WO2012127533A1 - 耐熱床を備えた鉄道車両 - Google Patents

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WO2012127533A1
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layer
floor
endothermic
resistant floor
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加藤　英一
千裕 岡山
清一 林
村岸　治
裕次 亀井
秀一 水間
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川崎重工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/10—Floors

Definitions

  • the present invention relates to a railway vehicle, and particularly to a railway vehicle having a heat-resistant floor.
  • the railway vehicle floor may be required to have a predetermined heat resistance (fire resistance) in consideration of a fire under the floor.
  • a predetermined heat resistance fire resistance
  • ASTM American Standard Test Method
  • ASTM American Standard Test Method
  • ASTME-119 some regulations are provided such that heat is continuously applied to the specimen (floor) from the lower surface for a predetermined time, and the temperature rise on the upper surface is below a certain level.
  • Patent Document 1 proposes a floor structure of a railway vehicle in consideration of such a standard. That is, the floor structure described in Patent Document 1 includes an upper layer, a middle layer, and a lower layer, and a heat insulating material layer is provided between the lower layer and the middle layer. According to such a floor structure, since the heat insulating material layer is provided, the heat insulating effect of the floor can be enhanced (see the sixth and subsequent lines in the lower left column on page 2 of Patent Document 1).
  • Patent Document 2 proposes a floor structure for a linear motor vehicle that is intended to have a fire resistance function similar to that of the conventional one without pressing down an installation space for equipment or the like arranged under the floor.
  • This floor structure is arranged so that a plate-like insulative heat insulating material covers the lower surface of the floor board and covers each surface of the side beam, the lateral beam, and the middle beam (for example, in Patent Document 2). (See FIG. 4).
  • the above expansion type heat insulating material expands by the heat of the flame to form a heat insulating layer, can suppress the temperature rise of the upper surface of the floor board, and is thicker than the conventional plate-shaped heat insulating material
  • it is described that the installation space of the cable or the like is not compressed see paragraph 0016 of Patent Document 2).
  • Patent Document 1 can enhance the heat insulation effect of the floor, there are problems that the structure is complicated and the weight of the vehicle adopting the floor structure increases. Furthermore, when the floor structure is employed, the thickness of the floor increases, so that there is a problem that an arrangement space for cables and the like under the floor is compressed.
  • the floor structure of Patent Document 2 has a problem that sufficient heat resistance performance cannot be obtained, although it is possible to suppress the placement space for cables and the like from being pressed. That is, the expansion type heat insulating material used in Patent Document 2 is mainly intended to expand to form a heat insulating layer, and therefore has a relatively low endotherm and a relatively low temperature of 100 to 100. It begins to expand from 150 ° C and finishes expanding quickly. Therefore, the floor structure of Patent Document 2 has a problem that heat cannot be sufficiently absorbed in the process of gradually increasing the temperature, and sufficient heat resistance performance cannot be obtained.
  • an object of the present invention is to provide a railway vehicle having a simple structure and a heat-resistant floor having high heat resistance.
  • a railway vehicle includes a floor plate, a heat absorption layer provided below the floor plate, which absorbs heat, and a support plate that supports the heat absorption layer from below.
  • a heat-resistant part including a contact part that contacts the heat-absorbing layer, and a spaced-apart part that is formed continuously from the contact part in the vehicle width direction, is spaced downward with respect to the heat-absorbing layer, and extends in the vehicle longitudinal direction.
  • Provide a floor According to such a configuration, when heat is applied from the lower surface of the heat-resistant floor, a portion of the endothermic layer that contacts the support plate begins to absorb heat at a relatively early stage, and a portion separated from the support plate is relatively It begins to absorb heat at a late stage. In this way, by shifting the endothermic start time for each portion of the endothermic layer, the entire endothermic layer can continue to absorb heat for a long time.
  • FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a heat-resistant floor 10 provided in a rail vehicle 100 according to the present embodiment. Note that the direction from the near side of FIG. 1 (the side where the cross section appears) toward the back is the longitudinal direction of the railway vehicle 100.
  • the longitudinal direction of the railway vehicle 100 is simply referred to as “longitudinal direction”, and the width direction of the railway vehicle 100 is simply referred to as “width direction”.
  • the railway vehicle 100 according to this embodiment includes a heat-resistant floor 10.
  • the heat-resistant floor 10 is a member constituting the floor surface of the railway vehicle 100 and is supported by the lateral beam 70 and is fixed to the side beam 80.
  • the heat-resistant floor 10 includes a support plate 20, a surface sheet 30, a floor plate 40, a heat dispersion layer 50, and an endothermic layer 60.
  • a support plate 20 a surface sheet 30, a floor plate 40, a heat dispersion layer 50, and an endothermic layer 60.
  • the support plate 20 is a member that supports the endothermic layer 60 from below.
  • the support plate 20 is made of a metal such as stainless steel.
