(57)【要約】【課題】高速で運転される鉄道車両の換気用の通風路等、不意の差圧が生じる箇所に用いた場合においても、開閉動作がスムーズで、気圧変動が生じても差圧が通風路を伝播するのを確実に防ぐことのできる通風路開閉装置を提供する。【解決手段】通風路１内に介装され、通風方向に離間して対向配置された第１の通風口２、及び第２の通風口３、並びにこれら第１、第２の通風口の間に通風方向に交差する方向に形成された収容部４ａを有する筐体４と、上記収容部に上記筐体の内表面４ｂに対して隙間Ｇを有するように収容され、上記第１及び第２の通風口を開放する第１の位置、及び上記第１または第２の通風口を閉塞し得る第２の位置の間を移動し得る閉塞子５と、この閉塞子及び上記筐体の間に設けられ通電したときに上記閉塞子を上記第１の位置及び第２の位置の一方から他方に移動させる電磁駆動手段６を備えるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通風路内に介装され、通風方向に離間して対向配置された第１の通風口、及び第２の通風口、並びにこれら第１、第２の通風口の間に通風方向に交差する方向に形成された収容部を有する筐体と、上記収容部に上記筐体の内表面に対して隙間を有するように収容され、上記第１及び第２の通風口を開放する第１の位置、及び上記第１または第２の通風口を閉塞し得る第２の位置の間を移動し得る閉塞子と、この閉塞子及び上記筐体の間に設けられ通電したときに上記閉塞子を上記第１の位置及び第２の位置の一方から他方に移動させる電磁駆動手段とを備えたことを特徴とする通風路開閉装置。
【請求項２】
上記筐体は鉛直方向に設けられた多角形の筒状体からなることを特徴とする請求項１に記載の通風路開閉装置。
【請求項３】
上記筒状体は、上記通風口としての穴が設けられ、離間して配置された２枚の穴開き板と、これら２枚の穴開き板の端部相互を隙間無く塞ぐ囲い部材からなることを特徴とする請求項２に記載の通風路開閉装置。
【請求項４】
上記閉塞子は、上記第２の位置において上記通風路の一方側と他方側との差圧により上記第１の通風口及び上記第２の通風口の何れかに押し付けられることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の通風路開閉装置。
【請求項５】
上記電磁駆動手段は、上記閉塞子に設けられた永久磁石と、上記筐体に設けられ上記永久磁石との反発力によって上記閉塞子を上記第１の位置から第２の位置に移動させる電磁石からなることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の通風路開閉装置。
【請求項６】
上記筐体は、上記第１の通風口、上記第２の通風口、上記閉塞子、及び上記電磁駆動手段からなる開閉機構を複数備えてなることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載の通風路開閉装置。
【請求項７】
上記筐体の内表面または上記閉塞子の側面に柔軟材を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６までの何れかに記載の通風路開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速鉄道車両の換気装置における換気用の通風路の開閉などに好ましく用いることができる通風路開閉装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の通風路開閉装置として、換気用ダクト内に設けられ該換気用ダクトの空気流路を開閉する締切手段と、該締切手段を開放状態から締切状態へ動かすための駆動手段と、換気用ダクト内に配置されて換気空気流の度合いに応じて動作し該換気空気流が設定しきい値に達する時点を検知する可動式の空気流感知エレメントと、前記駆動手段へ接続された始動手段であって前記可動式空気流感知エレメントが換気空気流の設定しきい値に達した際に前記駆動手段に該締切手段を締切状態まで動作させるべく配置されている始動手段とから成る車両用換気装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−５８２８６号公報（第５頁、図１、図４、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような従来の通風路開閉装置では、締切手段を構成する可動式締切板と固定式締切板との摩擦接触を防止するために、両締切板の間に層状の隙間が設けられており、このような通風路開閉装置を、高速運転される鉄道車両の換気用の通風路に用いると、車外圧力変動が大きいトンネルにおいて上記隙間から車内へ圧力変動が伝播する恐れがあり、特に、可動式締切板側が負圧になった場合、上記隙間が気圧差によって更に押し広げられ、車内への圧力変動の伝播を防ぎ難いという問題があった。