JP5346544B2 - 電車線路用碍子 - Google Patents

Description

本発明は、電車線路用碍子、詳しくは、電車線路に用いられる電車線路用碍子に関する。

従来より、長幹碍子は、材質、使用電圧、閃絡保護方式（二重絶縁の有無）などにより数種類のものがあり、用途に適合したものが使用される。電車線路においては、トロリー線のパンタグラフに対する信頼性や位置精度が要求されるため、一般に、磁器製の長幹碍子が使用されている。

電車線路における長幹碍子の使用の態様について、以下において、図３を参照して具体的に説明する。なお、図３は、一般的な電車線路を示す概略図である。

図３に示されるように、電車線路１においては、鉛直方向に延びる電柱２が、線路１１の側方において、線路１１に沿って間隔を隔てて複数配置されており、電柱２には、トロリー線などの電線を支持するアーム部３（可動ブラケット）が備えられている。

電柱２は、その上部において、長幹碍子５（５ａ、５ｂ）を取り付けるための取付部材４（４ａ、４ｂ）を、上下に間隔を隔てて複数（２つ）備えている。

アーム部３は、水平主パイプ６と、水平主パイプ６を支持する斜主パイプ７とを備えており、水平主パイプ６および斜主パイプ７は、それぞれ、長幹碍子５（５ａ、５ｂ）を介して電柱２に絶縁支持されている。

長幹碍子５は、水平主パイプ６および斜主パイプ７と、電柱２とを、電気的に絶縁しながら接続する絶縁物であり、笠付きの磁器棒８と、磁器棒８の両端に備えられる金具９（９ａ、９ｂ）とを備えている。

水平主パイプ６は、水平方向に沿って直線状に延びる杆であり、その基端は、上側の長幹碍子５ａの先端（一端）の金具９ａと接続されている。上側の長幹碍子５ａも、水平方向に沿って配置されており、その基端（他端）の金具９ｂが、上側の取付部材４ａと接続されている。

上側の取付部材４ａは、電柱２の上側において、電柱２の周りに取り付けられている。

斜主パイプ７は、基端が下方となり、先端が上方となる、斜め方向に沿って直線状に延びる杆であり、その基端は、下側の長幹碍子５ｂの先端（一端）の金具９ａと接続されている。また、斜主パイプ７の先端は、水平主パイプ６の先端近傍に連結されている。下側の長幹碍子５ｂも、斜主パイプ７が延びる斜め方向に沿って配置されており、その基端（他端）の金具９ｂが、下側の取付部材４ｂと接続されている。

下側の取付部材４ｂは、電柱２の下側において、電柱２の周りに取り付けられている。

このようにして、水平主パイプ６が、斜主パイプ７によって支持されるとともに、水平主パイプ６および斜主パイプ７（アーム部３）が、長幹碍子５によって、電柱２に絶縁支持されている。

このようなアーム部３は、図示しないが、必要により、曲線引装置などを備え、トロリ線などを支持する。そして、電車線路１においては、アーム部３に支持される図示しないトロリ線、および、電車１０に備えられる図示しないパンタグラフを介して、電力が、電車１０に供給される。

ところで、長幹碍子５が、例えば、海塩、工場により排出される化学合成物、煤煙、塵埃などの汚損物により汚損され、雨や霧などによって湿潤を受けると、長幹碍子５沿面の絶縁が低下する。とりわけ、海塩などの強電解質は、水に溶解し、強い導電性を示すため、長幹碍子５の絶縁を著しく低下させ、様々な悪影響を及ぼす。

例えば、海岸付近など、電車線路における長幹碍子５の汚損が激しい箇所では、長幹碍子５が汚損および湿潤することにより、長幹碍子５の絶縁が低下し、漏れ電流が発生し、長幹碍子５の表面に局部アークが発生する場合がある。また、変電所へ流れる電流が大きくなり、リレーが誤動作するなどの、不具合が生じる場合がある。

そのため、長幹碍子５の汚損および湿潤を防止し、長幹碍子５の絶縁を確保するため、非特許文献１では、長幹碍子５の表面に、シリコーンコンパウンドなどの撥水性物質を塗布することが記載されている。

