JP2016124461A - 車両用熱交換装置およびフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】限られたスペースの中でフィルタの有効面積を十分に確保しつつ、効率的に異物を取り除くことのできるフィルタを備えた車両用熱交換装置を提供する。
【解決手段】車両用熱交換装置は、熱交換器と、熱交換器の上流側の位置で水平面に対して第１辺部が所定角度傾斜した姿勢で固定されるフレームと当該フレームに支持されてフレームの第１辺部１４ａと交差する第２辺部に沿う方向の断面形状が凹凸形状であるフィルタ本体部とを有するフィルタと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、車両用熱交換装置およびフィルタに関する。

従来、熱交換器は、電気機器等の発熱体で発生した熱と冷却流体、例えば外気との間で熱交換を行うとともに、熱交換により加熱された外気を熱交換器の外部に排出することで発熱体の冷却を行う。このような冷却のために外気を利用する場合、外気の取り込みを効率的に行うために、外気とともに取り込まれる可能性のあるゴミや塵等の異物を外気から取り除くことが望ましい。そのため、外気から異物を取り除いて清浄化するフィルタを備える装置がある。

特開２００２−４４８０８号公報

上述したような熱交換装置の使用例として鉄道車両がある。鉄道車両の場合、熱交換装置の外気取入口は、例えば鉄道車両の屋根部分に設けられることがある。効率的な外気の取り入れを行うためには、フィルタの有効面積を大きくするとともに、フィルタで捕集したゴミや塵等の異物を効率よく排除する構造を持つことが望ましいが、鉄道車両の屋根にフィルタを配置する場合、設置スペースの面積や設置高さ等に様々な制約がある。そのため、限られたスペースの中でフィルタの有効面積を十分に確保しつつ、効率的に異物を取り除くことのできるフィルタを備えた車両用熱交換装置の開発が望まれている。

実施形態にかかる車両用熱交換装置は、例えば、熱交換器と、熱交換器の上流側の位置で水平面に対して第１辺部が所定角度傾斜した姿勢で固定されるフレームと当該フレームに支持されてフレームの第１辺部と交差する第２辺部に沿う方向の断面形状が凹凸形状であるフィルタ本体部とを有するフィルタと、を備える。

図１は、実施形態にかかる車両用熱交換装置のフィルタを鉄道車両の屋根部分に設置した例であり、外気の取り入れ方向及び異物の排出方向を示す斜視図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、車両用熱交換装置の外気の取り入れ方向及び異物の排出方向を示す断面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図であり、車両用熱交換装置のフィルタの断面図と外気の流動方向及び異物の移動方向を説明する断面図である。 図４は、図３の変形例を示す断面図であり、車両用熱交換装置のフィルタの変形例の断面図と外気の流動方向及び異物の移動方向を説明する断面図である。 図５は、図３の変形例を示す断面図であり、車両用熱交換装置のフィルタの他の変形例の断面図と外気の流動方向及び異物の移動方向を説明する断面図である。 図６は、実施形態にかかる車両用熱交換装置の変形例の外気の取り入れ方向及び異物の排出方向を示す断面図である。

以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が省略される。

実施形態にかかる車両用熱交換装置１０は、車両の一例として鉄道車両に適用されうる。図１は、車両用熱交換装置１０を構成するフィルタ１４を鉄道車両１２の屋根１２ａに設置した例を示す斜視図である。また、図２は、図１の車両用熱交換装置１０のＡ−Ａ線断面図であり、外気の取り入れ方向及び異物の排出方向を示す図である。図３は、図１の車両用熱交換装置１０のＢ−Ｂ線断面図であり、フィルタ１４の断面図と外気の流動方向及び異物の移動方向を説明する断面図である。

本実施形態の車両用熱交換装置１０は、例えば鉄道車両１２の車両内部に搭載される蓄電池が充放電を行う際に発生した熱や主変換器や主変圧器で発生した熱を冷却するために設置されうる。また、車両用熱交換装置１０は、鉄道車両に搭載される空気調和装置が冷暖房のために行う熱交換用としても適用可能である。

