JP6609467B2 - 鉄道車両要素用の冷却エアローリック装置及び対応する鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両要素を冷却するための冷却エアローリック装置であって、鉄道車両の屋根に配置されるように設計され、導管を含み、導管が鉄道車両に対して実質的に長手方向に延び、且つ、空気の取り入れ用の前方開口部を備える前方部分と、冷却すべき要素が収納される中央部分と、排気の放出用の後方開口部を備える後方部分とを連続的に含むタイプのものに関する。

本発明は、より詳細には、冷却装置（特に車両のトラクションモーターに電力を供給する電子パワー部品の冷却用の冷却装置）の凝縮器からの熱伝達流体の循環用のチューブを冷却するための冷却エアローリック装置に関する。

このような凝縮器の適切な動作を良好な性能で保証するために、チューブとそれらを囲む空気との熱交換を容易にするように、チューブの周りに空気の流れを生成する必要がある。

特許文献１には、空気循環導管を備え、その内部に冷却すべき要素（この場合、制動加減抵抗器）が収納される、冷却エアローリック装置が記載されている。導管は前方及び後方部分を有し、前方及び後方部分は、動いている車両に沿って流れる空気の一部を方向転換させて、冷却すべき要素の周りを循環させるために、鉄道車両のルーフカウリングの上で展開することができる可動スクープを形成する。

しかしながら、このような冷却エアローリック装置は、十分な満足を与えるものではない。導管を通る空気の流れは、前方及び後方部分を作動させるための作動シリンダの機械的な故障を起こしやすい。このように、可動スクープを有する解決策は実用的ではない。

また、このような冷却エアローリック装置は車両の速度に影響されやすい。低速度では、冷却すべき要素にもたらされる空気の流れが不十分である。高速度では、鉄道車両の周りの空気流の境界層がばらばらになり、車両の外壁から離れ、前方及び後方スクープを超えて移動する傾向がある。このため、装置によって取り込まれる空気の流れは、効果的な冷却を確保するのに不十分である。

特許文献２には、導管を備え、空気の取り入れ用の前方開口部と排気の放出用の後方開口部との間の導管の輪郭が、ベンチュリー効果を用いて導管内の空気の流れの加速を引き起こすように漸進的に変化するエアローリック装置が開示されている。

欧州特許第０５７８５４９号明細書 国際公開第２００８／０３１７５２号

従って、本発明の目的は、上記課題を解決することである。

このため、本発明の対象は、特許請求の範囲に従う装置及び鉄道車両に関連する。

本発明は、一実施例としてのみ与えられる以下の記載を読むこと及び添付の図面を参照することによって、理解されるであろう。

本発明の実施形態の一実施例に従うエアローリック装置を備える鉄道車両の斜視図である。 図１に示した車両に取り付けられた冷却エアローリック装置の、部分的に示され且つ一部の壁が透明に示されている斜視図である。 図２に示した冷却装置の、車両に対して長手方向の平面に沿って部分的に示されている断面図である。

図１は、鉄道車両１を全体的に表したものである。

本明細書では、ＸＹＺ座標系が車両１に関連付けられており、Ｘ軸は車両１の進行方向に沿って後方から前方に方向付けられた車両１の長手方向軸であり、ｙ軸は右から左に方向付けられた鉄道車両の横軸であり、ｚ軸は下から上に方向付けられた車両１の鉛直軸である。

車両１は、その本体が側壁１６と屋根１８とで構成される、少なくとも１つの車両１４を含む。

屋根１８は、屋根の上に配置された車両の器具及び工具類を収納するためのカウリングカバー１７を支える。

特に、カウリング１７は、２つの冷却エアローリック装置１０を受け入れるための、上から開けられるハウジング２２の範囲を定める。

各装置１０は、カウリング１７の前方及び後方にある２つの横方向壁の間で、車両１の屋根１８上に配置されている。装置１０は、車両１４の正中面Ｘ−Ｚに関して対称に配置されている。

冷却エアローリック装置１０は、車両のトラクションモーターへの電源供給を確保するための絶縁ゲートを備えるバイポーラトランジスタの組立体（「絶縁ゲートバイポーラトランジスタ」の英語の頭文字「ＩＧＢＴ」で知られる）の冷却装置１３（図３）の凝縮器１２の部分を冷却することを意図している。

