(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に設置され、当該鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置であって、
空気吸込み部から吸い込まれた空気を圧縮する圧縮機と、
電動モータを有し、前記圧縮機を駆動する圧縮機駆動部と、
前記圧縮機駆動部と前記圧縮機とを連結して当該圧縮機駆動部の駆動力を当該圧縮機に伝達するカップリングと、
前記カップリングを収容するカップリングケースと、
前記電動モータからの駆動力によって回転駆動され、冷却空気の流れを発生させる冷却ファンと、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却するアフタークーラーと、
前記圧縮機、前記圧縮機駆動部、前記カップリングケース、前記冷却ファン及び前記アフタークーラーを収容するとともに、前記空気吸込み部が設置された収容ケースと、
前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気を送出する圧縮空気送出部と、
前記収容ケース内に配置され、前記アフタークーラーから前記圧縮空気送出部へと至る圧縮空気の経路と、前記カップリングケースとに対して連通し、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気を前記カップリングに対して吹き出し可能に供給する第１空気供給経路と、
前記圧縮機に油を供給する油供給経路と、
前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気が誘導されて油を回収するとともに前記油供給経路に連通する油回収器と、
前記油回収器と前記アフタークーラーとを連通する経路に配置され、前記圧縮機において油を伴って圧縮されて前記油回収器を通過した圧縮空気から油を分離する油分離エレメントと、
前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気から水分と油分とを分離する水油用分離器と、
前記水油用分離器と前記圧縮空気送出部との間に配置され、前記水油用分離器で水分と油分とが分離された圧縮空気に対して更に除湿を行う除湿器と、
を備え、
前記第１空気供給経路は、前記除湿器及び前記圧縮空気送出部の間の圧縮空気の経路と前記カップリングケースとを連通するように設けられ、前記除湿器で除湿が行われた圧縮空気を前記カップリングに対して吹き出し可能に供給することを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両用空気圧縮装置であって、
前記第１空気供給経路は、前記カップリングケースに連通する経路として設けられ、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気を前記カップリングに対して吹き出し可能に供給し、
前記カップリングケースには、外部に対して開口する孔が設けられ、当該孔は、前記第１空気供給経路から前記カップリングに対して吹き出された空気を外部へ排出可能に形成されていることを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車両用空気圧縮装置であって、
前記孔は、複数設けられ、
複数の前記孔のそれぞれは、前記カップリングケースに対して他の機器を取り付けて固定する固定用ボルトを当該カップリングケースの内側から操作するための工具が挿入可能に形成されていることを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【請求項４】
請求項３に記載の鉄道車両用空気圧縮装置であって、
前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気を前記油回収器に誘導して吐出するように前圧縮機と前記油回収器とを連通する油入り圧縮空気吐出経路、を更に備え、
前記油入り圧縮空気吐出経路は、
前記圧縮機における取付面である第１取付面に対して固定されて取り付けられる圧縮機側フランジ部と、
前記油回収器における取付面である第２取付面に対して固定されて取り付けられる油回収器側フランジ部と、
前記圧縮機側フランジ部と前記油回収器側フランジ部との間において固定された経路として設置されるとともに、互いに連通する金属製の複数の配管を有する固定配管部と、
を有し、
前記固定配管部は、前記圧縮機側フランジ部と前記油回収器側フランジ部との間において複数回屈曲して迂回するように延びるとともに前記複数の配管を含んで構成される迂回経路部分と、前記第１取付面及び前記第２取付面の両方に対して垂直な又は斜めの面に沿って配置されて前記複数の配管を直列に連結する中間フランジ部分と、を有することを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【請求項５】
請求項４に記載の鉄道車両用空気圧縮装置であって、
前記迂回経路部分は、互いに垂直な面のそれぞれに沿って配置された前記第１取付面及び前記第２取付面に対して平行に延びる一対の直線部分と、当該一対の直線部分を連結するとともに半円弧状に屈曲する屈曲部分とを有し、
前記中間フランジ部分は、前記一対の直線部分の一方の途中に設置されるとともに、前記第１取付面及び前記第２取付面の両方に対して垂直な面に沿って配置されていることを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５に記載の鉄道車両用空気圧縮装置であって、
前記孔に対して離間して配置されるとともに当該孔の周囲を覆うように配置され、前記冷却ファンからの冷却空気の流れの下流側に向かって開口するように形成されたカバーが更に備えられていることを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【請求項７】
請求項１に記載の鉄道車両用空気圧縮装置であって、
前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気を前記油回収器に誘導して吐出するように前圧縮機と前記油回収器とを連通する油入り圧縮空気吐出経路、を更に備え、
前記収容ケースは、前記油回収器、前記油分離エレメント及び前記除湿器を更に収容し、
前記油入り圧縮空気吐出経路は、
前記圧縮機における取付面である第１取付面に対して固定されて取り付けられる圧縮機側フランジ部と、
前記油回収器における取付面である第２取付面に対して固定されて取り付けられる油回収器側フランジ部と、
前記圧縮機側フランジ部と前記油回収器側フランジ部との間において固定された経路として設置されるとともに、互いに連通する金属製の複数の配管を有する固定配管部と、
を有し、
前記固定配管部は、前記圧縮機側フランジ部と前記油回収器側フランジ部との間において複数回屈曲して迂回するように延びるとともに前記複数の配管を含んで構成される迂回経路部分と、前記第１取付面及び前記第２取付面の両方に対して垂直な又は斜めの面に沿って配置されて前記複数の配管を直列に連結する中間フランジ部分と、を有することを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【請求項８】
請求項７に記載の鉄道車両用空気圧縮装置であって、
前記迂回経路部分は、互いに垂直な面のそれぞれに沿って配置された前記第１取付面及び前記第２取付面に対して平行に延びる一対の直線部分と、当該一対の直線部分を連結するとともに半円弧状に屈曲する屈曲部分とを有し、
前記中間フランジ部分は、前記一対の直線部分の一方の途中に設置されるとともに、前記第１取付面及び前記第２取付面の両方に対して垂直な面に沿って配置されていることを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【請求項９】
鉄道車両に設置され、当該鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置であって、
空気吸込み部から吸い込まれた空気を圧縮する圧縮機と、
電動モータを有し、前記圧縮機を駆動する圧縮機駆動部と、
前記圧縮機駆動部と前記圧縮機とを連結して当該圧縮機駆動部の駆動力を当該圧縮機に伝達するカップリングと、
前記カップリングを収容するカップリングケースと、
前記電動モータからの駆動力によって回転駆動され、冷却空気の流れを発生させる冷却ファンと、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却するアフタークーラーと、
前記圧縮機、前記圧縮機駆動部、前記カップリングケース、前記冷却ファン及び前記アフタークーラーを収容するとともに、前記空気吸込み部が設置された収容ケースと、
前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気を送出する圧縮空気送出部と、
前記空気吸込み部に設けられ、吸い込まれる空気が通過する際に粉塵の通過を抑制する吸込みフィルタと、
前記収容ケース内に配置され、前記電動モータ及び外部に対して密閉された前記カップリングケースのうちの少なくともいずれかを介して前記空気吸込み部と前記圧縮機とを連通し、前記電動モータ及び前記カップリングのうちの少なくともいずれかに対して前記空気吸込み部から吸い込まれた空気を吹き出し可能に供給する第２空気供給経路と、
を備え、
前記冷却ファンは、軸流ファンとして設けられ、
前記アフタークーラーと、前記軸流ファンと、前記圧縮機駆動部と、前記カップリングと、前記圧縮機とが、同一の軸方向に沿って配置され、
前記軸方向が、鉄道車両の軌道方向及び枕木方向のうちの少なくともいずれかに沿って配置され、
前記収容ケースが、鉄道車両の下部を覆うカウルの内側に配置され、
前記収容ケースにおける前記軸方向の両端部が、前記カウルにおける前記軸方向の両側に配置される内壁に対して、空気溜まり用の領域となる空間を形成するバッファ領域を介して配置されていることを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に設置され、この鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両に設置されてその鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置として、特許文献１乃至特許文献３に開示されたものが知られている。特許文献１乃至特許文献３に開示されたような鉄道車両用空気圧縮装置においては、吸い込まれた空気を圧縮する圧縮機、電動モータを有し圧縮機を駆動する圧縮機駆動部、冷却ファン、アフタークーラー等が設けられている。そして、これらの構成要素が収容ケースに収容されてパッケージ化されるように構成されている。
【０００３】
尚、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、冷却ファンは、電動モータからの駆動力によって回転駆動され、冷却空気の流れを発生させるように構成されている。このような冷却ファンが設けられていることで、装置内の機器が冷却されることになる。また、特許文献１乃至特許文献３に開示されているように、アフタークーラーは、圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献１に開示されているように、鉄道車両用空気圧縮装置においては、圧縮機駆動部と圧縮機とを連結して圧縮機駆動部の駆動力を圧縮機に伝達するカップリングが設けられている。そして、特許文献１の図３において開示されているように、カップリングは、カップリングケースに収容されており、このカップリングケースには、冷却用の空気を取り込む孔が形成されている。カップリングケースにこのような孔が形成されていることで、圧縮機や電動モータで発生する熱の影響がカップリングにおいて用いられているゴム部材や樹脂部材に作用してしまうことを抑制するための冷却効果が発揮されている。
【０００５】
また、特許文献１及び特許文献２に開示された鉄道車両用空気圧縮装置は、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を図るため、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する空気圧縮装置として構成されている。そして、特許文献２の鉄道車両用空気圧縮装置は、特許文献２の図３に開示されているように、油を回収する油回収器や、圧縮機と油回収器とを連通する油入り圧縮空気吐出経路が設けられている。この油入り圧縮空気吐出経路は、圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気を油回収器に誘導して吐出する配管として設けられ、圧縮機と油回収器との間で固定された経路として設置されている。
【０００６】
また、特許文献１及び特許文献２に開示された鉄道車両用空気圧縮装置は、圧縮機、圧縮機駆動部、冷却ファン、アフタークーラー等が、収容ケースにコンパクトに収容されてパッケージ化されており、これによると、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。尚、特許文献３においては、複数台が並列接続された圧縮機を備える鉄道車両用空気圧縮装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２７７８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２００８２６号公報
【特許文献３】特開２００５−７６４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１や特許文献２に開示された鉄道車両用空気圧縮装置によると、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。一方、鉄道車両用空気圧縮装置においては、設置対象の鉄道車両が走行する環境に応じた特有の性能が更に求められる場合が考えられる。鉄道車両が走行する環境に応じたこのような特有の性能として、砂塵等の粉塵が多く発生する地域を走行する鉄道車両に設置される場合に求められる防塵性能がある。この場合、特に、圧縮機の回転軸の軸端部或いは電動モータの出力軸の軸端部に対する防塵性能が確保される構造が望まれる。
【０００９】
砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する防塵性能を確保する観点から、軸端部のシールの形状を粉塵を排出しやすいようなものにすることが考えられるが、通常、軸端部にはグリスが塗布されているため、そのような構造では、グリスまで外部に排出されやすくなるため、好ましくない。またカップリングケースの構造について、特許文献１に開示されたような冷却用の空気を取り込む孔を塞いで外部に対して密閉された構造にすることが考えられる。しかし、カップリングはカップリングケースに直接接触しているわけではないので、カップリングケースへの熱伝導による放熱は期待できず、この場合は、カップリングの冷却性能が低下してしまい、カップリング、特にゴム部材や樹脂部材を十分に冷却することが難しくなってしまう虞がある。一方、カップリングケースについて、密閉構造にするとともに、圧縮機からの熱の影響を抑制するための断熱性を高めた構造とすることも考えられる。しかし、この場合も、カップリングケース内のカップリングを直接的に冷却することができないため、十分な冷却性能を確保することが難しくなってしまう虞がある。また、電動モータについても、砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制するために電動モータのケーシングについてより密閉性が高い構造とすると、放熱し難い構造となるため、冷却性能が低下してしまう虞がある。
【００１０】
また、特許文献２に開示された鉄道車両用空気圧縮装置によると、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置において、圧縮機と油回収器とを連通する油入り圧縮空気吐出経路が圧縮機と油回収器との間で固定された配管経路として設置されている。このため、可撓性を有するフレキシブル配管として設置される場合とは異なり、高い剛性が確保されることによる信頼性の向上を図ることができる。しかしながら、油入り圧縮空気吐出経路としての固定された配管経路を設置する際、圧縮機及び油回収器において設定された固定のための位置に対する油入り圧縮空気吐出経路の取り付け部分の位置の調整の自由度が制限されることになる。これにより、油入り圧縮空気吐出経路を設置して鉄道車両用空気圧縮装置を組み立てる作業が困難を伴う作業となってしまう。さらに、十分な位置調整ができないまま組み立てると、配管自体に過大な応力が発生することになり、耐久性等に悪影響を与えかねない。また、油入り圧縮空気吐出経路を構成する配管が、圧縮機から吐出された直後で温度が高い状態の圧縮空気によって熱膨張すると、圧縮機と油回収器との位置関係に影響を与えてしまうことになる。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、圧縮機或いは電動モータに砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する十分な防塵性能を発揮できるとともに、カップリング或いは電動モータを十分に冷却可能な冷却性能も確保することができる、鉄道車両用空気圧縮装置を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、位置関係が固定された圧縮機と油回収器との間において油入り圧縮空気吐出経路を過大な応力を発生させずに容易に設置でき、鉄道車両用空気圧縮装置の組み立て作業の作業性を向上させることができるとともに、油入り圧縮空気吐出経路の熱膨張が圧縮機と油回収器との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる鉄道車両用空気圧縮装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第１の目的を達成するための本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、鉄道車両に設置され、当該鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置であって、空気吸込み部から吸い込まれた空気を圧縮する圧縮機と、電動モータを有し、前記圧縮機を駆動する圧縮機駆動部と、前記圧縮機駆動部と前記圧縮機とを連結して当該圧縮機駆動部の駆動力を当該圧縮機に伝達するカップリングと、前記カップリングを収容するカップリングケースと、前記電動モータからの駆動力によって回転駆動され、冷却空気の流れを発生させる冷却ファンと、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却するアフタークーラーと、前記圧縮機、前記圧縮機駆動部、前記カップリングケース、前記冷却ファン及び前記アフタークーラーを収容するとともに、前記空気吸込み部が設置された収容ケースと、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気を送出する圧縮空気送出部と、を備えている。そして、本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記収容ケース内に配置され、前記アフタークーラーから前記圧縮空気送出部へと至る圧縮空気の経路と、前記電動モータ及び前記カップリングケースのうちの少なくともいずれかとに対して連通し、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気を前記電動モータ及び前記カップリングのうちの少なくともいずれかに対して吹き出し可能に供給する第１空気供給経路を更に備えていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、圧縮機、圧縮機駆動部、カップリング及びカップリングケース、冷却ファン、アフタークーラーが、収容ケースにコンパクトに収容されてパッケージ化され、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。そして、この発明では、更に、収容ケース内において、アフタークーラーの下流側にて圧縮空気送出部から送出される前の冷却された圧縮空気を電動モータ及びカップリングのうちの少なくともいずれかに吹き出す第１空気供給経路が設けられている。このため、電動モータ及びカップリングの少なくともいずれかに吹き出される冷却された圧縮空気によって、電動モータ或いはカップリングを効率よく冷却でき、十分な冷却性能を確保することができる。更に、電動モータ或いはカップリングケース内に対しては圧縮空気が吹き出されるため、この圧縮空気は、大気圧よりも高圧であるため、少量であっても、カップリングケースの外部或いは電動モータのケーシング（これらの部分は通常大気圧）に到達したときは膨張しており、砂塵等の粉塵が、カップリングケース内を介して圧縮機の内部に、或いは電動モータに侵入してしまうことを抑制することができる程度に外部へと継続して吹き出していくことになる。
【００１４】
従って、本発明によると、圧縮機或いは電動モータに砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する十分な防塵性能を発揮できるとともに、カップリング或いは電動モータを十分に冷却可能な冷却性能も確保することができる、鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。
【００１５】
本発明に係鉄道車両用空気圧縮装置は、前記圧縮機に油を供給する油供給経路と、前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気が誘導されて油を回収するとともに前記油供給経路に連通する油回収器と、前記油回収器と前記アフタークーラーとを連通する経路に配置され、前記圧縮機において油を伴って圧縮されて前記油回収器を通過した圧縮空気から油を分離する油分離エレメントと、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気から水分と油分とを分離する水油用分離器と、前記水油用分離器と前記圧縮空気送出部との間に配置され、前記水油用分離器で水分と油分とが分離された圧縮空気に対して更に除湿を行う除湿器と、を更に備え、前記第１空気供給経路は、前記除湿器及び前記圧縮空気送出部の間の圧縮空気の経路と前記カップリングケースとを連通するように設けられ、前記除湿器で除湿が行われた圧縮空気を前記カップリングに対して吹き出し可能に供給することが好ましい。
【００１６】
この発明によると、鉄道車両用空気圧縮装置が、油供給経路、油回収器、油分離エレメント、水油用分離器、除湿器を備え、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成される。このため、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができる鉄道車両用空気圧縮装置として構成されている。そして、本発明では、第１空気供給経路により、除湿器の下流側にて圧縮空気送出部から送出される前の圧縮空気、即ち、油分離エレメントで油が分離されてアフタークーラーで冷却され、更に水油用分離器で水分と油分とが分離されるとともに除湿も行われた圧縮空気が、カップリングケースに導入されることになる。このため、カップリングへの油分の付着を防止又は大幅に軽減できるとともに錆の原因となる水分の付着も防止された状態で、カップリングが冷却され、カップリングケース内の防塵が測られる結果、圧縮機の防塵も図られることになる。
【００１７】
本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記第１空気供給経路は、前記カップリングケースに連通する経路として設けられ、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気を前記カップリングに対して吹き出し可能に供給し、前記カップリングケースには、外部に対して開口する孔が設けられ、当該孔は、前記第１空気供給経路から前記カップリングに対して吹き出された空気を外部へ排出可能に形成されていることが好ましい。
【００１８】
この発明によると、アフタークーラーの下流側にて圧縮空気送出部から送出される前の冷却された圧縮空気がカップリングに対して吹き出され、カップリングの冷却が図られるとともに、カップリングケース内の防塵が図られる結果、圧縮機の防塵効果も同時に図られる。そして、カップリングケースには孔が設けられており、この孔を介して、カップリングに対して吹き出された空気（圧縮空気は吹き出された時点でカップリングケース内の圧力と等しくなる。すなわちカップリングケース内が大気圧であれば、圧縮空気は大気圧になるまで膨張している。）が、外部へ排出される。このため、第１空気供給経路からカップリングに対して吹き出されて、空気が供給され続けるためカップリングの冷却効果と圧縮機の防塵効果とを発揮した空気をカップリングケース内に滞留させることなく外部へと排出することができ、効率よく冷却効果と防塵効果とを発揮させることができる。
【００１９】
本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記孔は、複数設けられ、複数の前記孔のそれぞれは、前記カップリングケースに対して他の機器を取り付けて固定する固定用ボルトを当該カップリングケースの内側から操作するための工具が挿入可能に形成されていることが好ましい。
【００２０】
この発明によると、カップリングケースにおいて、カップリングの冷却効果と圧縮機の防塵効果とを発揮した圧縮空気を外部へ排出する孔が、複数設けられている。このため、冷却効果と防塵効果とを発揮した圧縮空気を分散して更に効率よく外部へと排出することができる。そして、上記の複数の孔は、カップリングケースに対して他の機器を取り付けて固定する固定用ボルトをカップリングケースの内側から操作するための工具が挿入可能に形成されている。このため、圧縮空気を排出するための孔を工具を挿入して他の機器をカップリングケースに対して取り付けるための孔としても兼用して利用することができる。尚、カップリングケースに取り付けられる他の機器としては、例えば、冷却後の圧縮空気から水分を分離する分離器や、更にその圧縮空気の除湿を行う除湿器等がある。また、鉄道車両用空気圧縮装置が、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成されている場合であれば、他の機器としての油回収器、水油用分離器、除湿器等をカップリングケースに取り付けることができる。
【００２１】
本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記圧縮機に油を供給する油供給経路と、前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気が誘導されて油を回収するとともに前記油供給経路に連通する油回収器と、前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気を前記油回収器に誘導して吐出するように前圧縮機と前記油回収器とを連通する油入り圧縮空気吐出経路と、前記油回収器と前記アフタークーラーとを連通する経路に配置され、前記圧縮機において油を伴って圧縮されて前記油回収器を通過した圧縮空気から油を分離する油分離エレメントと、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気に対して除湿を行う除湿器と、を更に備えていることも好ましい。そして、本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記油入り圧縮空気吐出経路は、前記圧縮機における取付面である第１取付面に対して固定されて取り付けられる圧縮機側フランジ部と、前記油回収器における取付面である第２取付面に対して固定されて取り付けられる油回収器側フランジ部と、前記圧縮機側フランジ部と前記油回収器側フランジ部との間において固定された経路として設置されるとともに、互いに連通する金属製の複数の配管を有する固定配管部と、を有し、前記固定配管部は、前記圧縮機側フランジ部と前記油回収器側フランジ部との間において複数回屈曲して迂回するように延びるとともに前記複数の配管を含んで構成される迂回経路部分と、前記第１取付面及び前記第２取付面の両方に対して垂直な又は斜めの面に沿って配置されて前記複数の配管を直列に連結する中間フランジ部分と、を有することが好ましい。
【００２２】
この発明によると、鉄道車両用空気圧縮装置が、油供給経路、油入り圧縮空気吐出経路、油回収器、油分離エレメント、除湿器を備え、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成される。このため、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができる鉄道車両用空気圧縮装置として構成されている。また、この鉄道車両用空気圧縮装置では、カップリングの冷却効果と圧縮機の防塵効果とを発揮した圧縮空気を外部へ排出する複数の孔から工具が挿入されて固定ボルトが操作され、カップリングケースに対して他の機器が取り付けられて固定され、圧縮機と油回収器との位置関係も固定されることになる。このため、固定された経路として設置される油入り圧縮空気吐出経路を構成する配管が特許文献２に開示のような配管である場合、この配管を圧縮機と油回収器とに対して取り付ける際には、この配管を設置するための位置調整の自由度が制限されることになる。そして、圧縮機及び油回収器において設定された固定のための位置に対するこの配管（油入り圧縮空気吐出経路）の取り付け部分の位置を調整しながらこの配管を設置して鉄道車両用空気圧縮装置を組み立てる作業は、困難を伴う作業となってしまう。
