JP2010097752A - 電気鉄道用碍子 - Google Patents

Abstract

【課題】碍子本体に取り付けられる金具の腐食による碍子本体の破壊を防止し、架線に落雷した場合であっても、絶縁を確保することができる電気鉄道用碍子を提供する。
【解決手段】その外表面に、半径方向外側に突出する水切り笠１ａと、水切り笠１ａの外径より小さい外径の小径笠１ｂが、軸方向に向かって平行且つ交互に複数形成された碍子本体１と、碍子本体１の上端に冠着されたキャップ金具２と、碍子本体１の下端に冠着された下部金具３と、下部金具３と対向して配設され、下部金具３との間で架線を挟持する架線受け金具４を有する。キャップ金具２及び下部金具３が腐食膨張したとしても、キャップ金具２及び下部金具３が碍子本体の取付部を圧縮するに過ぎないので、碍子本体１が破損することがない。また、キャップ金具２と下部金具３との距離が離れているので、架線に落雷したとしても、絶縁が確保される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気鉄道のトンネル内や地下駅構内等の架線を支持するために用いられる電気鉄道用碍子に関するものである。

従来から、電気鉄道のトンネル内や地下駅構内等の架線を支持するために、特許文献１や特許文献２に示されるような懸垂碍子が用いられている。このような懸垂碍子５０は、図７に示されるように、碍子本体５１と、碍子本体５１の上下に取り付けられるキャップ金具５２と下部金具５３とから構成されている。碍子本体５１は、笠部５１ａと、この笠部５１ａの中央上部に上方に突出した有底筒状の頭部５１ｂとが一体となって形成されている。笠部５１ａの底面側には、漏洩距離を確保するために、複数の同心円状に突出するひだ部５１ｄが形成されている。頭部５１ｂの外側には、キャップ金具５２がセメント５４により冠着されている。また、頭部５１ｂの内側には、下部金具５３が挿入された状態で、セメント５５により固着されている。

図７に示される実施形態では、同様の構造の懸垂碍子６０が直下に配設され、この懸垂碍子６０のキャップ金具６２が懸垂碍子５０の下部金具５３に取り付けられて、懸垂碍子６０と懸垂碍子５０に連結されている。懸垂碍子５０のキャップ金具５２は、電気鉄道のトンネルや駅構内等の天井に取り付けられるようになっている。一方で、懸垂碍子６０の下部金具６３には、対向して架線受け金具６４がボルト６５とナット６６により取り付けられ、下部金具６３及び架線受け金具６４との間で、き電線、吊架線、トロリ線等の架線を挟持するようになっている。懸垂碍子５０の直下に懸垂碍子６０を連結しているのは、絶縁距離及び漏洩距離を確保するためである。

懸垂碍子５０、６０の外表面には、架線とパンタグラフが接触することにより発生する金属微粉等の付着物が付着する。電気鉄道のトンネル内や地下駅構内では、雨で前記付着物が洗い流されないので、懸垂碍子５０、６０の外表面に蓄積する傾向がある。また、トンネル内や地下駅構内等は、結露し易く、懸垂碍子５０、６０の外表面に付着物が蓄積した状態で、結露するとフラッシオーバする危険性が高まる。従来から、電気鉄道のトンネル内や地下駅構内等の架線を支持するために懸垂碍子５０、６０が用いられてきたのは、碍子本体５１、６１を焼成前に、プレス形成により、簡単に碍子本体５１のひだ部５１ｄを形成することができ、製造コストが高額にならずに、漏洩距離を確保することができ、フラッシオーバを防止することができるからである。

しかしながら、このような構造の懸垂碍子５０、６０は、下部金具５３、６３が、碍子本体５１、６１の頭部５１ａ、６１ａ内に挿入されている構造であるので、頭部５１ａ、６１ａ内に挿入されている部分の下部金具５２、６３が腐食膨張した場合には、下部金具５３、６３が、頭部５１ａ、６１ａを内側から押し広げ、碍子本体５１、６１が破壊されてしまうという問題があった。また、金属の熱膨張率は、磁器の熱膨張率よりも大きいので、懸垂碍子５０、６０に熱が加わった場合には、下部金具５２、６３の腐食膨張による碍子本体５１、６１の破壊を惹起してしまうという問題があった。

また、下部金具５３、６３が、碍子本体５１、６１の頭部５１ａ、６１ａ内に挿入され、キャップ金具５２、６２と下部金具５３、６３が隣接している構造であるので、架線に落雷した場合には、キャップ金具５２、６２と下部金具５３、６３間でサージ電流が流れ、絶縁が確保できない場合があるという問題があった。

