(57)【要約】【課題】耐食性に優れ、長期間使用可能なＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー及びその製造方法を提供するものである。【解決手段】本発明に係るＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーは、耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部７を、導電性良好なアルミニウム架台４と結合してなるものであり、少なくともアルミニウム架台４の露出外周部に、耐食層９として陽極酸化処理による陽極酸化皮膜又は化成処理による化成皮膜を設けたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台と結合してなるＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーにおいて、少なくとも前記アルミニウム架台の露出外周部に、耐食層として陽極酸化処理による陽極酸化皮膜又は化成処理による化成皮膜を設けたことを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー。
【請求項２】
耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台と結合してなるＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーにおいて、少なくとも前記アルミニウム架台の露出外周部に、耐食層として防錆塗装膜を設けたことを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー。
【請求項３】
耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台と結合してなるＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーにおいて、少なくとも前記アルミニウム架台の露出外周部に、陽極酸化処理による陽極酸化皮膜又は化成処理による化成皮膜と、その陽極酸化皮膜又は化成皮膜上に設けられる防錆塗装膜又は樹脂コーティング膜とで構成される耐食層を設けたことを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー。
【請求項４】
耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台と結合してなるＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーにおいて、少なくとも前記アルミニウム架台の露出外周部に、耐食層として樹脂コーティング膜を設けたことを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー。
【請求項５】
前記アルミニウム架台の露出外周部と共に、Ａｌ／ステンレス鋼トロリー部のアルミニウム外周面にも前記耐食層を設けた請求項１から４いずれかに記載のＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー。
【請求項６】
耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台とカシメ結合するＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法において、前記アルミニウム架台の一部に、請求項１から４いずれかに記載の耐食層を設け、その後、そのアルミニウム架台と前記Ａｌ／ステンレス鋼トロリー部をカシメ結合することを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法。
【請求項７】
前記アルミニウム架台の一部が、カシメ合わせ面を除く露出外周部である請求項６記載のＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法。
【請求項８】
耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台とカシメ結合するＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法において、前記アルミニウム架台と前記Ａｌ／ステンレス鋼トロリー部をカシメ結合した後、アルミニウム架台及びＡｌ／ステンレス鋼トロリー部のアルミニウム露出外周部に、請求項１から４いずれかに記載の耐食層を設けることを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼を摺動面とし、アルミニウムを導電母線とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー及びその製造方法に関し、耐食性、耐久性に優れ、長期間使用が可能なＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
剛体トロリーは、導体をパンタグラフによって集電するもので、大型クレーン、台車など大容量を必要とする移動電気機器用給電線として使用されている。また、新交通システム、モノレール、地下鉄等の走行車両への給電線としても使用されている。
【０００３】
例えば、図１に示すように、側方集電型の電車線路における構築物（図示せず）に支持碍子１が水平に取り付けられ、その支持碍子１のトロリー把持金具２ａ，２ｂで、剛体トロリー３のアルミニウム架台部４が把持され、剛体トロリー３が布設される。
【０００４】
従来のＡｌ／ステンレス鋼（以下、Ａｌ／ＳＵＳという）複合剛体トロリーは、図４に示すように、耐摩耗性の高いステンレス鋼からなる薄板ステンレス鋼条５と導電性の良好なアルミニウム６とを圧接・クラッド化してＡｌ／ＳＵＳトロリー部７を構成することで、摺動面の耐摩耗性を確保している。このＡｌ／ＳＵＳトロリー部７を、導電性の良好なアルミニウムからなる架台４にカシメ結合することで、Ａｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーが得られる。ここで言う「アルミニウム」とは、純ＡｌおよびＡｌ合金を示している。