  • the support plate 20 includes a contact portion 21 that contacts the endothermic layer 60 and a separation portion 22 that is spaced downward from the endothermic layer 60.
  • the contact portion 21 is formed in a flat plate shape and extends in the longitudinal direction.
  • Each contact part 21 is arrange
  • the spacing portion 22 has a U-shaped cross section and extends in the longitudinal direction.
  • the contact portions 21 and the separation portions 22 are alternately and continuously arranged in the width direction, so that the support plate 20 is formed in a wave shape as a whole. That is, the support plate 20 has a so-called corrugated structure.
  • the support plate 20 is formed, for example, so that the width becomes wider as it goes downward in a sectional view. That is, the support plate 20 has a so-called keystone structure. Since the support plate 20 has such a keystone structure, the separation portion 22 serves as a beam (reinforcing member), and the strength of the support plate 20 can be improved. As a result, the strength of the heat-resistant floor 10 can be improved. Can do.
  • the top sheet 30 is a member located on the uppermost side among the members laminated on the heat-resistant floor 10.
  • the top sheet 30 is a rubber sheet, for example, and can relieve an impact on the heat-resistant floor 10 caused by a passenger walking or the like.
  • the surface sheet 30 can also make it difficult for the noise emitted from the equipment arranged under the floor to be transmitted to the cabin.
  • the screw 41 is attached to the floor board 40 as will be described later, the unevenness generated on the floor board 40 by the screw 41 can be prevented from appearing on the surface of the heat-resistant floor 10.
  • the top sheet 30 is not limited to a rubber sheet, and instead, a flooring material generally used in a railway vehicle such as a vinyl chloride resin sheet, an olefin resin sheet, or a carpet can be applied. .
  • the floor board 40 is a member for ensuring the rigidity of the heat-resistant floor 10, and is a so-called base material.
  • the floor board 40 according to the present embodiment is formed of a synthetic resin foam material.
  • the floor board 40 is located below the top sheet 30 and has the largest thickness among the members stacked on the heat-resistant floor 10.
  • the material for forming the floor board 40 is not limited to the foamed material of synthetic resin, and instead of this, a well-known material used for the floor board such as wood or a light alloy honeycomb material may be applied.
  • the heat dispersion layer 50 is a layer for dispersing heat in the surface direction. As shown in FIG. 1, the heat dispersion layer 50 is located between the floor board 40 and the endothermic layer 60.
  • the heat dispersion layer 50 is formed of a heat insulating material.
  • the heat insulating material forming the heat dispersion layer 50 is not particularly limited, and glass wool, ceramic wool, or the like can be used. Since the heat dispersion layer 50 is formed of a heat insulating material as described above, it has not only an effect of dispersing heat but also a heat insulation effect.
  • the difference between the “endothermic material” included in the endothermic layer 60 described later and the “heat insulating material” forming the heat dispersion layer 50 will be briefly described.
  • the endothermic material is a material that performs an endothermic reaction that absorbs heat. On the other hand, the two are different in that the heat insulating material does not absorb heat and is simply a material that does not easily transfer heat.
  • the endothermic layer 60 is a layer for absorbing heat. As shown in FIG. 1, the endothermic layer 60 is supported by the support plate 20. The endothermic layer 60 is formed by scattering the endothermic material inside the ceramic wool. In this embodiment, vermiculite which is a thermal expansion material is used as the heat absorbing material. The endothermic layer 60 according to the present embodiment expands as the endothermic material (vermiculite) thermally expands.
  • the endothermic material used for the endothermic layer 60 may be a member other than vermiculite, but the endothermic start temperature is preferably 350 to 550 ° C. This is because if it begins to absorb heat at a very low temperature, it cannot fully function as an endothermic material.
  • a heat-resistant and heat-insulating material M20A manufactured by Sumitomo 3M Limited can be used.
  • the area of the endothermic layer 60 in contact with the support plate 20 is configured to be at least about 20% of the entire area of the endothermic layer 60.
  • the ratio of the area occupied by the portion in contact with the support plate 20 in the whole may be changed according to the characteristics of the endothermic material constituting the endothermic layer 60.
  • the ratio may be about 50%, and the portion where heat is transmitted early and the portion where heat is transmitted can be set to the same ratio.
  • a closed space is formed between the endothermic layer 60 and the separation portion 22 of the support plate 20 to form a cavity. That is, an air layer is formed between them.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the end portion of the heat-resistant floor 10 according to the present embodiment.
  • the heat-resistant floor 10 is supported by the horizontal beam 70 and is fixed to the side beam 80.
  • the cross beam 70 extends in the width direction and constitutes a part of the structure of the railway vehicle 100 (the part that bears the strength of the vehicle body).
  • the horizontal beam 70 is connected to the upper surface portion 71 to be in contact with the heat-resistant floor 10, connected to the upper surface portion 71, and is connected to the side surface portion 72, so as to face the upper surface portion 71. It is mainly comprised from the horizontal plate-shaped lower surface part 73.
