JP2018020300A - 客車車輌用空調ダクト清掃システム - Google Patents

Abstract

【課題】 狭隘な空調ダクトに適用可能であり、清掃時に内壁面等の破損を防止することができる効果的な客車車輌用の清掃システムを提供する。
【解決手段】 清掃装置３０は、その先端において、第１給気ホース３１を介して設けられている２体のエアモータ６０を利用した駆動ヘッド部４０と、第２給気ホース３２と、上記第１給気ホースと第２給気ホースの間に介設され、第２給気ホースから供給される圧縮空気を分岐して、第１給気ホースに分流させる連結体３５と、を有するとともに、上記連結体には移動補助用の車輪３７が設けられている客車車輌用空調ダクト清掃システム１とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道車輌等の各種輸送車輌の空調ダクト内の塵埃を清掃除去する客車車輌用空調ダクト清掃システムに関する。

従来、空調ダクトの清掃に際して、出願人は、自在に屈曲し得る材料から形成したエアホ−スの先端に、直接若しくは連結具を介してパイプを接続し、当該パイプに軸受を介して先端にブラシを取着した回転体を回動自在に嵌合させ、上記パイプに形成した貫通孔から吐出した上記エアホースからのエアが上記回転体の内面に固定した羽根車に当たり、上記回転体の後方の貫通孔から逆噴射するように形成し、上記回転体を、前進及び回転可能に構成してなることを特徴とするダクト清掃システムを開発し、高い効果を上げている（特許文献１参照）。

特許第３５５４９１１号公報

ところで、公共交通機関である鉄道車輌では、空調装置により温度調節された調和空気を客室内に供給するために、天井部分における車長方向に沿って、空調用ダクトが設けられている。この空調ダクトは、天井部の限られた狭隘なスペースに空調ダクトを配置しなければならないこと（一般的な鉄道車輌のダクトは、高さ約１００ｍｍ、幅約２５０ｍｍ、長さ約２０ｍ、吹出孔の直径約６０ｍｍ）や、当該空調ダクトの壁面には消音材が貼付されており、清掃にあたり当該消音材の破損等を防止する必要があるという特殊な事情があり、これまでは、効果的な清掃方法が確立されていなかった。

一方、一般的なダクトの清掃方法は、下記の方法で行われているため、それらの方法を空調ダクトに適用することも考えられうるところである。
例えば、第１の方法は、空調ダクト内にエアホースを挿入し、高圧の圧縮空気を送って噴出させ、その高速気流により塵埃を剥離させる方法である。しかし、本方法では、長期間にわたり空調ダクト内に堆積した塵埃を完全に剥離させることが難しく、高い清掃効果が得られないという問題点を有していた。

また、第２の方法は、空調ダクトの吹出孔より吸引用ホースを挿入し、汚れを吸引する方法である。しかし、本方法は、空調ダクトの口径が狭い箇所では、ある程度の効果があるものの、空調機周辺の内部空間が広い箇所では、塵埃を完全に剥離させることが難しく、高い清掃効果が得られないという問題点を有していた。

また、第３の方法は、上記出願人の空調ダクト清掃システムを適用する方法である。しかし、本方法は、空調ダクトの狭い箇所では、塵埃を完全に剥離させることが難しく、消音材の破損等が懸念されるなどの問題点を有していた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、狭隘な空調ダクトに適用可能であり、清掃時に空調ダクトの内壁面等の破損を防止することを可能とした高い清掃効果を期待できる客車車輌用の空調ダクト清掃システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、輸送車輌における空調ダクトを清掃するための客車車輌用空調ダクト清掃システムであって、空気圧縮装置と、上記空気圧縮装置と接続されている清掃装置と、上記清掃装置により剥離した塵埃を回収するための吸引装置と、集塵装置と、を備え、上記清掃装置は、その先端において、移動自在に設けられている２体の駆動ヘッド部と、上記各駆動ヘッド部と接続されている屈曲自在である第１給気管と、上記空気圧縮装置と、直接的に又は間接的に接続されている、屈曲自在の第２給気管と、上記各第１給気管と上記第２給気管の間に介設され、上記第２給気管から供給される圧縮空気を分岐して、上記各第１給気管に分流させる連結体と、を有するとともに、上記各駆動ヘッド部は、複数本のブラシ体を有するブラシ部と、上記ブラシ部を回動させるエアモータと、清掃時における進行方向の後面に設けられている圧縮空気の排出口とを有し、上記各ブラシ部は、回転方向が異なるように制御可能となっており、上記連結体には、移動補助用の車輪が設けられていること、を特徴とする客車車輌用空調ダクト清掃システムを提供するものである。

