JP2001018791A - 鉄道車両用冷却装置 - Google Patents

鉄道車両用冷却装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】小形・軽量化と省エネルギー化を図ることので
きる鉄道車両用冷却装置を得ること。 【解決手段】車両1の車片側の床板1cに二組の防振ゴ
ム12と取付足11Bを介して送風機3Aを車側方向に設
け、この送風機3Aの外側にはエアーフィルタ9Aを取
り付ける。送風機3Aの下流側には、たわみ風道4Aを
介して変圧器油を冷却する油冷却器5Aを連結し、二組
の取付足11Aで床板1cに固定する。油冷却器5Aの下
流側には、分流風道6Aを介してリアクトル7Aを連結
し、同じく取付足11Aで床板1cに固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用冷却装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来の鉄道車両用冷却装置が車
両の床下に取り付けられた状態を示す平面図で、平行な
一点鎖線は車両の両側の側板を示し、左右方向が走行方
向、すなわち前後方向が車側方向で、冷却対象として、
変圧器用の油冷却器とリアクトルの場合を示す。
【0003】図8において、図示しないパンタグラフか
ら受電する交流電源に接続されるリアクトル7Cには、
円錐台状のたわみ風道4Cの大径側が接続され、このた
わみ風道4Cの小径側にエアーフィルタ9B付の送風機
3Cが接続され、これらのリアクトル7Cと送風機3C
は、車両の床下の空間を有効に活用するために車側方向
に配置されて床下に懸架されている。
【0004】これらのリアクトル7C及び送風機3Cの
右側には、リアクトル7Cの二次側に一次側が接続され
て所定の低い電圧に変える変圧器の冷却油を冷却する油
冷却器5Cが配置され、この油冷却器5Cにも円筒状の
たわみ風道4Dを介してエアーフィルタ9C付のやや大
形の送風機3Dが接続され、同じく車両の床下に懸架さ
れている。
【0005】このように車両の床下に懸架された油冷却
器5Cやリアクトル7Cなどの電機品を送風機3C,3
Dで冷却する鉄道車両用冷却装置においては、矢印D1
で示す外気は、送風機3Cによってたわみ風道4Cから
リアクトル7Cの内部に送り込まれ、車両の反対側に矢
印D2で示すように排出される。
【0006】同様に、右側の矢印D3で示す外気は、送
風機3Dによって風道4Cから油冷却器5Cに送り込ま
れ、矢印D3で示すように排出される。このうち、リア
クトル7Cを冷却する送風機3Cは、例えば長距離列車
である新幹線では、リアクトル7Cの設計仕様に対応し
て定格が40m3 /min ・20mmAg(電動機定格約0.3 Kw)
で、送風機3Dには、100 m3 /min ・60mmAg(電動機
定格約2Kw)の定格の物が採用されている。
【0007】ところで、鉄道車両では、高速化で主電動
機や変圧器,リアクトルなどの電機品の容量も増え、こ
の大容量化する電機品の内部の絶縁樹脂の特性を維持
し、長期に亘って寿命を保証するために、前述したよう
な送風機による強制通風冷却が採用される。
【0008】一方では、この送風機は、前述した車両の
高速化のためと収納する床下の空間の制約と保守・点検
の面で小形・軽量化と数を減らすことが要求され、さら
に、環境面で低騒音化が要請される。そのため、図9に
示すような鉄道車両用冷却装置も採用されている。
【0009】すなわち、車両の車側方向の図9において
手前側には、エアーフィルタ9A付の大形の送風機3E
が4本の取付足11Cを介して車両1の床下に懸架され、
この送風機3Eには、蛇腹状のたわみ風道4Aの片側が
接続されている。
【0010】このたわみ風道4Aの他側には、大形の油
冷却器5Dの片側が接続され、この油冷却器5Dの他側
には、つなぎ風道4Dを介してリアクトル7Dが直列に
接続されている。この結果、油冷却器5Dとリアクトル
7Dは、共通の送風機3Eで冷却され、送風機の数の減
