(57)【要約】【課題】  小さな送風で発熱源を冷却したり、または送風を行うことなく、発熱源を冷却して、騒音や消費電力の低減および小型化を図る。【解決手段】  冷媒管７を流れる冷媒は機関車発熱源6との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、送風機４の風を受けたラジエータ３で冷却され、冷媒管７を通って、大容量冷媒タンク１に流入するという循環動作において大容量冷媒タンク１が冷媒を大量に貯蔵することで、大容量冷媒タンク１内の冷媒の温度上昇速度を遅くでき、電気機関車の運行時間以内においては冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機４を小型軽量化できる。【選択図】        図１
2010283991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、
一部が発熱源に近接して設けられて、冷媒が流れる冷媒管であって、前記一部において冷媒管を流れる冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように構成されている冷媒管と、
この冷媒管に連結され、冷媒管を流れる冷媒を大量に貯蔵する大容量冷媒タンクと、
前記冷媒管から冷媒を受け入れ、この受け入れた冷媒の熱を放散して冷却し、この冷却された冷媒を冷媒管に戻すように冷媒管に連結されたラジエータと、
このラジエータ内の冷媒の熱を放散して冷却すべくラジエータに対して風を当てるように送り出す送風機と、
前記冷媒管内の冷媒を大容量冷媒タンク、冷媒管の前記一部およびラジエータを通って循環させる冷媒循環装置と
を有することを特徴とする電気機関車用冷却装置。
【請求項２】
電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、
一部が発熱源に近接して設けられて、冷媒が流れる冷媒管であって、前記一部において冷媒管を流れる冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように構成されている冷媒管と、
この冷媒管に連結され、冷媒管を流れる冷媒を大量に貯蔵する大容量冷媒タンクと、
冷媒管内の冷媒を大容量冷媒タンクおよび冷媒管の前記一部を通って循環させる冷媒循環装置と
を有し、
前記大容量冷媒タンクは、発熱源からの熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量を有する
ことを特徴とする電気機関車用冷却装置。
【請求項３】
電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、
一部が発熱源に近接して設けられて、冷媒が流れる冷媒管であって、前記一部において冷媒管を流れる冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように構成されている冷媒管と、
この冷媒管に連結され、冷媒管を流れる冷媒を大量に貯蔵する大容量冷媒タンクと、
前記冷媒管の一部を長大に構成して、機関車の外壁に配設した長大冷媒管と、
冷媒管内の冷媒を大容量冷媒タンク、冷媒管の前記一部および前記長大冷媒管を通って循環させる冷媒循環装置と
を有し、
前記大容量冷媒タンクの容量および長大冷媒管の長さは、大容量冷媒タンクおよび長大冷媒管の相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量および長さをそれぞれ有する
ことを特徴とする電気機関車用冷却装置。
【請求項４】
電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、
一部が発熱源に近接して設けられて、冷媒が流れる冷媒管であって、前記一部において冷媒管を流れる冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように構成されている冷媒管と、
この冷媒管に連結され、冷媒管を流れる冷媒を大量に貯蔵する大容量冷媒タンクと、
前記冷媒管の一部を長大に構成して、機関車の外壁に配設した長大冷媒管と、
前記冷媒管から冷媒を受け入れ、この受け入れた冷媒の熱を放散して冷却し、この冷却された冷媒を冷媒管に戻すように冷媒管に連結されたラジエータと、
このラジエータ内の冷媒の熱を放散して冷却すべくラジエータに対して風を当てるように送り出す送風機と、
前記冷媒管内の冷媒を大容量冷媒タンク、冷媒管の前記一部、ラジエータおよび長大冷媒管を通って循環させる冷媒循環装置と
を有することを特徴とする電気機関車用冷却装置。
【請求項５】
電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、
第１の冷媒が流れる第１の冷媒管と、
第２の冷媒が流れる第２の冷媒管と、
第１および第２の冷媒管を流れる第１および第２の冷媒の間で熱交換を行い得るように第１および第２の冷媒管の両方が通る熱交換器と、
第１の冷媒管に連結され、第１の冷媒管を流れる第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクと、
第１の冷媒管内の第１の冷媒を第１の冷媒タンクおよび熱交換器を通って循環させる第１の冷媒循環装置と、
第２の冷媒管を流れる第２の冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように発熱源に近接して設けられた第２の冷媒管の一部と、
第２の冷媒管に連結され、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒を貯蔵する第２の冷媒タンクと、
第２の冷媒管内の第２の冷媒を第２の冷媒タンク、熱交換器および第２の冷媒管の前記一部を通って循環させる第２の冷媒循環装置と
を有し、
前記第１および第２の冷媒タンクは、第１および第２の冷媒タンクの相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量をそれぞれ有する
ことを特徴とする電気機関車用冷却装置。
【請求項６】
電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、
第１の冷媒が流れる第１の冷媒管と、
第２の冷媒が流れる第２の冷媒管と、
第１および第２の冷媒管を流れる第１および第２の冷媒の間で熱交換を行い得るように第１および第２の循環経路の両方が通るように構成されている熱交換器と、
第１の冷媒管に連結され、第１の冷媒管を流れる第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクと、
第１の冷媒管の一部を長大に構成して、機関車の外壁に配設した長大冷媒管と、
第１の冷媒管内の第１の冷媒を第１の冷媒タンク、熱交換機および長大冷媒管を通って循環させる第１の冷媒循環装置と、
第２の冷媒管を流れる第２の冷媒と発熱源との間で熱の授受を行うように発熱源に近接して設けられた第２の冷媒管の一部と、