特開２００５−２３５４７９号公報 特開平５−８９７３５号公報

碍子本体に取り付けられる金具の腐食による碍子本体の破壊を防止し、架線に落雷した場合であっても、絶縁を確保することができる電気鉄道用碍子を提供することを目的としてなされたものである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、その外表面に、半径方向外側に突出する笠部が、軸方向に向かって平行に複数形成された碍子本体と、
前記碍子本体の上端に冠着されたキャップ金具と、
前記碍子本体の下端に冠着された下部金具と、
前記下部金具と対向して配設され、前記下部金具との間で架線を挟持する架線受け金具を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、隣接する笠部の外径を異なる外径にしたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、隣接する笠部を、水切り笠と、当該水切り笠の外径よりも小さい外径の小径笠とから構成したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、隣接する水切り笠間の寸法を水切り笠の突出寸法で除した値を０．８〜１．０に設定したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４に記載の発明において、下部金具の底面にスタッドボルトを延設し、
架線受け金具の一側縁に、当該一側縁に開口する取付開口を形成し、
前記架線受け金具を回動自在に下部金具に軸支し、
前記架線受け金具を回動させると、前記スタッドボルトが前記取付開口に侵入し、前記スタッドボルトが前記取付開口に侵入した状態で前記スタッドボルトにナットを螺入して、架線受け金具を下部金具に固定するように構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、その外表面に、半径方向外側に突出する笠部が、軸方向に向かって平行に複数形成された碍子本体と、前記碍子本体の上端に冠着されたキャップ金具と、前記碍子本体の下端に冠着された下部金具と、前記下部金具と対向して配設され、前記下部金具との間で架線を挟持する架線受け金具を有することを特徴とする。
このため、キャップ金具及び下部金具が腐食膨張したとしても、キャップ金具及び下部金具が碍子本体の取付部を圧縮するに過ぎず、碍子本体が破損することがない。また、金属の熱膨張率は、磁器の熱膨張率よりも大きいが、電気鉄道用碍子が加熱されたとしても、キャップ金具及び下部金具の開口が拡がるので、キャップ金具及び下部金具の腐食膨張による碍子本体の破壊を惹起することがない。
更に、キャップ金具と下部金具は、碍子本体の両端に取り付けられ、キャップ金具と下部金具との距離が離れているので、架線に落雷したとしても、キャップ金具と下部金具間の絶縁が確保され、キャップ金具と下部金具間にサージ電流が流れることはない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、隣接する笠部の外径を異なる外径にしたことを特徴とする。
このため、電気鉄道用碍子が注水されたとしても、隣接する笠部の外径を同一寸法にした場合に比べて、笠部外縁で水が切れ易く、注水経路がつながらず、フラッシオーバを防止することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、隣接する笠部を、水切り笠と、当該水切り笠の外径よりも小さい外径の小径笠とから構成したことを特徴とする。
このため、電気鉄道用碍子が注水されたとしても、小径笠には水が付着することなく、隣接する水切り笠間の距離が広いため、水が切れ、注水経路がつながらず、フラッシオーバすることがなく、注水時の電気性能を向上させることが可能となる。
また、小径笠を形成した分だけ漏洩距離を増加させることができ、フラッシオーバを防止することが可能となる。
更に、水切り笠と小径笠の外径を異径にしたことにより、切り笠と小径笠の笠裏にバイトが入り易くなり、水切り笠の外径を大きくしたとしても、水切り笠及び小径笠を、バイトで切削形成することができ、隣接する笠の外径を同一にした場合に比べて、碍子本体の漏洩距離をより長くすることが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、隣接する水切り笠間の寸法を水切り笠の突出寸法で除した値を０．８〜１．０に設定したことを特徴とする。
このため、注水性能を確保しつつ、切削時間の増大を防止し、低コストで電気鉄道用碍子を製作することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４に記載の発明において、下部金具の底面にスタッドボルトを延設し、架線受け金具の一側縁に、当該一側縁に開口する取付開口を形成し、前記架線受け金具を回動自在に下部金具に軸支し、前記架線受け金具を回動させると、前記スタッドボルトが前記取付開口に侵入し、前記スタッドボルトが前記取付開口に侵入した状態で前記スタッドボルトにナットを螺入して、架線受け金具を下部金具に固定するように構成したことを特徴とする。
このため、スタッドボルトに螺着されているナットを締め、架線受け金具を回動させ、前記ナットを締め付けるだけで、架線の電気鉄道用碍子への取付作業が完了し、作業性を向上させることが可能となる
また、取付開口をスタッドボルトから外した状態であっても、架線受け金具は下部金具に軸支されているので、架線受け金具が落下することがなく、架線受け金具の紛失を防止することが可能となる。

