WO2025154458A1

WO2025154458A1 - テンションバランサ

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Publication number: WO2025154458A1
Application number: PCT/JP2024/044543
Authority: WO
Inventors: 治佐々; 陽平田生; 基史古林
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2024-01-18
Filing date: 2024-12-17
Publication date: 2025-07-24
Anticipated expiration: 2026-07-18
Also published as: JP2025112009A; JP7519556B1

Abstract

テンションバランサは、第１から第ｎの円筒部材、第１から第（ｎ－１）のコイルばね、第１の円筒部材に取り付けられた後方フック、第ｎの円筒部材に取り付けられた前方フック、第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金と第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金、および第１の円筒部材に固定されるストッパを備える。第１の円筒部材は、主成分としてアルミニウムを含む。第２の円筒部材から第ｎの円筒部材は、主成分として鉄を含む。これらの構成の詳細は、明細書内に記述される。

Description

テンションバランサ

　本発明の実施形態は、架空線に用いることができるテンションバランサに関する。

　鉄道などの架空線には、テンションバランサが取り付けられる。例えば特許文献１と２には、同軸上に配置される複数の円筒部材、および円筒部材の間に配置されるコイルばねを基本構成とするばね式テンションバランサが開示されている。ばね式テンションバランサの一端は支柱に固定され、他端は架空線に接続される。コイルばねは圧縮された状態でテンションバランサ内に内蔵されており、ばねが元の長さに戻ろうとする弾性力を利用することで適正な張力で架空線を引っ張ることができ、温度変化による膨張・収縮が生じても架空線を常にほぼ水平方向に配置することができる。

特開２０２３－１１７７４８号公報特開２０２１－１３３８２２号公報

　本発明の実施形態の課題の一つは、新規な構造を備えるテンションバランサを提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の課題の一つは、軽量であり、テンションバランサを固定するための支柱に対して大きな負荷が掛からないばね式テンションバランサを提供することを課題の一つとする。

　本発明の実施形態の一つは、テンションバランサである。テンションバランサは、第１から第ｎの円筒部材、第１から第（ｎ－１）のコイルばね、第１の円筒部材に取り付けられた後方フック、第ｎの円筒部材に取り付けられた前方フック、第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金と第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金、および第１の円筒部材に固定されるストッパを備える。第１から第ｎの円筒部材は、第１から第ｎの円筒部材から選択される第（ｍ＋１）の円筒部材が第１から第ｎの円筒部材から選択される第ｍの円筒部材内に位置するように配置される。第１から第（ｎ－１）のコイルばねは、第１から第（ｎ－１）のコイルばねから選択される第ｍのコイルばねが第ｍの円筒部材と第（ｍ＋１）の円筒部材に挟まれるように配置される。第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金と第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金は、第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金から選択される第ｍの前方ばね座金と第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金から選択される第ｍの後方ばね座金が第（ｍ＋１）の円筒部材を囲み、第ｍのコイルばねを第ｍのコイルばねのコイル軸に平行な方向で挟むように配置される。ストッパは、上記方向において第１の前方ばね座金が第１のコイルばねとストッパに挟まれるように配置される。第１の円筒部材は、主成分としてアルミニウムを含む。第２の円筒部材から第ｎの円筒部材は、主成分として鉄を含む。ｎは、２以上５以下の自然数から選択され、ｍは、１以上（ｎ－１）の自然数から選択される変数である。

本発明の実施形態に係るテンションバランサの模式的斜視図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの模式的端面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的斜視図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的斜視図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的斜視図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的端面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的正面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的端面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの模式的端面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的斜視図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的正面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的斜視図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの模式的端面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの模式的端面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的側面図。本発明の実施形態に係るテンションバランサの一部の模式的側面図。

　以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

　図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

　本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出する」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。また、この表現で表される態様は、ある構造体が他の構造体と接していない態様も含む。

　以下、本発明の実施形態の一つであるテンションバランサ１００について説明する。テンションバランサ１００は、架空線を適切な張力で引張するために用いることができる。

１．全体構造
　図１にテンションバランサ１００の模式的斜視図を示す。テンションバランサ１００は、同軸上に配置され、外径の異なる複数の円筒部材を備える。図１に示されたテンションバランサ１００は、二段式のテンションバランサであり、第１の円筒部材１２０、第２の円筒部材１３０、第３の円筒部材１４０を備える。図１に示されるテンションバランサ１００は三つの円筒部材を有するが、円筒部材の数に制約はなく、例えば２以上５以下であり、５以上でもよい。テンションバランサ１００では、外径の大きい円筒部材内にそれよりも小さい外径を有する円筒部材の一部が挿入される。一般化すると、テンションバランサ１００は第１から第ｎ（ｎは２以上の自然数）の円筒部材を有し、円筒部材の外径は、第１の円筒部材から第ｎの円筒部材の順に減少する。第（ｍ＋１）（ｍは１以上（ｎ－１）以下の自然数から選択される変数）の円筒部材が第ｍの円筒部材に囲まれるように配置され、各円筒部材の中心軸の方向において第（ｍ＋１）の円筒部材が第ｍの円筒部材の内部を可逆的にスライドする。以下、二段式のテンションバランサ１００（すなわち、ｎが３のテンションバランサ）を用いて説明を続ける。