シリコーンコンパウンドは、シリコーンオイルに微細なシリカ粉末を配合したグリス状の混和物であり、シリコーンコンパウンドを塗布した長幹碍子５に、汚損物が付着すると、シリコーンオイルが滲み出して、汚損物を包み込む、いわゆるアメーバ作用が働く。そのため、長幹碍子５の表面に水が付着した場合にも、シリコーンオイルの撥水性で、汚損物中の電解質が連なることを防止することができ、また、不溶解性の塵埃が水分を保持することを防止することができる。
日本鉄道電気技術協会著、「鉄道技術者のための電気概論 電気線路シリーズ４ き電線・帰線路・がいし」、日本鉄道電気技術協会、平成２０年３月、Ｐ．１２８−１５８

しかしながら、非特許文献１に示される方法では、シリコーンコンパウンドの劣化に伴って、シリコーンコンパウンドの定期的な塗り替えが、例えば、２年に１度の頻度で、継続的に必要であるため、多大な手間およびコストがかかる。また、シリコーンコンパウンドの塗り替え作業は、電車の運転が停止する時間帯である深夜に行われるため、施工にムラが生じやすい。さらに、シリコーンコンパウンドをふき取ったウエスは産業廃棄物であるため、環境に有害である。

また、長幹碍子５の汚損および湿潤を防止し、長幹碍子５の絶縁を確保する別の手段として、長幹碍子５に磁器製のカバーを備え、磁器製のカバーにより、長幹碍子５の表面を被覆することが試案される。この方法によれば、長幹碍子５の表面の汚損および湿潤を、有効に防止することができ、さらに、塗り替え作業などを必要としないため、コスト面に優れる。しかしながら、電車線路１に用いられる長幹碍子５は、比較的低位置に設置されるため、この方法では、長幹碍子５に備えられた磁器製のカバーが、飛来物によって破損する場合がある。また、磁器がいしの製法上においても非常に困難である。

本発明の目的は、優れた耐汚損性、耐久性、機械的強度および作業性を有し、コスト面に優れる、電車線路用碍子を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の電車線路用碍子は、磁器製の中実状の磁器棒と、前記磁器棒の周りに設けられ、前記磁器棒の外周面を間隔を隔てて被覆するゴム製の防護カバーとを備えることを特徴としている。

このような電車線路用碍子によれば、磁器棒が、ゴム製の防護カバーによって被覆されるため、簡易な構成によって、磁器棒の表面の汚損および湿潤を防止することができ、電車線路用碍子の絶縁を良好に確保することができる。

また、製法上も、ゴム製の防護カバーを別途製造し、磁器棒に装着すればよく、比較的容易に製造できる。

これにより、漏れ電流を抑制し、局部アークの発生を抑えることができる。

また、このような電車線路用碍子によれば、シリコーンコンパウンドなどの撥水性物質の塗り替え作業などを必要としないため、手間およびコスト面に非常に優れる。

また、このような電車線路用碍子によれば、防護カバーがゴム製であるため、比較的低位置に設置した場合にも、飛来物などによる防護カバーの破損を防止することができ、長期間に渡って、優れた耐久性を確保することができる。

また、本発明の電車線路用碍子では、前記磁器棒は、径方向外方に突出する磁器製の磁器笠を一体的に備えており、前記防護カバーは、前記磁器棒の長手方向において、一端が前記磁器棒の外周面に密着され、他方が開放されており、前記磁器笠は、前記防護カバーの開放側において、前記防護カバーに対向配置され、前記磁器笠の前記径方向長さは、前記防護カバーの開放空間の前記径方向長さよりも長いことが好適である。

磁器笠が、防護カバーの開放側において、防護カバーに対向配置され、かつ、その径方向長さが、防護カバーの開放空間の径方向長さよりも長く形成されるので、防護カバーの開放側が、磁器笠によって被覆される。その結果、防護カバーの開放側から、雨や霧などの水分が浸入し、磁器棒に付着し、磁器棒が湿潤することを、有効に抑制することができる。

