JP6862244B2 - 制御箱、および制御箱の組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、制御箱、および制御箱の組み立て方法に関する。

鉄道車両には、電子機器を接続する電線が搭載される。この電線は、車両の振動により破損することを防止するため、箱枠の一部に固定される。仮に、電線を固定する作業を箱枠の内部で行うと、作業スペースが狭く固定箇所も多くなる。そのため、従来では、電線固定具に電線を固定し、固定された電線固定具を筐体に取り付けていた。しかしながら、筐体内の空間が仕切り部材で仕切られている場合、電線固定部に固定された電線をそれぞれの空間にまたがって配線することが、作業の上で困難な場合があった。

特開平６−１７８４１１号公報

本発明が解決しようとする課題は、配線の作業負担を軽減することができる制御箱、および制御箱の組み立て方法を提供することである。

実施形態の制御箱は、箱枠と、仕切り部材と、支持板と、電線とを持つ。箱枠は、電子機器を収容するとともに、開口部が形成される。仕切り部材は、前記箱枠内の空間を仕切る。また、仕切り部材は、前記開口部の位置に対応する位置に凹部が形成される。支持板は、電線を支持する。また、支持板は、前記開口部に嵌め込まれている。電線は、前記支持板によって支持され、前記凹部を通過するとともに、前記仕切り部材によって仕切られた空間の少なくとも一つに収容された前記電子機器と接続されている。

実施形態の制御箱１０が搭載される鉄道車両１を側面から見た模式図である。 実施形態の制御箱１０の構成を説明するための図である。 実施形態の支持板１６０の構成を説明するための図である。 柱状支持具１７０の第１の形態例について説明するための図である。 柱状支持具１７０の第２の形態例について説明するための図である 支持板１６０ａを箱枠１００の開口部１０１に嵌め込んで制御箱を組み立てる手順について説明するための図である。

以下、実施形態の制御箱、および制御箱の組み立て方法を、図面を参照して説明する。

図１は、実施形態の制御箱１０が搭載される鉄道車両１を側面から見た模式図である。制御箱１０は、例えば、鉄道車両１の底部１ａに配置される。集電装置２は、架線からの電力を制御箱１０に供給する。制御箱１０は、例えば、図示しない電力変換部と、制御部とを収容する。電力変換部は、例えば、インバータを構成する半導体素子と、半導体素子をオンオフ制御するスイッチング回路とを含む。電力変換部には、制御部から走行用モータ３に発生させる牽引トルクを指示するトルク指令値が供給される。電力変換部は、トルク指令値に基づいて半導体素子をオンオフ制御することで、集電装置２から供給された電力を電動モータ駆動用の交流電力に変換して、走行用モータ３に供給する。これにより、制御箱１０は、走行用モータ３にトルクを発生させ、鉄道車両１を矢印方向（Ｘ方向）に走行させる。

次に、制御箱１０の構成について説明する。図２は、実施形態の制御箱１０の構成を説明するための図である。制御箱１０は、例えば、箱枠１００と、電子機器１２０と、仕切り部材１４０と、支持板１６０と、電線１８０とを備える。

箱枠１００は、例えば、鉄やステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属で形成される。箱枠１００は、電子機器１２０を収容する。また、箱枠１００には、開口部１０１が形成されている。開口部１０１には、後述する支持板１６０ａが嵌め込まれている。また、箱枠１００には、蓋体１００ａおよび１００ｂが形成されている。作業者は、箱枠１００内で電子機器１２０の設置や電線１８０の結線作業、メンテナンス作業等を行う場合には、蓋体１００ａおよび１００ｂを開けて作業を行う。

