JPH10258738A - 移動機器用採風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、鉄道車両やモノレール車両等
の移動機器が高速で双方向に走行した場合においても、
走行風の影響を受けないか、むしろ逆に、走行風の有す
る運動エネルギーを積極的に活用し、所用の冷却風採風
量を確保できる採風装置を、簡単な構造により低コスト
で提供することにある。 【解決手段】本発明による移動機器用採風装置は、移動
機器の外表面に設けられた、外部に対して開口した空気
取り入れ口、及び、移動機器の前進、後退に伴う、少な
くとも一方の方向の走行風を直接受け、該空気取り入れ
口に誘導するように配置した２つ以上の空気誘導板を主
要構成物として構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両やモノレ
ール車両等の前進及び後退の双方向に走行する移動機器
に設置される採風ダクト構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両やモノレール車両等の移動機器
においては、車室内の空調や、動力機器、制御機器等の
冷却を行うための冷却風を移動機器の外部から採風する
必要がある。移動機器が停止、もしくは低速で走行（移
動）している場合は外気の採風は困難ではないが、高速
で走行する状態では走行風の影響を受け、流れの剥離を
生じ採風ダクトの開口部（空気取り入れ口）が大気圧に
対して負圧となることがしばしば起こる。採風ダクトの
開口部が大気圧に対して負圧となると、冷却風を採風す
るための送風機の吸い込み抵抗が増大し、所用の冷却風
量を確保できなくなるという問題が生ずる。

【０００３】この場合、送風機の容量を増して所用の冷
却風量を確保することも考えられるが、送風機の容量を
増大することはコストアップにつながるばかりではな
く、一般に鉄道車両やモノレール車両は各種機器の搭載
スペースに対する制限が厳しく、このような対策は困難
なことが多い。従って、移動機器が高速で走行した場合
においても走行風の影響を受け難いか、或いは逆に走行
風の運動エネルギーを有効に活用し、所用の風量を確保
できる採風構造が望まれていた。特に、鉄道車両やモノ
レール車両等は、前進、及び後退の双方向に走行するた
め、どちらの方向に走行した場合においても所用の冷却
風量を確保することが重要である。

【０００４】従来、このような双方向からの採風構造、
或いはそれを利用した熱交換機等での採風構造では、採
風流路の構造が双方の気流の流れについて対象である。
とくに、移動機器用の採排風ダクトは全て移動機器の走
行方向に対して対称に構成されている。これらの構造で
は、双方向に移動する際に均等に気流を受けるために、
車両の表面に採風用の流路もしくは開口部を設けなけれ
ばならない。同時に流路が進行方向が異なる場合には、
流路を流れる気流の方向も異なるので、ファン等の冷却
手段を設ける場合にはこれらを、気流の方向に対応して
制御したり、流路の形状を変えたりすることが考えられ
る。このような例としては、特開平７−２２８２４９号
公報、あるいは特開平８−８５４５５号公報に記載され
ている。

【０００５】また、１つの送風機のみにより採風し、か
つ、送風機の駆動／停止、或いは回転方向の切り換えが
を不要とする構造の例としては、特開平４−３８２６４
号公報に記載されている。

【０００６】尚、上記の発明も含めて、従来の移動機器
用の採排風ダクトは移動機器の走行方向に対して対称に
構成されている特徴がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術において
は、走行風を取り込む流路構造、例えばダクトを移動機
器の走行方向によって別々に構成すると共に、走行方向
の判定装置や走行方向に合わせて、ファンや流路の形状
を変化するように制御するものである。

【０００８】しかし、進行方向に応じてファンの稼働を
切り替えたりする上で構造が複雑となる。さらに可動部
分が増加するので、信頼性とメンテナンス性を損なって
しまうことになる。すなわち、移動機器の走行方向によ
って熱交換器部を流れる冷却気流の向きが変わる場合
は、冷却風を採風・排気するための送風機が２台必要と
なるばかりではなく、移動機器の走行方向に応じて送風
機の回転方向を切り換えたり、或いは、駆動/停止を制
御することが必要となる。

【０００９】熱交換器部を流れる冷却気流の向きが一定
である場合においても、採風・排風の為のダクトやダン
パはそれぞれ２組づつ必要となることは容易に想倒でき
る。この際には、流路構造が複雑となることは前述のと
おりであるが、それ以外の問題点として、ダンパの抵抗
により特に車両の停車中に冷却風量が低下するという点
が擧げられる。

