JP4648847B2

JP4648847B2 - 鉄道用信号機

Info

Publication number: JP4648847B2
Application number: JP2006025844A
Authority: JP
Inventors: 隆志中村; 正法細田
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-02-02
Also published as: JP2007207605A

Description

本発明は、鉄道用信号機に関し、特に光源にＬＥＤ信号灯を用いた鉄道用信号機に関する。

近年、道路用信号機と同様に鉄道用信号機においても複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子からなるＬＥＤ信号灯が光源として用いられている。このように鉄道用信号機の光源をＬＥＤ信号灯とすることにより、従来の２重フィラメント電球式の鉄道用信号機と比較して点灯／消灯を小電力で制御することが可能となっている。

図７は、上記したＬＥＤ信号灯を具備した鉄道用信号機１の構成を模式的に示した図である。同図に示すように鉄道用信号機１は、表示ユニット（ＬＥＤ信号灯）１０に供給する電圧を調整するためのトランス１１と、外部の電源に接続された外線ケーブルとを連結するための端子台１２とを備えて構成されている。表示ユニット１０は、端子台１２及びトランス１１を介して外部から入力される信号制御電圧に応じて点灯／消灯を行うことにより信号を現示するようになっている。このような、表示ユニットを用いた鉄道用信号機では、そのＬＥＤ素子の小電力駆動特性から、他の表示ユニットに印加される信号制御電圧からの誘導電圧により点灯制御されていない表示ユニットが点灯する誤点灯が発生するという問題がある。特に、表示ユニット１０ｇ、１０ｙ、１０ｒの点灯／消灯にかかる各制御線ＢＸｇ、ＢＸｙ、ＢＸｒが０Ｖ制御線ＣＸを共用する片線共通制御方式の場合では、隣接する制御線に誘導電圧が生じやすく、点灯制御されていない表示ユニットが微弱点灯してしまう場合がある。なお、ここで、制御線ＢＸｇは緑色の表示ユニット１０ｇを点灯／消灯させるための制御線、制御線ＢＸｙは黄色の表示ユニット１０ｙを点灯／消灯させるための制御線、制御線ＢＸｒは赤色の表示ユニット１０ｒを点灯／消灯させるための制御線である。

そのため、従来、図８に示したように、各表示ユニット１０ｇ、１０ｒの点灯／消灯にかかる制御線ＢＸｇ、ＢＸｒの夫々が０Ｖ制御線ＣＸｇ、ＣＸｒを有した両線制御方式とすることで、制御線ＢＸｇ、ＢＸｒ間に発生する誘導電圧を抑制し、誘導点灯発生の防止を図った技術がある。

また、他の電力負荷部にかかる制御線（ＢＸｏ、ＣＸｏ）が表示ユニット１０の点灯／消灯にかかる制御線と同一のケーブル内に含まれている場合においても、上記同様誘導点灯が発生する可能性があるため、図９に示したように、表示ユニット１０ｇ及び他の電力負荷部３１にかかる制御線ＢＸｇ、ＣＸｇ及びＢＸｏ、ＣＸｏを夫々独立したケーブル内に収納することで、各制御線間に発生する誘導電圧を抑制し、誘導点灯発生の防止を図った技術がある。

また、図１０に示すように、トランス１１の一次側にホーロー抵抗器３２を結線し、当該ホーロー抵抗器３２により誘導電圧により発生する誘導電流をバイパスさせることで表示ユニット１０への誘導電圧の伝達を抑制し、誘導点灯発生の防止を図った技術が用いられている。
特開２００５−１４１０９４号公報

しかしながら、上記した両線制御方式や制御線毎に独立したケーブルを用いた方策では、ケーブル芯数やケーブル数が増加してしまうため、コストの増加や設備が煩雑となる。また、ホーロー抵抗器３２の付加による方策では、当該ホーロー抵抗器３２にかかる電力により抵抗表面温度が高温となるため、鉄道信号機本体内に収納していては、その熱により表示ユニット１０（ＬＥＤ信号灯）の破損や寿命が短くなる可能性がある。そのため、従来の鉄道用信号機では、ホーロー抵抗器３２を収納する抵抗器収納箱が信号機本体とは別体に設けられる場合があったが、この場合、製造コストや工事費が増大してしまうという問題がある。また、トンネル内等設置空間が限られた隧道用信号機等の場合では、抵抗器収納箱を設置できない場合がある。