（電気鉄道用碍子の構造について）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は本発明の実施の形態を示す電気鉄道用碍子２０の説明図である。図１の左半分は、電気鉄道用碍子２０の断面を示し、右半分は電気鉄道用碍子２０の側面を示している。図１に示されるように、本発明の電気鉄道用碍子２０は、主に、碍子本体１、キャップ金具２、下部金具３、架線受け金具４とから構成されている。

碍子本体１は、アルミナ磁器等の磁器で構成されている。碍子本体１の外表面には、半径方向外側に突出する水切り笠１ａと小径笠１ｂが、軸方向に向かって平行に、交互に複数形成されている。小径笠１ｂの外径は、水切り笠１ａの外径よりも小さくなっている。水切り笠１ａ及び小径笠１ｂの上面は、中心から半径方向外側に向かって徐々に低くなる傾斜面で構成されている。図に示される実施形態では、軸方向に向かって平行に形成された３つの水切り笠１ａの間に、小径笠１ｂが形成されている。

碍子本体１の上端は、円柱形状をした取付部１ｃとなっている。

図２にキャップ金具２の上面図を示す。キャップ金具２は、ダクタイル鋳鉄等の金属で構成され、腐食を防ぐため、その外表面に亜鉛メッキ等のメッキ層が形成されている。図１に示されるように、キャップ金具２は、有底筒状をしている。図１や図２に示されるように、キャップ金具２の上面には、半径方向外側に突出する係合片２ａが形成されている。図２に示される実施形態では、係合片２ａは対向するように２つ形成されている。

碍子本体１の取付部１ｃは、キャップ金具２の内部に挿入され、キャップ金具２と碍子本体１の取付部１ｃとの間に、セメント５が充填されて、キャップ金具２が碍子本体１の取付部１ｃに冠着している。

碍子本体１の下端は、円柱形状をした取付部１ｅとなっている。

下部金具３は、ダクタイル鋳鉄等の金属で構成され、腐食を防ぐため、その外表面に亜鉛メッキ等のメッキ層が形成されている。下部金具３は、有底筒状をしている。下部金具３の底面には、２つの取付ネジ穴３ｂが形成されている。下部金具３の底面の取付ネジ穴３ｂの間には、幅方向に連通する、挟持凹部３ａが凹陥形成されている。

碍子本体１の取付部１ｅは、下部金具３の内部に挿入され、下部金具３と碍子本体１の取付部１ｅとの間に、セメント６が充填されて、下部金具３が碍子本体１の取付部１ｅに冠着している。

図３に電気鉄道用碍子２０の底面図を示す。図１や図３に示されるように、下部金具３の取付ネジ穴３ｂには、スタッドボルト７、１２が螺入している。

架線受け金具４は、ダクタイル鋳鉄等の金属で構成され、腐食を防ぐため、その外表面に亜鉛メッキ等のメッキ層が形成されている。架線受け金具４の一端には、軸支穴４ａが貫通形成されている。架線受け金具４の他端には、当該他端の一側縁に開口する取付開口４ｂが形成されている。架線受け金具４の軸支穴４ａと取付開口４ｂの間には、架線受け凹部４ｃが凹陥形成されている。軸支穴４ａと取付開口４ｂ間の寸法は、下部金具３に取り付けられたスタッドボルト７とスタッドボルト１２の軸心間の寸法と同一になっている。

架線受け金具４の軸支穴４ａにスタッドボルト７を挿通させた状態で、平座金８及びバネ座金９をスタッドボルト７に取り付け、ナット１０をスタッドボルト７に螺入して、架線受け金具４を、下部金具３に回動自在に軸支している。本実施形態では、ナット１０が緩むことを防止するために、更に、スタッドボルト７に緩み防止用ナット１１を螺入して、ダブルナット構造としている。

図３の（Ｂ）に示されるように、架線受け金具４を回動させると、スタッドボルト１２が架線受け金具４の取付開口４ｂに侵入し、架線受け金具４が下部金具３に対向するようになっている。スタッドボルト１２には、平座金８及びバネ座金９が挿通され、ナット１０及び緩み防止用ナット１１が螺入されている。

