(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体の下部枕木とこの下部枕木の上に重合された下部枕木と同じ材質の上部枕木とからなる枕木本体と、下部枕木と上部枕木との間に、該下部枕木の表面に予め設けられている溝の中に挿入されて、該下部枕木に取り付けられるようにして設けられた、ニクロム線より比電気伝導度の大きい金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸の電気発熱体とからなることを特徴とする融雪用枕木。
【請求項２】
請求項１記載の融雪用枕木であって、前記下部枕木の溝が、長手方向に２往復設けられていることを特徴とする融雪用枕木。
【請求項３】
請求項１または２記載の融雪用枕木であって、電気発熱体がレール締結タイプレート取付用螺子釘または犬釘の取付位置を避けて設けられていることを特徴とする融雪用枕木。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は融雪用枕木に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積雪地に敷設された軌道は、冬期、積雪により、列車の運行に支障があるので、この積雪に悩まされている。
これを解決するために、軌道に水を流して、雪を解かす方法が一部行われている。
又、枕木とレールとの間やレールの根元に電気発熱体を取り付けて、この電気発熱体に通電して、レールを加熱して雪を解かす方法も一部行われている。
【０００３】
しかし、軌道に水を流して、雪を解かす方法は気温が比較的高いときには有効であるが、気温が下がり、水が凍るようになると、水を供給する近傍のみが溶けるだけである。又、更に気温が低くなると、水を供給する管の中で水が凍って雪を溶かすことができなくなる。
又、枕木とレールとの間やレールの根元に電気発熱体を取り付けて、この発熱体に通電してレールを加熱して雪を解かす方法は、レールの近傍だけ雪が溶けるので、レールとレールとの間、あるいは、レールの外側の雪は溶けない。従って、積雪量が多くなると、このレールとレールの間やレールの外側の雪が高くなり、列車の運行に支障をきたす。
【０００４】
かかる問題を解決する方法として、本出願人は、先に、ガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体の枕木本体と、この枕木本体の中または表面に設けられたニクロム線からなる電気発熱体とからなる融雪用枕木を考案し、実開平５−１０５０２号として出願した。
この考案は融雪用枕木近傍の雪が溶けるので列車の運行に支障がなく極めて効果的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この考案を実際に使用していると、次に示す問題点があることが判明した。
即ち、ニクロム線からなる電気発熱体が、列車が通過する度に振動し、電気発熱体が切断するという問題が生じる。
又、ニクロム線が硬く柔軟性がないので、施工し難い。そのために、ニクロム線を曲げ易いように螺旋状にしたところ、線の長さが長くなり、従って、一定の抵抗を保つためには線を太くする必要がある。しかし、線を太くするとニクロム線が曲げ難くなるから、更に、螺旋の径を大とする必要があり、不便であった。
【０００６】
又、ニクロム線では、注意して温度制御しないと温度が上がり過ぎて（６００〜８００℃）、ガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体が焦げるという問題が発生した。
そこで、本発明の目的は、上記考案を改良して柔軟性に富み、従って、施工性し易いし、振動に強く、しかも、ガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体の枕木本体を焦がすほど温度を上げないでも雪を溶かすことができる融雪用枕木を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解決し、上記目的を達成するためになしたものであって、請求項１記載の発明は、ガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体の下部枕木とこの下部枕木の上に重合された下部枕木と同じ材質の上部枕木とからなる枕木本体と、下部枕木と上部枕木との間に、該下部枕木の表面に予め設けられている溝の中に挿入されて、該下部枕木に取り付けられるようにして設けられた、ニクロム線より比電気伝導度の大きい金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸の電気発熱体とからなるものである。
【０００８】
又、請求項２記載の発明は、請求項１記載の融雪用枕木であって、前記下部枕木の溝が、長手方向に２往復設けられているものである。
【０００９】
又、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の融雪用枕木であって、電気発熱体がレール締結タイプレート取付用螺子釘または犬釘の取付位置を避けて設けられているものである。
【００１０】
