JP6494408B2 - 車両機器の冷却装置 - Google Patents
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Description
車両の進行方向に並ぶ第1の機器と第2の機器とを走行風で冷却する冷却装置であって、
前記第1の機器から前記進行方向に垂直な第1方向に突出して第1の機器を冷却する第1の放熱器と、前記第1の放熱器より前記進行方向後方に離れて配置されて前記第2の機器から前記第1方向に突出して前記第2の機器を冷却する第2の放熱器と、
前記第1の放熱器と前記第2の放熱器とを覆い、走行風を導入及び排出する開口を有する保護カバーと、
前記保護カバーの外側から前記第1の放熱器と前記第2の放熱器との間に走行風を導く第1の風ガイドと、を備え、
前記第1の風ガイドは、前記進行方向の前端が前記第1の放熱器を覆う保護カバーよりも前記第1方向に張り出し、後端が前記第1方向において前記前端よりも前記第2の放熱器の基部側に近づく第1の傾斜面を有して、前記第1の放熱器を覆う保護カバーよりも前記第1方向外側を流れる走行風を前記第2の放熱器の前方に導くことを特徴とする。
図1は本発明の車両機器の冷却装置によって冷却される機器の設置例の模式図である。この図は、機器が鉄道車両90の床下の前後車輪91間に設置された場合を示している。冷却される第1の機器3aと第2の機器3bとは車両の進行方向Fに並ぶ。第1の機器3aと第2の機器3bとは収納箱2内に設置される。第1の機器3aが発生する熱を放散して冷却する第1の放熱器5a、および第2の機器3bが発生する熱を放散して冷却する第2の放熱器5bが収納箱2から進行方向Fと直交する方向に突出するように設置される。第1の放熱器5a、第2の放熱器5bは進行方向Fに間隔をあけて設置される。なお、図では第1の機器3aと第2の機器3bとが1つの収納箱2内に設置される場合を示したが、別々の収納箱に設置されていてもよい。第1の機器3a、第2の機器3bは、たとえば推進制御等に使用される電子部品で構成された発熱機器である。
図において、
H5a:第1の放熱器5aのY方向の高さ。
H5b:第2の放熱器5bのY方向の高さ。
H8a:第1の放熱器5aを覆う保護カバー8aのY方向の高さ。
H8b:第2の放熱器5bを覆う保護カバー8bのY方向の高さ。
なお、Y方向の高さとは、第1の放熱器5a、第2の放熱器5bの突出する基部を基準としたY方向の距離である。図では、各放熱器、各保護カバーのY方向の高さはX方向に一定としているが、X方向に一定でない場合は、最もY方向に突出する位置をY方向の高さとする。
H9fa:第1の導風板9aの走行風を取り込む前端側で、最もY方向に張り出した部分のY方向の高さ。
H9ra:第1の導風板9aの後端9rのY方向の高さ。
H89a:H9fa−H8a、第1の導風板9aの前端が保護カバー8aから張り出したY方向の距離。
D:第1の放熱器5aと第2の放熱器5bとの進行方向F(=X方向)の間隔。
G:第1の導風板9aと第1の放熱器5aを覆う保護カバー8aとが最も近接する距離。
θ:第1の導風板9aの傾斜面9pと進行方向F(=X方向)との間の角。以下では傾斜角と略す。
Pb:第1の傾斜面9pを後方に延長した線と第2の放熱器5bの前端を含むY軸と平行な線との交点。つまり、第1の傾斜面9pが第2の放熱器5bの前端のX位置において、どの位置に向かうかを示す点。
P5bs:第2の放熱器5bの前端におけるY方向基部。
P5bt:第2の放熱器5bの前端におけるY方向先端。
保護カバー8a、保護カバー8bは第1の放熱器5a、第2の放熱器5bとの間に隙間をあけているので、H8a>H5a、H8b>H5bである。また、第1の機器3aと第2の機器3bとは同じ発熱機器を想定しており、放熱器、保護カバーは同サイズであり、H5a=H5b、H8a=H8bとする。導風板9aの進行方向Fの前端9fは保護カバー8aよりもY方向に張り出し、H9fa>H8a、H89a>0である。なお、張り出した距離H89aは大きい方が下流側に多量の風を送ることができるが、風の抵抗が増加するため、たとえば、下流側の第2の放熱器5bの高さH5b以下などとすると好ましい。また、H89aが小さいと効果が十分なくなるため、たとえば下流側の第2の放熱器5bの高さH5bの1/4以上であることが好ましく、1/2以上であるとさらに好ましい。第1の導風板9aの傾斜面9pと保護カバー8aとの間は保護カバー8aの外側から取り込んだ風が通過する部分であり、距離Gはある程度十分な大きさであることが望ましく、たとえばH89aの1/2以上などとするとよい。保護カバー8aが傾斜面9pに近接する角部分を丸める、または角を傾斜面9pに平行にカットした形状とするなどしてもよい。また、第1の傾斜面9pの前端から進行方向(X方向)の前方に導風板9aの前部が長く伸びるようにしてもよい。