また、本発明の電車線路用碍子では、前記磁器笠は、前記防護カバーの密着側においても、前記防護カバーに対向配置されていることが好適である。

磁器笠が、ゴム製の防護カバーの開放側および密着側に、それぞれ対向配置され、かつ、磁器笠の径方向長さが、防護カバーの開放空間の径方向長さよりも長く形成されていると、電車線路用碍子を、その長手方向が載置面と平行となるように置くことができる。すなわち、電車線路用碍子を、その長手方向が載置面と平行となるように置いた場合（つまり、横向きに置いた場合）には、防護カバーを挟む各磁器笠が載置面と接するため、防護カバーの変形を防止することができ、その結果、電車線路用碍子を設置するにあたって、良好な作業性を確保することができる。

本発明の電車線路用碍子によれば、汚損および湿潤による、電車線路用碍子の絶縁の低下を有効に抑制することができ、さらに、優れた耐久性、機械的強度および作業性を有し、コスト面に優れる。そのため、本発明の電車線路用碍子は、電車線路において、可動ブラケットを絶縁支持するために、好適に用いることができる。

図１は、本発明の電車線路用碍子が使用される電車線路の一実施形態を示す要部正面図であり、図３に示す電車線路の一部を取り出して示している。なお、図３に示す各部に対応する部材については、以降の各図面において、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２は、図１に示す電車線路用碍子の一実施形態を拡大して示した図であり、図２（ａ）は、電車線路用碍子の拡大正面図、図２（ｂ）は、電車線路用碍子の拡大断面図である。

図１では、図３に示す電車線路１における長幹碍子５に代えて、本発明の一実施形態の電車線路用碍子２０が用いられている。以下において、電車線路用碍子２０について詳述する。

図１において、電車線路用碍子２０は、アーム部３と電柱２とを、電気的に絶縁しながら接続しており、磁器棒２１と、磁器棒２１の外周面に設けられる防護カバー２４と、磁器棒２１の長手方向両端部に設けられる金具９とを備えている。

磁器棒２１は、磁器からなり、図２に示すように、長手方向に延びる中実円柱状に形成される円柱部２２と、円柱部２２から径方向外方に突出し、円柱部２２と一体的に形成される磁器笠２３とを備えている。

円柱部２２は、その長手方向長さが、例えば、７００〜１０００ｍｍ、好ましくは、８００〜８５０ｍｍであり、その径方向長さが、例えば、８０〜１００ｍｍ、好ましくは、８７〜９３ｍｍとなるように形成される。

磁器笠２３は、磁器棒２１の両端部において複数（磁器棒２１の先端部（一端部）に１つ、基端部（他端部）に３つ）形成されており、各磁器笠２３は、径方向外側に向かうに従って肉薄となる円盤形状であって、径方向外周端面が、周方向にわたって丸みを帯びた湾曲形状となるように形成されている。

磁器棒２１の先端部に形成される磁器笠２３は、先端側金具９ａ（後述）と、最先端に配置される防護カバー２４との中間部分に配置されている。

磁器棒２１の基端部に形成される磁器笠２３は、基端側金具９ｂ（後述）と、最基端に配置される防護カバー２４との中間部分に、互いに間隔を隔てて複数（３つ）配置されている。具体的には、基端側金具９ｂ（後述）に隣接配置される磁器笠２３と、最基端に配置される防護カバー２４に隣接配置される磁器笠２３と、それらの間において、基端側金具９ｂ（後述）に隣接配置する磁器笠２３の近傍に配置される磁器笠２３とを備えている。

このような磁器笠２３は、その径方向長さが、防護カバー２４の開放空間３０（後述）の径方向長さよりも長くなるように形成されており、具体的には、磁器笠２３は、その径方向長さが、例えば、１６０〜２００ｍｍ、好ましくは、１７０〜１８０ｍｍとなり、防護カバー２４の開放空間３０（後述）の径方向長さよりも、例えば、２０〜５０ｍｍ、好ましくは、３０〜４０ｍｍ長くなるように形成される。

防護カバー２４は、磁器棒２１の外周面を被覆するものであって、磁器棒２１の先端部に形成される磁器笠２３と、磁器棒２１の基端部に形成される磁器笠２３との間に挟まれるように、磁器棒２１の中央部において、複数（３つ）、等間隔に設けられている。

