JP4301689B2 - レール融雪器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レールポイントの動作の障害となる雪を融かして取り除くレール融雪器に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄道のレールポイントは、冬季にはポイント切換器上に積もった雪が基本レールとトングレールとの間に挟まるなどしてポイント切換器の動作に支障をきたし、確実なポイント切換が行えなくなる恐れがあるので、従来は灯油を用いたカンテラや、灯油または液化天然ガス等の燃料ガスを用いたバーナー等によってレールを加熱し、ポイント切換器上につもった雪を融かして除去していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の加熱方法では、レールを一点で、しかも直接火炎で加熱するため、火炎の熱の大部分が空気中に逃げてしまい、熱効率が悪かった。
また、火炎が外部に露出しているので、風雪雨や列車通過時に生じる風等によって火が消えやすかった。
【0004】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、熱効率の良いレール融雪器を提供することを目的とし、またバーナーの火が消えにくいレール融雪器を提供することも目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項1記載のレール融雪器においては、レールの側面の凹部に対向して設けられるバーナーと、該バーナーの前記凹部側に、前記レールの長手方向に沿って延在して設けられる排気カバーとを有し、該排気カバーは、前記バーナーの燃焼室の周囲を囲って前記凹部との間に前記燃焼室から排出される排気ガスを前記レールの長手方向に沿って導く排気通路を形成するとともに、前記バーナーとして、耐熱金属繊維を編み込んでなる面状のメタルニットの片面側から燃料ガスを供給し、他面側で前記メタルニットを通過した燃料ガスを燃焼させる方式のバーナーを用いることを特徴とする。
【0006】
このように構成されるレール融雪器においては、排気カバーによってレールの凹部との間に、バーナーの燃焼室から排出される排気ガスを導く排気通路が形成されているので、レールはバーナーの放射伝熱だけでなく、排気ガスの対流伝熱によっても加熱される。そして、排気通路によって排気ガスがレールの長手方向に沿って導かれるので、排気ガスによるレールの加熱範囲が広く、レールがより効果的に加熱される。また、燃焼室が排気カバーによって周囲を囲われているので、風雪雨や列車通過時に生じる風等が遮られて、バーナーの火が消えにくくなる。ここで、本発明に用いられるバーナーとしては、制御装置Cによるバーナーの点火、消火の遠隔操作または自動操作が容易なガス式のバーナーを用いることが好ましい。これは、例えば灯油式のバーナーは自動点火を実現することは困難で、使用の都度作業員が点火、消火を行う必要があり、また作業員が線路内に立ち入るため、安全確認などの作業が繁雑となるからである。また、灯油式のバーナーの灯芯は消耗品であって、約30時間程度燃焼させる毎に交換する必要があるなど、メンテナンスにも手間がかかるので、この観点からもガス式のバーナーの方が好ましい。このように構成されるレール融雪器においては、バーナーが、耐熱性金属繊維からなる面状のメタルニットの表面で燃料ガスを燃焼させるので、均一な赤熱面を得ることができ、レールを広い範囲で効率よく加熱することができる。
【0008】
請求項2記載のレール融雪器においては、前記バーナーの前記凹部側に、前記排気カバー内の前記燃焼室を仕切るグリッドが設けられ、該グリッドは、前記バーナーの燃焼面の上部に略水平に設けられるプレートと、該プレートの下面に前記レールの長手方向に適宜間隔をあけて設けられて、前記燃焼面を、少なくとも一部を連続させつつ複数の区間に仕切る仕切板とを有していることを特徴とする。このように構成されるレール融雪器においては、グリッドによってバーナーの燃焼面が複数の区間に仕切られるので、外部からの風がより効果的に遮られて、バーナーの火がより消えにくくなる。そして、燃焼面の各区間は少なくとも一部が連続しているので、万一いずれかの区間でバーナーの火が消えた場合にも、少なくとも一つの区間でバーナーの火が残っていれば、隣接する区間にバーナーの火が伝達されて、再び点火される。また、グリッドもバーナーによって加熱されるので、グリッドの放射伝熱によってもレールが加熱され、より熱効率を向上させることができる。