さらに、その僅かな隙間を通過する空気により高音の風切音を発生させ、乗客に不快感を与える恐れがあるという問題もあった。また、上記隙間を塞ぐ手段として、可動式締切板と固定式締切板との間に接するように気密材を設けると、可動時に摩擦力が発生して開閉動作が遅くなり車外の圧力変動が伝播する前に締切板の閉動作を完了できず、車内へ圧力変動が伝播するという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的は、高速で運転される鉄道車両の換気用の通風路等、不意の差圧が生じる箇所に用いた場合においても、開閉動作がスムーズで、気圧変動が生じても差圧が通風路を伝播するのを確実に防ぐことのできる通風路開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る通風路開閉装置は、通風路内に介装され、通風方向に対向して離間配置された第１の通風口、及び第２の通風口、並びにこれら第１、第２の通風口の間に通風方向に交差する方向に形成された収容部を有する筐体と、上記収容部に上記筐体の内表面に対して隙間を有するように収容され、上記第１及び第２の通風口を開放する第１の位置、及び上記第１または第２の通風口を閉塞し得る第２の位置の間を移動し得る閉塞子と、この閉塞子及び上記筐体の間に設けられ通電したときに上記閉塞子を上記第１の位置及び第２の位置の一方から他方に移動させる電磁駆動手段とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の通風路開閉装置においては、筐体の内表面に対して隙間を有するように収容された閉塞子が第１、第２の位置を移動するようにしたので、閉塞子の移動動作がスムーズである。また、該閉塞子と上記筐体の内表面との間に隙間を設けたことによって、該閉塞子は第２の位置において、第１及び第２の通風口の間に生じた差圧の方向によって第１の通風口または第２の通風口に押し付けられ、その押し付けられた方向に通風口を塞いで気密を確保するため、差圧が通風路を伝播するのを確実に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１〜図５は本発明の実施の形態１に係る通風路開閉装置を何れも概念的に説明する図であり、図１は通風路開閉装置の構成を示す正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視断面図、図３は図２の装置を高速鉄道車両の換気装置のダクトなどの通風路に取り付けた状態を示す側面断面図、図４、図５は動作を説明する断面図である。図において、通風路開閉装置は、詳細図示省略している換気装置を構成する通風路１（図５）内に介装され、通風路１の一方（図の左）側１Ａに開口された第１の通風口２、及びこの第１の通風口２に対して離間して対向配置され通風路１の他方側１Ｂに開口された第１の通風口２に連通する第２の通風口３を有する中空状の筐体４と、この筐体４の内部空間からなる収容部４ａに該筐体の内表面４ｂに対して周囲に隙間Ｇを有するように収容され、第１及び第２の通風口２、３を開放する第１の位置（図１〜図３の位置）、及び第１または第２の通風口２、３を閉塞し得る第２の位置（図４、図５の位置）の間を上下に移動し得る閉塞子５と、この閉塞子５の底面部に固定された永久磁石６１及び上記筐体４の底部４ｃに設けられ通電したときに永久磁石６１との反発力によって閉塞子５を第１の位置から第２の位置に移動させる電磁石６２からなる電磁駆動手段６などを用いて構成されている。
【０００９】
上記筐体４は、この例では上記第１、第２の通風口２、３を構成する穴が対向するように対称的に配設された２枚の穴開き板４１、４２と、これら２枚の穴開き板４１、４２相互の端部周囲を隙間無く塞ぐ囲い部材４３からなり、四角形の筒状に形成されている。これら穴開き板４１、４２、及び囲い部材４３に使用する材料としては、一定の剛性と強度とを有し、加工が可能であれば特に限定されるものではない。好ましく用いることができる材料として、例えば、金属材料、プラスチック材料、複合材料等が挙げられる。特にアルミニウム合金は、比強度比剛性が優れており、得られる通風路開閉装置を軽量にすることができるので好ましい。なお、好ましく用いることができるアルミニウム合金の具体例としては、例えば強度も高く耐食性もある一般的な５０００番系や６０００番系など、耐食性と更に高い強度が求められる場合には銅を含まない７０００番系などを挙げることができ、また耐食性が必要なければ、特に強度が高い２０００番系などを挙げることができる。
【００１０】