各防護カバー２４は、例えば、３００〜１０００％、好ましくは、５００〜８００％の伸びと、耐トラッキング性（たとえば、ＩＥＣ６０５８７−３．５ｋＶ以上判定Ａ、Ｂともに合格以上）とを有する、例えば、シリコーンゴムなどの常温伸縮ゴムからなり、図２（ｂ）に示すように、小径筒状の固定部２５と、その固定部２５の基端側において固定部２５に連続して形成されるカバー部２６とを、一体的に備えている。

固定部２５は、磁器棒２１の外周面において、円柱部２２に防護カバー２４を圧着固定できるよう、円柱部２２の外径よりも僅かに小さい内径を有する円環形状として形成されている。

カバー部２６は、固定部２５から拡径する鍔部２７と、その鍔部２７から連続して長手方向に延び、遊端部において開放される内側カバー２８および外側カバー２９とを、一体的に備えている。

鍔部２７は、固定部２５の基端側に連続して設けられており、その内径が固定部２５の内径と略同一となり、その外径が固定部２５の外形よりも大径となる、固定部２５よりも肉厚の円環形状として形成されている。

内側カバー２８は、鍔部２７の径方向内側において、基端側へ向かって、円柱部２２の外周面と間隔を隔てながら延びる筒状として形成されている。具体的には、内側カバー２８は、その先端側に対して、基端側が大径となる略テーパ状に形成されている。

外側カバー２９は、鍔部２７の径方向外側において、基端側へ向かって、内側カバー２８の外周面と間隔を隔てながら延びる筒状として形成されている。具体的には、外側カバー２９は、その先端側に対して、基端側が大径となる略テーパ状に形成されている。つまり、外側カバー２９は、内側カバー２８よりも大径に形成されており、外側カバー２９は、円柱部２２と間に、略円筒形状の開放空間３０を形成している。

これにより、カバー部２６は、固定部２５が円柱部２２の表面に、シリコーン系の接着剤を用いて圧着固定された状態において、内側カバー２８が、円柱部２２の外周面を間隔を隔てて被覆し、外側カバー部２９が、内側カバー部２８の周りを間隔を隔てて被覆するような２重筒構造として形成される。

そのため、例えば、台風などによって、様々な角度から吹き付けられる、汚損物を含む雨水の、カバー部２６内、すなわち、開放空間３０への浸入を有効に防止することができ、かつ、沿面距離を長くすることができ、絶縁性の向上を図ることができる。

そして、これら内側カバー２８および外側カバー２９における磁器棒２１の長手方向に沿う長さ（深さ）は、外側カバー２９が、内側カバー２８よりもやや長く形成されており、ともに３０〜１００ｍｍの範囲から選択される。

カバー部２６の深さが浅すぎると、汚損物を含む雨水の、カバー部２６の開放空間３０内への浸入を、有効に防止することができず、漏れ電流が発生する場合がある。一方、カバー部２６の深さが深すぎると、防護カバー２４が大型化してしまい、上記したように、磁器棒２１の先端側に形成される磁器笠２３と、基端側に形成される磁器笠２３との間に、複数（３つ）設けることが困難となる場合がある。

このように、カバー部２６の深さを、３０〜１００ｍｍの範囲において選択することで、汚損物を含む雨水などの、カバー部２６の開放空間３０内への浸入を、有効に防止しつつ、磁器棒２１における先端側の磁器笠２３と、基端側の磁器笠２３との間において、良好に複数（３つ）設けることができる。

なお、図２においては、内側カバー部２８および外側カバー部２９の深さを、３０〜６０ｍｍの範囲において、内側カバー部２８の深さに対して、外側カバー部２９をより深く形成しているが、例えば、３０〜１００ｍｍの範囲において、内側カバー部２８の深さに対して、外側カバー部２９をより浅く形成してもよく、好ましくは、３０〜１００ｍｍの範囲において、内側カバー部２８の深さに対して、外側カバー部２９の深さを実質的に等しいか、それより深く形成する。

そして、このような防護カバー２４は、電車線路用碍子２０の磁器笠２３の外形よりも、大きな開口径に引き伸ばすことができ、例えば、防護カバー２４を、その開口部（固定部２５および鍔部２７の円周面に囲まれる開口部）が広くなるように引き伸ばした状態において、磁器棒２１の長手方向一端部から、その磁器棒２１に挿入して、磁器笠２３を通過させた後、固定部２５の径方向内側面にシリコーン系の接着剤を塗布して、引き伸ばしを解除することにより、その磁器棒２１における先端および基端の磁器笠２３の間（すなわち、円柱部２２）に、圧着固定することができる。