ここで、空気圧縮装置と、第２給気管の間には、圧縮空気タンクや、オイルフィルタなどが介装されていてもよい。また、圧縮空気量や、圧縮空気圧は、空気圧縮装置の設定により、所望の値に調節可能となっている。

本発明によれば、清掃装置の駆動ヘッド部は、エアモータを利用することにより、小型化及び軽量化を図ることができるため、狭隘な空調ダクト内の清掃に特化した清掃装置を構成することができる。

また、エアモータは、駆動源である圧縮空気の供給量を制御することや、適宜の減速機構を採用することで、塵埃の剥離に必要となるトルクを確保するとともに、最小の回転数とすることができ、さらに、連結体に移動補助用の車輪が設けられているため、圧縮空気の供給時において、駆動ヘッド部、第１給気管及び第２給気管が、空間内に浮遊した状態となり、直接に空調ダクトの底面や壁面と接触することに起因する、空調ダクト内の吸音材等の損傷を防止することができる。

上記客車車輌用空調ダクト清掃システムにおいて、上記第２給気管には、移動自在であり、かつ、上記空調ダクトの吹出孔に着脱自在となるように、ガイド部材が設けられている構成とすることもできる。

ここで、ガイド部材とは、第２供給管の位置を適切に規制し、円滑な移動を維持させることができるように設けるための部材である。

本発明によれば、空調ダクトの吹出孔に着脱自在となるように、ガイド部材が設けられており、清掃装置の駆動ヘッド部を空調ダクト内に設置した後に、ガイド部材を吹出孔に装着することにより、第２給気管が当該ガイド部材に沿って案内され、スムーズかつ、水平状態を保持したままで、空調ダクト内を移動することができる。したがって、駆動ヘッド部等が空調ダクトの底面等と接触することに起因する空調ダクト内の吸音材等の損傷を防止することができる。

また、上記客車車輌用空調ダクト清掃システムにおいて、上記第２給気管における上記連結体の近接部において、屈曲自在である可撓性を有する第１給気管を折り曲げて、着脱自在とするための係合部を設ける構成とすれば、駆動ヘッド部を空調ダクト内に挿入し、又は、回収する際に、容易に行うことができるため好適である。

本発明によれば、狭隘な客車車輌の空調ダクトに適用可能であり、清掃時に内壁面等の破損を防止することができる効果的な空調ダクト清掃システムを提供することができる。特に、本発明により、長年の車輌の運行で空調ダクト内に堆積した塵埃を清掃除去し、清浄な調和空気を客室内に供給することができるため、利用者に快適な車輌空間を提供することが可能となる。

本発明の客車車輌用空調ダクト清掃システムを示す概要図である。 本発明の客車車輌用空調ダクト清掃システムにおける清掃装置の一部を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の客車車輌用空調ダクト清掃システムにおける連結体を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の客車車輌用空調ダクト清掃システムにおける駆動ヘッド部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の客車車輌用空調ダクト清掃システムの空調ダクト内への設置方法を示す説明図である。 本発明の客車車輌用空調ダクト清掃システムを用いて、空調ダクトにおける熱交換器の下部を清掃する場合を示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ、鉄道車輌Ｔを清掃するための本発明の客車車輌用空調ダクト清掃システム１（以下、「本空調ダクト清掃システム」という場合がある。）の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、図面に基づく説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［空調ダクト］
まず、清掃される鉄道車輌Ｔの空調ダクトＤについて、簡単に説明する。
図１に示すように、鉄道車輌Ｔでは、客室Ｋ内の空気環境を良好に保持するために、上方の天井部において、熱交換器Ｎと、複数のシロッコファン（図示せず）と、空調ダクトＤとを有する空調装置を備えている。