電子機器１２０は、例えば、電源装置やインバータ、制御装置等である。仕切り部材１４０は、箱枠１００内の空間を仕切る。図２において、箱枠１００には、二つの仕切り部材１４０ａおよび１４０ｂによって四つの空間１０２ａ〜１０２ｄが形成されている。電子機器１２０ａは、空間１０２ａに収容されている。電子機器１２０ｂおよび１２０ｃは、空間１０２ｂに収容されている。電子機器１２０ｄは、空間１０２ｃに収容されている。空間１０２ｄ内には、箱枠１００の外部の電線と接続可能な端子１０３が設けられている。また、それぞれの空間１０２ａ〜１０２ｄのうち、少なくとも一つの空間内には、支持板１６０ａまたは支持板１６０ｂを螺子やボルト等の締結部品で箱枠１００または仕切り部材１４０に取り付けるためのボス１０４、１０５が設けられている。

また、仕切り部材１４０ａおよび１４０ｂには、開口部１０１の位置に対応する位置に凹部１４２ａおよび１４２ｂが形成されている。凹部１４２ａおよび１４２ｂは、少なくとも支持板１６０に支持される電線１８０を、一方の空間から他方の空間に通過させることができる。仕切り部材１４０は、例えば、箱枠１００内部に螺子止めされてもよく、溶接されてもよい。

支持板１６０は、電線１８０を支持する。支持板１６０の具体的な構成および電線１８０の支持方法については、後述する。また、支持板１６０は、開口部１０１に嵌め込まれた状態で、箱枠１００の外側から螺子やボルト等によって箱枠１００に取り付けられている。制御箱１０が複数の支持板１６０を備える場合には、そのうちの一つが開口部１０１に嵌め込まれ、残りの支持板１６０が、箱枠１００の内壁または仕切り部材１４０に取り付けられてよい。

図２において、制御箱１０は、支持板１６０ａおよび１６０ｂを備える。支持板１６０ａは、開口部１０１に嵌め込まれて固定され、支持板１６０ｂは、ボス１０４上に螺子止めされている。

また、箱枠１００に二つの開口部１０１が形成されている場合には、それぞれの開口部１０１に支持板１６０が嵌め込まれてよい。

支持板１６０は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。これにより、例えば、箱枠１００内から支持板１６０を介して下方に放射される電磁ノイズを遮蔽することができる。したがって、例えば、線路近傍に接地された地上設備への悪影響を抑制することができる。また、支持板１６０を鉄やステンレスで形成した場合と比較して軽量化できるため、開口部１０１に嵌め込む作業者の負担を軽減させることができる。なお、支持板１６０を鉄やステンレスで形成しても構わない。

電線１８０は、支持板１６０で支持されている。また、電線１８０は、例えば、仕切り部材１４０ａおよび１４０ｂで区切られた箱枠１００内のそれぞれの空間１０２ａ〜１０２ｄのうち、少なくとも一つに収容された電子機器１２０、コネクタ、または端子１０３に接続されている。

図２において、例えば、電線１８０は、空間１０２ａで電子機器１２０ａに接続されるとともに、空間１０２ｄで端子１０３に接続されている。また、電線１８０は、空間１０２ｂで電子機器１２０ｂおよび１２０ｃに接続されるとともに、空間１０２ｃで電子機器１２０ｄに接続されている。

次に、支持板１６０の具体的な構成および電線１８０の支持方法について、図を用いて説明する。図３は、実施形態の支持板１６０の構成を説明するための図である。開口部１０１に嵌め込まれる支持板１６０ａは、例えば、取付部１６２と、弾性部材１６４と、分岐結合端子１６６と、平板支持具１６８と、柱状支持具１７０と、アース座１７２とを備える。

取付部１６２は、箱枠１００の開口部１０１に支持板１６０ａを嵌め込んだ状態で、支持板１６０ａを箱枠１００のボス１０５に取り付けるための部材である。取付部１６２は、例えば、支持板１６０ａと同様の金属で形成される。取付部１６２には、螺子やボルトの軸部を通す穴部１６２ａが形成されている。

弾性部材１６４は、支持板１６０ａを開口部１０１に嵌め込んだ場合に、支持板１６０ａと箱枠１００との接触部分に取り付けられている。図３において、弾性部材１６４は、支持板１６０ａの外周部に取り付けられている。弾性部材１６４は、例えば、支持板１６０ａの表面に接着剤により取り付けられる。また、弾性部材１６４は、支持板１６０の外周部に形成された凹部型の収容部に嵌め込まれることで取り付けられてもよい。