【０００５】
このＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーの摺動部は、薄板ステンレス鋼条（摺動部材）とアルミニウム（導電材）とを金属的に一体に形成しているため、電気抵抗も小さく、安定した集電ができる。さらにＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーの主な構成材料がアルミニウムであるため、導電性が良好であり、軽量で布設工事が容易であることなどの点から、多くの用途に使用されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７１３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ａｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーのアルミニウムは、大気中で化学的に安定な酸化皮膜が表面に形成されるため、一般環境下では優れた耐食性をもっている。
【０００８】
しかしながら、酸性雰囲気、腐食性ガス、水分や湿分環境下、または塵、煤、金属粉、塩分が多くアークが飛散するような特殊環境下に長期間さらされるような場合には、アルミニウムの表面の腐食が避けられない。特に工場内等で塩化水素ガスや亜硫酸ガス等にさらされる場合や、塩素イオンを含んだ水膜がアルミニウム表面に形成される場合には、著しく腐食が進行する。
【０００９】
また、支持碍子１のトロリー把持金具２ａ，２ｂの材質が、アルミニウム架台４と異なる金属、例えば、鋳鉄等である場合には、把持金具２ａ，２ｂ近傍において異種金属間腐食が起こり、腐食し易いという問題がある。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、前記した従来技術の欠点を解消し、耐食性に優れ、長期間使用可能なＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリー及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台と結合してなるＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーにおいて、少なくとも前記アルミニウム架台の露出外周部に、耐食層として陽極酸化処理による陽極酸化皮膜又は化成処理による化成皮膜を設けたことを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーである。
【００１２】
請求項２の発明は、耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台と結合してなるＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーにおいて、少なくとも前記アルミニウム架台の露出外周部に、耐食層として防錆塗装膜を設けたことを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーである。
【００１３】
請求項３の発明は、耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台と結合してなるＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーにおいて、少なくとも前記アルミニウム架台の露出外周部に、陽極酸化処理による陽極酸化皮膜又は化成処理による化成皮膜と、その陽極酸化皮膜又は化成皮膜上に設けられる防錆塗装膜又は樹脂コーティング膜とで構成される耐食層を設けたことを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーである。
【００１４】
請求項４の発明は、耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台と結合してなるＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーにおいて、少なくとも前記アルミニウム架台の露出外周部に、耐食層として樹脂コーティング膜を設けたことを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーである。
【００１５】
請求項５の発明は、前記アルミニウム架台の露出外周部と共に、Ａｌ／ステンレス鋼トロリー部のアルミニウム外周面にも前記耐食層を設けた請求項１から４いずれかに記載のＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーである。
【００１６】
請求項６の発明は、耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台とカシメ結合するＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法において、前記アルミニウム架台の一部に、請求項１から４いずれかに記載の耐食層を設け、その後、そのアルミニウム架台と前記Ａｌ／ステンレス鋼トロリー部をカシメ結合することを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法である。
【００１７】
請求項７の発明は、前記アルミニウム架台の一部が、カシメ合わせ面を除く露出外周部である請求項６記載のＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法である。
【００１８】
