JP3563050B2 - 換気装置の製作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速車両の換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新幹線に代表される高速車両は、気密構体であるため、所定の割合で、車内の空気と車外の空気を入れ替える換気装置を搭載している。この換気装置は、トンネルを通過する際の圧縮波（正圧）、及び、膨張波（負圧）に対して車内の圧力変動を所定の範囲内に維持しながら換気できる性能を有する。
【０００３】
この換気装置は、特許第２６８５５２１号公報に記載されているように、回転軸を水平にした電動機の両端に、排気ファンと給気ファンを設けている。また、電動機の冷却のために、電動機をケースで囲み、客室からの排気空気をケースを経由して排気ファンに至るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】
一般に、換気装置は、電動機の冷却のためのケースを電動機のエンドブラケットに固定している。このため、換気装置の組み立て作業を困難にしている。
【０００５】
また、換気装置の所定の性能を維持する為に、定期的に送風機の羽根車に堆積したゴミを除去（掃除）したり、電動機の軸受を交換する必要がある。つまり、換気装置の保守作業のための分解作業が要求される。この場合、前記ケースを電動機のエンドブラケットに固定しているので、その分解作業が面倒であった。
【０００６】
本発明の目的は、組み立て作業、分解作業を容易にできるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、空気の入り口と出口を備える給気用空気流路と、前記空気の入り口と出口とは別の空気の入り口と出口を備える排気用空気流路とを内部に構成することができる箱を用意し、該箱は少なくとも一方の側面に開口を設けており、両軸型の電動機の回転軸の一端側には給気用送風機を有し、他端側には排気用送風機を有する送風装置を用意しておき、前記給気用送風機および排気用送風機のそれぞれは、空気の入り口と出口とを有するケーシングと羽根車とからなり、前記箱と前記送風装置とを水平方向に相対移動させて、前記排気用空気流路に前記送風装置を挿入し、前記送風装置の前記回転軸を水平方向に向けた状態で、前記箱に前記送風装置を固定し、前記側面の開口を蓋で覆い、これによって、給気用空気流路と排気用空気流路とをそれぞれ構成すると共に、結果的に換気のために４つの開口を形成すること、によって達成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による一実施例を図１から図２４によって説明する。まず、換気装置の製作手順の概略を図１によって説明する。
【０００９】
架台５０に電動機５５を固定する（ステップＳ１０）。
【００１０】
架台５０に固定した電動機５５の両側に、送風機の排気用ケーシング６１、給気用ケーシング７１を装着する（ステップＳ２０）。
【００１１】
電動機５５の両軸端に羽根車６３、７３をそれぞれ装着する（ステップＳ３０）。
【００１２】
排気用ケーシング６１及び給気用ケーシング７１の各々に排気用吸入管６４ｃ及び給気用吸入管７４ｃを装着する。（ステップＳ４０）。
【００１３】
前記ステップＳ１０からステップＳ４０の工程で製作された一体物を送風装置という。
【００１４】
給気流路及び排気流路を内蔵するサイレンサ箱１００の内部に前記送風装置を装着する。前記送風装置に電気配線する。また、送風装置を挿入した開口を蓋１５０で閉鎖する。また、その他の最終作業を行い、完了する（ステップＳ５０）。
【００１５】
次に、上記製作ステップのための各部の構成について説明する。
【００１６】