これにより、支持板１６０ａが開口部１０１に嵌め込まれて固定されると、箱枠１００の底面により弾性部材１６４が押圧された状態となる。そのため、開口部１０１と支持板１６０ａとの間で気体や液体等の物質が流通することが阻害される。

分岐結合端子１６６は、電線１８０を複数に分岐させたり、複数の電線１８０を結合させるための端子である。例えば、分岐結合端子１６６は、電線１８０から得られる電流を、複数の電線１８０に分配する。また、分岐結合端子１６６は、複数の電線から得られる電流を合わせて一つの電線１８０に流入させる。このように、分岐結合端子１６６を支持板１６０ａに設けることで、作業者は、支持板１６０ａを箱枠１００の開口部１０１に嵌め込む前に、電線１８０が分岐したり結合した形で支持板１６０ａに取り付けておくことができる。したがって、箱枠１００に支持板１６０ａを取り付けた後の作業を削減することができ、制御箱１０全体の組み立て作業の作業効率を向上させることができる。

平板支持具１６８は、少なくとも一つの電線１８０を支持する。平板支持具１６８は、電線１８０の取り付け面が支持板１６０ａよりも離間するように形成されている。作業者は、支持する対象の電線１８０を取り付け面でまとめるとともに、取り付け面を支持板１６０ａよりも離間させることで形成された隙間を通過させた結束バンド１７４で電線１８０を固定する。これにより、電線１８０は、平板支持具１６８に保持される。

柱状支持具１７０は、少なくとも一つの電線１８０を支持する。柱状支持具１７０は、例えば、コの字型の柱状部材であり、支持板１６０ａにおける電線１８０の取り付け面から所定距離だけ離れた位置まで延伸するように取り付けられている。

図４は、柱状支持具１７０の第１の形態例について説明するための図である。柱状支持具１７０は、例えば、取付部材１７０ａによって支持板１６０ａに取り付けられている。取付部材１７０ａは、柱状支持具１７０と一体に形成されていてもよい。また、柱状支持具１７０には、複数のスリット１７０ｂが形成されている。作業者は、支持する対象の電線１８０をまとめるとともに、スリット１７０ｂを通過させた結束バンド１７４で電線１８０を固定する。これにより、電線１８０は、柱状支持具１７０に保持される。柱状支持具１７０を備えることで、例えば、電子機器１２０が箱枠１００の底面から離れた位置に設置された場合であっても、電線１８０を支持した状態で電子機器１２０の近傍まで配線することができる。したがって、箱枠１００内の空間１０２を有効に活用することができる。

また、取付部材１７０ａは、支持板１６０ａにおける電線１８０の取り付け面に向かって柱状支持具１７０を傾斜させることが可能なヒンジ部１７０ａａが設けられていてもよい。これにより、作業者は、柱状支持具１７０が取り付けられた支持板１６０ａを持ち運ぶ場合に邪魔にならず、支持板１６０ａを開口部１０１に嵌め込む場合に、箱枠１００内の電子機器１２０や仕切り部材１４０に接触するのを防ぐことができる。そのため、作業者は、制御箱１０の組み立ての作業効率を向上させることができる。

図５は、柱状支持具１７０の第２の形態例について説明するための図である。第２実施例の柱状支持具１７０ｃは、延伸する長さを調整する機構が設けられている。具体的には、柱状支持具１７０ｃは、例えば、第１の柱状支持具１７０ｃａと第２の柱状支持具１７０ｃｂとを備える。第２の柱状支持具１７０ｃｂは、第１の柱状支持具１７０ｃａの内部を上下にスライド可能に形成されている。第１の柱状支持具１７０ｃａには、複数の開口穴１７０ｄが形成され、第２の柱状支持具１７０ｃｂには、開口穴１７０ｄに挿入する突起部１７０ｅが設けられている。作業者は、第２の柱状支持具１７０ｃｂをスライドさせ、固定したい位置で突起部１７０ｅを開口穴１７０ｄに挿入することで、第２の柱状支持具１７０ｃｂを固定する。これにより、柱状支持具１７０ｃの延伸する長さが調整される。したがって、作業者は、電子機器１２０の位置に応じて柱状支持具１７０ｃの延伸する長さを適切な長さに調整することができる。