請求項８の発明は、耐摩耗性の高いステンレス鋼と導電性の良好なアルミニウムとを圧接してクラッド化したＡｌ／ステンレス鋼トロリー部を、導電性良好なアルミニウム架台とカシメ結合するＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法において、前記アルミニウム架台と前記Ａｌ／ステンレス鋼トロリー部をカシメ結合した後、アルミニウム架台及びＡｌ／ステンレス鋼トロリー部のアルミニウム露出外周部に、請求項１から４いずれかに記載の耐食層を設けることを特徴とするＡｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーの製造方法である。
【００１９】
本発明の要旨は、アルミニウムの表面に耐食層を形成することにより、腐食因子がアルミニウム内部へ浸入することを防いだことにある。より詳しくは、本発明のＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーは、少なくともアルミニウム架台の露出外周部に、耐食層として、アルマイト（登録商標）皮膜が、または防錆塗装膜が、さらには必要に応じアルマイト皮膜の上に防錆塗装膜又は樹脂コーティング膜が、あるいは樹脂コーティング膜が設けられたものである。また、本発明のＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーは、アルミニウム外周全面またはアルミニウム架台の一部に耐食層を形成したものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ａｌ／ステンレス鋼複合剛体トロリーのアルミニウム架台の外周に耐食層を設けているため、アルミニウム架台の耐食性が大幅に向上し、また、剛体トロリーと接触する把持金具の部位およびその近傍における異種金属間腐食も防止されるので、腐食環境下においても長期間の使用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態を添付図面により説明する。
【００２２】
本発明の好適一実施の形態に係るＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーの断面図を図２に示す。
【００２３】
図２に示すように、本実施の形態に係るＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーは、耐摩耗性の高いステンレス鋼からなる薄板ステンレス鋼条５と導電性の良好なアルミニウム６とを圧接・クラッド化したＡｌ／ＳＵＳトロリー部７の窪み部１１に、導電性良好なアルミニウムからなる架台４の先端部１２を嵌め込み、Ａｌ／ＳＵＳトロリー部７とアルミニウム架台４を電気的に結合、例えば、カシメ結合したものである。アルミニウム架台４のＡｌ／ＳＵＳトロリー部７と接しない部分の外周、すなわちアルミニウム架台４の先端部１２を除く部分には、アルマイト（登録商標）処理（陽極酸化処理）による陽極酸化皮膜の耐食層（防食層）９が設けられる。ここで言う「接しない部分」とは、Ａｌ／ＳＵＳトロリー部７を結合した後のアルミニウム架台４の露出外周部を示している。
【００２４】
アルマイト処理（陽極酸化処理）としては、希硫酸を電解液として使用し、バリヤー層と無数の微細孔からなる多孔質皮膜を生成する陽極酸化法などを用いることができる。アルマイト皮膜（陽極酸化皮膜）は、六角柱のセルの集合体で、それぞれ中心に微細な孔があり、この孔は素地界面に生成したバリアー層まで通じている。この微細孔があることにより、アルマイト皮膜は、高強度であることに加えて、吸着性が強く、容易に染色や着色を行うことができる。各種着色アルマイトは、微細孔に染料を浸透させ、着色を行う表面処理である。
【００２５】
微細孔が開いたままでは、汚損物質や腐食物質も吸収してしまい、汚れやすく、耐食性も十分ではない。よって、封孔処理を施すことにより、アルマイト皮膜表面の微細孔が塞がれ、耐食性、耐候性、耐汚損性を向上させることができる。例えば、アルマイト皮膜の上に、更に防錆塗装を施して防錆塗装膜（又は樹脂コーティングを施して樹脂コーティング膜）を設けることにより、より強固な耐食層９が得られる。必要により、耐食層９は着色させることも可能である。
【００２６】
防錆塗装（封孔処理）としては、合成樹脂塗料を塗装する複合皮膜方法（電着塗装方法、静電塗装方法）や、静電塗装により顔料入りの着色塗料（フッ素樹脂塗料、熱硬化アクリル樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料など）を塗装する着色塗装方法などを用いることができる。
【００２７】
樹脂コーティング膜の樹脂としては、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が使用でき、なかでも、前述した着色塗装方法においては、耐候性に優れたフッ素樹脂を顔料入りの着色塗料として使用することが好ましい。
【００２８】
アルミニウム架台４とＡｌ／ＳＵＳトロリー部７とのカシメ合わせ面は同種金属同士の接触であるため、接触腐食が生じるおそれはないが、必要に応じて、少なくともアルミニウム架台４の先端部１２とＡｌ／ＳＵＳトロリー部７の窪み部１１のいずれか一方に、適宜、導電性または耐腐食性のコンパウンドを塗布するようにしても良い。
【００２９】
本実施の形態においては、耐食層９としてアルマイト処理による陽極酸化皮膜を設けた場合について説明を行ったが、陽極酸化皮膜の代わりに、化成処理による化成皮膜（化学皮膜）を設けるようにしても良い。
【００３０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３１】
アルミニウム架台４の先端部１２を除く部分に、予め耐食層９を設けておく。そのアルミニウム架台４の先端部１２をＡｌ／ＳＵＳトロリー部７の窪み部１１に嵌め込み、Ａｌ／ＳＵＳトロリー部７の側壁部８，８を窪み部内側に折り曲げてＡｌ／ＳＵＳトロリー部７とアルミニウム架台４をカシメ結合することで、本実施の形態に係るＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーが得られる。アルミニウム架台４の先端部１２は、根本側よりも先端側の方が拡径されたテーパ状に形成することが好ましい。これによって、カシメ結合による結合度合いをより高めることができる。Ａｌ／ＳＵＳトロリー部７とアルミニウム架台４の結合方法としては、カシメ結合が好ましいが、Ａｌ／ＳＵＳトロリー部７とアルミニウム架台４との間の導通を保持した状態で結合可能なその他の方法、例えば、溶接などを用いてもよい。