　最大外径を有する第１の円筒部材１２０の一端には、直接または間接的に支柱側取付部材（以下、後方フックと記す）１１０が取り付けられ、この後方フック１１０を用いることで、テンションバランサ１００を支柱などの構造物に接続することができる。任意の構成として、テンションバランサ１００を吊り下げるためのクランプ（図示しない）を設けてもよい。一方、最小外径を有する円筒部材（ここでは第３の円筒部材１４０）の一端には、架空線に連結される架空線側取付部材（以下、前方フックと記す）１５０が直接または間接的に取り付けられる。後述するように、隣接する円筒部材の間にはコイルばねが圧縮された状態で配置されており、複数の円筒部材と複数のコイルばねが互いに交互する。コイルばねが伸長しようとする弾性力により、外側の円筒部材が隣接する内側の円筒部材を内部に引き込む力が発生する。この力によって架空線を適正な張力で引張することができる。

　以下、テンションバランサ１００の長さ方向をｘ方向、ｘ方向が水平方向になるようにテンションバランサ１００が設置された時の鉛直方向をｚ方向とする。ｘ方向とｚ方向に直交する方向をｙ方向とする。ｘ方向は、テンションバランサ１００および各円筒部材の中心軸に平行な方向であり、第２から第ｎの円筒部材がスライドする方向である。また、前方フック１５０と後方フック１１０が設けられる側をそれぞれテンションバランサ１００の前方、後方と定義する。

２．円筒部材
　図１のｘ方向に延伸する鎖線Ａ－Ａ´に沿った端面の模式図を図２に示す。図２に示すように、第１の円筒部材１２０内に内径の減少順に第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０が配置され、隣接する円筒部材間にコイルばね（第１のコイルばね１２８と第２のコイルばね１３８）が配置される。第１の円筒部材１２０の後方の一端には、第１の円筒部材１２０の底面を形成する第１のバックプレート１０４を設けることができる。後方フック１１０は第１のバックプレート１０４に溶接またはボルト留めによって取り付けられてもよく、あるいは、第１のバックプレート１０４を介さずに第１の円筒部材１２０に固定されてもよい。また、図示しないが、第１の円筒部材１２０には、内部に浸入した水を排出するための開口が設けられていてもよい。第１の円筒部材１２０の後方の一端にはさらに、第１のバックプレート１０４と協働して第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０の脱落を防ぐ脱落防止機構が設けられる。脱落防止機構の構造に制約はなく、図１と図２に示した例では、脱落防止機構としてＵ字棒１０６が設けられている。Ｕ字棒１０６のｚ方向に垂直な方向に延伸する一対の脚が第１の円筒部材１２０を貫通し、その末端に設けられるカラー１０８によってＵ字棒１０６の脱落が防止される。第１の円筒部材１２０と第２の円筒部材１３０の間に設けられる第１のコイルばね１２８、および第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０の間に設けられる第２のコイルばね１３８は、いずれも圧縮された状態で配置される。このため、第１のコイルばね１２８と第２のコイルばね１３８が元の長さに戻ろうとする弾性力によって第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０が第１のバックプレート１０４を後方に押し出す。しかしながら、Ｕ字棒１０６と第１のバックプレート１０４によってその動きが規制され、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０の脱落が防止される。

　第１の円筒部材１２０は、主成分としてアルミニウムを含む。すなわち、第１の円筒部材１２０はアルミニウム製またはアルミニウム合金製である。より具体的には、第１の円筒部材１２０は、９０％以上１００％以下のアルミニウムを含む。第１の円筒部材１２０は、アルミニウム以外の元素として、亜鉛、マグネシウム、銅、マンガン、ケイ素などを含んでもよい。例えば、第１の円筒部材１２０は、実質的に純アルミニウムと言える純度９９％以上のアルミニウムを含んでもよく、あるいは、Ａ７０７２、Ａ７０５０、Ａ７０７５、Ａ７Ｎ０１などと称されるアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、および銅を含む合金、Ａ６０６１、Ａ６０６３、Ａ６Ｎ０１などと称されるケイ素を含むアルミニウムとマグネシウムの合金、Ａ５０５２やＡ５０５６、Ａ５０８３、Ａ５４５４などに例示されるアルミニウムとマグネシウムの合金、Ａ４０３２やＡ４０４３に例示されるケイ素が添加されたアルミニウム、Ａ３００３やＡ３００５、Ａ３１０５などに例示されるアルミニウムとマンガンの合金を含んでもよい。