図２に示すように、車両用熱交換装置１０は、フィルタ１４、熱交換器１６、ファン１８を主構成部品として備える。フィルタ１４は、図１、図２に示すように、屋根１２ａに開口した送風ダクト２０の上端部を屋根１２ａ上で覆うように配置されている。本実施形態のフィルタ１４は、第１辺部１４ａと当該第１辺部１４ａとが交差（例えば直交）する第２辺部１４ｂとからなる略長方形のフレーム１４ｃによって、フィルタ本体部１４ｄが支持されている。つまり、フィルタ１４の外観形状は板形状である。本実施形態では、２枚のフィルタ１４を１セットとして、それぞれのフィルタ１４の第２辺部１４ｂ（図１の場合長手方向の辺部）が組み合わせられて、鉄道車両１２の前後方向の略中央部を峰とするように配置されている。具体的には、フィルタ１４のフレーム１４ｃは、図１、図２に示すように、熱交換器１６の上流側の位置で、水平面（ＸＹ平面）に対してフレーム１４ｃの第１辺部１４ａ（例えば短手方向の辺部）が所定角度α°傾斜した姿勢で固定される。そして、フィルタ１４は、フレーム１４ｃと、例えばメッシュ形状のフィルタ本体部１４ｄとで形成されている。このように、本実施形態のフィルタ１４は、一例として図１、図２に示すように、鉄道車両１２の車幅方向左右外側に向かい下り傾斜を形成するように配置されている。また、フィルタ本体部１４ｄは、図３に示すように、フレーム１４ｃの第１辺部１４ａ（図１参照）と交差する第２辺部１４ｂに沿う方向（図中Ｙ方向）の断面形状が凹凸形状になるように形成されている。

フィルタ１４の性能は車両用熱交換装置１０が使用される環境によって種々選択することが望ましい。例えば、枯れ葉や虫等の異物が外気Ｗとともに吸い込まれる可能性がある環境で車両用熱交換装置１０が使用される場合、フィルタ１４は目の粗い仕様とすることが望ましい。また、粉塵等が多い環境で車両用熱交換装置１０が使用される場合は、フィルタ１４は目の細かい仕様とすることが望ましい。また、フィルタ１４を複層構造として、上層側が粗い目、下層側が細かい目としてもよい。なお、凹凸形状の詳細については後述する。

熱交換器１６は、車体１２ｂの内部に配置され、蓄電池や主変換器、主変圧器等の発熱体から輸送された熱により加熱された放熱部とフィルタ１４を介して供給された外気Ｗ（冷却媒体）との間で熱交換を行う。熱交換器１６は水冷却器や油冷却器とすることが可能であり、そのいずれか一方もしくは両方の組み合わせで構成されてもよい。ファン１８は、例えば順方向に回転運転することにより、鉄道車両１２の外部から送風ダクト２０の内部に外気Ｗを吸い込む方向の気流を形成し、熱交換器１６に外気Ｗを供給する。熱交換に使用され加熱された外気Ｗは、図示を省略した排気口から車体１２ｂの外部に排出される。

フィルタ１４の近傍には、圧力センサ２２が配置されている。図２の場合、圧力センサ２２は例えばフィルタ１４の下流側で送風ダクト２０の開口端部に配置することができる。例えば、フィルタ１４に目詰まりが生じた場合やフィルタ１４に遮蔽物が載ってしまった状態で、ファン１８が外気Ｗの吸い込み動作を行った場合、つまり送風ダクト２０から空気の排出を行った場合、送風ダクト２０の内部の圧力が低下する。この圧力変化を圧力センサ２２により検出して、フィルタ１４のクリーニング動作やメンテナンス要求警報等の出力を行う。圧力センサ２２の検出結果に基づく制御の詳細は後述する。

