JP2009096317A - Cooling structure of vehicle control device - Google Patents
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本発明は、鉄道車輛の屋根に搭載される車輌用制御装置内の温度上昇を抑制する車輌用制御装置の冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for a vehicle control device that suppresses a temperature rise in a vehicle control device mounted on a roof of a railway vehicle.
近年、鉄道車輛の一形態として、例えば、エンジンと蓄電装置を組み合わせたハイブリッド気動車が提案されている。ハイブリッド気動車は、蓄電装置を設けることにより、エンジン駆動による発電機で発電された電気エネルギーを蓄電装置に貯えることが可能であり、また、制動時に発生する回生エネルギーを蓄電装置で一旦吸収することも可能であり、この吸収した回生エネルギーを力行時に必要なエネルギの一部として再利用することにより環境対策とともに省エネルギーを実現している。ハイブリッド気動車には、エンジンでもモータでも駆動輪を駆動可能なパラレル方式と、エンジンで発電機を稼働させ、モータのみで駆動輪を駆動するシリーズ方式がある。 In recent years, for example, a hybrid train that combines an engine and a power storage device has been proposed as one form of railway vehicle. By providing a power storage device, a hybrid electric vehicle can store electrical energy generated by an engine-driven generator in the power storage device, and can temporarily absorb regenerative energy generated during braking by the power storage device. It is possible, and by reusing this absorbed regenerative energy as part of the energy required for powering, energy saving is realized along with environmental measures. There are two types of hybrid pneumatic vehicles: a parallel system that can drive the drive wheels with either an engine or a motor, and a series system that operates a generator with the engine and drives the drive wheels with only the motor.
このようなハイブリッド車輛においては、図10に示すように、蓄電装置としてのバッテリやそれに関連する車輌用制御装置2が、車体3の屋根構体において屋根上艤装として設けられている。車輌用制御装置2は、太陽12からの直射日光7に曝されると、内部の温度が上昇し、車輌用制御装置2の故障や誤作動の原因になると考えられる。こうした事態を回避するため、車輌用制御装置2の天板2aとの間に隙間4を置いて遮熱板31が取り付けられている。遮熱板31は、車輌用制御装置2が直射日光7に曝されるのを防いで、車輌用制御装置2内の温度上昇を抑制している。
In such a hybrid vehicle, as shown in FIG. 10, a battery as a power storage device and a related
上記の車輌用制御装置2の天板2aの上側に遮熱板31を設けるという対策では、直射日光7が遮熱板31で反射されるなどで遮蔽され、内部温度の上昇を抑制することは達成できるが、逆に、遮熱板31の存在によって車輌用制御装置2の天板2aからの放熱が妨げられることにもなる。天板2aから熱を受けた対流5は、一部が隙間4の側方から外気に流れるが、一部は隙間4に籠もって外部に排熱されにくいことがある。車輌用制御装置2内の機器の発熱により、内部温度の上昇値と外気温度の合計値が車輌用制御装置2の内部機器の許容温度を超えると、車輌用制御装置2には故障が発生しやすくなる。
In the measure that the
そこで、直射日光による温度上昇を抑制するとともに、車輛が停車中のときも走行中のときも、遮熱板の内外の通気をガイドして車輌用制御装置の天井面から放熱を促進させる点で解決すべき課題がある。
本発明の目的は、直射日光による温度上昇を抑制し、同時に車輌用制御装置の天井面から効率良く放熱を行うことにより、車輌用制御装置内部の温度上昇を抑制することが可能な構造を提供することにある。
Therefore, in addition to suppressing the temperature rise due to direct sunlight, it also promotes heat dissipation from the ceiling surface of the vehicle control device by guiding the ventilation inside and outside the heat shield plate when the vehicle is stopped or running There are issues to be solved.
An object of the present invention is to provide a structure capable of suppressing a temperature rise due to direct sunlight and at the same time efficiently radiating heat from the ceiling surface of the vehicle control device, thereby suppressing a temperature rise inside the vehicle control device. There is to do.
本発明による車輌用制御装置の冷却構造は、上記課題を解決し上記目的を達成するために、車輌用制御装置の天板上に、当該天板との間に隙間を置いて付設された遮熱板を備え、遮熱板には隙間を外気に通じさせる通気窓が形成されており、通気窓に関連して、車輌の前後方向に向かって傾斜し通気窓を通る気流を案内する通気ガイド板が設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the above object, a cooling structure for a vehicle control device according to the present invention is provided on a top plate of a vehicle control device with a gap provided between the top plate and the top plate. A ventilation guide is provided with a heat plate, and a ventilation window is formed in the heat shield plate to allow the gap to communicate with outside air. The ventilation guide is related to the ventilation window and is inclined toward the front-rear direction of the vehicle and guides the airflow through the ventilation window. A plate is provided.