ステップＳ１０：図２から図３において、架台５０の上に両軸タイプの電動機５５をねじで締結する。電動機５５の軸は水平方向である。架台５０は平板とチャンネル材とを組み合わせて構成している。上方から見たとき、架台５０の端部は電動機５５よりも突出している。これによって架台５０をサイレンサ箱１００に挿入して上方からねじで締結できる。架台５０にはねじ穴またはナットがあり、電動機にはねじを通す穴がある。後述するねじの締結箇所は、このように、一方の部材にねじ穴があり、他方に穴がある。
【００１７】
ステップＳ２０：図４から図５において、電動機５５の両端に、排気用送風機のケーシング６１、給気用ケーシング７１をそれぞれ設置する。この送風機はシロッコファンである。
【００１８】
まず、送風機のケーシング６１、７１の下部を架台５０に固定する。ケーシング６１、７１において、電動機５５側の板にはブラケット６５、６６、７５、７６が有る。ブラケット６５、７５を架台５０の上面にねじで上方から締結する。
【００１９】
次に、ケーシング６１、７１を緩衝材６８、７８を介して電動機５５のエンドブラケットにねじで締結する。電動機５５側のケーシング６１、７１の板が締結される。この締結はケーシング６１、７１の羽根車挿入用の開口６１ｂ（７１ｂは図示せず。）から行う。ケーシング６１、７１の空気出口６２、７２には四方に突出するフランジ６２ｂ、７２ｂを有する。特に、フランジ７２ｂは必要である。
【００２０】
次に、ケーシング６１、７１の上部のブラケット６６、７６を上から剛体の連結部材６７で連結する。連結はねじで上方から締結して行う。
【００２１】
ステップＳ３０：図６から図７において、電動機５５の両軸端に羽根車６３、７３を取り付ける。これはケーシング６１、７１の吸い込み口側の開口６１ｂから行う。開口６１ｂは羽根車６３、７３の外径より大きい。
【００２２】
ステップＳ４０：図８から図９において、ケーシング６１、７１に吸い込み口側の板に吸込み口のための部材６４、７４を取り付ける。吸い込み口の部材６４について説明すると、開口６１ｂを覆うフランジ６４ｂと、吸入管６４ｃとからなる。フランジ６４ｂをケーシング６１にねじで締結する。吸入管６４ｃは吸い込み側が拡大している。部材７４についても同様である。
【００２３】
ステップＳ５０：図１０から図２４によって説明する。ステップＳ４０によって得られたものを送風装置と呼称する。この送風装置をサイレンサ箱１００の上面の開口から挿入して、固定する。また、電動機５５への電気配線作業を行い、開口を蓋１５０で覆う。また、排気ダクトユニット１８０の接続を行う。
【００２４】
図１０において、換気装置は送風装置を収納したサイレンサ箱１００と排気ダクトユニット１８０とからなる。サイレンサ箱１００の上面に給気流路の出口１３６を有する。サイレンサ箱１００の背面に給気流路の入り口１３１を有する。サイレンサ箱１００の右側面に排気ダクトユニット１８０を固定している。排気ダクトユニット１８０の上面に排気流路の入り口１９１を有する。口１３６、１９１はダクトを介して車体の客室に接続される。口１３６、１９１の周囲には車体側のダクトとの接続用のねじ穴を有する。排気ダクトユニット１８０の右側面に排気流路の出口１９６を有する。１０６は車体に吊下げるための架台である。
【００２５】
図１１から図２２において、サイレンサ箱１００は、サイレンサ箱と蓋１５０とからなる。蓋１５０はサイレンサ箱１００の上面を閉鎖するものである。蓋１５０はサイレンサ箱１００の上部にねじで締結する。
【００２６】
サイレンサ箱１００は、金属製の四画の箱である。底を有するが、上面は開口している。この箱を仕切り板で仕切って、排気流路と給気流路とを構成している。サイレンサ箱１００はそれぞれの空気流路の入り口１２１、１３１と出口１２６、１３６とを有する。排気流路の入り口１２１と出口１２６とはサイレンサ箱１００の右側面の板に開口している。給気流路の入り口１３１は背面に開口し、出口１３６は上面、すなわち蓋１５０に開口している。蓋１５０の上面は金属製の板である。サイレンサ箱１００の左側が給気流路であり、右側が排気流路になっている。
