(57)【要約】【課題】地上子において低コストで小型化・軽量化する技術を提供する。【解決手段】下型５２の上面に形成されたキャビティ状の凹部５４に第１ＳＭＣシート４１を配置し（図３（ａ））、第１ＳＭＣシート４１の上に地上子基板１０を載せる（図３（ｂ））。つづいて、地上子基板１０の上に、第２ＳＭＣシート４２を配置する（図３（ｃ））。第１ＳＭＣシート４１、第２ＳＭＣシート４２、地上子基板１０の配置が終了後、上型５１の凸部５３を下型５２の凹部５４に嵌め込み、加圧加熱し（図３（ｄ））、加圧加熱終了後、上型５１を下型５２から離して、地上子１を取り出す（図３（ｅ））。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンコイルとコンデンサを設けた地上子基板を、樹脂成形用部材で覆いプレス成形によって、前記樹脂成形用部材を圧縮成形し前記地上子基板を覆う外殻部材とすることで地上子を製造することを特徴とする地上子製造方法。
【請求項２】
前記樹脂成形用部材は、ＳＭＣシートであることを特徴とする請求項１に記載の地上子製造方法。
【請求項３】
前記樹脂成形用部材は、ＢＭＣであることを特徴とする請求項１に記載の地上子製造方法。
【請求項４】
前記地上子基板は、前記外殻部材とのアンカー効果を有する貫通孔を有し、
前記パターンコイルは、前記貫通孔の周囲に形成されていることを特徴とする請求項１〜３までのいずれかに記載の地上子製造方法。
【請求項５】
パターンコイルとコンデンサからなる受動部品を基板上に設けた地上子基板と、
前記地上子基板を覆う樹脂成形用部材の外殻部材と、
を有することを特徴とする地上子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上子およびその製造方法に係り、例えば、鉄道の列車位置検知を行うための地上子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、使用されている自動列車停車装置（以下、「ＡＴＳ」という）は、大きく変周式とトランスポンダ式に分類される。変周式ＡＴＳでは、共振回路を有する地上子を通過した場合に、車上子の信号周波数が地上子の共振周波数へ変周する現象により地上子を検知する。停止現示や速度超過の場合にブレーキを動作させることで安全を確保することができる。トランスポンダ式ＡＴＳでは、地上子からデジタル伝送を行うため多くの情報を伝送可能であり、車上側で速度パターンを生成することで効率の良い列車制御が可能となる。しかし、トランスポンダ式ＡＴＳは、変周式ＡＴＳと比較して高価であり、変周式ＡＴＳからトランスポンダ式ＡＴＳへのシステム更新時には、全ての車上子および地上子を交換する必要が生じる。
【０００３】
両方式に使用される地上子について、従来の地上子は、電線を巻いてコイルとし、コイル等の部品の組み立て作業、充填剤の注入作業、封止用の樹脂の注型作業などを行い、地上子を製造する。そのような技術として、ポリプロピレンをベースとし、ガラス繊維を加えた強度を有する合成樹脂に、注型材シリコーンゴムを注入して、部品類を固定・一体化して地上子とする成形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２０００−１２７９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の地上子では、その製造工程に示すように多くの工数が掛かっており、製造時間や製造コストの観点で改善が求められており、特許文献１の技術でも同様の課題があった。すなわち、熱硬化性樹脂を使用して地上子の充填剤の注入する作業、封止用樹脂注型作業の一切を省き、地上子成形工程手順を極端に簡略化することで地上子製作に掛かる費用を削減すると同時に、地上子の軽量化と、使用する部品の全てを受動部品として保守性の向上も図り、工事・交換等に掛かる保守作業員への負担を軽減することが求められていた。
【０００６】
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の地上子製造方法は、パターンコイルとコンデンサを設けた地上子基板を、樹脂成形用部材で覆いプレス成形によって前記樹脂成形用部材を圧縮成形し前記地上子基板を覆う外殻部材とすることで地上子を製造する。
前記樹脂成形用部材は、ＳＭＣシートであってもよい。
前記樹脂成形用部材は、ＢＭＣであってもよい。
また、前記地上子基板は、前記外殻部材とのアンカー効果を有する貫通孔を有し、前記パターンコイルは、前記貫通孔の周囲に形成されてもよい。
