特許 6865578 効率的なレール冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6865578

(24)【登録日】2021年4月8日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】効率的なレール冷却システム

(51)【国際特許分類】

   E01B 19/00 20060101AFI20210419BHJP

【ＦＩ】

   E01B19/00 Z

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-255284(P2016-255284)

(22)【出願日】2016年12月28日

(65)【公開番号】特開2018-105077(P2018-105077A)

(43)【公開日】2018年7月5日

【審査請求日】2019年11月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】504158881

【氏名又は名称】東京地下鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】594183831

【氏名又は名称】伊岳商事株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000233826

【氏名又は名称】能美防災株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 潤一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100188329

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 義行

(74)【代理人】

【識別番号】100188514

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 隆裕

(74)【代理人】

【識別番号】100090011

【弁理士】

【氏名又は名称】茂泉 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100194939

【弁理士】

【氏名又は名称】別所 公博

(74)【代理人】

【識別番号】100206782

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰洋

(72)【発明者】

【氏名】小林 実

(72)【発明者】

【氏名】河野 陽介

(72)【発明者】

【氏名】上野 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】池亀 主則

(72)【発明者】

【氏名】角田 正和

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−００１２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００１８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１８４７０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２９１０６８１（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０１Ｂ １９／００

Ｂ６１Ｋ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却対象である鉄道車両の走行用のレールの側面に向かってミストを噴霧する複数の噴霧ノズルを備えた効率的なレール冷却システムであって、
前記走行用のレールのうち、一対の本線レール間に設けられた分岐器レールを前記冷却対象とし、
前記複数の噴霧ノズルは、
前記分岐器レールの内側側面および外側側面の両側面に向かって前記ミストを噴霧できるように、前記分岐器レールの内側に配置された第１の噴霧ノズルと、前記分岐器レールの外側に配置された第２の噴霧ノズルとで構成され、
前記第１の噴霧ノズルの噴霧方向が、前記内側側面に対して垂直な方向から傾くように設置されており、
前記第２の噴霧ノズルの噴霧方向が、前記外側側面に対して垂直な方向から傾くように設置されており、
前記分岐器レールに沿った方向の一方をプラス方向、他方をマイナス方向とし、前記第１の噴霧ノズルの傾き方向が前記プラス方向であった場合に、前記第２の噴霧ノズルの傾き方向が前記マイナス方向であり、１本の分岐器レールの両側面において前記第１の噴霧ノズルと前記第２の噴霧ノズルとが互いに異なる方向に傾くように設置されている
効率的なレール冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道のレールの熱膨張を抑制するための、効率的なレール冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道のレールの１つである分岐器レールは、環境温度が変化した場合にも、確実に動作することが要求される。一例として、寒冷地域に敷設された分岐器レールに対して、気温が摂氏零度以下になったことで、散水を行い、凍結を防止する従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

より具体的には、この特許文献１は、気温が摂氏零度以下になった際に、ポンプによる加圧を利用して、貯水槽に溜まった水を散水孔から分岐器に向かって散水している。この結果、従来は、本線消雪用スプリンクラーに依存していた散水による分岐器凍結防止の方式を廃止できる。さらには、最小限の最適な散水量のもとで満足のできる信頼性を確保することができる。

【0004】

また、レールに散水する技術としては、レール軋み音の発生防止のために、できるだけ少ない量でレール上部に散水し、道床への影響を少なくした上で、最大の減音効果を得る従来技術もある（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開昭６１−１８４７０３号公報

【特許文献2】特開平７−１７４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１、２のような散水を行う場合には、レール下のバラスト（敷石）を濡らすこととなる。そして、バラストを濡らすと、その散水の影響で、細粒化した破石の固着等を招き、保守、保全に支障を来すおそれがある。

【0007】

従って、このようなおそれを回避するためには、バラストの下（いわゆる路盤）まで散水が行き渡ることを防止する必要があり、散水量に制約が課された場合には、十分な冷却効果を得ることができないおそれがあった。