　一方、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０は、いずれも鉄を主成分として含む。より具体的には、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０は、いずれも鉄製、ステンレス製、またはインバー製である。鉄製の場合、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０には、鉄が９８％以上１００％以下で含まれ、不純物として炭素が０．１％以上１％以下で含まれていてもよい。典型的には、ＳＳ４００と呼ばれる鉄などが用いられる。ステンレス製の場合、鉄のほか、ニッケルやモリブデン、炭素などがさらに含まれてもよく、例えばオーステナイト系ステンレス、オーステナイト・フェライト系ステンレス、フェライト系ステンレス、マルテンサイト系ステンレスを用いてもよい。インバー製の場合、鉄とともにマンガンや炭素が含まれてもよい。また、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０の表面は、例えば亜鉛やアルミニウムなどの金属被膜で覆われていてもよい。

３．前方ばね座金、後方ばね座金、およびコイルばね
　テンションバランサ１００の前方、すなわち、前方フック１５０側には、第１の円筒部材１２０と第２の円筒部材１３０に挟まれ、第２の円筒部材１３０を囲むリング状の第１の前方ばね座金１２２が設けられる。第１の前方ばね座金１２２は、第１の円筒部材１２０の一部を塞ぎ、その開口は、第２の円筒部材１３０が第１の円筒部材１２０内でスライドして一部が第１の円筒部材１２０から露出するための開口として働く。

　第１の円筒部材１２０と同様、第１の前方ばね座金１２２もアルミニウムを主成分として含んでもよく、あるいは、鉄を主成分として含んでもよい。第１の前方ばね座金１２２は、第１の円筒部材１２０や第２の円筒部材１３０と固定されない。より具体的には、第１の前方ばね座金１２２は、第１の円筒部材１２０や第２の円筒部材１３０と溶接や拡散接合、あるいはねじやボルトなどの固定具を用いて固定されない。したがって、第１のコイルばね１２８の弾性力が存在しない場合には、第１の前方ばね座金１２２は、第１の円筒部材１２０と第２の円筒部材１３０の間の空間において移動することが可能である。このため、第１の前方ばね座金１２２が前方に移動して脱落しないよう、脱落防止のためのストッパが設けられる。ストッパは、第１のコイルばね１２８のコイル軸に平行な方向において、第１の前方ばね座金１２２がストッパと第１のコイルばね１２８に挟まれるように配置される。ストッパの構成に制約はないが、例えば図２、およびテンションバランサ１００を前方から見た模式的斜視図である図３に示すように、ストッパは、複数のボルト１２４を含むことができる。この場合、ボルト１２４は第１の円筒部材１２０に設けられる貫通孔を貫通し、そのヘッド部がストッパとして機能する。

　ボルト１２４の数に制約はないが、好ましくは３以上８以下であり、例えば６である。後述するように、圧縮された第１のコイルばね１２８の弾性力によって第１の前方ばね座金１２２が前方に押し出されるため、第１の前方ばね座金１２２は、この弾性力に対して均等に対抗できることが好ましい。したがって、複数のボルト１２４を対称的に配置することが好ましい。より具体的には、ボルト１２４の数をｋ（ｋは、例えば３以上８以下の自然数）とすると、ｋ個のボルト１２４は、第１のコイルばね１２８のコイル軸に垂直な平面上に位置し、この平面状の仮想的正ｋ角形の頂点に配置されることが好ましい。

　図２と図３から理解されるように、ストッパがボルト１２４を含む場合、ボルト１２４のヘッド部が第１の円筒部材１２０の内側に位置し、ボルト１２４はナット１２６によって第１の円筒部材１２０に固定される。図４に示すように、ボルト１２４のヘッド部の形状（ボルト１２４の軸方向に垂直な面の形状）は、例えば多角形（または角が丸められた多角形、以下、同様）であり、その直線部１２４ａが第１の前方ばね座金１２２の主面と平行になるように配置することが好ましい。この配置を採用することで、ボルト１２４のヘッド部との接触に起因する第１の前方ばね座金１２２の損傷を抑制することができる。ヘッド部の形状は正多角形に限られず、図５に示すように、互いに異なる長さの直線部１２４ａ、１２４ｂを有してもよい。この場合、直線部１２４ａ、１２４ｂのいずれか、好ましくはより長い直線部１２４ａが第１の前方ばね座金１２２の主面と平行になるように配置される。