金具９は、電車線路用碍子２０の先端部に設けられる先端側金具９ａと、基端部に設けられる基端側金具９ｂとを備えている。

先端側金具９ａは、キャップ部３１と、突起部３２とを一体的に備えている。

キャップ部３１は、一方が閉塞され他方が開放された断面視略コ字状の円筒形状として、その内径が円柱部２２の先端部の外径と略同一となるように形成されている。

突起部３２は、キャップ部３１に連続し、キャップ部３１の閉塞された側から、開放された側と反対方向へ向かって延びる、平帯状の突起として形成されており、その幅方向中央には、孔３３が形成されている。

先端側金具９ａは、キャップ部３１が円柱部２２の先端部において、セメントなどを用いて、磁器棒２１に装着されている。

基端側金具９ｂは、キャップ部３４と、突起部３５とを一体的に備えている。

キャップ部３４は、一方が閉塞され他方が開放された断面視略コ字状の円筒形状として、その内径が円柱部２２の基端部の外径と略同一となるように形成されている。

突起部３５は、キャップ部３４に連続し、キャップ部３４の閉塞された側から、開放された側と反対方向へ向かって延びる、先端が丸みを帯びた略三角平板形状の突起として形成されており、その幅方向中央には、孔３６が形成されている。

基端側金具９ｂは、キャップ部３４が円柱部２２の基端部において、セメントなどを用いて、磁器棒２１に装着されている。

そして、電車線路用碍子２０は、図１に示されるように、水平主パイプ６と取付部材４ａと連結し、水平主パイプ６を、電柱２に対して絶縁支持するために用いられている。

より具体的には、図１における上側の電車線路用碍子２０では、先端側金属９ａの突起部３２が、水平主パイプ６に、図示しないボルトにより固定される。これにより、電車線路用碍子２０と水平主パイプ６とが、水平方向に沿って接続される。また、基端側金属９ｂの突起部３５が、取付部材４ａに、図示しないボルトにより固定される。これにより、電車線路用碍子２０と取付部材４ａとが、水平方向に沿って接続される。

その結果、電車線路用碍子２０を介して、水平主パイプ６と取付部材４ａとを、水平方向に沿って連結させることができる。

また、図１における下側の電車線路用碍子２０では、先端側金属９ａの突起部３２が、斜主パイプ７に、図示しないボルトにより固定される。これにより、電車線路用碍子２０と斜主パイプ７とが、電車線路用碍子２０の基端が下方となり、先端が上方となる斜め方向に沿って接続される。また、基端側金属９ｂの突起部３５が、取付部材４ｂに、図示しないボルトにより固定される。これにより、電車線路用碍子２０と取付部材４ｂとが、電車線路用碍子２０の基端が下方となり、先端が上方となる斜め方向に沿って接続される。

その結果、電車線路用碍子２０を介して、斜主パイプ７と取付部材４ｂとを、斜主パイプ７の基端が下方となり、先端が上方となる斜め方向に沿って連結させることができる。

これにより、電車線路用碍子２０を介して、アーム部３を、電柱２に絶縁支持させることができる。

電車線路用碍子２０においては、防護カバー２４が、磁器棒２１の長手方向において、一端（磁器棒２１における先端側の端部）が磁器棒２１の外周面に密着され、他端（磁器棒２１における基端側の端部）が、磁器棒２１の外周面と隔てて磁器棒２１の基端側に向かって延びており、これにより、防護カバー２４の他端が、磁器棒２１の基端側へ向かって開放されている。

そのため、このような電車線路用碍子２０によれば、磁器棒２１が、ゴム製の防護カバー２４によって被覆されるため、簡易な構成によって、磁器棒２１の表面の汚損および湿潤を防止することができ、電車線路用碍子２０の絶縁を良好に確保することができる。