本発明の課題は、抵抗器の温度上昇を抑え、当該抵抗器を灯箱内に安全に収納することが可能な鉄道用信号機を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
ＬＥＤ信号灯を夫々有した複数の表示ユニットと、前記複数の表示ユニットを格納する灯箱と、前記複数の表示ユニットと二次側配線によって夫々接続されて前記各ＬＥＤ信号灯に供給する電圧を調整する複数のトランスと、を備えた鉄道用信号機において、
前記複数のトランスの一次巻線と並列に該トランスの一次側に夫々結線され、前記各ＬＥＤ信号灯に対する誘導電流を夫々バイパスする複数の抵抗器と、
前記抵抗器に熱的に接触するよう設けられた放熱部材と、を前記灯箱内に備え、
さらに、
前記灯箱の上部に設けられて外部に通じる開口部を有するとともに前記灯箱を取り付け箇所に固定するための筒状の第１ブラケット取付部と、
前記灯箱の下部に設けられて外部に通じる開口部を有するとともに前記灯箱を取り付け箇所に固定するための筒状の第２ブラケット取付部と、を備え
前記灯箱は上下方向に長い形状に形成され、
前記複数の表示ユニットのＬＥＤ信号灯は上下方向に一列に配列され、
前記複数のトランスおよび前記複数の抵抗器は上下方向に一列に配列され、
空気を流すファンを持たずに、前記第２ブラケット取付部の前記開口部を吸気孔、前記第１ブラケット取付部の前記開口部を排気孔として、前記吸気孔から前記排気孔へ空気が流れるように構成され、
前記抵抗器及び放熱部材は、当該抵抗器及び放熱部材の接触面とは異なる面に複数の放熱用の溝部を有することを特徴としている。

更に、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、
前記抵抗器及び前記放熱部材は、当該抵抗器の溝部及び／又は放熱部材の溝部の延在方向が、前記吸気孔及び排気孔によって形成される空気の流れ方向と平行に設けられていることを特徴としている。

更に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記複数の抵抗器は、一の前記放熱部材に熱的に接触するよう設置されていることを特徴としている。

更に、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、
前記抵抗器は、メタルクラッド抵抗器であることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、抵抗器に接触するよう設けられた放熱部材により、抵抗器に発生する熱を放熱することができるため、抵抗器自体の温度上昇を抑えることができる。これにより、信号機本体内に抵抗器を安全に収納することが可能となるため、鉄道用信号機の敷設にかかる製造コストや工事費を抑えることができる。また、別途抵抗器を収納する箱を要しないため、設置空間が限られた場所であっても敷設することが可能となる。
また、抵抗器及び放熱部材の接触面とは異なる面に設けられた複数の放熱用の溝部により、抵抗器に発生する熱の放熱性を向上させることが可能であるため、抵抗器の温度上昇を抑えることができる。
灯箱の壁部に形成された吸気孔及び排気孔により灯箱内の空気を灯箱外部の空気と交換することが可能であるため、灯箱内の温度上昇を抑えることが可能となり、灯箱内に抵抗器をより安全に収納することができる。

請求項２に記載の発明によれば、抵抗器及び放熱部材は、当該抵抗器の溝部及び／又は放熱部材の溝部の延在方向が、前記吸気孔及び排気孔によって形成される空気の流れ方向と平行に設けられているため、灯箱内の空気と灯箱外部の空気との交換をより効率的に行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、複数の前記抵抗器を、一の前記放熱部材に熱的に接触するよう設置することで、複数の抵抗器と一の放熱部材とを一体的に構成することが可能となり、１の放熱部材を複数の抵抗器で共用することができる。

請求項４に記載の発明によれば、抵抗器にメタルクラッド抵抗器を用いることにより、抵抗器自体に発生する熱の放熱性を向上させることができる。これにより、抵抗器の温度上昇を抑えることが可能となるため、灯箱内に抵抗器をより安全に収納することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されないものとする。なお、本実施の形態において、鉄道信号機とは、色灯信号機、入換信号機、中継信号機、進路予告機、進路表示機、誘導信号機、手信号代用器等を含む概念であるものとする。

