新幹線（登録商標）の場合には、３万Ｖ以上に対応できる沿面距離が規定されている。そして、本実施形態の碍子２０では、水平断面が走行方向に長い楕円状になっているため、走行方向（レール方向）と直交する枕木方向において、３万Ｖ以上の沿面距離を確保する必要がある。従って、碍子２０の枕木方向の長さ、襞部２０ｅの段数、襞部２０ｅの長さは、３万Ｖ以上の沿面距離を確保できるように、適宜設定されている。一方、碍子２０自体が大きくなると、車両重量が増加するため、沿面距離を確保できる範囲で、できるだけ碍子２０が小さくなるように構成されている。なお、本実施形態では、碍子２０の走行方向の寸法が楕円の形状に応じて大きくなる。
【００２９】
支柱３０は、図４に示すように、碍子２０及びパンタグラフユニット１０を支持するためのものであり、上側に取付部３０ａを有し、下側に支持部３０ｂを有している。取付部３０ａは、碍子２０の中央に対して高圧ブッシング（図示省略）によって取付けられている。そして、この取付部３０ａは、水平断面が走行方向に長い楕円状（扁平形状）になっていて、碍子２０のうち襞部２０ｅが形成される部分を多く確保するために、比較的細く形成されている。
【００３０】
一方、支持部３０ｂは、重量がある碍子２０及びパンタグラフユニット１０を強固に支持できるように、下方に向かうに従って太くなっていて、下面で屋根上面Ｓ（図５参照）に固定されている。また、支持部３０ｂは、水平断面が走行方向に長い楕円状（扁平形状）になっていて、支持部３０ｂの表面は凹凸がない平滑状になっている。これにより、例えば支持部３０ｂの水平断面が矩形又は円形である場合に比べて、走行風が支持部３０ｂの表面に対して円滑に流れ易くなり、空気抵抗を低減できるようになっている。
【００３１】
本実施形態において、支柱３０は、支持強度を十分に満たすように金属で構成されていて、３５０ｋｍ／ｈ以上で、風速が１００ｍ／ｓ以上の走行条件であっても、碍子２０及びパンタグラフユニット１０を強固に支持できるようになっている。なお、支柱３０は、支持強度が十分に確保できるものであれば、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等で構成されていても良い。
【００３２】
また、図４に示すように、支柱３０の中央には、上下方向に延びる貫通孔３０ｃが形成されていて、支柱３０の上に組付けられるカップ状の円環部材４１の底部分にも、上下方向に延びる貫通孔４１ａが形成されている。これら貫通孔３０ｃと貫通孔４１ａには、電力ケーブル３１が挿通されていて、電力ケーブル３１の上端が、パンタグラフ１１から延びる電力ケーブル１３の下端に接続されるようになっている。そして、電力ケーブル１３の下端の周りに配置された円筒部材４２が、電力ケーブル３１の上端の周りに配置された円環部材４１の周囲にパッキン（図示省略）を用いて組付けられている。こうして、碍子２０の中央部分で構成される電気的な接続部４０では、水密構造によって浸水を完全に防止できるようになっている。なお、碍子２０は上述したように絶縁性の素材で構成され、円環部材４１は後述するように絶縁性の素材で構成されているが、これら碍子２０と円環部材４１は、一体的に構成されたものであって良いし、別々の部材として接着されていても良い。碍子２０と円環部材４１を接着する場合には、接着部分において電気的な絶縁を十分確保している
【００３３】
円環部材４１と円筒部材４２は、漏電を防止できるように、絶縁性の素材で構成されている。そして、円環部材４１の貫通孔４１ａでは、電力ケーブル３１が貫通した状態で絶縁シール部材４３が密閉するように組付けられている。こうして、電力ケーブル３１の上端部では、絶縁部材で完全に覆われる密閉構造になっている。更に、絶縁性の素材で構成されている円環部材４１の底部分は、支柱３０の上端が露出しないように覆っていて、電力ケーブル３１で３万Ｖ以上の電力が流れても、漏電しないような十分な厚さを有している。こうして、支柱３０と円環部材４１との絶縁性を確実に保持している。また、電力ケーブル３１の下側は、走行方向の前方及び後方に分岐して、支持部３０ｂより外側まで延びている。そして、高圧ケーブル３２が、支持部３０ｂより外側まで延びている電力ケーブル３１の両端に接続される。こうして、パンタグラフ１１によって架線から集電した高圧電力は、電力ケーブル１３と電力ケーブル３１と高圧ケーブル３２を介して、車体側に供給される。