　一方、テンションバランサ１００の後方側の一端には、第１の円筒部材１２０と第２の円筒部材１３０に挟まれ、第２の円筒部材１３０を囲むリング状の第１の後方ばね座金１３４が設けられる。第１の後方ばね座金１３４は、第２の円筒部材１３０に固定される。第１の後方ばね座金１３４は、鉄を主成分として含む。第１の後方ばね座金１３４は、第２の円筒部材１３０と同一または実質的に同一の組成を有してもよい。このため、溶接によって第１の後方ばね座金１３４を第２の円筒部材１３０に強固にかつ容易に固定することができる。ただし、第１の後方ばね座金１３４は、第１の円筒部材１２０には固定されず、第２の円筒部材１３０とともに第１の円筒部材１２０に対して相対的にスライドする。なお、図２に示す例では、第１の後方ばね座金１３４は、第２の円筒部材１３０を囲むよう、第２の円筒部材１３０の外周面（第１の円筒部材１２０側の面）に設けられるが、図６に示すように、第１の後方ばね座金１３４は、第２の円筒部材１３０を囲まなくてもよい。この場合、第２の円筒部材１３０の内径以下の内径を有し、第２の円筒部材１３０の外径よりも大きい外径を有する第１の後方ばね座金１３４が第２の円筒部材１３０の端部に設けられる。また、第１の後方ばね座金１３４は、第２の円筒部材１３０と一体化されていてもよい。

　第１のコイルばね１２８は、第２の円筒部材１３０を囲み、第１の円筒部材１２０と第２の円筒部材１３０の間の空間において、第１の前方ばね座金１２２と第１の後方ばね座金１３４の間に配置される。このため、圧縮された第１のコイルばね１２８は、伸長しようとする弾性力によって第１の前方ばね座金１２２と第１の後方ばね座金１３４を互いに逆方向に押し出す。第１の前方ばね座金１２２は、ストッパによって第１の円筒部材に対する相対的位置が固定され、第１の後方ばね座金１３４は第２の円筒部材１３０に固定される。その結果、第１のコイルばね１２８の弾性力により、第２の円筒部材１３０を第１の円筒部材１２０内部に引き込む力が発生する。これにより、前方フック１５０に連結される架空線に対して張力を印加することができる。第１のコイルばね１２８も鉄を主成分として含み、副成分として炭素やニッケル、コバルトなどを含んでもよい。

　第１の前方ばね座金１２２と同様に、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０の間にもリング状の第２の前方ばね座金１３２が設けられる。第２の前方ばね座金１３２は、第２の円筒部材１３０に囲まれ、第２の円筒部材１３０の一部を塞ぐ。このため、第２の前方ばね座金１３２の開口は、第３の円筒部材１４０が第２の円筒部材１３０内でスライドして一部が第２の円筒部材１３０から露出するための開口として働く。ただし、第１の前方ばね座金１２２と異なり、第２の前方ばね座金１３２は、第２の円筒部材１３０に固定される。また、第２の前方ばね座金１３２は、鉄を主成分として含み、第２の円筒部材１３０と同一または実質的に同一の組成を有していてもよい。このため、溶接によって第２の前方ばね座金１３２を第２の円筒部材１３０に強固にかつ容易に固定することができる。図２に示す例では、第２の前方ばね座金１３２は、第２の円筒部材１３０の内周面（第３の円筒部材１４０側の面）に固定されるが、図６に示すように、第２の円筒部材１３０の外径以下の外径を有し、第２の円筒部材１３０の内径よりも小さい内径を有する第２の前方ばね座金１３２を第２の円筒部材１３０の端部に設けてもよい。また、第２の前方ばね座金１３２は、第２の円筒部材１３０と一体化されていてもよい。

　第１の後方ばね座金１３４と同様に、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０に挟まれ、第３の円筒部材１４０を囲むリング状の第２の後方ばね座金１４４がテンションバランサ１００の後方に設けられる。第２の後方ばね座金１４４は、第３の円筒部材１４０に固定される。第２の後方ばね座金１４４も鉄を主成分として含み、第３の円筒部材１４０と同一または実質的に同一の組成を有してもよい。このため、溶接によって第２の後方ばね座金１４４を第３の円筒部材１４０に強固にかつ容易に固定することができる。ただし、第２の後方ばね座金１４４は、第２の円筒部材１３０には固定されず、第３の円筒部材１４０とともに第２の円筒部材１３０に対して相対的にスライドする。第１の後方ばね座金１３４と同様、第２の後方ばね座金１４４も第３の円筒部材１４０を囲まなくてもよい。この場合には、第３の円筒部材１４０の内径以下の内径を有し、第３の円筒部材１４０の外径よりも大きい外径を有する第２の後方ばね座金１４４を第３の円筒部材１４０の端部に設ければよい（図６）。また、第２の後方ばね座金１４４も第３の円筒部材１４０と一体化されていてもよい。