上記筐体４は図３に示すように内表面４ｂを略鉛直にして、通風路１を仕切るようにダクト１１内の取付座１２に取り付けられ、穴開き板４１、４２の第１、第２の通風口２、３以外からは通風不能となっている。閉塞子５は電磁石６２が通電されていない状態では、図２、図３に示すように自重で筐体４の収容部４ａの底部に落下して、第１及び第２の通風口２、３を開放する第１の位置にある。そして、電磁石６２に通電したときは永久磁石６１との反発力により、閉塞子５が第１または第２の通風口２、３を閉塞し得る第２の位置に浮上される。なお、筐体４が磁性体の場合には、上記閉塞子５の材料としては、非磁性体が好ましく用いられる。これは、永久磁石６２によって閉塞子５本体が磁石になって不用意に穴開き板４１または４２または囲い部材４３に付いてしまうことを避けるためである。また、通風路１の一方側１Ａは、例えば車室内側で、通風路１の他方側１Ｂは車室外側であり、車室内側及び車室外側の圧力センサ、車室内外の圧力差検知手段、検知された圧力差が所定値を超えたときに電磁石６２を付勢する制御手段などは、何れも例えば公知の従来技術を用いることができる部分であるので、図示及び詳細な説明を省略する。
【００１１】
次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。なお、図３は閉塞子５が筐体４の底部に存在する第１の位置にあり、第１及び第２の通風口２、３を開放して通風路１を風が自由に通過し得る状態を示している。これに対し、図４及び図５は、電磁石６２が図示省略している制御手段によって付勢され、永久磁石６１との反発力によって閉塞子５が筐体４の上部に移動した第２の位置にあり、図４は通風路１での空気の圧力がＰＡ＜ＰＢの場合に開閉弁としての閉塞子５が穴開き板４１の第１の通風口２に押し付けられて通風路１を閉塞した状態を示し、図５は通風路１での空気の圧力が図４の場合とは逆にＰＡ＞ＰＢの場合に開閉弁としての閉塞子５が穴開き板４２の第２の通風口３に押し付けられて通風路１を閉塞した状態を示している。なお、ＰＡは通風路１の一方側１Ａの気圧（Ｐａ）、ＰＢは通風路１の他方側１Ｂの気圧（Ｐａ）をそれぞれ示す。
【００１２】
まず、図示省略している制御手段は車室内外の圧力差を監視しており、例えば新幹線などの列車が平野部などを高速で走行している場合のように、車室内外の圧力差が所定の値以下の間は、電磁石６２が付勢されず、閉塞子５は図３のように第１及び第２の通風口２、３を開放する第１の位置にあって通風路１は開放され、図示省略している換気ファンによって付勢された風は通風路１を自由に通過することができる。一方、トンネルを通過する際など、車室内外の圧力差が大きくなったとき、あるいは車両の現在位置などから圧力差が大きくなることが予測されたときには、乗客の不快感を防ぐために図示省略している制御手段によって電磁石６２が付勢され、永久磁石６１と反発しあって閉塞子５が第１及び第２の通風口２、３の間を塞ぐ第２の位置に浮上する。
【００１３】
そして、閉塞子５は内表面４ｂとの間の周囲に隙間Ｇを有するため、通風方向に揺動可能であるため、通風路１の一方（図の左）側１Ａの気圧ＰＡ（Ｐａ）と、通風路１の他方側１Ｂの気圧ＰＢ（Ｐａ）との差圧ＰＡ−ＰＢに応じて、閉塞子５は図４に示すように図の左側の穴開き板４１の第１通風口２、または図５に示すように図の右側の穴開き板４２の第２の通風口３の内側に蓋がかぶせられたように接し、さらに、閉塞子５はその差圧ＰＡ−ＰＢによって穴開き板４１または４２に押し付けられるため、第１または第２の通風口２、３を隙間なく閉じて、図４または図５に示す通風路が遮断された状態となる。なお、図４に示す閉塞子５が通風路１を遮断した状態にある通風路開閉装置において、通風路１の空気の圧力がＰＡ＜ＰＢからＰＡ＞ＰＢに変動した場合は、その差圧ＰＡ−ＰＢによって閉塞子５が反対側の穴開き板４２に向かって移動して接し、穴開き板４２の第２の通風口３は該閉塞子５によって蓋がかぶせられたようになる。さらに、その閉塞子５は差圧ＰＡ−ＰＢによって穴開き板４２に押し付けられるため、隙間なく通風路１を閉じて、図５に示す状態となる。
【００１４】
なお、列車が例えばトンネルを抜けるなどにより、上記差圧ＰＡ−ＰＢが所定値を下回ったときは、図示省略している制御手段によって電磁石６２への通電が遮断され、閉塞子５は自重で下方に落下して、穴開き板４１及び４２の第１及び第２の通風口２、３同士が介在物なく向かい合った第１の位置に移動することで通風路１が開成される。
なお、本実施の形態１の通風路開閉装置は、図２に示すように通風方向に対して対称的に形成されているので、車室内側と車室外側を実施の形態１の逆に取り付け、あるいは通風路の上流側または下流側のどちらの方向に向けて設置しても良い。また、筐体４を四角形の筒状に形成した場合について説明したが、これに限定されないことは勿論であり、筐体４を例えば三角形を含む多角形や台形の筒状、あるいは円筒状等に構成しても差し支えない。その場合には、閉塞子５の形状は筐体４の中空部の形状、寸法に合わせて実施の形態１と同様に内表面との隙間Ｇを持たせたものとすれば良く、加えて、通風路１が曲げられた部分に構成することもできる。
