JP4959515B2 - 鉄道車両の排気口構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の車体外板に設けられる排気口の構造に関し、更に詳しくは、雨水等の浸入を防止することのできる鉄道車両の排気口構造に関する。

一般の鉄道車両（高速の鉄道車両を除く）においては、空調装置内に配設された押込み送風機などを用いて新鮮な外気を車内に導入するとともに、車内循環後の空気を、車体長手方向端部の妻面あるいは車体上部（屋根部）に設けられた排気口から車外に排出する自然換気システムが採用されている（高速の鉄道車両の例としては特許文献１等を参照）。

図３および図４は、一般の鉄道車両における自然換気システムに用いられている排気口の構造を示す断面図である。
これらの図に示すように、従来の鉄道車両における排気口は、その排気ダクトの開口部に複数の略Ｓ字型ルーバ６（あるいはフィン，フラップ等）からなる１列のグリル５を配設してラビリンスを形成する（図３）か、あるいは、グリル７の各ルーバ８間の開口に可動式の水切り羽根９（ダンパ，バタフライ弁等）を配設する（図４）かして、該排気ダクト内への雨水等の水分の浸入が防止されている。
特公平６−１３２９４号公報

ところで、鉄道車両によっては、機器の配置の都合上、前記換気用の排気口が、車体の妻面あるいは車体上部（屋根部）以外の側面（窓部等を含む側構体の外板）に設けられる場合もある。

しかしながら、従来のグリル構成の排気口を車体側面に配設した車両においては、以下のような問題が生じる。

・車体強度の面から、排気口面積（開口面積）は可能な限り小さくすることが求められるが、従来のＳ字型ルーバまたは水切り羽根形式のグリルのままで開口面積を小さくすると、排気抵抗（圧力損失）が大きくなり、新鮮な外気の必要量を確保するために、強制排気ファンの設置等が必要となる。

・また、降雨時や洗車時における車内への水分の浸入防止は絶対条件であるが、特に、車体外板に高圧水を吹き付けて洗浄するタイプの洗車機を用いる場合、洗車作業時には、その換気システムの送風機が停止していることが考えられる上、前記排気口の開口部に、水平方向からまともに高圧水が吹き付けられることが想定される。

なお、前述のグリルの各ルーバ間の開口に可動式の水切り羽根を設けた従来の排気口の場合は、可動部があるため、メンテナンス性が悪いという問題がある。また、上記洗車時の対応のみを考えた場合、排気口の開口部に開閉可能なシャッタ等を設ける方法も考えられるが、作業員が洗車作業の度にこの機構を忘れずに動作させ、作業終了後に開放せねばならず、構造が複雑になってコストアップになることも考え合わせると、現実的ではない。

本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、排気抵抗の上昇を招くことなく、圧力のかかった水や飛沫等の浸入を確実に防止することのできる鉄道車両の排気口構造を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車体外板に設けられた開口から車両内部の空気を外部に排出する鉄道車両の排気口構造であって、車体内部から外部に向けて連通するダクトと、車体の上下方向に所定の間隔で配置された複数の水平ルーバからなるグリルが、前記ダクトの開口部から内部にかけて第１グリル，第２グリル，第３グリルの順に３列配置された整流手段と、からなり、前記第１グリルを構成する各ルーバが、ダクト開口から内部に向けて上向きに傾斜するように配置され、前記第２グリルを構成する各ルーバが、ダクト開口から内部に向けて下向きに傾斜するように配置され、前記第３グリルを構成する各ルーバが、ダクト開口から内部に向けて上向きに傾斜するように配置されていることを特徴とする。