【0009】
請求項3記載のレール融雪器においては、前記バーナーの一次空気取入口が、前記排気カバーの下方に設けられていることを特徴とする。このように構成されるレール融雪器においては、バーナーの一次空気取入口が排気カバーの下方、すなわち外部からの風が吹き込みにくい位置に設けられているので、一次空気の圧力変動が低減されて、バーナーの燃焼を安定させることができる。
【0010】
請求項4記載のレール融雪器においては、前記バーナーの動作を制御する制御装置と、該制御装置を遠隔操作する遠隔操作盤とを有していることを特徴とする。このように構成されるレール融雪器においては、バーナーの動作を制御する制御装置を遠隔操作盤によって遠隔地から操作することができるので、作業員が設置現場に行く必要が無く、作業者の負担が軽減される。また作業員が線路内に立ち入る必要が無くなるので、安全確認などの煩雑な作業を無くすことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレール融雪器の一実施形態について、図1から図3を用いて説明する。ここで図1及び図2は、本発明の実施の形態におけるレール融雪器の構成を示す図であって、図1はレール融雪器の側断面図、図2(a)は平断面図、図2(b)は正面図、図3は本実施形態のレール融雪器の構成部品であるグリッドの形状を示す図であって、図3(a)は正面図、図3(b)は側面図である。
【0012】
本実施の形態のレール融雪器1は、ポイント近傍に敷設されるレールの外側方に設けられるものであって、図1に示すように、レール2の側面の凹部3に対向して設けられるバーナー6と、バーナー6の凹部3側に、レール2の長手方向に沿って延在して設けられる排気カバー7とを有している。レール融雪器1は、例えば図示せぬステーによってレール2の下端の張り出し部にクランプ固定されることで、レール2に対して着脱を可能にして取り付けられるものである。
排気カバー7は、レール2側に開口部7aが形成される略箱形をなしており、バーナー6の燃焼室8の周囲を囲って、凹部3との間に、燃焼室8から排出される排気ガスをレール2の長手方向に沿って導く排気通路9を形成している。
ここで、排気カバー7は、レール2の長手方向の両側面を構成する側板7b、7bがレール2の凹部3に当接されており、これら側板7b間に設けられて上下面を構成する上板7c、下板7dは凹部3から所定距離離間されていて、これら上下の板7c、7dと凹部3との間に形成される隙間Kからバーナー6の排気ガスが排出されるようになっている。
【0013】
バーナー6は、制御装置によるバーナーの点火、消火の遠隔操作または自動操作が容易なガス式のバーナーであって、本実施の形態では予混合式のバーナーが採用される。バーナー6は、図2(a)に示すように、燃料ガス供給源Gと接続されて燃料ガス供給源Gから供給される燃料ガス(例えば液化天然ガス等)と外気(一次空気)とを適切な比率で混合する混合管11と、混合管11の周囲を覆う大略箱形の第一のチャンバー12と、第一のチャンバー12からレール2側に突出して設けられ、混合管11からガスと一次空気の混合気が送り込まれる略箱形の第二のチャンバー13とを有している。
【0014】
第二のチャンバー13のレール2側には開口部13aが形成されており、開口部13aには耐熱金属繊維を編み込んでなる面状のメタルニット14が設けられている。このメタルニット14は、第二のチャンバー13と外部とを、通気性を確保しつつ仕切るものであって、その凹部3側の面はバーナー6の燃焼面6aを形成している。ここで、メタルニット14のレール2側の空間はバーナー6の燃焼室7とされる。
また、第二のチャンバー13内には、混合管11の吐出口11aの前方に、混合管11から送り込まれる混合気が直接メタルニット14に当たらないように一旦受け止めるとともに側方に広がらせるための板13bが設けられ、混合気の圧力がメタルニット14の全面にほぼ均等に加わるようになっている。