本発明に使用するガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体とは、熱硬化性樹脂発泡体の中にガラス長繊維を長手方向に入れて補強したもので、種々なものがあるが、最も一般的なものは、飽和または不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の未硬化状態のシロップにガラス繊維を入れ、これを発泡させながら、樹脂を硬化させたものである。このガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体は、軽く、寸法安定性、耐水性、耐久性、釘の保持力、耐磨耗性、耐衝撃性に優れたものである。
【００１１】
このガラス長繊維で補強された熱可塑性樹脂発泡体の好ましいものは、密度が０．６〜１．０ｇ／ｃｍ３  であり、補強のガラス長繊維の含有量は４０〜６０重量％である。又、好ましい熱硬化性樹脂樹脂としては硬質ウレタン樹脂や硬質ポリエステル樹脂がある。
特に、密度０．７４ｇ／ｃｍ３  でガラス長繊維の含有量５０％のガラス長繊維強化ウレタン樹脂発泡体で、曲げ強度１２００ｋｇｆ／ｃｍ２  、曲げヤング係数９０，０００ｋｇｆ／ｃｍ２  と高い強度を有しているものが好ましい。
【００１２】
又、本発明に使用する電気発熱体は、ニクロム線より比電気伝導度の大きい金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸である。ここでニクロム線より比電気伝導度の大きい金属繊維とは、鉄線、銅線、アルミニウム線等のニクロム線より比電気伝導度の大きい金属を繊維状にしたものをいい、有機繊維とは、綿糸や羊毛繊維等の天然繊維、ポリエステル繊維やナイロン繊維やアラミド繊維等の合成繊維等をいう。特に、アラミド繊維は耐熱性が良好なので好ましい。
かかる電気発熱体の好ましいものとしては金属繊維とアラミド繊維とを撚った帝人株式会社製のソフテックスがある。
【００１３】
本発明に使用する電気発熱体は金属繊維の比電気伝導度がニクロム線より大きいから同じ電気抵抗の線を比較すると金属繊維の方が細い。しかも、この電気発熱体は金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸であるから、全体としては太くなり発熱面積が大きくなる。例えば、抵抗０．８１Ω／ｃｍのニクロム線の直径は０．１３ｍｍで、表面積は４．０８ｃｍ２  ／ｍであるが、ほぼ同じ抵抗である０．８３Ω／ｃｍのソフテックスの直径は０．５４ｍｍで、表面積は１６．９６ｃｍ２  ／ｍであり、約４．１５倍となる。又、抵抗０．４２Ω／ｃｍのニクロム線の直径は０．１８ｍｍで、表面積は５．６５ｃｍ２  ／ｍであるが、ほぼ同じ抵抗である０．４１Ω／ｃｍのソフテックスの直径は０．８３ｍｍで、表面積は２６．０６ｃｍ２  ／ｍで約４．６１倍となる。
【００１４】
又、この電気発熱体は金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸であるから、柔軟性に富み、従って、施工し易いし、振動や衝撃による断線がない。
本発明に使用する電気発熱体は漏電したりショートしないように、表面をゴムや合成樹脂等の柔軟な絶縁体で被覆するとよい。
【００１５】
【作用】
本発明請求項１記載の融雪用枕木はガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体の下部枕木とこの下部枕木の上に重合された下部枕木と同じ材質の上部枕木とからなる枕木本体と、下部枕木と上部枕木との間に設けられた、ニクロム線より比電気伝導度の大きい金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸の電気発熱体とからなるから、この電気発熱体に通電すると、電気発熱体の表面から熱が発生し、この融雪用枕木の上の雪を融解する。従って、雪による列車の運行に支障が生じない。
本発明に使用する電気発熱体は金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸であるから、同じ抵抗のニクロム線と比較して、撚り糸の表面積が大きい。従って、表面温度を下げても、同じ熱量を発生させることができる。換言すると、表面温度をニクロム線より低くしても同じ雪量を溶かすことができる。そのために、ガラス繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体の枕木本体を焦がすことなく雪を溶かすことができる。
又、この電気発熱体は金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸であるから、単繊維に比較して柔軟性に富み、従って、施工し易いし、振動や衝撃による断線がない。
又、電気発熱体は下部枕木と上部枕木との間に設けられているから、融雪用枕木の表面に電気発熱体が現れない。従って、融雪用枕木の上を歩いたり融雪用枕木の上で作業しても電気発熱体が磨耗したり痛まない。又、紫外線に照射されないから有機繊維が老化し難い。