【００２３】
しかしながら、本発明では、油入り圧縮空気吐出経路における固定された経路として設置される固定配管部は、複数の配管が中間フランジ部分を介して直列に連結されるように構成される。そして、この中間フランジ部分は、圧縮機側フランジ部が固定される第１取付面と油回収器側フランジ部が固定される第２取付面とに対して垂直な又は斜めの面に沿って配置される。このため、第１取付面及び第２取付面において設定された固定のための位置に圧縮機側フランジ部及び油回収器側フランジ部をそれぞれ固定した状態で、第１取付面及び第２取付面に垂直又は斜めで取付方向が干渉しにくく連結状態の自由度が向上した中間フランジ部分において複数の配管の位置関係を適宜調整しながら容易に油入り圧縮空気吐出経路を設置することができる。これにより、位置関係が固定された圧縮機と油回収器との間において油入り圧縮空気吐出経路を過大な応力を発生させずに容易に設置することができ、鉄道車両用空気圧縮装置を組み立てる作業を容易にして作業性を向上させることができる。
【００２４】
また、油入り圧縮空気吐出経路における固定配管部には、複数回屈曲して延びる迂回経路部分が設けられている。このため、中間フランジ部分の配置の自由度を十分に確保することができる。そして、圧縮機から吐出された直後で温度が高い状態の圧縮空気による熱の影響を受けても、圧縮機側フランジ部と油回収器側フランジ部との間で迂回する方向において迂回経路部分が熱膨張することで、圧縮機側フランジ部及び油回収器側フランジ部の位置関係に影響が生じてしまうことを抑制することができる。これにより、油入り圧縮空気吐出経路の熱膨張が、圧縮機側フランジ部が固定された圧縮機と油回収器側フランジ部が固定された油回収器との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる。従って、本発明によると、位置関係が固定された圧縮機と油回収器との間において油入り圧縮空気吐出経路を過大な応力を発生させずに容易に設置でき、鉄道車両用空気圧縮装置の組み立て作業の作業性を向上させることができるとともに、油入り圧縮空気吐出経路の熱膨張が圧縮機と油回収器との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。
【００２５】
本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記迂回経路部分は、互いに垂直な面のそれぞれに沿って配置された前記第１取付面及び前記第２取付面に対して平行に延びる一対の直線部分と、当該一対の直線部分を連結するとともに半円弧状に屈曲する屈曲部分とを有し、前記中間フランジ部分は、前記一対の直線部分の一方の途中に設置されるとともに、前記第１取付面及び前記第２取付面の両方に対して垂直な面に沿って配置されていることが好ましい。
【００２６】
この発明によると、迂回経路部分が一対の直線部分と半円弧状の屈曲部分とで構成され、一対の直線部分の一方の途中に第１及び第２取付面に垂直な中間フランジ部分が設置される。このため、迂回経路部分を第１及び第２取付面の間でコンパクトに省スペースで配置できるとともに、第１及び第２取付面に対して最も取付方向が干渉しにくい面となる垂直な面に沿って設置される中間フランジ部分の配置構成を容易に実現することができる。
【００２７】
本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記孔に対して離間して配置されるとともに当該孔の周囲を覆うように配置され、前記冷却ファンからの冷却空気の流れの下流側に向かって開口するように形成されたカバーが更に備えられていることが好ましい。
【００２８】
この発明によると、冷却ファンからの冷却空気の流れの下流側に開口し、カップリングケースにおける圧縮空気を排出する孔に対してその周囲を離間して覆うカバーが設けられている。このため、冷却ファンからの冷却空気が圧縮空気排出用の孔からカップリングケース内に侵入することを防止でき、冷却空気とともに砂塵等の粉塵がカップリングケース内に侵入してしまうことを効率よく防止できる。
【００２９】
また、前述の第１の目的を達成するための本発明の他の局面に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、鉄道車両に設置され、当該鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置であって、空気吸込み部から吸い込まれた空気を圧縮する圧縮機と、電動モータを有し、前記圧縮機を駆動する圧縮機駆動部と、前記圧縮機駆動部と前記圧縮機とを連結して当該圧縮機駆動部の駆動力を当該圧縮機に伝達するカップリングと、前記カップリングを収容するカップリングケースと、前記電動モータからの駆動力によって回転駆動され、冷却空気の流れを発生させる冷却ファンと、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却するアフタークーラーと、前記圧縮機、前記圧縮機駆動部、前記カップリングケース、前記冷却ファン及び前記アフタークーラーを収容するとともに、前記空気吸込み部が設置された収容ケースと、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気を送出する圧縮空気送出部と、前記空気吸込み部に設けられ、吸い込まれる空気が通過する際に粉塵の通過を抑制する吸込みフィルタと、を備えている。そして、本発明の他の局面に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記収容ケース内に配置され、前記電動モータ及び外部に対して密閉された前記カップリングケースのうちの少なくともいずれかを介して前記空気吸込み部と前記圧縮機とを連通し、前記電動モータ及び前記カップリングのうちの少なくともいずれかに対して前記空気吸込み部から吸い込まれた空気を吹き出し可能に供給する第２空気供給経路と、を備えていることを特徴とする。
【００３０】
この発明によると、圧縮機、圧縮機駆動部、カップリング及びカップリングケース、冷却ファン、アフタークーラーが、収容ケースにコンパクトに収容されてパッケージ化され、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。そして、この発明では、更に、電動モータ及び密閉されたカップリングケースのうちの少なくともいずれかを介して空気吸込み部と圧縮機とを連通する第２空気供給経路が設けられ、空気吸込み部にて空気が吸い込まれる際に吸込みフィルタにて粉塵の通過が抑制されている。これにより、粉塵の侵入が吸込みフィルタで阻まれた状態で吸い込まれた外部の冷たい空気が、圧縮機側の負圧によって吸い込まれ、電動モータ及びカップリングのうちの少なくともいずれかに対して吹き出されることになる。このため、電動モータ及びカップリングの少なくともいずれかに吹き出される冷たい空気によって、電動モータ或いはカップリングを効率よく冷却でき、十分な冷却性能を確保することができる。更に、電動モータ或いはカップリングに対しては吸込みフィルタを介して吸い込まれた空気が吹き出されるため、砂塵等の粉塵が、カップリングケース内を介して圧縮機の内部に、或いは電動モータに侵入してしまうことを抑制することができる。尚、電動モータ或いはカップリングに対して吹き出された空気は、圧縮機に吸い込まれ、圧縮されることになる。
【００３１】
従って、本発明の他の局面によると、カップリングケース内を介して圧縮機に、或いは電動モータに砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する十分な防塵性能を発揮できるとともに、カップリング或いは電動モータを十分に冷却可能な冷却性能も確保することができる、鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。
【００３２】
本発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置及び本発明の他の局面に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記冷却ファンは、軸流ファンとして設けられ、前記アフタークーラーと、前記軸流ファンと、前記圧縮機駆動部と、前記カップリングと、前記圧縮機とが、同一の軸方向に沿って配置され、前記軸方向が、鉄道車両の軌道方向及び枕木方向のうちの少なくともいずれかに沿って配置され、前記収容ケースが、鉄道車両の下部を覆うカウルの内側に配置され、前記収容ケースにおける前記軸方向の両端部が、前記カウルにおける前記軸方向の両側に配置される内壁に対して、空気溜まり用の領域となる空間を形成するバッファ領域を介して配置されていることが好ましい。
【００３３】
収容ケースに各構成要素が収容されて構成された鉄道車両用空気圧縮装置は、空力抵抗低減のため鉄道車両の下部のカウル内に配置されることがある。そして、鉄道車両用空気圧縮装置が設置される鉄道車両が走行する環境が寒冷地であって、この鉄道車両の走行速度が高速の場合、アフタークーラーが収容ケースにおける下部に配置されていると、カウル下方の外部を流れる高速の冷たい空気（例えば−２０℃）が収容ケース内に流入し、アフタークーラー内の水分を凍結させてしまう可能性が考えられる。一方、鉄道車両の下部における高さ方向における空間は狭いため、カウルの底部と収容ケースとは接近して配置されることになる。このため、上記の場合、収容ケースの下部のアフタークーラーとカウルの底部との間において、断熱構造を設置することは困難である。
【００３４】
しかしながら、上記の発明によると、鉄道車両の下部のカウル内に収容ケースが配置され、この収容ケース内で、アフタークーラー、軸流ファン、圧縮機駆動部、カップリング及び圧縮機が配置される軸方向が、鉄道車両の軌道方向及び枕木方向のうちの少なくともいずれかに沿って配置される。このため、アフタークーラーが収容ケースの下部に配置されることがなく、カウル下方の外部の冷たい空気によってアフタークーラー内の水分が凍結してしまうことを防止できる。また、上記の各構成要素が、軸流ファンによって発生する冷却空気が流れる軸方向に沿って配置されるため、収容ケース内での軸流ファン（冷却ファン）による冷却を効率よく行うことができる。そして、上記の発明では、収容ケースにおける軸方向の両端部が、カウルにおける軸方向の両側の内壁に対して、空気溜まり用の空間であるバッファ領域を介して配置されている。このため、カウルの側方の冷たい空気が収容ケースの軸方向の両端部から直接的に流入してしまうことが防止される。即ち、鉄道車両用空気圧縮装置が設置される鉄道車両が走行する環境が寒冷地であって、この鉄道車両の走行速度が高速の場合において、カウルの側方からカウル内に流入した空気は、上記のバッファ領域で十分に速度が低下するため、収容ケースに対して高速の冷たい空気が流入してしまうことが防止されることになる。これにより、軸流ファンとともに軸方向に沿って配置されているアフタークーラーにおいて、内部の水分が凍結してしまうことを防止することができる。
【００３５】
また、前述の第２の目的を達成するための本発明の更に他の局面に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、鉄道車両に設置され、当該鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置であって、空気吸込み部から吸い込まれた空気を圧縮する圧縮機と、電動モータを有し、前記圧縮機を駆動する圧縮機駆動部と、前記電動モータからの駆動力によって回転駆動され、冷却空気の流れを発生させる冷却ファンと、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を冷却するアフタークーラーと、前記圧縮機に油を供給する油供給経路と、前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気が誘導されて油を回収するとともに前記油供給経路に連通する油回収器と、前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気を前記油回収器に誘導して吐出するように前圧縮機と前記油回収器とを連通する油入り圧縮空気吐出経路と、前記油回収器と前記アフタークーラーとを連通する経路に配置され、前記圧縮機において油を伴って圧縮されて前記油回収器を通過した圧縮空気から油を分離する油分離エレメントと、前記アフタークーラーで冷却された圧縮空気に対して除湿を行う除湿器と、前記圧縮機、前記圧縮機駆動部、前記冷却ファン、前記アフタークーラー、前記油回収器、前記油分離エレメント及び前記除湿器を収容するとともに、前記空気吸込み部が設置された収容ケースと、を備えている。そして、本発明の更に他の局面に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記油入り圧縮空気吐出経路は、前記圧縮機における取付面である第１取付面に対して固定されて取り付けられる圧縮機側フランジ部と、前記油回収器における取付面である第２取付面に対して固定されて取り付けられる油回収器側フランジ部と、前記圧縮機側フランジ部と前記油回収器側フランジ部との間において固定された経路として設置されるとともに、互いに連通する金属製の複数の配管を有する固定配管部と、を有し、前記固定配管部は、前記圧縮機側フランジ部と前記油回収器側フランジ部との間において複数回屈曲して迂回するように延びるとともに前記複数の配管を含んで構成される迂回経路部分と、前記第１取付面及び前記第２取付面の両方に対して垂直な又は斜めの面に沿って配置されて前記複数の配管を直列に連結する中間フランジ部分と、を有することを特徴とする。
【００３６】
この発明によると、鉄道車両用空気圧縮装置が、油供給経路、油入り圧縮空気吐出経路、油回収器、油分離エレメント、除湿器を備え、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成される。このため、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができる鉄道車両用空気圧縮装置として構成されている。また、本発明では、圧縮機、圧縮機駆動部、冷却ファン、アフタークーラー、油回収器、油分離エレメント及び除湿器が、収容ケースにコンパクトに収容されてパッケージ化され、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。
