JP4489685B2

JP4489685B2 - 低熱膨張線状体の配設方法

Info

Publication number: JP4489685B2
Application number: JP2005310710A
Authority: JP
Inventors: 弘貴上條
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2007118670A

Description

本発明は、トロリ線等への低熱膨張線材の適用に係り、特に、低熱膨張線状体の配設方法に関するものである。

本願発明者は、トロリ線への低熱膨張線材の適用に関する研究開発を進めており、既にその基本概念、構造に関する特許出願を行っている。
従来、本願発明者らは低熱膨張線状体として、正の線膨張特性を持つ導電性材料と負の線膨張特性を持つ有機材料との複合構造化を図り、熱膨張を極力抑えることができる低熱膨張線状体を提案している（下記特許文献１参照）。
特開２００３−２８１９４２号公報

しかしながら、例えば、上記した正の線膨張特性を有する導電性材料としての銅棒と負の線膨張特性を有する有機材料としてのザイロン（東洋紡製）の複合化を、エポキシ樹脂を用いた接着により行う場合、エポキシ樹脂を塗布したザイロンプリプレグヤーンを銅棒の溝の中に挿入して複合化することが考えられる。サンプルの段階では、低熱膨張線状体の長さも短いため、オーブン等に入れて加熱硬化させることができるが、実際の場合は、低熱膨張線状体は長尺のものであり、加熱が難しい。また、接着剤を塗布した繊維やプリプレグヤーンは、加熱硬化しなければやわらかく可撓性があり、容易に変形できるが、一旦接着剤が硬化してしまうと固くなり、変形が難しくなる。従って、もし、硬化後に過大な力が加わると割れや剥離などが生じて、所定の接着・複合の性能が失われる。

さらに、通常、線状体の運搬は、ドラムなどに巻き付けて運び、配設場所においてドラムから引き出して配設される。こうした作業の際、線状体には応力が加わり変形するので、繊維間や繊維と導電性材料間には剪断方向の力が加わる。
上記のように、一旦エポキシ樹脂が加熱硬化すると硬くなってしまうため、成形や運搬する際、また、トロリ線として取り付ける際にその特性、品質の維持や作業が難しくなるといった問題があった。

しかし、低熱膨張線状体を完全に硬化させず半硬化状態にしておくことで繊維間や繊維と導電性材料間ではすべりが発生するため、このような変形を吸収できる。
本発明は、上記状況に鑑みて、製造と取り付け作業を同時に実施することができる、低熱膨張線状体の配設方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕低熱膨張線状体の配設方法において、半硬化状態であって、複合する導電材料より線膨張係数が小さい低熱膨張繊維の線状体とヒーター線とを正の熱膨張係数を有する導電性線状体に挿入した状態の複合体を製作し、この複合体を必要箇所に仮に設置後、前記ヒーター線に通電して前記線状体を加熱し硬化させることにより、最終的な複合線状体とすることを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記半硬化状態であって、複合する導電材料より線膨張係数が小さい低熱膨張繊維の線状体はプリプレグヤーンであることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記導電性線状体は金属管からなることを特徴とする。

〔４〕上記〔３〕記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記金属管は銅管であることを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記導電性線状体は溝が形成された金属導体であることを特徴とする。
〔６〕上記〔５〕記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記金属導体は銅であることを特徴とする。

〔７〕上記〔１〕記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記ヒーター線は、前記複合体の端部から引き出し、電源への接続を可能な状態とすることを特徴とする。
〔８〕上記〔２〕記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記ヒーター線は前記プリプレグヤーンを均一加熱する位置に配置することを特徴とする。

本発明によれば、半硬化状態であって、複合する導電材料より線膨張係数が小さい低熱膨張繊維の線状体のプリプレグヤーンとヒーター線とを正の熱膨張係数を有する導電性線状体に挿入した状態の複合体を製作し、その複合体を必要箇所に仮に設置後、前記ヒーター線に通電して前記プリプレグヤーンを加熱し、硬化させるようにしたので、低熱膨張線状体の配設を容易、かつ性能を保ちつつ行うことができる。

本発明の低熱膨張線状体の配設方法は、半硬化状態であって、複合する導電材料より線膨張係数が小さい低熱膨張繊維の線状体のプリプレグヤーンとヒーター線とを正の熱膨張係数を有する導電性線状体に挿入した状態の複合体を製作し、その複合体を必要箇所に仮に設置後、前記ヒーター線に通電して前記プリプレグヤーンを加熱し硬化させることにより、最終的な複合線状体とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示す低熱膨張線状体の斜視図、図２は本発明の第１実施例を示す低熱膨張線状体の断面図である。
この実施例では、円筒形状の空間を有する正の熱膨張係数を有する導電性線状体１内にプリプレグヤーン（負の熱膨張係数を有する有機線状体）２を充填し、そのプリプレグヤーン２を均一に加熱する位置（例えば、中心部）にヒーター線３を通すようにして、完全には硬化させずに半複合化した状態の複合線状体を得るようにしている。この半複合化した複合線状体を仮配設した状態で、ヒーター線３に電源４を接続・通電して加熱硬化させることにより、低熱膨張線状体を配設するようにする。

なお、負の線膨張係数を有する有機線状体２の材料としては、超高分子量ポリエチレン繊維「ダイニーマ」やＰＢＯ繊維「ザイロン」などが挙げられる。
ザイロンは、室温付近での線膨張係数が−６×１０^-6／Ｋ程度の負の膨張を示し、高強力、高弾性率で耐衝撃性が高い、比重が小さいなどの特性も持つ有機系材料である。ザイロン、及びダイニーマ、スチール、銅の諸特性を表１にまとめる。