【００２７】
排気流路はサイレンサ箱１００の前面側から背面側への流路１２２と、背面に沿った流路１２３とからなる。排気用送風機からの空気は前面側に吐き出される。流路１２２と流路１２３とは仕切り板１１５で仕切られている。流路１２２から流路１２３への開口はサイレンサ箱１００の下部にある。流路１２３は出口１２６に接続している。
【００２８】
排気流路と給気流路とは仕切り板１１０で左右に仕切られている。仕切り板１１０は前面側の近くから背面の板にかけてある。仕切り板１１０には給気用送風機への入り口の開口１３３がある。仕切り板１１０の前面側と前面の板との間に仕切り板１１６、１１７がある。板１１６には給気用送風機の出口７２に対向する開口がある。仕切り板１１７は前面側の内部を左右に仕切るものである。給気流路は仕切り板１１９で入り口側流路１３２と出口側流路１３４とに仕切られている。
【００２９】
排気流路、給気流路を構成する壁面、すなわち、サイレンサ箱１００の板の内面、仕切り板１１０、１１５、１１６、１１７、１１９等、蓋１５０の板の内面には吸音材１０８を貼り付け、サイレンサとしている。空気流路の角部は円弧状にしている。吸音材の外面は適宜パンチングメタルで覆っている。
【００３０】
サイレンサ箱１００は底を有するものであり、底板の上面に架台５０を載せる架台１０５を設けている。電動機５５の下部にも吸音材１０８ｃを設置している。架台１０５の両側にケーシング６１、７１が位置する。
【００３１】
サイレンサ箱１００の上面の凹ませたフランジに蓋１５０を載せ、ねじで上方から締結している。
【００３２】
組み立て手順を説明する。まず、ステップＳ４０で得られた送風装置を蓋１５０を有しないサイレンサ箱１００に挿入し、架台１０５に載せる。架台５０の端部を架台１０５に上方からねじで締結する。送風装置はその回転軸を左右方向に向けている。それぞれの送風機の出口６２、７２は前面側を向いている。防振ゴムを介して載せるとよい。また、電線１０７を電動機５５の端子台に接続する。電線１０７は予めサイレンサ箱１００を貫通させている。
【００３３】
送風装置をサイレンサ箱１００に挿入すると、吸入管６４ｃ、７４ｃの先端が半円状の凹部を有する仕切り板１１１、１１２に噛み合う。仕切り板１１１はサイレンサ箱の右側面の板の内面（送風機側）に設置している。仕切り板１１２は仕切り板１１０に設置している。仕切り板１１２は仕切り板１１０よりも送風機側に位置している。
【００３４】
仕切り板１１１について説明すると、半円状の凹部の断面はＵ状の溝を有している。溝には断面がＵ状の緩衝材１１３を配置している。吸入管６４ｃの先端が緩衝材１１３に接する。半円状の凹部よりも上方の仕切り板１１１は台形状に拡大している。台形部にも断面がＵ状の緩衝材１１３ｂを配置している。仕切り板１１２についても同様である。
【００３５】
次に、サイレンサ箱１００に蓋１５０を上方からねじで締結する。蓋１５０の下面には流路１２２、１２３、１３２、１３４等に対向する吸音材を配置している。仕切り板１１０、１１５、１１６、１１７等に対向する箇所には緩衝材を配置し、空気漏れを防止する。
【００３６】
蓋１５０の下面には仕切り板１１１、１１２の開口を閉鎖する仕切り板１６１、１６２を吊下げている。仕切り板１６１について説明すると、仕切り板１６１の下端は、吸入管６４ｃの上部の半円部に接する半円状の凹部になっている。この凹部にはＵ状の溝がある。溝にはＵ状の緩衝材１１３を配置している。吸入管６４ｃの先端が緩衝材１１３に接する。また、凹状の半円部１２１ｂの左右は、仕切り板１１１に合わせて台形状に拡大している。台形部は緩衝材１１３ｂに接する。仕切り板１６２についても同様である。
【００３７】