【0008】

また、特許文献１のように、気温が摂氏零度以下になった場合だけでなく、温度が上昇する夏場においても、分岐器は、確実に動作することが要求される。具体的には、太陽光の直射により分岐器レールが線膨張することで、伸びや歪みが発生する。そして、このような分岐器レールの伸びや歪みは、最悪の場合には、車両の脱線を引き起こすこととなる。

【0009】

しかしながら、夏場における冷却方法としても、上述した特許文献１と同様に、人手または自動設備による散水が一般的であり、この場合にも、上述した課題が挙げられる。

【0010】

また、冷却技術の適用対象であるレールは、分岐器レールには限定されず、鉄道のレールを効率よく冷却する技術が望まれている。さらに、システムの施工の作業工数の低減も望まれている。

【0011】

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、バラストを極度に濡らすことなく、レールを冷却することができ、かつ、設置するノズル数の低減化を実現できる効率的なレール冷却システムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係るレール冷却システムは、冷却対象である鉄道車両の走行用のレールの側面に向かってミストを噴射する複数の噴霧ノズルを備えたレール冷却システムであって、走行用のレールのうち、一対の本線レール間に設けられた分岐器レールを冷却対象とし、複数の噴霧ノズルは、分岐器レールの内側側面および外側側面の両側面に向かってミストを噴霧できるように、分岐器レールの内側に配置された第１の噴霧ノズルと、分岐器レールの外側に配置された第２の噴霧ノズルとで構成され、第１の噴霧ノズルの噴霧方向が、内側側面に対して垂直な方向から傾くように設置されており、第２の噴霧ノズルの噴霧方向が、外側側面に対して垂直な方向から傾くように設置されており、分岐器レールに沿った方向の一方をプラス方向、他方をマイナス方向とし、第１の噴霧ノズルの傾き方向がプラス方向であった場合に、第２の噴霧ノズルの傾き方向がマイナス方向であり、１本の分岐器レールの両側面において第１の噴霧ノズルと第２の噴霧ノズルとが互いに異なる方向に傾くように設置されているものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、噴霧ノズルの設置方向を、冷却対象であるレール側面に対して垂直な方向から傾ける構成を備えている。この結果、バラストを極度に濡らすことなく、レールを冷却することができ、かつ、噴霧ノズルをレール側面に対して垂直に設けた場合に比べて噴霧ノズルの数の低減化を実現できる効率的なレール冷却システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態１における冷却対象となる分岐器レールの説明図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係るレール冷却システムを分岐器レールの内側に設けた状態を示す説明図であり、分岐器レール１０を上方から見た図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係るレール冷却システムについて、図２のＡ−Ａ断面から見た構成を示した説明図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係る複数の噴霧ノズル３２のレイアウトを示した図である。

【図5】本発明の実施の形態１に係るレール冷却システムの全体図である。

【図6】本発明の実施の形態１に係るレール冷却システムの噴霧制御部１により実行される噴霧制御の一例を示した図である。

【図7】本発明の実施の形態２に係るレール冷却システムを分岐器レールの両側に設けた状態を示す説明図であり、分岐器レール１０を上方から見た図である。

【図8】本発明の実施の形態２に係るレール冷却システムについて、図７のＡ−Ａ断面から見た構成を示した説明図である。

【図9】本発明の実施の形態２に係る複数の噴霧ノズル３２のレイアウトを示した図である。

【図10】本発明の実施の形態２に係るレール冷却システムの全体図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の効率的なレール冷却システムの好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、冷却対象であるレールとして、分岐器レールを一例として説明するが、本発明は、鉄道車両の走行用のレール全てに対して適用可能である。

【0016】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における冷却対象となる分岐器レールの説明図である。分岐器レール１０は、本線レール１１と本線レール１２との間に設けられており、図１の左側の第１の本線２１から進入してくる車両を、分岐後の第２の本線２２または第３の本線２３のいずれかに進入させるための切換器の役割を果たすものである。

【0017】

図１（ａ）は、分岐器レール１０が第１の状態に切り換わることで、車両を第１の本線２１から第２の本線２２に誘導する場合を示している。一方、図１（ｂ）は、分岐器レール１０が第２の状態に切り換わることで、車両を第１の本線２１から第３の本線２３に誘導する場合を示している。