本発明の地上子は、パターンコイルとコンデンサとからなる受動部品を基板上に設けた地上子基板と、前記地上子基板を覆う樹脂成形用部材の外殻部材と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、地上子において低コストで小型化・軽量化する技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る、地上子を示す図である。
【図２】本実施形態に係る、地上子基板を示す図である。
【図３】本実施形態に係る、地上子の製造工程を示す図である。
【図４】本実施形態に係る、比較例である公知の地上子の製造工程を示す図である。
【図５】本実施形態の変形例に係る、地上子基板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る地上子１を示す図であり、図１（ａ）が平面図、図１（ｂ）が正面図を示している。地上子１は、直方体の形状を有し、内部の地上子基板１０と、それを覆う樹脂外殻４０とによって形成されている。
【００１２】
樹脂外殻４０は、後述する製造工程によって用いるＳＭＣシート（第１ＳＭＣシート４１、第２ＳＭＣシート４２）を圧縮成形（ＳＭＣ成形）することで、地上子基板１０の外殻構造として形成される。ＳＭＣシートは、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、硬化剤、増粘剤、内部離型剤、充填材などを混合した樹脂ペーストをチョップドストランドに含浸させ、両面をフイルムで被服したシート状の物を所定の温度条件で加熱し増粘させ、取扱い性を良好にしてシート状にしたものである。ＳＭＣ成形は、ＳＭＣシートを、プレス成形用の金型に投入し、加圧加熱し硬化させ成形品を得る成形法である。
【００１３】
図２は、地上子基板１０を示した図であり、図２（ａ）が平面図、図２（ｂ）が正面図、図２（ｃ）が底面図を示している。地上子基板１０は、板状のプリント基板である基板本体２０と、基板本体２０に設けられた２組のパターンコイル３１（第１及び第２パターンコイル３１ａ、３１ｂ）とチップコンデンサ３２（第１及び第２チップコンデンサ３２ａ、３２ｂ）とを備える。チップコンデンサ３２は、例えば、積層セラミックコンデンサであって、温度１５０度で１０００時間放置しても特性に影響がない性能を有する。なお、チップコンデンサ３２は、チップ型ではないコンデンサであってもよい。基板本体２０の板厚は、例えば２〜５ｍｍ程度の薄さにすることができる。
【００１４】
具体的には、基板本体２０は、上下に貫通する二つの矩形の開孔部２１ａ、２１ｂが正面視で左右対称に形成されている。図示で表面２０ａの右側の開孔部２１ａの周囲に第１パターンコイル３１ａがスパイラル状に形成されている。それに対になる第１チップコンデンサ３２ａが裏面２０ｂに第１パターンコイル３１ａと対向する位置に設けられている。第１パターンコイル３１ａと第１チップコンデンサ３２ａとは、それぞれの端部が接続し、いわゆるＬＣ回路を形成している。図示で裏面２０ｂの左側の開孔部２１ｂの周囲に第２パターンコイル３１ｂがスパイラル状に形成されている。それに対になる第２チップコンデンサ３２ｂが表面２０ａに第２パターンコイル３１ｂと対向する位置に設けられている。第２パターンコイル３１ｂと第２チップコンデンサ３２ｂとも、それぞれの端部が接続し、いわゆるＬＣ回路を形成している。
【００１５】
地上子基板１０に実装される部品、すなわち地上子１の内部の部品は、パターンコイル３１とチップコンデンサ３２との受動部品のみであり、地上子１としての故障率を大幅に低減させることができる。
【００１６】
図３は、地上子１の製造工程を示した図であり、上型５１と下型５２とを備えるプレス成形金型を用いて地上子１を製造する。まず、図３（ａ）の第１ＳＭＣシート配置工程に示すように、下型５２の上面に形成されたキャビティ状の凹部５４に第１ＳＭＣシート４１を配置する。
【００１７】
つぎに、図３（ｂ）の地上子基板配置工程に示すように、第１ＳＭＣシート４１の上に地上子基板１０を載せる。このとき、凹部５４は、地上子基板１０を所定の位置に配置できるように位置決め構造が形成されている。
【００１８】
つづいて、図３（ｃ）の第２ＳＭＣシート配置工程に示すように、地上子基板１０の上に、その下の第１ＳＭＣシート４１と挟むようにして、第２ＳＭＣシート４２を配置する。
【００１９】