凝縮器１２は、本明細書で以下に記載するように、装置１０の内部に収納された熱伝達流体の循環用の複数のチューブ１４によって形成されている。

図２及び図３のＸ−Ｚ平面に対して平行な平面の断面に示されているように、装置１０は主導管２４及び副導管２６を備え、主導管２４と副導管２６との間に空気の循環用の空気循環路５０が形成されている。

主導管２４は実質的に長手方向に延びている。

前方開口部２８と後方開口部３０との間に、主導管２４は、前方から後方に向かって、前方部分３２と、中央部分３４と、後方部分３６とを連続的に備える。

中央部分３４は、その内部に冷却すべき凝縮器１２のチューブ１４が収納される部分である。チューブ１４は、横方向Ｙに対して平行に配置されるように取り付けられている。

前方部分３２は、主導管２４への新鮮な空気の取り入れのための前方スクープを構成している。

前方部分３２は、カウリング１７の上面及び側面の両方でカウリング１７に沿って流れる空気の流れを捕捉するように、車両１の静止車両範囲に最も近い横断面Ｙ−Ｚの投影において、前方開口部２８が外へ広がるように、フレア状になっている。

後方部分３６は、主導管２４からの高温空気を排出する後方スクープを構成している。

後方部分は、主導管２４を流れる空気をカウリング１７の上及び側面に抑えるように、車両１の静止車両範囲に最も近い横断面Ｙ−Ｚの投影において、後方開口部３０が外へ広がるように、フレア状になっている。

主導管２４の壁は、Ｘ−Ｚ面に沿って、導管の横断面が、前方開口部２８から中央部分３４に向かって縮小した後、中央部分３４から後方開口部３０に向かって拡大するような輪郭を示す。

より正確には、主導管２４の横断面の長手方向の漸進的変化は、中央部分３４においてベンチュリー効果を用いて空気の流れの加速を引き起こすように変化する。

前方部分３２は、従って、その表面が前方から後方に向かって縮小する横断面を示す。横断面の表面の変化は、前方開口部２８から中心部分３４の入口まで連続している。

前方開口部２８の位置における前方部分３２の横断面の表面とその中央部分３４との接合部の位置における前方部分３２の横断面の表面との比は、２より大きく、有利には２と３の間に含まれる。

後方部分３６は、従って、その表面が前方から後方に向かって拡大する横断面を示す。横断面の表面の変化は、中心部分３４との接合部から後方開口部３０まで連続している。

後方開口部３０の位置における後方部分３６の横断面の表面とその中央部分３４との接合部の位置における後方部分３６の横断面の表面との比は、２より大きく、有利には２と３の間に含まれる。

主導管２４の適切な形状により、空気は冷却すべき管１４の周りを適切な速度で循環するように加速される。この加速は、主導管２４の前方部分３２における吸気の低速度、冷却すべき要素を冷却するには不十分であろう速度を補償することができる。

従って、鉄道車両が低い走行速度の場合でも、中央部分で循環する空気流の速度は、冷却装置の効率的な動作を確保するのに必要な熱量の排出を可能にするように十分高い。

好ましくは、主導管２４の性能を更に改善するために、装置１０は副導管２６を含み、副導管２６は、鉄道車両の長手方向において、主導管２４に対して実質的に平行に且つ主導管２４の上に延在する。

前方オリフィス４０と後方オリフィス４２との間に、副導管２６は、前方から後方に向かって、前方部分４４と、中央部分４６と、後方部分４８とを連続的に備える。

中央部分４６は、主導管２４の中央部分３４の上に位置する。

前方オリフィス４０は、外部から副導管２６への新鮮な空気の取り入れを可能にする。前方部分４４は、空気を取り込み、それを中央部分４６に移動させることを可能にするスクープを形成する。

後方オリフィス４２は、副導管２６から外部への高温空気の排出を可能にする。後方部分４８は、中央部分４６からの空気の排出を可能にするスクープを形成する。

中央部分４６の側壁、頂壁及び底壁はチャンバを画定する。

中央部分４６の底壁は、中央部分３４と中央部分４６との間の流体連通を可能にする通路５０を備える。５８グリッドが通路５０を横切って配置されている。

副導管２６の横断面は、前方から後方まで実質的に一定である。

副導管の中央部分４６は、副導管２６内を循環する空気流内に乱流を発生させるのに役立つ偏向器６０を備える。

偏向器６０は、中央部分４６の上壁で支えられる。偏向器６０は、上壁からグリッド５８に向かって突出している。

偏向器６０は、前方部分４４によって取り込まれる空気の流れ内に乱流を発生させることができる、ロッド、平面、又は他の任意適切な形状をとる。

従って、中央部分４６は、副導管内を循環する空気の流れの中に乱流を発生させるように設計されている。これらの乱流は、通路５０の位置に、従って主導管２４の中央部分３４に低気圧を発生させることができる。