【００３４】
また、図４に示すように、貫通孔３０ｃには、絶縁コンパウンド３３が充填されていて、電力ケーブル３１の上側と支柱３０との間の電気絶縁を向上させている。なお、絶縁コンパウンド３３に換えて、ＦＲＰで構成される管を貫通孔３０ｃに挿入して、電気絶縁を向上させても良い。また、この支柱３０には、パンタグラフ１１のアクチュエータ１１ｆに圧縮空気を供給するための空気配管（図示省略）が絶縁を考慮して設けられている。
【００３５】
ところで、本実施形態の集電装置１では、上述したように、碍子２０の外面部２０ｃと凹部２０ｄと襞部２０ｅに大きな特徴がある。即ち、従来においては、鉄道車両の集電装置に用いられる碍子として、水平方向に延びて複数段で環状の襞部を有するものが一般的だった。このような碍子は、沿面距離をかせぐために用いられているが、走行風が碍子の襞部に直接当たって、碍子による空気騒音が大きく、且つ碍子による空気抵抗が大きいという問題点があった。
【００３６】
そこで、本実施形態の集電装置１では、碍子の形状を抜本的に変更して、先ず、碍子２０をパンタグラフユニット１０に一体的に組付けることができて、碍子２０の外面部２０ｃをパンタグラフカバー１２の外面部１２ｂに対して連続的に平滑状になるように形成している。そして、碍子２０の外面部２０ｃ及びパンタグラフカバー１２の外面部１２ｂが、上下対称で走行方向に長く延び、且つ流線型になっている。これにより、碍子２０による空気抵抗は大幅に低減している。
【００３７】
しかし、一般的には、碍子の外面部を平滑状にして空気抵抗を低減することと、碍子の襞部によって沿面距離を大きくすることは、相反する関係にあると考えられる。碍子の外面部が平滑状であるほど、碍子の襞部を形成する部分が無くなるためである。そこで、本実施形態では、従来のように襞部が水平方向に延びるのではなく、襞部２０ｅが下向きに延びるように碍子２０の向きを従来から変更することで、空気抵抗を低減することと沿面距離を大きくすることの両立を図るようになっている。
【００３８】
こうして、本実施形態では、走行方向から見たときに、曲面状に下がっていく碍子２０の外面部２０ｃによって、凹部２０ｄ及び襞部２０ｅが隠れるようになっている。特に、襞部２０ｅ（襞部２０ｅの先端）は、碍子２０の外面部２０ｃの最下端２０ｇ（図４参照）より上方に設けられているため、襞部２０ｅが碍子２０の外面部２０ｃによって完全に隠れることになる。このため、走行風が襞部２０ｅにほとんど当たらず、碍子２０による空気抵抗、及び碍子２０による空力騒音をより低減できる。ここで、図５は、図１に示した集電装置１を走行方向から見たときの図である。
【００３９】
図５に示すように、本実施形態の集電装置１では、碍子２０の外面部２０ｃ及びパンタグラフカバー１２の外面部１２ｂによって、碍子２０及びパンタグラフ１１による空気抵抗、及び碍子２０及びパンタグラフ１１による空力騒音を低減できるため、図６に示す従来の集電装置１０１と異なり、風防カバー１４０及び遮音カバー１５０が不要である。これら風防カバー１４０及び遮音カバー１５０は、大きく且つ比較的高価なものであった。従って、本実施形態では、風防カバー１４０及び遮音カバー１５０のような大きなカバーを設置しないことによって、車両重量及び車両コストを低減することができる。加えて、屋根上面Ｓより上方がシンプルになり、車両デザインの自由度を増やすことができると共に、風防カバー１４０及び遮音カバー１５０によって生じる振動を無くすことができる。
【００４０】
更に、本実施形態の集電装置１では、図５に示すように、主に、上側のパンタグラフユニット１０と、下側の碍子２０及び支柱３０の２つのユニットでシンプルに構成され、パンタグラフカバー１２の外面部１２ｂ及び碍子２０の外面部２０ｃは、凹凸がない平滑状で且つ流線型になっている。そして、支柱３０の支持部３０ｂの表面も凹凸がない平滑状になっている。従って、集電装置１として、凹凸がほとんどなくデザインに優れると共に、キャビティをほとんど構成しないため走行風が乱れ難くて、パンタグラフユニット１０の押上げ力を低減でき、更に空力騒音も低減することができる。
【００４１】
