JP3150077U

JP3150077U - 鉄道車両用空気圧縮装置

Info

Publication number: JP3150077U
Application number: JP2009000389U
Authority: JP
Inventors: 荒川　真一; 真一荒川; 照夫山下; 貴章石山; 幹生森田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2019-01-29

Abstract

【課題】鉄道車両用空気圧縮装置の潤滑油漏れ等の問題を解消すると共に、コンパクト化を実現して配置の自由度を広げ、車体床下の狭いスペースへの配置とメンテナンスを容易にする。【解決手段】車体の床下に装着された収納ボックス内に複数台の空気圧縮機を並列配置した空気圧縮機ユニット１４及びその関連機器を収納し、１ユニット分の吐出空気容量を該複数台の空気圧縮機で分担するようにしてなる鉄道車両用空気圧縮装置１０において、複数台の空気圧縮機をオイルフリースクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄで構成し、該オイルフリースクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄから収納ボックスの内部又は該収納ボックスの近傍に配設された圧縮空気タンク３４に潤滑油が混入してない圧縮空気を供給するように構成した。【選択図】図１

Description

本考案は、空気圧縮機をオイルフリーとしたことにより油漏れ等の問題を解消し、かつ複数の空気圧縮機を並列配置して空気圧縮機ユニットを構成したことにより、コンパクト化を可能にした鉄道車両用空気圧縮装置に関する。

鉄道車両用空気圧縮装置は、鉄道車両の車体床下に取り付けられ、車輪のブレーキ装置に圧縮空気を供給してブレーキ装置を作動させるものである。該空気圧縮装置は、車体床下の狭いスペースに取り付けられるため、装置全体をコンパクトに配置して、周辺機器の配置の自由度を高める必要がある。

特許文献１（特開２００５−７６４８１号公報）に、従来の車両用空気圧縮装置が開示されている。この装置の構成を図７により説明する。
図７に示す空気圧縮装置１１０は、複数台が並列接続された空気圧縮機１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃと、これら空気圧縮機の空気吸入部に共通に設けられたエアフィルタ１０２と、前記各空気圧縮機１０１Ａ〜Ｃに共通に設けられ潤滑油を分離するオイルセパレータ１０３と、分離された潤滑油を冷却して該空気圧縮機に戻すオイルクーラ１０５と、オイルセパレータ１０３で分離された潤滑油を浄化するオイルフィルタ１０４と、オイルフィルタ１０４で浄化された潤滑油を冷却して各空気圧縮機１０１Ａ〜Ｃに戻すオイルクーラ１０５と、オイルセパレータ１０３から吐出された吐出空気を冷却するアフタークーラ１０６と、アフタークーラ１０６で冷却された吐出空気を除湿する除湿器１０７とからなる。空気圧縮装置１１０を単一の箱体に収納し、この箱体を車体の床下に取り付けている。

このように、特許文献１には、車体の床下に装着された箱体内に複数台の空気圧縮機を並列配置した空気圧縮機ユニットを収納し、１ユニット分の吐出空気容量を該複数台の空気圧縮機で分担するようにしてなる車両用空気圧縮装置が開示されている。
このように、複数台の空気圧縮機で構成しているため、１台の空気圧縮機の稼動が停止しても、残りの空気圧縮機を稼動させることで対応でき、空気圧縮機の信頼性を高めることができる。

また、空気圧縮機だけでなく、他の関連機器を１ユニット内にまとめて配置したことで、
コンパクト化が可能になる。

特開２００５−７６４８１号公報

特許文献１に開示された車両用空気圧縮装置は、潤滑油を用いる空気圧縮機を備えるため、オイルセパレータやオイルフィルタ、及び潤滑油を冷却するオイルクーラが必要となり、構成する機器が増え、複雑な機器構成となる問題がある。
また、潤滑油を使用することにより、各機器で油漏れが生じたり、あるいは圧縮空気中に油分が残り、圧縮空気側に潤滑油が流出するといったトラブルが発生している。
また、空気圧縮装置を狭いスペースの車体床下に装備する場合に、空気圧縮装置をさらにコンパクト化して、配置を自由度を広げ、メンテナンスを容易にする必要がある。

本考案は、かかる従来技術の課題に鑑み、潤滑油を用いる場合の前記問題点を解消すると共に、鉄道車両用空気圧縮装置のコンパクト化を実現して配置の自由度を広げ、車体床下の狭いスペースへの配置とメンテナンスを容易にすることを目的とする。

