JP5563851B2 - ハイブリッド機関車 - Google Patents
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Description
体内に収納した運転室と、主変換装置を直方体状の筐体内に収納した電力変換部と、発電
装置と前記発電装置を冷却する冷却装置を直方体状の筐体内に収納した発電部と、蓄電装
置を直方体状の筐体内に収納した蓄電部と、運転室、電力変換部、発電部、蓄電部を搭載
する車体台枠と、車体台枠は、運転室、電力変換部、発電部、蓄電部と接続され、固定さ
れる車体台枠側固定部と、運転室、電力変換部、発電部、蓄電部は、車体台枠と接続され
固定される車体側固定部とを具備し、前記電力変換部に設けられる電力変換部電動機コネ
クタ、電力変換部発電部コネクタ、電力変換部蓄電部コネクタと、前記蓄電部に設けられ
る蓄電部電力変換部コネクタと、前記発電部に設けられる発電部電力変換部コネクタ、燃
料タンクコネクタとを有する。
本発明に基づく第1の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に基づく機関車の断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に基づく駆動システムの第1の回路図である。図3は、本発明の第1の実施形態に基づく駆動システムの第2の回路図である。図4は、本発明の図1の上図である。図5は、本発明の第1の実施形態に基づく車体台枠の取り付け部の断面図である。
図1、図4に示すように、第1の実施形態は、レール1、車輪2、車体台枠3、点検通路3a、燃料タンク11、電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7d、電力変換部4(点検面4c側に電力変換部電動機コネクタ14、電力変換部発電部コネクタ15、電力変換部蓄電部コネクタ16を有する)、蓄電部5(点検面5c側に蓄電部電力変換部コネクタ17を有する)、運転室6、発電部7(点検面7c側に発電部電力変換部コネクタ18、燃料タンクコネクタ19を有する)で構成されている。電力変換部4は、インバータ、コンバータ、制御装置等が6つの面を有する箱型の筐体内に収納されユニット化されている。蓄電部5は、蓄電池や蓄電池制御装置等が6つの面を有する箱型の筐体内に収納されユニット化されている。運転室6は、車両の運転に必要な装置が6つの面を有する箱型の筐体内に収納されている。発電部7は、エンジン、主発電機、ラジエタ等が6つ面を有する箱型の筐体内に収納されユニット化されている。図1に示すように、レール1に接触する車輪2は、広い面を有する車体台枠3と接続されている。また、レール1側とは反対側の車体台枠3の面上には、4つの辺がそれぞれ接続された枠形状の電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dが溶接により取り付けられる。また例えば、電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dの形状として、長手方向にコの字型が連続するような形状のものを複数使用した構成することも可能である。電力変換部枠4d上に電力変換部4が設置され、電力変換部4に隣接して蓄電部枠5d上に蓄電部5が設置される。蓄電部5に隣接して運転室枠6d上に運転室6が設置される。運転室6に隣接して発電部枠7d上に発電部7が設置される。また、車体台枠3のレール側の面でかつ、発電部7側に燃料タンク11が設置される。図4に示すように、電力変換部4、蓄電部5及び発電部7の周辺部には、運転室6と連通するように点検通路3aが、車台台枠3の外周部を利用して設けられている。
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部6を大型化している。以下に、蓄電部6の蓄電容量を向上させた駆動システムについての作用を説明する。
このように構成されたハイブリッド機関車を構成する車体台枠3は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の設置場所となる枠形状でかつ、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の外周部に取り付けられた固定部と同程度の大きさである電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dが溶接等で取り付けられる。車体台枠3は電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7d等の製缶作業が完了した後、塗装され、艤装職場に移送される。艤装職場に持ち込まれた車体台枠3は、空気ブレーキの配管や、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を接続するための電線ダクトや電線管を所定の位置にネジ等で固定し、配置する。車体台枠3に配置した電線ダクトや電線管内の配線作業の終了後、各電線を接続する結線作業を行う。
4側で凸部9bを囲い込むようなC字形状の凹部9aを取り付け、T字形状の凸部9bを
車体台枠3側で取り付けた構成とすると、凸部9bにそれぞれの筐体の凹部9aをはめ込
む組立て作業となる。そのため、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7の並べ方
が車体台枠3上の電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dに制限
