(57)【要約】【課題】簡易に着氷を抑えることのできるトロリ線を提供する。【解決手段】本発明の一態様において、トロリ線本体からなるトロリ線１であって、トロリ線本体の下面に配置された摺動面１２と、トロリ線本体の上面に配置されたイヤー面１１と、トロリ線本体の摺動面１２とイヤー面１１との間に配置された側面１３と、を有し、トロリ線本体の摺動面１２と側面１３とが切り欠き１４によって離間されており、側面１３の下側の縁１３ａが摺動面１２の縁１２ａよりもトロリ線本体の中心軸３０から距離的に離れた位置に配置されており、切り欠き１４の底部１４ｃが側面１３の下側の縁１３ａよりも上方に配置されている、トロリ線１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トロリ線本体からなるトロリ線であって、
前記トロリ線本体の下面に配置された摺動面と、
前記トロリ線本体の上面に配置されたイヤー面と、
前記トロリ線本体の前記摺動面と前記イヤー面との間に配置された側面と、
を有し、
前記トロリ線本体の前記摺動面と前記側面とが切り欠きによって離間されており、
前記側面の下側の縁が前記摺動面の縁よりも前記トロリ線本体の中心軸から距離的に離れた位置に配置されており、
前記切り欠きの底部が側面の下側の縁よりも上方に配置されている、
トロリ線。
【請求項２】
前記側面は、上側の縁から下側の縁にかけて前記中心軸からの距離が大きくなるように傾斜した形状を有する、請求項１に記載のトロリ線。
【請求項３】
前記中心軸から前記摺動面の縁までの距離と、前記中心軸から前記側面の下側の縁までの距離の差が、水滴が前記側面の下側の縁から前記切り欠きを越えて前記摺動面まで流れることを防止できる程度の大きさを有する、
請求項１又は２に記載のトロリ線。
【請求項４】
前記側面の下側の縁と、前記切り欠きの底部との前記中心軸に平行な距離が、水滴が前記側面の下側の縁から前記切り欠きの内面を伝って前記摺動面まで流れることを防止できる程度の大きさを有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のトロリ線。
【請求項５】
前記切り欠きが主に２つの面で構成される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のトロリ線。
【請求項６】
前記摺動面に撥水処理が施された、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のトロリ線。
【請求項７】
前記側面及び／又は前記切り欠きの内面に撥水処理が施された、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のトロリ線。
【請求項８】
前記側面の下側の縁の高さが摩耗しろ以上である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のトロリ線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロリ線に関し、特に、トロリ線本体に氷が付着しにくい難着氷トロリ線に関する。
【背景技術】
【０００２】
雨などの天候の影響によりトロリ線の表面に付着した水滴は、気温の低下によって氷となる。特に、寒冷地においては、トロリ線の下面に溜まった水滴が凍結して氷となった場合に、電気車の通行を妨げる。
【０００３】
この問題を解決するため、トロリ線の表面に油を塗布して水滴を落下させる方法や、トロリ線にヒータ線を内蔵させて加熱により水滴を蒸発させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７００９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トロリ線の表面に油を塗布する方法では、定期的な油の塗布作業に多大の労力を要する他、油の塗布によるトロリ線の摺動面の荒れや、油の滴下による電気車の車体の汚損等の問題がある。また、トロリ線にヒータ線を内蔵させて加熱する方法では、トロリ線の製造コストが高く、ヒータ線を加熱するコストも必要になる。そのため、従来の方法を用いずに、従来の方法よりも簡易にトロリ線の表面に氷が付着しにくいようにすることが望まれている。
【０００６】
本発明の目的の１つは、簡易に着氷を抑えることのできるトロリ線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［８］のトロリ線を提供する。
【０００８】