図１は本発明の実施の形態の鉄道用信号機１の背面図であり、図２は断面図である。なお、前述した図７〜図１０と共通する部分については同一の符号を付与している。

図１、図２に示すように、鉄道用信号機１には各構成部品が格納される灯箱２が設けられている。この灯箱２の下部及び上部には、灯箱２自体を柱等に固定するためのブラケット取付部３及びブラケット取付部４が筒状に設けられている。このブラケット取付部３及びブラケット取付部４の一方の開口部は灯箱２外部に通じており、他方の開口部は灯箱２内部に通じている。即ち、ブラケット取付部３及びブラケット取付部４により吸気孔及び排気孔が形成されており、灯箱２内の空気と灯箱２外部の空気とを交換できるようになっている。なお、ブラケット取付部４の外部側開口部には、灯箱２内への雨滴等の侵入を防ぐ防水部材や機構を設けることが好ましく、例えば、気体は透過するが液体は透過しない通気シートや、防水カバー等を用いることができる。

灯箱２の前面には、内部からの光を透過させるための４つのレンズ５が垂直方向に沿って配列されている。各レンズ５の上方には、レンズ５からの透過光を見やすくするためのバイザー６が設けられている。また、灯箱２には、各構成部品が格納される灯箱本体部２１と、灯箱本体部２１の後部を開閉するためのカバー２２とが設けられている。なお、図１ではカバー２２の開放時を表していて、図２ではカバー２２の閉鎖時を表している。

灯箱本体部２１は、略四角柱形状に形成されていて、背面側には開口部２３が設けられている。この開口部２３を介して灯箱本体部２１内部に各構成部品が取り付けられるようになっている。各構成部品には、ＬＥＤ信号灯を有する３つの表示ユニット１０、ＬＥＤ信号灯に対する電圧を調整するためのトランス１１、外部の電源に接続された不図示の外線ケーブルが連結される端子台１２、表示ユニット１０に流れる電流を制限するメタルクラッド抵抗器１３、メタルクラッド抵抗器１３に接触するよう設けられたヒートシンク１４、トランス１１、端子台１２、ヒートシンク１４を支持するための支持板１５等がある。

表示ユニット１０は、ＬＥＤ信号灯の他にも、ＬＥＤ信号灯を発光させるための回路基板や、回路基板とＬＥＤ信号灯とを一体化するためのケーシング、ケーシングを灯箱本体部２１に固定するための例えばネジ等の固定具が備えられている。そして、表示ユニット１０は、ＬＥＤ信号灯がレンズ５の内面に対向するように、４つの固定具により灯箱本体部２１の内側に取り付けられている。なお、ＬＥＤ信号灯の発光色は、特に問わないものとする。

トランス１１は、それぞれ表示ユニット１０の略背面に設置されている。各トランス１１は、当該トランス１１の略正面に位置する表示ユニット１０のＬＥＤ信号灯に対する電圧を調整する。

端子台１２は入力端子と出力端子（何れも不図示）を備える。入力端子には、外線ケーブル（不図示）の先端部が接続され、出力端子には、各トランス１１からの一次側機内配線が接続されている。また、各トランス１１と各表示ユニット１０とは二次側機内配線によって接続されている。これにより、表示ユニット１０のＬＥＤ信号灯と、外線ケーブルとが電気的に接続されることになる。

以下、メタルクラッド抵抗器１３及びヒートシンク１４について詳細に説明する。図３は、メタルクラッド抵抗器１３とヒートシンク１４との概略構成を表す説明図であり、図４は、メタルクラッド抵抗器１３とヒートシンク１４との概略構成を表す斜視図である。

メタルクラッド抵抗器１３は、その抵抗器表面にアルミニウム等の高熱伝導性を有した金属ケースに密閉された抵抗器であって、図２、図３及び図４に示すように、ヒートシンク１４と熱的に接触するようにネジ等の固定具により固定されており、このメタルクラッド抵抗器１３とヒートシンク１４との接触面には、熱伝導性の高いシリコングリス等が塗布されているものとする。メタルクラッド抵抗器１３は、ヒートシンク１４との接触面とは異なる面に複数の放熱フィン（溝部）を有しており、当該溝部によりメタルクラッド抵抗器１３自体に発生する熱を放熱する。なお、本実施の形態では、図４に示すとおり、メタルクラッド抵抗器１３は、ヒートシンク１４との接合面において当該メタルクラッド抵抗器１３の溝部の延在方向が、後述するヒートシンク１４の溝部の延在方向と略直行になるよう配置されているものとする。