【0018】

太陽光の直射により分岐器レール１０が熱膨張すると、伸びや歪みが発生し、列車障害を引き起こすこととなる。そして、この分岐器レールに対して散水による冷却を行った場合には、課題として上述したように、細粒化した破石の固着等を招く問題があった。そこで、このような問題を解消するために、本実施の形態１では、分岐器レール１０の側面に対して、ミストを噴霧することで冷却を行う構成を備えていることを技術的特徴としており、図面を用いて、以下、詳細に説明する。

【0019】

図２は、本発明の実施の形態１に係るレール冷却システムを分岐器レールの内側に設けた状態を示す説明図であり、分岐器レール１０を上方から見た図である。図２においては、２本の分岐器レールのうち、上方（電車進行方向における左側）に記載されたものを分岐器レール１０（１）、下方（電車進行方向における右側）に記載されたものを分岐器レール１０（２）として識別している。同様に、本線レールに関しても、上方に記載されたものを本線レール１１、下方に記載されたものを本線レール１２として識別している。

【0020】

そして、図２に示すように、分岐器レール１０（１）と分岐器レール１０（２）との間には、２本の配水管３１（１）、３１（２）が配置されている。さらに、これら２本の配水管３１（１）、３１（２）のそれぞれには、適切な間隔（例えば、５０〜１００ｃｍ）で、かつ、分岐器レール１０（１）または分岐器レール１０（２）の内側から所定の範囲内の距離（噴霧ノズル３２から噴霧されたミストが分岐器レール１０（２）に届く範囲の距離であって、例えば２５〜１５０ｃｍ）になるように、分岐器レール１０（１）、１０（２）に略垂直に複数の噴霧ノズル３２が配置されている。

【0021】

配水管３１（１）、３１（２）は、不導体であり、例えば、外被はポリウレタン、内管はナイロン１２で構成されている。配水管３１（１）、３１（２）を不導体にすることで、配水管３１（１）、３１（２）が分岐器レール１０等のレール付近に設けられても、電車の運行に支障を来さない。

【0022】

なお、噴霧ノズル３２の設置される高さによっては、レールを濡らしつつ、バラストを極力濡らさないように、レールに対して仰角をもって斜め上方に設置してもよい。その場合でも分岐器レール１０を上面から見たときに、噴霧ノズル３２は、分岐器レール１０（１）（２）に対して垂直になるように設けられる。

【0023】

図３は、本発明の実施の形態１に係るレール冷却システムについて、図２のＡ−Ａ断面から見た構成を示した説明図である。本線レール１１と本線レール１２との間に配置された配水管３１（１）、３１（２）は、本線レール１２の下を通過する配水管３１を介して、本線レール１２の外側に配置されたポンプユニット３３と接続されている。

【0024】

ポンプユニット３３が駆動されることで、逆浸透膜３４を通過した上水道からの水が、配水管３１を経由して、２本に分岐した配水管３１（１）、３１（２）に供給される。そして、２本の配水管３１（１）、３１（２）に供給された水は、分岐器レール１０（１）、１０（２）の直近に配置された複数の噴霧ノズル３２から、粒子径が小さく気化しやすいミストとして噴霧される。なお、逆浸透膜３４は、必須の構成ではない。

【0025】

図３に示すように、本実施の形態１に係るレール冷却システムは、分岐器レール１０の内側の側面に向けてミストを吹き付けることで、２本の分岐器レール１０の側面を、直接的に冷却する。分岐器レール１０の側面は、上部と比較してより大きな表面積を有しており、側面を直接的に冷却することで、効率よく分岐器レールの冷却を行うことができる。

【0026】

図４は、本発明の実施の形態１に係る複数の噴霧ノズル３２のレイアウトを示した図である。複数の噴霧ノズル３２は、設置環境に応じて、適切な間隔で配水管３１に接続されている。さらに、複数の噴霧ノズル３２は、設置環境に応じて適切な値となるように、噴霧されるミストの粒子径を選定する。