このように構成される車両用熱交換装置１０のフィルタ１４の詳細について、図３を参照して説明する。前述したように、フィルタ１４のフィルタ本体部１４ｄは板形状である一方、フレーム１４ｃの第１辺部１４ａ（図１参照）と交差する第２辺部１４ｂに沿う方向（図３中Ｙ方向）の断面形状が凹凸形状になっている。図３の場合、凹凸形状は、例えば、鋭角の山部１４ｅ（凸部）と鋭角の谷部１４ｆ（凹部）で形成する例を示している。また、フィルタ本体部１４ｄの谷部１４ｆ（凹部）は、フレーム１４ｃの傾斜方向（第１辺部１４ａに沿う方向）に延びる溝部１４ｇを形成している（図１、図３参照）。本実施形態では、車両用熱交換装置１０は、枯れ葉や虫が多い環境で使用される例を示す。したがって、フィルタ本体部１４ｄを形成するメッシュ形状は、例えば、数ミリメッシュの金属網で構成することができる。金属網は、例えばステンレス製とすることができる。一方、図３に示すように、溝部１４ｇは不通風性である。つまり、谷部１４ｆである溝底部は、メッシュ形状ではなく、例えば金属板で形成されている。換言すれば、本実施形態の溝部１４ｇは鉄道車両１２の車幅方向外側に向かい下り傾斜となる樋形状であり、溝部１４ｇに移動した異物２４が溝部１４ｇの傾斜によって鉄道車両１２の車幅方向外側に滑り落ちるようになっている。このように、溝部１４ｇが鉄道車両１２の車幅方向外側に向かい下り傾斜となるように、フィルタ１４を配置することにより、溝部１４ｇを滑り落ちてフィルタ１４から排出された異物２４が再度、車両用熱交換装置１０に吸い込まれる可能性を軽減することができる。溝部１４ｇを形成する金属板は、例えば滑り性を有するステンレス等が利用可能であり、溝部１４ｇに進入した異物２４（例えば、枯れ葉や虫等）が容易に滑って、移動できる構成としている。なお、通気性のフィルタ本体部１４ｄのメッシュ部分や不通気性の溝部１４ｇの板状部分の材質はステンレスに限らず、耐腐食性、剛性等が所定の基準値以上であれば、適宜選択することができる。例えば、樹脂製でもよいし、金属やその他の材料にコーティングを施して、剛性や滑り性を所望の値にするようにしてもよい。

次に、車両用熱交換装置１０の動作について説明する。ファン１８が例えば順方向に回転運転されると、外気Ｗがフィルタ１４を介して送風ダクト２０の内部に吸い込まれる。このとき外気Ｗに枯れ葉や虫等の異物２４が含まれていた場合、フィルタ本体部１４ｄのメッシュ部分によりその異物２４が捕集され、清浄化された外気Ｗが送風ダクト２０に導入される。フィルタ本体部１４ｄのメッシュ部分で捕集された異物２４は、フィルタ本体部１４ｄにおける山部１４ｅの斜面に沿って矢印Ｍ，Ｎ方向に沿って転がり溝部１４ｇに向かって容易に移動する。特に、山部１４ｅの傾斜は、フィルタ本体部１４ｄに形成する凹凸の数を調整することにより、フィルタ本体部１４ｄの面積を維持しつつ容易に変化させることができる。つまり、山部１４ｅの傾斜は、容易に急勾配とすることが可能で、メッシュに引っ掛かった異物２４が重力により溝部１４ｇに容易に移動するようにできる。前述したように、溝部１４ｇは、フレーム１４ｃの配置姿勢で規定される鉄道車両１２の車幅方向外側に向かう下り傾斜であるとともに、ファン１８の吸引の影響を受けない非通気構造になっている。したがって、溝部１４ｇに移動した異物２４は重力に引かれて溝部１４ｇの傾斜に沿って鉄道車両１２の車幅方向外側に向かって移動する。つまり、フィルタ本体部１４ｄで捕集された異物２４は、フィルタ本体部１４ｄ上から容易に取り除かれる。その結果、フィルタ１４のフィルタ機能の維持のためのメンテナンス間隔の拡張を行うことができる。なお、フィルタ本体部１４ｄ上の通風部分では、ファン１８による吸引力が存在するが、山部１４ｅの傾斜と、鉄道車両１２の走行時等の振動や走行風等により、走行時または停車時にフィルタ本体部１４ｄに捕集された異物２４を溝部１４ｇに容易に移動させて、溝部１４ｇ内を滑らせて排出することができる。さらに、溝部１４ｇは不通気性の樋形状なので、例えば、雨が降った場合には、溝部１４ｇに雨水が流れる。その結果、雨水により溝部１４ｇに残留していた異物２４を下流側、つまり車幅方向外側に向かって押し流されて排除できるという効果もある。なお、変形例では、溝部１４ｇの上流側に給水装置やエアブロー装置を設置して自動操作や手動操作により稼働させて、溝部１４ｇに残留した異物２４を車幅方向外側に向かって押し流し排除するクリーニングモードを構成してもよい。

