(57)【要約】      （修正有）【課題】作業効率を上げるとともに、温度上昇を抑制する鉄道用レールの提供。【解決手段】表面に所定の外気温で融解する融解成分を含む熱融解層３１を形成し、融解成分がマイクロカプセル３２内に封入され、所定の融解温度になると融解熱によって鉄道用レール１の温度を吸熱する。また融解温度の異なる複数の前記融解成分を、レール１の両側面の一方のみに第１層として設ける。また前記第１層の上層に放熱性を有する金属成分を含む第２層を設る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に所定の外気温で融解する融解成分を含む第１層を形成し、前記融解成分がマイクロカプセル内に封入されることを特徴とする鉄道用レール。
【請求項２】
融解温度の異なる複数の前記融解成分を第１層に設けたことを特徴とする請求項１に記載の鉄道用レール。
【請求項３】
両側面の一方のみに第１層を設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の鉄道用レール。
【請求項４】
第１層の上層に放熱性を有する第２層を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉄道用レール。
【請求項５】
第２層が金属成分を含むことを特徴とする請求項４に記載の鉄道用レール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道用レールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道用レールは特許文献１に開示される。平行な二条の鉄道用レールはバラスト上に配した枕木に固定され、長手方向に順に配して鉄道の軌道を形成する。バラストは砂利等を盛り上げて形成され、車両の振動を和らげる。夏場等に気温が高くなると鉄道用レールが熱膨張するため、長手方向に隣接する鉄道用レールには隙間が設けられる。
【０００３】
気温が著しく高温になると鉄道用レールの熱膨張が大きくなり、隣接する鉄道用レールが互いに押圧して変形する虞がある。このため、鉄道用レールの昇温を抑制するために太陽光を反射する反射塗料が鉄道用レールの表面に塗布される。反射塗料は顔料等に金属粉等を含有して形成される。
【０００４】
この時、反射塗料は鉄道用レールだけでなく枕木やバラストにも塗布される。反射塗料が鉄道用レールのみに塗布されると、鉄道用レールの表面の反射塗料で反射した光がバラストや枕木に吸収される。これにより、バラストや枕木の昇温が促進され、枕木に接する鉄道用レールが枕木からの伝熱によって昇温を十分制御できない。従って、枕木及びバラストに塗布した反射塗料によって枕木やバラストの吸熱が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９６４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の鉄道用レールによると、鉄道用レールだけでなく枕木やバラストにも反射塗料が塗布されるため、反射塗料の塗布面積が大きく使用量が多くなるとともに塗布の作業効率が低下する。このため、軌道の形成時やメンテナンス時のコストが大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は作業効率を上げてコストを削減するとともに、昇温を抑制する鉄道用レール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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、表面に所定の外気温で融解する融解成分を含む第１層を形成し、前記融解成分がマイクロカプセル内に封入されることを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、夏日等で外気温が高温になると融解成分がマイクロカプセル内で融解し、鉄道用レールは融解成分によって融解熱が奪われる。また、外気温が低下するとマイクロカプセル内で融解成分が凝固する。
【００１０】
また、本発明は上記構成の鉄道用レールにおいて、融解温度の異なる複数の前記融解成分を第１層に設けたことを特徴とする。この構成によると、例えば２５度、３０度、３５度、４０度とそれぞれの温度になると融解する融解温度の異なる融解成分が第１層に設けられる。
【００１１】