【0027】

従来の散水方式とは異なり、本実施の形態１におけるレール冷却システムは、複数の噴霧ノズル３２により、配水管３１から供給される水を微細な霧の状態にして、分岐器レール１０の側面に噴霧するミスト方式を採用している。

【0028】

このミスト方式によれば、粒子径の大きいミストは、空気中で気化せずに分岐器レール１０の側面に直接かかり、過熱されている分岐器レール１０の表面で気化が促進され、効率的に分岐器レール１０から熱を奪う。一方、粒子径の小さいミストは、分岐器レール１０にかかる前の空気中で、もしくは過熱されているバラスト表面で気化することで、周囲空気の冷却に寄与する。

【0029】

従って、大きな粒子径と小さな粒子径の双方が効率よく作用することで、少水量による分岐器レール１０の冷却、およびバラスト濡れの低減が可能となる。検証実験を行った結果では、噴霧されるミストの平均粒子径を５０μｍ以下とした場合に、冷却効率の良い結果が確認できた。なお、好ましくは、噴霧されるミストの平均粒子径を１６μｍ以下とすることで、さらにバラスト濡れを低減しつつ、十分な冷却効果を実現できる。

【0030】

次に、本実施の形態１におけるレール冷却システムの制御動作について具体的に説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係るレール冷却システムの全体図である。

【0031】

本実施の形態１におけるレール冷却システムは、噴霧制御部１、分岐器レール温度センサ２、降雨センサ３、配水管３１、３１（１）、３１（２）、噴霧ノズル３２、ポンプユニット３３、逆浸透膜３４、およびバルブ３５を備えて構成されている。なお、噴霧制御部１、分岐器レール温度センサ２、降雨センサ３、およびバルブ３５は、先の図３では、図示を省略していた構成要素である。

【0032】

なお、逆浸透膜３４は、水を通し、水以外の不純物を通過させない性質を有する膜である。そして、本発明においては、この逆浸透膜３４は、必須の構成ではない。

【0033】

分岐器レール温度センサ２は、分岐器レール１０（１）、１０（２）に設置されており、分岐器レール１０（１）、１０（２）の温度を測定する。また、降雨センサ３は、分岐器レール１０（１）、１０（２）が設置されている環境において、雨が降っているか否かの降雨状態を検出する。なお、降雨センサ３は、雨の降りかかる屋外、かつ、ノズルからの噴霧による影響を受けない場所に設置されればよく、例えば、ポンプユニット３３を収納する箱体の上に設けられる。

【0034】

そして、噴霧制御部１は、分岐器レール温度センサ２、および降雨センサ３による検出結果に基づいて、ポンプユニット３３およびバルブ３５を制御することで、ミストの噴霧／停止を制御する。

【0035】

図６は、本発明の実施の形態１に係るレール冷却システムの噴霧制御部１により実行される噴霧制御の一例を示した図である。噴霧制御部１は、降雨センサ３の検出結果から、雨が降っていると判断した場合には、雨による冷却が行われるため、噴霧システムの動作を停止させる。

【0036】

一方、噴霧制御部１は、降雨センサ３の検出結果から、雨が降っていないと判断した場合には、分岐器レール１０の温度測定結果に応じて、噴霧システムの運転／停止を切り換え制御する。図６に示した具体例では、噴霧制御部１は、雨が降っておらず、かつ、分岐器レール温度センサ２による測定結果が、所定の温度、例えば３０℃以上である場合には、ポンプユニット３３を駆動し、バルブ３５を開状態に切り換えることで、噴霧システムを運転状態とし、ミストの噴霧を行う。

【0037】

また、噴霧制御部１は、雨が降っていないものの、分岐器レール温度センサ２による測定結果が、所定の温度、例えば３０℃未満である場合には、ミストによる冷却が不要と判断し、ポンプユニット３３の駆動を停止し、バルブ３５を閉状態に切り換えることで、噴霧システムを停止状態とし、ミストの噴霧を停止する。

【0038】

なお、温度センサは、分岐器レール温度センサ２ではなく、気温を計測するものでも良く、気温が所定の温度以上になったときに、噴霧システムを運転状態にし、ミストの噴霧を行っても良い。