【００１０】前述の様に、鉄道車両やモノレール車両等
の移動機器用採風装置は、従来技術においては全て移動
機器の走行方向に対して対称になるように構成されてい
る。しかるに、対称な構成では、一つの空気取り入れ口
からは、前進或いは後退の一つの方向の走行に伴う走行
風しか該空気取り入れ口に誘導することはできない。従
って、前進、後退の双方向の移動に伴う走行風を効率よ
く採風するためには、従来技術においては、必然的に空
気取り入れ口は二つ以上必要となり、採風ダクトの構造
や採風のための送風機の配置、運転制御は複雑となって
しまう。

【００１１】以上の理由により、前記従来技術は、採風
ダクトの構造が複雑になり、コストがかかる上に、信頼
性の確保も難しいという問題があった。更に、構造が複
雑な為、定期的に必要となる保守・点検作業にも時間が
かかるという問題もあった。

【００１２】本発明の目的は、移動機器が高速で双方向
に走行した場合においても、走行風の影響を受けない
か、むしろ逆に走行風の有する運動エネルギーを積極的
に活用し、所用の冷却風採風量を確保できる採風装置
を、より小型でスペース高率に優れ、簡単な構造で、よ
り低コストで提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する方
法、即ち、本発明の特徴は、移動機器の外表面に外部に
対して開口した空気取り入れ口を設け、かつ、該空気取
り入れ口の近傍に、２つ以上の空気誘導板から構成され
る、走行方向に対して非対称な空気誘導部を設け、か
つ、該空気誘導板のそれぞれが移動機器の前進、後退に
伴う、少なくとも一方の方向の走行風を直接受け、該空
気取り入れ口に誘導するように配置したことにある。

【００１４】本発明による採風装置においては、移動機
器の走行方向に対し非対称に構成された二つ以上の空気
誘導板からなる空気誘導部を一つの空気取り入れ口近傍
に設けることにより、移動機器がどちらの方向に走行し
た場合においても、一つの採風ダクトにより効率的に外
気を採風することができる。よって、本発明によれば、
保守・点検性に優れ信頼性の高い、移動機器用の採風装
置を低コストで実現できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１６】図５は本発明の第一実施の形態、或いは、
第二の実施の形態による移動機器用採風装置を搭載した
跨座式モノレール車両の外観図を示す。

【００１７】大都市内の近距離輸送能力を増強する為に
近年モノレール車両の営業速度は高速化の傾向にあり、
現在モノレール車両の営業最高速度は時速８０ｋｍから
１００ｋｍに達している。従来のモノレール車両はカム
軸制御により走行速度が制御がされていたが、前述の高
速化及び乗り心ち改善等の為に、最近のモノレール車両
はインバータ制御車が主流となりつつある。インバータ
装置はＩＧＢＴ等の発熱素子の動作温度条件が、カム軸
制御車で用いられる抵抗器に比較して遥かに厳しいた
め、走行時においても必要な冷却風量を確保することが
重要となっている。例えば、従来のカム軸制御車に用い
られる抵抗器の場合、許容最高温度は摂氏２５０度程度
であるため、通常これらの機器は自然空冷により冷却す
ることが可能であった。しかし、インバータ装置で用い
られる代表的な制御素子であるＩＧＢＴは、動作温度を
摂氏約１００度以下に維持する必要があり、外気から冷
却気流を採風する必要がある。

【００１８】以下、本明細書ではインバータ装置等が収
納された、高速モノレール車両の床下機器箱の冷却気流
の採風装置として本発明を適用した実施の形態を説明す
る。但し、本発明の適用効果はここに記載した範囲に限
定されることはなく、車内空調用の冷却気流、或いは、
動力機器等の冷却気流の採風の目的にも有効である。ま
た、適用車両もモノレール車両に限定されることはな
く、本発明は高速鉄道車両等双方向に移動する全ての移
動機器の採風装置として適用可能なものである。

【００１９】跨座式モノレール車両１０においては、通
常、床下に懸架される機器の落下防止及び周辺気流の乱
れの抑制による走行抵抗の低減を図る為に、台車部や床
下機器は、図２に示すような床下スカート１３により覆
われている。

【００２０】跨座式モノレールの台車部の構造を、走行
方向に垂直な断面図により図６に示す。跨座式モノレー
ルの台車は、車体１１並びに床下機器箱２０等の重量を
保持する主車輪１４、車両の姿勢を保ち転倒・落下を防
止するための補助車輪１５、及び、これらの車輪と車体
を締結するための台車枠組１６を主たる要素として構成
されている。補助車輪１５の車軸の長さは、車両の重心
の偏りに抗して車両の転倒を防止するに足る十分な反力
モーメントを車両に作用させるために、図６に示すよう
に長いものとなっている。従って、これらをカバーする
ための床下スカート１３も、台車部が格納される車両の
前部及び後部において、鉛直下向きに突出した形状とな
っているのが普通である。