　第１のコイルばね１２８と同様、第２のコイルばね１３８も第３の円筒部材１４０を囲み、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０の間の空間において、第２の前方ばね座金１３２と第２の後方ばね座金１４４の間に配置される。このため、圧縮された第２のコイルばね１３８が伸長しようとする弾性力によって第２の前方ばね座金１３２と第２の後方ばね座金１４４が互いに逆方向に押し出される。第２の前方ばね座金１３２と第２の後方ばね座金１４４は、それぞれ第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０に固定されるため、第２のコイルばね１３８の弾性力により、第３の円筒部材１４０を第２の円筒部材１３０内部に引き込む力が発生する。これにより、前方フック１５０に連結される架空線に対して張力を印加することができる。

　第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０が第１の円筒部材１２０に対してスライドすると、第１のコイルばね１２８と第２のコイルばね１３８が伸縮する。この時、第１のコイルばね１２８と第２のコイルばね１３８がｘ方向を中心に回転し、その結果、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０も回転することがある。このため、任意の構成として、テンションバランサ１００の後方側に、スリットを有する第２のバックプレート１５４を第３の円筒部材１４０の一部を塞ぐように設け、さらに、第２のバックプレート１５４のスリットを貫通する板状のガイドプレート１５２を配置してもよい。この場合、ガイドプレート１５２を後方フック１１０として機能させてもよく、あるいは、ガイドプレート１５２の端部に後方フック１１０を固定してもよい。スリットを有する第２のバックプレート１５４、およびこのスリットを貫通する板状のガイドプレート１５２を設けることで最も内側に位置する第３の円筒部材１４０の回転が防止されるため、第１の円筒部材１２０と最小径を有する円筒部材（ここでは第３の円筒部材１４０）の間に位置する円筒部材（ここでは第２の円筒部材１３０）の回転も規制することができる。

　上述したように、テンションバランサ１００は複数の円筒部材を有し、内蔵される複数のコイルばねによって架空線を引っ張ることができる。また、テンションバランサ１００の最も外側の円筒部材、すなわち、第１の円筒部材１２０は、他の円筒部材（上記例では、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０）と異なり、アルミニウムを主成分として含む。このため、テンションバランサ１００を軽量化することができる。実際、発明者らは、二段式のテンションバランサ１００では、鉄製の第１の円筒部材を有するテンションバランサと比較し、１０％または１５％以上の軽量化が可能であることを確認している。したがって、本発明の実施形態を適用することで、テンションバランサ１００の取り付けのための構造物に高い強度が要求されない。このため、低コストで軽量化されたテンションバランサを設置することが可能となる。

　また、鉄を溶接によって接合または固定する場合と異なり、アルミニウムの溶接には高度な技術が要求される。具体的には、鉄と異なり、アルミニウムの表面には融点の高い酸化アルミニウム皮膜が形成されるため、溶接前に除去する必要がある。また、アルミニウムは融点が低く、熱伝導率が高いため、熱による歪みが起きやすい。さらに、酸化アルミニウム皮膜に含まれる結晶水や大気中の水分に起因して溶融した金属アルミニウム中に水素が残留しやすい。溶接が終了すると、高い熱伝導率に起因してアルミニウムの温度は急激に低下して凝固するが、この時にアルミニウムに水素が残留していると、水素によって空洞が生じ、その結果、溶接割割れが生じることがある。このような技術的困難さは、製造歩留の低下とコスト増大の原因となる。

　しかしながら、上述したように、テンションバランサ１００では、第２の円筒部材１３０や第３の円筒部材１４０と異なり、第１の円筒部材１２０に対する溶接処理は不要である。例えば、第１の前方ばね座金１２２は、第１の円筒部材１２０と接合、固定されず、ストッパによって第１の円筒部材１２０との相対位置が固定されているだけである。また、第１の円筒部材１２０、第１の前方ばね座金１２２、およびストッパの加工精度は、溶接精度ではなく機械加工精度によって決まる。アルミニウムの溶接において高い加工精度を得ることは困難であることを考慮すると、本発明の実施形態を適用することにより、高度な溶接技術が要求されることなく、軽量化されたテンションバランサを低コストで提供することができる。