各シロッコファンは、車幅方向の中央部であり、かつ、車長方向に所定間隔で配置されている。このシロッコファンの左右には、同一構造である直方体形状の長尺の空調ダクトＤが、車長方向に延在している。また、熱交換器Ｎは、鉄道車輌Ｔの車長方向の中央部において突設されている。この熱交換器Ｎにより、調温された調和空気が空調ダクトＤに供給され、当該空調ダクトＤの側面の複数箇所に設けられている吹出孔Ｄ１，Ｄ２から適温の空気が客室Ｋに導風されるようになっている。なお、空調ダクトＤにおける熱交換器Ｎの下部は、凸状（側面視）に形成され（以下、この部分を「凸状部Ｄ３」という。）、他の部分と比較して高さが高くなっている。

（１）本空調ダクト清掃システムの構成
［全体構成］
図１に示すように、本空調ダクト清掃システム１は、清掃装置３０と、空気圧縮機１１（空気圧縮装置）と、圧縮空気タンク１２と、サイクロン集塵機２１（集塵装置）と、フィルタ及び吸引機を内蔵したフィルタ式強力集塵機２２（集塵装置及び吸引装置）とを主要部として構成されている。

空気圧縮機１１は、第１エアホース１６を介して、空気圧縮機１１から供給されてきた空気を貯留するための圧縮空気タンク１２と接続している。圧縮空気タンク１２の排出部には、オイルフィルタ１３を介して第２エアホース１７が接続されている。この第２エアホース１７は、清掃装置３０を構成するホースリール３３に接続されており、乾燥空気を清掃装置３０に供給できるようになっている。

また、空調ダクトＤは、複数の吹出孔Ｄ２と接続されている小口径の複数本の第１吸引管２６と、当該各第１吸引管２６と接続されている大口径の第２吸引管２７を介して、サイクロン集塵機２１と接続している。サイクロン集塵機２１は、排気管２８を介して、フィルタ式強力集塵機２２と接続している。上記フィルタ式強力集塵機２２には、吸気口側から順に中性能フィルタ２２ａと高性能フィルタ２２ｂが設けられている。上記構成により空調ダクトＤ内の空気を、各吸引管２６，２７を介して、外部に吸引することにより、サイクロン集塵機２１で大塵芥を除去し、フィルタ式蔵強力集塵機２２で細密な粉塵を除去できるようになっている。

［清掃装置］
図１及び図２に示すように、清掃装置３０は、第１給気ホース３１（第１給気管）と、第２給気ホース３２（第２給気管）と、ホースリール３３と、連結体３５と、駆動ヘッド部４０とを備えている。

第１給気ホース３１及び第２給気ホース３２は、内径約１７ｍｍであり、７気圧程度の圧力に耐えられ、軽く柔軟性に富む可撓性の合成樹脂で形成された専用ホースであり、少なくとも鉄道車輌Ｔの車長の長さを有している。
上記のとおり、第２エアホース１７の一端部が接続されているホースリール３３は、第２給気ホース３２の一端部と接続しており、第２エアホース１７と第２給気ホース３２とは連通している。第２給気ホース３２は、ホースリール３３に捲回されており、駆動ヘッド部４０が前進することに伴い、当該第２給気ホース３２がホ−スリール３３から送り出され、当該ホ−スリール３３を逆方向に回転させることによって、第２給気ホース３２が巻き戻され、駆動ヘッド部４０が後進できるようになっている。