第２の冷媒管に連結され、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒を貯蔵する第２の冷媒タンクと、
第２の冷媒管内の第２の冷媒を第２の冷媒タンク、熱交換機および第２の冷媒管の前記一部を通って循環させる第２の冷媒循環装置と
を有し、
前記第１および第２の冷媒タンクの容量および長大冷媒管の長さは、第１および第２の冷媒タンクおよび長大冷媒管の相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量および長さをそれぞれ有する
ことを特徴とする電気機関車用冷却装置。
【請求項７】
前記大容量冷媒タンクは、前記送風機の送風容量を所望の容量以下に低減し得る程度に大きな容量を有することを特徴とする請求項１または４記載の電気機関車用冷却装置。
【請求項８】
前記大容量冷媒タンクは、駆動軸を有する別の機関車に独立して搭載されることを特徴とする請求項２、３および４のいずれかに記載の電気機関車用冷却装置。
【請求項９】
前記長大冷媒管は、該長大冷媒管を挟んで機関車の外壁に対向するように機関車の外壁の外側に配設された保護板により機関車の外壁との間で保護されるとともに、この保護板と機関車の外壁との間の風道内に配設されていることを特徴とする請求項３、４および６のいずれかに記載の電気機関車用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機関車の例えば電力変換装置や電動機などの発熱源における発熱を放散して発熱源の温度を低減すべく冷却する電気機関車用冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機関車においては、電動機は勿論のこと、電動機を駆動する電力を発生する電力変換装置などの発熱源における電気的損失や機械的損失により大量の熱が発生し、この熱により電動機自身や電力変換装置を構成する半導体素子などが劣化したり、損傷する。
【０００３】
このような電動機や半導体素子などの発熱源の劣化や損傷を抑制するために、発熱源の温度を低減すべく発熱源における発熱を放散して冷却することが必要である。このような発熱源における発熱を放散し冷却して、その温度を低減するために、例えば特許文献１、２に記載されているように、送風機やラジエータなどが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４‐９６８３２号公報
【特許文献２】特開２００６‐６２６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、送風機やラジエータなどを用いて、発熱源における発熱を放散して冷却し、その温度を低減する従来の方法は、大量の送風が必要となり、このような大量の送風が可能な送風機は、大型となり、消費電力も大きく、高価であり、騒音も大きいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小さな送風で発熱源を冷却したり、または送風を行うことなく、発熱源を冷却して、騒音や消費電力の低減および小型化を図った電気機関車用冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、請求項１記載の電気機関車用冷却装置は、電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、一部が発熱源に近接して設けられて、冷媒が流れる冷媒管であって、前記一部において冷媒管を流れる冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように構成されている冷媒管と、この冷媒管に連結され、冷媒管を流れる冷媒を大量に貯蔵する大容量冷媒タンクと、前記冷媒管から冷媒を受け入れ、この受け入れた冷媒の熱を放散して冷却し、この冷却された冷媒を冷媒管に戻すように冷媒管に連結されたラジエータと、このラジエータ内の冷媒の熱を放散して冷却すべくラジエータに対して風を当てるように送り出す送風機と、前記冷媒管内の冷媒を大容量冷媒タンク、冷媒管の前記一部およびラジエータを通って循環させる冷媒循環装置とを有することを要旨とする。
【０００８】
請求項１記載の電気機関車用冷却装置では、冷媒管を流れる冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、送風機の風を受けたラジエータで冷却され、大容量冷媒タンクに流入するという循環動作において大容量冷媒タンクが冷媒を大量に貯蔵し得るため、大容量冷媒タンク内の冷媒の温度上昇速度を遅くでき、電気機関車の運行時間以内においては大容量冷媒タンク内の冷媒の温度を所望の温度以下に保持し得るようにラジエータおよび送風機の冷却能力を決定することにより、ラジエータおよび送風機の容量や能力を小さなものにすることができ、送風機を小型軽量化できるとともに、その騒音も小さくでき、電力消費量も低減することができ、更に機関車の機器配置設計上の自由度も向上することができる。
【０００９】
請求項２記載の電気機関車用冷却装置は、電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、一部が発熱源に近接して設けられて、冷媒が流れる冷媒管であって、前記一部において冷媒管を流れる冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように構成されている冷媒管と、この冷媒管に連結され、冷媒管を流れる冷媒を大量に貯蔵する大容量冷媒タンクと、冷媒管内の冷媒を大容量冷媒タンクおよび冷媒管の前記一部を通って循環させる冷媒循環装置とを有し、前記大容量冷媒タンクは、発熱源からの熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量を有することを要旨とする。
【００１０】
請求項２記載の電気機関車用冷却装置では、冷媒管を流れる冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇し、大容量冷媒タンクに流入するという循環動作において大容量冷媒タンクが発熱源からの熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量を有するため、大容量冷媒タンク内の冷媒の温度上昇速度を極めて遅くでき、ラジエータおよび送風機がなくても、電気機関車の運行時間以内においては大容量冷媒タンク内の冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機の騒音もなくなり、電力消費量も低減できる。
【００１１】