また、製法上も、ゴム製の防護カバー２４を別途製造し、磁器棒２１に装着すればよく、比較的容易に製造できる。

これにより、漏れ電流を抑制し、局部アークの発生を抑えることができる。

また、このような電車線路用碍子２０によれば、シリコーンコンパウンドなどの撥水性物質の塗り替え作業などを必要としないため、手間およびコスト面に非常に優れる。

また、このような電車線路用碍子２０によれば、防護カバー２４がゴム製であるため、弾性に優れており、そのため、電車線路用碍子２０を、比較的低位置に設置した場合にも、飛来物（例えば、砂利、ゴミ、建築材など）などの衝突による応力を吸収して、防護カバー２４の破損を防止することができ、長期間に渡って、優れた耐久性を確保することができる。

また、このような電車線路用碍子２０では、磁器笠２３（磁器棒２１の基端側に設けられた磁器笠２３）が、防護カバー２４（磁器棒２１の基端側に設けられた防護カバー２４）の開放側において、防護カバー２４に対向配置され、かつ、その径方向長さが、防護カバー２４の開放空間３０の径方向長さよりも長く形成されるので、防護カバ２４ーの開放側が、磁器笠２３によって被覆される。その結果、防護カバー２４の開放側から、雨や霧などの水分が浸入し、磁器棒２１に付着し、磁器棒２１が湿潤することを、有効に抑制することができる。

また、このような電車線路用碍子２０では、磁器棒２１の先端側に設けられた磁器笠２３が、最先端に設けられた防護カバー２４の固定部２５に隣接配置しており、かつ、磁器棒２１の基端側に設けられた磁器笠２３が、最基端に設けられた防護カバー２４に隣接配置している。すなわち、すべての防護カバー２４が、磁器棒２１の先端側に設けられた磁器笠２３と、磁器棒２１の基端側に設けられた磁器笠２３との間において、それらに挟まれるように配置されている。また、防護カバー２４の外径は、磁器笠２３の外径よりも、小さく形成されている。

そのため、図２（ａ）に示されるように、仮想線で示される載置面Ｆに、電車線路用碍子２０を、その長手方向が載置面Ｆと平行となるように置いた場合（つまり、横向きに置いた場合）には、磁器棒２１の両側端部に形成され、防護カバー２４を挟む磁器笠２３の径方向外周端面が載置面Ｆと接触し、かつ、防護カバー２４が載置面Ｆと接触しないため、防護カバー２４の変形を防止しながら、電車線路用碍子２０を載置面Ｆに定置することができる。その結果、電車線路用碍子２０を設置するにあたって、良好な作業性を確保することができる。

その結果、電車線路用碍子２０によれば、汚損および湿潤による、電車線路用碍子の絶縁の低下を有効に抑制することができ、さらに、優れた耐久性、機械的強度および作業性を有し、コスト面に優れる。そのため、電車線路用碍子２０は、電車線路において、アーム部（可動ブラケット）を絶縁支持するために、好適に用いることができる。

本発明の電車線路用碍子が使用される電車線路の一実施形態を示す要部正面図であり、図３に示す電車線路の一部を取り出して示している。 図１に示す電車線路用碍子の一実施形態を拡大して示した図であり、図２（ａ）は、電車線路用碍子の拡大正面図、図２（ｂ）は、電車線路用碍子の拡大断面図である。 一般的な電車線路を示す概略図である。

符号の説明

２ 電柱
３ アーム部
４ 取付部材
６ 水平主パイプ
７ 斜主パイプ
９ 金具
２０ 電車線路用碍子
２１ 磁器棒
２２ 円柱部
２３ 磁器笠
２４ 防護カバー

Claims (2)

1. 磁器製の中実状の磁器棒と、
   前記磁器棒の周りに設けられ、前記磁器棒の外周面を間隔を隔てて被覆するゴム製の防護カバーとを備え、
   前記磁器棒は、径方向外方に突出する磁器製の磁器笠を一体的に備えており、
   前記防護カバーは、前記磁器棒の長手方向において、一端が前記磁器棒の外周面に密着され、他方が開放されており、
   前記磁器笠は、前記防護カバーの開放側において、前記防護カバーに対向配置され、
   前記磁器笠の径方向長さは、前記防護カバーの開放空間の径方向長さよりも長いこと
   を特徴とする、電車線路用碍子。
2. 前記磁器笠は、前記防護カバーの密着側においても、前記防護カバーに対向配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電車線路用碍子。

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