ところで、異物２４がフィルタ本体部１４ｄの斜面に沿って移動し難い場合が考えられる。例えば異物２４が大きな枯れ葉であった場合や小さな枯れ葉ではあるが複数が堆積してしまった場合がある。この場合、個々の異物２４の重量が軽く重力による引き落としが良好に行われない場合やファン１８の吸引力よりフィルタ本体部１４ｄのメッシュに張り付いてしまう場合等が考えられる。このような場合、異物２４（例えば枯れ葉）によりフィルタ１４の通風面積が制限されることになる。この状態でファン１８の順方向の運転を実施すると、送風ダクト２０の内部の空気が熱交換器１６側にかき出されて送風ダクト２０の内部が負圧になる。この送風ダクト２０の内部の圧力変化は、フィルタ１４の下流側に配置した圧力センサ２２により検出可能である。この場合、ファン１８の回転運転方向を逆方向に切り替えることにより、外気Ｗの流れを反矢印方向（Ｚ方向）にすることができる。この逆方向の外気Ｗの流れは、フィルタ本体部１４ｄを送風ダクト２０側から外部に向く流れの中に晒す状態をつくる。すなわち、異物２４をフィルタ本体部１４ｄから離脱させるような気流が形成される。その結果、フィルタ本体部１４ｄに残留した異物２４が吹き上げられて、フィルタ本体部１４ｄから排除する、またはフィルタ本体部１４ｄに張り付いた状態から解放することができる。例えば、鉄道車両１２の走行中に、熱交換器１６の冷却動作を一時的に停止してファン１８を逆転運転することにより、吹き上げられた異物２４を走行風によってフィルタ本体部１４ｄから離反させることができる。このようなファン１８の逆回転運転によるフィルタのクリーニングモードは、圧力センサ２２の検出結果に基づいて自動的に行ってもよい。また、圧力センサ２２の検出結果に基づいて、メンテナンス要求警報を出力して、操作者が鉄道車両１２の走行中や停車中に、ファン１８を逆回転運転するようにしてもよい。また、これと併せて、前述した溝部１４ｇの上流側に配置した給水装置やエアブロー装置を動作させることにより、溝部１４ｇのクリーニングも実行可能であり、フィルタ１４全体のクリーニングを実行してもよい。このようにフィルタ１４の形状に基づく異物２４の排除機構及び、ファン１８の運転切り替えによるクリーニング機構を車両用熱交換装置１０に持たせることにより、フィルタ１４の延命化を容易に行うことができる。