又、電気発熱体は、下部枕木と上部枕木との間に、該下部枕木の表面に予め設けられている溝の中に挿入されて、該下部枕木に取り付けられるようにして設けられているから、下部枕木の溝の中に電気発熱体を入れ、プラグを取り付け、この下部枕木の上に上部枕木を載せ、接着剤で下部枕木と上部枕木を接着するようにして、融雪用枕木を完成させることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明では、前記下部枕木の溝が、長手方向に２往復設けられているから、その下部枕木の溝の中に電気発熱体を入れ、プラグを取り付け、この下部枕木の上に上部枕木を載せ、接着剤で下部枕木と上部枕木を接着するようにして、融雪用枕木を完成させることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明では、レール締結タイプレート取付用螺子釘または犬釘の取付位置を避けて電気発熱体が設けられているから、融雪用枕木の上に安心してレール締結タイプレート取付用螺子釘を取り付けたり、犬釘を打ち込んでレールを取り付けることができる。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明の一実施例を説明する。
図１〜図４は本発明の一実施例を示すものであって、図１は融雪用枕木の（イ）斜視図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ線における断面図、図２は融雪用枕木の（イ）は平面図、（ロ）は正面図、図３の（イ）は下部枕木の斜視図、（ロ）は上部枕木の斜視図、（ハ）は（イ）のＢ部を拡大して示す平面図、図４および図５は融雪用枕木の加熱昇温試験結果を示す図である。
【００１９】
図１〜図３において、Ｃは融雪用枕木であり、ガラス長繊維で補強された硬質ウレタン樹脂からなる熱硬化性樹脂の硬質発泡体（密度０．７４ｇ／ｃｍ２  、ガラス長繊維の含有量５０重量％、曲げ強度１２００ｋｇｆ／ｃｍ２  、曲げヤング係数９０，０００ｋｇｆ／ｃｍ２  ）の枕木本体１と金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸の表面に耐熱性の良好な合成樹脂製皮膜が設けられた電気発熱体２とからなる。
枕木本体１は下部枕木１１と、この下部枕木本体１１の上面に重合された上部枕木１２とからなる。
下部枕木本体１１は長さ２６００ｍｍ、幅２４０ｍｍ、高さ１８０ｍｍであり、上部枕木本体１２は長さと幅は下部枕木本体１１とほぼ同じで高さが３０ｍｍである。
【００２０】
電気発熱体２は、下部枕木１１の表面に予め長手方向に２往復設けられている溝１５の中に挿入されて、下部枕木１１に取り付けられ、この上に上部枕木１２が重合されている。即ち、下部枕木１１と上部枕木１２との間に電気発熱体２が設けられている。
尚、枕木本体１１のレール締結タイプレート取付用螺子釘または犬釘の取付位置３を避けて溝１５が設けられている。
４は電気発熱体２に取り付けられたプラグである。
【００２１】
次に、この融雪用枕木Ｃの施工方法および作用について説明する。
ガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体を適宜寸法に切断して下部枕木１１と上部枕木１２とを製造する。
その際、下部枕木１１の上面に溝１５を設ける。
次に、下部枕木１１の溝１５の中に電気発熱体２を入れ、プラグ４を取り付け、この下部枕木１１の上に上部枕木１２を載せ、接着剤で下部枕木１１と上部枕木１２とを接着すると、融雪用枕木Ｃが完成する。
このように、本実施例の融雪用枕木Ｃは簡単に製造できる。
【００２２】
この融雪用枕木Ｃを施工現場に運搬し、融雪用枕木Ｃを敷設し、この上にレールを取り付け、プラグ４を電源に接続する。
この際、電気発熱体２がレール締結タイプレート取付用螺子釘または犬釘の取付位置３を避けて取り付けられているから、安心して融雪用枕木Ｃの上にレールを取り付けることができるし、又、電気発熱体２が表面に出てないから電気発熱体２を傷めることなく作業をすることができる。
【００２３】
冬期、雪が降ると、図示してないスイッチを入れて、プラグ４を経て電気発熱体２に通電する。すると、電気発熱体２から発生する熱が伝わって融雪用枕木Ｃの上面から熱が発生し、この上に降った雪が全部融解し、雪が積もらなかった。この際、電気発熱体２の表面積はニクロム線より大きいから、電気発熱体２の表面温度がニクロム線より低くしても充分雪を溶かすことができる。従って、ガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体からなる枕木本体１が焦げなかった。
【００２４】
次に、この融雪用枕木Ｃの発熱特性をみるために、次の実験を行った。
実験方法
−１０℃に設定された人工気象室に融雪用枕木Ｃを約１２時間放置して充分冷却した後、通電を開始し、経過時間と各部温度を熱伝対温度計で自動記録する。
又、スライダックで電圧を変えて、電気発熱体２の出力（Ｗ）と昇温特性との関係を測定する。
尚、この時使用した融雪用枕木Ｃは、長さ２６００ｍｍ、幅２４０ｍｍ、高さ１８０ｍｍの下部枕木１１に電気発熱体２を取り付け、長さと幅はほぼ同じで高さが３０ｍｍの上部枕木１２を取り付けたものを使用した。
次に、電気発熱体２の温度が上昇して平衡になった段階で電源を切り、電気発熱体２の温度下降特性を測定する。
【００２５】
電気発熱体２の出力（Ｗ）を種々かえたときの２４０分後の電気発熱体２の表面温度と融雪用枕木Ｃの上面の温度とを測定した結果を表１に、又、電気発熱体２の出力を４００Ｗ（２００Ｖ）としたときの温度変化を図４（温度上昇状態）および図５（温度下降状態）に示す。
【００２６】
【表１】