されることなく、艤装作業の簡易化を向上させることが可能である。また、凹部9aを車
体台枠3側に取り付け、凸部9bを車体8側に取り付ける構成においても、車体台枠3上
の電力変換部枠4d、蓄電部枠5d、運転室枠6d、発電部枠7dに制限されることなく
、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠3上に設置することが可能で
ある。
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部5を車両走行の主な電源として使用し、発電部7を主に充電器として使用している。そのため、発電部7内のエンジンを小型化させることが可能となり、ラジエタを含めた発電部7に必要な装置全体を車体台枠上に搭載できるような筐体内に収納することが可能となり、ユニット化が実現した。このようなハイブリッド機関車は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠上に設置する作業を簡易化し、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のそれぞれを塵埃から保護することが可能となる。
本発明に基づく第2の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に基づくハイブリッド機関車の断面図である。尚、図1乃至5と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
図6に示すように、車体台枠3の端部に発電部7が設置され、発電部7に隣接して電力変換部4が設置され、電力変換部4に隣接して運転室6が設置され、運転室6に隣接して蓄電部5が設置される。
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部5を車両走行の主な電源として使用し、発電部7を主に充電器として使用している。そのため、発電部7内のエンジンを小型化させることが可能となり、ラジエタを含めた発電部7に必要な装置全体を車体台枠上に搭載できるような筐体内に収納することが可能となり、ユニット化が実現した。このようなハイブリッド機関車は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠上に設置する作業を簡易化し、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のそれぞれを塵埃から保護することが可能となる。
本発明に基づく第3の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図7は、本発明の第3の実施形態に基づくハイブリッド機関車の断面図である。尚、図1乃至5と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
図7に示すように、車体台枠3の端部には発電部7が設置される。発電部7と隣接して電力変換部4が設置される。電力変換部4と隣接して蓄電部5が設置される。蓄電部5と隣接して運転室6が設置される。
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部5を車両走行の主な電源として使用し、発電部7を主に充電器として使用している。そのため、発電部7内のエンジンを小型化させることが可能となり、ラジエタを含めた発電部7に必要な装置全体を車体台枠上に搭載できるような筐体内に収納することが可能となり、ユニット化が実現した。このようなハイブリッド機関車は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠上に設置する作業を簡易化し、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のそれぞれを塵埃から保護することが可能となる。
の点検面4a、4b、4cが確保でき、保守性を向上させることが可能である。また、騒
音や振動の発生する発電部7及び電力変換部4と運転室6間に比較的に騒音が発生しにく
い蓄電部5を配置するため、運転室6への騒音、振動の影響が抑制される。また、車体台
枠3の床下に燃料タンクを設置し、発電部7と該燃料タンクを燃料配管で接続した際に、
燃料配管が運転室や、電気機器である電力変換部4や蓄電部5の下を通過しないため、燃
料配管からの燃料漏洩等が発生した際に、電気配線に引火することが避けられ、安全性が
向上する。
電部7を搭載し、ディーゼル機関車として使用する場合には、蓄電部5を除去することで
簡単に大型発電部7の設置スペースの確保することが可能である。
本発明に基づく第4の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図8は、本発明の第4の実施形態に基づくハイブリッド機関車の断面図である。尚、図1乃至5と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。
図8に示すように、車体台枠3上の端部には、発電部7が設置される。発電部7と隣接して蓄電部5が設置される。蓄電部5と隣接して運転室6が設置される。運転室6と隣接して電力変換部4が設置される。