請求項３記載の電気機関車用冷却装置は、電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、一部が発熱源に近接して設けられて、冷媒が流れる冷媒管であって、前記一部において冷媒管を流れる冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように構成されている冷媒管と、この冷媒管に連結され、冷媒管を流れる冷媒を大量に貯蔵する大容量冷媒タンクと、前記冷媒管の一部を長大に構成して、機関車の外壁に配設した長大冷媒管と、冷媒管内の冷媒を大容量冷媒タンク、冷媒管の前記一部および前記長大冷媒管を通って循環させる冷媒循環装置とを有し、前記大容量冷媒タンクの容量および長大冷媒管の長さは、大容量冷媒タンクおよび長大冷媒管の相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量および長さをそれぞれ有することを要旨とする。
【００１２】
請求項３記載の電気機関車用冷却装置では、冷媒管を流れる冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、長大冷媒管を通って自然冷却され、大容量冷媒タンクに流入するという循環動作において大容量冷媒タンクおよび長大冷媒管が相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量および長さをそれぞれ有するため、冷媒の温度上昇速度を極めて遅くでき、ラジエータおよび送風機がなくても、電気機関車の運行時間以内においては冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機の騒音もなくなり、電力消費量も低減できる。
【００１３】
請求項４記載の電気機関車用冷却装置は、電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、一部が発熱源に近接して設けられて、冷媒が流れる冷媒管であって、前記一部において冷媒管を流れる冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように構成されている冷媒管と、この冷媒管に連結され、冷媒管を流れる冷媒を大量に貯蔵する大容量冷媒タンクと、前記冷媒管の一部を長大に構成して、機関車の外壁に配設した長大冷媒管と、前記冷媒管から冷媒を受け入れ、この受け入れた冷媒の熱を放散して冷却し、この冷却された冷媒を冷媒管に戻すように冷媒管に連結されたラジエータと、このラジエータ内の冷媒の熱を放散して冷却すべくラジエータに対して風を当てるように送り出す送風機と、前記冷媒管内の冷媒を大容量冷媒タンク、冷媒管の前記一部、ラジエータおよび長大冷媒管を通って循環させる冷媒循環装置とを有することを要旨とする。
【００１４】
請求項４記載の電気機関車用冷却装置では、冷媒管を流れる冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、送風機の風を受けたラジエータで冷却され、更に長大冷媒管を通って自然冷却され、大容量冷媒タンクに流入するという循環動作において大容量冷媒タンクが冷媒を大量に貯蔵し得るとともに、冷媒管の一部が長大冷媒管として長大に構成されているため、冷媒の温度上昇速度を遅くでき、電気機関車の運行時間以内においては冷媒の温度を所望の温度以下に保持し得るようにラジエータおよび送風機の冷却能力を決定することにより、ラジエータおよび送風機の容量や能力を小さなものにすることができ、送風機を小型軽量化できるとともに、その騒音も小さくでき、電力消費量も低減することができ、更に機関車の機器配置設計上の自由度も向上することができる。
【００１５】
請求項５記載の電気機関車用冷却装置は、電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、第１の冷媒が流れる第１の冷媒管と、第２の冷媒が流れる第２の冷媒管と、第１および第２の冷媒管を流れる第１および第２の冷媒の間で熱交換を行い得るように第１および第２の冷媒管の両方が通る熱交換器と、第１の冷媒管に連結され、第１の冷媒管を流れる第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクと、第１の冷媒管内の第１の冷媒を第１の冷媒タンクおよび熱交換器を通って循環させる第１の冷媒循環装置と、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒と発熱源との間で熱交換を行うように発熱源に近接して設けられた第２の冷媒管の一部と、第２の冷媒管に連結され、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒を貯蔵する第２の冷媒タンクと、第２の冷媒管内の第２の冷媒を第２の冷媒タンク、熱交換器および第２の冷媒管の前記一部を通って循環させる第２の冷媒循環装置とを有し、前記第１および第２の冷媒タンクは、第１および第２の冷媒タンクの相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量をそれぞれ有することを要旨とする。
【００１６】
請求項５記載の電気機関車用冷却装置では、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、熱交換器で第１の冷媒管の第１の冷媒と熱交換を行って、第２の冷媒タンクに流入するという第２の循環経路の循環動作に対して熱交換器で第２の冷媒から熱を奪って温度上昇した第１の冷媒管の第１の冷媒は第1の冷媒タンクに流入するという第１の循環経路の循環動作において第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクが発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量を有するため、第１、２の冷媒タンク内の冷媒の温度上昇速度を遅くでき、ラジエータおよび送風機がなくても、電気機関車の運行時間以内においては冷媒タンク内の冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機の騒音もなくなり、電力消費量も低減できるとともに、精密機械である機関車発熱源に対する第２の冷媒の第２の冷媒管と第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクに流入する第1の冷媒の第1の冷媒管とを分離することにより、管理の厳しい第２の冷媒とその循環経路を小さくし、管理のゆるい第１の冷媒とその循環経路を大きくして、メンテナンスを向上でき、また冷媒コストを低減できる。
【００１７】
請求項６記載の電気機関車用冷却装置は、電動機を駆動して走行する電気機関車において電動機に供給する電力を生成する電力生成装置および電動機を含む発熱源で発生する熱を放散して発熱源を冷却する電気機関車用冷却装置であって、第１の冷媒が流れる第１の冷媒管と、第２の冷媒が流れる第２の冷媒管と、第１および第２の冷媒管を流れる第１および第２の冷媒の間で熱交換を行い得るように第１および第２の循環経路の両方が通るように構成されている熱交換器と、第１の冷媒管に連結され、第１の冷媒管を流れる第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクと、第１の冷媒管の一部を長大に構成して、機関車の外壁に配設した長大冷媒管と、第１の冷媒管内の第１の冷媒を第１の冷媒タンク、熱交換機および長大冷媒管を通って循環させる第１の冷媒循環装置と、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒と発熱源との間で熱の授受を行うように発熱源に近接して設けられた第２の冷媒管の一部と、第２の冷媒管に連結され、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒を貯蔵する第２の冷媒タンクと、第２の冷媒管内の第２の冷媒を第２の冷媒タンク、熱交換機および第２の冷媒管の前記一部を通って循環させる第２の冷媒循環装置とを有し、前記第１および第２の冷媒タンクの容量および長大冷媒管の長さは、第１および第２の冷媒タンクおよび長大冷媒管の相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量および長さをそれぞれ有することを要旨とする。