図３に示すように、第２給気ホース３２の他端部は、Ｙ字状に形成されている連結体３５の基端部と接続されており、当該連結体３５の２つの先端部は、それぞれ第１給気ホース３１の一端部と接続されている。そして、上記第１給気ホース３１の他端部は、駆動ヘッド部４０と接続されている。

連結体３５には、駆動ヘッド部４０が空調ダクトＤの底面等と接触することを防止するために、また、駆動ヘッド部４０が空調ダクトＤ内の移動を円滑に行うことができるように、空調ダクトＤの幅方向に設けられた車軸３６の両側に一対の移動補助用の車輪３７が設けられている。

また、第２給気ホース３２には、空調ダクトＤの吹出孔Ｄ１に装脱自在となるように、ガイド部材３８が設けられている（図６）。このガイド部材３８は、９０度に屈曲している円筒形状の合成樹脂製の管材であり、中空部に第２給気ホース３２が挿通された状態で、スライドして移動自在となっている。

図４及び図５に示すように、駆動ヘッド部４０は、先端の回転フレーム４５と、中空円筒状に形成されているエアモータ６０の収容部５０と、後端部５５から形成されている。
後端部５５には、第１給気ホース３１の取付部５６が突設されおり、第１給気ホース３１に取付部５６が挿設されている。この後端部５５の端面には、複数個の圧縮空気の噴出孔５５ａが形成されている。後端部には、取付部５６から長手方向に向かい、圧縮空気の通気路５７が形成されており、当該通気路５７は、各噴出孔５５ａ、エアモータ６０の通気路５８と連通している。なお、符号６８は、当該通気路５８と接続されているエアモータ６０の吸気口である。

なお、上記圧縮空気の噴出孔５５ａは、圧縮空気を駆動ヘッド部４０の進行方向に対して後方に排出することで、推進力を付与するとともに、剥離させた塵埃を後方に移動させる役割を奏させるために設けられている。

エアモータ６０は、公知の構造を使用可能であり、モータ部６１と、減速遊星歯車部７１を備えている。
上記モータ部６１において、円筒状のハウジング６２の両端部の中央には、第１軸受６５が設けられており、先端に太陽ギヤ６７ａが形成されている出力軸６７が、当該第１軸受６５により軸支されて突出している。

上記ハウジング６２の内部には、複数個のベーン６４が放射状に組み込まれたロータ６３を有している。そして、ハウジング６２に形成された吸気孔６８から供給された圧縮空気がベーン６４で区切られた室６６に入り、ロータ６３及び出力軸６７を回動するように構成されている。
なお、室６６内からは、エアモータ６０の排気路６９及び後端部５５の排気路５９を通して、圧縮空気を排出できるようになっている。

減速遊星歯車部７１は、太陽ギヤ６７ａと歯合する３個の遊星平歯車７２と、当該各遊星平歯車７２と歯合する内歯車７３とを有している。
内歯車７３は、先端部に突出しているシャフト７６を有する先端出力部７４に取り付けられており、当該先端出力部７４は、第２軸受７５を介して、回動自在に軸支されている。そして、シャフト７６は、円錘台形状である回転フレーム４５で被装されており、当該回転フレーム４５の前面の錐体面には複数本のブラシ４６（ブラシ体）が、前方に向けて拡開するように放射状に植設されている。

上記駆動ヘッド部４０は、空調ダクトＤの吹出孔Ｄ１から挿入することができる寸法であり、２体の回転フレーム４５の前面に設けられている複数本の各ブラシ４６により、空調ダクトＤの幅方向の全体を一度に清掃できる程度の寸法に形成されている。
また、各駆動ヘッド部４０は、エアモータ６０に供給される圧縮空気の吸気孔６８を切り替えることにより、回転方向を制御できるようになっている。そして、平面視で左右の各駆動ヘッド部４０は、互いに水平方向に離間する向きであり、その回転方向が異なる方向になるように（一方が時計回り、他方が反時計回りとなるように）制御可能となっている（図２（ａ））。