本実施形態のハイブリッド機関車は、蓄電部5を車両走行の主な電源として使用し、発電部7を主に充電器として使用している。そのため、発電部7内のエンジンを小型化させることが可能となり、ラジエタを含めた発電部7に必要な装置全体を車体台枠上に搭載できるような筐体内に収納することが可能となり、ユニット化が実現した。このようなハイブリッド機関車は、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7を車体台枠上に設置する作業を簡易化し、電力変換部4、蓄電部5、運転室6、発電部7のそれぞれを塵埃から保護することが可能となる。
また本実施形態1乃至第4の実施形態を実現するための発電部7の構造を説明する。発電部7はその装置自体の特性のために、吸気口と排気口を必要とする。図9は、発電部の構造図である。図9は、発電部7は発電部筐体7iと、発電部筐体7iを構成する外部から点検可能な点検面7a、7b、7c、及び吸気口7j、排気口7kと、発電部筐体7iの内部に設置されるエンジン7e、発電機7f、ファン7h、ラジエタ7gを図示している。燃料タンクの燃料を源動力としてエンジン7eか駆動すると発電機7fが回転する。発電機7fの回転に伴い、ファン7hが回転する。ファン7hが回転する際に、点検面7b及び7cに設けられた吸気口7jより外気が冷却風として取り込まれ、ファン7hの回転でラジエタ7gが冷却風によって冷却される。ラジエタ7gを冷却した冷却風は、発電部筐体7iが車体台枠3と接続している接続面とは反対側の天井面に取り付けられた排気口7kから、外気へと排出される。このような発電部7は、吸気速度を抑制するために充分な吸気面が確保し、かつ排気口を天井面に設けているため、車体台枠3上のいずれの場所に配置されても、吸気口7j及び排気口7kを確保することが可能である。
2 車輪
3 車体台枠
3a 点検通路
4 電力変換部
4a 点検面
4b 点検面
4c 点検面
4d 電力変換部枠
4e コンバータ
4f インバータ
5 蓄電部
5a 点検面
5b 点検面
5d 蓄電部枠
5e 蓄電池
5f コンバータ
5g 遮断器
6 運転室
6d 運転室枠
7 発電部
7a 点検面
7b 点検面
7c 点検面
7d 発電部枠
7e エンジン
7f 発電機
7g ラジエタ
7h ファン
7i 発電部筐体
7j 吸気口
7k 排気口
9 固定部
9a 凹部
9b 凸部
10 電動機
11 燃料タンク
12 架線
13 パンタグラフ
14 電力変換部電動機コネクタ
15 電力変換部発電部コネクタ
16 電力変換部蓄電部コネクタ
17 蓄電部電力変換部コネクタ
18 発電部電力変換部コネクタ
19 燃料タンクコネクタ
20 ボンネット
21 扉
Claims (8)
- 運転装置を直方体状の筐体内に収納した運転室と、
主変換装置を直方体状の筐体内に収納した電力変換部と、
発電装置と前記発電装置を冷却する冷却装置を直方体状の筐体内に収納した発電部と、
蓄電装置を直方体状の筐体内に収納した蓄電部と、
前記運転室、前記電力変換部、前記発電部、前記蓄電部を搭載する車体台枠と、
前記車体台枠は、前記運転室、前記電力変換部、前記発電部、前記蓄電部と接続され、
固定される車体台枠側固定部と、
前記運転室、前記電力変換部、前記発電部、前記蓄電部は、前記車体台枠と接続され固
定される車体側固定部とを具備し、
前記電力変換部に設けられる電力変換部電動機コネクタ、電力変換部発電部コネクタ、
電力変換部蓄電部コネクタと、
前記蓄電部に設けられる蓄電部電力変換部コネクタと、
前記発電部に設けられる発電部電力変換部コネクタ、燃料タンクコネクタと、
を有するハイブリッド機関車。 - 前記発電部は、車側側に設けられている吸気口と、
天井側に設けられている排気口と、
を有している請求項1記載のハイブリッド機関車。 - 前記発電部は、前記吸気口付近に設置される発電機、エンジンと、
前記排気口付近に設置されるラジエタと、
前記発電機と前記ラジエタの間に設置されているファンを有している請求項2記載のハ
イブリッド機関車。 - 前記車体台枠上の端部に前記電力変換部が設置され、
前記電力変換部の隣に前記蓄電部が設置され、
前記蓄電部の隣に前記運転室が設置され、
前記運転室の隣に前記発電部が設置されている請求項1から3のいずれか1項に記載の
ハイブリッド機関車。 - 前記車体台枠側固定部は、車体台枠上に前記運転室を固定する運転室固定枠と、
前記車体台枠上に前記電力変換部を固定する電力変換部固定枠と、
前記車体台枠上に前記蓄電部を固定する蓄電部固定枠と、
前記車体台枠上に前記発電部を固定する発電部固定枠と、
によって構成されることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド機関車。 - 前記車体台枠側固定部は、車体台枠の長手方向に沿って取り付けられている凹部で構成
され、
前記車体側固定部は、運転室、電力変換部、蓄電部及び発電部の筐体に取り付けられて
いる凸部で構成されることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド機関車。 - 前記車体台枠側固定部は、車体台枠の長手方向に沿って取り付けられる凸部で構成され
、前記車体側固定部は、運転室、電力変換部、蓄電部及び発電部の筐体に取り付けられる
凹部で構成されることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド機関車。 - 前記車体台枠上の一方の端部に前記電力変換部が設置され、
前記車体台枠上の他方の端部に前記発電部が設置されている請求項1に記載のハイブリ
ッド機関車。
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