（電気鉄道用碍子の取付作業及び架線の取付作業について）
図４に本発明の電気鉄道用碍子２０を取り付ける取付金具３０の上面図を示す。取付金具３０は、円盤状の碍子支持部３０ａと、この碍子支持部３０ａから半径方向外側に伸びる２本の取付部３０ｂとが一体となって形成されている。取付部３０ｂには、取付穴３０ｃが形成され、当該取付穴３０ｃに取付ボルト（図示せず）を挿通して、取付金具３０を電気鉄道のトンネルや地下駅構内の天井等に取り付けている。碍子支持部３０ａには、取付穴３０ｄが形成され、この取付穴３０ｄの外縁に挿入凹部３０ｅが対向するように２つ連通形成されている。挿入凹部３０ｅが形成されている位置から９０°回転した位置の取付穴３０ｄの外縁には、係合凹部３０ｆが凹陥形成されている。

電気鉄道用碍子２０のキャップ金具２の係合片２ａを、取付金具３０の挿入凹部３０ｅに合致させて、キャップ金具２を取付金具３０の取付穴３０ｃに挿入する。そして、電気鉄道用碍子２０を９０°回転させると、キャップ金具２の係合片２ａが取付金具３０の係合凹部３０ｆに嵌り込み、電気鉄道用碍子２０の取付作業が完了する。このように、キャップ金具２を取付金具３０の取付穴３０ｃに挿入し、電気鉄道用碍子２０を９０°回転させるだけで電気鉄道用碍子２０の取付作業が完了するので作業性が良い。

次に、スタッドボルト７、１２に螺着されているナット１０及び緩み防止用ナット１１を緩めて、架線受け金具４を回動させて、図３の（Ａ）に示されるように、取付開口４ｂをスタッドボルト１２から外す。次に、下部金具３の挟持凹部３ａに架線をセットし、架線受け金具４を回動させて、図３の（Ｂ）に示されるように、スタッドボルト１２を架線受け金具４の取付開口４ｂに侵入させ、スタッドボルト７、１２に螺着されているナット１０及び緩み防止用ナット１１を締めると、架線受け金具４が下部金具３に固定され、架線の取付作業が完了する。この状態では、架線は確実に下部金具３の挟持凹部３ａ及び架線受け金具４の架線受け凹部４ｃで挟持される。

このように、架線受け金具４に、取付開口４ｂを形成し、架線受け金具４を回動自在に下部金具３に軸支したので、スタッドボルト７、１２に螺着されているナット１０及び緩み防止用ナット１１を締め、架線受け金具４を回動させ、前記ナット１０及び緩み防止用ナット１１を締め付けるだけで、架線の電気鉄道用碍子２０への取付作業が完了し、作業性が良い。電気鉄道では、終電時間から始発時間までの限られた時間に、架線を電気鉄道用碍子２０に取り付ける必要があるので、作業性が向上することは大変有意義である。また、取付開口４ｂをスタッドボルト１２から外した状態であっても、架線受け金具４は下部金具３に軸支されているので、架線受け金具４が落下することがなく、架線受け金具４の紛失を防止することが可能となる。

（本発明品の作用）
本発明では、キャップ金具２及び下部金具３のいずれも、それぞれ、碍子本体１の取付部１ｃ、１ｅに冠着されているので、キャップ金具２及び下部金具３が腐食膨張したとしても、キャップ金具２及び下部金具３が碍子本体１の取付部１ｃ、１ｅを圧縮するに過ぎず、碍子本体１が破損することがない。また、金属の熱膨張率は、磁器の熱膨張率よりも大きいが、電気鉄道用碍子２０が加熱されたとしても、キャップ金具２及び下部金具３の開口が拡がるので、キャップ金具２及び下部金具３の腐食膨張による碍子本体１の破壊を惹起することがない。

本発明では、キャップ金具２と下部金具３は、碍子本体１の両端に取り付けられていて、キャップ金具２と下部金具３との距離が離れているので、架線に落雷したとしても、キャップ金具２と下部金具３間の絶縁が確保され、キャップ金具２と下部金具３間にサージ電流が流れることはない。

図５に水切り性能の比較図を示す。図５の（Ｂ）に示されるように、隣接する笠の外径寸法を同一にすると、全ての笠の外縁に水が付着し、注水経路がつながりやすく、フラッシオーバを起こしやすい。本発明では、図５の（Ａ）に示されるように、碍子本体１の外表面に、水切り笠１ａと小径笠１ｂを、軸方向に向かって交互に形成したので、電気鉄道用碍子２０が注水されたとしても、小径笠１ｂには水が付着することなく、隣接する水切り笠１ａ間の距離が広いため、水が切れ、注水経路がつながらず、フラッシオーバすることがなく、注水時の電気性能が良い。

本発明では、水切り笠１ａ間に、小径笠１ｂを形成したので、注水性能を確保しつつ、小径笠１ｂを形成した分だけ漏洩距離を増加させることができ、碍子本体１の汚損によるフラッシオーバを防止することが可能となっている。