この車輌用制御装置の冷却構造によれば、車輌用制御装置の天板の上側に遮熱板を設けた構造とし、遮熱板には通気窓を形成し、通気窓に関連して通気ガイド板を設けているので、車輛の停車中では、隙間に生じた対流は通気窓を通して外部に排流しやすくなり、車輛の走行中では、発生する風を遮熱板と車輌用制御装置の天板との隙間に効率良く通過させることができるので、車輌用制御装置の天板からの放熱が効率良く促される。 According to this cooling structure for a vehicle control device, a heat shield plate is provided above the top plate of the vehicle control device, a ventilation window is formed in the heat shield plate, and a ventilation guide is associated with the ventilation window. Because the plate is provided, the convection generated in the gap is easily discharged to the outside through the ventilation window when the vehicle is stopped, and the generated wind is transmitted to the heat shield plate and the top plate of the vehicle control device while the vehicle is running. Therefore, heat dissipation from the top plate of the vehicle control device is efficiently promoted.
この発明である車輌用制御装置の冷却構造によれば、車輌用制御装置の天板に隙間を置いて設けられた遮熱板によって、太陽からの直射日光が当たるのを防ぐと同時に、停車時は自然対流で車輌用制御装置の天板から放熱し、走行時は車輌用制御装置の天板と遮熱板との間に形成される隙間に風を導入して強制対流で放熱することにより、車輌用制御装置の内部温度上昇を抑制することができる。 According to the cooling structure for a vehicle control device of the present invention, the heat shield plate provided with a gap on the top plate of the vehicle control device prevents direct sunlight from being exposed to the sun, and at the same time when the vehicle is stopped. Radiates heat from the top plate of the vehicle control device by natural convection, and when traveling, heat is released by forced convection by introducing wind into the gap formed between the top plate of the vehicle control device and the heat shield plate. In addition, an increase in the internal temperature of the vehicle control device can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1〜図5はこの発明による車輌用制御装置の冷却構造の第1実施形態を示す図であり、図1は第1実施形態による冷却構造の斜視図、図2は図1に示される車輌用制御装置の冷却構造が適用された車輛の一例を示す斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 are views showing a first embodiment of a cooling structure for a vehicle control device according to the present invention, FIG. 1 is a perspective view of the cooling structure according to the first embodiment, and FIG. 2 is a vehicle shown in FIG. It is a perspective view which shows an example of the vehicle to which the cooling structure of the control apparatus for vehicles was applied.
図2に示すように、車輌用制御装置2,2は車体3の屋根構体の上面に、車体長手方向に隔置して配置される。車輌用制御装置2、2は、例えば、上記したハイブリッド気動車の場合には、バッテリとその制御部とを内部に有しており、これらの装置は、通常、比較的平たい直方体状のハウジング内に収容されている。
As shown in FIG. 2, the
次に、本発明である車輌用制御装置の冷却構造の特徴を最も良く現している車輌用制御装置2と、車輌用制御装置2に対して取付け状態にある遮熱板1の拡大図を図1に示す。車輌用制御装置2の天板2aを覆う遮熱板1は、概して平らな板であって、図示のように、四隅において、高さの比較的短い支柱9,9,9(最奥の支柱は遮熱板1に遮られており図示されていない)によって支えられている。遮熱板1の下面と天板2aとの間には、隙間4が開けられている。なお、支柱9は、図示のような四隅に限らず、遮熱板1の特に車輛長手方向に沿った側辺等の排熱のための対流に支障のない位置において本数を増やすことができる。
Next, a
遮熱板1は、遮熱板1の車輛長手方向の端部及び中間部において、遮熱板1の本体1aに対して両長手方向に鋭角の斜面状に開くように切り起こし形成された複数のガイド板部5を備えている。ガイド板部5は、遮熱板1の好ましくは図示のように矩形状の一部を本体1aに対して、車体横方向と平行に延びるライン5a(一部にのみ符号を付す)で折り曲げて起こして形成されている。矩形状は、後述するように、広く捉えた風を通気させるように遮熱板1の左右方向に広い形状とされている。通気ガイド板5を切り起こした跡に通気窓6が開かれている。通気窓6は、遮熱板1内に孔として、又は遮熱板1の車輌の前後方向端縁からの切欠きとして形成されている。ガイド板部5は、遮熱板1の中央部から車体3の各端部寄りの方向に設けられるものについては、その方向に開いて通気窓6に繋がる開口6aを持つように形成されている。また、この実施態様では、ガイド板部5の側方は遮熱板1の本体に対して三角形状の小開口6b(開口6a、小開口6bとも一部にのみ符号を付す)が開いている。なお、ガイド板部5の形成については、切り起こすのみならず、通気窓6に関連して、別途用意のガイド板を取り付けて構成してもよい。