ここで、第二のチャンバー13のレール2側には、図1に示すように後述するグリッド21が取り付けられており、排気カバー7は第二のチャンバー13に取り付けられている。
【0015】
第一のチャンバー12は、図2(a)に示すように燃料ガス供給源Gにガス管を介して接続されるガス接続口16と、図1及び図2(b)に示すように第一のチャンバー12の外部から内部に一次空気を取り入れる一次空気取入口17とを有している。ここで、ガス接続口16またはガス接続口16に接続されるガス管16aに、制御装置Cによって開閉を操作される電磁弁を設けて、燃料ガスの供給と供給停止を遠隔操作または自動操作できるようにしてもよい。本実施の形態では、ガス管16aに電磁弁Vを設けている。
一次空気取入口17は、第一のチャンバー12のレール2側で、第二のチャンバー13よりも下方からレール2側に突出して設けられるものであって、その先端は、排気カバー7の下方まで達している。ここで、本実施の形態では、一次空気取入口17のレール2の長手方向の幅は、第二のチャンバー13のレール2の長手方向の幅と同じ程度に確保されている。また、一次空気取入口17には外気を濾過して清浄化するフィルター17aが設けられている。
ここで、第一のチャンバー12の上部には、これら第一、第二のチャンバー12、13の上部を覆って風雪雨から守る本体カバー18が設けられている。
【0016】
グリッド21は、第二のチャンバー13の開口部13aの周囲に、レール2側に張り出して取り付けられており、排気カバー7内で燃焼室8を仕切っている。グリッド21は、図1及び図3に示すように、開口部13aに取り付けられるメタルニット14の上部に略水平に設けられるプレート22と、プレート22の下面に、レール2の長手方向に沿って適宜間隔をあけて設けられて、メタルニット14が形成する燃焼面6aの上端から下端近傍までを複数の区間に仕切る仕切板23と、仕切板23の下端同士を接続する底板24とを有している。ここで、仕切板23は、燃焼面6aの下端に達しておらず、底板24も燃焼面6aとの間に所定の大きさの隙間を残して設けられているので、燃焼面6aは、完全には分断されずに一部が連続した状態となっている。
そして、底板24と燃焼面6aとの間に形成される隙間は、燃焼面6aに二次空気を供給する二次空気取入口26とされている。
【0017】
排気カバー7の開口部7aは、第二のチャンバー13の開口部13aの開口面積、すなわちバーナー6の燃焼面6aの面積よりも大きくとられている。
また、排気カバー7には、メタルニット14のレール2側の面(燃焼面6a)の両側方に位置して、電気火花によってバーナー6を点火させるスパークプラグ27、27が設けられている。スパークプラグ27、27は、それぞれ第一のチャンバー12内と排気カバー7内とを接続する筒状の保護管28、28を通じて、第一のチャンバー12内に設けられる点火用トランス29、29と接続されており、これら点火用トランス29、29によって電気火花を発生させるための高電圧を付与されるものである。ここで、点火用トランス29、29への電力供給の制御は、図2(a)に示すように制御装置Cを介して行われるようになっており、これによって遠隔操作または自動操作によるバーナー6の点火を可能にすることができる。
【0018】
また、排気カバー7においてグリッド21の上方には、プレート22の温度を検出する温度センサー31が設けられている。温度センサー31は、図示せぬ配線により制御装置Cに接続されており、制御装置Cとともにバーナー6が燃焼しているかどうかを検出する火炎検出装置を構成している。
制御装置Cは、温度センサー31によって検出されたプレート22の温度を監視し、プレート22の温度が所定の温度以下に低下した場合にバーナー6の火が消えたと判断し、遠隔地に設けた遠隔操作盤Rにバーナー6の火が消えたことを信号として送るか、または自動的に点火用トランス29、29を操作してスパークプラグ27、27から電気火花を生じさせて、再点火を試みるようになっている。
【0019】