【００３７】
そして、本発明の更に他の局面では、油入り圧縮空気吐出経路における固定された経路として設置される固定配管部は、複数の配管が中間フランジ部分を介して直列に連結されるように構成される。そして、この中間フランジ部分は、圧縮機側フランジ部が固定される第１取付面と油回収器側フランジ部が固定される第２取付面とに対して垂直な又は斜めの面に沿って配置される。このため、第１取付面及び第２取付面において設定された固定のための位置に圧縮機側フランジ部及び油回収器側フランジ部をそれぞれ固定した状態で、第１取付面及び第２取付面に垂直又は斜めで取付方向が干渉しにくく連結状態の自由度が向上した中間フランジ部分において複数の配管の位置関係を適宜調整しながら容易に油入り圧縮空気吐出経路を設置することができる。これにより、位置関係が固定された圧縮機と油回収器との間において油入り圧縮空気吐出経路を過大な応力を発生させずに容易に設置することができ、鉄道車両用空気圧縮装置を組み立てる作業を容易にして作業性を向上させることができる。
【００３８】
また、油入り圧縮空気吐出経路における固定配管部には、複数回屈曲して延びる迂回経路部分が設けられている。このため、中間フランジ部分の配置の自由度を十分に確保することができる。そして、圧縮機から吐出された直後で温度が高い状態の圧縮空気による熱の影響を受けても、圧縮機側フランジ部と油回収器側フランジ部との間で迂回する方向において迂回経路部分が熱膨張することで、圧縮機側フランジ部及び油回収器側フランジ部の位置関係に影響が生じてしまうことを抑制することができる。これにより、油入り圧縮空気吐出経路の熱膨張が、圧縮機側フランジ部が固定された圧縮機と油回収器側フランジ部が固定された油回収器との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる。
【００３９】
従って、本発明の更に他の局面によると、位置関係が固定された圧縮機と油回収器との間において油入り圧縮空気吐出経路を過大な応力を発生させずに容易に設置でき、鉄道車両用空気圧縮装置の組み立て作業の作業性を向上させることができるとともに、油入り圧縮空気吐出経路の熱膨張が圧縮機と油回収器との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。
【００４０】
本発明の更に他の局面に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記迂回経路部分は、互いに垂直な面のそれぞれに沿って配置された前記第１取付面及び前記第２取付面に対して平行に延びる一対の直線部分と、当該一対の直線部分を連結するとともに半円弧状に屈曲する屈曲部分とを有し、前記中間フランジ部分は、前記一対の直線部分の一方の途中に設置されるとともに、前記第１取付面及び前記第２取付面の両方に対して垂直な面に沿って配置されていることが好ましい。
【００４１】
この発明によると、迂回経路部分が一対の直線部分と半円弧状の屈曲部分とで構成され、一対の直線部分の一方の途中に第１及び第２取付面に垂直な中間フランジ部分が設置される。このため、迂回経路部分を第１及び第２取付面の間でコンパクトに省スペースで配置できるとともに、第１及び第２取付面に対して最も取付方向が干渉しにくい面となる垂直な面に沿って設置される中間フランジ部分の配置構成を容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の第１の観点に係る構成によると、圧縮機或いは電動モータに砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する十分な防塵性能を発揮できるとともに、カップリング或いは電動モータを十分に冷却可能な冷却性能も確保することができる、鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。また、本発明の第２の観点に係る構成によると、位置関係が固定された圧縮機と油回収器との間において油入り圧縮空気吐出経路を過大な応力を発生させずに容易に設置でき、鉄道車両用空気圧縮装置の組み立て作業の作業性を向上させることができるとともに、油入り圧縮空気吐出経路の熱膨張が圧縮機と油回収器との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置のシステム構成を模式的に示す系統図である。
【図２】図１に示す鉄道車両用空気圧縮装置における収容ケース内に収容される圧縮機、圧縮機駆動部、冷却ファン、等の機器を示す平面図である。
【図３】図２に示す鉄道車両用空気圧縮装置における矢印Ａ方向から見たカップリングケースを示す図である。
【図４】図１に示す鉄道車両用空気圧縮装置が鉄道車両に設置された状態について示す図であって、構成要素をブロック図で模式的に示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置のシステム構成を模式的に示す系統図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置のシステム構成を模式的に示す系統図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置のシステム構成を模式的に示す系統図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置における収容ケース内に収容される圧縮機、圧縮機駆動部、冷却ファン、等の機器を示す平面図である。
【図９】図８に示す鉄道車両用空気圧縮装置の各機器の正面図である。
【図１０】図８に示す鉄道車両用空気圧縮装置の各機器の側面図である。
【図１１】図８に示す鉄道車両用空気圧縮装置における油入り圧縮空気吐出経路を構成する部材の一部を示す側面図、背面図、及びその背面図に対する平面図である。
【図１２】図８に示す鉄道車両用空気圧縮装置における油入り圧縮空気吐出経路を構成する部材の一部を示す正面図、底面図、及び側面図である。
【図１３】図８に示す鉄道車両用空気圧縮装置における冷却ファンのプロペラ部と電動モータとの連結構造を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本実施形態においては、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置を例にとって説明するが、この例に限らず、鉄道車両に設置されてこの鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置として本発明を広く適用することができる。
【００４５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置１（以下、単に「空気圧縮装置１」ともいう）のシステム構成を模式的に示す系統図である。図１に示す空気圧縮装置１は、図示しない鉄道車両に設置される。そして、この空気圧縮装置１において生成された圧縮空気は、鉄道車両において各種空圧機器を作動させるために用いられる。
【００４６】
図１に示す空気圧縮装置１は、収容ケース１１、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４、カップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、空気吸込み部１８、圧縮空気送出部１９、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５、空気供給経路２６、カバー２７、等を備えて構成されている。
【００４７】
そして、空気圧縮装置１は、空気吸込み部１８から吸い込んだ空気を圧縮機１２で圧縮し、アフタークーラー１７で冷却した後に、圧縮空気送出部１９から圧縮空気として送出する装置として構成されている。また、空気圧縮装置１は、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、オイルクーラー２５、等を備えることで、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成されている。これにより、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができるように構成されている。以下、空気圧縮装置１における各構成要素について、詳しく説明する。
【００４８】
収容ケース１１は、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５、空気供給経路２６、等を収容する箱状の筐体として設けられている。そして、この収容ケース１１には、その壁部において、空気吸込み部１８と、圧縮空気送出部１９とが設置されている。
【００４９】
収容ケース１１に設置される空気吸込み部１８は、圧縮機１２で圧縮される空気（外気）を吸い込むための機構として設けられ、圧縮機１２に連通するように形成されている。そして、この空気吸込み部１８には、吸い込まれる空気が通過する際に砂塵等の粉塵の通過を抑制する吸込みフィルタ１８ａが設けられている。また、圧縮空気送出部１９は、後述のアフタークーラー１７で冷却された圧縮空気を送出する機構として設けられている。そして、この圧縮空気送出部１９は、収容ケース１１の外部に設置されて圧縮空気を貯留する図示しないアキュムレータタンク（圧縮空気溜め）に対して生成された圧縮空気を供給するように収容ケース１１から外部に向かって延びる配管系統として設けられている。
【００５０】
また、収容ケース１１には、後述する冷却ファン１６によって発生する冷却空気の流れの上流側に位置する壁部において、フィルタ部２８が設置されている。このフィルタ部２８は、例えば、収容ケース１１に取り付けられた金網として設けられている。そして、冷却ファン１６が回転することで、冷却空気となる外気がフィルタ部２８を介して吸い込まれることになる。尚、図１においては、吸い込まれた外気の流れや乾燥した状態の空気の流れについては、白抜きで外形のみの状態の太い矢印で示している。また、油滴、水滴、水蒸気を含む空気の流れについては、斜線のハッチングを付した状態の太い矢印で示している。また、油の流れについては、細い矢印で示している。
【００５１】
圧縮機１２は、空気吸込み部１８に連通し、空気吸込み部１８から吸い込まれた空気を圧縮するように構成されている。尚、圧縮機１２は、圧縮機本体に一体的に形成された吸込み弁２９を介して空気吸込み部１８に連通するように構成されている。吸込み弁２９は、弁体と、この弁体が着座及び離座が可能な弁座と、弁体を弁座に着座させる方向に付勢するバネと、を備えて構成されている。そして、圧縮機１２が作動して圧縮機１２側が負圧となることで外気の圧力によって弁体がバネのバネ力に抗して弁座から離座し、圧縮機１２内に空気が吸い込まれることになる。
【００５２】
また、圧縮機１２は、例えば、互いに逆方向に回転して空気を圧縮する一対のスクリューを有するスクリュー式の空気圧縮機として設けられている。スクリューが配置される圧縮機本体の内部では、吸込み弁２９に連通する部分から後述の油回収器２１に連通する部分にかけて空気の圧力が上昇することになる。尚、本実施形態では、圧縮機１２が、スクリュー式の空気圧縮機として設けられる場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。圧縮機１２が、スクロール式の空気圧縮機、或いは、圧縮機駆動部１３からの回転駆動力がクランク軸を介して往復駆動力に変換されて伝達されて駆動されるレシプロ式の空気圧縮機、等として設けられていてもよい。
【００５３】
圧縮機駆動部１３は、電動モータ１３ａを有し、圧縮機１２を回転駆動する駆動機構として設けられている。尚、本実施形態では、圧縮機駆動部１３が、電動モータ１３ａのみで減速機部分が設けられていない駆動機構として設けられている場合を例示しているが、この通りでなくてもよい。即ち、圧縮機駆動部１３が、電動モータ１３ａに連結される減速機部分を備える減速機付モータとして設けられていてもよい。
【００５４】
カップリング１４は、圧縮機駆動部１３と圧縮機１２とを連結して圧縮機駆動部１３の駆動力を圧縮機１２に伝達するように構成されており、例えば、軸継手として設けられている。カップリング１４においては、金属製の軸部材やフランジ部材等に加え、防振や衝撃吸収の機能を発揮させるためのゴム部材も用いられている。
【００５５】
図２は、空気圧縮装置１における収容ケース１１内に収容される圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、等の機器を示す平面図である。また、図３は、図２における矢印Ａ方向から見たカップリングケース１５を示す図である。尚、空気圧縮装置１は、圧縮機１２等の機器が図２に示す姿勢を前後方向として（即ち、矢印Ａ方向が車両後方から前方に向かう方向として）収容ケース１１に収容された状態でその姿勢のまま鉄道車両（図示せず）に対して設置されることになる。
【００５６】
図１乃至図３に示すカップリングケース１５は、カップリング１４を収容する箱状体として設けられている。そして、カップリングケース１５は、圧縮機１２及び圧縮機駆動部１３と間に配置されるとともに、これらの圧縮機１２及び圧縮機駆動部１３に対して結合されている。
【００５７】
また、カップリングケース１５には、外部に対して開口する複数の孔３０が設けられている。尚、本実施形態では、カップリングケース１５の車両後方側における上下方向の両側に２つの孔１５ａが設けられている形態を例示している。これらの複数の孔１５ａは、後述するように空気供給経路２６からカップリング１４に対して吹き出された空気（圧縮空気が膨張してカップリングケース１５内の気圧と同等になったもの）を外部へ排出可能に形成されている。図２では、孔１５ａから排出される空気の流れの方向を二点鎖線の矢印Ｂで示している。
【００５８】
また、図２及び図３に示すように、複数の孔１５ａのそれぞれは、カップリングケース１５の底部に対して他の機器を取り付けて固定するための固定手段である複数の固定用ボルト３０をカップリングケース１５の内側から操作するための工具（例えば、レンチ）が挿入可能に形成されている。尚、本実施形態では、１つの孔１５ａから複数（２つ）の固定用ボルト３０の操作が可能に構成されたカップリングケース１５を例示しているが、この通りでなくてもよく、１つの孔１５ａから１つの固定用ボルト３０が操作可能なものであってもよい。また、本実施形態では、カップリングケース１５に対して他の機器としての油分離エレメント２２のハウジング部分が固定用ボルト３０で固定された形態を例示しているが、この通りでなくてもよく、油分離エレメント２２以外の他の機器が固定されてもよい。