少の要請に応えている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された鉄道車両用冷却装置においては、送風機3E
は、冷却対象となる油冷却器5Dとリアクトル7Dの容
量が図8で示した油冷却器5Cとリアクトル7Cと同一
としても、大形となって、定格が100 m3 /min・185 m
mAgとなり、電動機の容量が6Kwとなる。
【0012】すると、図8で示した鉄道車両用冷却装置
においては、送風機3Cの電動機の定格は0.3 Kw、送風
機3Dの電動機の定格は2kWで、合計2.3 kWを要した
が、送風機を共通とすることで取付空間の縮小を図るこ
とはできるが、2倍以上の容量となる。
【0013】この結果、騒音が増えるだけでなく、所要
エネルギーも増えるので、時代の趨勢である省エネルギ
ーに逆行する。そこで、本発明の目的は、小形・軽量化
と省エネルギーを図ることのできる鉄道車両用冷却装置
を得ることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
の鉄道車両用冷却装置は、車両の床下の片側に懸架され
た送風機と、この送風機の車側方向の下流側にたわみ風
道を介して連結された変圧器用の油冷却器と、この油冷
却器の下流側に連結され主流ダクトと分流ダクトで構成
される分流風道と、この分流風道の下流側に連結された
リアクトル箱とを備えたことを特徴とする。
【0015】請求項2に対応する発明の鉄道車両用冷却
装置は、分流ダクトの下流側につなぎ風道を介して抵抗
器収納箱を接続したことを特徴とする。請求項3に対応
する発明の鉄道車両用冷却装置は、分流ダクトを円筒状
の主流ダクトの外周に断面三角形に形成したことを特徴
とする。
【0016】このような手段によって、請求項1に対応
する発明では、送風機の定格をリアクトルの冷却風量よ
り大なる油冷却器の冷却風量とし、分流ダクトの冷却風
量は、送風機の定格とリアクトルの定格の差として、上
流側と下流側の異なる風量の機器を共通の送風機で冷却
する。特に、請求項3に対応する発明では、主流ダクト
の外周に形成した断面三角形の分流ダクトで、車両の床
下の空間の利用率を上げる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の鉄道車両用冷却装
置の一実施形態を図面を参照して説明する。図1は、本
発明の鉄道車両用冷却装置の第1の実施形態を示す図
で、従来の技術で示した図9に対応し、請求項1に対応
する図である。また、図2は図1のA−A断面図であ
る。
【0018】図1及び図2において、従来の技術で示し
た図9と異なるところは、変圧器用の油冷却器とリアク
トルの間に対して、つなぎ風道の代りに分流風道を接続
したことで、他は、図9とほぼ同一である。
【0019】すなわち、車両1の床板1cの図1におい
て右側には、四組の防振ゴム12がボルトを介して床板1
cの上下に設けられている。二組の防振ゴム12には、送
風機3Aが上端に突設されたL字形の取付足11Bを介し
て懸架されている。送風機3Aの右側には、エアーフィ
ルタ9Aが複数のボルトで連結されている。
【0020】送風機3Aの左端には、図9で示したたわ
み風道4Aと同一品のたわみ風道4Aが複数のボルトで
連結され、このたわみ風道4Aの左側には、図9で示し
た油冷却器5Dと外径が同一の油冷却器5Aが複数のボ
ルトで、同一軸心線上に連結されている。
【0021】この油冷却器5Aは、上端の外周に下端が
溶接された図1においてはL字形の一対の取付足11Aを
介して、車両1の床板1cの下面の中央部にボルトで懸
架されている。この油冷却器5Aの更に左端には、A−
A断面の図2の拡大詳細図に示す分流風道6Aが複数の
ボルトで接続されている。
【0022】この分流風道6Aは、図2において左右に
対して、下端に排気口を形成する分流ダクト6b1,6
b2が垂設され、左右の分流ダクト6b1,6b2の間
に対して、図1において右側から左側に冷却空気が貫流
する主流ダクト6aを形成している。