送風装置をサイレンサ箱１００に挿入した位置は排気流路１２２である。電動機５５、排気用送風機、給気用送風機は排気流路１２２に位置する。排気用送風機の出口６２は排気流路１２２に位置する。
【００３８】
給気用送風機の口７２のフランジ７２ｂは排気流路１２２と給気流路１３０とを仕切る仕切り板１１６に接する。両者の間に緩衝材を配置している。フランジ７２ｂと仕切り板１１６とが接触するように、送風装置をサイレンサ箱１００の前面側に押し付けて、架台５０を架台１０５に締結する。
【００３９】
次に、サイレンサ箱１００の右側面の板に排気ダクトユニット１８０をねじで固定する。
【００４０】
図１１、図２３および図２４において、排気ダクトユニット１８０は、四画の箱であって、６面を板で覆っている。左端の外周に取り付け用のフランジを設けている。排気ダクトユニット１８０は吸気流路１９２と排気流路１９６がある。上面には吸気流路１９２の入り口１９１を開口している。右側面には排気流路１９６の出口１９７を開口している。左側面には、吸気流路１９２の出口１９３と排気流路１９６の入り口１９５を開口している。出口１９３は排気用送風機の吸気管６４ｃに対向している。
【００４１】
出口１９３は仕切り板１１１、１６１に緩衝材を介して接触する。排気流路１９６の入り口１９５は排気流路の出口１２６に対向している。入り口１９５は緩衝材を介してサイレンサ箱の右側面の板に接触している。このため、出口１９３の方が入り口１９５よりもサイレンサ箱１００側に突出している。
【００４２】
排気ダクトユニット１８０の空気流路１９２、１９６の壁面には吸音材を設置している。吸音材は排気ダクトユニット１８０の６面の板および、流路１９２と流路１９６とを仕切る仕切り板に設置している。内部に吸音材を配置した後、１つの面の板を固定して、排気ダクトユニット１８０とする。
【００４３】
入り口１９１からの排気空気は流路１９２、吸気管６４ｃを経て排気用送風機に至る。ここで昇圧されて流路１２２の前面側に吐き出される。流路１２２には電動機５５があるので、排気空気は電動機５５を冷却する。そして流路１２３、１９６を経由して外部に排出される。
【００４４】
入り口１３１から入った新鮮空気は流路抵抗器１４０、流路１３２を経由して給入管７４ｃから給気用送風機に至る。ここで昇圧されて、流路１３４の前面側に吐き出され、流路１３４から出口１３６に至る。流路抵抗器１４０は空気流路の開度を変更するものである。開度を変更して、車内に入る空気量を定め、車内の圧力を所定に設定する。開度の設定は入り口１３１から行う。
【００４５】
かかる構成によれば、送風装置の組み立ては上方または側方からすべて行えるものである。また、送風装置を上方からサイレンサ箱１００に挿入すれば、組み立てることができるものである。したがって、組み立てを容易に行えるものである。
【００４６】
また、上記箱には吸音材を配置してサイレンサとしているので、低騒音にできるものである。
【００４７】
また、保守作業のための分解は、換気装置を車体から取り外した後、蓋１５０を外し、送風装置を上方に抜き出せば行えるものである。
【００４８】
次に、送風装置を水平に置いて、吸い込み口の部材６４、７４を取り外し、羽根車６３、７３の掃除を行う。この掃除は軸から羽根車６３、７３を取り外して行ってもよい。また、軸受の交換はケーシング６１、７１を電動機５５のエンドブラケットから外し、該エンドブラケットを外せば行うことができる。
【００４９】
このように保守作業は重量物の送風装置を上下反転させて行う必要がなくなり、簡単に行うことができるものである。
【００５０】
サイレンサ箱１００には、給気用、排気用の２つの送風機を内蔵させるので、４つの開口が必要である。しかし、この開口は送風装置の挿入用の開口と兼用できる。上記実施例では給気流路の出口１３６は送風装置の挿入用の開口と兼用し、蓋１５０に設けている。また、排気流路の出口１２６を蓋１５０の設置できる。このようにサイレンサ箱１００には給排気用に結果的に４つの開口があればよく、蓋１５０を覆う前の箱に４つある必要はない。