【００５９】
また、図１及び図２に示すように、カップリングケース１５に対しては、カバー２７が固定されている。このカバー２７は、カップリングケース１５における孔１５ａに対して離間して配置されるとともに孔１５ａの上方及び側方の周囲を覆うように配置されている。また、カバー２７は、後述する冷却ファン１６からの冷却空気の流れ（図２において二点鎖線の矢印Ｃで示す方向に流れる冷却空気の流れ）の下流側に向かって開口するように形成されている。
【００６０】
冷却ファン１６は、圧縮機駆動部１３に対して、カップリング１５が連結される側と反対側の端部において取り付けられている。この冷却ファン１６は、軸流ファンとして設けられ、プロペラ部１６ａとこのプロペラ部１６ａの周囲に設置される筒状のケース部１６ｂとを備えて構成されている。尚、図１ではケース部１６ｂの図示を省略しており、図２ではケース部１６ｂの断面を図示している。
【００６１】
そして、冷却ファン１６は、電動モータ１３ａの回転軸の駆動力がカップリング側と反対側でプロペラ部１６ａに伝達されるように設置されている。このように、冷却ファン１６は、電動モータ１３ａからの駆動力によって回転駆動され、これにより、フィルタ部２８から吸い込まれる空気による冷却空気の流れを発生させるように構成されている。尚、本実施形態では、冷却ファン１６が軸流ファンである場合を例示しているが、この通りでなくてもよく、シロッコファン等の他の形態の冷却ファンを用いることもできる。
【００６２】
アフタークーラー１７は、圧縮機１２で圧縮されて圧縮熱が残っている圧縮空気を冷却する熱交換器として設けられている。このアフタークーラー１７は、図２に示すように、冷却ファン１６に対して、この冷却ファン１６によって発生する冷却空気の流れの上流側に配置され、ケース部１６ｂに固定されている。これにより、アフタークーラー１７が冷却ファン１６によって発生する冷却空気によって外部から冷却され、更に、アフタークーラー１７の内部を通過する圧縮空気が冷却されることになる。尚、アフタークーラー１７は、後述するオイルクーラー２５と一体的に結合されて形成されている。
【００６３】
図１によく示すように、油回収器２１は、油タンク２１ｂを備えて構成されている。また、油入り圧縮空気吐出経路２１ａは、圧縮機１２と油タンク２１ｂとに連通する経路として設けられている。圧縮機１２において油を伴って圧縮された圧縮空気は、油入り圧縮空気吐出経路２１ａを介して油タンク２１ｂに誘導され、圧縮空気とともに油入り圧縮空気吐出経路２１ａから吐出された油が、油タンク２１ｂに回収されることになる。
【００６４】
また、油入り圧縮空気吐出経路２１ａにおける油タンク２１ｂ内での吐出部分には、分離機３１が設置されている。油を伴った圧縮空気が油入り圧縮空気吐出経路２１ａを通過してその吐出部分から吐出されると、分離機３１によって大きな油滴が分離されて油タンク２１ｂ内で飛散しながら重力で落下して油タンク２１ｂ内に回収されることになる。そして、油タンク２１ｂ内は、図１に示すように、回収された油３２が貯留した状態となる。
【００６５】
油供給経路２０は、油回収器２１の油タンク２１ｂと圧縮機１２とに連通するように設置されており、圧縮機１２に油タンク２１ｂから油を供給する経路として設けられている。油供給経路２０は、圧縮機１２における圧縮機本体に対して、吸込み弁２９に連通する吸い込み側であって圧力が低い低圧側に連通している。また、油供給経路２０は、油タンク２１ｂに対して、油タンク２１ｂ内の油３２の油面よりも低い位置で連通するように構成されている。このように油供給経路２０が圧縮機１２及び油タンク２１ｂに連通しているため、油入り圧縮空気吐出経路２１ａから吐出された圧縮空気が油３２の油面を押し下げることで、油供給経路２０を介して圧縮機１２に油が供給されることになる。尚、油供給経路２０の途中には、フィルタ要素としての油チリコシ２０ａが配置されており、油タンク２１ｂ内の異物（例えば、劣化した油が凝集したスカム状の物質等）が圧縮機１２内に供給されてしまうことが防止されている。
【００６６】
図１によく示すように、油分離エレメント２２は、圧縮機１２とアフタークーラー１７とを連通する経路に配置されており、圧縮機１２において油を伴って圧縮されて油回収器２１を通過した圧縮空気から油を分離するフィルタ要素を備えて構成されている。この油分離エレメント２２において、油回収器２１において回収されなかった細かい油滴が圧縮空気から分離されることになる。
【００６７】
また、油分離エレメント２２からは、圧縮機連通路３４が、圧縮機１２又は吸込み弁２９に向かって延びるように設けられている。この圧縮機連通路３４は、油分離エレメント２２のハウジング部分の内部における下部と圧縮機１２とを連通するように設置されており、油分離エレメント２２で分離された油が圧縮空気によって押し上げられて圧縮機１２に供給されるように構成されている。尚、圧縮機連通路３４には、圧縮空気の通過量を抑制するための絞りが設置されている。
【００６８】
また、油分離エレメント２２とアフタークーラー１７とを連通する経路には、所定の圧力以上の圧縮空気のアフタークーラー１７側への通過を許容する保圧逆止弁３５と、圧縮空気の圧力が所定の過大な圧力以上になったときに外部に対して圧縮空気を逃がすための安全弁３６と、が設けられている。
【００６９】
図１及び図２に示すオイルクーラー２５は、油供給経路２０における油タンク２１ｂ側と圧縮機１２側とに連通するように設けられ、油タンク２１ｂ内の油を冷却して油供給経路２０に供給可能な熱交換器として設けられている。このオイルクーラー２５は、前述のように、アフタークーラー１７と一体的に結合されて形成され、ケース部１６ｂに固定されている。そして、オイルクーラー２５は、冷却ファン１６に対して冷却空気の流れの上流側に配置されており、オイルクーラー２５が冷却ファン１６によって発生する冷却空気によって外部から冷却されることで、オイルクーラー２５の内部を通過する油が冷却されることになる。
【００７０】
上記のように、オイルクーラー２５は、油供給経路２０に対して、油タンク２１ｂに連通する側と圧縮機１２に連通する側との２箇所で連通するように設けられている。これにより、オイルクーラー２５は、油タンク２１ｂから油温調整弁３９により油経路が油経路３８ａ側に切り替えられているときに油を冷却し、その冷却した油を油経路３８ｂを経て油供給経路２０に戻すように構成されている。尚、オイルクーラー２５での冷却を経て油供給経路２０に戻る油の流動は、油入り圧縮空気吐出経路２１ａから吐出された圧縮空気が油３２の油面を押し下げることで行われる。
【００７１】
また、油供給経路２０と油経路３８ａとが連通する箇所には、油経路３８ａへの油の流入口を連通状態とする連通位置と遮断状態とする遮断位置との間の任意の位置に設定可能な油温調整弁３９が設置されている。油温調整弁３９は温度に応じて形状を変化させる形状記憶合金あるいはバイメタルが用いられており、油温を感知して自立して弁の開度を変化させるものである。油温調整弁３９により、油温が所定の温度範囲に収まるように油経路が制御され、油温が低すぎることによる油のエマルジョン化が防止され、更に、油温が高すぎることによる油の酸化が防止されることになる。一方、油タンク２１ｂには、油タンク２１ｂ内の油３２の温度（油温）を検知する温度スイッチ４０が設置されている。この温度スイッチ４０は、検知した油温が所定の上限温度以上となると装置全体を強制停止させるための信号を出力するものである。なお、油温調整弁３９を電磁弁で構成して、温度スイッチ４０で検知した油温に応じて油温調整弁３９を制御するようにしても構わない。ただし、本実施例のように油温調整弁３９を構成したほうが、電磁弁等を用いる場合に比べ、構成が簡素化され、その結果、信頼性が向上する。
【００７２】
図１に示す水油用分離器２３は、アフタークーラー１７と後述の除湿器２４とを連通する経路に配置されており、アフタークーラー１７で冷却された圧縮空気から水分と油分とを分離する複数のフィルタ要素を備えて構成されている。この水油用分離器２３において、圧縮空気から水分が分離されるとともに、油分離エレメント２２において分離されなかった微量の油分も圧縮空気から分離されることになる。尚、水油用分離器２３において分離された水分等は、ドレン弁４１から排出されることになる。
【００７３】
図１に示す除湿器２４は、水油用分離器２３と圧縮空気送出部１９との間に配置され、水油用分離器２３で水分と油分とが分離された圧縮空気に対して更に除湿を行う中空糸膜式の除湿装置である。なお、乾燥剤が含まれたフィルタ要素として構成されているものでもかまわない。この除湿器２４において、圧縮空気送出部１９から送出される圧縮空気に対する最終的な除湿が行われることになる。尚、除湿器２４と圧縮空気送出部１９とを連通する経路には、所定の圧力以上の圧縮空気の圧縮空気送出部１９側への通過を許容する逆止弁４２が、図示しないアキュムレータタンク（圧縮空気溜め）からの逆流防止のために設けられている。
【００７４】
図１に示す空気供給経路２６は、本実施形態における第１空気供給経路を構成しており、収容ケース１１内に配置された配管系統として設けられている。そして、この空気供給経路２６は、アフタークーラー１７から圧縮空気送出部１９へと至る圧縮空気の経路とカップリングケース１５とを連通する経路として設けられ、アフタークーラー１７で冷却された圧縮空気をカップリング１４に対して吹き出し可能に供給するように構成されている。
【００７５】
本実施形態では、空気供給経路２６は、除湿器２４及び圧縮空気送出部１９の間の圧縮空気の経路とカップリングケース１５とを連通するように設けられている。これにより、空気供給経路２６は、除湿器２４で除湿が行われた圧縮空気をカップリング１４に対して吹き出し可能に供給するように構成されている。尚、本実施形態で例示した上記の形態に限らず、空気供給経路２６は、水油用分離器２３及び除湿器２４の間の圧縮空気の経路とカップリングケース１５とを連通するように設けられていてもよい。また、空気供給経路２６は、アフタークーラー１７及び水油用分離器２３の間の圧縮空気の経路とカップリングケース１５とを連通するように設けられていてもよい。
【００７６】
図４は、空気圧縮装置１が鉄道車両１００に設置された状態について示す図であって、構成要素をブロック図で模式的に示す模式図である。尚、図４では、鉄道車両１００の下部の一部、鉄道車両１００の下部を覆うカウル１０１、収容ケース１１、等を断面で示しており、冷却ファン１６によって発生する冷却空気の流れの方向を二点鎖線の矢印Ｃで示している。空気圧縮装置１の収容ケース１１は、カウル１０１の内側に配置されており、鉄道車両１００の下部に対して構造部材１０２を介して固定されている。
【００７７】
また、カウル１０１の下部には、収容ケース１１の下部が露出する開口１０１ｂが形成されている。そして、収容ケース１１の下端部における側面の部分は、カウル１０１の開口１０１ｂの縁部分に対し、僅かな隙間を介して、隣接配置されている。また、収容ケース１１において開口１０１ｂから露出した下面の部分は、カウル１０１の下面の部分と同一の面に沿って配置されている。これにより、収容ケース１１は、その下面がカウル１０１の下面に対して面一となるように配置され、その下部がカウル１０１の一部を構成するように設置されている。
【００７８】
また、上記のようにカウル１０１の下部に面一となるように配置された収容ケース１１の下部には、開口孔１１ａが形成されている。この開口孔１１ａは、水油分離器２３にて分離された水分等を排出するドレン弁４１の下方に位置するように形成されている。これにより、空気圧縮装置１においては、ドレン弁４１から排出された水分等が重力の作用によって収容ケース１１及びカウル１０１の外部へ排出されるように構成されている。
【００７９】
また、ドレン弁４１には、消音機能を有するサイレンサ（図示せず）が設けられている。そして、ドレン弁４１の下部の周囲には、収容ケース１１内へ外気の侵入を抑制するとともに圧縮機１２等の騒音が、開口孔１１ａから収容ケース１１の外部へと漏れてしまうことを抑制するための下部ケース４４が、少なくともサイレンサを取り囲むように、設置されている。この下部ケース４４は、下端側が収容ケース１１の開口孔１１ａに対して開口するように形成されている。
【００８０】
さて、収容ケース１１の開口孔１１ａには、収容ケース１１の下部の上面側（収容ケース１１の下部における内側）に配置された第１カバー板４５と、収容ケース１１の下部の下面側（収容ケース１１の下部における外側）に配置された第２カバー板４６とが設置されている。第１カバー板４５は、開口孔１１ａの縁部分に対して収容ケース１１の下部の上面側において固定されるとともに、下部ケース４４において開口形成された下端側を覆うように設置されている。一方、第２カバー板４６は、開口孔１１ａの縁部分に対して収容ケース１１の下部の下面側において固定されている。このような設置構成のため、ドレン弁４１の下部と第１カバー板４５と第２カバー板４６とが、下部ケース４４と収容ケース１１の開口孔１１ａとに対して、一体的に収容されるように構成されている。
【００８１】
第１カバー板４５及び第２カバー板４６は、いずれも平板状の部材として設けられ、それぞれには、複数の貫通孔（図示を省略）が形成されている。そして、第１カバー板４５及び第２カバー板４６においては、第１カバー板４５における各貫通孔の中心位置と、第２カバー板４６における各貫通孔の中心位置とが、開口孔１１ａが貫通形成されている方向である上下方向においてずれるように、複数の貫通孔がそれぞれ形成されている。尚、第１カバー板４５及び第２カバー板４６は、例えば、略同じ大きさの円形の貫通孔が複数（多数）形成されたパンチングメタルにより構成される。また、第１カバー板４５及び第２カバー板４６のそれぞれにおける表裏面には、フッ素樹脂コーティングが施されている。
【００８２】
上記のように、収容ケース１１の下部がカウル１０１の下部に対して面一となるように構成されているため、収容ケース１１の下部のすぐ外側は、鉄道車両１００が高速で走行するときには、高速の外気にさらされることになる。このため、鉄道車両１００の下方において車輪等によって流路が乱されてしまうことで乱流状態となった高速の外気が、開口孔１１ａから収容ケース１１内に侵入することになるが、この外気の温度が低ければ、ドレン弁４１やこのドレン弁４１に設けられたサイレンサの近傍の水分を凍結させ、空気圧縮装置１に悪影響を及ぼす虞がある。また、外気に粉塵等が含まれていれば、ドレン弁４１やそのサイレンサに付着して詰まりを発生させてしまう可能性があり、空気圧縮装置１に悪影響を及ぼす虞がある。
【００８３】