（２）本空調ダクト清掃システムの使用方法
続いて、本空調ダクト清掃システム１を使用して、鉄道車輌Ｔの空調ダクトＤを清掃する場合について説明する。

まず、駆動ヘッド部４０を一体づつ、空調ダクトＤの吹出孔Ｄ１から、その内部に挿入する。その際、まず、一方の駆動ヘッド部４０（４０Ｂの符合を付す）の後端部の第１給気ホース３１を束ねることにより、一本の線状体にする（図６（ａ））。

そして、他方の駆動ヘッド部（４０Ａの符合を付す）を吹出孔Ｄ１に挿入し、続いて、一方の駆動ヘッド部４０Ｂを挿入し、空調ダクトＤの内部において、束ねた第１給気ホース３１を解き、適量の圧縮空気を送付する（図６（ｂ））。
（圧縮空気を送風すると、第１給気ホース３１は、所定の硬度となり、基端部を支持しながら、その位置を操作することができる。）
そして、第２給気ホース３２に設けられているガイド部材３８をスライドさせ、吹出孔Ｄ１に嵌合させる（図６（ｃ））。これらの作業により、駆動ヘッド部４０の設置作業が完了する。

続いて、空気圧縮機１１、サイクロン集塵機２１、フィルタ式強力集塵機２２を動作させる。
空気圧縮機１１から送風された高圧の圧縮空気は、圧縮空気タンク１２及びオイルフィルタ１３で、水及び機械油が取り除かれて乾燥圧縮空気となり、第２給気ホース３２及び第１給気ホース３１を通り、清掃装置３０の駆動ヘッド部４０に供給される。この時に、圧縮空気の供給量を適切に設定制御することにより、駆動ヘッド部４０の回転フレーム４５の回転数が、空調ダクトＤの吸音材を損傷しない回転数となるように、その調整を行う。

そして、上記駆動ヘッド部４０は、後端部５５の噴出孔５５ａから噴出される圧縮空気（以下、「噴出圧縮空気」という。）の逆噴射力で前進し、空調ダクトＤの内部を不規則に運動する。また、エアモータ６０の動作により、回転フレーム４５に設けられた各ブラシ４６が回転し、空調ダクトＤの壁面をブラッシングすることにより、塵埃を剥離させるとともに、噴出圧縮空気によって生じた乱気流によって、剥離が促進される。

上記作用によって剥離した塵埃は、噴出圧縮空気により、駆動ヘッド部４０の進行方向に対して後方に送られる。フィルタ式強力集塵機２２の動作により、空調ダクトＤ内が減圧されていることから、後方に送られた塵埃は、第１吸引管２６及び第２吸引管２７を通して、サイクロン集塵機２１及びフィルタ式強力集塵機２２の順に送られる。そして、サイクロン集塵機２１において大塵芥が除去され、フィルタ式強力集塵機２２において細密な粉塵が除去されることになる。

ところで、図７に示すように、熱交換器Ｎの下方側における空調ダクトＤの凸状部Ｄ３を清掃する場合には、第２給気ホース３２を所定の角度だけ回転させ、駆動ヘッド部４０の向きを上向きに変更して、当該駆動ヘッド部４０を内部に導くことにより、清掃することができる。その後、凸状部Ｄ３の清掃が終了した場合には、駆動ヘッド部４０を元の位置に戻して、清掃を継続することになる（第１給気ホース３１、第２給気ホース３２には圧縮空気が供給されることにより棒状となっており、第２給気ホース３２をガイド部材の外側手元にて９０度捻ることによって容易にその向きを操作することができる）。

なお、清掃終了後には、第２給気ホース３２を巻き戻し、吹出口Ｄ１に嵌装されているガイド部材３８を取り外して、各駆動ヘッド部４０を一体ずつ、空調ダクトＤの外部に取り出すことになる。

（３）本空調ダクト清掃システムの作用及び効果
本空調ダクト清掃システム１によれば、清掃装置３０の駆動ヘッド部４０は、エアモータ６０を利用することにより小型化及び軽量化を図ることができ、狭隘な空調ダクトＤ内の清掃に特化した清掃装置３０を構成することができる。