  • the side beam 80 extends in the longitudinal direction and constitutes a part of the structure of the railway vehicle 100.
  • the side beam 80 is connected to the upper surface portion 81 and is connected to the upper surface portion 81, and is connected to the upper surface portion 81 and is opposed to the upper surface portion 81. It is mainly composed of a horizontal plate-like lower surface portion 83.
  • the side beam 80 is open to the inside in the width direction, and the end of the lateral beam 70 is inserted inside the side beam 80.
  • the upper surface portion 81 of the side beam 80 is formed wider than the lower surface portion 83.
  • the side beam 80 and the horizontal beam 70 are fixed by welding or the like. Further, the side structure 90 of the railway vehicle 100 is fixed to the outside of the side surface portion 82 of the side beam 80.
  • the heat-resistant floor 10 is formed in advance, and then the whole heat-resistant floor 10 is not fixed to the side beam 80 at once.
  • each component of the heat-resistant floor 10 is laminated and fixed on the cross beam 70 and the side beam 80 in order from the support plate 20, so that the entire heat-resistant floor 10 is finally fixed to the side beam 80.
  • the vicinity of the end portion (the left end side in FIG. 2) is directly fixed to the side beam 80.
  • the vicinity of the end portion of the support plate 20 is formed in a flat plate shape, and is positioned above the bottom surface portion 23 of the separation portion 22 by the thickness of the side beam 80.
  • the vicinity of the end portion of the support plate 20 is fixed to the side beam 80 by welding or the like.
  • the heat dispersion layer 50 and the heat absorption layer 60 are fixed by being sandwiched between the support plate 20 and the floor plate 40. Note that the edges of the heat dispersion layer 50 and the heat absorption layer 60 extend to the base member 91 or the liner 92 and stop.
  • the base member 91 has a L-shaped cross section, and is a member fixed to the upper surface portion 81 of the side beam 80 and the partition member 93 so as to bridge.
  • the liner 92 is a rod-like member extending in the longitudinal direction, and is placed on the base member 91. Further, the thickness of the liner 92 is set so that the upper surface thereof and the upper surface of the heat dispersion layer 50 are located on the same plane.
  • the end of the floor board 40 is placed on the liner 92.
  • a through hole is formed in the end of the floor plate 40.
  • a through hole is formed in the liner 92 corresponding to the through hole of the floor plate 40, and a screw hole is formed in the base member 91.
  • the screw 41 is screwed into the screw hole formed in the base member 91 through the through hole formed in the floor plate 40 and the liner 92. Thereby, the floor board 40 is fixed to the base member 91 (side beam 80).
  • the top sheet 30 is laid so as to cover the screw 41 from the upper surface of the floor board 40.
  • the partition member 93 is provided on the outer side in the width direction of the heat-resistant floor 10.
  • the partition member 93 is a vertical plate-like member, is fixed to the upper surface portion 81 of the side beam 80, and extends in the longitudinal direction.
  • a seal member 94 is inserted between the partition member 93 and the floor plate 40 and between the partition member 93 and the top sheet 30. Thereby, it can prevent that the floor board 40 and the surface sheet 30 move to the width direction.
  • FIG. 3 is a diagram showing a modification of the configuration shown in FIG.
  • the vertical dimension (height) of the cross beam 70 is smaller than that in the case of FIG.
  • a stepped portion 84 is formed on the upper surface portion 81 of the side beam 80 so as to be in contact with the upper surface portion 71 of the lateral beam 70 and positioned below the other portions.
  • the portion of the upper surface portion 81 other than the stepped portion 84 plays the role of the base member 91 of FIG.
  • the installation position of the heat-resistant floor 10 is lowered by the dimension in the height direction of the base member 91 compared to the case of FIG. 2.
  • the living space of the railway vehicle 100 can be secured more widely as the installation position of the heat-resistant floor 10 is lowered.
  • FIG. 4 is a view showing a state of expansion of the endothermic layer 60 according to the present embodiment.
  • the separation portion 22 of the support plate 20 is less likely to transmit heat than the contact portion 21. Therefore, a portion of the endothermic layer 60 that contacts the support plate 20 first absorbs heat and expands, and a portion that does not contact the support plate 20 absorbs heat and expands after a delay.
  • the entire endothermic layer 60 does not start to absorb heat at the same time, but a time difference occurs at the start of the endotherm for each part. Longer, the rate of temperature rise can be reduced. Further, the expanded portion of the endothermic layer 60 gradually spreads into the space between the original endothermic layer 60 and the separation portion 22 as shown by a two-dot chain line in FIG. 4, and then functions as a heat insulating layer. Therefore, the endothermic layer 60 prevents heat from being transmitted to the upper surface side even after the end of heat absorption, and subsequently helps to suppress a temperature rise on the upper surface side of the heat-resistant floor 10.