［１］トロリ線本体からなるトロリ線であって、前記トロリ線本体の下面に配置された摺動面と、前記トロリ線本体の上面に配置されたイヤー面と、前記トロリ線本体の前記摺動面と前記イヤー面との間に配置された側面と、を有し、前記トロリ線本体の前記摺動面と前記側面とが切り欠きによって離間されており、前記側面の下側の縁が前記摺動面の縁よりも前記トロリ線本体の中心軸から距離的に離れた位置に配置されており、前記切り欠きの底部が側面の下側の縁よりも上方に配置されている、トロリ線。
【０００９】
［２］前記側面は、上側の縁から下側の縁にかけて前記中心軸からの距離が大きくなるように傾斜した形状を有する、上記［１］に記載のトロリ線。
【００１０】
［３］前記中心軸から前記摺動面の縁までの距離と、前記中心軸から前記側面の下側の縁までの距離の差が、水滴が前記側面の下側の縁から前記切り欠きを越えて前記摺動面まで流れることを防止できる程度の大きさを有する、上記［１］又は［２］に記載のトロリ線。
【００１１】
［４］前記側面の下側の縁と、前記切り欠きの底部との前記中心軸に平行な距離が、水滴が前記側面の下側の縁から前記切り欠きの内面を伝って前記摺動面まで流れることを防止できる程度の大きさを有する、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のトロリ線。
【００１２】
［５］前記切り欠きが主に２つの面で構成される、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載のトロリ線。
【００１３】
［６］前記摺動面に撥水処理が施された、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載のトロリ線。
【００１４】
［７］前記側面及び／又は前記切り欠きの内面に撥水処理が施された、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載のトロリ線。
【００１５】
［８］前記側面の下側の縁の高さが摩耗しろ以上である、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載のトロリ線。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易に着氷を抑えることのできるトロリ線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るトロリ線の径方向の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るトロリ線の変形例の径方向の断面図である。
【図３】図３（ａ）は、切り欠きの周辺部分を拡大したトロリ線の断面図である。図３（ｂ）は、変形例に係る切り欠きを有するトロリ線の切り欠きの周辺部分を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔実施の形態〕
（トロリ線の構造）
図１は、本発明の実施の形態に係るトロリ線１の径方向の断面図である。トロリ線１は、異形丸形のトロリ線本体からなり、イヤーと呼ばれる留め金具を取り付けるためのイヤー溝１０をイヤー面１１の両側の側部に有するみぞ付きトロリ線である。なお、トロリ線１は、ＪＩＳＥ２１０１、ＥＮ５０１４９に規定されたみぞ付硬銅トロリ線に準拠するものである。
【００１９】
トロリ線１は、イヤー溝１０の上側の面であり、イヤーに挟み込まれる部分の表面であるイヤー面１１と、トロリ線１の底部の面であり、電気車の集電装置が接触して摺動する面である摺動面１２と、摺動面１２の両側に長さ方向に沿って設けられた水切り用の切り欠き１４と、トロリ線１の両側の側部の面であり、イヤー溝１０と切り欠き１４との間の面に位置する側面１３とを有する。
【００２０】
なお、本明細書において、上、下、側部等の、方向や位置を表す言葉は、トロリ線１の使用時（架線時）における方向や位置、すなわち図１に示されるトロリ線１における方向や位置を表すものとする。
【００２１】
トロリ線１は、銅合金、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ系合金又はＣｕ−Ｓｎ系合金を主成分とする。トロリ線１の公称断面積は１５０ｍｍ２（１５０ＳＱ）以上かつ１７０ｍｍ２（１７０ＳＱ）以下である。
【００２２】
トロリ線１を介して電気車に給電が行われる際には、トロリ線１の摺動面１２が、パンタグラフ等の電気車の集電装置に接触する。このため、集電装置の摺動により、トロリ線１は摺動面１２から摩耗する。摩耗限度位置１５は、摩耗により変化するトロリ線１の摺動面１２の限度位置を示し、摺動面１２が摩耗限度位置１５に達したときにはトロリ線１は交換される。
【００２３】