【００３２】
このＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーは、アルミニウム架台４の露出外周面に耐食層９が設けられているため、酸性雰囲気、腐食性ガス、水分や湿分環境下または塵、煤、金属粉、塩分が多くアークが飛散するような特殊環境下に長期間さらされるような場合、また塩化水素ガスや亜硫酸ガス等にさらされる場合においても、アルミニウム表面と腐食性ガス等との接触が少なくなり、アルミニウム架台４の耐食性が大幅に向上する。また、図１に示したトロリー把持金具２ａ，２ｂと、本実施の形態に係るＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーのアルミニウム架台４とは、耐食層９を介して接触、把持されているため、異種金属間腐食の問題もない。したがって、過酷な環境下の使用であっても、本実施の形態に係るＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーは、長期間の使用が可能となる。
【００３３】
また、図２に記載のＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーにおいては、アルミ架台４の外周部でのアルミ露出面（耐食層９のない部分）は極力少ない方が好ましく、図２に示したアルミ架台４のアルミ露出範囲は、０〜３ｍｍ以下が好ましく、さらに１．５ｍｍ以下がより好ましい。
【００３４】
また、Ａｌ／ＳＵＳトロリー部７同士の接続は、各Ａｌ／ＳＵＳトロリー部７の長手方向端部を互いに突き合わせ、その接続部の両側面に接続板を配置して接続部を２枚の接続板で挟み込むと共にボルト締めして接続し、電気的、機械的な接続を取る。このため、前述の接続部には耐食層９を設けず、アルミ面を露出させることが必要である。
【００３５】
以上説明したように本実施の形態によれば、Ａｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーのアルミニウム架台４の外周に耐食層９を設けているため、アルミニウム架台４の耐食性が大幅に向上し、また、剛体トロリーと接触する把持金具２ａ，２ｂの部位およびその近傍における異種金属間腐食も防止されるので、腐食性の高い過酷な環境下においても長期間の使用が可能となる。したがって、剛体トロリーの交換周期を長くすることができ、経済的である。また、摺動面を構成する薄板ステンレス鋼条５には、耐食層９を設けておらず、無処理であるため、集電には影響がなく、良好な集電特性が得られる。
【００３６】
また、本実施の形態に係るＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーによれば、異種金属間腐食が効果的に防止され、図１に示した支持碍子１における把持金具部２ａ，２ｂの腐食もほとんど無くなり、耐久性が大幅に向上するので、支持碍子１を半恒久的に使用できるようになる。
【００３７】
さらに、Ａｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーにおけるアルミニウムの表面の大部分が絶縁されているため、落下物、飛来物が剛体トロリー間に引っかかって起こる短絡事故を未然に防止することができる。
【００３８】
本実施の形態に係るＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーは、図２に示したように、アルミニウム架台４の露出外周部だけに耐食層９を設けていたが、特に限定するものではない。例えば、図２の一変形例を図３に示すように、アルミニウム架台４の露出外周部、及びＡｌ／ＳＵＳトロリー部７のアルミニウム外周面に耐食層９を設けるようにしてもよい。ここで、図３に記載のＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーにおいては、摺動面である薄板ステンレス鋼条５に耐食層９を設けることは不可であり、高さ寸法でステンレス表面中央部Ｐの位置から薄板ステンレス鋼条５の厚さに相当する４．５ｍｍの範囲内（図３を参照）には耐食層９を設けないことが必要である。
【００３９】
このＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーは、アルミニウムの露出部分が全くなく、図２に示したＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーと比べてアルミニウムの露出部分がより少ないことから、耐食性をより向上させることができると共に、短絡事故の防止効果がより高まる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】Ａｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーの布設状態を示す模式図である。
【図２】本発明の好適一実施の形態に係るＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーの断面図である。
【図３】図２の変形例を示す断面図である。
【図４】従来のＡｌ／ＳＵＳ複合剛体トロリーの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
４  アルミニウム架台
７  Ａｌ／ＳＵＳトロリー部
９  耐食層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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