遠隔操作盤Rは、例えば駅舎内などに設けられるものであって、制御装置Cとは有線もしくは無線によって接続されて、制御装置Cにバーナー6の動作を指示する信号を送るとともに、制御装置Cからバーナー6の動作状態を信号として受け、作業者に知らせるものである。本実施の形態では、遠隔操作盤Rは制御装置Cと無線電話回線で接続されており、常時もしくは信号のやりとりを行うときのみ接続されるようになっている。
遠隔操作盤Rは、制御装置Cに、点火用トランス29、29への電力の供給、供給停止、及びガス管6aに設けた電磁弁Vの開閉等を指示するものであり、また火炎検出装置(温度センサー31及び制御装置C)からはバーナー6の火が消えたことを信号として受け、警報ランプを点灯させたり、警報ブザーを鳴らすなどして作業員にバーナー6の火が消えたことを知らせる。
また、遠隔操作盤Rは、作業員による手動操作の他、例えば降雪センサやレール温度センサを設けて、一定の条件を満たした場合に自動的にバーナー6を動作させるようにしてもよい。バーナー6を自動的に動作させる条件としては、降雪センサにより実際に降雪を検知した場合や、例えばレール温度センサによってレールの温度を測り、レールの温度が零度以下、すなわちレール上に降った雪が解けずに積もる状態となったことを検出した場合などが考えられる。
また、遠隔操作盤Rは、手動操作の他、自動によって制御装置Cに電磁弁Vの閉塞を指示して、不要時には自動的にバーナー6の消火を行って無駄な燃料消費を抑えるようにすることができる。
バーナー6の自動消火は、例えば降雪センサによって雪がやんだことを検知してから所定の時間が経過した後、もしくは、バーナー6によって加熱されていない部分におけるレールの温度が零度より高い温度になった場合に行うことが考えられる。また、安全装置として、遠隔操作盤Rまたは制御装置C、もしくはバーナー6に、例えば地震を検知した場合に消火を行う機構を設けてもよい。
【0020】
このように構成されるレール融雪器1の使用方法について説明する。
まず、手動操作、または遠隔操作盤Rによる遠隔操作、もしくは自動操作によって電磁弁Vを開いて、燃料ガス供給源Gから第一のチャンバー12内の混合管11に燃料ガスを供給する。バーナー6は常圧式であるので、第一のチャンバー12内の一次空気が混合管11内に吸い込まれ、燃料ガスと適切な比率で混合されて第二のチャンバー13内に送り込まれる。
ここで第一のチャンバー12内には、混合管11内に燃料ガスが吹き込まれることで吸引圧が生じるので、一次空気取入口17を通じて外気(一次空気)が取り入れられる。この外気は、フィルター17aにより濾過されて清浄化される。
【0021】
そして、混合管11を通じて第二のチャンバー13内に送り込まれた混合気は、第二のチャンバー13内の板13bによって一旦受け止められるとともに側方に広げられるので、開口部13aに取り付けられたメタルニット14の全面からほぼ均等圧力でレール2側に噴出する。
そして、遠隔操作または自動操作によって、例えば電磁弁Vを開いた直後から、または電磁弁Vを開いてから燃料ガスがメタルニット14の表面に供給されるのに十分な時間をおいた後から、点火用トランス29、29に電力を供給し、メタルニット14の両側方に設けられるスパークプラグ27、27から電気火花を生じさせる。
このようにしてスパークプラグ27、27が発する電気火花によってメタルニット14を通過した混合気に点火し、燃焼面6a上で燃焼させる。ここで、燃焼面6aのレール2側、すなわち燃焼室8では、二次空気取入口26から二次空気が燃焼面6aに供給される。
上記のバーナー6の点火工程において、バーナー6の点火を確実に行うために、スパークプラグ27、27による電気火花は数秒間連続的に発生させている。
【0022】
このようにしてバーナー6を点火した後、火炎検出装置によってバーナー6が燃焼しているかどうかを検出し、バーナー6の火が消えている場合には、遠隔操作または自動操作によって燃料ガスの供給を停止するか、バーナー6の再点火を試みる。
バーナー6が燃焼しているかどうかは、火炎検出装置を構成する温度センサー31によってグリッド21のプレート22の温度を測定し、同じく火炎検出装置を構成する制御装置Cによって温度センサー31の測定値を監視する。そして、制御装置Cは、プレート22の温度が所定の温度以下に低下した場合にバーナー6の火が消えたと判断し、遠隔地に設けた遠隔操作盤にバーナー6の火が消えたことを信号として送るか、または点火用トランス29、29を操作してスパークプラグ27、27から電気火花を生じさせて、再点火を試みるようになっている。