図１中の距離Ｌ１は、摩耗前の摺動面１２の底部（摺動面１２の円弧の頂部）と摩耗限度位置１５との距離であり、摩耗しろと呼ばれる。また、距離Ｌ２は、トロリ線本体の上端（イヤー面１１の円弧の頂部）と摩耗限度位置１５との距離である。距離Ｌ２は、トロリ線１が摩耗して摺動面１２が摩耗限度位置１５に達したときの残存するトロリ線１の高さであるため、残存高さと呼ばれる。距離Ｌは、トロリ線１の上端（イヤー面１１の円弧の頂部）から下端（摺動面１２の円弧の頂部）までの距離であり、距離Ｌ１と距離Ｌ２の合計に等しい。
【００２４】
トロリ線１の摩耗しろ、すなわち距離Ｌ１は、例えば、架線張力が２．５トンまでのトロリ線１においては、４ｍｍ以上に設定される。
【００２５】
切り欠き１４は、トロリ線１の側面１３と摺動面１２とを距離的に離間させている。そして、切り欠き１４の上側の縁、すなわち側面１３の下側の縁１３ａは、切り欠き１４の下側の縁、すなわち摺動面１２の縁１２ａよりも、トロリ線１の中心軸３０から距離的に離れた位置に配置されている。このため、トロリ線１の切り欠き１４よりも上側の表面に付着し、下方に流れる水滴は、主に側面１３の下側の縁１３ａでトロリ線１から離れて落下する。このため、水滴がトロリ線１の下面に溜まり、凍結することを抑制できる。すなわち、トロリ線１の下面に配置された摺動面１２に水滴が溜まり、この水滴が凍結することによって摺動面１２に氷が付着した状態となることを抑制できる。ここで、中心軸３０は、トロリ線１の高さ方向（架線時の鉛直方向）及び長さ方向に平行な、トロリ線１の径方向の断面の中心を通る線である。
【００２６】
特に、中心軸３０から摺動面１２の縁１２ａまでの距離と、中心軸３０から側面１３の下側の縁１３ａまでの距離との差が大きくなるほど、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから切り欠き１４を越えて摺動面１２まで流れることを効果的に抑制できるため、上述した効果（摺動面１２に水滴が溜まり、この水滴が凍結することによって摺動面１２に氷が付着した状態となることの抑制）が得られやすくなる。
【００２７】
このため、中心軸３０から摺動面１２の縁１２ａまでの距離と、中心軸３０から側面１３の下側の縁１３ａまでの距離との差は、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから切り欠き１４を越えて摺動面１２まで流れることを防止できる程度の大きさを有することが好ましく、例えば、１．９５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
ここで、側面１３の下側の縁１３ａから効果的に水滴を落下させるためには、側面１３が中心軸３０に対して平行であることが好ましく、傘状に開いていることがより好ましい。
【００２９】
図２は、トロリ線１の変形例であるトロリ線２の径方向の断面図である。トロリ線２は、側面１３が傘状に開いている、すなわち側面１３の上側の縁１３ｂから下側の縁１３ａにかけて中心軸３０からの距離が大きくなるように傾斜している点においてトロリ線１と異なる。トロリ線２においては、側面１３が中心軸３０に対してほぼ平行であるトロリ線１よりも、側面１３の下側の縁１３ａから水滴が落下しやすい。
【００３０】
また、側面１３の下側の縁１３ａからより効果的に水滴を落下させるためには、側面１３に撥水処理が施されていることが好ましい。ここで、撥水処理は、例えば、撥水塗料の塗布により行われ、この撥水塗料として、フッ素系ワニス樹脂にフッ素系粉末及び酸化チタンを添加した塗料、特殊シリコン変性樹脂からなる塗料等を用いることができる。
【００３１】
さらに、摺動面１２まで水滴が流れてしまった場合に、摺動面１２の底部から水滴を落下させ易くするため、摺動面１２に撥水処理が施されていることが好ましい。また、摺動面１２に撥水処理を施すことにより、摺動面１２への霜の付着を抑制することもできる。
【００３２】
図３（ａ）は、切り欠き１４の周辺部分を拡大したトロリ線１の断面図である。切り欠き１４は、主に面１４ａと面１４ｂの２つの面で構成される、トロリ線１の径方向の断面が略三角形の切り欠き、すなわちＶ字状の切り欠きである。
【００３３】
切り欠き１４は、点線で囲まれた上に凸の溝１４ｄを含む。すなわち、切り欠き１４の底部（溝１４ｄの底部）１４ｃが側面１３の下側の縁１３ａよりも上方に配置されている。これにより、側面１３の下側の縁１３ａに達した水滴が落下せずに切り欠き１４を越えてトロリ線の下面にまで流れることを抑制できる。溝１４ｄのトロリ線１の径方向の断面は、底部１４ｃ（最上部）を頂点とする略三角形、すなわちＶ字状である。
【００３４】
切り欠き１４は、摩耗によって摺動面１２が摩耗限度位置１５に近づいたときにも溝１４ｆが消失しないように、上側の縁の高さ（側面１３の下側の縁１３ａの高さ）が摩耗しろ以上、すなわち摩耗限度位置１５以上となる位置に設けられることが好ましい。
【００３５】