【0023】この分流風道6Aの更に左側には、図9で
示したリアクトル7Dと外径が同一のリアクトル7Aが
複数のボルトで連結され、このリアクトル7Aも、図1
においてはL字形の一対の取付足11Aを介して右側の油
冷却器5Aと同様に車両1の床板1cにボルトで懸架さ
れている。
【0024】このリアクトル7Aの左端には、図9で示
した排気風道10Aと同一品の排気風道10Aが複数のボル
トで連結され、この排気風道10Aの内部に設けられた案
内板10aは、図1において左側が下向きに傾斜してい
る。
【0025】なお、車両1の床板1cの左側には、車両
の側板1aが一点鎖線で示され、右側にも側板1bが示
されている。また、連結された風道の下側には、軌道に
敷設された一対のレール2が一点鎖線で示されている。
【0026】このように構成された鉄道車両用冷却装置
においては、図1において右側の矢印B1に示すように
エアーフィルタ9Aから送風機3Aで吸入された冷却空
気は、矢印B2に示すように、たわみ風道4Aを経てそ
の下流側の油冷却器5Aに送り込まれ、油冷却器6Aの
主流ダクト6aを経てリアクトル7Aに流入し、分流ダ
クト6b1,6b2と排気風道10Aから排出される。
【0027】図3は、このように直列に接続された油冷
却器5A及びリアクトル7Aと、このリアクトル7Aと
並列に接続された分流ダクト6b1,6b2を通過する
冷却空気の圧力損失を電気回路の抵抗に置き換えて示し
た接続図である。
【0028】図3において、左側の抵抗を示す符号r1
は、油冷却器5Aの定格100 m3 /min ・60mmAgに相当
し、符号r2はリアクトル7Aの定格40m3 /min ・20
mmAgに相当し、符号r3は分流ダクト6b1,6b2の
合計の定格に相当する。この結果、分流ダクト6b1,
6b2の設計値は、60m3 /min ・30mmAgとなり、送風
機3Aの定格は、100 m3 /min ・112 mmAgとなる。
【0029】すると、この送風機3Aの駆動用電動機の
容量は、約3.6 Kwとなるので、図8で示した油冷却器5
Cとリアクトル7Cを個別に冷却する場合の電動機の定
格の合計値の2.3 Kwは超えるが、図9で示した送風機の
6Kwと比べると約60%の定格となる。
【0030】したがって、電動機を含めた送風機3Aの
小形・軽量化を図ることができるだけでなく、ファンで
発生する騒音を減らすこともでき、保守・点検に要する
時間を短縮することもできる。
【0031】図4は、本発明の鉄道車両用冷却装置の第
2の実施形態を示す平面図で、請求項2に対応し、従来
の技術で示した図9に対応し、この図9と同様に車両の
床板の下面から下側を見た図を示す。また、図5は図4
の前面図を示す。
【0032】図4及び図5において、従来の技術で示し
た図9と異なるところは、油冷却器5Bとリアクトル7
Bとの間の分流風道6Bから排出される冷却空気を直流
の主電動機を制御する抵抗器を収納する抵抗器箱に供給
したことである。
【0033】すなわち、油冷却器5Bとリアクトル7B
とを接続する分流風道6Bの片側から下側に向けて垂設
された分流ダクト6c1には、小形のたわみ風道4Bを
介してリアクトル7Bの両側の抵抗器箱8A,8Bに供
給している。
【0034】このように構成された鉄道車両用冷却装置
においては、前述した第1の実施形態においては外部に
排出した冷却空気を、左右合計で60m3 /min ・30mmAg
程度に設計した抵抗器箱8A,8Bに接続することで、
送風機3Bの定格を変えることなく冷却することができ
る。
【0035】図6は、本発明の鉄道車両用冷却装置の第
3の実施形態を示す横断面図で、図1及び図2に対応
し、請求項3に対応する図、図7は図6のB−B断面図
である。
【0036】図6及び図7において、図1及び図2と異
なるところは、分流風道とリアクトルの内部の冷却流路
の構成である。すなわち、送風機3Aの左側に接続され
た分流風道4Cには、円錐台状の筒形の仕切り4aが同
軸に設けられて、この仕切り4aの外側に環状の分流路
4bを形成している。