好ましくは、乱流によって作られた低気圧は、冷却すべきチューブ１４によって引き起こされる主導管内の負荷の損失を補償する。

主導管と副導管との間の通路５０は、主導管に取り込まれた空気の流れの一部が副導管内を通り、副導管の後方オリフィスを通って吐出されることを可能にする。

主導管２４の中央部分３４の低気圧の拡大が、前方部分２８によって取り込まれた空気を大幅に加速する。

副導管２６は、このようにして主導管２４のエアローリックを向上させることができる。

冷却エアローリック装置１０は、ファン又は他の機械的な可動部品又は回転部品に頼ることなく、最適な冷却を確保する。

冷却エアローリック装置は、有利には、凝縮器を冷却するためにベンチュリー効果を利用する。

Claims (9)

1. 鉄道車両（１）の要素（１２）を冷却するためのエアローリック装置（１０）であって、導管（２４）を備え、前記エアローリック装置（１０）は前記導管が前記鉄道車両（１）に対して実質的に長手方向に延びるように前記鉄道車両（１）の屋根（１８）に配置されるように設計されており、前記導管は、空気の取り入れ用の前方開口部（２８）を備える前方部分（３２）と、冷却すべき前記要素（１２）が収納される中央部分（３４）と、排気の放出用の後方開口部（３０）を備える後方部分（３６）とを連続的に含み、前記導管（２４）の横断面を有する表面が、前記前方開口部（２８）から前記後方開口部（３０）へ、ベンチュリー効果を用いて前記導管（２４）内の空気の流れの加速を引き起こすように漸進的に変化し、前記導管（２４）は主導管であり、前記装置は前記主導管に対して実質的に平行に延びる副導管（２６）を更に含み、前記副導管（２６）は、空気取り入れ用の前方オリフィス（４０）を備える前方部分（４４）と、中央部分（６０）と、空気排出用の後方オリフィス（４２）を備える後方部分（４８）とを含み、前記副導管（２６）の横断面の表面は、前記副導管の前方オリフィス（４０）から後方オリフィス（４２）へ、前記主導管内の空気の流れの加速を促進する乱流を発生させるように漸進的に変化することを特徴とする、エアローリック装置（１０）。
2. 前記主導管の中央部分（３４）の横断面の表面は、前記主導管の前方部分（３２）の横断面の表面よりも低い、請求項１に記載のエアローリック装置（１０）。
3. 前記主導管の中央部分（３４）の横断面の表面は、前記主導管の後方部分（３６）の横断面の表面よりも低い、請求項２に記載のエアローリック装置（１０）。
4. 前記主導管の前方開口部（２８）及び後方開口部（３０）は、前記鉄道車両（１）の長手方向軸に対して実質的に横断方向に配置されている、請求項１から３に記載のエアローリック装置（１０）。
5. 前記副導管（２６）と前記主導管（２４）は、空気の循環を可能にする通路（５０）によって互いに接続されており、前記通路は、前記主導管の中央部分（３４）と前記副導管の中央部分（４６）との間に延在し、前記擾乱が前記主導管（２４）の中央部分（３４）内で空気の流れの加速を促進する、請求項１から４のいずれか１項に記載のエアローリック装置（１０）。
6. 前記副導管の中央部分（４６）は、前記副導管（２６）内で循環する空気の流れの中に乱流を発生させる少なくとも１つの偏向器（６０）を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載のエアローリック装置（１０）。
7. 前記偏向器（６０）は、前記副導管（２６）の中央部分の上面によって支えられ、前記副導管の中央部分（４６）内に突出している、請求項６に記載のエアローリック装置（１０）。
8. 前記偏向器（６０）はロッド又はプレートである、請求項７に記載のエアローリック装置（１０）。
9. 冷却すべき要素（１２）を備える鉄道車両（１）であって、前記冷却すべき要素（１２）を冷却することができる請求項１から８のいずれか１項に記載の冷却エアローリック装置（１０）を有し、前記装置（１０）は、前記主導管（２４）の１つの軸が前記車両（１）の長手方向軸に対して実質的に平行に延びるように前記車両の屋根（１８）に固定されていることを特徴とする、鉄道車両（１）。

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