　また、アルミニウムを主成分として含む第１の円筒部材１２０がテンションバランサ１００の最外表面の大部分を占める。上述したように、アルミニウムの表面には、大気中の酸素による酸化によって酸化アルミニウム被膜が形成されるため、めっきなどによって金属皮膜を形成しなくても、テンションバランサ１００は高い耐候性を備えることができる。さらに、めっきに起因する表面の凹凸の形成も回避することができるため、第１の円筒部材１２０と第１のコイルばね１２８との摩擦が低減し、その結果、ストローク－張力特性におけるヒステリシスを低減することができる。また、金属被膜を設ける必要がないため、第１の円筒部材１２０の外周面のカラーリングも容易に行うことができる。

４．変形例
　本発明の実施形態に係るテンションバランサ１００の構成は上述した構成に限られず、種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。以下に述べる変形例においても、第１の円筒部材１２０はアルミニウムを主成分として含むため、上述した効果を発現することが可能である。

（１）第１の前方ばね座金
　上述したように、テンションバランサ１００に内蔵されるコイルばねが伸縮すると、コイルばねに対してｘ方向を中心として回転する力が働く。例えば第１のコイルばね１２８が回転すると、第１のコイルばね１２８によって押し付けられている第１の前方ばね座金１２２も回転し、その結果、ストッパとの摩擦によって第１の前方ばね座金１２２やストッパが損傷することがある。このため、第１のコイルばね１２８の回転が生じても回転しないように第１の前方ばね座金１２２を構成してもよい。例えば、図７とその鎖曲線Ｂ－Ｂ´に沿った端面図（図８）に示すように、第１の前方ばね座金１２２の前方側（第１のコイルばね１２８に対して反対側）の面に前方に突き出る複数の突起１２２ａを設けてもよい。複数の突起１２２ａは、ボルト１２４と同数設けられ、隣接する二つの突起１２２ａの間に一つのボルト１２４が収容されるように構成される。これにより、突起１２２ａがボルト１２４と干渉し、その結果、第１の前方ばね座金１２２の回転（実線矢印参照）を防止することができる。

（２）円筒部材の数
　上述したように、円筒部材の数にも制約はなく、テンションバランサ１００は、例えば三段式のテンションバランサでもよい。この場合には、図９に示すように、第３の円筒部材１４０の内径よりも小さい外径を有する第４の円筒部材１６０が第３の円筒部材１４０内に配置され、第４の円筒部材１６０を囲む第３のコイルばね１４８が第３の円筒部材１４０と第４の円筒部材１６０の間に配置される。また、第３の円筒部材１４０の内周面に固定される第３の前方ばね座金１４２と第４の円筒部材１６０の外周面に固定される第３の後方ばね座金１６４が設けられる。第４の円筒部材１６０、第３の前方ばね座金１４２、および第３の後方ばね座金１６４は、鉄を主成分として含むことができる。したがって、溶接により、第３の前方ばね座金１４２と第３の後方ばね座金１６４をそれぞれ第３の円筒部材１４０と第４の円筒部材１６０に強固にかつ容易に固定することができる。第４の円筒部材１６０、第３の前方ばね座金１４２、および第３の後方ばね座金１６４は、それぞれ第３の円筒部材１４０、第２の前方ばね座金１３２、および第２の後方ばね座金１４４と同様の構成を有することができるため、詳細な説明は割愛する。

　このように、テンションバランサ１００の段数、すなわち、円筒部材の数に制約はない。したがって、一般化すると、上述したように、第１から第ｎの円筒部材は、第１から第ｎの円筒部材から選択される第（ｍ＋１）の円筒部材が第１から第ｎの円筒部材から選択される第ｍの円筒部材内に位置するように配置される。また、第１から第（ｎ－１）のコイルばねは、第１から第（ｎ－１）のコイルばねから選択される第ｍのコイルばねが第ｍの円筒部材と第（ｍ＋１）の円筒部材に挟まれるように配置される。さらに、第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金と第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金は、第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金から選択される第ｍの前方ばね座金と第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金から選択される第ｍの後方ばね座金が第（ｍ＋１）の円筒部材を囲み、第ｍのコイルばねを第ｍのコイルばねのコイル軸に平行な方向で挟むように配置される。

（３）ストッパ
　上述したように、ストッパの構成にも制約はなく、第１の前方ばね座金１２２の前方への脱落を防ぎ、かつ、第１の円筒部材１２０内に配置される一つまたは複数の円筒部材がスライドして一部が第１の円筒部材１２０から露出することを許容する構成であれば、任意の構成を採用することができる。したがって、例えば図１０と図１１に示すように、ストッパとしてＵ字形状を有する部材（Ｕ字棒）１１２でもよい。Ｕ字棒１１２は、そのｚ方向に延伸する一対の脚１１２ａがそれぞれ第１の円筒部材１２０を二回貫通し、かつ、一対の脚１１２ａがｘ方向において第１の前方ばね座金１２２と重なるものの、第１の円筒部材１２０内に配置される円筒部材（図１に示す例では、第２の円筒部材１３０と第３の円筒部材１４０）とは重ならないように配置される。Ｕ字棒１１２の一対の脚１１２ａには、脱落防止のためのカラー１１４が設けられる。