トロリ線１の幅方向の溝１４ｄの開口幅Ｗ１が水滴の大きさに対して狭すぎると、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝１４ｄを越えて面１４ａに達し、摺動面１２まで流れる場合がある。このため、開口幅Ｗ１は、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝１４ｄを越えて摺動面１２まで流れることを防止できる程度の大きさを有することが好ましい。
【００３６】
例えば、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝１４ｄを越えて摺動面１２まで流れることを効果的に抑制するためには、開口幅Ｗ１が１．９５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３７】
また、トロリ線１の高さ方向の溝１４ｄの深さＤ１（側面１３の下側の縁１３ａと溝１４ｄの底部１４ｃとの中心軸３０に平行な方向の距離）が浅すぎると、水滴がその表面張力により側面１３の下側の縁１３ａから落下せずに溝１４ｄの内面（切り欠き１４の内面）を伝い、摺動面１２まで流れる場合がある。このため、深さＤ１は、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝１４ｄの内面（切り欠き１４の内面）を伝って摺動面１２まで流れることを防止できる程度の大きさを有することが好ましい。これによって、トロリ線１の下面に配置された摺動面１２に水滴が溜まり、この水滴が凍結することによって摺動面１２に氷が付着した状態となることを効果的に抑制できる。
【００３８】
例えば、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝１４ｄの内面を伝って摺動面１２まで流れることを効果的に抑制するためには、深さＤ１が１．４７ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３９】
また、切り欠き１４を構成する面のうち、中心軸３０に最も近い面である面１４ａの傾斜が垂直に近いほど、切り欠き１４内に付着した水滴が摺動面１２の縁１２ａから落下し易くなる。このため、面１４ａと中心軸３０とのなす角が５°以下であることが好ましく、２°以下であることがより好ましく、面２０ａと中心軸３０が平行であることが最も好ましい。
【００４０】
また、摺動面１２の縁１２ａからより効果的に水滴を落下させるためには、面１４ａ、１４ｂに撥水処理が施されていることが好ましい。撥水処理により、面１４ａ、１４ｂを酸化しにくくすることができるため、水滴が切り欠き１４の内部（溝１４ｄの内部）に侵入しにくく、また水滴が侵入した場合でも切り欠き１４の内部に水滴が溜りにくくなる。その結果、効果的に水滴を摺動面１２へ流れ落ちることなく落下させることができる。
【００４１】
なお、トロリ線１の水切り用の切り欠きの形状は、上記の切り欠き１４の形状に限られず、切り欠き１４の形状と同様の条件を満たす形状であればよい。以下にその一例について説明する。
【００４２】
図３（ｂ）は、切り欠き１４の変形例である切り欠き２０を有するトロリ線１の切り欠き２０の周辺部分を拡大した断面図である。
【００４３】
切り欠き２０は、点線で囲まれた上に凸の溝２０ｄを含む。これにより、側面１３の下側の縁１３ａに達した水滴が落下せずに切り欠き２０を越えてトロリ線の下面にまで流れることを抑制できる。溝２０ｄのトロリ線１の径方向の断面は、底部２０ｃ（最上部）を上面とする略四角形である。すなわち、溝２０ｄはキー溝である。
【００４４】
切り欠き２０は、摩耗によって摺動面１２が摩耗限度位置１５に近づいたときにも溝２０ｄが消失しないように、上側の縁の高さ（側面１３の下側の縁１３ａの高さ）が摩耗しろ以上、すなわち摩耗限度位置１５以上となる位置に設けられることが好ましい。
【００４５】
トロリ線１の幅方向の溝２０ｄの開口幅Ｗ２が水滴の大きさに対して狭すぎると、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝２０ｄを越えて面２０ａに達し、摺動面１２まで流れる場合がある。このため、開口幅Ｗ２は、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝２０ｄを越えて摺動面１２まで流れることを防止できる程度の大きさを有することが好ましい。
【００４６】
例えば、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝２０ｄを越えて摺動面１２まで流れることを効果的に抑制するためには、開口幅Ｗ２が１．９５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４７】