図４は、フィルタ１４の変形例である。図４のフィルタ１４は、第２辺部１４ｂに沿う方向のフィルタ本体部１４ｄの凹凸部の断面形状が曲線形状である。フィルタ１４を形成する場合、山部１４ｅは例えば平面状のメッシュ板を曲げ加工して形成して、異物２４を矢印Ｍ，Ｎ方向に移動し易くして溝部１４ｇに導く。同様に、谷部１４ｆは例えば平板状の金属板を曲げ加工して形成する。山部１４ｅや谷部１４ｆの曲げ加工を実施する場合、曲げ部分が曲面形状である場合の方が、図３に示すように山部１４ｅや谷部１４ｆを鋭角形状に曲げ加工する場合に比べて容易であり、低コストで製造できる。また、谷部１４ｆを曲線形状とすることにより、溝部１４ｇに異物２４が嵌り込んでしまうことが軽減できる。その結果、異物２４の排除を効率よくできるという利点がある。

図５は、フィルタ１４の別の変形例である。図５のフィルタ１４は、フィルタ本体部１４ｄの凹凸部のうち、山部１４ｅ側の断面形状が鋭角形状であり、谷部１４ｆ側の断面形状が曲線形状である。前述したように、谷部１４ｆ側の断面形状を曲線形状にすることにより曲げ加工が容易になり、製造コストの軽減ができるとともに、谷部１４ｆに異物２４が嵌り込んでしまうことが軽減できる。一方、山部１４ｅ側の断面形状を鋭角形状にすることにより、異物２４が山部１４ｅに留まり難くなるという効果を奏する。つまり、フィルタ１４のクリーニング効果が向上する。フィルタ１４の断面形状を図３の形状にするか、図４または図５の形状にするかは、車両用熱交換装置１０が使用される環境において、捕集しうる異物２４の種類や製造コスト等を考慮して適宜決定することが望ましい。なお、山部１４ｅの断面形状を曲面形状とし、谷部１４ｆの断面形状を鋭角形状としてもよい。

図６に、本実施形態の変形例として車両用熱交換装置３０を示す。車両用熱交換装置３０の基本構成は、図２に示す車両用熱交換装置１０と同じであり、フィルタ１４、熱交換器１６、ファン１８を主構成部品として備える。車両用熱交換装置３０と車両用熱交換装置１０の相違は、フィルタ１４の配置される場所が異なるのみで、フィルタ１４の機能をはじめとする各構成部品の基本的な機能は同じであるので、個々の詳細な説明は省略する。

車両用熱交換装置３０のフィルタ１４は、熱交換器１６の上流側であり、かつファン１８の下流側に配置されている。つまり、フィルタ１４を車体１２ｂの内部側に設置している。フィルタ１４の配置姿勢は、図１、図２の車両用熱交換装置１０と同様であり、熱交換器１６の上流側の位置で水平面（ＸＹ平面）に対してフレーム１４ｃの第１辺部１４ａ（例えば短手方向の辺部）が所定角度α°傾斜した姿勢でフレーム１４ｃが固定される（図１参照）。また、フィルタ１４は、鉄道車両１２の車幅方向左右外側に向かい下り傾斜を形成するように配置されている。また、フィルタ本体部１４ｄは、図３に示す例と同様に、フレーム１４ｃの第１辺部１４ａ（図１参照）と交差する第２辺部１４ｂに沿う方向（図中Ｙ方向）の断面形状が凹凸形状になるように形成されている。また、熱交換器１６の周囲に、フィルタ１４で捕集された異物２４を車体１２ｂの外部に排出する排出ダクト３２が形成されている。車両用熱交換装置３０の場合、ファン１８により外気Ｗが送風ダクト２０の内部に吸い込まれた後、フィルタ１４に提供される。つまり、フィルタ１４に対して常時図中下向きの気流が発生していることになる。その結果、フィルタ本体部１４ｄで捕集された異物２４にもファン１８で発生した気流が当たり、異物２４がフィルタ本体部１４ｄ上及び溝部１４ｇ上（図３参照）から排出ダクト３２へ移動することを促進する。