【００１８】
請求項６記載の電気機関車用冷却装置では、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、熱交換器で第1の冷媒管の第1の冷媒と熱交換を行って、第２の冷媒タンクに流入するという第２の循環経路の循環動作に対して熱交換器で第２の冷媒から熱を奪って温度上昇した第１の冷媒管の第１の冷媒は長大冷媒管を通って自然冷却され、大容量の第1の冷媒タンクに流入するという第１の循環経路の循環動作において第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクおよび長大冷媒管が相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量および長さをそれぞれ有するため、第１、２の冷媒タンク内の冷媒の温度上昇速度を遅くでき、ラジエータおよび送風機がなくても、電気機関車の運行時間以内においては冷媒タンク内の冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機の騒音もなくなり、電力消費量も低減できるとともに、精密機械である機関車発熱源に対する第２の冷媒の第２の冷媒管と第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクに流入する第1の冷媒の第1の冷媒管とを分離することにより、管理の厳しい第２の冷媒とその循環経路を小さくし、管理のゆるい第１の冷媒とその循環経路を大きくして、メンテナンスを向上でき、また冷媒コストを低減できる。
【００１９】
請求項７記載の電気機関車用冷却装置は、前記大容量冷媒タンクが、前記送風機の送風容量を所望の容量以下に低減し得る程度に大きな容量を有することを要旨とする。
【００２０】
請求項７記載の電気機関車用冷却装置では、大容量冷媒タンクが送風機の送風容量や能力を小さなものにすることができ、送風機を小型軽量化できるとともに、その騒音も小さくでき、電力消費量も低減する。
【００２１】
請求項８記載の電気機関車用冷却装置は、前記大容量冷媒タンクが、駆動軸を有する別の機関車に独立して搭載されることを要旨とする。
【００２２】
請求項８記載の電気機関車用冷却装置では、大容量冷媒タンクが駆動軸を有する別の機関車に独立して搭載されるため、この大容量冷媒タンクを搭載した機関車は十分な軸重を得て、十分な牽引力を得ることができる。
【００２３】
請求項９記載の電気機関車用冷却装置は、前記長大冷媒管が、該長大冷媒管を挟んで機関車の外壁に対向するように機関車の外壁の外側に配設された保護板により機関車の外壁との間で保護されるとともに、この保護板と機関車の外壁との間の風道内に配設されていることを要旨とする。
【００２４】
請求項９記載の電気機関車用冷却装置では、長大冷媒管が機関車の外壁と保護板との間で保護され、この保護板と機関車の外壁との間の風道内に配設されているため、長大冷媒管が外部から保護され、損傷することを防止できるとともに、保護板と機関車の外壁との間の風道内により多くの走行風を導くことができ、冷却効果を向上することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、冷媒管を流れる冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、送風機の風を受けたラジエータで冷却され、大容量冷媒タンクに流入するという循環動作において大容量冷媒タンクが冷媒を大量に貯蔵し得るので、大容量冷媒タンク内の冷媒の温度上昇速度を遅くでき、電気機関車の運行時間以内においては大容量冷媒タンク内の冷媒の温度を所望の温度以下に保持し得るようにラジエータおよび送風機の冷却能力を小さなものにすることができ、送風機を小型軽量化でき、その騒音も小さくでき、電力消費量も低減することができ、更に機関車の機器配置設計上の自由度も向上することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、冷媒管を流れる冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇し、大容量冷媒タンクに流入するという循環動作において大容量冷媒タンクが発熱源からの熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量を有するので、大容量冷媒タンク内の冷媒の温度上昇速度を遅くでき、ラジエータおよび送風機がなくても、電気機関車の運行時間以内においては大容量冷媒タンク内の冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機の騒音もなくなり、電力消費量も低減できる。
【００２７】
更に、本発明によれば、冷媒管を流れる冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、長大冷媒管を通って自然冷却され、大容量冷媒タンクに流入するという循環動作において大容量冷媒タンクおよび長大冷媒管が相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量および長さをそれぞれ有するので、冷媒の温度上昇速度を遅くでき、ラジエータおよび送風機がなくても、電気機関車の運行時間以内においては冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機の騒音もなくなり、電力消費量も低減できる。
【００２８】
本発明によれば、冷媒管を流れる冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、送風機の風を受けたラジエータで冷却され、更に長大冷媒管を通って自然冷却され、大容量冷媒タンクに流入するという循環動作において大容量冷媒タンクが冷媒を大量に貯蔵し得るとともに、冷媒管の一部が長大冷媒管として長大に構成されているので、冷媒の温度上昇速度を遅くでき、電気機関車の運行時間以内においては冷媒の温度を所望の温度以下に保持し得るようにラジエータおよび送風機の冷却能力を小さなものにすることができ、送風機を小型軽量化でき、その騒音も小さくでき、電力消費量も低減することができ、更に機関車の機器配置設計上の自由度も向上することができる。