【００２１】図１に示すように、制御機器等が収納され
た床下機器箱２０は、前述の台車部を避け車両の中央部
付近に懸架される。図６からも分かる様に、床下スカー
ト１３の車両中央側（レール１側）の側面は全面に渡っ
て開放となっている。床下機器箱２０とレール１の間隙
は４００ｍｍ程度と狭いため、この部分は走行風の影響
により気流の乱れを生じ易く、車両中央側は冷却気流の
採風口としては適していない。また、床下スカートの反
対側側面（外側側面）から冷却気流を採風することも考
えられるが、熱交換器部の冷却ダクトの長さを十分に確
保するため冷却ダクトは鉛直方向に成らざるを得ないた
め、側面採風にした場合は冷却ダクトの構造が複雑とな
ってしまう。また、側面採風では雨水等が空気取り入れ
口から侵入する可能性が高く好ましくない。以上の理由
により、通常跨座式モノレール車両の冷却ダクト構造
は、床下スカートの下面側から採風し、レール１側へ排
気する構造となる。

【００２２】本実施の形態においては、採風ダクト３３
の空気取り入れ口３１を前記床下スカート１３のステッ
プ部（窪み部）近傍の下面に設け、このステップ及び空
気誘導板４２−ａ，４２−ｂにより構成される空気誘導
部４０により冷却気流を前記空気取り入れ口３１に誘導
する。以下、本実施の形態の効果及び冷却気流の様子を
図１から図４を用いて詳述する。

【００２３】図１は、採風ダクト３３の近傍の詳細構造
と、車両が紙面の左向きに走行した場合の冷却気流を示
した図である。車両が紙面の左側に向かって走行した場
合、本発明による空気誘導板４２−ａが無い場合、図示
していないが、床下スカート１３の下面に沿って流れて
きた冷却気流（走行風）５０は、ステップ部で剥離し循
環流を生ずる。このため、空気取り入れ口３１の近傍は
大気圧に対して負圧となり、冷却風の採風抵抗が増大し
冷却風量が低下する。本発明による採風装置において
は、前記床下スカート１３の下面に沿って流れてきた走
行風は、空気誘導板４２−ａにより、前記空気取り入れ
口３１に導かれ、熱交換機２１により熱交換し床下機器
箱２０内の制御機器を冷却する。熱交換器２１により熱
交換した冷却気流５０は採風ダクト３３の上部開口から
スカート１３内に排気され、スカート１３の車両中央側
の開放部からレール１側に放出される。尚、空気誘導板
４２−ａは、空気誘導板４２−ａにより空気取り入れ口
３１の方向に転向させられた冷却気流５０をより確実に
採風ダクト３３内へ誘導するための補助的な役目をす
る。

【００２４】次に、図２は車両が紙面の右側に向かって
走行した場合の冷却気流５０の様子を示す図である。こ
の場合は床下スカート１３の下面に沿って流れてきた冷
却気流は、前述の補助的な空気誘導板４２−ｂにより小
さな剥離を起こした後、床下スカート１３のステップ部
に衝突する。ステップ部に衝突した冷却気流の一部は空
気取り入れ口３１へ導かれ、残りの部分は床下スカート
１３のステップ部と前述の空気誘導板４２−ａの間隙を
通過し流出する。即ち、この場合は床下スカート１３の
ステップ部が空気誘導板４２−ｃとして作用する。尚、
空気取り入れ口３１に導かれた後の冷却気流５０の流れ
方は車両が紙面の左側に走行した場合とほぼ同一であ
る。

【００２５】図３及び図４は、本実施の形態の効果を確
認するために、本実施の形態の採風装置近傍の気流の数
値シミュレーションを行った結果を示す図である。図３
は、車両が紙面の左側に走行する場合の気流の状態であ
り、図４は紙面の右側に走行する場合の気流の状態を示
す。各図に示されているベクトルは、各点における走行
風の向きと強さを表している。気流のシミュレーション
は流体の基礎方程式である連続の式と運動量式（ナビエ
ストークス式）を有限要素法により数値的に解くことに
より実施したが、その詳細な説明は紙面の関係上割愛す
る。各シミュレーションにおいては、車両の走行方向に
対する上流側に十分な距離をおいて設定した流入境界に
おいて、走行速度８０ｋｍに対応する一様な走行風（２
２ｍ／ｓ）を与え、また、空気取り入れ口において大気
圧の条件を課している。従って、もし、空気取り入れ口
近傍の圧力（静圧）が大気圧よりも高ければ、走行風は
自然に空気取り入れ口に導かれる。逆に、空気取り入れ
口近傍の圧力が大気圧より低ければ、空気取り入れ口か
ら外部に流出する気流が生じる。本シミュレーションに
おいては、熱交換器２１の抵抗効果は考慮しておらず、
また、流れの二次元性を仮定し紙面と垂直方向の流れの
効果は無視している。しかしながら、本採風装置におい
て流体力学的に重要な要素は全て考慮されており、従っ
て、このシミュレーションにより、本採風装置の走行風
の採風効果を確認することができる。

