JPH08216879A - 鉄道車両用機器および新幹線車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】車体の床下に配置される電気機器群を一括して
車体の形状に沿って平滑に覆うボディマウント方式を用
いた鉄道車両で、スプリンクラ等から散布される大量の
水が床下機器に侵入することを防ぐ鉄道車両用機器およ
びその筐体の防水構造を提供する。 【構成】車体１の床下に配置された制御装置群を一括し
て車体の形状に沿って平滑に覆うボディマウント方式の
筐体２に採風口として地面に対し垂直な複数の仕切板で
構成されるルーバ３を設置し、ルーバ３と送風機室７と
の仕切板４にエアフィルタ４が、車体外側からルーバ３
の開口部を通過する全ての直線と交わらない位置に設置
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両に係り、特
に、鉄道車両の床下に配置する機器を一括して車体の形
状に沿って平滑に覆う筐体を有する、いわゆるボディマ
ウント式の高速鉄道車両における電気品の冷却ならびに
空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両の床下には、電動機を制御する
主変換装置や、変圧装置，空調装置などが搭載される。
これら床下機器の大部分は、電気品の冷却あるいは空調
に用いる冷媒との熱交換などを目的として、外気との熱
交換を行う必要がある。例えば、主変換装置では、電流
をスイッチングする大電力半導体，リアクトル，抵抗
器，フィルタコンデンサ，ゲートドライブ装置等により
構成されるが、これら構成部品は車両走行時に熱損失を
発生し、部品自身および周辺空気等の温度上昇の原因と
なる。

【０００３】この中で、スイッチング用の大電力半導体
自身や、ＩＣなどを多用しているゲートドライブ装置
は、信頼性の確保のために、清浄な空気のもとに設置す
る必要があり、これらは塵埃あるいは水分等の侵入のな
い様に、密閉室の内部に収納されることが多い。一方、
スイッチング用半導体素子の放熱器やリアクトル，抵抗
器等は、送風機を用いて周辺外気を装置を覆う筐体内部
に導き強制空冷する。この理由は、これらの部品の発熱
密度が大きいことの他に、前述のゲートドライブ装置等
に比べて周辺外気の汚損、例えば塵埃や雨などの水分に
対する信頼性が高い、あるいは高く設定することが可能
なためである。

【０００４】また、高速車両では、走行抵抗低減，騒音
低減，車体下部を流れる空気の整流化の観点から、車両
の床下機器を一括して車体上部の形状に沿って平滑に覆
う、いわゆるボディマウント方式が必要とされている。

【０００５】このようなボディマウント方式における筐
体内への周辺外気の採風構造として、例えば、特公昭57
−60179 号公報には、ボディマウント方式の床下機器室
の底面に突起を設け、突起前後に走行風によって生じる
圧力差を利用して開口部から外気を取り入れて機器から
発生する熱を機器外に排出するものが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、高速車
両では車両の床下機器を一括して車体上部の形状に沿っ
て平滑に覆う、いわゆる、ボディマウント方式が必要と
されている。また、床下機器の冷却を目的として外気を
機器内に取り込む場合、前述のボディマウント方式では
車体の形状に沿って平滑に覆う筐体に、また、ボディマ
ウント方式でない場合については各装置の筐体に採風口
及び排風口を設ける必要がある。

【０００７】例えば、新幹線等では、車両清掃等のメン
テナンス時に大量の水を車体床下部に散布したり、冬期
の着雪防止のため、特定の区間で走行中に大量の水を車
体床下部に吹き付けることがあるが、このとき、散布す
る水の条件や採風口や排風口の形状によっては、通常の
雨などによって侵入する水分量に比べて多くの水分が発
熱機器部に侵入し、電気絶縁を保てない等の問題があっ
た。

【０００８】本発明の目的は、ボディマウント方式の鉄
道車両で、大量の水分が床下機器に侵入することを防ぐ
鉄道車両用機器およびその筐体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による鉄道車両用
機器は、車体床下に配置される機器群を一括して車体の
形状に沿って平滑に覆う筐体を有し、前記筐体内に周辺
外気を機器内に誘導する送風機およびその採風口として
ルーバを設け、さらに前記ルーバおよび前記送風機の間
にエアフィルタを有する鉄道車両で、前記エアフィルタ
が、前記筐体の外側から前記ルーバの開口部を通過する
全ての直線と交わらない位置に配置されることを特徴と
する。