  • the width of the separation portion 22 is formed so as to increase downward as viewed in a cross-sectional view, compared to the case where the width of the separation portion 22 is formed so as not to expand downward. A wide space between the endothermic layer 60 and the separation portion 22 can be secured, and thus the endothermic layer 60 expanded after the endotherm can be sufficiently accommodated.
  • the support plate 20 serves as a fire barrier against a flame from under the floor and also serves as a part of the structure of the railway vehicle 100. Therefore, according to this embodiment, it is not necessary to add a new component as a fire wall, and it is not necessary to add a reinforcing material for ensuring rigidity. Therefore, according to this embodiment, while having sufficient heat resistance and strength, the railway vehicle can have a simple structure and can be reduced in weight.
  • the endothermic layer 60 expands and functions as a heat insulating layer, the thickness of the portion corresponding to the contact portion 21 of the support plate 20 and the portion corresponding to the separation portion 22 are greatly different. Therefore, the heat insulation effect in the endothermic layer 60 varies from part to part.
  • the heat dispersion layer 50 located on the upper surface side of the endothermic layer 60 heat can be dispersed in the surface direction (horizontal direction), so that the non-uniform heat transmitted from the endothermic layer 60 is made uniform in the surface direction.
  • the heat resistance of the heat-resistant floor 10 can be further improved by making the heat uniform by the heat dispersion layer 50.
  • the railway vehicle 200 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
  • the railway vehicle 200 according to the present embodiment is different in configuration from the railway vehicle 100 according to the first embodiment in that a heat insulating material 25 is inserted between the heat absorbing layer 60 and the separation portion 22. Except this point, both have basically the same configuration.
  • separation part 22 is not specifically limited, For example, ceramic wool or glass wool can be used.
  • the heat insulating material 25 is desirably a very soft material that can be easily deformed. This is to prevent the heat insulating material 25 from obstructing the expansion of the endothermic layer 60 when the endothermic layer 60 is thermally expanded and enters between the endothermic layer 60 and the separation portion 22.