しかしながら、空気圧縮装置１では、開口孔１１ａに設置される第１及び第２カバー板（４５、４６）が設けられ、第１カバー板４５における各貫通孔の中心位置と、第２カバー板４６における各貫通孔の中心位置とが上下方向においてずれるように、複数の貫通孔がそれぞれ配置されている。このため、第１カバー板４５を通過した外気は、第２カバー板４６の貫通孔からずれた位置にあたることになるため、その速度が低下し、収容ケース１１内に流入する外気の量を少なくすることができる。一方、ドレン弁４１から排出される水分等については、重力の作用によって、第１カバー板４５の貫通孔と第２カバー板４６の貫通孔とを経由させ、収容ケース１１及びカウル１０１の外部へと排出させることができる。従って、外気が収容ケース１１内に侵入し難く、且つドレン弁４１から排出される水分等を外部へと排出可能な構成を第１及び第２カバー板（４５、４６）を設置した簡素な機構によって実現することができる。また、音の直線的な伝播を遮るように貫通孔の位置がずれて配置された構成の第１及び第２カバー板（４５、４６）が設けられているため、ドレン弁４１に設けられているサイレンサや圧縮機１２等から発生する騒音を第１及び第２カバー板（４５、４６）にて減衰させて低減することができる。
【００８４】
また、空気圧縮装置１では、ドレン弁４１の下部と第１カバー板４５と第２カバー板４６とが、下部ケース４４と収容ケース１１の開口孔１１ａとに対して、一体的に収容されるように構成されている。そして、収容ケース１１内において、ドレン弁４１の下部から収容ケース１１の開口孔１１ａへと至るドレン弁４１の下方の領域が、下部ケース４４と第１及び第２カバー（４５、４６）とで小さく仕切られて小室のような領域として構成されている。更に、小室に仕切られたドレン弁４１の下方の領域と収容ケース１１内との間においては、空気の流出入が可能な箇所や空気のみを介した音の直線的な伝播が可能な箇所は、下部ケース４４と収容ケース１１又はドレン弁４１との間の隙間等に限られることになる。このため、外気が収容ケース１１内に侵入することをより確実に抑制できるとともに、特に圧縮機１２等から発生する騒音をより効果的に低減することができる。更に、ドレン弁４１の下方の領域が小室のように仕切られた領域として構成されることで、ドレン弁４１のサイレンサに設けられたヒータの熱が逃げ難くなるため、消費電力を低減させることもできる。
【００８５】
また、空気圧縮装置１では、第１カバー板４５及び第２カバー板４６のそれぞれにおける表裏面には、フッ素樹脂コーティングが施されている。このため、第１カバー板４５及び第２カバー板４６に付着した水分が凍結しても、この凍結した水分が第１カバー板４５及び第２カバー板４６からすぐに剥離して外部へと放出されることになる。また、第１カバー板４５及び第２カバー板４６の外側に水分や埃が付着した場合であっても、その水分や埃が凝集して大きく成長してしまう前に剥離することになるため、収容ケース１１の内部に侵入してしまうことを防ぐことができる。
【００８６】
尚、第１カバー板４５及び第２カバー板４６は、必ずしもパンチングメタルを用いて形成されていなくてもよく、他の形態の部材によって構成されていてもよい。また、下部ケース４４については、必ずしも設けられていなくてもよい。また、サイレンサが設けられたドレン弁４１の下部が下部ケース４４の内側に配置されるように設けられた形態でなくてもよい。例えば、サイレンサが設けられたドレン弁４１の全体が、下部ケース４４の内側に配置されるように設けられる形態であってもよいし、下部ケース４４の上面に設けられた開口部に、サイレンサの開口を隣接させるような形態であっても良い。また、サイレンサが設けられたドレン弁４１が、下部ケース４４における側壁の内面に対して対向するように配置されている形態であってもよい。
【００８７】
また、空気圧縮装置１は、図２及び図４に示すように、圧縮機１２と、カップリング１４と、圧縮機駆動部１３と、軸流ファンとしての冷却ファン１６と、アフタークーラー１７及びオイルクーラー２５とが、同一の軸方向に沿って配置されている。また、この軸方向は、鉄道車両の枕木方向（軌道方向と垂直な方向であり、枕木が用いられない軌道の場合においても、軌道方向と垂直な方向が枕木方向となる）に沿って配置される。尚、本実施形態では、上記軸方向が枕木方向に沿って配置される形態を例示しているが、この通りでなくてもよく、上記軸方向が鉄道車両１００の軌道方向に沿って配置されてもよい。
【００８８】
また、図４に示すように、収容ケース１１における上記軸方向の両端部（吸込み部１８が設けられる端部及びフィルタ部２８が設けられる端部）は、カウル１０１における上記軸方向の両側に配置されている内壁１０１ａに対して、空気溜まり用の領域となる空間を形成するバッファ領域４３を介して配置されている。尚、内壁１０１ａを形成するカウル１０１の壁部は、例えば、鎧戸状に複数の孔が形成された壁部として設けられている。
【００８９】
次に、上述した空気圧縮装置１の作動について説明する。空気圧縮装置１の運転が行われている状態では、まず、外気である空気が、圧縮機１２の作動によって発生する負圧によって、空気吸込み部１８から吸い込まれる。そして、吸い込まれた空気の圧力によって開いた状態の吸込み弁２９をこの吸い込まれた空気が通過し、圧縮機１２内に流入する。このとき、圧縮機１２には、前述したように、油供給経路２０から油が供給されており、圧縮機１２内において、吸い込まれた空気が油を伴って圧縮されることになる。
【００９０】
油を伴って圧縮された圧縮空気は、油入り圧縮空気吐出経路２１ａを通過し、更に分離機３１を経て油タンク２１ｂ内に吐出される。また、分離機３１で圧縮空気から分離された油は、油タンク２１ｂ内に回収されることになる。この回収された油は、油供給経路２０を経て圧縮機１２に対して供給されることになる。即ち、油は、油回収器２１と圧縮機１２との間を循環することになる。また、油タンク２１ｂ内の油３２の油温が上限温度以上となると、油温調整弁３９が遮断位置から連通位置に完全に切り替えられ、オイルクーラー２５による油の冷却が行われることになる。
【００９１】
油タンク２１ｂ内に吐出された圧縮空気は、油分離エレメント２２を通過し、油が分離されることになる。そして、油分離エレメント２２を通過した圧縮空気は、アフタークーラー１７へ誘導され、アフタークーラー１７において冷却される。更に、アフタークーラー１７で冷却された圧縮空気は、水油用分離器２３において水分と油分とが分離され、除湿器２４において更に除湿が行われ、圧縮空気送出部１９から送出されることになる。
【００９２】
また、除湿器２４で除湿された圧縮空気の一部は、空気供給経路２６を通過してカップリングケース１５内へと誘導されることになる。そして、カップリングケース１５内に誘導された空気（圧縮空気は、カップリングケース１５内に膨張しながら誘導され、カップリングケース１５内に吹き出す際は、カップリングケース１５内と同じ気圧になっている）は、カップリング１４に対して継続的に吹き出し、更に、カップリングケース１５の複数の孔１５ａから外部へと排出されることになる。
【００９３】
以上説明したように、空気圧縮装置１によると、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４及びカップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５が、収容ケース１１にコンパクトに収容されてパッケージ化され、鉄道車両１００に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。そして、空気圧縮装置１では、更に、収容ケース１１内において、アフタークーラー１７の下流側にて圧縮空気送出部１９から送出される前の冷却された圧縮空気をカップリング１４に吹き出す空気供給経路２６が設けられている。このため、カップリング１４に吹き出される冷却された圧縮空気によって、カップリング１４を効率よく冷却でき、十分な冷却性能を確保することができる。更に、カップリングケース１５内に対しては継続的に空気が供給され、更にその空気はカップリングケース１５の外部へと継続して吹き出していくことになる。このため、砂塵等の粉塵が、カップリングケース１５内を介して圧縮機１２の内部に侵入してしまうことを抑制することができる。
【００９４】
従って、本実施形態によると、カップリングケース１５内を介して圧縮機１２の内部に砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する十分な防塵性能を発揮できるとともに、カップリング１４を十分に冷却可能な冷却性能も確保することができる、鉄道車両用空気圧縮装置１を提供することができる。更に図示しない圧縮機１２のカップリング１４側のベアリングや図示しない圧縮機駆動部１３のカップリング１４側のベアリングを冷却する効果も有する。
【００９５】
また、空気圧縮装置１は、油供給経路２０、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４を備え、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成される。このため、空気圧縮装置１は、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができる鉄道車両用空気圧縮装置として構成されている。そして、空気圧縮装置１では、空気供給経路２６により、除湿器２４の下流側にて圧縮空気送出部１９から送出される前の圧縮空気、即ち、油分離エレメント２２で油が分離されてアフタークーラー１７で冷却され、更に水油用分離器２３で水分と油分とが分離されるとともに除湿も行われた圧縮空気が、カップリングケース１５に導入されることになる。このため、カップリング１４への油分の付着を防止或いは抑制できるとともに錆の原因となる水分の付着も防止された状態で、カップリング１４が冷却され、カップリングケース１５内の防塵が図られる結果、圧縮機１２の防塵も図られることになる。
【００９６】
また、空気圧縮装置１によると、カップリングケース１５には孔１５ａが設けられており、この孔１５ａを介して、カップリング１４に対して吹き出された圧縮空気が、外部へ排出される。このため、空気供給経路２６からカップリング１４に対して吹き出されることによるカップリング１４の冷却効果とカップリングケース１５内に吹き出されることによる圧縮機１２の防塵効果とを発揮した空気をカップリングケース１５内に滞留させることなく外部へと排出することができ、効率よく冷却効果と防塵効果とを発揮させることができる。
【００９７】
また、空気圧縮装置１によると、カップリングケース１５において、カップリング１４の冷却効果と圧縮機１２の防塵効果とを発揮した空気を外部へ排出する孔１５ａが、複数設けられている。このため、冷却効果と防塵効果とを発揮した圧縮空気を分散して更に効率よく外部へと排出することができる。そして、上記の複数の孔１５ａは、カップリングケース１５に対して他の機器である油分離エレメント２２を取り付けて固定する固定用ボルト３０をカップリングケース１５の内側から操作するための工具が挿入可能に形成されている。このため、圧縮空気を排出するための孔１５ａを工具を挿入して他の機器をカップリングケース１５に対して取り付けるための孔１５ａとしても兼用して利用することができる。
【００９８】
また、空気圧縮装置１によると、冷却ファン１６からの冷却空気の流れの下流側に開口し、カップリングケース１５における圧縮空気を排出する孔１５ａに対してその周囲を離間して覆うカバー２７が設けられている。このため、冷却ファン１６からの冷却空気が圧縮空気排出用の孔１５ａからカップリングケース１５内に侵入することを防止でき、冷却空気とともに砂塵等の粉塵がカップリングケース１５内に侵入してしまうことを効率よく防止できる。
【００９９】
また、空気圧縮装置１によると、鉄道車両１００の下部のカウル１０１内に収容ケース１１が配置され、この収容ケース１１内で、アフタークーラー１７、軸流ファンである冷却ファン１６、圧縮機駆動部１３、カップリング１４及び圧縮機１２が配置される軸方向が、鉄道車両の枕木方向に沿って配置される。このため、アフタークーラー１７が収容ケース１１の下部に配置されることがなく、カウル１０１下方の外部の冷たい空気によってアフタークーラー１７内の水分が凍結してしまうことを防止できる。また、上記の各構成要素が、軸流ファンである冷却ファン１６によって発生する冷却空気が流れる上記軸方向に沿って配置されるため、収容ケース１１内での冷却ファン１６による冷却を効率よく行うことができる。そして、空気圧縮装置１では、収容ケース１１における上記軸方向の両端部が、カウル１０１における上記軸方向の両側の内壁１０１ａに対して、空気溜まり用の空間であるバッファ領域４３を介して配置されている。このため、カウル１０１の側方の冷たい空気が収容ケース１１の上記軸方向の両端部から直接的に流入してしまうことが防止される。即ち、空気圧縮装置１が設置される鉄道車両１００が走行する環境が寒冷地であって、この鉄道車両１００の走行速度が高速の場合において、カウル１０１の側方からカウル１０１内に流入した空気は、バッファ領域４３で十分に速度が低下するため、収容ケース１１に対して高速の冷たい空気が流入してしまうことが防止されることになる。これにより、軸流ファンである冷却ファン１６とともに軸方向に沿って配置されているアフタークーラー１７において、内部の水分が凍結してしまうことを防止することができる。
【０１００】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置２（以下、単に「空気圧縮装置２」ともいう）について説明する。図５は、空気圧縮装置２のシステム構成を模式的に示す系統図である。図５に示す空気圧縮装置２は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、図示しない鉄道車両に設置される。そして、この空気圧縮装置２において生成された圧縮空気は、鉄道車両において各種空圧機器を作動させるために用いられる。
【０１０１】
図５に示す空気圧縮装置２は、収容ケース１１、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４、カップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、空気吸込み部１８、圧縮空気送出部１９、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５、空気供給経路５０、カバー２７、等を備えて構成されている。
【０１０２】