かかる目的を達成するため、本考案の鉄道車両用空気圧縮装置は、
車体の床下に装着された収納ボックス内に複数台の空気圧縮機を並列配置した空気圧縮機ユニット及びその関連機器を収納し、１ユニット分の吐出空気容量を該複数台の空気圧縮機で分担するようにしてなる鉄道車両用空気圧縮装置において、
前記複数台の空気圧縮機をオイルフリースクロール空気圧縮機で構成し、該オイルフリースクロール空気圧縮機から前記収納ボックスの内部又は該収納ボックスの近傍に配設された圧縮空気タンクに潤滑油が混入してない圧縮空気を供給するように構成したものである。

本考案装置では、圧縮機に潤滑油を用いないオイルフリースクロール空気圧縮機を用いることで、潤滑油に関連する機器が不要となり、そのため、装置全体をコンパクト化できる。従って、車体床下の狭いスペースに配置する際の自由度を増すことができると共に、メンテナンスが容易になる。

また、潤滑油を用いないので、油漏れや、圧縮空気側に潤滑油が流出するといったトラブルを解消できる。
また、スクロール空気圧縮機を用いることにより、レシプロ式圧縮機等と比べて、騒音の発生を小さく抑えることができる。

本考案装置において、空気圧縮機ユニットを構成する複数台のオイルフリースクロール空気圧縮機を同一の吐出空気容量をもつ空気圧縮機で構成し、所要吐出空気容量に合致した必要数のオイルフリースクロール空気圧縮機を稼動させるように構成するとよい。
これによって、鉄道車両用空気圧縮装置の様々な吐出空気量に対応できるだけでなく、各スクロール空気圧縮機を同一の吐出空気容量としたことにより、合計吐出空気量の計算が容易になり、稼動させるスクロール空気圧縮機数を容易に設定できる。

本考案装置において、前記収納ボックスを２階建て構造とし、上階に複数台のオイルフリースクロール空気圧縮機を並列配置すると共に、下階にアフタークーラ、フィルタ装置及び除湿装置を配設し該複数台のオイルフリースクロール空気圧縮機の吐出口を主圧縮空気管に接続すると共に、該主圧縮空気管を前記アフタークーラ、フィルタ装置、除湿装置及び圧縮空気タンクの順で接続することにより、夾雑物を除去しかつ冷却除湿した圧縮空気を該圧縮空気タンクに供給するように構成するとよい。
かかる配置としたことによって、収納ボックスをコンパクト化できると共に、夾雑物を除去し、除湿した圧縮空気を圧縮空気タンクに供給できる。

また、本考案装置において、スクロール空気圧縮機の摺接部位を自己潤滑性材料で構成することにより、オイルフリーを可能とするとよい。例えば、互いに相対運動を行なう固定ケーシングと回転ケーシング間の摺接部位に自己潤滑性樹脂を用いるようにする。これによって、給油が不要となる。

本考案装置によれば、車体の床下に装着された収納ボックス内に複数台の空気圧縮機を並列配置した空気圧縮機ユニット及びその関連機器を収納し、１ユニット分の吐出空気容量を該複数台の空気圧縮機で分担するようにしてなる鉄道車両用空気圧縮装置において、前記複数台の空気圧縮機をオイルフリースクロール空気圧縮機で構成し、該オイルフリースクロール空気圧縮機から前記収納ボックスの内部又は該収納ボックスの近傍に配設された圧縮空気タンクに潤滑油が混入してない圧縮空気を供給するように構成したことにより、潤滑油に関連する機器が不要となり、装置全体をコンパクト化できる。そのため、車体床下の狭いスペースに配置する際の自由度を増すことができると共に、メンテナンスが容易になる。

また、潤滑油を用いないので、油漏れや、圧縮空気側に潤滑油が流出するといったトラブルを解消できる。さらに、スクロール空気圧縮機を用いることにより、レシプロ式圧縮機等と比べて、騒音の発生を小さく抑えることができる。

本考案の一実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置を構成する機器のブロック線図である。前記空気圧縮装置を装備した車両の正面図である。前記空気圧縮装置の正面図である。前記空気圧縮装置の平面図である。前記空気圧縮装置のＡ視図（底面図）である。前記空気圧縮装置を構成するスクロール空気圧縮機の一部を示す斜視図である。従来の車両用空気圧縮装置を構成する機器のブロック線図である。

以下、本考案を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この考案の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