  • the heat insulating material 25 is inserted between the endothermic layer 60 and the separating portion 22 as described above, the heat transfer rate from the separating portion 22 to the endothermic layer 60 is increased. Can be suppressed. As a result, it is possible to further delay the temperature rise in the portion that does not contact the support plate 20. Therefore, as compared with the heat-resistant floor 10 according to the first embodiment, the time for absorbing heat in the endothermic layer 60 becomes longer, and the rate of temperature rise on the upper surface can be further delayed.
  • the endothermic layer 60 is thermally expanded has been described above.
  • the endothermic layer 60 is not thermally expanded by using a material that does not easily expand as the endothermic material or by reducing the amount of the endothermic material. This configuration is also included in the present invention.
  • the railway vehicle having the heat-resistant floor according to the present invention can improve heat resistance because the heat-absorbing layer of the heat-resistant floor can continue to absorb heat for a long time. Therefore, it is useful in the technical field of railway vehicles having a heat-resistant floor.

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Abstract

　鉄道車両１００は、床板４０と、床板４０の下方に設けられ、熱を吸収する吸熱層６０と、吸熱層６０を下方から支持する支持板２０と、を有し、支持板２０は、吸熱層６０に接触する接触部２１と、接触部２１から車両幅方向に連続して形成され、吸熱層６０に対して下方に離間し、車両長手方向に延在する離間部２２と、を含む耐熱床１０を備える。

Description

耐熱床を備えた鉄道車両
　本発明は、鉄道車両に関し、特に耐熱床を備えた鉄道車両に関する。
　鉄道車両の床には、床下の火災を考慮して、所定の耐熱性（耐火性）が求められることがある。例えば、耐火規格の一つとして、アメリカの耐火規格ＡＳＴＭ（American Standard Test Method）Ｅ－１１９がある。ＡＳＴＭＥ－１１９では、試験体（床）に下面から所定時間熱を加え続け、上面における温度上昇が一定以下であること等、いくつかの規定が設けられている。かかる規格を考慮した鉄道車両の床構造が、例えば、特許文献１においては提案されている。つまり、特許文献１に記載の床構造は、上層と、中層と、下層とからなり、下層と中層との間に断熱材の層が設けられている。かかる床構造によれば、断熱材の層が設けられているため、床の断熱効果を高めることができる（特許文献１の２頁左下欄の６行目以降参照）。
　通常、断熱層の厚みを大きくすれば、耐熱性を向上させることができる。しかし、断熱層を厚くしすぎると床下の空間が狭くなり、床下のケーブルや機器などを配置するためのスペースを確保できなくなる場合も生じる。そこで、特許文献２では、床下に配置する機器等の配設スペースを圧迫することなく、従来と同様の耐火機能を持たせることを目的としたリニアモータ車両の床構造が提案されている。この床構造は、板状の膨張型断熱材が床板の下面を覆うように配置され、かつ、側梁、横梁、及び中梁の各表面を覆うように配置されている（例えば特許文献２の図４参照）。上記の膨張型断熱材は、炎の熱によって膨張して断熱層を形成することになり、床板の上面の温度上昇を抑えることができ、また、従来の板状の断熱材に比べて板厚が薄いため、ケーブル等の配設スペースを圧迫することもないと説明されている（特許文献２の段落００１６参照）。
特開昭６２－１８９２５１号公報 特開２００９－１９６５３１号公報
　特許文献１の床構造は、床の断熱効果を高めることができるものの、構造が複雑であるとともに、当該床構造を採用した車両の重量が増大するという問題がある。さらに、当該床構造を採用すると、床の厚みが増大するため、床下におけるケーブル等の配設スペースが圧迫されるという問題がある。
　また、特許文献２の床構造は、ケーブル等の配設スペースが圧迫されるのを抑制できるものの、十分な耐熱性能が得られないという問題がある。すなわち、特許文献２で用いられている膨張型断熱材は、膨張して断熱層を形成することを主な目的としているため、吸熱量が比較的小さいうえに、比較的低い温度である１００～１５０°Ｃから膨張し始めて早々に膨張を終える。そのため、特許文献２の床構造では、次第に温度が上昇していく過程で十分に熱を吸収することができず、十分な耐熱性能が得られないという問題が生じるのである。
　そこで、本発明は、簡易な構造で、かつ、耐熱性の高い耐熱床を備えた鉄道車両を提供することを目的とする。