【００２９】
本発明によれば、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、熱交換器で第１の冷媒管の第１の冷媒と熱交換を行って、第２の冷媒タンクに流入するという第２の循環経路の循環動作に対して熱交換器で第２の冷媒から熱を奪って温度上昇した第１の冷媒管の第１の冷媒は第１の冷媒タンクに流入するという第１の循環経路の循環動作において第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクが発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量を有するので、第１、２の冷媒タンク内の冷媒の温度上昇速度を遅くでき、ラジエータおよび送風機がなくても、電気機関車の運行時間以内においては冷媒タンク内の冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機の騒音もなくなり、電力消費量も低減できるとともに、精密機械である機関車発熱源に対する第２の冷媒の第２の冷媒管と第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクに流入する第１の冷媒の第1の冷媒管とを分離することにより、管理の厳しい第２の冷媒とその循環経路を小さくし、管理のゆるい第１の冷媒とその循環経路を大きくして、メンテナンスを向上でき、また冷媒コストを低減できる。
【００３０】
また、本発明によれば、第２の冷媒管を流れる第２の冷媒は発熱源との間で熱交換を行い、発熱源の熱を奪って温度が上昇した後、熱交換器で第1の冷媒管の第1の冷媒と熱交換を行って、第２の冷媒タンクに流入するという第２の循環経路の循環動作に対して熱交換器で第２の冷媒から熱を奪って温度上昇した第１の冷媒管の第１の冷媒は長大冷媒管を通って自然冷却され、大容量の第１の冷媒タンクに流入するという第１の循環経路の循環動作において第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクおよび長大冷媒管が相乗効果により発熱源の熱を所望の温度以下に保持し得る程度に大きな容量および長さをそれぞれ有するので、第１、２の冷媒タンク内の冷媒の温度上昇速度を遅くでき、ラジエータおよび送風機がなくても、電気機関車の運行時間以内においては冷媒タンク内の冷媒の温度を所望の温度以下に保持でき、送風機の騒音もなくなり、電力消費量も低減できるとともに、精密機械である機関車発熱源に対する第２の冷媒の第２の冷媒管と第１の冷媒を大量に貯蔵する第１の冷媒タンクに流入する第1の冷媒の第1の冷媒管とを分離することにより、管理の厳しい第２の冷媒とその循環経路を小さくし、管理のゆるい第１の冷媒とその循環経路を大きくして、メンテナンスを向上でき、また冷媒コストを低減できる。
【００３１】
本発明によれば、大容量冷媒タンクが駆動軸を有する別の機関車に独立して搭載されるので、この大容量冷媒タンクを搭載した機関車は十分な軸重を得て、十分な牽引力を得ることができる。
【００３２】
本発明によれば、長大冷媒管が機関車の外壁と保護板との間で保護され、この保護板と機関車の外壁との間の風道内に配設されているので、長大冷媒管が外部から保護され、損傷することを防止できるとともに、保護板と機関車の外壁との間の風道内により多くの走行風を導くことができ、冷却効果を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を概念的に示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を一部具体的に示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を一部具体的に示すブロック図である。
【図５】図４に示した第４の実施の形態の電気機関車用冷却装置において一部の部材の図示の省略および一部の名称の変更を行ったブロック図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図４、５、６に示したように機関車の外壁に露出して配置した長大冷媒管を示す斜視図である。
【図８】図７に示した長大冷媒管、保護プレート、機関車を上方から示す平面図である。
【図９】図７、８に示した長大冷媒管の上の保護プレートと機関車の外壁との間に屋根プレートを取り付けた構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を一部具体的に示すブロック図である。
【図１１】図１０に示した第６の実施の形態の電気機関車用冷却装置において一部の部材の図示の省略および一部の名称の変更を行ったブロック図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を概念的に示すブロック図である。
【図１３】本発明の第８の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を概念的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態を説明する。
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を概念的に示すブロック図である。同図に示す電気機関車用冷却装置１００は、電気機関車を駆動する電動機や架線から得た電力を電動機に供給するのに適した電力に変換する電力変換装置を構成している半導体素子などからなり、これらにおける機械的損失や電気的損失により熱を発生する機関車発熱源６を有し、この機関車発熱源６を冷却すべく水などからなる冷媒を流すための冷媒管７の一部が機関車発熱源６を通って、または機関車発熱源６に近接して設けられている。なお、電力変換装置は、本発明の電力生成装置を構成しているものである。
【００３６】
前記冷媒管７は、大容量冷媒タンク１から冷媒循環装置２、機関車発熱源６を通ってラジエータ３に連結され、更にラジエータ３を通って大容量冷媒タンク１に戻るように連結され、これにより大容量冷媒タンク１から冷媒循環装置２、機関車発熱源６、ラジエータ３を通って大容量冷媒タンク１に戻る循環経路を構成し、冷媒管７内の冷媒は、この循環経路を通ってポンプなどからなる冷媒循環装置２により循環するようになっている。
【００３７】
大容量冷媒タンク１は、冷媒管７を流れる冷媒を大量に貯蔵するタンクであり、この大容量冷媒タンク１に貯蔵できる冷媒の容量は、通常の冷媒タンクの容量（例えば、２００〜３００リットル）の例えば数倍以上の１０００〜１万リットル程度である。また、冷媒管７の直径は、例えば２ｃｍから６ｃｍ程度であり、その長さは、例えば２０メートル程度である。更に、冷媒管７を流れる水などの冷媒の流速は、例えば２メートル／秒前後以下であり、循環量としては、例えば２００リットル／分程度である。
【００３８】
冷媒管７は、その一部が機関車発熱源６内部を通ってまたは接触して、あるいは近接して設けられているが、このように一部が機関車発熱源６に近接等して設けられる構成は、この一部において冷媒管７を流れる冷媒と機関車発熱源６との間で熱交換が行われるように構成しているものであり、これにより機関車発熱源６の熱を冷媒で奪い冷却するようになっている。