また、碍子本体１は、焼成前に外形を切削加工により形成するが、水切り笠１ａと小径笠１ｂの外径を異径にしたので、切り笠１ａと小径笠１ｂの笠裏にバイトが入りやいため、水切り笠１ａの外径を大きくしたとしても、水切り笠１ａ及び小径笠１ｂを、バイトで切削形成することができ、隣接する笠の外径を同一にした場合に比べて、碍子本体１の漏洩距離をより長くすることが可能となる。

図６に笠の突出寸法と笠間距離の関係を表した説明図を示す。図６に示されるＬは、水切り笠１ａの突出寸法である。図６に示されるＰは、隣接する水切り笠１ａ間の寸法である。図６に示される１００は、碍子本体１の素材である。図６の（Ｂ）に示されるように、隣接する水切り笠１ａ間の寸法Ｐを大きくすると、図６のハッチングで示される切削面積が多くなる。このため、碍子本体１の外形を切削する切削時間が増大し、コスト高になってしまう。一方で、図６の（Ｂ）に示されるように、隣接する水切り笠１ａ間の寸法Ｐを大きくした場合には、注水時の注水性能が向上する。

隣接する水切り笠１ａ間の寸法Ｐを水切り笠１ａの突出寸法Ｌで除した値をＰ／Ｌとする。
Ｐ／Ｌを０．８より小さくすると、注水時の水切り性能を確保することができない。
一方で、Ｐ／Ｌを１より大きくすると、碍子本体１の外形を切削する切削時間が増大し、コスト高になってしまう。
そこで本発明では、注水性能を確保しつつ、切削時間の増大を防止するため、Ｐ／Ｌを０．８〜１．０に設定することにした。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気鉄道用碍子もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明の実施の形態を示す電気鉄道用碍子の説明図である。 キャップ金具の上面図である。 電気鉄道用碍子の底面図である。 取付金具の上面図である。 水切り性能の比較図である。 笠の突出寸法と笠間距離の関係を表した説明図である。 従来の電気鉄道用碍子を示す説明図である。

符号の説明

１ 碍子本体
１ａ 水切り笠
１ｂ 小径笠
１ｃ 取付部
１ｅ 取付部
２ キャップ金具
２ａ 係合片
３ 下部金具
３ａ 挟持凹部
３ｂ 取付ネジ穴
４ 架線受け金具
４ａ 軸支穴
４ｂ 取付開口
４ｃ 架線受け凹部
５ セメント
６ セメント
７ スタッドボルト
８ 平座金
９ バネ座金
１０ ナット
１１ 緩み防止用ナット
１２ スタッドボルト
２０ 電気鉄道用碍子
３０ 取付金具
３０ａ 碍子支持部
３０ｂ 取付部
３０ｃ 取付穴
３０ｄ 取付穴
３０ｅ 挿入凹部
３０ｆ 係合凹部
５０ 懸垂碍子
５１ 碍子本体
５１ａ 笠部
５１ｂ 頭部
５１ｄ ひだ部
５２ キャップ金具
５３ 下部金具
５４ セメント
５５ セメント
６０ 懸垂碍子
６２ キャップ金具
６３ 下部金具
６４ 架線受け金具
６５ ボルト
６６ ナット
１００ 磁器碍子の素材

Claims (5)

1. その外表面に、半径方向外側に突出する笠部が、軸方向に向かって平行に複数形成された碍子本体と、
   前記碍子本体の上端に冠着されたキャップ金具と、
   前記碍子本体の下端に冠着された下部金具と、
   前記下部金具と対向して配設され、前記下部金具との間で架線を挟持する架線受け金具を有することを特徴とする電気鉄道用碍子。
2. 隣接する笠部の外径を異なる外径にしたことを特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用碍子。
3. 隣接する笠部を、水切り笠と、当該水切り笠の外径よりも小さい外径の小径笠とから構成したことを特徴とする請求項２に記載の電気鉄道用碍子。
4. 隣接する水切り笠間の寸法を水切り笠の突出寸法で除した値を０．８〜１．０に設定したことを特徴とする請求項３に記載の電気鉄道用碍子。
5. 下部金具の底面にスタッドボルトを延設し、
   架線受け金具の一側縁に、当該一側縁に開口する取付開口を形成し、
   前記架線受け金具を回動自在に下部金具に軸支し、
   前記架線受け金具を回動させると、前記スタッドボルトが前記取付開口に侵入し、前記スタッドボルトが前記取付開口に侵入した状態で前記スタッドボルトにナットを螺入して、架線受け金具を下部金具に固定するように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電気鉄道用碍子。

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