　本発明のある形態に係る鉄道車両は、床板と、前記床板の下方に設けられ、熱を吸収する吸熱層と、前記吸熱層を下方から支持する支持板と、を有し、前記支持板は、前記吸熱層に接触する接触部と、前記接触部から車両幅方向に連続して形成され、前記吸熱層に対して下方に離間し、車両長手方向に延在する離間部と、を含む耐熱床を備える。かかる構成によれば、耐熱床の下面から熱が加えられた場合、吸熱層のうち、支持板に接触する部分は比較的早い段階で熱を吸収し始め、支持板から離間した部分は比較的遅い段階で熱を吸収し始める。このように、吸熱層の部分ごとに吸熱の開始時間をずらすことにより、吸熱層全体として長い時間熱を吸収し続けることができる。
　本発明によれば、簡易な構造で、かつ、耐熱性の高い耐熱床を備えた鉄道車両を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る耐熱床の断面斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る耐熱床の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る変形例を示した図である。 本発明の第１実施形態に係る吸熱層の膨張の状況を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る耐熱床の断面斜視図である。
　以下、本発明に係る鉄道車両の耐熱床の実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
　（第１実施形態）
　はじめに、図１から図４を参照して、本発明の第１実施形態に係る鉄道車両１００について説明する。図１は、本実施形態に係る鉄道車両１００が備える耐熱床１０の断面斜視図である。なお、図１の紙面手前（断面が表れている側）から奥に向かう方向が鉄道車両１００の長手方向である。以下では、鉄道車両１００の長手方向を単に「長手方向」と称し、また、鉄道車両１００の幅方向を単に「幅方向」と称して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る鉄道車両１００は、耐熱床１０を備えている。
　＜耐熱床の構成＞
　まず、図１を参照して、本実施形態に係る耐熱床１０の構成について説明する。図１に示すように、耐熱床１０は、鉄道車両１００の床面を構成する部材であって、横梁７０に支えられているとともに、側梁８０に固定されている。そして、耐熱床１０は、支持板２０と、表面シート３０と、床板４０と、熱分散層５０と、吸熱層６０と、を有している。以下、これらの各構成要素について順に説明する。
　支持板２０は、吸熱層６０を下方から支持する部材である。支持板２０は、ステンレス鋼などの金属によって形成されている。図１に示すように、支持板２０には、吸熱層６０に接触する接触部２１と、吸熱層６０から下方に離間する離間部２２と、が含まれる。接触部２１は、平板状に形成されており、長手方向に延びている。各接触部２１は、同一平面上に配置されている。また、離間部２２は、断面がＵ字状に形成されており、長手方向に延びている。接触部２１と離間部２２とは幅方向において交互に連続して配置されており、そのため支持板２０は全体として波状に形成されている。つまり、支持板２０は、いわゆるコルゲート構造（corrugated structure）を有している。より厳密には、支持板２０は、例えば、断面視において下方に向かうに従って幅が広くなるように形成されている。つまり、支持板２０は、いわゆるキーストン構造（keystone structure）を有している。支持板２０がこのようなキーストン構造を有することにより、離間部２２が梁（補強部材）の役割を果たし、支持板２０の強度を向上させることができ、ひいては耐熱床１０の強度を向上させることができる。
　表面シート３０は、耐熱床１０に積層された各部材のうち、最も上面側に位置する部材である。表面シート３０は、例えばゴム製のシートであり、乗客が歩くこと等により生じる耐熱床１０への衝撃を和らげることができる。また、表面シート３０は、床下に配置された機器から発せられる騒音が客室側に伝わりにくくすることもできる。さらに、後述するように床板４０にはスクリュ４１が取り付けられているが、スクリュ４１によって床板４０上に生じる凹凸を耐熱床１０の表面に表れないようにすることができる。なお、表面シート３０は、ゴム製のシートに限られず、これに代えて塩化ビニル樹脂製シート、オレフィン系樹脂製シート、カーペット等、鉄道車両において一般的に用いられる敷材を適用することができる。
　床板４０は、耐熱床１０の剛性を確保するための部材であり、いわゆる基材である。本実施形態に係る床板４０は、合成樹脂の発泡材によって形成されている。床板４０は、表面シート３０の下方に位置しており、耐熱床１０に積層された各部材のうち最も大きな厚みを有している。なお、床板４０を形成する材料は、合成樹脂の発泡材に限られず、これに代えて木材や、軽合金製ハニカム材など、床板に使用されている周知の材料を適用しても良い。
　熱分散層５０は、面方向に熱を分散させるための層である。図１に示すように、熱分散層５０は、床板４０と吸熱層６０の間に位置している。熱分散層５０は、断熱材によって形成されている。熱分散層５０を形成する断熱材は、特に限定されないが、グラスウール又はセラミックウールなどを用いることができる。上記のとおり熱分散層５０は、断熱材によって形成されているため、熱を分散させる効果だけでなく、断熱効果も有している。なお、後述する吸熱層６０に含まれる「吸熱材」と熱分散層５０を形成する「断熱材」の違いを簡単に説明すると、吸熱材は熱を吸収する吸熱反応を行う材料であるのに対し、断熱材は熱を吸収することはなく単に熱が伝わりにくい材料であるという点で両者は相違する。