【００１０】また、本発明による鉄道車両用機器は、車
体床下に配置される機器群を一括して車体の形状に沿っ
て平滑に覆う筐体を有し、前記筐体内に周辺外気を機器
内に誘導する送風機およびその採風口としてルーバを設
け、さらに前記ルーバおよび前記送風機の間にエアフィ
ルタを有する鉄道車両で、前記ルーバが、前記エアフィ
ルタが前記筐体の外側から前記ルーバの開口部を通過す
る全ての直線と交わらないような構成あるいは形状を有
することを特徴とする。

【００１１】さらに、前述の特徴を有する鉄道車両で、
前記エアフィルタの面積が前記ルーバの開口部面積より
小さいことを特徴とする。

【００１２】また、本発明による鉄道車両用機器は、車
体床下に配置される機器群を一括して車体の形状に沿っ
て平滑に覆う筐体を有し、前記筐体内に周辺外気を機器
内に誘導する送風機およびその排風口としてルーバを設
けた鉄道車両で、送風機により導かれた周辺外気が通過
する流路内に配置される機器が、前記筐体の外側から前
記ルーバの開口部を通過する全ての直線と交わらない位
置であることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、車体側面からボディマウント
方式の筐体に取り付けられたルーバの開口部と、ルーバ
と送風機の間に配置されるエアフィルタは、車体側面か
らルーバの開口部を通過する全ての直線と交わらない、
つまり、エアフィルタは車体側面からルーバを介して直
接見えない位置に配置される。これよりスプリンクラ等
により車体側面に散布される水は、直接エアフィルタに
ぶつからず、ルーバ等に衝突ののち大部分が地面へ向か
って落下する。散布する水の状態によっては、水がルー
バに衝突後上部に向かって飛散する場合があるが、この
とき飛散した水はルーバに衝突することでエアフィルタ
を介して送風機から吸い込まれる水の量を少なくする。
また排風口でも、ルーバと機器の構成部品が、前記筐体
の外側から前記ルーバの開口部を通過する全ての直線と
交わらない位置であることにより、筐体内への水の侵入
を抑制することが出来る。

【００１４】さらに本発明によれば、エアフィルタの開
口面積に対してルーバの開口面積を大きくすることで、
ルーバ開口部から採風される空気の流速は小さく押さえ
られ、散布する水や雨などが空気の流れによって筐体内
に侵入するのを抑制する。

【００１５】さらに本発明によれば、ボディマウント方
式の筐体の側面に設置された採風口は、地面に対して垂
直に複数の仕切板が取り付けられたルーバを有する。こ
こでボディマウント方式の筐体の車両幅方向の断面は、
レール側に近いほど側面間距離が小さい形状であるた
め、ルーバの仕切板を垂直に配置しても仕切板の間に採
風口が確保できる。この場合、前述のエアフィルタの位
置の自由度が大きくなる。また、排風口に対して前記ル
ーバを用いた場合も、スプリンクラ等によって水が筐体
内に侵入するのを抑制出来る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。

【００１７】図１から図３は本発明の一実施例による車
両用機器として主変換装置を示す。図１が車両枕木方向
の断面図、図２が車両上方から見た平面図、図３が斜視
図である。車体１の床下に配置される主変換装置は、車
体１の形状に沿って平滑に覆う筐体２を有する。筐体２
の中には装置の主回路を構成する半導体素子９，ゲート
ドライブ装置１１，抵抗器１４などが配置される。半導
体素子９は一般に熱損失による発熱密度が大きいため専
用の冷却ブロック１８と放熱器１０を用いる。これら構
成部品の中で、半導体素子９やゲートドライブ装置１１
などは清浄な空気のもとに設置される必要があるため、
通常は外気の出入りのない密閉室１９内に配置される。
また放熱器１０や抵抗器１４は、発熱量が大きいことの
他に、半導体素子９やゲートドライブ装置１１等に比べ
て、周辺外気の汚損、例えば塵埃や雨などの水分に対す
る信頼性が高いかあるいは高く設定することが可能であ
る。そのため、これらの構成部品は通常送風機６により
外気を導く通気室１２内に設置され、強制空冷される。
ここで採風側には、筐体２に地面に対し垂直な複数の仕
切板により構成されたルーバ３を設置し、このルーバ３
と送風機室７との間の仕切板５に、車体外側からルーバ
３の開口部を通過する全ての直線と交わらない位置にエ
アフィルタ４が設置される。ここでエアフィルタ４の面
積は、ルーバ３の開口面積より小さい。また排風側にも
採風側と同様に地面に対して垂直な複数の仕切板からな
るルーバ１３を設置し、このルーバ１３の開口部を通過
する全ての直線と交わらない位置に抵抗器１４や放熱器
１０が設置される。