【0039】

また、温度センサは、分岐器レール１０以外のレールに設けても良い。その場合、レールが移動しないので、温度センサを設ける際の配線等の施工が容易になる。

【0040】

なお、平均粒子径が５０μｍ以下、特に１６μｍ以下のミストは、気化しやすいので、雨が降っていない昼間（特に夏季の昼間）は、連続運転をしても良い。その場合、噴霧制御部１は、分岐器レール温度センサ２による測定結果は用いず、降雨センサ３の検出結果のみで噴霧システムの動作を判断する。

【0041】

また、本実施の形態１における噴霧制御部１は、噴霧条件が成立している場合にも、連続運転により噴霧を実行するのではなく、噴霧ノズル３２から間欠的に噴霧を実行しても良い。この結果、バラストが濡れることをさらに回避することができる。

【0042】

具体的には、あらかじめ設定された間欠運転データに従って、一例として、５分噴霧、２分停止を繰り返すことが考えられる。また、分岐器レール温度センサ２により測定された分岐器レール１０の温度に応じて、噴霧時間、停止時間を適切な値に切り換えるように、間欠運転データをあらかじめ設定しておくことも可能である。

【0043】

また、分岐器レール１０の設置環境によっては、有風時に、噴霧したミストが風下に流されてしまい、効率よく分岐器レール１０を濡らすことができず、十分な冷却効果が得られないことが考えられる。

【0044】

しかしながら、本実施の形態１における複数の噴霧ノズル３２は、図２、図３に示すように、分岐器レール１０（１）と分岐器レール１０（２）との間で、かつ、分岐器レール１０（１）、１０（２）の高さよりも低い位置に、設置されるレイアウトとなっている。従って、分岐器レール１０（１）、１０（２）に直交する方向の風に対しては、このようなレイアウトを採用することで、分岐器レール１０（１）、１０（２）自体を風よけにすることができる。

【0045】

また、分岐器レール１０（１）、１０（２）に平行する方向の風に対しては、噴霧ノズル間、または噴霧区間の一端もしくは両端に風よけ板を設置することが考えられる。ここで、風よけ板は、分岐器レール１０（１）（２）および地面に対して略垂直に設けられる平板状のものであり、この風よけ板を前述した場所に設置することで、風の影響を小さくすることができる。

【0046】

なお、風よけ板を設ける他に、噴霧区間の両端を延長するように設計し、有風時にミストが風下に流されても分岐器レール１０（１）、１０（２）にかかるように噴霧ノズル３２を増設し、より広いエリアに噴霧できる構成を採用することも考えられる。

【0047】

以上のように、実施の形態１によれば、分岐器レール間に設置された噴霧ノズルから、レール側面に向かってミストを噴霧する構成を備えている。この結果、バラストを極度に濡らすことなく、すなわち、バラストの下に堆積した破石を濡らすことなく、レールを冷却することができる効率的なレール冷却システムを実現できる。

【0048】

また、温度センサや降雨センサの検出結果に応じて、ミストの噴霧／停止を切り換えることのできる制御構成とすることができる。さらに、検出結果に応じて、噴霧が必要を判断された場合に、間欠運転を実行できる構成を備えている。この結果、分岐器レールの表面での気化作用が飽和状態となることを防止し、効率的な冷却を行うことができる。

【0049】

さらに、風によりミストが流されてしまう対策として、風よけ板を設ける、あるいは、噴霧ノズルの設置区間を延長する、といった構成を付加できる。この結果、有風時にも十分な冷却効果を実現できる。

【0050】

実施の形態２．
先の実施の形態１では、噴霧ノズル３２による噴霧方向が、冷却対象であるレールの側面に対して、略垂直であり、かつ、噴霧ノズル３２を分岐器レール１０（１）と分岐器レール１０（２）との間に設置した場合について説明した。これに対して、本実施の形態２では、冷却対象であるレールの両側に噴霧ノズル３２を設置するとともに、噴霧方向を垂直方向からずらすように傾けている。そこで、噴霧ノズル３２のこのような設置により得られるさらなる効果を中心に、以下に説明する。