また、本発明は上記構成の鉄道用レールにおいて、両側面の一方のみに第１層を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は上記構成の鉄道用レールにおいて、第１層の上層に放熱性を有する第２層を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は上記構成の鉄道用レールにおいて、第２層が金属成分を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、表面に所定の外気温で融解する融解成分を含む第１層を形成し、前記融解成分がマイクロカプセル内に封入されるので、コストを削減して温度上昇を抑制する鉄道用レールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の鉄道用レールを示す平面図
【図２】本発明の実施形態の鉄道用レールを示す側面図
【図３】本発明の実施形態の鉄道用レールを示す正面断面図
【図４】本発明の実施形態の鉄道用レールの被膜を示す断面図
【図５】本発明の実施形態の鉄道用レールの示す正面断面図
【図６】本発明の実施形態の実験結果を示す図
【図７】本発明の実施形態の実験結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１、図２は本実施形態の鉄道用レール１を示す平面図及び側面図である。鉄道の軌道１００はバラスト１１と枕木１０と鉄道用レール１とによって形成される。バラスト１１は砂利等を盛り上げて形成され、バラスト１１の上に枕木１０が所定の間隔で並設される。枕木１０の上には二条の鉄道用レール１が平行に固定され、長手方向に順に配される。また、長手方向に隣接する鉄道用レール１間には熱膨張による緩衝を防ぐ所定の隙間ｄが設けられている。
【００１７】
図３は鉄道用レール１を示す正面断面図である。鉄道用レール１は水平方向に伸びる底部１ｄと、底部１ｄの中央から上方に伸びる中間部１ｃと、中間部１ｃの上端から左右に延びた上部１ｂとを有したＩ型に形成される。上部１ｂの上面１ａは鉄道の車輪が転動する。鉄道用レール１の一方の側面２９上には被膜３０が形成される。図４に示すように被膜３０は熱融解層３１（第１層）、熱融解層３１上の放熱層３５（第２層）を積層して形成される。
【００１８】
熱融解層３１及び熱融解層３１は塗料に使用する樹脂は状況に適したアクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂など塗膜構成する液体樹脂などが使用できるが、火気に対して安全な水性樹脂エマルジョンが適している。熱融解層３１及び熱融解層３１の塗料の指触乾燥時間は２０分であり、塗装後の乾燥が早く作業時間を短縮できる。また上層の放熱層３５の塗料の色はシルバーブラウンであるため、鉄道用レール１からの太陽光の反射を抑制して車両の運転士の視認性の低下を防止することができる。また、放熱層３５の塗料の色は他の色にも調色が可能である。
【００１９】
次に被膜３０の塗布方法について説明する。まず、鉄道用レール１の浮き錆、汚れなどをサンドペーパー、ワイヤーラシなどで除去する。錆面下地処理は第３種ケレン程度を目安にするとよい。
【００２０】
その後、さび止め剤を所定の配合（主剤：硬化剤＝３：１）で混合し、充分攪拌して刷毛又はローラー刷毛で塗布する。塗布量は０．１〜０．２kg／m2であり、乾燥には１時間以上を目安にするとよい。その後、熱融解層３１を刷毛又はローラー刷毛で塗布する。塗布量は０．２kg／m2以上であり、乾燥時間は２時間以上を目安にするとよい。
【００２１】
放熱層３５も刷毛又はローラー刷毛で塗布する。塗布量は０．２kg／m2以上であり、乾燥時間は３時間以上を目安にするとよい。
【００２２】
図４に示すように、熱融解層３１にはマイクロカプセル３３が含まれる。マイクロカプセル３３は熱融解層３１を形成する塗料に含有され、塗料の硬化によって熱融解層３１内に保持される。マイクロカプセル３３内には常温（例えば、１５℃）で固体状態で所定の外気温で融解する融解成分が封入されている。
【００２３】
また、融解温度の異なる複数の融解成分がそれぞれ異なるマイクロカプセル３３内に封入される。例えば、融解温度として２０℃、３０℃、４０℃の融解成分が設けられる。
【００２４】
放熱層３５には金属（例えば、アルミニウム）の粉体が含まれる。金属の粉体は放熱槽３５を形成する塗料に含有され、塗料の硬化によって放熱層３５内に保持される。
【００２５】
上記構成の鉄道用レール１において、熱融解層３１のマイクロカプセル３３内の融解成分は外気温の上昇により融解温度に到達すると融解する。これにより、鉄道用レール１は融解熱が奪われて昇温が抑制されるため昇温速度が遅くなる。日中の外気温が高温の時間帯で温度上昇する鉄道用レール１は外気温の降下によって降温するため、昇温速度の低下によってピーク温度を下げることができる。また、外気温が低下すると融解成分は凝固する。