【００１８】この様に構成された制御装置における防水
構造について説明する。まず採風側は、車体外側からエ
アフィルタ４が直接見えない位置に配置されるため、例
えばスプリンクラ等により、水がエアフィルタ５近辺に
散布された場合でも、直接エアフィルタにかかることが
ないため、大量の水が侵入することはない。これは排風
側でも同様で、垂直な複数の仕切板からなるルーバ１３
により水が直接構成部品にかかることがない。さらに採
風部ではエアフィルタ４の面積よりルーバ３の面積の方
が大きいために、ルーバ３と通じて流入する空気の平均
流速がエアフィルタ４を通過する流速より小さく抑えら
れる。これにより水分が筐体２内に侵入することを抑制
する。

【００１９】本実施例では採風側，排風側ともに防水構
造としてあるが、車両が運行される路線状況に応じて採
風側のみ、あるいは排風側のみ本発明による防水構造と
する構成も可能である。

【００２０】図４に本発明の他の実施例による鉄道車両
用機器の枕木方向断面の採風側の詳細図を示す。ここで
は採風側のルーバ３の仕切板は地面に対して垂直ではな
く傾斜を有するが、エアフィルタ４の位置を、このルー
バの開口部を通過する直線上に交わらないように上方に
配置することで防水構造が可能である。なお、筐体２の
底部に侵入した水が溜まるのを防ぐために水抜き１５が
設けられている。このように、ルーバの仕切板を垂直に
することなく防水構造が可能である。

【００２１】図５に本発明の他の実施例による鉄道車両
用機器の枕木方向断面の採風側の詳細図を示す。ここで
ルーバ３の仕切板を、エアフィルタ４がこのルーバの開
口部を通過する直線上に交わらないように仕切板の先端
部を変形させた。このようにルーバの仕切板の形状を変
えることで防水構造が可能である。

【００２２】図６に本発明の他の実施例による鉄道車両
用機器の枕木方向断面の採風側の詳細図を示す。地面に
対して水平な複数の仕切板からなるルーバ３を送風機室
７を構成する仕切板５に取り付け、筐体２には採風口１
６を設けた。このようにルーバは必ずしも筐体側に取り
付けられる必要はなく、筐体のより内側に配置されるこ
とで防水構造が可能である。また、図に示すようにエア
フィルタと一体で構成されてもよい。

【００２３】図７に本発明の他の実施例による鉄道車両
用機器の枕木方向断面の排風側の詳細図を示す。地面に
対して水平な複数の仕切板からなるルーバ１３を、送風
機室７を通気室１２の出口に取り付け、筐体２には排風
口１７を設けた。このように排風側についてもルーバは
必ずしも筐体側に取り付けられる必要はなく、筐体のよ
り内側に配置されることで防水構造が可能である。

【００２４】以上の実施例では制御装置の例を揚げて説
明したが、例えば、車内の空調装置の熱交換用の採風構
造についても同様な構成で空調機器への水分の侵入を抑
制することが出来る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、メンテナンス時や走行
中に車両床下に散布される水分の、採風口および排風口
からの侵入を最小限に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による鉄道車両用機器の枕木
方向の断面図。

【図２】本発明の一実施例による鉄道車両用機器の上方
から見た平面図。

【図３】本発明の一実施例による鉄道車両用機器の送風
機室側から見た斜視図。

【図４】本発明の第二実施例による鉄道車両用機器の枕
木方向断面の採風側の説明図。

【図５】本発明の第三実施例による鉄道車両用機器の枕
木方向断面の採風側の説明図。

【図６】本発明の第四実施例による鉄道車両用機器の枕
木方向断面の採風側の説明図。

【図７】本発明の第五実施例による鉄道車両用機器の枕
木方向断面の排風側の説明図。

【符号の説明】

１…車体、２…筐体、３…ルーバ、４…仕切板、６…送
風機、８…ダクト、１５…水抜き。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池川 昌弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 近藤 久 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体床下に配置される機器群を一括して車
   体の形状に沿って平滑に覆う筐体を有し、前記筐体内に
   周辺外気を機器内に誘導する送風機およびその採風口と
   してルーバを設け、前記ルーバおよび前記送風機の間に
   エアフィルタを有する鉄道車両において、前記エアフィ
   ルタが、前記筐体の外側から前記ルーバの開口部を通過
   する全ての直線と交わらない位置に配置されることを特
   徴とする鉄道車両用機器。