【0051】

図７は、本発明の実施の形態２に係るレール冷却システムを分岐器レールの両側に設けた状態を示す説明図であり、分岐器レール１０を上方から見た図である。図７においては、２本の分岐器レールのうち、上方（電車進行方向における左側）に記載されたものを分岐器レール１０（１）、下方（電車進行方向における右側）に記載されたものを分岐器レール１０（２）として識別している。同様に、本線レールに関しても、上方に記載されたものを本線レール１１、下方に記載されたものを本線レール１２として識別している。

【0052】

そして、図７に示すように、分岐器レール１０（１）の両側には、２本の配水管３１（１）、３１（３）が配置され、分岐器レール１０（２）の両側には、２本の配水管３１（２）、３１（４）が配置されている。さらに、これら４本の配水管３１（１）〜３１（４）のそれぞれには、適切な間隔で、かつ、噴霧ノズル３２から噴霧されたミストが分岐器レール１０に届く範囲の距離になるように、複数の噴霧ノズル３２が配置されている。

【0053】

図８は、本発明の実施の形態２に係るレール冷却システムについて、図７のＡ−Ａ断面から見た構成を示した説明図である。分岐器レール１０（１）の両側に配置された配水管３１（１）、３１（３）、および分岐器レール１０（２）の両側に配置された配水管３１（２）、３１（４）のそれぞれは、本線レール１２の下を通過する配水管３１を介して、本線レール１２の外側に配置されたポンプユニット３３と接続されている。

【0054】

ポンプユニット３３が駆動されることで、逆浸透膜３４を通過した上水道からの水が、配水管３１を経由して、４本に分岐した配水管３１（１）〜３１（４）に供給される。そして、４本の配水管３１（１）〜３１（４）に供給された水は、分岐器レール１０（１）、１０（２）の直近に配置された複数の噴霧ノズル３２から、粒子径が小さく気化しやすいミストとして噴霧される。なお、逆浸透膜３４は、必須の構成ではない。

【0055】

図８に示すように、本実施の形態２に係るレール冷却システムは、分岐器レール１０（１）および分岐器レール１０（２）のそれぞれの両側面に向けてミストを吹き付けることで、２本の分岐器レール１０の両側面を、直接的に冷却する。分岐器レール１０の側面は、上部と比較してより大きな表面積を有しており、両側面を直接的に冷却することで、効率よく分岐器レールの冷却を行うことができる。

【0056】

図９は、本発明の実施の形態２に係る複数の噴霧ノズル３２のレイアウトを示した図である。複数の噴霧ノズル３２は、設置環境に応じて、適切な間隔で配水管３１に接続されている。さらに、複数の噴霧ノズル３２は、設置環境に応じて適切な値となるように、噴霧されるミストの粒子径を選定する。

【0057】

また、本実施の形態２における複数の噴霧ノズル３２のそれぞれは、噴霧方向が冷却対象であるレールの側面に対して（分岐器レール１０を上方から見て）垂直な方向から傾くように配置されている。このように、斜めに向けることで、噴霧ノズル３２の先端からレールまで距離を、より長くすることができる。

【0058】

従って、１つの噴霧ノズルによるレール側面の噴霧範囲をより広げることが可能となる。この結果、先の実施の形態１のように噴霧ノズル３２を略垂直方向に設置する場合と比較して、限られたスペースに設置する噴霧ノズル３２の数を削減することができ、システムの施工が容易になり、低価格化を実現することができる。

【0059】

また、噴霧ノズル３２の先端からレールまで距離が長くなることで、噴霧されるミストが気化しやすくなり、バラストを濡らすことを低減できる。

【0060】

なお、噴霧ノズル３２の設置される高さによっては、レールを濡らしつつ、バラストを極力濡らさないように、レールに対して仰角をもって斜め上方に設置しても良い。

【0061】

また、噴霧ノズル３２を垂直方向から傾けて設置することで、分岐器レール１０（１）、１０（２）に平行する方向の風の影響によって噴霧方向かずれることにより冷却効果が低減してしまうことを抑制する効果がある。そこで、この効果について、次に説明する。