【００３９】
ラジエータ３は、冷媒管７から冷媒を受け入れ、この受け入れた冷媒の熱を放散して冷却し、この冷却された冷媒を冷媒管７に戻すように冷媒管７に連結されて構成されているが、このラジエータ３における冷媒の熱の放散および冷却を効率的かつ強制的に行うように送風機４がラジエータ３に隣接して設けられ、この送風機４からラジエータ３に対して風を当てるように送り出している。
【００４０】
以上のように構成される本実施の形態の電気機関車用冷却装置１００において、大容量冷媒タンク１に貯蔵された冷媒が冷媒循環装置２により冷媒管７に送り出され、この冷媒が冷媒管７の中を機関車発熱源６、ラジエータ３を通って大容量冷媒タンク１に戻るように冷媒循環装置２により循環すると、機関車発熱源６を通る冷媒管７の一部において冷媒と機関車発熱源６との間で熱交換が行われ、機関車発熱源６の熱は冷媒に伝導されて奪われ、機関車発熱源６は冷却され、冷媒の温度は上昇する。
【００４１】
この温度の上昇した冷媒は、機関車発熱源６から冷媒管７を通ってラジエータ３のところに至り、このラジエータ３の構造と送風機４の送風により冷却される。ラジエータ３において冷却された冷媒は、ラジエータ３から冷媒管７を通って大容量冷媒タンク１に流入する。
【００４２】
大容量冷媒タンク１は、上述したように、通常の冷媒タンクの容量の例えば数倍以上の容量を持っているものであるため、ラジエータ３で冷却されるも機関車発熱源６で温度が上昇した冷媒が大容量冷媒タンク１に流入しても、大容量冷媒タンク１内の冷媒の温度は短時間ではわずかに上昇するのみであるが、この冷媒の循環が長時間継続すると、大容量冷媒タンク１内の冷媒の温度は徐々に上昇することになる。
【００４３】
このように温度が徐々に上昇した冷媒を循環させて、機関車発熱源６を同様の過程で冷却すると、機関車発熱源６を冷却させる能力は徐々に低下し、機関車発熱源６の温度は徐々に上昇するが、大容量冷媒タンク１の容量を大きくすることにより、大容量冷媒タンク１内の冷媒の温度が所定の許容温度以上になるまでの時間を延ばすことができ、大容量冷媒タンク１内の冷媒の温度が所定の許容温度以上になるまでは、機関車発熱源６の温度上昇は、機関車発熱源６が正常に動作し得る所定の温度以下に抑えることができ、機関車発熱源６は正常に動作することになる。
【００４４】
従って、電気機関車の運行時間を基準として、この運行時間以内においては大容量冷媒タンク１内の冷媒の温度が所定の許容温度以上にならない程度にラジエータ３および送風機４の冷却能力を決定することにより、例えば従来の小容量の冷媒タンクしか持たない電気機関車用冷却装置のラジエータおよび送風機に比較して、ラジエータ３および送風機４の容量や能力を小さなものにすることができ、送風機４を小型軽量化できるとともに、その騒音も小さくでき、電力消費量も低減することができる。更に、機関車の機器配置設計およびデザイン上の自由度も向上することができる。
【００４５】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を概念的に示すブロック図である。同図に示す電気機関車用冷却装置２００は、図１に示した第１の実施の形態の電気機関車用冷却装置１００においてラジエータ３および送風機４を削除するとともに、第１の実施の形態の大容量冷媒タンク１の容量を更に十分大きくした大容量冷媒タンク１１に変更した点が異なるものであり、その他の構成および作用は同じである。
【００４６】
すなわち、第２の実施の形態の電気機関車用冷却装置２００は、大容量冷媒タンク１１に貯蔵された水などの冷媒が冷媒管７を通って大容量冷媒タンク１１から冷媒循環装置２、機関車発熱源６に至り、機関車発熱源６から更に冷媒管７を通って大容量冷媒タンク１１に戻るように冷媒循環装置２により循環し、この循環過程で機関車発熱源６を通る冷媒管７の一部において冷媒管７を流れる冷媒と機関車発熱源６との間で熱交換を行って、機関車発熱源６の熱を冷媒で奪って冷却するものであるが、この冷却過程において大容量冷媒タンク１１に貯蔵し得る冷媒の容量を図１のものよりも更に十分大きくすることにより、ラジエータ３および送風機４を不要としたものである。
【００４７】
更に詳しくは、本第２の実施の形態における大容量冷媒タンク１１の冷媒の容量を例えば図１の第１の実施の形態の容量の例えば十倍程度の１０万〜１億リットル程度に大きく増大することにより、ラジエータ３および送風機４がなくても、機関車発熱源６で温度が上昇した冷媒が大容量冷媒タンク１１に流入しても、大容量冷媒タンク１１内の冷媒の温度は、第１の実施の形態の場合に比較して更に少なく上昇するのみであるので、この更に少なく上昇するのみである大容量冷媒タンク１１内の冷媒の温度が所定の許容温度以上になるまでは、機関車発熱源６の温度上昇は、機関車発熱源６が正常に動作し得る所定の温度以下に抑えることができ、機関車発熱源６は正常に動作することになる。
【００４８】
従って、電気機関車の運行時間においては大容量冷媒タンク１１内の冷媒の温度が所定の許容温度以上にならないように大容量冷媒タンク１１の冷媒の容量を更に十分大きく決定することにより、ラジエータ３および送風機４がなくても、機関車発熱源６の冷媒は温度が所定の値以下に抑えられ、正常に動作することができるのである。この結果、第２の実施の形態の電気機関車用冷却装置２００は、ラジエータ３および送風機４が不要となり、その騒音もなくなり、電力消費量も低減でき、機関車の機器配置設計上の自由度も向上することができる。
【００４９】
図３は、本発明の第３の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を一部具体的に示すブロック図である。同図に示す電気機関車用冷却装置３００は、図２に示した第２の実施の形態の電気機関車用冷却装置２００において機関車発熱源６および冷媒循環装置２をそれぞれ電力変換装置６１および循環ポンプ２１として具体的な構成で示して第１の機関車９１に搭載するとともに、大容量冷媒タンク１１を大容量水タンク１３として具体的な構成で示して第１の機関車９１と別の第２の機関車９２に搭載することに加えて、電力変換装置６１に対して架線９３からパンタグラフ９４を介して電力を供給し、各機関車９１、９２の複数の主電動機９５に電力変換装置６１からの電力を供給するように図示している点が異なるものである。従って、本第３の実施の形態の電気機関車用冷却装置３００の基本的な作用、効果は、大容量冷媒タンク１１の具体的構成の大容量水タンク１３を別の第２の機関車９２に搭載したことによる作用、効果を除いて、第２の実施の形態の電気機関車用冷却装置２００と同じである。
【００５０】
すなわち、図３に示す電気機関車用冷却装置３００において、大容量水タンク１３を別の第２の機関車９２に搭載することにより、この第２の機関車９２は、大容量水タンク１３の重量により十分な軸重を得ることができるが、この十分な軸重のある第２の機関車９２に主電動機９５を搭載し、この主電動機９５に電力変換装置６１からの電力を供給して駆動することにより、十分な牽引力を発生することができるようになる。