また、エアモータ６０は、駆動源である圧縮空気の供給量を制御することや、遊星歯車機構構を利用して減速することで、塵埃の剥離に必要最小の回転数とすることができる。さらに、連結体３５に移動補助用の車輪３７が設けられているため、圧縮空気の供給時において第１給気ホース３１、第２給気ホース３２と駆動ヘッド部４０が、空調ダクトＤの内部空間内に浮遊した状態となり、当該空調ダクトＤの底面部等と接触することを防ぐことができ、吸音材等の損傷を防止することができる。

また、空調ダクトＤの吹出孔Ｄ１に着脱自在となるように、ガイド部材３８が設けられている。そのため、清掃装置３０の駆動ヘッド部４０を空調ダクトＤ内に設置した後に、ガイド部材３８を吹出孔Ｄ１に装着することにより、第２給気ホース３２が当該ガイド部材３８に沿って、スムーズかつ、水平状態を保持したままで、空調ダクトＤ内を移動することができる。したがって、駆動ヘッド部４０等が空調ダクトＤの底面等と接触することに起因する空調ダクトＤ内の吸音材等の損傷を防止することができる。

以上、本発明について、好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。

例えば、本空調ダクト清掃システムを構成する、空気圧縮装置、集塵装置、吸引装置の仕様等は、清掃を行う空調ダクトの形状及び寸法に応じて、適宜定めることができる。また、清掃装置を構成する各要素、各給気管の仕様、材質、寸法、形状等に関しても、適宜定めることができる。さらに、清掃するための輸送手段等についても制限はない。

Ｄ 空調ダクト
Ｄ１，Ｄ２ 吹出孔
１ 客車車輌用空調ダクト清掃システム
１１ 空気圧縮機（空気圧縮装置）
２１ サイクロン集塵機（集塵装置）
２２ フィルタ式強力集塵機（集塵装置及び吸引装置）
３０ 清掃装置
３１ 第１給気ホース（第１給気管）
３２ 第２給気ホース（第２給気管）
３５ 連結体
３７ 車輪
３８ ガイド部材
４０ 駆動ヘッド部
４５ 回転フレーム
４６ ブラシ（ブラシ体）
５０ 収容部
５５ 後端部
５５ａ 噴出孔
６０ エアモータ
６１ モータ部
６７ａ 太陽ギヤ
７１ 減速遊星歯車部
７２ 遊星平歯車
７３ 内歯車
７４ 先端出力部

Claims (2)

1. 輸送車輌における空調ダクトを清掃するための客車車輌用空調ダクト清掃システムであって、
   空気圧縮装置と、前記空気圧縮装置と接続されている清掃装置と、
   前記清掃装置により剥離した塵埃を回収するための吸引装置と、集塵装置と、を備え、
   前記清掃装置は、その先端において、移動自在に設けられている２体の駆動ヘッド部と、
   前記各駆動ヘッド部と接続されている屈曲自在である第１給気管と、
   前記空気圧縮装置と、直接的に又は間接的に接続されている、屈曲自在の第２給気管と、
   前記各第１給気管と前記第２給気管の間に介設され、前記第２給気管から供給される圧縮空気を分岐して、前記各第１給気管に分流させる連結体と、を有するとともに、
   前記各駆動ヘッド部は、複数本のブラシ体を有するブラシ部と、前記ブラシ部を回動させるエアモータと、清掃時における進行方向の後面に設けられている圧縮空気の排出口とを有し、
   前記各ブラシ部は、回転方向が異なるように制御可能となっており、
   前記連結体には、移動補助用の車輪が設けられていること、を特徴とする客車車輌用空調ダクト清掃システム。
2. 前記第２給気管には、移動自在であり、かつ、前記空調ダクトの吹出孔に着脱自在となるように、ガイド部材が設けられていること、を特徴とする請求項１に記載の客車車輌用空調ダクト清掃システム。
   
   

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