また、本実施形態の集電装置１では、上述したように、主に、２つのユニットでシンプルに構成され、碍子２０の数が１個である。そして、碍子２０を支持する支柱３０が１つであり、複数の細い支柱で支持するようになっていない。従って、従来の集電装置に比べて、ユニット化されてシンプルであり、且つ碍子及び支柱の数が少ないため、製造し易い集電装置になっている。
【００４２】
また、本実施形態の集電装置１では、パンタグラフカバー１２が、絶縁性の素材であるＦＲＰで構成されている。これにより、碍子２０に加えて、パンタグラフカバー１２の外面部１２ｂによっても、沿面距離を大きくすることができる。なお、パンタグラフカバー１２が絶縁性の素材でない場合には、パンタグラフカバー１２の外面部１２ｂに対してセラミックを溶射することで、外面部１２ｂが絶縁性の素材であるように構成しても良い。
【００４３】
本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の集電装置１によれば、図４に示すように、碍子２０の襞部２０ｅは、凹部２０ｄで下向きに延びるように形成されているため、走行風が凹部２０ｄで隠れる碍子２０の襞部２０ｅに直接当たり難い。このため、碍子２０による空力騒音を大幅に低減できる。更に、碍子２０の外面部２０ｃは走行方向に長く延びて流線型であるため、碍子２０による空気抵抗を大幅に低減できる。加えて、碍子２０はパンタグラフユニット１０を一体的に組付けていて、パンタグラフカバー１２の外面部１２ｂ及び碍子２０の外面部２０ｃは、走行方向に長く延びて流線型であり、且つ凹凸がない平滑状であるため、デザインが優れている。
【００４４】
以上、本発明に係る鉄道車両用集電装置の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施形態において、パンタグラフカバー１２の外面部１２ｂの水平断面、碍子２０の外面部２０ｃの水平断面、支柱３０の取付部３０ａ及び支持部３０ｂの水平断面は、走行方向に長い楕円状であるが、扁平形状であれば適宜変更可能であり、例えば走行方向に長い長円形状であっても良い。
また、本実施形態において、碍子２０の襞部２０ｅは３段で楕円状になっているが、襞部２０ｅの段数は、複数段であれば適宜変更可能であり、襞部２０ｅの形状は、環状であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１                        集電装置
１０                      パンタグラフユニット
１１                      パンタグラフ
１２                      パンタグラフカバー
１２ａ                    周縁部
１２ｂ                    外面部
１３                      電力ケーブル
２０                      碍子
２０ａ                    周縁部
２０ｂ                    環状溝
２０ｃ                    外面部
２０ｄ                    凹部
２０ｅ                    襞部
２０ｇ                    最下端
２１                      防水パッキン
３０                      支柱
３０ａ                    取付部
３０ｂ                    支持部
３１                      電力ケーブル
３２                      高圧ケーブル
３３                      絶縁コンパウンド
４０                      接続部
４１                      円環部材
４２                      円筒部材
４３                      絶縁シール部材
【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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