そして、空気圧縮装置２は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、空気吸込み部１８から吸い込んだ空気を圧縮機１２で圧縮し、アフタークーラー１７で冷却した後に、圧縮空気送出部１９から圧縮空気として送出する装置として構成されている。また、空気圧縮装置２は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、オイルクーラー２５、等を備えることで、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成されている。これにより、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができるように構成されている。また、空気圧縮装置２は、鉄道車両に対して、図４に示す第１実施形態の空気圧縮装置１と同様の形態で設置される。
【０１０３】
但し、空気圧縮装置２は、空気供給経路２６ではなく空気供給経路５０が設けられている点において、第１実施形態の空気圧縮装置１とは構成が異なっている。以下、空気圧縮装置２の説明においては、第１実施形態と構成が異なる点について説明し、第１実施形態と同様に構成される要素については、図面において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１０４】
図５に示す空気供給経路５０は、本実施形態における第１空気供給経路を構成しており、収容ケース１１内に配置された配管系統として設けられている。そして、この空気供給経路５０は、アフタークーラー１７から圧縮空気送出部１９へと至る圧縮空気の経路と電動モータ１３ａとを連通する経路として設けられ、アフタークーラー１７で冷却された圧縮空気を電動モータ１３ａに対して吹き出し可能に供給するように構成されている。
【０１０５】
本実施形態では、空気供給経路５０は、除湿器２４及び圧縮空気送出部１９の間の圧縮空気の経路と電動モータ１３ａとを連通するように設けられている。これにより、空気供給経路５０は、除湿器２４で除湿が行われた圧縮空気を電動モータ１３ａに対して吹き出し可能に供給するように構成されている。尚、本実施形態で例示した上記の形態に限らず、空気供給経路５０は、水油用分離器２３及び除湿器２４の間の圧縮空気の経路と電動モータ１３ａとを連通するように設けられていてもよい。また、空気供給経路５０は、アフタークーラー１７及び水油用分離器２３の間の圧縮空気の経路と電動モータ１３ａとを連通するように設けられていてもよい。
【０１０６】
以上説明したように、空気圧縮装置２によると、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４及びカップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５が、収容ケース１１にコンパクトに収容されてパッケージ化され、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。そして、空気圧縮装置２では、更に、収容ケース１１内において、アフタークーラー１７の下流側にて圧縮空気送出部１９から送出される前の冷却された圧縮空気を電動モータ１３ａに吹き出す空気供給経路５０が設けられている。このため、電動モータ１３ａに吹き出される冷却された空気によって、電動モータ１３ａを効率よく冷却でき、十分な冷却性能を確保することができる。更に、電動モータ１３ａに対しては空気が継続的に吹き出されるため、電動モータ１３ａのケーシングの外部へと継続して吹き出していくことになる。このため、砂塵等の粉塵が電動モータ１３ａに侵入してしまうことを抑制することができる。
【０１０７】
従って、本実施形態によると、電動モータ１３ａに砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する十分な防塵性能を発揮できるとともに、電動モータ１３ａを十分に冷却可能な冷却性能も確保することができる、鉄道車両用空気圧縮装置２を提供することができる。
【０１０８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置３（以下、単に「空気圧縮装置３」ともいう）について説明する。図６は、空気圧縮装置３のシステム構成を模式的に示す系統図である。図６に示す空気圧縮装置３は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、図示しない鉄道車両に設置される。そして、この空気圧縮装置３において生成された圧縮空気は、鉄道車両において各種空圧機器を作動させるために用いられる。
【０１０９】
図６に示す空気圧縮装置３は、収容ケース１１、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４、カップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、空気吸込み部１８、圧縮空気送出部１９、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５、空気供給経路５１、等を備えて構成されている。
【０１１０】
そして、空気圧縮装置３は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、空気吸込み部１８から吸い込んだ空気を圧縮機１２で圧縮し、アフタークーラー１７で冷却した後に、圧縮空気送出部１９から圧縮空気として送出する装置として構成されている。また、空気圧縮装置３は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、オイルクーラー２５、等を備えることで、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成されている。これにより、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができるように構成されている。また、空気圧縮装置３は、鉄道車両に対して、図４に示す第１実施形態の空気圧縮装置１と同様の形態で設置される。
【０１１１】
但し、空気圧縮装置３は、カップリングケース１５が外部に対して密閉されるように構成されている点と、カバー２７が設けられていない点と、空気供給経路２６ではなく空気供給経路５１が設けられている点とにおいて、第１実施形態の空気圧縮装置１とは構成が異なっている。以下、空気圧縮装置３の説明においては、第１実施形態と構成が異なる点について説明し、第１実施形態と同様に構成される要素については、図面において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１１２】
図６に示すように、カップリングケース１５は、第１実施形態のような孔１５ａが設けられておらず、外部に対して密閉されるように構成されている。そして、このカップリングケース１５は、後述の空気供給経路５１を介して、空気吸込み部１８と吸込み弁２９とに連通するように構成されている。
【０１１３】
空気供給経路５１は、本実施形態における第２空気供給経路を構成しており、収容ケース１１内に配置された配管系統として設けられている。そして、この空気供給経路５１は、カップリングケース１５を介して、空気吸込み部１８と圧縮機１２に連通する吸込み弁２９とを連通する経路として設けられ、カップリング１４に対して空気吸込み部１８から吸い込まれた冷たい空気（外気）を吹き出し可能に供給するように構成されている。
【０１１４】
以上説明したように、空気圧縮装置３によると、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４及びカップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５が、収容ケース１１にコンパクトに収容されてパッケージ化され、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。そして、空気圧縮装置３では、更に、密閉されたカップリングケース１５を介して空気吸込み部１８と圧縮機１２とを連通する空気供給経路５１が設けられ、空気吸込み部１８にて空気が吸い込まれる際に吸込みフィルタ１８ａにて粉塵の通過が抑制されている。これにより、粉塵の侵入が吸込みフィルタ１８ａで阻まれた状態で吸い込まれた外部の冷たい空気が、圧縮機１２側の負圧によって吸い込まれ、カップリング１４に対して吹き出されることになる。このため、カップリング１４に吹き出される冷たい空気によって、カップリング１４を効率よく冷却でき、十分な冷却性能を確保することができる。更に、カップリング１４に対しては吸込みフィルタ１８ａを介して吸い込まれた空気が吹き出されるため、砂塵等の粉塵が、カップリングケース１５内を介して圧縮機１２の内部に侵入してしまうことを抑制することができる。尚、カップリング１４に対して吹き出された空気は、圧縮機１２に吸い込まれ、圧縮されることになる。
【０１１５】
従って、本実施形態によると、カップリングケース１５内を介して圧縮機１２に砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する十分な防塵性能を発揮できるとともに、カップリング１４を十分に冷却可能な冷却性能も確保することができる、鉄道車両用空気圧縮装置３を提供することができる。
【０１１６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置４（以下、単に「空気圧縮装置４」ともいう）について説明する。図７は、空気圧縮装置４のシステム構成を模式的に示す系統図である。図７に示す空気圧縮装置４は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、図示しない鉄道車両に設置される。そして、この空気圧縮装置４において生成された圧縮空気は、鉄道車両において各種空圧機器を作動させるために用いられる。
【０１１７】
図７に示す空気圧縮装置４は、収容ケース１１、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４、カップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、空気吸込み部１８、圧縮空気送出部１９、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５、空気供給経路５２、等を備えて構成されている。
【０１１８】
そして、空気圧縮装置４は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、空気吸込み部１８から吸い込んだ空気を圧縮機１２で圧縮し、アフタークーラー１７で冷却した後に、圧縮空気送出部１９から圧縮空気として送出する装置として構成されている。また、空気圧縮装置４は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、油供給経路２０、油入り圧縮空気吐出経路２１ａ、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、オイルクーラー２５、等を備えることで、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成されている。これにより、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができるように構成されている。また、空気圧縮装置４は、鉄道車両に対して、図４に示す第１実施形態の空気圧縮装置１と同様の形態で設置される。
【０１１９】
但し、空気圧縮装置４は、カップリングケース１５が外部に対して密閉されるように構成されている点と、カバー２７が設けられていない点と、空気供給経路２６ではなく空気供給経路５２が設けられている点とにおいて、第１実施形態の空気圧縮装置１とは構成が異なっている。以下、空気圧縮装置４の説明においては、第１実施形態と構成が異なる点について説明し、第１実施形態と同様に構成される要素については、図面において同一の符号を付すことで、説明を省略する。
【０１２０】
図７に示すように、カップリングケース１５は、第１実施形態のような孔１５ａが設けられておらず、外部に対して密閉されるように構成されている。
【０１２１】
空気供給経路５２は、本実施形態における第２空気供給経路を構成しており、収容ケース１１内に配置された配管系統として設けられている。そして、この空気供給経路５２は、電動モータ１３ａを介して、空気吸込み部１８と圧縮機１２に連通する吸込み弁２９とを連通する経路として設けられ、電動モータ１３ａに対して空気吸込み部１８から吸い込まれた冷たい空気（外気）を吹き出し可能に供給するように構成されている。
【０１２２】
以上説明したように、空気圧縮装置４によると、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４及びカップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５が、収容ケース１１にコンパクトに収容されてパッケージ化され、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。そして、空気圧縮装置４では、更に、電動モータ１３ａを介して空気吸込み部１８と圧縮機１２とを連通する空気供給経路５２が設けられ、空気吸込み部１８にて空気が吸い込まれる際に吸込みフィルタ１８ａにて粉塵の通過が抑制されている。これにより、粉塵の侵入が吸込みフィルタ１８ａで阻まれた状態で吸い込まれた外部の冷たい空気が、圧縮機１２側の負圧によって吸い込まれ、電動モータ１３ａに対して吹き出されることになる。このため、電動モータ１３ａに吹き出される冷たい空気によって、電動モータ１３ａを効率よく冷却でき、十分な冷却性能を確保することができる。更に、電動モータ１３ａに対しては吸込みフィルタ１８ａを介して吸い込まれた空気が吹き出されるため、砂塵等の粉塵が電動モータ１３ａに侵入してしまうことを抑制することができる。尚、電動モータ１３ａに対して吹き出された空気は、圧縮機１２に吸い込まれ、圧縮されることになる。
【０１２３】
従って、本実施形態によると、電動モータ１３ａに砂塵等の粉塵が侵入してしまうことを抑制する十分な防塵性能を発揮できるとともに、電動モータ１３ａを十分に冷却可能な冷却性能も確保することができる、鉄道車両用空気圧縮装置４を提供することができる。
【０１２４】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置５（以下、単に「空気圧縮装置５」ともいう）について説明する。図８は、空気圧縮装置５における収容ケース（第１実施形態の収容ケース１１と同様に構成される収容ケースであり、図８では図示を省略）内に収容される圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、油回収器２１、等の各機器を示す平面図である。また、図９は、図８に示す空気圧縮装置５の各機器の正面図である。また、図１０は、図８に示す空気圧縮装置５の各機器の側面図である。