【００２６】車両が紙面の左側に走行する場合は、図２
で述べた通り、走行風は空気誘導板４２−ａ、及び４２
−ｂにより空気取り入れ口３１へ導かれている。本実施
の形態では送風機等による強制的な採風を行っていない
ため採風ダクト３３内では一部逆流が生じているが、平
均的には空気誘導部４０から空気取り入れ口３１に向う
気流が生じている。本図には図示していないが、空気取
り入れ口に導かれる気流の最大流速は秒速約１５ｍにも
達しており、これは、走行風の風速の約７割の大きさで
ある。また、空気取り入れ口に導かれた気流の平均流速
は秒速５ｍｍ程度であった。この冷却気流の有する運動
エネルギーを静圧分に換算すると約１．５ｍｍＡｑ（動
圧）となる。従って、本採風装置を適用した場合、採風
ダクト３３の上部から排気される冷却気流の動圧と通風
抵抗の合計が．５ｍｍＡｑ程度以下となるように冷却ダ
クトを設計すれば、特に送風機を用いなくとも床下機器
２０の冷却が可能である。尚、上記の議論は車両の走行
速度が時速８０ｋｍの場合であったが、空気取り入れ口
に誘導される冷却気流の有する運動エネルギーは、理論
的に、車両の走行速度の約２乗に比例するため、車両の
走行速度が高速になればなるほど本採風装置の採風効果
は増大する。

【００２７】一方、車両が紙面の右側に走行した場合の
走行風は、図４に示すように空気誘導板４２−ｃ（床下
スカート１３のステップ部）に衝突した後、その一部が
空気取り入れ口３１へ誘導されている。空気取り入れ口
３１に誘導された走行風（冷却気流５０）の最大流速は
秒速約２０ｍ、また、平均流速は同約６ｍであり、車両
が紙面の左側に走行する場合よりも更に採風効果が大き
い。

【００２８】前述した、対称な流路の構成を有するもの
の例としては、図２０及び図２１のようなものが考えら
れる。図２０においては、車両の屋根上に走行方向と平
行に設置され、風圧センサにより車両の走行方向を判定
し、その結果に応じて、走行前方のダンパを開き、後方
のダンパを閉じることにより、前方の開口部から後方の
送風機へ連通するダクトを形成する。同時に、後方の送
風機を駆動することにより、外部の空気を採風し熱交換
器２１により熱交換し、送風機３０-ｂ部から外部へ排
気する。

【００２９】また、図２１に示すのは、下面が外気に対
して開口した二つの空洞部を車両の床下に設け、走行風
により生ずる該空洞部の静圧差を利用し、送風機３１-
ａ,３１-ｂにより、冷却気流５０を熱交換器２１へ導
く。この場合は、車両の進行方向により送風機３１-ａ
及び３１-ｂの回転方向を切り換える必要がある。

【００３０】さらに図２２に示すものには、二つの空気
取り入れ口３１-ａ, ３１-ｂ、及び二つの空気排気口３
２-ａ, ３２-ｂを設け、その間をダクトにより連通し、
連通部に送風機３０、及び熱交換器２１を配置する。空
気取り入れ口３１-ａ, ３１-ｂにはそれぞれ内側（前記
ダクト側）にのみ開くように構成されたダンパ４３-ａ,
４３-ｂが具備されており、一方、空気排気口３２-ａ,
３２-ｂには逆に外側（外気側）にのみ開くように構成
されたダンパ４３-ｃ, ４３-ｄが具備されている。本装
置によれば、車両の走行方向に併せて冷却気流５０は空
気取り入れ口３１-ａ、送風機３０、熱交換器２１、排
気口３２-ｂの順（車両が紙面左側に進行する場合）、
或いは、空気取り入れ口３１-ｂ、送風機３０、熱交換
器２１、排気口３２-ａの順（車両が紙面右側に進行す
る場合）に流れ、いずれの方向に車両が走行しても送風
機２１を流れる冷却気流５０の向きは常に同一である。
本図２２には車両が紙面の左向きに走行する場合の各ダ
ンパの開閉状態と冷却気流５０の流れ方が示されてい
る。