アース座１７２は、電線１８０に含まれるシールド線のアース線と接続して接地させる。この場合、アース座１７２および支持板１６０ａは、例えば、導電体で形成される。この結果、支持板１６０ａと、箱枠１００とは、例えば、支持板１６０ａの取付部１６２または締結部品を介して電気的に接続される。アース線から流れる電流は、例えば、アース座１７２、支持板１６０ａ、および取付部１６２を経由して箱枠１００に流れる。これにより、箱枠１００にアース座１７２を設ける必要がなくなり、更にアース線の長さを短くすることもできる。なお、アース座１７２は、支持板１６０ｂに設けられてもよい。

支持板１６０ｂは、開口部１０１に嵌め込まれた支持板１６０ａに支持された電線１８０を支持板１６０ａから離れた位置で支持する。支持板１６０ｂは、複数の開口部１６０ｂａが形成されている。作業者は、支持する対象の電線１８０をまとめるとともに、開口部１６０ｂａを通過させた結束バンド１７４で電線１８０を固定する。これにより、電線１８０は、支持板１６０ｂに保持される。また、支持板１６０ｂには、支持板１６０ｂを箱枠１００または仕切り部材１４０に取り付けるための穴部１６０ｂｂが形成されている。作業者は、例えば、穴部１６０ｂｂに軸部を通した螺子やボルトをボス１０４の穴等に螺入して締め付けることで、支持板１６０ｂを箱枠１００に固定する。また、支持板１６０ｂは、仕切り部材１４０に取り付けられてもよい。

支持板１６０ａおよび１６０ｂに支持される電線１８０は、予め箱枠１００内に収容された電子機器１２０の位置に応じて、接続可能な長さの電線１８０が支持されている。また、電線１８０の端部には、取り付け対象の電子機器１２０に取り付けできるように、コネクタ１８２ａまたは圧着端子１８２ｂ等が設けられている。

図６は、支持板１６０ａを箱枠１００の開口部１０１に嵌め込んで制御箱を組み立てる手順について説明するための図である。例えば、作業者は、箱枠１００の底面に形成された開口部１０１に対して、箱枠１００の外部からＺ方向に支持板１６０ａを嵌め込む。この場合、作業者は、支持板１６０ａに支持された電線１８０を開口部１０１から箱枠１００内に収容させる。また、作業者は、支持板を嵌め込んだ状態で、取付部１６２の穴部１６２ａを通した螺子やボルトをボス１０５の穴に螺入して締め付けて、支持板１６０ａを箱枠１００に固定する。

また、作業者は、蓋体１００ａおよび１００ｂを開けて支持板１６０ｂを箱枠１００に固定するとともに、電線１８０を電子機器１２０および端子１０３等に接続することで、制御箱１０の組み立て作業が終了する。

（変形例）
ここで、上述した実施形態の変形例について説明する。例えば、箱枠１００に収容される電子機器１２０は、開口部１０１の近くに配置させてもよい。これにより、支持板１６０ａが支持する電線１８０の長さを短くすることができる。また、支持板１６０ａを嵌め込む開口部１０１は、箱枠１００の底面ではなく、天面、側面、蓋体等に形成されていてもよい。

また、支持板１６０ａおよび１６０ｂには、例えば、ノイズ対策用の電気部品や電流検出用のセンサ等の電線１８０に関連する部品が取り付けられていてもよい。これにより、箱枠１００外で、配線や電気部品との接続等を行うことができる。したがって、制御箱１０の組み立ての作業効率を向上させることができる。

また、支持板１６０ａの外周部に取り付けられる弾性部材１６４は、支持板１６０ａの外周部の代わりに（または、加えて）、開口部１０１の外周部に弾性部材を取り付けてもよい。この場合、弾性部材は、開口部１０１の外周部に接着剤により取り付けられてもよく、開口部１０１の外周部に設けられた凹部型の収納部に嵌め込まれることで取り付けられてもよい。