メタルクラッド抵抗器１３は、各トランス１１に設けられており、前述した図１０の構成と同様トランス１１の一次側に結線されることで、誘導電圧により発生する誘導電流を当該メタルクラッド抵抗器１３にバイパスさせている。

ヒートシンク１４は、アルミニウム等の高熱伝導性を有した金属からなる放熱部材であって、メタルクラッド抵抗器１３に発生する熱の放熱を助ける。ヒートシンク１４は、図４に示すように、メタルクラッド抵抗器１３との接触面とは異なる面に複数の放熱フィン（溝部）を有しており、当該溝部によりメタルクラッド抵抗器１３の熱を開口部２３内に逃がす役割を果たす。なお、ヒートシンク１４は、当該ヒートシンク１４の溝部の延在方向が、ブラケット取付部３の吸気孔及びブラケット取付部４の排気孔によって形成される空気の流れ方向と平行に配置されている。

また、ヒートシンク１４は、図３に示すとおり、トランス１１設置用の３つの中空部Ｅを有しており、この各中空部Ｅに最上段のトランス１１から三段目のトランス１１が夫々設置されるようになっている。ここで、メタルクラッド抵抗器１３は、ヒートシンク１４の中空部Ｅ間に２つずつヒートシンク１４に熱的に接触するよう設置されている。即ち、４つのメタルクラッド抵抗器１３と１つのヒートシンク１４とが一体的に構成されており、各メタルクラッド抵抗器１３は、ヒートシンク１４を放熱部材として共用する態様となっている。このように、ヒートシンク１４の表面積をより大きくすることで、メタルクラッド抵抗器１３の放熱効率を向上させることができる。

支持板１５は、灯箱本体部２１の下端部近傍から上端部に向けて延出するように取り付けられている。この支持板１５には、上述したトランス１１、端子台１２、ヒートシンク１４がネジ等の固定具により固定されている。

図５に、端子台１２を介して外部の電源から各表示ユニット１０に電力の供給を行った際の、抵抗器（９００Ω、１００ｍＡ）の表面温度の測定結果の一例を示す。ここでデータ１は、本実施の形態に係るメタルクラッド抵抗器１３とヒートシンク１４とを内蔵した鉄道用信号機１におけるメタルクラッド抵抗器１３の表面温度を示しており、データ２は、従来のホーロー抵抗器３２を内蔵した鉄道用信号機におけるホーロー抵抗器３２の表面温度を示している。なお、両条件とも両線制御方式の鉄道用信号機の下、表示ユニット１０に係る制御線はＳＱＥＥ−１．２５ｍｍ²、ケーブル長０．６ｋｍのケーブルを用い、入力電圧９０Ｖの信号制御電圧を印加した際の測定結果となっており、鉄道用信号機外部の温度（信号機周辺温度）はともに２３℃となっている。

図５に示す測定結果によれば、データ１の抵抗表面温度が、データ２の抵抗表面温度の半分以下となっていることが分かる。この結果から、本実施形態の鉄道用信号機１の構成が、抵抗器（メタルクラッド抵抗器）に発生する熱の放熱性を向上させることができるということが読み取れる。

以上のように、第１の実施形態によれば、メタルクラッド抵抗器１３に接触するよう設けられたヒートシンク１４により、抵抗器に発生する熱が放熱されるとともに、灯箱２の壁部に形成された吸気孔（ブラケット取付部３）及び排気孔（ブラケット取付部４）により、灯箱２内の空気と灯箱２外部の空気とを交換される。これにより、メタルクラッド抵抗器１３の温度上昇を抑えることが可能となるため、灯箱２内の温度上昇を抑えることができ、信号機本体内に抵抗器を安全に収納することができる。また、別途抵抗器を収納する箱を要しないため、鉄道用信号機の敷設にかかる製造コストや工事費を抑えることが可能となり、設置空間が限られた場所であっても敷設することができる。

上記実施形態における鉄道用信号機１の細部構成および詳細動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、４つのメタルクラッド抵抗器１３がヒートシンク１４を共用する態様としたが、これに限らず、例えば、メタルクラッド抵抗器１３毎に独立した専用のヒートシンク１４を夫々設けた態様としてもよい。