【００３１】このような技術では、前述のように、進行
方向に応じてファンの稼働を切り替えたりする上で可動
部分が多くなり構造が複雑となる。したがって、信頼性
とメンテナンス性を損なってしまうことになる。さらに
は、熱交換器部を流れる冷却気流の向きが一定である場
合においても、採風・排風の為のダクトやダンパはそれ
ぞれ２組づつ必要となる。この際には、流路構造が複雑
となることは前述のとおりであるが、それ以外の問題点
として、ダンパの抵抗により特に車両の停車中に冷却風
量が低下するという点が擧げられる。さらに、流路自体
が大きくなり、スペース効率が悪く、他の部品の実装を
制約することになる。

【００３２】上述のように本発明による採風装置は車両
が前進・後退のどちらの方向に進行した場合においても
採風効果を有していることが確認される。尚、本発明に
よる採風装置の重要な特徴は、空気誘導板４２−ａ、及
び、同４２−ｃがそれぞれ車両の前進・後退の少なくと
もどちらかの走行に伴う走行風を直接受け、空気取り入
れ口へ誘導するように構成されていることである。すな
わち、このことから、可動部を要さずとも十分な量の気
流を確保することが可能となり、小型でより簡単な構造
で採風装置を実現でき、高い信頼性と低コストを実現で
きる。

【００３３】本発明の第二の実施の形態を図７及び図８
により説明する。図７、図８は共に本実施の形態の採風
ダクト近傍の詳細構造を表し、図７は車両が紙面の左側
に走行した場合の走行風を、また、図８は紙面の右側に
走行した場合の走行風を示している。本実施の形態にお
ける採風ダクトの取り付け位置は、前記の第一の実施の
形態の場合と同一である。但し、本実施の形態において
は熱交換器２１の下流に送風機（ファンモータ）３０を
具備している。前述のように、本発明においては、空気
誘導部４０自身が外気の採風効果を有しているので、車
両が高速走行した場合においても、冷却風量は車両が停
車している場合よりも低下することなくむしろ逆に増大
する。冷却気流５０の流れ方は前記の第一実施の形態の
場合とほぼ同様となるので説明は割愛するが、この場合
は、送風機の送風効果により採風ダクト３３内の逆流が
消滅する。従って、熱交換器２１部にはほぼ一様な冷却
気流が流れ、前記の第一実施の形態と比較して冷却能力
が向上する。勿論、送風機３０の容量を増大することに
より冷却能力を更に向上させることも可能である。本実
施の形態において重要な点は、本発明によれば車両が前
進・後退のどちらの方向に走行した場合においても送風
機３０を流れる冷却気流５０の向きは不変であり、従っ
て、従来の採風装置においては必要であった送風機の回
転方向の切り換え・駆動/停止等の制御は不要となる。

【００３４】本発明の第三の実施の形態を図９から図１
１により説明する。尚、以下の実施の形態では、説明を
簡略化するために、採風ダクト内に送風機を具備した場
合のみを示すが、本発明は送風機の有無に関わらず、車
両の高速走行時において外気の採風効果を有する。ま
た、採風ダクト内の送風機の位置に関しても、以下の実
施の形態では、熱交換機の下流側に具備した場合のみを
示すが、熱交換機の上流側に送風機を具備した場合にお
いても同様な効果が得られることを付記する。

【００３５】第三実施の形態においては、冷却気流の採
風ダクト３３は車輪室１７と他の床下機器とを分離する
ための仕切り板１８の近傍に設置されている。仕切り板
１８は台車部から発生する、ゴム車輪の破片等の塵埃が
車両の制御機器内部に侵入することを防止する目的で設
置されている。本採風ダクトの設置位置は、床下スカー
ト部の外観を汚さず、かつ、採風ダクトが直接露出しな
いため、騒音の発生も少ないため、実際の機器配置上好
都合な場所である。しかし、本発明を適用しない場合、
車両及び採風ダクト部を模擬した風洞試験により、前記
仕切り板１８や床下スカート１３のステップ部により走
行気流の剥離が生じ、冷却風量が当初の設計流量（車両
停車時の冷却風量）の半分以下に減少することが明らか
となった。

【００３６】特に、車両が図９の右側に走行した場合、
冷却気流は全く採風できずに、むしろ、空気取り入れ口
から流出してしまう。この場合、送風機の容量を増大さ
せれば冷却風量を確保することは可能であるが、前述の
ように、そのような対策はコストアップにつながるばか
りではなく、実際の機器のレイアウト上不可能であるこ
とが判明した。本発明はこの隘路を打開すべく考案され
たものである。