図17は実施の形態2の車両機器の冷却装置の構造の一部を示す斜視図である。この図は進行方向Fで上流側となる保護カバー8aと第1の導風板9aとを示すものである。本実施の形態2の第1の導風板9aは実施の形態1の第1の導風板9aとしてZ方向の両端を覆う板を備えた構造とした。この構造では両端の板がZ方向に風が流れ出ることを抑制する。また、アーム11のかわりに、この板の部分で第1の導風板9aを保護カバー8bに固定する。第1の導風板9aとそのZ方向両端の板の部分とは1枚の板を折り曲げて形成すると材料が少なくて済むので良い。ただし、別途にアーム11を設けてもよく、第1の導風板9aとZ方向に風が流れ出ることを抑制する部分とが別部材で構成されていてもよい。両端の板で風が流れ出ることを抑制したが、さらに多数の板を利用して抑制する構成であってもよい。
図18は実施の形態3の車両機器の冷却装置の構造の一部を示す斜視図である。この図は進行方向Fで上流側となる保護カバー8aと第1の導風板9aとを示したものである。第1の導風板9aに入った風がZ方向に風が流れ出ることを少なくとも2つの面で抑制する点で実施の形態2と同様であるが、本実施の形態3では、さらに2つの面のZ方向の間隔を進行方向後方になるほど狭めた構成である。2つの面と第1の傾斜面9pで囲んだ部分を風路と考えると、風路断面高さが後端側ほど小さくなる構成である。第1の導風板9aの前端側のZ方向の高さを保護カバー8aのZ方向の高さと同程度として、第1の導風板9aの前端側のZ方向の高さを第2の放熱器5bのZ方向の高さと同じか、またはそれより少し大きい高さとするとよい。
図20は実施の形態4の車両機器の冷却装置のZ方向から見た構造を示す上面図である。図21は実施の形態4の車両機器の冷却装置のY方向から見た構造を示す正面図である。図22は実施の形態4の車両機器の冷却装置の一部を示す斜視図である。図22は進行方向Fで上流側となる保護カバー8aと第1の導風板9aとを示すものである。なお、保護カバー8a開口部は省略した。本実施の形態4では風ガイドの進行方向後方側のZ方向の高さを絞った点で実施の形態3と同様である。本実施の形態4ではさらに、逆進行方向の風ガイドのZ方向の高さを絞り、進行方向側の風ガイドと逆進行方向の風ガイドとをZ方向に立体交差させた構成である。また、風ガイドを構成する導風板9、9bに加えて、導風板9の後部で、下流側の放熱器5の前方となる位置に、導風板9a、9bを通過した風の方向と分布とを放熱器5に向けて調整する整風器9c、9dを設けた。なお、整風器は導風板9a、9bと一体となるよう形成されてもよいし、保護カバー8a、8bの一部として形成されてもよい。
図23は実施の形態5の車両機器の冷却装置のZ方向から見た構造を示す上面図である。本実施の形態5は第1の導風板9a、第2の導風板9bが中間でZ方向に交差する点では実施の形態4と同様であるが、実施の形態4よりも単純な構造とした。本実施の形態5も実施の形態4と同様に、進行方向において、第1の風ガイド(導風板9a)の後端の一部が第2の風ガイド(導風板9b)の前端(逆進行方向では後端)よりも第2の放熱器5b側に近づくように伸びている。また、第2の風ガイド(導風板9b)の前端の一部が第1の風ガイド(導風板9a)の前端(進行方向では後端)よりも第1の放熱器5a側に近づくように伸びている。これにより、第1の放熱器5aと第2の放熱器5bの中間を超えて風を導くので、取り込んだ走行風がZ方向に流出する割合が少なくなり、下流側の放熱器5の冷却の性能が向上する。
図26は実施の形態6の車両機器の冷却装置のX方向から見た構造を示す正面図である。また、図27は実施の形態6の車両機器の冷却装置の構造を示す斜視図である。本実施の形態6の冷却装置の風ガイドは、上記の実施の形態のY方向への張り出しに加えてZ方向にも張り出す部分を有している。図26のように、進行方向から見た場合に、保護カバー8aからY方向に張り出した第1の傾斜面9pに加えて、−Z方向(下方)に張り出した第3の傾斜面9uを有している。また、本実施の形態6では第3の傾斜面9uがY軸に対して平行ではなく、少し傾斜するようにした。図に点線で表示するように、進行方向から見た場合に第3の傾斜面9uの法線はZ方向に対して傾斜している。この傾斜により、Z方向から取り込まれた走行風をZ方向だけでなくY方向に曲げることが可能となる。