A plurality of heat shield plates 1 are formed by cutting and raising the heat shield plate 1 so that the heat shield plate 1 opens at an acute angle in both longitudinal directions with respect to the main body 1a of the heat shield plate 1 at an end portion and an intermediate portion in the vehicle longitudinal direction. The
図3は、第1実施形態の冷却構造の車輛停車中における作用を説明する図である。車輛停車中においては、太陽12からの直射日光7のうち上部から遮熱板1の本体1aやガイド板部5に当たったものは、矢印で示すようにそこで反射されるので、車輌用制御装置2に当たらない。したがって、車輌用制御装置2に当たる直射日光7の熱線量が少なくなっており、車輌用制御装置2とその内部の温度上昇が抑えられる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the cooling structure of the first embodiment while the vehicle is stopped. When the vehicle is stopped, the
また、車輌用制御装置2の内部で発生した熱は、車輌用制御装置2の天板2aから対流によって放熱される。この対流は、矢印で示すように、車輌用制御装置2の天板2aから通気窓6を通って各ガイド板部5の斜面内側に沿って案内され、各開口6aや三角形状の小開口6bから外部に上昇気流8となって流出する自然対流であるので、車輌用制御装置2の内部で発生した熱は、遮熱板1の外部へと排出される。
The heat generated inside the
図4は、第1実施形態の冷却構造の車輛走行中における作用を説明する図である。車輛走行中においては、太陽12からの直射日光7を遮蔽する遮熱板1の作用については停車中と同じであるので、再度の説明を省略する。車輛が図面右側に向かって走行しているとすると、走行時に発生する風10は、遮熱板1の上流側の端部寄り及び中央部寄りのガイド板部5,5によって形成される開口6a,6aから取り入れられ、通気窓6を通じて、遮熱板1と車輌用制御装置2の天井面2aとの間の隙間4に導入され、隙間4に沿って流れた後、遮熱板1の下流側の端部寄り及び中央部寄りの通気窓6及びガイド板部5,5によって形成される開口6a,6aを通じて排風11として流出する。したがって、車輌用制御装置2の内部で発生した熱は、車輌用制御装置2の天板2aから、風10及び排風11から成る強制対流で放熱される。
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the cooling structure according to the first embodiment during vehicle travel. While the vehicle is running, the action of the heat shield 1 that shields the
図5は、第1の実施形態が、高度の低い太陽に照らされる場合の状態を示す図である。図5に示すように、太陽12の高度が遮熱板1に形成されているガイド板部5よりも低い場合、直射日光7aが車輌用制御装置2の天板2aに当たることになる。しかしながら、太陽12の高さが低いのは早朝又は夕方の気温が低い時間帯、若しくは気温の低い季節であるため、車輌用制御装置2内部の温度上昇値と気温の合計値は車輌用制御装置2の内部に実装されている部品の許容温度以下であるので、温度上昇による機器の故障を発生することは無い。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in the case where the first embodiment is illuminated by the sun at a low altitude. As shown in FIG. 5, when the altitude of the
図6〜図9はこの発明による車輌用制御装置の冷却構造の第2実施形態を示す図である。第2実施形態において、第1実施形態に備わる構成要素及び部位と同等のものには、同じ符号を用いることで再度の説明を省略する。図6は第2実施形態の拡大斜視図であり、図7は第2実施形態の冷却構造が適用された車輛全体の斜視図、図8は車輛停車中の自然対流による車輌用制御装置の冷却を説明する図、図9は車輛走行中の強制対流による車輌用制御装置の冷却を説明する図である。 FIGS. 6-9 is a figure which shows 2nd Embodiment of the cooling structure of the control apparatus for vehicles by this invention. In the second embodiment, the same reference numerals are used for the same components and parts as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. 6 is an enlarged perspective view of the second embodiment, FIG. 7 is a perspective view of the entire vehicle to which the cooling structure of the second embodiment is applied, and FIG. 8 is a cooling of the vehicle control device by natural convection while the vehicle is stopped. FIG. 9 is a diagram for explaining cooling of the vehicle control device by forced convection during vehicle travel.