【0037】一方、リアクトル7Cの内部にも円筒状の
仕切り7aが同軸に設けられ、この仕切り7aの内部に
冷却対象としてのリアクトル本体が収納され、仕切り7
aの外側には、図7においては略三角形の4本の分流路
7bを形成している。ここで、分流路7bの冷却空気の
風量と圧力損失の合計は、図1及び図2で示した分流風
道6Aと同様に60m3 /min ・30mmAgとなっている。
【0038】このように分流路7bが構成された鉄道車
両用冷却装置においては、リアクトル7Cの外周の横断
面形状をほぼ正方形とすることで、車両の床下の占有空
間を有効に利用することができるので、他の電機品を含
めた床下の配置の制約が減少し、配置の設計が容易とな
る利点がある。
【0039】
【発明の効果】請求項1に対応する発明によれば、車両
の床下の片側に懸架された送風機と、この送風機の車側
方向の下流側にたわみ風道を介して連結された変圧器用
の油冷却器と、この油冷却器の下流側に連結され主流ダ
クトと分流ダクトで構成される分流風道と、この分流風
道の下流側に連結されたリアクトル箱とを備え、送風機
の定格をリアクトルの冷却風量より大なる油冷却器の冷
却風量とし、分流ダクトの冷却風量は、送風機の定格と
リアクトルの定格の差として、上流側と下流側の異なる
風量の機器を共通の送風機で冷却したので、小形・軽量
化と省エネルギーを図ることのできる鉄道車両用冷却装
置を得ることができる。
【0040】請求項3に対応する発明によれば、分流ダ
クトを円筒状の主流ダクトの外周に断面三角形に形成す
ることで、主流ダクトの外周に形成した断面三角形の分
流ダクトで、車両の床下の空間の利用率を上げたので、
小形・軽量化と省エネルギーを図ることのでき、床下の
機器の配置を容易にすることのできる鉄道車両用冷却装
置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鉄道車両用冷却装置の第1の実施形態
を示す図。
【図2】図1のA−A断面拡大図。
【図3】本発明の鉄道車両用冷却装置の作用を示す説明
図。
【図4】本発明の鉄道車両用冷却装置の第2の実施形態
を示す平面図。
【図5】図4の前面図。
【図6】本発明の鉄道車両用冷却装置の第3の実施形態
を示す部分横断面図。
【図7】図6のB−B断面図。
【図8】従来の鉄道車両用冷却装置の一例を示す平面
図。
【図9】従来の鉄道車両用冷却装置の図8と異なる一例
を示す平面図。
【符号の説明】
1…車両、2…レール、3A,3B,3C,3D,3E
…送風機、4A,4B,4C,4D…たわみ風道、4E
…つなぎ風道、5A,5B,5C,5D…油冷却器、6
A,6B…分流風道、6a…主流ダクト、6b1,6b
2…分流ダクト、7A,7B,7C,7D…リアクト
ル、8A,8B…抵抗器箱、9A,9B,9C…エアー
フィルタ、10A,10B…排気風道、11A,11B…取付
足、12…防振ゴム。
フロントページの続き (72)発明者 長谷部 寿郎 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 渡邊 徳清 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の床下の片側に懸架された送風機
    と、この送風機の車側方向の下流側にたわみ風道を介し
    て連結された変圧器用の油冷却器と、この油冷却器の下
    流側に連結され主流ダクトと分流ダクトで構成される分
    流風道と、この分流風道の下流側に連結されたリアクト
    ル箱とを備えた鉄道車両用冷却装置。
  2. 【請求項2】 前記分流ダクトの下流側につなぎ風道を
    介して抵抗器収納箱を接続したことを特徴とする請求項
    1記載の鉄道車両用冷却装置。
  3. 【請求項3】 前記分流ダクトを、円筒状の前記主流ダ
    クトの外周に断面三角形に形成したことを特徴とする請
    求項1又は請求項2記載の鉄道車両用冷却装置。
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