【００５１】
図４は、本発明の第４の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を一部具体的に示すブロック図である。同図に示す電気機関車用冷却装置４００は、図３に示した第３の実施の形態の電気機関車用冷却装置３００において電力変換装置６１と大容量水タンク１３を連結している冷媒管７を非常に長く、すなわち長大にして、長大冷媒管７１として第１の機関車９１の外壁に露出して配置するように構成し、第１の機関車９１に搭載している点が異なるものであり、その他の構成、作用は、同じである。
【００５２】
すなわち、第３の実施の形態の電気機関車用冷却装置４００においては、機関車発熱源である電力変換装置６１を通る冷媒管７の一部において冷媒管７を流れる冷媒と電力変換装置６１との間で熱交換を行って、温度の上昇した冷媒を長大冷媒管７１を通すことにより自然冷却するということに特徴があるものである。このように電力変換装置６１との熱交換によって温度の上昇した冷媒を長大冷媒管７１により自然冷却することにより、大容量水タンク１３の容量を第３の実施の形態のものよりも小さくすることができる。この長大冷媒管７１における冷媒の自然冷却は、機関車が走行すると、この走行風により一層効率的なものとなる。
【００５３】
なお、長大冷媒管７１における冷媒管７の長さは、冷媒管７の直径を例えば２インチとし、機関車の外壁の大きさを例えば２メートル×１０メートル程度とすると、１５回程度往復して、３００メートル程度である。
【００５４】
図５に示す電気機関車用冷却装置は、図４に示した第４の実施の形態の電気機関車用冷却装置４００における電力変換装置６１、循環ポンプ２１をそれぞれ図１に示したものと同じ機能を有する機関車発熱源６、冷媒循環装置２で置き換え、また図４の大容量水タンク１３の水を冷媒として明記した大容量冷媒タンク１３０にするとともに、架線９３、パンタグラフ９４の図示を省略したものであり、その構成、作用、効果は、全く同じである。従って、その説明は省略する。
【００５５】
図６は、本発明の第５の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を示すブロック図である。同図に示す電気機関車用冷却装置５００は、図５に示した電気機関車用冷却装置における大容量冷媒タンク１３０を小さくした大容量冷媒タンク１として機関車発熱源６、冷媒循環装置２とともに同じ機関車９１内に搭載したものであり、その他の構成、作用、効果は、同じである。
【００５６】
図６に示す第５の実施の形態のように、大容量冷媒タンク１の容量を図５のものよりも小さくすることにより、機関車発熱源６を冷却する冷媒の温度が上昇する速度は、図５の構成の場合に比較して早くなるが、冷媒の温度が所定の許容温度以上になるまでは、機関車発熱源６の温度上昇は、機関車発熱源６が正常に動作し得る所定の温度以下に抑えることができ、機関車発熱源６は正常に動作することになる。そして、冷媒の温度が所定の許容温度以上になるまでの時間以内で電気機関車を運行することができるのである。
【００５７】
図７は、図４、５、６に示したように機関車９１の外壁に露出して配置した長大冷媒管７１を示す斜視図であるが、この図においては長大冷媒管７１の外側に保護プレート８１を設けて、長大冷媒管７１を保護するとともに、この保護プレート８１と機関車９１の外壁との間に風道を構成し、この風道内に長大冷媒管７１を配置し、機関車９１の走行風をより多く長大冷媒管７１に当てて、冷却効果を高めたものである。
【００５８】
図８は、図７に示した長大冷媒管７１、保護プレート８１、機関車９１を上方から示す平面図である。同図から分かるように、保護プレート８１は、両端が外側に折曲し、機関車９１の走行風の流入、流出を促進している。
【００５９】
図９は、図７、８に示した長大冷媒管７１の上の保護プレート８１と機関車９１の外壁との間に屋根プレート８２を取り付け、上方から長大冷媒管７１を保護しているものである。
【００６０】
図１０は、本発明の第６の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を一部具体的に示すブロック図である。
【００６１】
同図に示す第６の実施の形態の電気機関車用冷却装置６００は、図４に示した第４の実施の形態の電気機関車用冷却装置４００において大容量水タンク１３を若干小型にして第２の機関車９２から電力変換装置６１、循環ポンプ２１と同じ第１の機関車９１に移動するとともに、長大冷媒管７１を若干小型にしてブロック７１０として図示したことに加えて、図１に示したラジエータ３を電力変換装置６１と長大冷媒管７１０の間の冷媒管７に対して設け、このラジエータ３に対して図１に示した送風機４を設けたことが異なるものであり、各構成要素の構成、作用、機能は、大容量水タンク１３および長大冷媒管７１０の容量や大きさが若干小さくなったことを除いて、図４および１に示したものと同じである。
【００６２】
このように構成される第６の実施の形態の電気機関車用冷却装置６００の作用は、各実施の形態で既に説明した各構成要素の作用を単に組み合わせたものとなるが、簡単に説明すると、大容量水タンク１３に貯蔵された冷媒である水は、循環ポンプ２１により冷媒管７に送り出され、機関車発熱源である電力変換装置６１に至り、ここで電力変換装置６１の熱を奪い、電力変換装置６１を冷却して、水の温度は上昇する。この温度の上昇した水はラジエータ３に至り、ラジエータ３の構造と送風機４からの風により冷却されてから、長大冷媒管７１に至り、長大冷媒管７１０において更に自然冷却される。
【００６３】
このようにラジエータ３と長大冷媒管７１０で冷却された水は、長大冷媒管７１０から冷媒管７を通って大容量水タンク１３に戻るという循環動作を繰り返し、この循環動作で大容量水タンク１３に流入する水により、大容量水タンク１３内の水の温度は徐々に上昇することになる。
【００６４】
このように温度が徐々に上昇した水を循環させて、電力変換装置６１を同様の過程で冷却すると、電力変換装置６１を冷却する能力は徐々に低下し、電力変換装置６１の温度は徐々に上昇するが、大容量水タンク１３内の水の温度が所定の許容温度以上になるまでは、電力変換装置６１の温度上昇は、電力変換装置６１が正常に動作し得る所定の温度以下に抑えることができ、電力変換装置６１は正常に動作することになる。
【００６５】
従って、電気機関車の運行時間を基準として、この運行時間以内においては大容量水タンク１３内の水の温度が所定の許容温度以上にならない程度にラジエータ３および送風機４の冷却能力を決定することにより、例えば長大冷媒管７１０の備えがなく、比較的小型の大容量水タンクしか持たない従来の電気機関車用冷却装置のラジエータおよび送風機に比較して、本実施の形態のラジエータ３および送風機４の容量や能力を小さなものにすることができ、送風機４を小型軽量化できるとともに、その騒音も小さくでき、電力消費量も低減することができる。更に、機関車の機器配置設計上の自由度も向上することができる。
【００６６】
