JPH0728773U - 高速車両の主変圧器冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主変圧器の冷却風排気効率を向上させて高速
走行時の温度上昇を確実に抑制する冷却構造を提供す
る。 【構成】 車両床下に、両側面の側板と底面の塞ぎ板１
５からなる機械室を形成し、この機械室内に主変圧器８
およびこれを冷却するための送風機９を収容し、該送風
機の排気口２０を前記塞ぎ板１５に形成した高速車両の
主変圧器冷却構造において、前記排気口２０の最前部お
よび最後部の塞ぎ板下面に、車両走行中の該塞ぎ板下側
の気流に対する整流部材２１を突出させて設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は鉄道等の高速車両に搭載される主変圧器の冷却構造に関し、特に送風 機を用いた冷却風の排気効率向上策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

鉄道車両の駆動電圧を得るための主変圧器は、他の駆動用あるいは制御用機器 や空調装置等の各種機器とともに車両床下に設置される。新幹線等の高速車両に おいては、床下に設置されたこれらの車両駆動用の各種機器は、高速走行時の空 気抵抗を低減させまた周囲に対する騒音の発生を極力抑えるために、車両床下に 両側面の側板および下面の塞ぎ板により機械室を形成し、この機械室内に上記各 種駆動用機器を収容している。

【０００３】 このような機械室内の主変圧器冷却用送風機の排気口の構造としては、機械室 側面に設ける側面排気構造と機械室の底面（塞ぎ板）に設ける床下排気構造の２ 種類の構造が従来より採用されている。側面排気構造は、空気の乱れが少なく排 気しやすい反面騒音の問題や停車中のホームへの影響の問題等があり、近年主変 圧器の小型軽量化や冷却風量増加に対応して床下排気構造の開発が主として行わ れている。

【０００４】 図８は、従来の床下排気構造の高速車両床下機械室内に設けられた主変圧器の 冷却機構部分の構成図である。１４は車両の床板を示し、この床板１４に対し主 変圧器８および冷却用の送風機９が固定されその下面側は塞ぎ板１５で覆われる 。この塞ぎ板１５には送風機９からの冷却風の排気口２０が形成される。送風機 ９はダクト１９を介して主変圧器８の油冷却器１６に冷却風を送風する。油冷却 器１６には、主変圧器８からの油入口管１７および油出口管１８が接続される。 主変圧器８内には冷却オイルが充填される。主変圧器を冷却して温度上昇した冷 却オイルは入口管１７から油冷却器１６内に供給され、冷却器１６内を循環しこ こで送風機９からの冷却風により冷却されて出口管１８から主変圧器８に戻る。 送風機９は機械室内の空気を矢印Ａのように吸引し、これをダクト１９を介して 矢印Ｂのように油冷却器１６内に送り込む。この冷却風は矢印Ｃのように油冷却 器１６内を通過し内部を循環する冷却オイルを冷却し排気口２０を通して車両床 下のレール方向に排気される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記従来の主変圧器の冷却構造においては、高速走行時の空気 抵抗を極力小さくするために、機械室底面が排気開口部を除き平坦な塞ぎ板１５ で覆われているため、高速走行時に、塞ぎ板１５の下側の車外気流速度が大きく なり機械室から排気口を介して車外に排気するときの排気抵抗が増加して排気し にくくなる。このような車外気流による排気口２０での排気抵抗の増加により、 送風機９からの冷却風が排気口２０を通して十分排気されず、冷却機能に支障を 来すという問題を生じていた。このような排気口２０からの排気量不足による冷 却能力の低下は、時速２４０ｋｍ／ｈ程度の走行までは主変圧器の温度上昇は許 容範囲内であって問題はないが、これ以上の高速走行、特に３００ｋｍ／ｈ以上 の速度になると主変圧器の温度上昇が許容範囲を越えるため走行機能に支障を来 し高速走行ができなくなるという問題を生じていた。