本発明は、車体外板に排気口が設けられる鉄道車両において、空気の流れを妨げないストレート形状あるいはヘの字形状のルーバからなる整流型の給排気グリルを、その排気口開口から内部にかけて所定の向きに３列並べて（３段構えで）配設することにより、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、車体内部から外部に向けて連通するダクトの開口部から内部（奥部）にかけて、複数の水平ルーバからなるグリルを、その各ルーバの向きが上向き−下向き−上向きとなるように順次並べて配設することにより、内部を通過する排気の抵抗（圧力損失）の増大を招くことなく、水分や飛沫等が１列目のルーバを通過してしまったとしても、２列目の下向きルーバでこれらを叩き落すことができる。また、ダクト底部で跳ね上がった水滴等があった場合でも、これを３列目の上向きルーバでダクト底部に戻すことができる。従って、本発明の鉄道車両の排気口構造は、車体外板に高圧水を吹き付けて洗浄するタイプの洗車機を用いる場合でも、その高圧水の車内への浸入を確実に防止することができる。

ここで、前記第１グリルと第２グリルとは、互いに近接する第１グリルの各ルーバの車体内部側端部と第２グリルの各ルーバの車体外部側端部とが、向かい合うルーバの端部間に互い違いに配置されるように、その車体上下方向の位相をずらして配設されているとともに、前記第３グリルは、この第３グリルと前記第２グリルの間に、該第２グリルと前記第１グリルの間よりも大きな空間を形成すべく、前記第２グリルから車体内部側に距離をおいた位置に配設されている構成を好適に採用することができる（請求項２）。

すなわち、第１グリルと第２グリルとを、その各ルーバの車体上下方向の位相が互いにずれるように配置することにより、外部から浸入する水に対する抵抗を更に大きくすることができるとともに、１列目の上向きルーバを通過してしまった飛沫等を、２列目の下向きの各ルーバに衝突させ、水（水滴）として回収することができるようになる。

また、第３グリルを、第２グリルから車体内部側に距離をおいた位置に配置して、この第３グリルと第２グリルの間に、比較的大きなすき間（空間）を形成することにより、前記飛沫等により２列目の各ルーバの車体内部側（ダクトの奥側）端部に生じた水滴が、第３列目のルーバ上に乗ってダクト奥側に向かうことを防止することができる。従って、前記第２グリルで生じた水（水滴）を、これら第２グリルと第３グリルの間で確実に回収することができる。

次に、請求項３に記載の発明は、第１，第２，第３グリルを、幅広面と幅狭面とからなる「断面が略ヘの字状」の屈曲ルーバから構成したものであって、互いに近接する前記第１グリルの各ルーバの車体内部側端部近傍と前記第２グリルの各ルーバの車体外部側端部近傍とが、互いに向き合う同じ方向に向けて折り曲げられている構成、すなわち、前記車体上下方向に互い違いに配設された第１，第２グリルを構成する各屈曲ルーバを、その屈曲部どうしが第１グリル−第２グリル間を挟んで同じ向き（略水平方向）となるように配置することにより、これら第１グリル−第２グリル間を排気がスムーズに流れ、通過する排気の抵抗（圧力損失）の増大を抑制しつつも、１列目の屈曲ルーバを通過してしまった水分や飛沫等を、２列目の屈曲ルーバで叩き落とすことができるようになる。

また、前記第３グリルの各ルーバの車体内部側端部近傍が、車体下方へ向けて折り曲げられている構成、すなわち、第３グリルを構成する各ルーバの屈曲部が車体内部側（ダクトの奥側）となるように配置することにより、前述のダクト底部で跳ね上がった水滴等をダクト底部に戻す効果を更に高めることができる。

なお、第１，第２，第３グリルを構成する各ルーバは、排気を整流する効果を生むため、「車体の上下方向に所定の間隔で配置」することが好ましいことは勿論、これらの間隔（ルーバ間の上下方向距離）を、第１，第２，第３グリル間で統一することにより、更に整流効果を高めることができる。

以上のように、本発明の鉄道車両の排気口構造によれば、車体外板に小さな開口面積の排気口しか設けられない鉄道車両の場合でも、排気抵抗の上昇を招くことなく、洗車機等による圧力のかかった水や飛沫等の浸入を確実に防止することができる。