そして、雪がやむなどしてレール融雪器1によるレール2の加熱が不要になった場合には、手動操作、または遠隔操作盤Rによる遠隔操作、もしくは自動操作によって電磁弁Vを閉じて、燃料ガス供給源Gからの燃料ガスの供給を停止させて、バーナー6を消火する。また、安全装置として例えば地震を検知した場合に消火を行う機構を設けた場合には、地震を検知した時点でバーナー6が消火される。
【0023】
このレール融雪器1によれば、排気カバー7によってレール2の凹部3との間にバーナー6の燃焼室8の排気ガスを導く排気通路9が形成されているので、レール2はバーナー6の放射伝熱だけでなく、混合気の燃焼によって生じた排気ガスの対流伝熱によっても加熱される。そして、排気通路9が燃焼室8よりも大きく、レール2の凹部3に沿って形成されており、排気ガスをレール2の凹部3の長手方向に沿って導かれるので、排気ガスによる加熱範囲が広く、レール2がより効果的に加熱される。
また、燃焼室8が排気カバー7によって周囲を囲われているので、風雪雨や列車通過時に生じる風等が遮られて、バーナー6の火が消えにくくなる。
【0024】
そして、バーナー6は面状のメタルニット14によって燃焼面6aを形成しており、メタルニット14の表面(燃焼面6a)には全面にほぼ均等圧力で混合気が供給されているので、燃焼面6aが均一な赤熱面を得ることができ、レール2を広い範囲で効率よく加熱することができる。
そして、燃焼面6aは、グリッド21の仕切板23によってレール2の長手方向に沿って一部が連続した複数の区間に仕切られていて、外部からの風がより効果的に遮ぎられるので、バーナー6の火炎がより消えにくくなる。また、燃焼面6aの各区間は一部が連続しているため、万一いずれかの区間でバーナー6の火が消えた場合にも、少なくとも一つの区間でバーナー6の火が残っていれば、隣接する区間にバーナー6の火が伝達されて再び点火される。
そして、バーナー6の燃焼によってグリッド21も加熱されるので、レール2はグリッド21の放射伝熱によっても加熱され、より熱効率が向上する。
【0025】
また、火炎検出装置は、例えば外部から風が吹き込むことによってバーナー6の表面の温度が一時的に下がっても、バーナー6の火が消えていなければ、バーナー6によって加熱されるグリッド21のプレート22の温度は急激には低下しないことを利用し、プレート22の温度をもとにバーナー6が燃焼しているかどうかを検出するので、例えば外部から風が吹き込むことによってバーナー6の表面の温度が一時的に下がっても誤動作しにくく、バーナー6が燃焼しているかどうかを精度よく検出することができる。
【0026】
また、バーナー6の一次空気取入口17が排気カバー7の下方、すなわち外部からの風が吹き込みにくい位置に設けられているので、一次空気の圧力変動が低減されて、バーナー6の燃焼を安定させることができる。
また、バーナー6の動作を制御する制御装置Cを遠隔操作盤Rによって遠隔地から操作することができるので、作業員が設置現場に行く必要が無く、作業者の負担が軽減される。また作業員が線路内に立ち入る必要が無くなるので、安全確認などの煩雑な作業を無くすことができる。また、本実施の形態では、遠隔操作盤Rと制御装置Cとを無線で接続しているので、有線で接続する場合に比べて信号にノイズが乗りにくく、信号のやりとりを正確に行うことができる。また、配線工事が不要または僅かな手間で済むため、設置費用も低減される。
【0027】
なお、上記実施の形態では、排気カバー7の上下の板7c、7dがレール2の凹部3から離間されて、排気カバー7のほぼ全長にわたって隙間Kが形成されている例を示したが、これに限られることなく、例えば上下の板7c、7dをレール2の凹部3に当接させ、上下の板7c、7dに、その凹部3側の長手方向の両端部に長手方向に沿って切り欠きを設けることによって排気カバー7の上下の、長手方向の両端部分にのみ隙間Kを設けてもよい。
また、制御装置Cは、第一のチャンバー12内に内蔵されていてもよい。