【００１５】
さらに、通風路１を構成する例えばダクト相互の繋ぎ目の間に通風路開閉装置が直列的に介装されるように構成し、あるいは筐体４の一部が通風路１を構成しているダクト１１の一部を兼ねるようにしても良い。また、筐体４の閉塞子５を収容している部分が通風の邪魔となるのを避けるために、該筐体４の一部が通風路１の外側に位置するように構成し、第１、第２の通風口２、３の有効断面積を通風路１の通風断面積に近づけ、あるいは略同一に構成することもできる。また、電磁駆動手段６として永久磁石６１を閉塞子５に固定し、電磁石６２を筐体４の収容部４ａの底部４ｃに設け、通電したときの反発力によって閉塞子５を浮上させ、消勢時に重力によって落下するように構成した場合について説明したが、これに限定されず、閉塞子５の移動に例えば吸引力を利用し、あるいはスプリングばねなどの弾性材を利用するように構成しても良い。さらにまた、鉛直方向に移動するようにしたが、例えば筐体４内表面と閉塞子５の外周面との間に互いに反発しあうように永久磁石を設けることにより、水平方向あるいは斜め方向等、任意の角度に移動するように構成することもできる。
【００１６】
上記説明したように本実施の形態１によれば、開閉動作時に可動する閉塞子５は、筐体４の内表面４ｂとの間に隙間Ｇを有し、電磁石６２に通電することによって閉塞子５の底部に取り付けた永久磁石６１との間に生じる反発力により浮上するため、その他の部材と摺動する箇所がなく、開閉動作時における移動速度が速くスムーズである。また、第１及び第２の通風口２、３に対面する第２の位置まで浮上したときには、筐体４の内表面４ｂとの間に隙間Ｇが設けられていることで通風方向に自由に揺動可能であり、通風路１内の差圧によって左右の穴開き板４１及び４２の何れかに略垂直に押し付けられ、穴開き板４１または４２に設けられた第１または第２の通風口２、または３を塞ぐので、換気風路としての通風路１を隙間無く閉じることができ、通風路開閉装置の上流側と下流側との間の気密を確保できるともに、通風路開閉装置の一方側の圧力変動が他方側へ伝播することを確実に防止できる。
【００１７】
実施の形態２．
図６、図７は本発明の実施の形態２に係る通風路開閉装置を概念的に説明する図であり、図６は正面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における矢視断面図である。なお、各図を通じて同一または相当部分には同一の符号を付している。図に示すように、この実施の形態２の通風路開閉装置は、実施の形態１における第１、第２の通風口２、３、閉塞子５、及び電磁駆動手段６からなる通風路を開閉する１組の開閉機構を、複数（この例では６個）設けたものである。即ち、筐体４を構成する一方の穴開き板４１には６つの第１の通風口２１、２２、・・・・、２６が設けられ、対向させる他方の穴開き板４２には対応する同様の６つの第２の通風口３１、３２、・・・・、３６が設けられており、図６の正面から見て上下方向に３層、左右方向に２列形成されている。
【００１８】
そして、これら同一構造の２枚の穴あき板４１、４２相互の間には該穴あき板４１、４２の端部周囲を隙間無く塞ぐ囲い部材４３と、図の上下、及び左右に隣り合う通風口の間をそれぞれ仕切る複数の遮蔽板４４が設けられている。上記遮蔽板４４によって仕切られた６つの収容部４ａには、実施の形態１と同様の、底部に永久磁石６１が固定された閉塞子５と、閉塞子５を移動させる電磁石６２がそれぞれ設けられている。なお、遮蔽板４４は６組の開閉機構にそれぞれ設けられた電磁石６２と永久磁石６１による磁力が隣接する開閉機構の間で相互に影響を及ぼすことを防ぐものであり、材質としては非磁性体が好ましく適用される。上記構成の通風路開閉装置は列車の換気装置の車室内外を結ぶ通風路などに実施の形態１と同様に介装される。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００１９】
上記のように構成された実施の形態２においては、通風路開閉装置に対し通風路１（図３）の一方側と他方側に差圧が生じたときに、実施の形態１と同様にして６つの電磁石６２を例えば一斉に付勢するように制御して閉塞子５を第１の位置から第２の位置に移動させ、その浮上した閉塞子５が差圧に応じて一方の穴開き板４１の第１の通風口２１、２２、・・・・、２６、または他方の穴開き板４２の第２の通風口３１、３２、・・・・、３６の周囲を押しつけるように塞ぐことで全ての通風口が閉塞され通風路１が閉成される。なお、差圧の方向が変わったとき、及び差圧が所定値以下に下がったときの動作、及び変形例などについては上記実施の形態１と同様である。