第１ＳＭＣシート４１、第２ＳＭＣシート４２、地上子基板１０の配置が終了したら、図３（ｄ）のプレス成形工程に示すように、上型５１を下型５２に下ろし、上型５１の凸部５３を下型５２の凹部５４に嵌め込み、加圧加熱する。加圧加熱の工程は、温度１４０度、成形時間１５〜２０分程度である。この工程によって、第１ＳＭＣシート４１、第２ＳＭＣシート４２は、所定の外形に成形され、また、地上子基板１０の開孔部２１ａ、２１ｂに嵌まり、それによってアンカー効果が発揮される。
【００２０】
最後に、図３（ｅ）の脱型工程に示すように、上型５１を下型５２から離して、地上子１をプレス成形金型（すなわち下型５２）から取り出す。これら工程によって、地上子１の成形が完成する。
【００２１】
図４に、比較例として公知の地上子の製造工程を模式的に示す。ここでは、地上子の断面構造にてその製造工程を示している。この製造工程では、図４（ａ）のように、まず樹脂外殻（外殻部材）１０１をプレス成形等により用意する。つぎに図４（ｂ）のように、樹脂外殻（外殻部材）１０１のキャビティ部（凹部）に基板１０２を配置し、図４（ｃ）のように、絶縁性合成樹脂の充填剤１０３を注入する。充填剤１０３は、硬化に２４時間程度必要とされる。その後、図４（ｄ）のように、硬化した充填剤１０３の上をエポキシ樹脂１０４で覆い封止する。エポキシ樹脂１０４の硬化には、１次硬化で１２時間、２次硬化で６時間程度必要とされる。最後に、図４（ｅ）のように、ガラスクロス１０５でエポキシ樹脂１０４を覆い封止を強化する。
【００２２】
このように、公知の地上子では、１台の製造に２日程度必要とされる。一方で、本実施形態の地上子１では、上述のように、充填剤や接着剤の注入作業が不要であり、１台の製造に１５分〜２０分程度しか必要とされない。すなわち、大幅な製造時間の削減が可能となり、大量生産へも対応できる。
【００２３】
また、公知の地上子では、同程度の機械的性能を実現した場合、例えば、サイズ２８０×５１０×４０ｍｍ、重量５．２ｋｇや、サイズ２５０×４４５×４０ｍｍ、重量６．３ｋｇであった。本実施形態の地上子１では、試作品として、サイズ２４２×３８０×１５ｍｍ、重量２．６ｋｇ程度で実現できることを確認済みである。このように、大幅な軽量化、小型化（特に薄板化）が可能となる。その結果、従来と比較して、地上子１の設置の自由度が向上する。例えば、壁面に嵌め込ませて一体化させるような設置が可能となる。また、設置作業や交換・メンテナンス作業が容易になり、保守作業負荷の低減、保守費用の削減、ひいては保守作業に関わる作業員の安全確保を向上させることができる。
【００２４】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２５】
例えば、ＳＭＣシート（第１ＳＭＣシート４１、第２ＳＭＣシート４２）の代わりに、ＢＭＣ（Bulk Molding Compound）のように、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂や充填材の混合材をバルク状としたものを用いてプレス成形により樹脂外殻４０を形成してもよい。
【００２６】
また、ＬＣ回路は２組に限らず、１組や３組以上であってもよい。図５は、変形例の地上子基板２１０を示している。図５（ａ）が平面図、図５（ｂ）が正面図、図５（ｃ）が底面図を示している。図示のように、この地上子基板２１０では、パターンコイル２３１とチップコンデンサ２３２が１組のみとなっており、他の構造は、同様となっている。具体的には、基板本体２２０の中央に形成された矩形の開孔部２２１の表面２２０ａ側の周囲に、パターンコイル２３１がスパイラル状に形成されている。裏面２２０ｂには、開孔部２２１の左側領域にチップコンデンサ２３２が設けられている。この構造によって、１組のＬＣ回路が形成されている。
【符号の説明】
【００２７】
１  地上子
１０、２１０  地上子基板
２０、２２０  基板本体
２０ａ、２２０ａ  表面
２０ｂ、２２０ｂ  裏面
２１ａ、２１ｂ、２２１  開孔部（貫通孔）
３１、２３１  パターンコイル
３１ａ  第１コイルパターン
３１ｂ  第２コイルパターン
３２、２３２  チップコンデンサ
３２ａ  第１チップコンデンサ
３２ｂ  第２チップコンデンサ
４０  樹脂外殻（外殻部材）
４１  第１ＳＭＣシート
４２  第２ＳＭＣシート
５１  上型
５２  下型
５３  凸部
５４  凹部
【図１】
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【図２】
2019202712.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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