【０００６】 本考案は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであって、主変圧器の冷却風 の排気効率を向上させて高速走行時の温度上昇を確実に抑制する主変圧器の冷却 構造の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案に係る高速車両の主変圧器冷却構造は、車両 床下に、両側面の側板と底面の塞ぎ板からなる機械室を形成し、該機械室内に主 変圧器およびこれを冷却するための送風機を収容し、該送風機の排気口を前記塞 ぎ板に形成した高速車両の主変圧器冷却構造において、前記排気口の最前部およ び最後部の塞ぎ板下面に、車両走行中の該塞ぎ板下側の気流に対する整流部材を 突出させて設けたことを特徴としている。

【０００８】 好ましい実施例においては、前記整流部材は、排気口の縁部に沿って設けた車 両の幅方向に連続する実質上柱状体からなることを特徴としている。

【０００９】 さらに好ましい実施例においては、前記整流部材を構成する柱状体は三角柱で あることを特徴としている。

【００１０】

【作用】

床下塞ぎ板の下側の気流がレール方向に整流され排気口部分に負圧帯が形成さ れる。これにより機械室内の空気が外部に排気されやすくなる。

【００１１】

【実施例】

図１は、本考案が適用される高速車両の外観図である。この高速車両は例えば ９両あるいはそれ以上の車両１により編成され、各車両１の床下部分にはスカー ト部（下部側板）および底面の塞ぎ板（後述）で覆われた機械室２が設けられる 。この複数の車両のうち特定の車両の機械室２内に駆動電圧を得るための主変圧 器が収容される。

【００１２】 図２は、主変圧器を収容した機械室２の構成を示す。（Ｂ）図は車両床下の平 面図であり、（Ａ）（Ｃ）はそれぞれ（Ｂ）図のＡ−Ａ方向およびＣ−Ｃ方向か らみた側面図である。床板１４の下側に、車両の両側の側面下部を構成する側板 ２５と底面を構成する塞ぎ板１５とにより機械室２が形成される。３は車輪を示 し、１３はレールを示す。この機械室２内に図示したように各種機器が床板１４ に固定されて収容される。４は換気装置、５は空気調和装置、６は電動送風機、 ７は配電箱である。車両中央部には主変圧器８およびこれを冷却するための送風 機（ブロアモータ）９が設けられる。１０は高圧機器箱、１１はブレーキ制御装 置、１２は補助空気圧縮機である。

【００１３】 このような機械室２内の主変圧器８および冷却用送風機９の部分の詳細を図３ および図４に示す。主変圧器８の本体内にはシリコーンオイル等の冷却オイルが 充填され、側面には冷却オイルを循環させるための電動油ポンプ２２（図４）、 および冷却オイルの温度および流量によって油ポンプ２２をオンオフして駆動制 御するための油温度継電器２３および油流継電器２４が設けられる。冷却オイル は油入口管１７を通して油冷却器１６（図３）内に供給されラジエータ形式の熱 交換用細管内を循環する。油冷却器１６内を循環した冷却オイルは油出口管１８ を通して主変圧器８本体に戻る。

【００１４】 送風機９は両側にファン９ａ（図４）を有し、外気（機械室内空気）を矢印Ａ のように吸い込む。吸い込まれた冷却外気は、ダクト１９を介して矢印Ｂのよう に油冷却器１６に送られる。油冷却器１６に送られた冷却外気は、矢印Ｃのよう に油冷却器１６を通過して内部を循環する冷却オイルを冷却する。冷却により熱 交換され温度上昇した冷却風は塞ぎ板１５に設けた排気口２０を通して、矢印Ｅ のように車外床下に排気される。

【００１５】 本実施例においては、塞ぎ板１５に形成した排気口２０の車両進行方向前後両 端の縁部に、断面が実質状三角形の整流部材２１を突出して設けている。このよ うな整流部材２１の作用により、高速走行中の車両床下の塞ぎ板１５の下側での 気流が、矢印Ｄのようにレール方向に整流され、排気口２０近傍に負圧領域が形 成され、機械室内から車外に向かって空気がでやすくなる。これにより、冷却風 の排気が促進され、矢印Ｅのように排気口２０を通して十分な風量の排気が行わ れる。