【００２０】
上記のように構成された実施の形態２によれば、第１及び第２の通風口を複数個の穴によって構成したので、実施の形態１と同一な開口面積を得るための穴形状を小さくでき、閉塞子５も小型軽量にすることができ、閉塞子５を浮上させる電磁石６２が発生させる反発力も小さくすることが可能となる。このため、電磁石の能力に合わせて必要開口面積を有する通風路開閉装置を形成することが可能となる。
【００２１】
実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３に係る通風路開閉装置を概念的に示す側面断面図である。図において、閉塞子５の穴開き板４１、４２に対向する面にはそれぞれ柔軟材７が設けられている。該柔軟材７としては、閉塞子５が穴開き板４１または４２に押付けられたときに弾性変形して密着し、第１または第２の通風口２、３からの空気の漏れを防止できる材料であれば特に限定されない。好ましく用いられる柔軟材７としては、例えばゴム材料が挙げられる。穴開き板４１および４２が共にアルミニウム合金の場合、柔軟材７にゴム材料を用いると、閉塞子５が第１または第２の通風口２、３の周囲部に押し付けられたとき、柔軟材７はアルミニウム合金に対して柔軟であるため、十分にたわみ、隙間なく第１または第２の通風口２、３を塞ぎ、気密を確保することができる。なお、該ゴム材料の例としては、鉄道車両が走行する環境を考慮して、耐熱性、耐候性に優れる例えばクロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどは好適である。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２２】
上記のように構成された実施の形態３においては、実施の形態１と同様な作用効果を奏する他、閉塞子５の穴開き板４１、４２に対向する面にそれぞれ柔軟材７を設けたことにより、閉塞子５が第１、第２の通風口２、３に対向する第２の位置に移動した後、通風路の差圧によって穴開き板４１または４２に当接したときの衝撃が緩和され、衝撃音も緩和できる。さらに、仮に穴開き板４１または４２に湾曲などの変形が存在している場合でも、柔軟材７が穴開き板４１または４２の変形に応じて潰れて隙間を塞ぐことにより通風路を確実に遮断することができ、密閉性が一層向上する。このため、加工工程における加工誤差の吸収なども容易であり製造が容易となるなどの更なる効果が得られる。
【００２３】
なお、上記柔軟材７は閉塞子５の側面部に設けたが、筐体４の内表面４ａ側に設けることも差し支えない。
なお、上記実施の形態１〜３においては、この発明を高速鉄道車両の換気装置に用いた場合について説明したが、本発明の用途は必ずしもこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る通風路開閉装置の構成を概念的に示す正面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視断面図。
【図３】図２の装置を高速鉄道車両の換気装置のダクトなどの通風路に取り付けた状態を概念的に示す側面断面図。
【図４】図３に示された閉塞子が第２の位置に移動した後、通風路での圧力差によって図の左側の穴開き板の第１の通風口を塞いだ状態を概念的に示す断面図。
【図５】図３に示された閉塞子が第２の位置に移動した後、通風路での圧力差によって図の右側の穴開き板の第２の通風口を塞いだ状態を概念的に示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態２に係る通風路開閉装置を概念的に示す正面図。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における矢視断面図。
【図８】本発明の実施の形態３に係る通風路開閉装置を概念的に示す側面断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１  通風路、  １１  ダクト、  １２  取付座、  ２、２１、２２、・・・・、２６  第１の通風口、  ３、３１、３２、・・・・、３６  第２の通風口、  ４  筐体、  ４ａ  収容部、  ４ｂ  内表面、  ４ｃ  底部、  ４１、４２  穴開き板、  ４３  囲い部材、  ４４  遮蔽板、  ５  閉塞子、  ６  電磁駆動手段、  ６１  永久磁石、  ６２  電磁石、  ７  柔軟材、  Ｇ  隙間。
【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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