また、上記実施形態では、ヒートシンク１４の溝部の延在方向が、ブラケット取付部３の吸気孔及びブラケット取付部４の排気孔によって形成される空気の流れ方向と平行となるようヒートシンク１４を配置することとしたが、これに限らず、メタルクラッド抵抗器１３の溝部及び／又はヒートシンク１４の溝部の延在方向が、前記吸気孔及び排気孔によって形成される空気の流れ方向と平行になるようメタルクラッド抵抗器１３及びヒートシンク１４を配置することとしてもよい。

例えば、図６に示すように、メタルクラッド抵抗器１３及びヒートシンク１４を、当該メタルクラッド抵抗器１３の溝部及びヒートシンク１４の溝部の延在方向が、ブラケット取付部３の吸気孔及びブラケット取付部４の排気孔によって形成される空気の流れ方向と平行に設置した態様としてもよい。この場合、灯箱２内の空気と灯箱２外部の空気との交換をより効率的に行うことができるため、メタルクラッド抵抗器１３の温度上場とともに灯箱２内に温度上昇を抑えることができる。

また、上記実施の形態では、抵抗器としてメタルクラッド抵抗器１３を用いた態様を説明したが、これに限らず、他の素材からなる抵抗器を用いることとしてもよい。

本実施形態における鉄道用信号機の概略構成を表す背面図である。図１の鉄道用信号機の概略構成を表す断面図である。図１の鉄道用信号機に備わるメタルクラッド抵抗器とヒートシンクとの概略構成を表す説明図である。図１の鉄道用信号機に備わるメタルクラッド抵抗器とヒートシンクとの概略構成を表す斜視図である。抵抗器（メタルクラッド抵抗器、ホーロー抵抗器）の表面温度の測定結果の一例を示した図である。メタルクラッド抵抗器とヒートシンクとの他の態様における概略構成を表す斜視図である。従来の鉄道用信号機の内部構成を示した図である。従来の鉄道用信号機の制御構成を示した図である。従来の鉄道用信号機の制御構成を示した図である。従来の鉄道用信号機の内部構成を示した図である。

符号の説明

１鉄道用信号機
２灯箱
３ブラケット取付部
４ブラケット取付部
５レンズ
６バイザー
１０表示ユニット
１１トランス
１２端子台
１３メタルクラッド抵抗器
１４ヒートシンク
１５支持板
２１灯箱本体部
２２カバー
２３開口部
３１電力負荷部
３２ホーロー抵抗器

Claims

ＬＥＤ信号灯を夫々有した複数の表示ユニットと、前記複数の表示ユニットを格納する灯箱と、前記複数の表示ユニットと二次側配線によって夫々接続されて前記各ＬＥＤ信号灯に供給する電圧を調整する複数のトランスと、を備えた鉄道用信号機において、
前記複数のトランスの一次巻線と並列に該トランスの一次側に夫々結線され、前記各ＬＥＤ信号灯に対する誘導電流を夫々バイパスする複数の抵抗器と、
前記抵抗器に熱的に接触するよう設けられた放熱部材と、を前記灯箱内に備え、
さらに、
前記灯箱の上部に設けられて外部に通じる開口部を有するとともに前記灯箱を取り付け箇所に固定するための筒状の第１ブラケット取付部と、
前記灯箱の下部に設けられて外部に通じる開口部を有するとともに前記灯箱を取り付け箇所に固定するための筒状の第２ブラケット取付部と、を備え
前記灯箱は上下方向に長い形状に形成され、
前記複数の表示ユニットのＬＥＤ信号灯は上下方向に一列に配列され、
前記複数のトランスおよび前記複数の抵抗器は上下方向に一列に配列され、
空気を流すファンを持たずに、前記第２ブラケット取付部の前記開口部を吸気孔、前記第１ブラケット取付部の前記開口部を排気孔として、前記吸気孔から前記排気孔へ空気が流れるように構成され、
前記抵抗器及び放熱部材は、当該抵抗器及び放熱部材の接触面とは異なる面に複数の放熱用の溝部を有することを特徴とする鉄道用信号機。
前記抵抗器及び放熱部材は、当該抵抗器の溝部及び／又は放熱部材の溝部の延在方向が、前記吸気孔及び前記排気孔によって形成される空気の流れ方向と平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道用信号機。
前記複数の抵抗器は、一の前記放熱部材に熱的に接触するよう設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道用信号機。
前記抵抗器は、メタルクラッド抵抗器であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄道用信号機。