【００１６】 図５は、上記整流部材２１の具体的な形成例を示す。塞ぎ板１５は（Ａ）図に 示す所定寸法（単位はｍｍ）の各別のパネルユニットを連続してつなぎ合わせた ものである。この実施例では、塞ぎ板を構成する２枚のパネルユニットにわたっ て前述の冷却風の排気口２０が形成されている。このように２枚の塞ぎ板パネル ユニットに分けて排気口２０を形成することにより塞ぎ板１５の構造上の強度が 十分に確保される。整流部材２１は、（Ｂ）図に示すように、例えば鋼板をＶ字 状に曲げてリベットあるいは溶接等の適当な手段で塞ぎ板１５に固定し、実質上 三角柱形状の突出部材を排気口２０の前後両端部の縁に沿って車両の幅方向に形 成したものである。

【００１７】 図６は、上記三角柱形状の整流部材（整風板）を設けた場合の効果を示す図で ある。（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ下り走行と上り走行における車両速度に対する排 気口での風速の関係を示している。いずれの場合にも、走行速度にかかわらず整 風板を設けた方が整風板がない場合よりも排気口での風速が大きいことが実測さ れた。

【００１８】 図７は、前述の整流部材を装着した新幹線の高速試験車両の走行テストにおい て、送風機を停止した状態で主変圧器の冷却オイルを充填したタンク温度と油冷 却器周辺の温度の時間的変化を示すグラフである。ａは車速を示し、中央部は走 行状態、その両側部分は停止状態を示す。ｂはタンク内の冷却オイル温度、ｃは 冷却器周辺温度の代表値を示すが、いずれの場合にも車両走行開始後、許容範囲 内のある値まで温度上昇するがそれ以上の温度上昇は認められなかった。これは 排気口部に設けた整流部材の効果によるものと考えられる。

【００１９】 さらに別の実測試験結果を以下の表１に示す。この表に示すように、本考案に 係る整風板を設けることにより、整風板がない場合に比べ冷却油の温度および冷 却風の吸気温度がともに低くなっていることが実測された。これにより冷却能力 の向上を図ることが可能になる。

【００２０】

【表１】

【００２１】 別の整流部材の例として、前述の三角柱形状に代えて、半円柱あるいは四角柱 その他の角柱等または平板を用いても良い。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案においては、車両床下の塞ぎ板に開口した排気口 の両側に整流部材を突出させて設けるという簡単な構成により、走行中の床下気 流を地面方向に整流し効率よく負圧帯を形成して排気を促進し冷却風量を十分確 保して冷却能力の向上を図ることができる。これにより、高速走行においても主 変圧器の冷却が安定して確実に行なわれ温度上昇が抑えられるため、信頼性の高 い機能が達成され安定した高速走行が実施可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案が適用される高速車両の外観図であ
る。

【図２】 本考案が適用される車両床下機械室の構成図
である。

【図３】 本考案の実施例に係る床下機械室の要部断面
図である。

【図４】 本考案が適用される主変圧器冷却構造の平面
図である。

【図５】 本考案に係る排気口部分の具体的形成例の説
明図である。

【図６】 本考案の効果を示すグラフである。

【図７】 本考案の効果を示す別のグラフである。

【図８】 従来の車両床下機械室の要部構成図である。

【符号の説明】

８：主変圧器 ９：冷却用の送風機 １４：車両の床板 １５：機械室下面の塞ぎ板 １６：油冷却器 １９：ダクト ２０：排気口 ２１：整流部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 加藤 光男 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号 東 日本旅客鉄道株式会社内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両床下に、両側面の側板と底面の塞ぎ
   板からなる機械室を形成し、該機械室内に主変圧器およ
   びこれを冷却するための送風機を収容し、該送風機の排
   気口を前記塞ぎ板に形成した高速車両の主変圧器冷却構
   造において、前記排気口の最前部および最後部の塞ぎ板
   下面に、車両走行中の該塞ぎ板下側の気流に対する整流
   部材を突出させて設けたことを特徴とする高速車両の主
   変圧器冷却構造。
2. 【請求項２】 前記整流部材は、排気口の縁部に沿って
   設けた車両の幅方向に連続する実質上柱状体からなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の高速車両の主変圧器冷
   却構造。
3. 【請求項３】 前記整流部材を構成する柱状体は三角柱
   であることを特徴とする請求項２に記載の高速車両の主
   変圧器冷却構造。