　吸熱層６０は、熱を吸収するための層である。図１に示すように、吸熱層６０は、支持板２０によって支持されている。吸熱層６０は、セラミックウールの内部に吸熱材を散点させることにより形成されている。本実施形態では、吸熱材として熱膨張材であるバーミキュライトを使用している。本実施形態に係る吸熱層６０は、吸熱材（バーミキュライト）が熱膨張するのに伴って全体も膨張する。また、吸熱層６０に使用する吸熱材は、バーミキュライト以外の部材でもよいが、吸熱の開始温度が３５０～５５０°Ｃであることが望ましい。あまり低い温度で吸熱し始めると、吸熱材としての機能を十分に発揮できないからである。吸熱層６０としては、例えば住友スリーエム株式会社の耐熱・断熱材料Ｍ２０Ａなどが使用可能である。
　また、本実施形態では、吸熱層６０のうち支持板２０に接触する部分の面積は、吸熱層６０の全体の面積の少なくとも２割程度となるように構成されている。ただし、吸熱層６０を構成する吸熱材の特性等に応じて、全体のうち支持板２０に接触する部分が占める面積の割合を変更してもよい。例えば、割合を５割程度としてもよく、熱が伝わるのが早い部分と遅い部分を同じ割合にすることもできる。さらに、吸熱層６０と支持板２０の離間部２２との間には閉空間が形成され空洞となっている。つまり、それらの間には空気層が形成されている。
　＜耐熱床の固定構造＞
　次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る耐熱床１０の固定構造について説明する。図２は、本実施形態に係る耐熱床１０の端部における拡大断面図である。上述のとおり、耐熱床１０は、横梁７０に支えられており、側梁８０に固定されている。
　ここで、横梁７０と側梁８０について簡単に説明する。横梁７０は、幅方向に延びて、鉄道車両１００の構体（車体の強度を担う部分）の一部を構成している。この横梁７０は、耐熱床１０に接する水平な板状の上面部７１と、上面部７１に連結されて鉛直な板状の側面部７２と、側面部７２に連結されて上面部７１に対向する水平な板状の下面部７３と、から主に構成されている。また、側梁８０は、長手方向に延びて、鉄道車両１００の構体の一部を構成している。この側梁８０は、上方に位置する水平な板状の上面部８１と、上面部８１に連結されて鉛直な板状の側面部８２と、側面部８２に連結されて上面部８１に対向する水平な板状の下面部８３と、から主に構成されている。側梁８０は幅方向内側に開口しており、側梁８０の内側に横梁７０の端部が挿入されている。なお、本実施形態では、側梁８０上面部８１は下面部８３に比べて幅広に形成されている。側梁８０と横梁７０とは、溶接等により固定されている。また、側梁８０の側面部８２の外側には、鉄道車両１００の側構体９０が固定されている。
　本実施形態では、あらかじめ耐熱床１０を形成し、その後に耐熱床１０全体を一括して側梁８０に固定しているわけではない。つまり、本実施形態では、耐熱床１０の各構成要素を支持板２０から順に横梁７０及び側梁８０上に積層し固定することで、最終的に耐熱床１０全体を側梁８０に固定しているのである。まず、支持板２０に関しては、その端部（図２では、紙面左端側）付近が側梁８０に直接固定されている。具体的には、支持板２０の端部付近は平板状に形成されており、離間部２２の底面部分２３よりも側梁８０の厚み分だけ上方に位置している。そして、この支持板２０の端部付近が、溶接等により側梁８０に固定されている。
　また、熱分散層５０および吸熱層６０に関しては、支持板２０と床板４０とによって挟まれることで固定されている。なお、熱分散層５０および吸熱層６０の端縁は、台部材９１又はライナー９２にまで延びて止まっている。この台部材９１は、断面Ｌ字状の形状を有しており、側梁８０の上面部８１と仕切部材９３とを橋渡すようにしてこれらに固定されている部材である。また、ライナー９２は、長手方向に延びる棒状の部材であって、台部材９１に載置されている。さらに、このライナー９２は、その上面と熱分散層５０の上面とが同一平面上に位置するように厚みが設定されている。
　また、床板４０に関しては、その端部がライナー９２に載置されている。この床板４０の端部には貫通孔が形成されている。さらに、床板４０の貫通孔に対応して、ライナー９２にも貫通孔が形成されているとともに、台部材９１にはねじ孔が形成されている。そして、スクリュ４１が、床板４０及びライナー９２に形成された貫通孔を通って、台部材９１に形成されたねじ孔にねじ込まれている。これにより、床板４０は台部材９１（側梁８０）に固定される。
　最後に、表面シート３０に関しては、床板４０の上面からスクリュ４１を覆うようにして敷かれる。ただし、本実施形態では耐熱床１０の幅方向外側に仕切部材９３が設けられている。仕切部材９３は、鉛直な板状の部材であって、側梁８０の上面部８１に固定され、長手方向に延びている。そして、この仕切部材９３と床板４０の間、及び仕切部材９３と表面シート３０との間にシール部材９４が挿入されている。これにより、床板４０および表面シート３０が幅方向に移動するのを防止することができる。
　以上が、耐熱床１０の固定構造の説明である。なお、以上では、床板４０と支持板２０とをスクリュ４１によって固定する場合について説明したが、これに限られず、各層を接着により取り付けたり、両面テープ等を用いて取り付けたりすることで、耐熱床１０を固定してもよい。
　＜変形例＞
　本実施形態では、図２に示すような構成で耐熱床１０を固定したが、これに代えて図３に示すような構成で耐熱床１０を固定してもよい。図３は、図２で示した構成の変形例を示した図である。図３に示すように、変形例では、図２の場合に比べて横梁７０の鉛直方向の寸法（高さ）が小さく形成されている。また、側梁８０の上面部８１には、横梁７０の上面部７１と接するように、他の部分よりも下方に位置する段差部８４が形成されている。そして、図２と図３を比較すれば理解できるように、上面部８１のうち段差部８４以外の部分は図２の台部材９１の役割を果たしており、そのため変形例では台部材９１は設けられていない。つまり、図３に示す変形例では、図２の場合に比べ、台部材９１の高さ方向の寸法分だけ耐熱床１０の設置位置が下がる構成となっている。以上のような構成を備えた変形例によれば、耐熱床１０の設置位置が低くなる分、鉄道車両１００の居住空間をより広く確保することができる。
　＜耐熱床の作用＞