【００３７】図９は、本実施の形態における採風装置を
適用した跨座式モノレール車両の床下スカート部の外観
図である。また、図１０並びに図１１は採風ダクト近傍
の詳細構造、並びに、車両が走行中の冷却気流の状態を
示す図である。床下スカート１３の下面及びステップ部
には外気を取り込む為、パンチングプレート３６が具備
された開口部３５−ａ、３５−ｂが設けられている。ま
た、床下スカート内部には空気誘導板４２−ａ，４２−
ｂ，４２−ｃが設置されている。以下、図１０及び図１
１を用いて車両が走行中の冷却風の流れ方を説明する。

【００３８】先ず、車両が紙面に対して左向きに走行す
る場合（図１０）においては、床下スカート１３の下面
に沿って流れてきた走行風は前記開口部３５−ｂから床
下スカート１３内に取り込まれ、空気誘導板４２−ｄに
より空気取り入れ口３１へと誘導される。この場合、仕
切り板１８が補助的な空気誘導板４２−ｃとして作用
し、より多くの空気を採風ダクト３３内へ誘導する。一
方、車両が紙面の右側に走行する場合（図１１）におい
ては、空気誘導板４２−ａにより転向させられた走行風
は床下スカート１３の開口部３５−ａから床下スカート
１３内へ誘導され、補助的な空気誘導板４２−ｂによ
り、確実に採風ダクト３３内へ誘導される。採風ダクト
３３内へ導入された冷却気流５０は、前記の第二実施の
形態の場合とほぼ同様であるので説明は割愛する。尚、
本実施の形態に示した採風装置により、車両が前進・後
退のどちらの方向に走行した場合においても、停車中の
採風量の約９割以上の冷却風量を確保できることが前述
の風洞試験により確認されている。

【００３９】本発明の第四の実施の形態を図１２から図
１６により説明する。図１２は、本実施の形態における
採風装置を適用した跨座式モノレール車両の床下スカー
ト部の外観図である。図１３並びに図１５は採風ダクト
近傍の詳細構造、並びに、車両が走行中の冷却気流の状
態を示す図である。また、図１４並びに図１６は、本実
施の形態の効果を確認するために、前述の数値シミュレ
ーションにより採風ダクト近傍の気流の状態を予測した
結果である。本実施の形態においては、採風ダクト３３
が車両中央部の床下スカート１３内部に設けられてお
り、その両側に冷却すべき床下機器箱２０−ａ，２０−
ｂが配置されている。採風ダクト３３及び床下機器箱２
０−ａ，２０−ｂの下端面と床下スカート１３の下面と
の間には、走行風が流れる３００ｍｍ程度の間隙が設け
られており、この間隙部には空気誘導板４２−ａ，４２
−ｂ，４２−ｄが設置されている。以下、図１３から図
１６を用いて車両が走行中の冷却風の流れ方を説明す
る。

【００４０】先ず、車両が紙面の左側に走行した場合
（図１３、及び図１４）は、床下機器箱２０−ａの下端
面と床下スカート１３の間の間隙部を流れてきた走行風
は空気誘導板４２−ａにより空気取り入れ口３３の方向
へ転向させられる。さらに、補助的な空気誘導板４２−
ｂの作用により確実に採風ダクト３３内へ誘導される。
図１４に示した、気流のシミュレーションにおいては、
送風機３０の送風効果を考慮していないため、採風ダク
ト３３内に一部逆流域が形成されているが、空気誘導板
４０−ａにより転向させられた走行風は全て採風ダクト
３３内へ導入されている。即ち、本採風装置において
は、走行風の運動エネルギーにより外気を採風する効果
がある。更に、送風機３０を付加すれば熱交換器部の気
流の逆流も消滅し、更に冷却性能が向上する（図１
３）。

【００４１】車両が紙面の右側に走行した場合（図１
５、及び図１６）は、床下機器箱２０−ｂの下端面と床
下スカート１３の間の間隙部を流れてきた走行風は空気
誘導板４２−ｄにより空気取り入れ口３３の方向へ転向
させられ採風ダクト３３内へ誘導される。図１６に示し
た、気流のシミュレーションにおいては、送風機３０の
送風効果を考慮していないため、採風ダクト３３内に一
部逆流域が形成されているが、空気誘導板４０−ｄによ
り転向させられた走行風の大部分は採風ダクト３３内へ
導入されている。更に、送風機３０を付加すれば熱交換
器部の気流の逆流も消滅し、更に冷却性能が向上する
（図１５）ことは前述の車両が紙面の左側に走行する場
合と同一である。

【００４２】本実施の形態においては、空気誘導板の一
つが‘へ’の字型の形状をしており、かつ、本空気誘導
板が‘へ’の字の頂点が空気取り入れ口３３へ相対する
ように配置されていることが特徴である。‘へ’の字の
それぞれの面は、車両の前進・後退のどちらか一方の方
向の走行に伴う走行風を直接受け、前記空気取り入れ口
３１へ走行風を誘導する作用を有する。