表１から明らかなように、ザイロンは、同様に負の線膨張係数を有するダイニーマと比べると、負の線膨張係数は小さいが、引張強度、引張弾性率が大きく、分解温度も高いなどの特徴があり、応用を考えた場合には、より有用な材料と見ることができる。また、密度は１．５６ｇ／ｃｍ³で、スチール（鋼線）の密度７．８ｇ／ｃｍ³と比べて１／５程度と軽量である。

上記実施例では、長さ方向に空間が形成される正の熱膨張係数の導電性線状体の空間に負の熱膨張係数を有する線状体と、その線状体を均一に加熱する位置（例えば、中心部）にヒーター線を設けるように説明したが、本発明では、必ずしも負の熱膨張係数を有する線状体でなくともよく、低熱膨張係数を有する線状体であってもよい。かかる低熱膨張係数を有する線状体としては、例えばインバーなどの金属やカーボンなどを挙げることができる。要するに、組み合わせられた複合線状体が低熱膨張特性を有するものであればよい。なお、上記した長さ方向の空間としては、図１及び図２に示すような円筒形状の空間のみならず、長さ方向に溝を形成するようにしてもよい。つまり、上記した空間の形状、構成に限定されるものではない。

また、図３に示すように、ヒーター線３はプリプレグヤーン２内に複数本分散配置してプリプレグヤーン２を均一に加熱できるようにしてもよい。
図４は本発明の第２実施例を示す低熱膨張線状体の斜視図、図５は本発明の第２実施例を示す低熱膨張線状体の断面図である。
この実施例では、図４、図５に示すように、正の熱膨張係数を有する導電性線状体１１に４本のＵ字型溝１２を長さ方向に形成し、この４本のＵ字型溝１２内にプリプレグヤーン（負の熱膨張係数を有する有機線状体）１３を充填し、さらに、そのプリプレグヤーン１３を均一に加熱する位置（例えば、中心部）にヒーター線１４を設けるようにして完全には硬化させずに半複合化した状態の複合線状体を形成するようにしている。つまり、ザイロン繊維にエポキシ樹脂を含浸し半硬化状態のプリプレグヤーン１３を導電性線状体１１の４本のＵ字型溝１２内に充填して半複合化した複合線状体を形成し、この半複合化した複合線状体を均一に加熱する位置（例えば、中心部）にヒーター線１４を設ける。かかる半複合化した複合線状体を仮配設した後、プリプレグヤーン１３に含浸されたエポキシ樹脂をヒーター線１４に接続される電源１５から通電することにより加熱硬化させて低熱膨張線状体を配設するようにする。

図６は本発明の第３実施例を示す低熱膨張線状体の断面図、図７はその低熱膨張線状体の斜視図である。
これらの図において、２１は正の熱膨張係数を有する導電性線状体（例えば、銅棒）、２２はその導電性線状体２１に長さ方向に形成された溝（ここでは４本のＵ字型溝）、２３はその溝２２に塗布される、加熱により接着硬化する接着剤（例えば、エポキシ系樹脂）、２４はその接着剤２３が塗布された溝２２に挿入される長尺状の半複合化された負の線膨張係数を持つ線状体、２５はその負の線膨張係数を持つ線状体２４を均一に加熱する位置に配置されるヒーター線である。そして、この複合線状体を仮配設後、ヒーター線２５に電源２６から通電することにより、複合線状体を加熱硬化させて、低熱膨張線状体を配設するようにする。なお、溝の数や形状などはここで示したものに限定されるものではない。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の低熱膨張線状体の配設方法は、製造と配設を兼ねて行うことができる低熱膨張線状体の配設方法として好適である。

本発明の第１実施例を示す低熱膨張線状体の斜視図である。本発明の第１実施例を示す低熱膨張線状体の断面図である。本発明の第１実施例の変形例を示す低熱膨張線状体の断面図である。本発明の第２実施例を示す低熱膨張線状体の斜視図である。本発明の第２実施例を示す低熱膨張線状体の断面図である。本発明の第３実施例を示す低熱膨張線状体の断面図である。本発明の第３実施例を示す低熱膨張線状体の斜視図である。

１，１１，２１正の熱膨張係数を有する導電性線状体
２，１３プリプレグヤーン（負の熱膨張係数を有する有機線状体）
３，１４，２５ヒーター線
４，１５，２６電源
１２，２２４本のＵ字型溝
２３接着剤（例えば、エポキシ系樹脂）
２４負の線膨張係数を持つ線状体

Claims

半硬化状態であって、複合する導電材料より線膨張係数が小さい低熱膨張繊維の線状体とヒーター線とを正の熱膨張係数を有する導電性線状体に挿入した状態の複合体を製作し、該複合体を必要箇所に仮に設置後、前記ヒーター線に通電して前記線状体を加熱し硬化させることにより、最終的な複合線状体とすることを特徴とする低熱膨張線状体の配設方法。
請求項１記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記半硬化状態であって、複合する導電材料より線膨張係数が小さい低熱膨張繊維の線状体はプリプレグヤーンであることを特徴とする低熱膨張線状体の配設方法。
請求項１記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記導電性線状体は金属管からなることを特徴とする低熱膨張線状体の配設方法。
請求項３記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記金属管は銅管であることを特徴とする低熱膨張線状体の配設方法。
請求項１記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記導電性線状体は溝が形成された金属導体であることを特徴とする低熱膨張線状体の配設方法。
請求項５記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記金属導体は銅であることを特徴とする低熱膨張線状体の配設方法。
請求項１記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記ヒーター線は、前記複合体の端部から引き出し、電源への接続を可能な状態とすることを特徴とする低熱膨張線状体の配設方法。
請求項２記載の低熱膨張線状体の配設方法において、前記ヒーター線は前記プリプレグヤーンを均一加熱する位置に配置することを特徴とする低熱膨張線状体の配設方法。