【００５１】
送風機は高速で回転する。このため、送風機のケーシングが振動する恐れがある。ケーシング６１、７１の下部を架台５０に固定し、ケーシング６１、７１の上部同士を複数の連結部材６７で固定しているので、剛性を向上し、振動を抑制できる。
【００５２】
蓋１５０の内側に送風装置を挿入できる開口を設け、これを第２の蓋で覆うようにすることができる。仕切り板１６１、１６２は第２の蓋に設置する。これによれば、仕切り板１６１、１６２を仕切り板１１１、１１２に位置合わせやすくなる。
【００５３】
給気用送風機の出口７２と仕切り板１１６との関係は、吸気管６４ｃ（７４ｃ）と仕切り板１１１、１６１（１１２、１６２）との関係のようにすることができる。
【００５４】
また、出口７２のフランジ７２ｂを若干下向きに設け、仕切り板１１６を若干上向きに設け、両者を緩衝材を介して接続するようにすることができる。
【００５５】
また、仕切り板１１２、１６２は不要にできる。仕切り板１１０には入り口１３３が開口している。吸気管７４ｃの吸い込み口のフランジに緩衝材を介して仕切り板１１０に接触させる。この接触は電動機５５を仕切り板１１０側に押し付けて行う。また、排気送風機の出口７２のフランジ７２ｂが仕切り板１１６に接触する構成の場合は、電動機５５を左側と前面側に押し付ける。
【００５６】
仕切り板１１１、１６１は不要にできる。サイレンサ箱１００の右側面の板には入り口１２１が開口している。排気ダクトユニット１８０の出口１９３の部材を緩衝材を介して吸気管６４ｃのフランジに接触させる。この接触は排気ダクトユニット１８０をサイレンサ箱１００に固定することによって行う。出口１９３を突出させていれば、緩衝材の厚さを薄くできる。
【００５７】
排気ダクトユニット１８０と同様に、流路１３２、１３４を有するユニットをサイレンサ箱１００とは別ユニットにできる。
【００５８】
図２５の実施例を説明する。電動機５５は冷却にするため空気流路の内部にある。このため、連結部材６７ｂを電動機５５のハウジングに沿った円弧状として、電動機５５に沿って空気が流れるようにするとよい。連結部材６７ｂの前面側の上面には蓋１５０の吸音材１０８ｂ（図１９に示す。）が近接して配置されている。これによって連結部材６７ｂの上面を流れる空気量を少なくして、電動機５５側への空気量を大きくし、効果的に冷却する。吸音材１０８ｂの幅はケーシング６１、７１間の長さ程度である。
【００５９】
排気ダクトユニット１８０の流路１９６を除いて、サイレンサ箱１００から直接大気に排出できる。また、給気通路をサイレンサ箱１００内に設けているように、排気ダクトユニットの流路１９２、１９６をサイレンサ箱１００内に設けることができる。
【００６０】
上記実施例は１つの電動機の両軸端にそれぞれ送風機を設置したものであるが、１つの電動機に１つの送風機を設けたものを２つ設置する場合にも適用できる。
【００６１】
電動機５５を制御する機器、例えばインバータを空気流路に設置して冷却することができる。例えば、蓋１５０に設置する。
【００６２】
図２６の実施例を説明する。この図は送風装置を下方に抜いた状態の縦断面図である。この実施例は、サイレンサ箱２００の下面に送風装置を挿入する開口を設けたものである。他の構成は前記実施例と同様である。但し、右側面に接続する排気ダクトユニット１８０は示していない。保守作業の際は、排気ダクトユニット１８０を外し、次に、送風装置を下方に引き抜く。サイレンサ箱２００は車体２５０に付いたままである。
【００６３】
送風装置の架台５０はサイレンサ箱２００の下面の開口を覆う板（蓋）２１０に設置している。板２１０は強固に構成している。板２１０をサイレンサ箱２００に固定する。
【００６４】