0003586299.tif 000002
【００２７】
尚、図４および図５において、ａは電気発熱体２の表面温度、ｂは下部枕木１１と上部枕木１２との間の温度、ｃは下部枕木１１の上から３０ｍｍ下の温度、ｄは下部枕木１１の上から６０ｍｍ下の温度、ｅは融雪用枕木Ｃの下面の温度、ｆは融雪用枕木Ｃの上面の温度、ｇは融雪用枕木Ｃの横面の温度、ｈは融雪用枕木Ｃの端面の温度、ｉは気温である。
【００２８】
この測定結果から次のことが判明した。
１）電気発熱体２は通電して約４時間後に一定温度に達した。
２）この一定温度（電気発熱体２の表面温度、融雪用枕木Ｃの上面温度）は出力（Ｗ）に比例している。
３）電気発熱体２の昇温カーブに遅れて融雪用枕木Ｃの上面の温度が上昇している。
４）融雪用枕木Ｃの横面および端面の温度はほぼ室温と同じで、温度上昇は確認されない。
それに対して上面の温度上昇は大きい。
５）サーモビュアーの画像により、時間の経過するにつれて電気発熱体の上部の昇温が顕著であるが、おおむね均一に発熱していることが判った。
【００２９】
又、温度下降の結果から次のことが判明した。
１）電源ＯＦＦ後、各部の温度が０℃になるのに約８００分要している。
２）電源ＯＦＦ後、電気発熱体自体の表面温度が速やかに下降しているのに対して、枕木本体内部の温度は緩やかなカーブを描いて下降している。このことより枕木本体は蓄熱効果を有していることが判る。
【００３０】
【発明の効果】
本発明融雪用枕木はガラス長繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体の下部枕木とこの下部枕木の上に重合された下部枕木と同じ材質の上部枕木とからなる枕木本体と、下部枕木と上部枕木との間に設けられた、ニクロム線より比電気伝導度の大きい金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸の電気発熱体とからなるから、この電気発熱体に通電すると、この融雪用枕木の上の雪を融解する。従って、雪による列車の運行に支障が生じない。
本発明に使用する電気発熱体は金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸であるから、同じ抵抗のニクロム線と比較して、撚り糸の表面積が大きい。従って、同じ雪量を溶かすのに表面温度をニクロム線より低くてよい。そのために、ガラス繊維で補強された熱硬化性樹脂発泡体の枕木本体を焦がすことなく雪を溶かすことができる。
又、この電気発熱体は金属繊維と有機繊維とを撚った撚り糸であるから、単繊維に比較して柔軟性に富み、従って、施工し易いし、振動や衝撃による断線がない。
又、電気発熱体は下部枕木と上部枕木との間に設けられているから、融雪用枕木の表面に電気発熱体が現れない。従って、融雪用枕木の上を歩いたり融雪用枕木の上で作業しても電気発熱体が磨耗したり痛まない。又、紫外線に照射されないから有機繊維が老化し難い。
又、電気発熱体は、下部枕木と上部枕木との間に、該下部枕木の表面に予め設けられている溝の中に挿入されて、該下部枕木に取り付けられるようにして設けられているから、下部枕木の溝の中に電気発熱体を入れ、プラグを取り付け、この下部枕木の上に上部枕木を載せ、接着剤で下部枕木と上部枕木を接着するようにして、融雪用枕木を完成させることができる。
【００３１】
請求項２記載の発明では、前記下部枕木の溝が、長手方向に２往復設けられているから、その下部枕木の溝の中に電気発熱体を入れ、プラグを取り付け、この下部枕木の上に上部枕木を載せ、接着剤で下部枕木と上部枕木を接着するようにして、融雪用枕木を完成させることができる。
【００３２】
請求項３記載の発明では、レール締結タイプレート取付用螺子釘または犬釘の取付位置を避けて設けられているから、融雪用枕木の上に安心してレール締結タイプレート取付用螺子釘を取り付けたり、犬釘を打ち込んでレールを取り付けることができる。
このように、本発明融雪用枕木は種々な効果があるから極めて価値のある発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明融雪用枕木の一実施例を示すもので、（イ）は融雪用枕木の斜視図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】図２は融雪用枕木の（イ）は平面図、（ロ）は正面図である。
【図３】図３は融雪用枕木の一実施例を示すもので、（イ）は下部枕木の斜視図、（ロ）は下部枕木の斜視図、（ハ）は（イ）のＢ部を拡大して示す平面図である。
【図４】融雪用枕木の加熱昇温試験結果を示す図表である
【図５】融雪用枕木の加熱昇温試験結果を示す図表である
【符号の説明】
Ｃ            融雪用枕木
１            枕木本体
１１          下部枕木
１２          上部枕木
１５          溝
２            電気発熱体
３            レール締結タイプレート取付用螺子釘または犬釘の取付位置
【図１】
0003586299.tif 000003
【図２】
0003586299.tif 000004
【図３】
0003586299.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003586299.tif 000007