図１において、４個のフィルタ１２Ａ〜Ｄと４個のスクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄが夫々並列に設けられており、フィルタ１２Ａ〜Ｄでごみ等の夾雑物を除去された空気が夫々スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄに供給される。４個のスクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄは、同一の型式で同一の吐出空気容量をもつ。

スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄで圧縮された空気は、主圧縮空気管１８を経てアフタークーラ２０に送られる。スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄで圧縮されて昇温した圧縮空気は、アフタークーラ２０で冷却される。その際発生した結露水は、排水管２２に設けられた弁２４を開放することにより、排水管２２から排出される。

アフタークーラ２０で冷却された圧縮空気は、メインラインフィルタ２６で夾雑物を除去された後、除湿装置２７で除湿される。除湿装置２７は、内部に捕集板等のような湿分捕集手段が設けられ、ここで湿分を捕集する。捕集した湿分は排水管２８を通して排水管２２に送られる。以上の機器類で本実施形態にかかる鉄道車両用空気圧縮装置１０を構成する。以上の構成機器は車体床下に取り付けられた収納ボックス３６に収納されている。コントローラ３０は、各空気圧縮機１４Ａ〜Ｄの駆動モータ１６Ａ〜Ｄの駆動と、弁２４及び逆止弁３２の開閉とを制御する。

図２は、鉄道車両用空気圧縮装置１０が装備された鉄道車両を示す。鉄道車両４０は、前輪４２と後輪４４間の車体４１の床下に、空気圧縮装置１０を収納した収納ボックス３６が取り付けられている。収納ボックス３６に隣接した車体床下に逆止弁３２及び圧縮空気タンク３４が装着されている。除湿装置２７で除湿された圧縮空気は、逆止弁３２を経て圧縮空気タンク３４に供給される。コントローラ３０は、各スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄの駆動モータ１６Ａ〜Ｄの駆動と、弁２４及び逆止弁３２の開閉とを制御する。
空気圧縮装置１０に供給された圧縮空気は、前輪４２（又は後輪４４）に装備されたブレーキ装置４６に供給されてブレーキ装置４６を作動させる。

鉄道車両４０の運転席４８には、操作盤５０が設けられ、圧縮空気タンク３４とブレーキ装置４６間を接続する圧縮空気管５２にコントローラ５４が設けられている。また、排気管５６がコントローラ５４を介して圧縮空気管５２に接続されている。
ブレーキ装置４６により前輪４２にブレーキ力を発揮させる場合には、圧縮空気タンク３４から圧縮空気をブレーキ装置４６に供給する。ブレーキ装置４６のブレーキ力を解除するときは、操作盤５０を操作して、コントローラ５４を作動させることにより、排気管５６に介設された排気弁５８を開放する。これによって、ブレーキ装置４６に供給された圧縮空気が排気管５６を通して排気され、ブレーキ力を解除する。

次に、図３〜図５により空気圧縮装置１０の構成を説明する。図３〜図５において、収納ボックス３６は、上階３６Ａと下階３６Ｂとからなる２階建て構造となっている。上階３６Ａに４台のスクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄを並列配置すると共に、下階３６Ｂにアフタークーラ２０、メインラインフィルタ２６及び除湿装置２８を配設している。また、下階３６Ｂの空間にコントローラ３０を収納したコントローラボックス３１が配置されている。

そして、４台の空気圧縮機１４Ａ〜Ｄの吐出口を主圧縮空気管１８に接続すると共に、該主圧縮空気管１８をアフタークーラ２０、メインラインフィルタ２６、及び除湿装置２８の順で接続している。アフタークーラ２０には、ファン２９Ａ〜Ｃにより、圧縮空気の冷却に供する外気ａが取り入れられる。

図６は、スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄの固定ケーシング又は回転ケーシングに形成された渦巻き形状の隔壁６０の一部を示す。固定ケーシング及び回転ケーシングの隔壁６０の端面が互いに摺接して密閉状態を保持することによって、圧縮空気をつくる圧縮室を形成する。
該隔壁６０の摺接面６２に細長い凹溝６４が形成され、該凹溝６４に自己潤滑性樹脂からなるシール用チップ６６が嵌着されている。該シール用チップ６６は、例えばＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂、高分子シリコーンを主成分とするシリコーン樹脂等の自己潤滑性樹脂で構成されている。