　Ｕ字棒１１２を用いる場合には、第１の前方ばね座金１２２の回転を防止するための機構として、図１２に示すように、一対の脚１１２ａを収容可能な一対の溝１２２ｂを第１の前方ばね座金１２２の表面に設けてもよい。溝１２２ｂは、第１のコイルばね１２８に対して反対の面に設けられる。

（４）絶縁膜
　上述したように、テンションバランサ１００では、最も外側の第１の円筒部材１２０はアルミニウムを主成分として含む。一方、第１の円筒部材１２０以外の構成、例えば、第１の円筒部材１２０と接触する第１のコイルばね１２８や第１の後方ばね座金１３４などは、鉄を主成分として含む。このため、第１の円筒部材１２０と他の構成に含まれる元素間にイオン化傾向の差が存在し、これにより、電蝕が生じることがある。特に、水や塩分を含む水に晒されやすい沿岸部にテンションバランサ１００が設置される場合、電蝕が促進されやすい。このため、任意の構成として、テンションバランサ１００は、第１の円筒部材１２０の内表面に絶縁膜１１６を設けてもよい（図１３）。絶縁膜１１６としては、例えばポリアミドやポリイミドなどのエンジニアリングプラスチックを含む膜やポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素含有高分子を含む膜でもよく、あるいは、窒化ケイ素膜や酸化ケイ素膜などのケイ素含有無機化合物を含む膜、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜、ハードクロムめっき膜などを用いればよい。

（５）コイルばねの数
　テンションバランサ１００では、隣接する二つの円筒部材の間に配置されるコイルばねの数に制約はなく、複数のコイルばねを隣接する二つの円筒部材の間に設置してもよい。一般化すると、第１のコイルばねから第ｍのコイルばねのうち一つまたは複数を、円筒部材の中心軸に平行な方向であるｘ方向において直列に配置され、互いに接する複数のコイルばねで構成してもよい。ｘ方向で隣接するコイルばねの巻方向は互いに同一である。図１４には、第１のコイルばね１２８が二つのコイルばね１２８－１と１２８－２を備え、第２のコイルばね１３８が二つのコイルばね１３８－１と１３８－２を備える変形例の模式的端面図が示されている。隣接する二つの円筒部材の間に配置されるコイルばねの数に制約はなく、２以上５以下でもよく、典型的には２または３である。

　この場合、各コイルばねの少なくとも一端、具体的には、ｘ方向において隣接する二つのコイルばねの互いに接する端部は研削され、各コイルばねは、テンションバランサ１００に搭載された際にｙｚ平面に実質的に平行となる平坦面を端部に有する。例えば、第１のコイルばね１２８を二つのコイルばね１２８－１と１２８－２で構成する場合、図１４、図１５に示すように、コイルばね１２８－１のコイルばね１２８－２側の端部は研削され、そのコイル軸に対して垂直な平坦面１２８－１ａが形成される。同様に、コイルばね１２８－２のコイルばね１２８－１側の端部は研削され、そのコイル軸に対して垂直な平坦面１２８－２ａが形成される。二つのコイルばね１２８－１と１２８－２は、これらの平坦面１２８－１ａと１２８－２ａが互いに接するように配置される（図１４と図１６参照）。図１４に示された例では、第２のコイルばね１３８を構成する二つのコイルばね１３８－１と１３８－２にもそれぞれ平坦面１３８－１ａと１３８－２ａが形成され、これらが互いに接するように第２のコイルばね１３８が配置されている。隣接する円筒部材の間に配置されるコイルばねを三つ以上のコイルばねで構成する場合、両端のコイルばねの各々の一端に平坦面を形成し、両端のコイルばね以外のコイルばねの両端に平坦面を形成すればよい。あるいは、全てのコイルばねの両端に平坦面を形成してもよい。

　隣接する円筒部材の間に配置されるコイルばねを複数のコイルばねで構成することで、テンションバランサ１００の伸縮時のストロークを増大することができる。これは、ｊ個のコイルばね（ｊは２以上の自然数）を直列に接続した場合、荷重を印加するとｊ個のコイルばねが同時に伸縮し、かつ、同一のばね定数を有する単一のコイルばねと比較してｊ倍伸縮するためである。このため、本変形例を適用することで、架空線に対してより大きな張力を印加することができる。