図では、第3の傾斜面9uが放熱器の設置された側に傾斜させた例を示している。この例では、Z方向から取り込まれた走行風も第1の傾斜面9pと同様に第2の放熱器の基部側に風を多く導くことが可能となり、冷却性能を向上させることができる。なお、図では第3の傾斜面9uを単純な平面としたが、曲面、傾斜が異なる複数の平面の組み合わせなどで構成されていてもよい。第3の傾斜面9uの傾斜は第2の放熱器の放熱密度の高い位置に向かうようにすればよく、必ずしも放熱器の設置された側に傾斜させなくてもよい。たとえば、第2の放熱器が設置された基部側から、ある程度Y方向に突出した位置でフィンの密度を高めた構成では、その位置で風量が高くなるように、第3の傾斜面9uをU字型の曲面で構成してもよい。なお、第1の傾斜面9pについても、同様に、曲面、傾斜が異なる複数の平面の組み合わせなどで構成されていてもよく、これに関しては上記のすべての実施の形態も含めて言えることである。
9p 第1の傾斜面、11 アーム、13 伝熱管、14 プレートフィン、
F 進行方向、R 逆進行方向
Claims (8)
- 車両の進行方向に並ぶ第1の機器と第2の機器とを走行風で冷却する冷却装置であって、
前記第1の機器から前記進行方向に垂直な第1方向に突出して第1の機器を冷却する第1の放熱器と、前記第1の放熱器より前記進行方向後方に離れて配置されて前記第2の機器から前記第1方向に突出して前記第2の機器を冷却する第2の放熱器と、
前記第1の放熱器と前記第2の放熱器とを覆い、走行風を導入及び排出する開口を有する保護カバーと、
前記保護カバーの外側から前記第1の放熱器と前記第2の放熱器との間に走行風を導く第1の風ガイドと、を備え、
前記第1の風ガイドは、前記進行方向の前端が前記第1の放熱器を覆う保護カバーよりも前記第1方向に張り出し、後端が前記第1方向において前記前端よりも前記第2の放熱器の基部側に近づく第1の傾斜面を有して、前記第1の放熱器を覆う保護カバーよりも前記第1方向外側を流れる走行風を前記第2の放熱器の前方に導くことを特徴とする車両機器の冷却装置。 - 前記第1の傾斜面の少なくとも一部を前記進行方向後方へ延長した先が前記第2の放熱器の前方と交差する位置が、前記第2の放熱器の前記第1方向の先端よりも前記第2の機器側の基部側であり、
前記第1の風ガイドは前記先端よりも前記基部側に多くの走行風を導くことを特徴とする請求項1に記載の車両機器の冷却装置。 - 前記第1方向において前記第1の傾斜面の後端が前記保護カバーよりも前記第2の機器の基部側に接近することを特徴とする請求項1または2に記載の車両機器の冷却装置。
- 前記第1の風ガイドは前記進行方向および前記第1方向に垂直な第2方向に風が流れることを抑制する少なくとも2つの面をさらに有し、該2つの面の前記第2方向の間隔が前記進行方向後方になるほど狭くなり、前記第1の傾斜面の表面を流れる風の前記第2方向の幅が前記進行方向後方になるほど狭められる請求項1から3のいずれか1項に記載の車両機器の冷却装置。
- 前記進行方向と反対方向である逆進行方向に車両が走行したときに、前記逆進行方向の前端が前記第2の放熱器を覆う保護カバーよりも前記第1方向に張り出し、後端が前記第1方向において前記前端よりも前記第1の放熱器の基部側に近づく第2の傾斜面を有して、前記第2の放熱器を覆う保護カバーよりも前記第1方向外側を流れる走行風を前記第1の放熱器の前方に導く第2の風ガイドを有し、
前記進行方向において、前記第1の風ガイドの後端のすくなくとも一部が前記第2の風ガイドの前端よりも前記第2の放熱器に近づくように後方に伸びている請求項1から4のいずれか1項に記載の車両機器の冷却装置。 - 前記第1の風ガイドと前記第2の風ガイドとは前記進行方向および前記第1方向に垂直な第2方向にずれた風路で交差することを特徴とする請求項5に記載の車両機器の冷却装置。
- 前記第1の風ガイドは前記進行方向の前端が前記進行方向および前記第1方向に垂直な第2方向に前記第1の放熱器を覆う保護カバーより張り出し、後端が前記第2方向において前記前端よりも前記第2の放熱器の基部側に近づく第3の傾斜面を有して、前記進行方向から見た前記第3の傾斜面の法線が前記第2方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の車両機器の冷却装置。
- 前記第1の風ガイドは前記保護カバーに棒状のアームで接続され、前記アームの断面形状が走行方向に流線形である請求項1から7のいずれか1項に記載の車両機器の冷却装置。
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