また、弾性部材１６４と接触する開口部１０１の外周部または支持板１６０ａの外周部には、弾性部材１６４を押し込むための突出部が形成されていてもよい。これにより、開口部１０１に支持板１６０ａを嵌め込む場合に、突出部によって他方にある弾性部材の表面が押し込まれ、弾性部材１６４が変形して密閉を保つ。したがって、弾性部材１６４に対する押圧力が、突出部分がない状態での押圧力よりも増加する。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電子機器１２０を収容するとともに、開口部１０１が形成された箱枠１００と、箱枠１００内の空間１０２を仕切る仕切り部材１４０であって、開口部１０１の位置に対応する位置に凹部１４２が形成された仕切り部材１４０と、電線１８０を支持する支持板１６０であって、開口部１０１に嵌め込まれている支持板１６０と、支持板１６０によって支持され、凹部１４２を通過するとともに、仕切り部材１４０によって仕切られた空間１０２の少なくとも一つに収容された電子機器１２０と接続されている電線１８０とを持つことにより、配線の作業負担を軽減することができる。また、少なくとも一つの実施形態によれば、作業者が箱枠１００内に入り込んで配線敷設作業をするスペースを確保する必要がないため、制御箱１０の実装密度を高めることができる。また、少なくとも一つの実施形態によれば、制御箱１０の小型化が可能になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…制御箱、１００…箱枠、１０１…開口部、１０２ａ〜１０２ｄ…空間、１０３…端子、１０４、１０５…ボス、１２０…電子機器、１４０…仕切り部材、１４２…凹部、１６０…支持板、１６４…弾性部材、１６８…平板支持具、１７０…柱状支持具、１７０ａ…取付部材、１８０…電線

Claims (8)

1. 電子機器を収容するとともに、開口部が形成された箱枠と、
   前記箱枠内の空間を仕切る仕切り部材であって、前記開口部の位置に対応する位置に凹部が形成された仕切り部材と、
   電線を支持する支持板であって、前記開口部に嵌め込まれている支持板と、
   前記支持板によって支持され、前記凹部を通過するとともに、前記仕切り部材によって仕切られた空間の少なくとも一つに収容された前記電子機器と接続されている電線と、
   を備える制御箱。
2. 前記開口部の外周部、または前記支持板の外周部のうち少なくとも一方に取り付けられる弾性部材であって、前記支持板が前記開口部に嵌め込まれることで他方に押圧され、前記開口部と前記支持板との間で物質が流通することを阻害する弾性部材を、更に備える、
   請求項１に記載の制御箱。
3. 前記支持板には、前記電線を支持し、前記支持板における前記電線の取り付け面から離れた位置まで延伸するように形成された柱状支持具が取り付けられている、
   請求項１または２に記載の制御箱。
4. 前記柱状支持具は、前記支持板における前記電線の取り付け面に向かって傾斜させることが可能なヒンジ部が形成された取付部材を介して、前記支持板に取り付けられている、
   請求項３に記載の制御箱。
5. 前記電線を支持する複数の支持板を備え、
   前記複数の支持板のうち少なくとも一つが、前記開口部に嵌め込まれ、残りの支持板が前記箱枠または前記仕切り部材に固定されている、
   請求項１から４のうち何れか１項に記載の制御箱。
6. 前記支持板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている、
   請求項１から５のうち何れか１項に記載の制御箱。
7. 前記支持板は、導電体で形成されるとともに、前記箱枠に電気的に接続され、
   前記支持板により支持される電線のアース線が、前記支持板に接続されている、
   請求項１から６のうち何れか１項に記載の制御箱。
8. 支持板に電線を取り付け、
   前記支持板を、箱枠に形成された開口部に嵌め込み、
   前記開口部に前記支持板を嵌め込むことによって、前記箱枠内の空間を仕切る仕切り部材に形成された凹部を通過させた前記電線を、前記仕切り部材で仕切られた空間の少なくとも一つに収容された電子機器と接続させる、
   制御箱の組み立て方法。

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