　本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

　また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

　１００：テンションバランサ、１０４：第１のバックプレート、１０６：Ｕ字棒、１０８：カラー、１１０：後方フック、１１２：Ｕ字棒、１１４：カラー、１１６：絶縁膜、１２０：第１の円筒部材、１２２：第１の前方ばね座金、１２２ａ：突起、１２２ｂ：溝、１２４：ボルト、１２４ａ：直線部、１２４ｂ：直線部、１２６：ナット、１２８：第１のコイルばね、１２８－１：コイルばね、１２８－１ａ：平坦面、１２８－２：コイルばね、１２８－２ａ：平坦面、１３０：第２の円筒部材、１３２：第２の前方ばね座金、１３４：第１の後方ばね座金、１３８：第２のコイルばね、１３８－１：コイルばね、１３８－１ａ：平坦面、１３８－２：コイルばね、１３８－２ａ：平坦面、１４０：第３の円筒部材、１４２：第３の前方ばね座金、１４４：第２の後方ばね座金、１４８：第３のコイルばね、１５０：前方フック、１５２：ガイドプレート、１５４：第２のバックプレート、１６０：第４の円筒部材、１６４：第３の後方ばね座金

Claims

　第１から第ｎの円筒部材、
　前記第１から第（ｎ－１）のコイルばね、
　前記第１の円筒部材に取り付けられた後方フック、
　前記第ｎの円筒部材に取り付けられた前方フック、
　第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金と第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金、および
　前記第１の円筒部材に固定されるストッパを備え、
　前記第１から第ｎの円筒部材は、前記第１から第ｎの円筒部材から選択される第（ｍ＋１）の円筒部材が前記第１から第ｎの円筒部材から選択される第ｍの円筒部材内に位置するように配置され、
　前記第１から第（ｎ－１）のコイルばねは、前記第１から第（ｎ－１）のコイルばねから選択される第ｍのコイルばねが前記第ｍの円筒部材と前記第（ｍ＋１）の円筒部材に挟まれるように配置され、
　前記第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金と前記第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金は、前記第１から第（ｎ－１）の前方ばね座金から選択される第ｍの前方ばね座金と前記第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金から選択される第ｍの後方ばね座金が前記第（ｍ＋１）の円筒部材を囲み、前記第ｍのコイルばねを前記第ｍのコイルばねのコイル軸に平行な方向で挟むように配置され、
　前記ストッパは、前記方向において前記第１の前方ばね座金が前記第１のコイルばねと前記ストッパに挟まれるように配置され、
　前記第１の円筒部材は、主成分としてアルミニウムを含み、
　前記第２の円筒部材から前記第ｎの円筒部材は、主成分として鉄を含み、
　ｎは、２以上５以下の自然数から選択され、
　ｍは、１以上（ｎ－１）以下の自然数から選択される変数である、テンションバランサ。
　前記第１の円筒部材は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製である、請求項１に記載のテンションバランサ。
　前記第２の円筒部材から前記第ｎの円筒部材は、鉄製またはステンレス製である、請求項１に記載のテンションバランサ。
　前記第１から第（ｎ－１）の後方ばね座金は、それぞれ前記第２から第ｎの円筒部材に固定され、
　前記第２から第（ｎ－１）の前方ばね座金は、それぞれ前記第２から第ｎの円筒部材に固定され、
　前記第１の前方ばね座金は、前記第１の円筒部材に固定されず、前記第１のコイルばねの弾性力の非存在下では、前記第１の円筒部材と前記第２の円筒部材の間の空間で移動可能なように構成される、請求項１に記載のテンションバランサ。
　前記ストッパは、前記第１の円筒部材を貫通する複数のボルトを含む、請求項１に記載のテンションバランサ。
　前記ストッパは、前記コイル軸に垂直な面上の仮想正ｋ角形の頂点に配置されるｋ個のボルトを含み、
　ｋは、３以上８以下の自然数から選択される、請求項１に記載のテンションバランサ。
　前記第１の前方ばね座金は、前記第１のコイルばねに対して反対方向に突き出る複数の突起を有し、
　隣接する二つの前記突起の間に、前記ボルトの一つが配置される、請求項５に記載のテンションバランサ。
　前記ストッパは、Ｕ字形状を有する部材であり、
　前記Ｕ字形状の一対の脚が前記第１の円筒部材を貫通する、請求項１に記載のテンションバランサ。
　前記第１の前方ばね座金は、前記第１のコイルばねに対して反対の面に前記一対の脚を収容する一対の溝を有する、請求項８に記載のテンションバランサ。
　前記第１の円筒部材の内表面上に絶縁層をさらに備える、請求項１に記載のテンションバランサ。
　前記第２から第ｎの円筒部材は、金属膜によって被覆される、請求項１に記載のテンションバランサ。