【００４３】最後に、本発明の第五の実施の形態を図１
７から図１９により説明する。図１７は、本実施の形態
における採風装置を適用した跨座式モノレール車両の床
下スカート部の外観図である。図１８並びに図１９は採
風ダクト近傍の詳細構造、並びに、車両が走行中の冷却
気流の状態を示す図である。本実施の形態においては、
採風ダクト３３は床下スカート１３内に設けられてお
り、その両側に冷却すべき床下機器箱２０−ａ，２０−
ｂが配置されている。床下機器箱２０−ｂの下端面と床
下スカート１３の下面との間には、走行風が流れる３０
０ｍｍ程度の間隙が設け設けられており、この間隙部に
は空気誘導板４２−ｄが設置されている。また、床下ス
カート１３内の仕切り板１８の近傍から前記空気取り入
れ口３１に向かって、走行風をスムーズに空気取り入れ
口３１へ導くための空気誘導板４２−ａが設けられてい
る。以下、図１８、及び、図１９を用いて車両が走行中
の冷却風の流れ方を説明する。

【００４４】先ず、車両が紙面の左側に走行した場合
（図１８）は、床下機器箱２０−ａの下端面と空気誘導
板４２−ａの作用により、走行風は剥離せずにスムーズ
に空気取り入れ口３３へ導かれ、採風ダクト３３内へ誘
導される。また、採風されなかった走行風も空気誘導板
４２−ｄの作用により剥離する事なしにスムーズに下流
に流出される。一方、車両が紙面の右側に走行した場合
（図１９）は、床下機器箱２０−ｂの下端面と床下スカ
ート１３の間の間隙部を流れてきた走行風は空気誘導板
４２−ｄにより空気取り入れ口３３の方向へ転向させら
れ採風ダクト３３内へ誘導される。また、採風されなか
った走行風も空気誘導板４２−ａの作用により剥離する
事なしにスムーズに下流に流出される。従って、どちら
の方向に車両が走行した場合においても冷却風は停車中
に較べて増大する。本実施の形態においても、空気誘導
板の一つが‘へ’の字型の形状をしており、かつ、本空
気誘導板が‘へ’の字の頂点が空気取り入れ口３３へ相
対するように配置されていることが特徴である。‘へ’
の字のそれぞれの面は、車両の前進・後退のどちらか一
方の方向の走行に伴う走行風を直接受け、前記空気取り
入れ口３１へ走行風を誘導する作用を有する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な採風ダクト構造によって、移動機器が高速走行し
た場合においても、走行風の影響を受けずに所用の冷却
風の採風風量を確保できるという効果がある。また、ダ
クト構造が簡単なため、経済的に低コストであり、か
つ、保守・点検が容易で、信頼性に優れているという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施の形態によるモノレール用
採風装置の横断面、及び、車両が紙面の左向きに走行し
た場合の冷却気流を表した図である。

【図２】 本発明の第一実施の形態によるモノレール用
採風装置に関して、車両が紙面の左向きに走行した場合
の冷却気流を数値シミュレーションにより予測した図で
ある。

【図３】 本発明の第一実施の形態によるモノレール用
採風装置の横断面、及び、車両が紙面の右向きに走行し
た場合の冷却気流を表した図である。

【図４】 本発明の第一実施の形態によるモノレール用
採風装置に関して、車両が紙面の右向きに走行した場合
の冷却気流を数値シミュレーションにより予測した図で
ある。

【図５】 本発明の第一実施の形態、又は第二実施の形
態による採風装置を搭載したモノレール車両の外観図で
ある。

【図６】 本発明の第一実施の形態、又は第二実施の形
態による採風装置を搭載したモノレール車両の縦断面図
である。

【図７】 本発明の第二実施の形態によるモノレール用
採風装置の横断面、及び、車両が紙面の左向きに走行し
た場合の冷却気流を表した図である。

【図８】 本発明の第二実施の形態によるモノレール用
採風装置の横断面、及び、車両が紙面の右向きに走行し
た場合の冷却気流を表した図である。

【図９】 本発明の第三実施の形態による採風装置を搭
載したモノレール車両の床下部の外観図である。

【図１０】 本発明の第三実施の形態によるモノレール
用採風装置の横断面、及び、車両が紙面の左向きに走行
した場合の冷却気流を表した図である。

【図１１】 本発明の第三実施の形態によるモノレール
用採風装置の横断面、及び、車両が紙面の右向きに走行
した場合の冷却気流を表した図である。

【図１２】 本発明の第四実施の形態による採風装置を
搭載したモノレール車両の床下部の外観図である。

【図１３】 本発明の第四実施の形態によるモノレール
用採風装置の横断面、及び、車両が紙面の左向きに走行
した場合の冷却気流を表した図である。

【図１４】 本発明の第四実施の形態によるモノレール
用採風装置に関して、車両が紙面の左向きに走行した場
合の冷却気流を数値シミュレーションにより予測した図
である。