また、フィルタ１４を車体１２ｂの内部に配置することにより、屋根１２ａにおける車両用熱交換装置１０の突出が軽減または排除されて、屋根上スペースの利用性を向上できる。また、フィルタ１４を車体１２ｂの内部に配置することにより、フィルタ１４の交換を行う場合には、車体１２ｂの内部から作業を行うことが可能になり、作業性の向上に寄与できる。なお、車両用熱交換装置３０においても、圧力センサ２２がフィルタ１４の下流側に配置することができる。この場合、フィルタ１４に目詰まりが生じた場合、フィルタ１４の下流側での外気Ｗの流れが鈍くなるので、検出圧力が低下する。この圧力変化に基づいてフィルタ１４の目詰まり状態が監視可能となる。そして、適宜クリーニングのためのファン１８の逆回転運転やメンテナンス要求警報の出力等を行うことが可能で、フィルタ１４の機能維持や延命化に寄与することができる。

なお、図６の場合、フィルタ１４は、鉄道車両１２の車幅方向左右外側に向かい下り傾斜を形成するように配置する例を示している。車両用熱交換装置３０の場合、フィルタ１４は車体１２ｂの内部にあるため、走行風等の影響を受けない。したがって、別の実施例では、鉄道車両１２の前後方向に向かい下り傾斜を形成するように配置してもよく、車幅方向左右外側に向かい下り傾斜を形成するように配置した場合と同様の効果を得ることができる。この場合、車体１２ｂ内におけるフィルタ１４または車両用熱交換装置３０のレイアウトの自由度が向上するという効果も奏する。同様に、図１、図２に示す車両用熱交換装置１０の場合もフィルタ１４を鉄道車両１２の前後方向に向かい下り傾斜を形成するように配置されてもよく、同様の効果を得ることができる。

図２に示す車両用熱交換装置１０では、ファン１８をフィルタ１４と熱交換器１６との間に配置する例を示した。また、図６に示す車両用熱交換装置３０では、ファン１８をフィルタ１４及び熱交換器１６より上流側に配置する例を示した。ファン１８の配置位置は、これに限定されるものではなく、外気Ｗがフィルタ１４を通過した後、熱交換器１６に供給できる構成であればよく、車両用熱交換装置１０，３０と同様の効果を得ることが可能である。例えば、ファン１８の上流側に熱交換器１６を配置し、されに熱交換器１６の上流側にフィルタ１４を配置して、外気Ｗを熱交換器１６の下流側からフィルタ１４に引き込むようにしてもよい。

上述した実施形態においては、車両用熱交換装置１０，３０を鉄道車両１２に適用する例を説明したが、他の車両、例えばバスや路面電車等に適用してもよく、同様の効果を得ることができる。また、図１、図２、図６では、２枚のフィルタ１４を組み合わせて車幅方向左右外側に向かい下り傾斜するように配置する例を示したが、例えば、左右いずれか一方のフィルタ１４のみを配置するようにしてもよい。その場合、送風ダクト２０の開口形状は、１枚のフィルタ１４で覆える形状となる。また、図１に示す例では、２枚のフィルタ１４を組み合わせて、鉄道車両１２の前後方向に峰が向く山型形状としたが、１枚のフィルタ１４を同様な山型形状に曲げ加工して形成してもよい。また、図１に示す例では、鉄道車両１２の前後方向に長い（第１辺部１４ａ＜第２辺部１４ｂ）長方形のフィルタ１４を示した。別の例では、鉄道車両１２の前後方向に短い（第１辺部１４ａ＞第２辺部１４ｂ）小型の長方形のフィルタ１４を複数枚鉄道車両１２の前後方向に配列して、図１と同様なサイズ（外形）のフィルタ１４を構成してもよい。この場合、部分的に目詰まりが生じた場合、その部分の小型のフィルタ１４のみ交換が可能になり、メンテナンス費用の低減に寄与できる。