以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、車体側面に設けられる排気口の例であり、図２は、本発明の実施形態における鉄道車両の排気口の構造を示す要部断面図である。

本実施形態における鉄道車両は、屋根部（客室天井部）に設置した空調装置内に配設された押込み送風機（図示せず）を用いて、新鮮な外気を車内に導入し、車内循環後の空気を、車体の長手方向（進行方向）端部近傍の外板（車両側面）に設けられた２ヶ所の排気口１０から車外に排出する自然換気システムを採用している。なお、側面換気口は、１両あたり４ヶ所設けられているが、残りの２ヶ所は非常時の外気導入用であり、通常はダンパにより閉鎖されている。

また、この排気口（排気装置）１０は、図２に示すように、車体内部から外部にかけて連通するように設けられたダクト４と、このダクト４の開口部４ａから内部（奥部）４ｂにかけて配設された３列（３段）のグリル（第１グリル，第２グリル，第３グリル）１，２，３とから構成されている。

本実施形態における鉄道車両の排気口構造の特徴は、排気の整流手段を構成する第１，第２，第３の各グリル１，２，３が、それぞれ１枚のステンレス板を折り曲げて広幅部（ａ）と狭幅部（ｂ）を形成したブレード状のルーバ（１１，２１，３１）を、車体の上下方向（図示上下方向）に所定の間隔で複数配置して形成されているとともに、この第１グリル１を構成する各ルーバ１１は、その広幅部１１ａがダクト開口４ａから内部４ｂにかけて上向きとなるように、この第２グリル２を構成する各ルーバ２１は、その広幅部２１ａがダクト開口４ａから内部４ｂにかけて下向きとなるように、この第３グリル３を構成する各ルーバ３１は、その広幅部３１ａがダクト開口４ａから内部４ｂにかけて上向きとなるように、それぞれ傾きを揃えて取り付けられている点である。

また、第１グリル１と第２グリル２とを構成する各ルーバ１１，２１は、その狭幅部１１ｂ，２１ｂどうしが第１グリル−第２グリルの中間線を挟んで対称となる同じ向き（略水平方向）となるように配置されているとともに、互いに近接する第１グリルの各ルーバの狭幅部１１ｂ端部と第２グリルの各ルーバの狭幅部２１ｂ端部とが、向かい合うルーバの端部間に互い違いに配置されるように、その位相を車体上下方向にルーバ間隔の半分ずらして取り付けられている。

なお、第３グリル３を構成する各ルーバ３１はそれぞれ、第２グリル２からダクト内部（奥部）４ｂ側に少し距離をおいた位置に、その狭幅部３１ｂをダクト内部（奥部）４ｂ側にして取り付けられており、その広幅部３１ａ端部と、第２グリル２を構成する各ルーバ２１の広幅部２１ａ端部との間には、比較的大きなすき間（空間）Ｓが形成されている。

さて、以上のような構成の本発明の鉄道車両の排気装置の効果を確認すべく、実際の鉄道車両（実機）を用いて行った試験の結果について述べる。

試験は、図１のような、車体の長手方向側面に２ヶ所／車両（残り２ヶ所は非常時の外気導入用）の排気口が設けられた客車を用いて、車体に搭載済みの空調装置の押込み送風機を同一条件で作動させ、窓や乗降口等のその他開口を閉じた状態で行った。なお、同じ排気口を使用し、この排気口に実施例と従来例（比較例）の排気装置を取付・交換したため、これら排気装置における開口面積も同じものと推定される。

結果は、本実施形態における構成の排気装置を取り付け、押込み送風機を作動させた場合、車内の空気圧３５Ｐａ，導入外気量２１．９ｍ³／ｍｉｎでバランスしたのに対し、従来の略Ｓ字型ルーバによりラビリンスを形成した排気装置（図３）やグリルの各ルーバ間の開口に可動式の水切り羽根を配設した排気装置（図４）を用いた場合は、その車内の空気圧が１００Ｐａ以上に達することが判った。また、この場合、導入外気量は２１．９ｍ³／ｍｉｎを下回ると考えられる。