第2実施形態は、第1実施形態と比較して、遮蔽板21が周囲にスカート部22を有している点で相違している。スカート部22は、遮蔽板21の本体21aから連続して車輌用制御装置2の上部周囲に延びており、遮蔽板21と天板2aとの間の隙間4が周囲に開口しないように、当該隙間4を側方から覆っている。スカート部22は、太陽12の直射日光7が隙間4から車輌用制御装置2の天板2aに差し込むのを遮蔽している。したがって、直射日光7が車輌用制御装置2の天板2aに一層当たらないようにしているので、車輌用制御装置2の内部の温度上昇を一層抑えることができる。図8に示す自然対流による放熱については、図3に示した第1実施形態の放熱と変わりはない。一方、前後方向のスカート部分22a,22aには、通気用の複数の小窓23が形成されているので、図9に示す強制対流については、風10がスカート部分22aに形成されている小窓23を通じて隙間4に導入され、隙間4に沿って流れた後、開口6或いはスカート部分22aに形成されている小窓23を通じて排風11として排出される。
The second embodiment is different from the first embodiment in that the shielding
また、第1実施形態ではガイド板部5と遮蔽板21の本体21aとの間に三角形状の窓部6bが形成されていたのに対して、第2実施形態ではこの窓部6bは、本体21aとガイド板部5とに繋がる三角形状の側板24で塞がれている。こうした構造によって、ガイド板部5はライン5aで本体21aに繋がっているとともに両側端で側板24を介して本体21aに支持されるので、ガイド板部5の本体21aへの支持を強化することができ、風による力や雪等の重みで、振動や変形をするのを防止することができる。
Further, in the first embodiment, the
1…遮熱板、1a…遮熱板本体、2…車輌用制御装置、2a…天板、3…車体、4…車輌用制御装置と遮熱板の隙間、5…ガイド板部、5a…ライン、6…通気窓、6a…開口、6b…小開口、7…直射日光、8…上昇気流、9…支柱、10…走行時に発生する風、11…排風、12…太陽、21…遮蔽板、22…スカート部、23…小窓、24…側板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat shield board, 1a ... Heat shield board main body, 2 ... Vehicle control apparatus, 2a ... Top plate, 3 ... Vehicle body, 4 ... Gap between vehicle control apparatus and heat shield board, 5 ... Guide plate part, 5a ... Line, 6 ... Ventilation window, 6a ... Opening, 6b ... Small opening, 7 ... Direct sunlight, 8 ... Ascending current, 9 ... Strut, 10 ... Wind generated during running, 11 ... Exhaust air, 12 ... Sun, 21 ... Shielding Plate, 22 ... Skirt, 23 ... Small window, 24 ... Side plate
Claims (6)
前記遮熱板には前記隙間を外気に通じさせる通気窓が形成されており、
前記通気窓に関連して、前記車輌の前後方向に向かって傾斜し前記通気窓を通る気流を案内する通気ガイド板が設けられていることを特徴とする車輌用制御装置の冷却構造。 On the top plate of the vehicle control device mounted on the roof structure of the vehicle, a heat shield plate provided with a gap between the top plate and the top plate,
The heat shield plate is formed with a ventilation window that allows the gap to communicate with outside air,
A cooling structure for a vehicle control device, wherein a ventilation guide plate that is inclined toward the front-rear direction of the vehicle and guides an airflow passing through the ventilation window is provided in relation to the ventilation window.
前記通気窓は、前記遮熱板内に孔として、又は前記遮熱板の前記車輌の前後方向端縁からの切欠きとして形成されていること、
を特徴とする車輌用制御装置の冷却構造。 In the cooling structure of the vehicle control device according to claim 1,
The vent window is formed as a hole in the heat shield plate or as a notch from the front-rear direction edge of the vehicle of the heat shield plate;
A cooling structure for a vehicle control device.
前記通気ガイド板は前記遮熱板の一部を切り起こして形成されており、
前記通気窓は前記通気ガイド板を切り起こした跡に開かれていること、
を特徴とする車輌用制御装置の冷却構造。 In the cooling structure of the vehicle control device according to claim 1 or 2,
The ventilation guide plate is formed by cutting and raising a part of the heat shield plate,
The ventilation window is opened to a mark formed by cutting the ventilation guide plate;
A cooling structure for a vehicle control device.
前記通気ガイド板の前記車両の左右方向の側縁部は補強板を介して前記遮熱板に連結されていること、
を特徴とする車輌用制御装置の冷却構造。 In the cooling structure of the vehicle control device according to claim 3,
Side edges of the vehicle in the left-right direction of the ventilation guide plate are connected to the heat shield plate via a reinforcing plate;
A cooling structure for a vehicle control device.
前記遮熱板は、前記隙間を側方から覆うスカート部を備えていること、
を特徴とする車輌用制御装置の冷却構造。 In the cooling structure of the vehicle control device according to any one of claims 1 to 4,
The heat shield plate has a skirt portion that covers the gap from the side;
A cooling structure for a vehicle control device.
前記車輌の前後方向に設けられている前記スカート部には、前記隙間に対応する部分に通気用の小窓が形成されていること、
を特徴とする車輌用制御装置の冷却構造。 In the cooling structure of the vehicle control device according to claim 5,
A small window for ventilation is formed in a portion corresponding to the gap in the skirt portion provided in the front-rear direction of the vehicle;
A cooling structure for a vehicle control device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007269401A JP4991476B2 (en) | 2007-10-16 | 2007-10-16 | Cooling structure for vehicle control device |
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JP2014143232A (en) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Hitachi Automotive Systems Ltd | On-vehicle controller |
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