上述したように、本実施形態の車両用熱交換装置１０は、例えば、熱交換器１６と、熱交換器１６の上流側の位置で水平面に対して第１辺部１４ａが所定角度傾斜した姿勢で固定されるフレーム１４ｃと当該フレーム１４ｃに支持されてフレーム１４ｃの第１辺部１４ａと交差する第２辺部１４ｂに沿う方向の断面形状が凹凸形状であるフィルタ本体部１４ｄとを有するフィルタ１４と、を備える。この構成によれば、例えば、フィルタ面に異物２４を排出するための勾配を形成する場合、例えば、平坦なフィルタを単に傾斜させて第１辺部１４ａに沿う勾配を形成する場合に比べて、第２辺部１４ｂに沿う方向の急勾配を容易に形成できる。また、急勾配は、第２辺部１４ｂに沿う方向の凹凸形状によって形成できるので、第１辺部１４ａの傾き角度を大きくする必要がない。つまり、フィルタ１４自体の傾斜角度は大きくする必要がなく、高さ方向の必要スペースを平坦なフィルタを単に傾斜させる場合（立て掛ける場合）に比べて小さくすることができる。さらに、フィルタ本体部１４ｄの第２辺部１４ｂに沿う方向の傾斜を急勾配にできることにより、外気Ｗとともに車両用熱交換装置１０内部に取り込まれてフィルタ本体部１４ｄで捕集された異物２４を重力により傾斜下方側に容易に移動させることができる。その結果、フィルタ本体部１４ｄからの異物２４の排除を容易に行うことができる。

また、本実施形態の車両用熱交換装置１０のフィルタ本体部１４ｄの凹部は、例えば、第１辺部１４ａに沿う方向に不通風性の溝部１４ｇを形成するようにしてもよい。この構成によれば、例えば、フィルタ１４を通過し熱交換器１６に向かう外気Ｗが溝部１４ｇを通過できないので、フィルタ本体部１４ｄで捕集され、フィルタ本体部１４ｄ上から傾斜下方側に転がり落ちて溝部１４ｇに移動した異物２４が溝部１４ｇに気流で押し付けられて動けなくなることが抑制される。その結果、フィルタ１４の傾斜、つまり溝部１４ｇの傾斜（第１辺部１４ａに沿う方向の傾斜）により異物２４がフィルタ１４外部の領域に容易に滑り落ち排出できる。

また、本実施形態の車両用熱交換装置１０のフィルタ本体部１４ｄの凹凸形状のうち少なくとも凹部（谷部１４ｆ）の断面形状が、例えば曲線形状であってもよい。この構成によれば、例えば、フィルタ本体部１４ｄの凹凸形状を曲げ加工によって形成する場合、断面形状が鋭角形状にする場合に比べて容易になるので、製造コストの軽減に寄与できる。また、凹部（谷部１４ｆ）の断面形状を曲線形状とすることにより、溝部１４ｇに異物２４が嵌り込んでしまうことを軽減できる。その結果、異物２４の排除を効率よくできる。

また、本実施形態の車両用熱交換装置１０のフィルタ１４は、例えば、鉄道車両１２の車幅方向外側に向かい下り傾斜を形成するように配置されてもよい。この構成によれば、フィルタ１４により捕集され、溝部１４ｇに移動した異物２４を鉄道車両１２の側方より容易に排出することができる。また、排出した異物２４が再度、車両用熱交換装置１０に吸い込まれる可能性を軽減できる。

また、本実施形態の車両用熱交換装置１０は、例えば、フィルタ１４の近傍に圧力センサ２２を備えてもよい。この構成によれば、例えば、フィルタ１４に目詰まりが生じた場合、フィルタ１４の下流側の圧力に変化が生じる。この圧力変化に基づいて、例えば、フィルタ１４のメンテナンス要求のための警報の出力やクリーニングモードへの移行の契機となる信号を出力することができる。

また、本実施形態の車両用熱交換装置１０は、フィルタ１４を通過するように外気の流れを形成するファン１８を備えてもよい。この構成によれば、例えば、フィルタ１４に強制的に外気Ｗを供給して、外気Ｗに含まれる異物２４を効率的に捕集し清浄化された外気Ｗを熱交換器１６に提供することができる。