【００２６】
また、融解温度の異なる融解成分が熱融解層３１に設けられるため、各融解温度毎に融解熱によって鉄道用レール１の昇温が抑制される。これにより、鉄道用レール１の昇温速度をより低下し、ピーク温度を更に下げることができる。
【００２７】
更に、熱融解層３１に蓄積される熱は放熱層３５によって放熱が促進される。これにより、鉄道用レール１の昇温速度を更に低下させることができる。
【００２８】
表１及び図６は本実施形態の鉄道用レール１の温度上昇を計測した実験結果を示している。鉄道用レール１の左右それぞれの上方に１００Ｗの発熱電球５０を配置し、上部１ｂの塗装面と未塗装面とにそれぞれ設けた温度センサ５１により温度変化を計測している。図６において、縦軸は温度（単位：℃）であり、横軸は経過時間（単位：分）である。図中、Ａは全体が未塗装の鉄道用レール１、Ｂは本実施形態の未塗装面、Ｃは本実施形態の塗装面を示す。また、比較のために被膜３０を設けていない未塗装の鉄道用レール１についても同様に計測した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１及び図６によると、未塗装の鉄道用レール１が５０℃以上に昇温された時間経過時に本実施形態の鉄道用レール１は５℃以上低温になっている。従って、鉄道用レール１の昇温が抑制され、昇温速度が遅延されている。
【００３１】
また、表２及び図７は両方の側面２９に被膜３０を形成した鉄道用レール１の温度上昇を計測した実験結果を示している。上記と同様に、鉄道用レール１の左右それぞれの上方に１００Ｗの発熱電球５０を配置し、上部１ｂの塗装面と未塗装面とにそれぞれ設けた温度センサ５１により温度変化を計測している。図７において、縦軸は温度（単位：℃）であり、横軸は経過時間（単位：分）である。図中、Ｄは未塗装の鉄道用レール１、Ｅは両側面塗装の鉄道用レール１を示す。また、比較のために被膜３０を設けていない未塗装の鉄道用レール１についても同様に計測した。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表２及び図７によると、未塗装の鉄道用レール１が５０℃以上に昇温された時間経過時に鉄道用レール１は５℃以上低温になっている。従って、鉄道用レール１の昇温が抑制され、昇温速度が遅延されている。即ち、鉄道用レール１の両側面２９に被膜３０を形成してもよい。しかしながら、一方の側面２９のみに被膜３０を形成した場合は両側面２９に形成した場合と昇温の抑制が同程度である。このため、一方の側面２９のみに被膜３０を形成すると塗料面積を削減してコストを削減することができる。
【００３４】
本実施形態によると、表面に所定の外気温で融解する融解成分を含む熱融解層３１を形成し、融解成分がマイクロカプセル３２内に封入される。これにより、コストを削減して温度上昇を抑制する鉄道用レールを提供することができる。
【００３５】
また、融解温度の異なる複数の前記融解成分を熱融解層３１に設けたため、鉄道用１の温度上昇速度を低減することができる。また、例えば融解温度が０℃〜１０℃の融解成分を設けて、鉄道用レール１に凝固熱を与えて凍結を防ぐようにしてもよい。これにより、鉄道用レール１を冬季の寒冷地などで利用することができる。
【００３６】
また、一方の側面２９に熱融解層３１を設けたため、塗布時の作業効率を向上するとともに、容易にコストを削減することができる。
【００３７】
また、熱融解層３１の上層に放熱性の放熱層３５を設けたため、熱融解層３１の熱を放熱することができる。
【００３８】
また、金属製の成分を放熱層３５に設けたため、容易に熱融解層３１の熱を放熱することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によると、鉄道用レールに利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１      鉄道用レール
１０    枕木
１１    バラスト
２９    側面
３０    塗料
３１    熱融解層（第１層）
３２    マイクロカプセル
３５    放熱層（第２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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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