これらの自己潤滑性樹脂は、低摩擦係数を有し、スクロール空気圧縮機１４への給油を不要とする。（なお、スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄに共通する場合は、符号１４で表記する。他の機器又は部材でも同様とする。）
シール用チップ６６は、炭素繊維から構成された積層板であってもよく、あるいは表面に二硫化モリブデンのような低摩擦係数を有する個体潤滑剤を被覆した構成としてもよい。

かかる構成の本実施形態によれば、スクロール空気圧縮機１４の固定ケーシングと回転ケーシングとの間の隔壁６０の摺接面６２に自己潤滑性樹脂からなるシール用チップ６６を装着しているので、給油が不要となる。そのため、オイルクーラ、オイルフィルタ及びオイルセパレータ等の潤滑油に関連する機器が不要となり、装置全体をコンパクト化できる。
従って、車体床下の狭いスペースに配置する際の自由度を増すことができると共に、メンテナンスが容易になる。

また、潤滑油を用いないので、油漏れや、圧縮空気側に潤滑油が流出するといったトラブルを解消できる。また、スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄは、レシプロ式圧縮機等と比べて、騒音の発生を小さく抑えることができる。

さらに、４台のスクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄが同一の型式及び同一の吐出空気容量をもつので、メンテナンスの方法を簡素化できる。また、空気圧縮装置１０の様々な吐出空気量に対応できるだけでなく、各スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄを同一の吐出空気容量としたことにより、合計吐出空気量の計算が容易になり、稼動させる空気圧縮機数を容易に設定できる。

また、収納ボックス３６を２階建て構造とし、上階に４台のスクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄを並列配置すると共に、下階にアフタークーラ２０、フィルタ装置２６及び除湿装置２７を配設し、該スクロール空気圧縮機１４Ａ〜Ｄの吐出口を主圧縮空気管１８に接続すると共に、該主圧縮空気管１８をアフタークーラ２０、フィルタ装置２６、及び除湿装置２７に接続しているので、収納ボックス３６をコンパクト化できる。
さらに、収納ボックス３６内の除湿装置２７から除湿装置２７に隣接した車体床下に装備された圧縮空気タンク３４に圧縮空気管を接続しているので、圧縮空気管を短縮できる。

本考案によれば、鉄道車両用空気圧縮装置のコンパクト化を実現でき、車体床下の狭いスペースへの配置する場合に、配置の自由度を広げ、かつメンテナンスを容易にできると共に、潤滑油漏れ等を防止できる。

１０鉄道車両用空気圧縮装置
１４空気圧縮機ユニット
１４Ａ〜Ｄスクロール空気圧縮機
２０アフタークーラ
２６メインラインフィルタ
２７除湿装置
３０，５０コントローラ
３１コントローラボックス
３４圧縮空気タンク
３６収納ボックス
３６Ａ上階
３６Ｂ下階
４０鉄道車両
４１車体
６０隔壁
６２摺接面
６６シール用チップ

Claims

車体の床下に装着された収納ボックス内に複数台の空気圧縮機を並列配置した空気圧縮機ユニット及びその関連機器を収納し、１ユニット分の吐出空気容量を該複数台の空気圧縮機で分担するようにしてなる鉄道車両用空気圧縮装置において、
前記複数台の空気圧縮機をオイルフリースクロール空気圧縮機で構成し、該オイルフリースクロール空気圧縮機から前記収納ボックスの内部又は該収納ボックスの近傍に配設された圧縮空気タンクに潤滑油が混入してない圧縮空気を供給するように構成したことを特徴とする鉄道車両用空気圧縮装置。
前記空気圧縮機ユニットを構成する複数台のオイルフリースクロール空気圧縮機を同一の吐出空気容量をもつ空気圧縮機で構成し、所要吐出空気容量に合致した必要数のオイルフリースクロール空気圧縮機を稼動させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用空気圧縮装置。
前記収納ボックスを２階建て構造とし、上階に前記複数台のオイルフリースクロール空気圧縮機を並列配置すると共に、下階にアフタークーラ、フィルタ装置及び除湿装置を配設し、
該複数台のオイルフリースクロール空気圧縮機の吐出口を主圧縮空気管に接続すると共に、該主圧縮空気管を前記アフタークーラ、フィルタ装置、除湿装置及び圧縮空気タンクの順で接続することにより、夾雑物を除去しかつ冷却除湿した圧縮空気を該圧縮空気タンクに供給するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用空気圧縮装置。
前記オイルフリースクロール空気圧縮機の摺接部位を自己潤滑性材料で構成することにより、オイルフリーを可能としたことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用空気圧縮装置。