また、本実施形態の車両用熱交換装置１０のファン１８は、例えば、フィルタ１４の目詰まりが生じた場合に逆回転運転するようにしてもよい。この構成によれば、例えば、フィルタ１４に目詰まりが発生した場合、フィルタ１４から異物２４が離脱するような気流を形成することが可能となり、フィルタ１４の目詰まりを軽減または抑制することができる。

上述したように、本実施形態のフィルタ１４は、熱交換器１６の上流側の位置で水平面に対して第１辺部１４ａが所定角度傾斜した姿勢で固定されるフレーム１４ｃと、フレーム１４ｃに支持されてフレーム１４ｃの第１辺部１４ａと交差する第２辺部１４ｂに沿う方向の断面形状が凹凸形状であるフィルタ本体部１４ｄと、を備える。この構成によれば、例えば、フィルタ面に異物２４を排出するための勾配を形成する場合、例えば、平坦なフィルタを単に傾斜させて第１辺部１４ａに沿う勾配を形成する場合に比べて、第２辺部１４ｂに沿う方向の急勾配を容易に形成できる。また、急勾配は、第２辺部１４ｂに沿う方向の凹凸形状によって形成できるので、第１辺部１４ａの傾き角度を大きくする必要がない。つまり、フィルタ１４自体の傾斜角度は大きくする必要がなく、高さ方向の必要スペースを平坦なフィルタを単に傾斜させる場合（立て掛ける場合）に比べて小さくすることができる。さらに、フィルタ本体部１４ｄの第２辺部１４ｂに沿う方向の傾斜を急勾配にできることにより、外気Ｗとともに車両用熱交換装置１０内部に取り込まれてフィルタ本体部１４ｄで捕集された異物２４を重力により傾斜下方側に容易に移動させることができる。その結果、フィルタ本体部１４ｄからの異物２４の排除を容易に行うことができる。

以上、本発明の実施形態や変形例を例示したが、上記実施形態や変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態や変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、各実施形態や変形例の構成は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。

１０，３０…車両用熱交換装置、１２…鉄道車両、１２ａ…屋根、１２ｂ…車体、１４…フィルタ、１４ａ…第１辺部、１４ｂ…第２辺部、１４ｃ…フレーム、１４ｄ…フィルタ本体部、１４ｅ…山部、１４ｆ…谷部、１４ｇ…溝部、１６…熱交換器、１８…ファン、２０…送風ダクト、２２…圧力センサ、２４…異物、３２…排出ダクト、Ｗ…外気。

Claims (8)

1. 熱交換器と、
   前記熱交換器の上流側の位置で水平面に対して第１辺部が所定角度傾斜した姿勢で固定されるフレームと当該フレームに支持されて前記フレームの前記第１辺部と交差する第２辺部に沿う方向の断面形状が凹凸形状であるフィルタ本体部とを有するフィルタと、
   を備える車両用熱交換装置。
2. 前記フィルタ本体部の凹部は、前記第１辺部に沿う方向に不通風性の溝部を形成する請求項１に記載の車両用熱交換装置。
3. 前記フィルタ本体部の凹凸形状のうち少なくとも凹部の断面形状が曲線形状である請求項１または請求項２に記載の車両用熱交換装置。
4. 前記フィルタは、車両の車幅方向外側に向かい下り傾斜を形成するように配置される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用熱交換装置。
5. 前記フィルタの近傍に圧力センサを備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用熱交換装置。
6. 前記フィルタを通過するように外気の流れを形成するファンを備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用熱交換装置。
7. 前記ファンは、前記フィルタの目詰まりが生じた場合に逆回転運転する請求項６に記載の車両用熱交換装置。
8. 熱交換器の上流側の位置で水平面に対して第１辺部が所定角度傾斜した姿勢で固定されるフレームと、
   前記フレームに支持されて前記フレームの前記第１辺部と交差する第２辺部に沿う方向の断面形状が凹凸形状であるフィルタ本体部と、
   を備えるフィルタ。