【0062】

本実施の形態２における複数の噴霧ノズル３２は、図７、図９に示したように、レール側面に対して垂直な方向から傾くような向きに設置されている。さらに、分岐器レール１０（１）について見ると、配水管３１（１）に接続された噴霧ノズル３２と、配水管３１（３）に接続された噴霧ノズル３２とは、互いに異なる方向に傾けて設置されている。

【0063】

具体的には、配水管３１（１）に接続された噴霧ノズル３２の先端は、電車進行方向側（図７の紙面上で右側）を向くように傾けて配置され、その一方で、配水管３１（３）に接続された噴霧ノズル３２の先端は、電車進行方向の反対側（図７の紙面上で左側）を向くように傾けて配置されている。

【0064】

ここで、噴霧ノズル３２の先端が電車進行方向側を向く方向をプラス方向とすると、電車進行方向の反対側を向く方向をマイナス方向と表現することができる。すなわち、分岐器レール１０を挟んで配置される噴霧ノズル３２は、一方がプラス方向、他方がマイナス方向を向くように配置される。

【0065】

なお、具体的には、噴霧ノズル３２は、レールの側面に対する垂直な方向から、プラス方向またはマイナス方向に、３０〜６０°傾斜されると良い。

【0066】

同様に、分岐器レール１０（２）について見ると、配水管３１（２）に接続された噴霧ノズル３２と、配水管３１（４）に接続された噴霧ノズル３２とは互いに異なる方向に傾けて設置されている。

【0067】

具体的には、配水管３１（２）に接続された噴霧ノズル３２の先端は、プラス方向、すなわち、電車進行方向側（図７の紙面上で右側）を向くように傾けて配置され、その一方で、配水管３１（４）に接続された噴霧ノズル３２の先端は、マイナス方向、すなわち、電車進行方向の反対側（図７の紙面上で左側）を向くように傾けて配置されている。

【0068】

このように、レールの両側面における噴霧ノズル３２の向きを、レール側面に対して垂直方向から傾くように、かつ互いに異なる向きに傾けることで、分岐器レール１０（１）、１０（２）に平行する方向の風の影響を緩和することができる。

【0069】

具体的に、分岐器レール１０（１）を例に説明する。まず始めに、配水管３１（１）および配水管３１（３）に対して、噴霧ノズル３２が略垂直に設置されている場合を考える。この場合に、分岐器レール１０（１）に平行する方向に風が吹くと、配水管３１（１）および配水管３１（３）のそれぞれに接続された噴霧ノズル３２から分岐器レール１０（１）の両側面に対して噴霧されるミストは、風の影響によって噴霧方向か略垂直の方向からずれることで、レール側面に沿った方向に流されてしまい、両側面の冷却効果がともに低下してしまう。

【0070】

次に、図７に示したように配置された噴霧ノズル３２による分岐器レール１０（１）の冷却効果について、説明する。図７の紙面上で右から左に向いて風が吹いている場合を想定すると、配水管３１（３）に接続された噴霧ノズル３２から噴霧されるミストは、風の影響によって噴霧方向かずれることで、レール側面に沿った方向に流されてしまい、冷却効果が低下してしまう。

【0071】

しかしながら、配水管３１（１）に接続された噴霧ノズル３２から噴霧されるミストは、風の影響によって噴霧方向かずれることにより、レール側面に対して垂直に近づく方向に流される。このため、確実にレール側面を冷却でき、風の影響によって噴霧方向かずれることにより、逆に冷却効果が高められることとなる。

【0072】

この結果、分岐器レール１０（１）の一方の側面では、風の影響によって噴霧方向かずれることにより冷却効果が低減するものの、他方の側面において冷却効果が逆に高められ、一方の側面による冷却効果の低減が、他方の側面による冷却効果の向上によって相殺されることにより、分岐器レール１０（１）の全体としての冷却効果の低減を抑制することができる。

【0073】

従って、図７に示したように噴霧ノズル３２を垂直方向から傾けて配置する際に、風がない状態で所望の冷却効果が得られるように、噴霧ノズル３２の個数、ピッチ、レール側面からの距離を設計することで、分岐器レール１０（１）、１０（２）に平行する方向の風の影響による冷却効果の低減を緩和することができる。