また、トロリ線１の高さ方向の溝２０ｄの深さＤ２が浅すぎると、水滴がその表面張力により側面１３の下側の縁１３ａから落下せずに溝２０ｄの内面を伝い、摺動面１２まで流れる場合がある。このため、深さＤ１は、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝２０ｄの内面を伝って摺動面１２まで流れることを防止できる程度の大きさを有することが好ましい。
【００４８】
例えば、水滴が側面１３の下側の縁１３ａから溝２０ｄの内面を伝って摺動面１２まで流れることを効果的に抑制するためには、深さＤ２が１．４７ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４９】
また、切り欠き２０を構成する面のうち、中心軸３０に最も近い面である面２０ａの傾斜が垂直に近いほど、切り欠き２０内に付着した水滴が摺動面１２の縁１２ａから落下し易くなる。このため、面２０ａと中心軸３０とのなす角が５°以下であることが好ましく、２°以下であることがより好ましく、面２０ａと中心軸３０が平行であることが最も好ましい。
【００５０】
また、摺動面１２の縁１２ａからより効果的に水滴を落下させるためには、面２０ａ、２０ｂ、及び底部２０ｃの面に撥水処理が施されていることが好ましい。撥水処理により、面２０ａ、２０ｂ、及び底部２０ｃの面を酸化しにくくすることができるため、水滴が切り欠き２０の内部（溝２０ｄの内部）に侵入しにくく、また水滴が侵入した場合でも切り欠き２０の内部に水滴が溜りにくくなる。その結果、効果的に水滴を摺動面１２へ流れ落ちることなく落下させることができる。
【００５１】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るトロリ線によれば、水切り用の切り欠きを備えることにより、トロリ線の下面に水滴が溜まることを抑制できる。これにより、製造コスト、運用におけるコストや労力、及びトロリ線の品質や周辺への悪影響を抑えつつ、簡易に着氷を抑えることができる。すなわち、従来の方法を用いずに、従来の方法よりも簡易にトロリ線の表面に氷が付着しにくいようにすることができる。
【実施例】
【００５２】
上記実施の形態に係る切り欠き１４を有するトロリ線１に対して、切り欠き１４による水切りの効果を調べるための実験を行った。
【００５３】
（実験試料）
本実施例では、公称断面積が１７０ｍｍ２（１７０ＳＱ）であり、距離Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ４ｍｍ、１１．４９ｍｍであるトロリ線１を用いた。切り欠き１４のトロリ線１の幅方向の溝１４ｄの開口幅Ｗ１、トロリ線１の高さ方向の溝１４ｄの深さＤ１は、それぞれ１．９５ｍｍ、１．４７ｍｍとした。以下、このトロリ線１を試料Ａと呼ぶ。
【００５４】
また、比較例として、上記のトロリ線１から切り欠き１４を省いたトロリ線を用いて同様の実験を行った。以下、この比較例に係るトロリ線を試料Ｂと呼ぶ。なお、試料Ａと試料Ｂのいずれにも撥水処理は施さなかった。
【００５５】
（実験方法）
まず、試料Ａ、試料Ｂを６０ｍｍ程度の長さに切断し、酸により表面を洗浄した。次に、試料Ａ、試料Ｂに対して、ピペットを用いて上方から１．５ｍＬの水を２回（合計３ｇ）滴下した。そして、滴下前後の試料Ａ、試料Ｂの質量を精密電子天秤で測定し、試料Ａ、試料Ｂの表面に残存する水滴の質量を算出した。
【００５６】
（実験結果）
試料Ａ、試料Ｂの表面に残存した水滴の質量は、それぞれ０．０２ｇ、０．１５ｇであった。すなわち、試料Ｂにおいて残存した水滴の量が滴下された水のおよそ５質量％であったのに対し、試料Ａにおいて残存した水滴の量は滴下された水のおよそ０．７質量％であった。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、トロリ線の形状は、上記実施の形態に示したものに限られない。
【００５８】
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００５９】
１、２             トロリ線
１０               イヤー溝
１２               摺動面
１２ａ             縁
１３               側面
１３ａ             下側の縁
１４、２０         切り欠き
１４ａ、２０ａ     面
１４ｃ、２０ｃ     底部
１４ｄ、２０ｄ     溝
【図１】
2018039462.tif 000003
【図２】
2018039462.tif 000004
【図３】
2018039462.tif 000005