　次に、図４を参照して、本実施形態に係る耐熱床１０の下面に熱を加えたときの作用について説明する。図４は、本実施形態に係る吸熱層６０の膨張の状況を示した図である。耐熱床１０の下面から徐々に熱を加えていくと、支持板２０は全体的にほぼ一律に温度が上昇してゆく。その後、支持板２０からの熱が伝わって吸熱層６０の温度が上昇する。このとき、吸熱層６０のうち、支持板２０に接する接触部２１が、離間部２２よりも早く温度が上昇する。上述したように、吸熱層６０と離間部２２の間には空気層が存在し、支持板２０のうち、離間部２２は接触部２１よりも熱が伝わりにくいからである。そのため、吸熱層６０のうち支持板２０に接する部分がはじめに吸熱して膨張し、支持板２０に接していない部分が遅れて吸熱して膨張する。
　このように、本実施形態に係る耐熱床１０によれば、吸熱層６０は全体が同時に吸熱し始めるのではなく、部分ごとに吸熱の開始に時間差が生じるため、全体として熱を吸収する時間が長く、温度上昇の速度を小さくすることができる。さらに、吸熱層６０のうち膨張した部分は、図４の二点鎖線で示すように、当初の吸熱層６０と離間部２２との間の空間に徐々に広がり、その後断熱層として機能する。そのため、吸熱層６０は、吸熱が終わった後も熱が上面側に伝わるのを抑え、引き続き耐熱床１０の上面側の温度上昇を抑えるのに役立つ。なお、本実施形態では、断面視において離間部２２の幅が下方に向かうに従って広くなるように形成されているため、離間部２２の幅が下方に広がらないように形成されている場合に比べ、吸熱層６０と離間部２２との間の空間を広く確保することができ、これにより吸熱後の膨張した吸熱層６０を十分に収容することができる。
　また、支持板２０は、床下からの火炎に対して防火壁としての役割を果たすとともに、鉄道車両１００の構体の一部としての役割を果たしている。したがって、本実施形態によれば、防火壁として新たな構成要素を追加する必要もなく、また、剛性を確保するための補強材を別途追加する必要もない。よって、本実施形態によれば、十分な耐熱性と強度を有しつつも、鉄道車両を簡易な構造とし、軽量化を図ることができる。
　ここで、吸熱層６０が膨張して断熱層として機能する場合、支持板２０の接触部２１に対応する部分と、離間部２２に対応する部分とでは厚みが大きく異なることになる。そのため、吸熱層６０における断熱効果は部分ごとに異なる。しかしながら、吸熱層６０の上面側に位置する熱分散層５０では、熱を面方向（水平方向）に分散させることができるため、吸熱層６０から伝わった不均一な熱は面方向において均一化される。このような熱分散層５０による熱の均一化によって、耐熱床１０の耐熱性をさらに向上させることができる。
　（第２実施形態）
　次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る鉄道車両２００について説明する。本実施形態に係る鉄道車両２００は、吸熱層６０と離間部２２との間に断熱材２５が挿入されている点で、第１実施形態に係る鉄道車両１００と構成が異なる。この点以外は、両者は基本的に同じ構成を有している。吸熱層６０と離間部２２との間に挿入された断熱材２５は、特に限定されないが、例えばセラミックウール又はグラスウールが使用できる。ただし、断熱材２５は、容易に変形可能で非常に柔らかい材料であることが望ましい。吸熱層６０が熱膨張して、吸熱層６０と離間部２２との間に入り込んだときに、断熱材２５が吸熱層６０の膨張の障害にならないようにするためである。
　本実施形態に係る耐熱床１０は、上記のように吸熱層６０と離間部２２との間に断熱材２５が挿入されているため、離間部２２から吸熱層６０へと熱が伝達する速度を抑えることができる。その結果、支持板２０に接触しない部分の温度の上昇をさらに遅らせることができる。よって、第１実施形態に係る耐熱床１０に比べ、吸熱層６０における熱を吸収する時間がより長くなり、上面での温度上昇の速度をさらに遅らせることができる。
　以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、以上では、離間部２２は溝状に形成されている場合について説明したが、各離間部２２が半球状に下方に突出するような構成であっても本発明に含まれる。
　また、以上では、吸熱層６０が熱膨張する場合について説明したが、吸熱材として膨張しにくい材料を使用したり、吸熱材の量を減らしたりするなどして、吸熱層６０を熱膨張しないように構成しても本発明に含まれる。
　本発明に係る耐熱床を備えた鉄道車両は、当該耐熱床の吸熱層が長い時間熱を吸収し続けることができるため、耐熱性を向上させることができる。よって、耐熱床を備えた鉄道車両の技術分野において有益である。
１０　耐熱床
２０　支持板
２１　接触部
２２　離間部
２５　断熱材
５０　熱分散層
６０　吸熱層
１００、２００　鉄道車両

Claims (7)

  1. 　床板と、
    　前記床板の下方に設けられ、熱を吸収する吸熱層と、
    　前記吸熱層を下方から支持する支持板と、を有し、
    　　前記支持板は、
    　　前記吸熱層に接触する接触部と、
    　　前記接触部から車両幅方向に連続して形成され、前記吸熱層に対して下方に離間し、車両長手方向に延在する離間部と、を含む、耐熱床を備えた鉄道車両。
  2. 　前記支持板は、前記接触部と前記離間部とが車両幅方向に沿って交互に連続して設けられたコルゲート板である、請求項１に記載の耐熱床を備えた鉄道車両。
  3. 　前記吸熱層と前記離間部との間には、空気層が設けられる、請求項１に記載の耐熱床を備えた鉄道車両。
  4. 　前記吸熱層と前記離間部との間には、断熱材が設けられる、請求項１に記載の耐熱床を備えた鉄道車両。
  5. 　前記吸熱層は吸熱の際に膨張する、請求項１に記載の耐熱床を備えた鉄道車両。
  6. 　前記床板と前記吸熱層との間に設けられ、面方向に熱を分散させる熱分散層をさらに有する、請求項１に記載の耐熱床を備えた鉄道車両。
  7. 　前記吸熱層は３５０～５５０°Ｃで吸熱を開始する、請求項１に記載の耐熱床を備えた鉄道車両。
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