また、本実施形態における構成の排気装置を取り付けた鉄道車両の排気口に、水平方向から高圧水を吹き付ける試験でも、その内部に水の浸入が発生しないことが確認された。

以上の結果より、本実施形態における鉄道車両の排気口構造は、第１，第２，第３グリルを構成する各ルーバの整流効果により、従来の略Ｓ字型ルーバによりラビリンスを形成した排気装置やグリルの各ルーバ間の開口に可動式の水切り羽根を配設した排気装置に比べ、その排気抵抗（圧力損失）を低減できることが確認できた。

また、高圧水を吹き付けて洗浄するタイプの洗車機を模した試験においても、その高圧水の車内への浸入を確実に防止することが可能なことが確認できた。従って、本発明の鉄道車両の排気口構造は、排気抵抗の上昇を招くことなく、圧力のかかった水や飛沫等の浸入を確実に防止することができる。

なお、以上の実施形態においては、排気口を車体の側面にのみ設けた例を示したが、本発明の鉄道車両の排気口構造は、この例に限定されるものではなく、車体の妻面や車体上部（屋根部）等、車体外板の各所に設けられる排気口すべてに適用することができる。

鉄道車両の車体側面に設けられる排気口の例である。 本発明の実施形態における鉄道車両の排気口の構造を示す要部断面図である。 鉄道車両の妻面に設けられた従来の排気口の構造例を示す図である。 鉄道車両の屋根部に設けられた従来の排気口の構造例を示す図である。

符号の説明

１ 第１グリル
１１ ルーバ １１ａ 広幅部 １１ｂ 狭幅部
２ 第２グリル
２１ ルーバ ２１ａ 広幅部 ２１ｂ 狭幅部
３ 第３グリル
３１ ルーバ ３１ａ 広幅部 ３１ｂ 狭幅部
４ （排気）ダクト
５ グリル
６ルーバ
７ グリル
８ ルーバ ９ 水切り羽根
１０ 排気口

Claims (3)

1. 車体外板に設けられた開口から車両内部の空気を外部に排出する鉄道車両の排気口構造であって、
   車体内部から外部に向けて連通するダクトと、
   車体の上下方向に所定の間隔で配置された複数の水平ルーバからなるグリルが、前記ダクトの開口部から内部にかけて第１グリル，第２グリル，第３グリルの順に３列配置された整流手段と、からなり、
   前記第１グリルを構成する各ルーバが、ダクト開口から内部に向けて上向きに傾斜するように配置され、
   前記第２グリルを構成する各ルーバが、ダクト開口から内部に向けて下向きに傾斜するように配置され、
   前記第３グリルを構成する各ルーバが、ダクト開口から内部に向けて上向きに傾斜するように配置されていることを特徴とする鉄道車両の排気口構造。
2. 前記第１グリルと第２グリルとは、互いに近接する第１グリルの各ルーバの車体内部側端部と第２グリルの各ルーバの車体外部側端部とが、向かい合うルーバの端部間に互い違いに配置されるように、その車体上下方向の位相をずらして配設されているとともに、
   前記第３グリルは、この第３グリルと前記第２グリルの間に、該第２グリルと前記第１グリルの間よりも大きな空間を形成すべく、前記第２グリルから車体内部側に距離をおいた位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の排気口構造。
3. 互いに近接する前記第１グリルの各ルーバの車体内部側端部近傍と前記第２グリルの各ルーバの車体外部側端部近傍とが、互いに向き合う同じ方向向けて折り曲げられているとともに、
   前記第３グリルの各ルーバの車体内部側端部近傍が、車体下方へ向けて折り曲げられていることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両の排気口構造。

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