【図１５】 本発明の第四実施の形態によるモノレール
用採風装置の横断面、及び、車両が紙面の右向きに走行
した場合の冷却気流を表した図である。

【図１６】 本発明の第四実施の形態によるモノレール
用採風装置に関して、車両が紙面の右向きに走行した場
合の冷却気流を数値シミュレーションにより予測した図
である。

【図１７】 本発明の第五実施の形態による採風装置を
搭載したモノレール車両の床下部の外観図である。

【図１８】 本発明の第五実施の形態によるモノレール
用採風装置の横断面、及び、車両が紙面の左向きに走行
した場合の冷却気流を表した図である。

【図１９】 本発明の第五実施の形態によるモノレール
用採風装置の横断面、及び、車両が紙面の右向きに走行
した場合の冷却気流を表した図である。

【図２０】 従来の移動機器用採風装置の横断面図であ
る。

【図２１】 従来の移動機器用採風装置の横断面図であ
る。

【図２２】 従来の移動機器用採風装置の水平断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・・レール（桁）、１０・・・モノレール車両、１
１・・・車体、１２・・・車体の床、１３・・・床下ス
カート、１４・・・主車輪、１５・・・補助車輪、１６
・・・台車枠組、１７・・・車輪室、１８, １８-ａ,
１８-ｂ・・・仕切り板、１９・・・車輪カバー、２０,
２０-ａ, ２０-ｂ・・・床下機器箱、２１・・・熱交
換器、２２・・・風圧センサ、３０, ３０-ａ, ３０-ｂ
・・・送風機、３１, ３１-ａ, ３１-ｂ・・・空気取り
入れ口、３２, ３２-ａ, ３２-ｂ・・・空気排気口、３
３, ３３-ａ, ３３-ｂ・・・採風ダクト、３４, ３４-
ａ, ３-４-ｂ・・・排気ダクト、３５-ａ, ３５-ｂ・・
・スカート開口部、３６・・・パンチングメタル、３７
・・・サポート、４０, ４０-ａ, ４０-ｂ・・・空気誘
導部、４１,４１-ａ, ４１-ｂ・・・空気排気部、４２-
ａ, ４２-ｂ, ４２-ｃ, ４２-ｄ・・・空気誘導板、４
３-ａ, ４３-ｂ, ４３-ｃ, ４３-ｄ・・・ダンパ、４４
-ａ,４４-ｂ,４４-ｃ,４４-ｄ・・・ストッパー、４５
・・・サポート、５０・・・冷却気流（走行風）。

フロントページの続き (72)発明者 藤枝 信男 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 桑原 平吉 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 三谷 眞史 茨城県ひたちなか市堀口832−２ 日立テ クノエンジニアリング株式会社水戸事業所 内 (72)発明者 松浦 政浩 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 (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 (72)発明者 ▲あべ▼松 信一 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動機器の外表面に外部に対して開口した
   空気取り入れ口を設け、かつ、該空気取り入れ口の近傍
   に、移動機器の走行方向に対して非対称な空気誘導部を
   設けたことを特徴とする移動機器用採風装置。
2. 【請求項２】前記空気誘導部が二つ以上の空気誘導板か
   らなり、それぞれの空気誘導板が移動機器の前進、後退
   に伴う、少なくとも一つの方向の走行風を直接受け、該
   空気取り入れ口へ誘導するように構成されていることを
   特徴とする請求項１に記載した移動機器用採風装置。
3. 【請求項３】前記空気誘導板の一つが走行風の方向に対
   してほぼ垂直に設けられ、かつ、他の空気誘導板が走行
   風の方向に対して傾斜して配置されていることを特徴と
   した請求項２に記載した移動機器用採風装置。
4. 【請求項４】前記空気誘導板の一つが移動機器の外表面
   に設けられた段差、或いは突起部の端面により形成され
   ていることを特徴とする請求項２或いは３に記載した移
   動機器用採風装置。
5. 【請求項５】前記空気誘導板の一つが‘へ’の字形状で
   あり、かつ、その凸部を移動機器の外表面に向けて配置
   したことを特徴とする請求項２、３、或いは４に記載し
   た移動機器用採風装置。
6. 【請求項６】車両の床下に配置される動力機器、電気
   品、及び車内空調用室外機等の冷却風の採風のために、
   前記請求項１から５記載の採風装置を適用したことを特
   徴とするモノレール車両。