図１１に示す電気機関車用冷却装置は、図１０に示した第６の実施の形態の電気機関車用冷却装置６００において水をその上位概念の冷媒と表現し、大容量水タンク１３、循環ポンプ２１、電力変換装置６１をそれぞれ図１に示したものと同じ機能を有する大容量冷媒タンク１、冷媒循環装置２、機関車発熱源６で置き換えるとともに、架線９３、パンタグラフ９４、主電動機９５の図示を省略したものであり、その構成、作用、効果は、同じである。従って、その説明は省略する。
【００６７】
図１２は、本発明の第７の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を概念的に示すブロック図である。同図に示す第７の実施の形態の電気機関車用冷却装置７００は、図１１に示した電気機関車用冷却装置においてラジエータ３および送風機４を削除するとともに、必要により本実施の形態の大容量冷媒タンク１および／または長大冷媒管７１０を大きな容量のものに変更した点が異なるものであり、その他の構成および作用は同じである。
【００６８】
この第７の実施の形態の電気機関車用冷却装置７００では、大容量冷媒タンク１に貯蔵された冷媒が冷媒管７を通って大容量冷媒タンク１から冷媒循環装置２、機関車発熱源６、長大冷媒管７１０に至り、更に冷媒管７を通って大容量冷媒タンク１１に戻るように冷媒循環装置２により循環し、この循環過程で冷媒は機関車発熱源６の熱を奪って、機関車発熱源６を冷却してから、長大冷媒管７１０に至り、長大冷媒管７１０において自然冷却され、大容量冷媒タンク１に戻る。この冷却循環過程において大容量冷媒タンク１に貯蔵し得る冷媒の容量および長大冷媒管７１０における冷媒管７の長さを図１１のものよりも大きくすることにより、ラジエータ３および送風機４を不要としたものであるが、電気機関車の運行時間が短い場合や大容量冷媒タンク１の容量および長大冷媒管７１０における冷媒管７の長さが既に十分大きい場合には、大容量冷媒タンク１の容量および長大冷媒管７１０における冷媒管７の長さを必要以上に大きくしなくても、ラジエータ３および送風機４を不要とすることができることは勿論のことである。
【００６９】
従って、電気機関車の運行時間においては大容量冷媒タンク１内の冷媒の温度が所定の許容温度以上にならないように大容量冷媒タンク１の冷媒の容量および長大冷媒管７１０における冷媒管７の長さを決定することにより、ラジエータ３および送風機４がなくても、運行時間の間は、機関車発熱源６は温度が所定の値以下に抑えられ、正常に動作することができるのである。この結果、ラジエータ３および送風機４が不要となり、その騒音もなくなり、電力消費量も低減でき、機関車の機器配置設計上の自由度も向上することができる。
【００７０】
図１３は、本発明の第８の実施の形態に係わる電気機関車用冷却装置の構成を概念的に示すブロック図である。同図に示す電気機関車用冷却装置８００は、第1の冷媒が循環する第1の冷媒管７からなる第1の循環経路と第２の冷媒が循環する第２の冷媒管１０からなる第２の循環経路とを有し、第1の循環経路には第1の冷媒タンク１、第1の冷媒循環装置２、熱交換器１９および長大冷媒管71０が設けられ、第２の循環経路には機関車発熱源６、第２の冷媒循環装置３１、第２の冷媒タンク３３および熱交換器１９が設けられている。
【００７１】
第1の冷媒タンク１、第1の冷媒管７および第1の冷媒循環装置２は、それぞれ前述した実施の形態で使用されている大容量冷媒タンク１、冷媒管７および冷媒循環装置２と同じものであり、同じ符号が付されている。機関車発熱源６および長大冷媒管７１０も前述した実施の形態で使用されているものと同じものである。第２の冷媒循環装置３１は、第２の冷媒を第２の冷媒管１０からなる第２の循環経路において循環させるものであり、第２の冷媒タンク３３は、第２の冷媒管１０からなる第２の循環経路に流れる第２の冷媒を貯蔵するものである。
【００７２】
熱交換器１９は、第１および第２の冷媒管を流れる第１および第２の冷媒の間で熱交換を行い得るように第１および第２の冷媒管７、１０からなる第１および第２の循環経路の両方が通るように構成されている。
【００７３】
以上のように構成される図１３の電気機関車用冷却装置８００において、第２の冷媒タンク３３に貯蔵された第２の冷媒が第２の冷媒循環装置３１により第２の冷媒管１０からなる第２の循環経路を循環して、機関車発熱源６に流入した第２の冷媒は、機関車発熱源６において機関車発熱源６から熱を奪って、機関車発熱源６を冷却すると、熱交換器１９に入り、熱交換器１９において第1の冷媒管７からなる第１の循環経路の第１の冷媒との熱交換で機関車発熱源６から奪った熱を第１の冷媒に伝達して冷却され、第２の冷媒タンク３３に流入する。
【００７４】
一方、第1の冷媒タンク１に貯蔵された第１の冷媒は、第１の冷媒循環装置２により第１の冷媒管７からなる第１の循環経路を循環して、熱交換器１９に流入し、この熱交換器１９において第２の循環経路の第２の冷媒と熱交換を行い、温度が上昇し、熱交換器１９から長大冷媒管７１０に流入し、自然冷却されてから、第1の冷媒タンク１に戻るという循環動作を繰り返す。
【００７５】
このような循環動作において第１および第２の冷媒は、徐々に温度が上昇するが、上述したと同様に、電気機関車の運行時間においては長大冷媒管７１０の冷却効果および第１の冷媒タンク１の熱容量の大きさにより第１および第２の冷媒の温度が所定の温度以上にならないようにすることができ、ラジエータおよび送風機４がなくても、機関車発熱源６は正常に動作することができるのである。この結果、第８の実施の形態の電気機関車用冷却装置８００においても、ラジエータおよび送風機が不要となり、その騒音もなくなり、電力消費量も低減でき、機関車の機器配置設計上の自由度も向上することができる。
【００７６】
また更に、本第８の実施の形態の電気機関車用冷却装置８００におけるように、精密装置である機関車発熱源6を冷却する第２の循環経路の第２の冷媒を第１の循環経路の第１の冷媒から分離して、機関車発熱源6を冷却し、管理の厳しい第２の冷媒の流れる第２の循環経路を小さく構成し、管理のゆるい第１の冷媒の流れる第１の循環経路を大きくすることにより、メンテナンスおよび冷媒コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１、１１  大容量冷媒タンク
２  冷媒循環装置
３  ラジエータ
４  送風機
６  機関車発熱源
７  冷媒管
１０  第２の冷媒管
１３  大容量水タンク
１９  熱交換器
２１  循環ポンプ
３１  第２の冷媒循環装置
３３  第２の冷媒タンク
６１  電力変換装置
７１、７１０  長大冷媒管
８１  保護プレート
８２  屋根プレート
９１、９２  機関車
９５  主電動機
１３０  大容量冷媒タンク
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  電気機関車用冷却装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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