【0028】
【発明の効果】
本発明の請求項1記載のレール融雪器によれば、レールはバーナーの放射伝熱だけでなく、排気ガスの対流伝熱によっても加熱される。そして、排気通路によって排気ガスがレールの長手方向に沿って導かれるので、排気ガスによるレールの加熱範囲が広く、レールがより効果的に加熱される。
また、燃焼室が排気カバーによって周囲を囲われているので、風雪雨や列車通過時に生じる風等が遮られて、バーナーの火が消えにくくなる。
【0029】
請求項2記載のレール融雪器によれば、バーナーが均一な赤熱面をもつので、レールを広い範囲で効率よく加熱することができる。
【0030】
請求項3記載のレール融雪器によれば、グリッドによってバーナーの燃焼面が複数の区間に仕切られるので、外部からの風がより効果的に遮られて、バーナーの火がより消えにくくなる。そして、燃焼面は完全には分断されていないので、万一いずれかの区間でバーナーの火が消えた場合にも、少なくとも一つの区間でバーナーの火が残っていれば、隣接する区間にバーナーの火が伝達されて、再び点火させることができる。
また、グリッドもバーナーによって加熱されるので、グリッドの放射伝熱によってもレールが加熱され、より熱効率を向上させることができる。
【0031】
請求項4記載のレール融雪器によれば、バーナーの一次空気取入口が排気カバーの下方、すなわち外部からの風が吹き込みにくい位置に設けられているので、一次空気の圧力変動が低減されて、バーナーの燃焼を安定させることができる。
【0032】
請求項5記載のレール融雪器によれば、バーナーの動作を制御する制御装置を遠隔操作盤によって遠隔地から操作することができるので、作業員が設置現場に行く必要が無く、作業者の負担が軽減される。また作業員が線路内に立ち入る必要が無くなるので、安全確認などの煩雑な作業を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態におけるレール融雪器の構成を示す側断面図である。
【図2】 本実施の形態のレール融雪器の構成を示す図であって、図2(a)は平断面図、図2(b)は正面図である。
【図3】 本実施の形態のレール融雪器の構成部品であるグリッドの形状を示す図であって、図3(a)は正面図、図3(b)は側面図である。
【符号の説明】
1 レール融雪器 2 レール
3 凹部 6 バーナー
6a 燃焼面 7 排気カバー
8 燃焼室 9 排気通路
14 メタルニット 17 一次空気取入口
21 グリッド 22 プレート
23 仕切板 31 温度センサー
C 制御装置 R 遠隔操作盤
Claims (4)
- レールの側面の凹部に対向して設けられるバーナーと、該バーナーの前記凹部側に、前記レールの長手方向に沿って延在して設けられる排気カバーとを有し、該排気カバーは、前記バーナーの燃焼室の周囲を囲って前記凹部との間に前記燃焼室から排出される排気ガスを前記レールの長手方向に沿って導く排気通路を形成し、
前記バーナーとして、耐熱金属繊維を編み込んでなる面状のメタルニットの片面側から燃料ガスを供給し、他面側で前記メタルニットを通過した燃料ガスを燃焼させる方式のバーナーを用いることを特徴とするレール融雪器。 - 前記バーナーの前記凹部側に、前記排気カバー内の前記燃焼室を仕切るグリッドが設けられ、該グリッドは、前記バーナーの燃焼面の上部に略水平に設けられるプレートと、該プレートの下面に前記レールの長手方向に適宜間隔をあけて設けられて、前記燃焼面を、少なくとも一部を連続させつつ複数の区間に仕切る仕切板とを有していることを特徴とする請求項1記載のレール融雪器。
- 前記バーナーの一次空気取入口が、前記排気カバーの下方に設けられていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のレール融雪器。
- 前記バーナーの動作を制御する制御装置と、該制御装置を遠隔操作する遠隔操作盤とを有していることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のレール融雪器。
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