前記実施例では垂直方向に送風装置を移動させているが、水平方向に移動させて収納させてもよい。移動方向は軸方向であれば、送風機の吸い込み口と出口の接続を簡単にできる。この場合、送風機の出口は移動方向に若干向けておくとよい。また、電動機はレールに沿って移動するようにするとよい。
【００６５】
上記実施例は１つの電動機に２つの送風機と１つのサイレンサ箱との組み合わせであるが、１つの送風機と１つのサイレンサ箱の組み合わせにすることができる。この場合、１つのサイレンサ箱には結果的に換気用の２つの開口があればよい。水平方向から挿入する場合は、送風機の出口を挿入方向（背面側）に向けて設け、挿入することによって、送風機の出口が仕切り板に接触するようにする。
【００６６】
本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容易に置き換えられる範囲におよぶものである。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、組み立て作業、分解作業を容易にできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の換気装置の製作手順を示すフローチャート。
【図２】架台に電動機を載せた正面図。
【図３】図２の右側面図。
【図４】図２の電動機に送風機のケーシングを設置した正面図。
【図５】図４の右側面図。
【図６】図４の送風機に羽根車を設置した正面図。
【図７】図６の右側面図。
【図８】図６の送風機に吸気管を設置した正面図。
【図９】図８の右側面図。
【図１０】本発明の一実施例の換気装置の平面図。
【図１１】図１０の換気装置から蓋を外した平面図。
【図１２】図１１の１２−１２断面図。
【図１３】図１１の１３−１３断面図。
【図１４】図１１の１４−１４断面図。
【図１５】図１１の１５−１５断面図。
【図１６】図１５の１６−１６断面図。
【図１７】図１５の１７−１７断面図。
【図１８】図１５の１８−１８断面図。
【図１９】図１０の蓋の縦断面図。
【図２０】図１０のサイレンサ箱と蓋との結合部の断面図。
【図２１】図１１の２１−２１断面図。
【図２２】サイレンサ箱の平面図。
【図２３】図１０の排気ダクトユニットの水平断面図。
【図２４】図２３の左側面図。
【図２５】送風機の他の実施例の右側面図。
【図２６】本発明の他の実施例の換気装置の分解した状態の縦断面図。
【符号の説明】
５５：電動機、６１、７１：送風機のケーシング、６２、７２：出口、６３、７３：羽根車、６４ｃ、７４ｃ：吸気管、６７：連結板、１００：サイレンサ箱、１０５、１０６：架台、１２２、１２３、１９２、１９６：排気流路、１３２、１３４：給気流路、１３１：新鮮空気入り口、１３６：新鮮空気出口、１９１：排気入り口、１９７：排気出口

Claims (1)

1. 空気の入り口と出口を備える給気用空気流路と、前記空気の入り口と出口とは別の空気の入り口と出口を備える排気用空気流路とを内部に構成し、少なくとも一方の側面に開口を設けているサイレンサ箱を用意し、
   両軸型の電動機の回転軸の一端側には空気の入り口と出口とを有するケーシングと羽根車とからなる給気用送風機を有し、他端側には空気の入り口と出口とを有するケーシングと羽根車とからなる排気用送風機を有する送風装置を用意し、
   前記サイレンサ箱に対して、前記送風装置を電動機の回転軸が水平方向となる姿勢で送風装置の軸方向に水平移動して、前記のサイレンサ箱の排気用空気流路に前記送風装置を固定し、
   前記サイレンサ箱の側面の開口を蓋で覆うことにより、給気用空気流路と排気用空気流路とをそれぞれ構成すると共に、結果的に換気のために４つの開口を形成すること、
   を特徴とする換気装置の製作方法。

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