【0074】

図１０は、本発明の実施の形態２に係るレール冷却システムの全体図である。本実施の形態２におけるレール冷却システムは、噴霧制御部１、分岐器レール温度センサ２、降雨センサ３、配水管３１、３１（１）〜３１（４）、噴霧ノズル３２、ポンプユニット３３、逆浸透膜３４、およびバルブ３５を備えて構成されている。なお、噴霧制御部１、分岐器レール温度センサ２、降雨センサ３、およびバルブ３５は、先の図８では、図示を省略していた構成要素である。

【0075】

本実施の形態２における図１０の構成は、先の実施の形態１における図５の構成と比較すると、配水管３１が２系統から４系統に変更になっているだけである。従って、基本的な制御は、実施の形態１、２で同一であり、説明を省略する。

【0076】

以上のように、実施の形態２によれば、レールの両側に設置された噴霧ノズルから、レールの両側面に向かってミストを噴霧する構成を備えている。この結果、バラストを極度に濡らすことなく、すなわち、バラストの下に堆積した破石を濡らすことなくレールを冷却することができ、かつ、システムの施工容易性を図った効率的なレール冷却システムを実現できる。

【0077】

また、温度センサや降雨センサの検出結果に応じて、ミストの噴霧／停止を切り換えることのできる制御構成とすることができる。さらに、検出結果に応じて、噴霧が必要と判断された場合に、間欠運転を実行できる構成を備えている。この結果、より効率的な冷却を行うことができる。

【0078】

さらに、風によりミストが流されてしまう対策として、レールを挟んで両側面に設置される噴霧ノズルの向きを、レール側面に対して垂直方向から傾くように、かつ互いに異なる方向に傾けることで、冷却効果の低減を抑えることができる。この結果、有風時にも十分な冷却効果を実現できる。

【0079】

なお、上述した実施の形態１、２では、冷却対象であるレールとして、分岐器レールを一例として説明するとともに、レールの側面にミストを噴霧する場合について詳細に説明した。しかしながら、「バラストを極度に濡らすことなく、レールを冷却する」という効果は、レール側面以外の部分にミストを噴霧した場合にも、得ることは可能である。

【0080】

最後に、噴霧ノズル３２の具体的な固定方法について補足説明する。
図１に示したように、分岐器レール１０は、図１(ａ）の第１の状態と、図１（ｂ）の第２の状態とで、位置が移動することとなる。従って、噴霧ノズル３２を枕木等に固定設置した場合には、実際には、第１の状態と第２の状態で分岐器レール１０の側面と噴霧ノズル３２との距離が変動する。

【0081】

そこで、本発明では、レール間を横切るように配置された枕木に噴霧ノズル３２を固定する際の噴霧ノズルの配置を工夫することで、所望の冷却効果を実現している。すなわち、枕木に固定される複数の噴霧ノズル３２は、走行車線を切り換えるために分岐器レール１０（１）、１０（２）が移動する可動範囲内において、それぞれのレール側面からの距離があらかじめ決められた範囲内に収まるような適切な位置に配置される。この結果、分岐器レール１０の移動に伴って、分岐器レール１０の側面と噴霧ノズル３２との距離が変動した場合にも、所望の冷却効果を実現することができる。

【0082】

また、冷却対象であるレールが分岐器レールのように移動しない場合には、複数の噴霧ノズル３２を枕木を利用して配置することで、噴霧ノズルとレールの冷却対象部分との距離を常に一定に保つことが可能となる。

【符号の説明】

【0083】

１ 噴霧制御部、２ 分岐器レール温度センサ、３ 降雨センサ、１０、１０（１）、１０（２） 分岐器レール、１１、１２ 本線レール、２１ 第１の本線、２２ 第２の本線、２３ 第３の本線、３１、３１（１）〜３１（４） 配水管、３２ 噴霧ノズル、３３ ポンプユニット、３４ 逆浸透膜、３５ バルブ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】