【０１２５】
図８に示す空気圧縮装置５は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、図示しない鉄道車両に設置される。そして、この空気圧縮装置５において生成された圧縮空気は、鉄道車両において各種空圧機器を作動させるために用いられる。尚、空気圧縮装置５は、圧縮機１２等の機器が図８に示す姿勢を前後方向として、図示を省略する収容ケース（以下、第１実施形態と同様に、「収容ケース１１」と称する）に収容された状態でその姿勢のまま鉄道車両（図示せず）に対して設置されることになる。
【０１２６】
空気圧縮装置５は、第１実施形態と同様に構成される収容ケース１１、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４、カップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、空気吸込み部１８、圧縮空気送出部１９、油供給経路２０、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５、空気供給経路２６、カバー２７、等を備えている。尚、以下の空気圧縮装置５の説明においては、第１実施形態と同様に構成される要素については、図面において同一の符号を付すことで、又は、同一の符号を引用することで、説明を省略する。
【０１２７】
空気圧縮装置５は、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、空気吸込み部１８から吸い込んだ空気を圧縮機１２で圧縮し、アフタークーラー１７で冷却した後に、圧縮空気送出部１９から圧縮空気として送出する装置として構成されている。また、空気圧縮装置５は、油供給経路２０、油回収器２１、油入り圧縮空気吐出経路６０、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、オイルクーラー２５、等を備えることで、第１実施形態の空気圧縮装置１と同様に、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成されている。これにより、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができるように構成されている。
【０１２８】
但し、空気圧縮装置５は、油入り圧縮空気吐出経路２１ａではなく油入り圧縮空気吐出経路６０が設けられている点において、第１実施形態の空気圧縮装置１とは構成が異なっている。以下、第１実施形態とは構成が異なる油入り圧縮空気吐出経路６０について説明する。また、この第５実施形態の説明においては、冷却ファン１６のプロペラ部１６ａと電動モータ１３ａとの連結構造についても説明する。
【０１２９】
図８乃至図１０に示す油入り圧縮空気吐出経路６０は、圧縮機１２において油を伴って圧縮された圧縮空気を油回収器２１に誘導して吐出するように圧縮機１２と油回収器２１とを連通する経路として設けられている。そして、油入り圧縮空気吐出経路６０は、圧縮機側フランジ部６１と、油回収器側フランジ部６２と、固定配管部６３と、を備えて構成されている。
【０１３０】
図１１は、空気圧縮装置５における油入り圧縮空気吐出経路６０を構成する部材の一部を示す図であって、断面を含む状態で示す側面図（図１１（ａ））、背面図（図１１（ｃ））、及びその背面図に対する平面図（図１１（ｂ））である。また、図１２は、図８に示す空気圧縮装置５における油入り圧縮空気吐出経路６０を構成する部材の一部を示す正面図（図１２（ａ）、底面図（図１２（ｂ））、及び側面図（図１２（ｃ））である。尚、図１１は、圧縮機側フランジ部６１を構成する部材と固定配管部６３の一部を構成する部材とを図示しており、図１１（ａ）については図１１（ｃ）のＤ−Ｄ線矢視位置での断面図として図示している。また、図１２は、油回収器側フランジ部６２を構成する部材と固定配管部６３の一部を構成する部材とを図示しており、図１２（ａ）における一部切欠き断面については図１２（ｃ）のＥ−Ｅ線矢視位置での断面図として図示している。
【０１３１】
図８乃至図１１に示すように、圧縮機側フランジ部６１は、例えば、中央部分に貫通孔が形成された平板状の部材として設けられる。この圧縮機側フランジ部６１は、固定配管部６３における一方の端部に対して、例えば、嵌合や溶接によって固定される。そして、圧縮機側フランジ部６１は、圧縮機１２における正面の側（図９に示す側）で上下方向に沿って配置される取付面である第１取付面６６に対して固定されて取り付けられる。尚、第１取付面６６には、圧縮機１２における吐出側と連通する図示しない孔が形成されており、この孔と油入り圧縮空気吐出経路６０の一方の端部とが連通するように、圧縮機側フランジ部６１が取り付けられることになる。このとき、圧縮機側フランジ部６１は、複数のボルトによって、第１取付面６６に対して取り付けられて固定される。また、圧縮機側フランジ部６１と第１取付面６６との間には、Ｏリングシール等のシール部材（図示せず）が適宜配置される。
【０１３２】
図８乃至図１０、及び図１２に示すように、油回収器側フランジ部６２は、例えば、中央部分に貫通孔が形成された円盤状の部材として設けられる。この油回収器側フランジ部６２は、固定配管部６３における他方の端部に対して、例えば、嵌合や溶接によって固定される。そして、油回収器側フランジ部６２は、圧縮機１２における側面の側（図１０に示す側）で上下方向に沿って配置される取付面である第２取付面６７に対して固定されて取り付けられる。尚、本実施形態においては、互いに垂直な面のそれぞれに沿って第１取付面６６及び第２取付面６７がそれぞれ配置されることになる（即ち、第１取付面６６及び第２取付面６７のうちの一方が、他方に対して垂直な面に沿って配置されることになる）。また、第２取付面６７には、油回収器２１における上流側（圧縮空気が流入する側）と連通する図示しない孔が形成されており、この孔と油入り圧縮空気吐出経路６０の他方の端部とが連通するように、油回収器側フランジ部６２が取り付けられることになる。このとき、油回収器側フランジ部６２は、複数のボルトによって、第２取付面６７に対して取り付けられて固定される。また、油回収器側フランジ部６２と第２取付面６７との間には、Ｏリングシール等のシール部材（図示せず）が適宜配置される。
【０１３３】
図８乃至図１２に示すように、固定配管部６３は、圧縮機側フランジ部６１と油回収器側フランジ部６２との間において固定された経路として設置され、迂回経路部分６４と中間フランジ部分６５とを備えて構成されている。
【０１３４】
迂回経路部分６４は、圧縮機側フランジ部６１と油回収器側フランジ部６２との間において複数回屈曲して迂回するように延びる経路部分として設けられている。本実施形態では、迂回経路部分６４は、圧縮機側フランジ部６１と油回収器側フランジ部６２との間で一旦上方に迂回して圧縮機１２と油回収器２１とを連通する経路として構成されている。即ち、迂回経路部分６４は、圧縮機側フランジ部６１が配置される高さ位置と油回収器側フランジ部６２が配置される高さ位置との間の上下方向における範囲を超えた上方の領域まで一旦迂回する部分を有する経路として構成されている。
【０１３５】
また、迂回経路部分６４は、互いに連通する金属製の複数の配管である第１配管６４ａ及び第２配管６４ｂを備えて構成されている。第１配管６４ａ及び第２配管６４ｂは、いずれも、長手方向において屈曲形成された円形断面の配管として設けられ、例えば、ステンレス鋼により形成されている。尚、本実施形態では、迂回経路部分６４が直列に連結される２つの配管（６４ａ、６４ｂ）を備えて構成されている場合を例示しているが、この通りでなくてもよく、直列に連結される３つ以上の配管を備えて構成された迂回経路部分を実施してもよい。
【０１３６】
第１配管６４ａには、円弧状に屈曲形成された部分と、その両端側でそれぞれ短く直線状に突出した端部とが設けられている。第１配管６４ａの円弧状の部分に対する中心角は約９０度に設定されている。この第１配管６４ａにおける一方の端部には、圧縮機側フランジ部６１が、前述のように、嵌合や溶接によって固定される。
【０１３７】
第２配管６４ｂには、中心角が約９０度に設定された円弧状に屈曲形成された部分と、この中心角約９０度の円弧状の部分に連続するとともに半円弧状に屈曲形成された部分（即ち、中心角が約１８０度に設定された円弧状の部分）とが設けられている。この第２配管６４ｂでは、中心角約９０度の円弧状の部分の両端側のそれぞれと、半円弧状に形成された部分の両端側のそれぞれとには、短い直線状に形成された部分が設けられている。この第２配管６４ｂにおける中心角９０度の円弧状の部分が設けられる側の端部には、油回収器側フランジ部６２が、前述のように、嵌合や溶接によって固定される。尚、本実施形態では、第２配管６４ｂにおける中心角約９０度の円弧状の部分が配置される面方向と、半円弧状の部分が配置される面方向とは、互いに垂直になるように設定されている。
【０１３８】
中間フランジ部分６５は、第１取付面６６及び第２取付面６７の両方に対して垂直な面に沿って配置されて第１配管６４ａ及び第２配管６４ｂを直列に連結する部分として設けられている。そして、中間フランジ部分６５は、第１中間フランジ６５ａと第２中間フランジ６５ｂとを備えて構成されている。尚、本実施形態では、中間フランジ部分６５が第１取付面６６及び第２取付面６７に対して垂直な面に沿って配置される場合を例にとって説明するが、この通りでなくてもよく、中間フランジ部分６５が第１取付面６６及び第２取付面６７に対して斜めの面に沿って配置されてもよい。
【０１３９】
第１中間フランジ６５ａは、例えば、中央部分に貫通孔が形成された平板状の部材として設けられる。この第１中間フランジ６５ａは、第１配管６４ａに対して、圧縮機側フランジ部６１が固定される側とは反対側の端部において、例えば、嵌合や溶接によって固定される。また、第２中間フランジ６５ｂは、例えば、中央部分に貫通孔が形成された平板状の部材として設けられる。この第２中間フランジ６５ｂは、第２配管６４ｂに対して、油回収器側フランジ部６２が固定される側とは反対側の端部において、例えば、嵌合や溶接によって固定される。
【０１４０】
第１中間フランジ６５ａ及び第２中間フランジ６５ｂは、第１配管６４ａ及び第２配管６４ｂを連通させるように端面（合わせ面）同士が合わされた状態で、複数のボルトにより結合される。また、第１中間フランジ６５ａにおける第２中間フランジ６５ｂに対して合わされる合わせ面には、貫通孔の周囲を囲むとともに円環状に延びるように形成されてＯリングシール等のシール部材が配置されるシール溝６８が形成されている。尚、シール溝６８は、第１中間フランジ６５ａでなく、第２中間フランジ６５ｂに形成されていてもよい。
【０１４１】
尚、迂回経路部分６４は、上述した形状の第１配管６４ａ及び第２配管６４ｂが連結されることで、互いに垂直な面のそれぞれに沿って配置された第１取付面６６及び第２取付面６７に対して平行に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結するとともに半円弧状に屈曲する屈曲部分とが備えられるように構成されている。また、中間フランジ部分６５は、上述した第１中間フランジ６５ａ及び第２中間フランジ６５ｂが設けられることで、迂回経路部分６４における上記の一対の直線部分の一方の途中に設置されるとともに、第１取付面６６及び第２取付面６７の両方に対して垂直な面に沿って配置されるように構成されている。
【０１４２】
次に、冷却ファン１６のプロペラ部１６ａと電動モータ１３ａとの連結構造について説明する。図１３は、プロペラ部１６ａと電動モータ１３ａとの連結部分における断面を模式的に示す模式断面図である。尚、図１３に示すようなプロペラ部１６ａと電動モータ１３ａとの連結構造は、空気圧縮装置５だけではなく、第１乃至第４実施形態における各空気圧縮装置（１〜４）においても同様に設けられている。
【０１４３】
図１３に示すように、プロペラ部１６ａの径方向における中心側には、円筒状に形成されたプロペラ軸部７１が設けられている。即ち、プロペラ軸部７１に対して径方向外側に向かってプロペラ部１６ａにおける複数枚のブレード（羽根）が延びるように設置されている。そして、プロペラ軸部７１は、電動モータ１３ａの回転軸６９におけるカップリング１４側と反対側の端部において、回転軸６９に対して取り付けられている。
【０１４４】
尚、円筒状のプロペラ軸部７１における貫通孔には電動モータ１３ａの回転軸６９の端部が嵌合している。そして、円盤状に形成されたファン押さえ部材７２が、プロペラ軸部７１に嵌合した回転軸６９の端部とプロペラ軸部７１の端部とに当接するように配置され、このファン押さえ部材７２を貫通して回転軸６９の端部と螺合するボルト７３が設置されている。これにより、電動モータ１３ａの回転軸６９に対するプロペラ軸部７１の固定及び脱落防止が図られている。
【０１４５】
また、電動モータ１３ａの回転軸６９は、電動モータ１３ａのケーシング７０（図１３では、カップリング１４側と反対側における一部のみを図示）に対してベアリング７４を介して回転自在に保持されている。そして、ケーシング７０には、ベアリング７４に対する更に外側において（即ち、冷却ファン１６によって発生する冷却空気の流れの上流側において）シール部材７５が取り付けられている。このシール部材７５は、リング状に形成され、ケーシング７０における回転軸６９が貫通する開口の内周と回転軸６９の外周との間に配置され、ケーシング７０の開口の内周に密着して固定されるとともに、回転軸６９の外周に対して密着して摺接するように設置されている。尚、回転軸６９には、シール部材７５が摺接する部分とプロペラ軸部７１が嵌合して取り付けられる部分との間において、端部側に向かって（即ち、プロペラ軸部７１側に向かって）段状に縮径して形成された段部６９ａが設けられている。
【０１４６】
また、空気圧縮装置５においては、モータ端部側カバー７６が更に備えられている。このモータ端部側カバー７６は、中心部分に貫通孔が設けられるとともに円盤状に形成された円盤状部分７６ａと、この円盤状部分７６ａの外周の縁部分において円筒状に形成された円筒状部分７６ｂとが設けられている。円盤状部分７６ａと円筒状部分７６ｂとは一体に形成されている。このモータ端部側カバー７６は、回転軸６９における段部６９ａよりも端部側（即ち、プロペラ軸部７１側であって、径が細く形成されている側）の部分が円盤状部分７６ａの貫通孔を貫通するように、回転軸６９に対して設置される。そして、モータ端部側カバー７６は、円盤状部分７６ａが回転軸６９の段部６９ａとプロペラ軸部７１のシール部材７５側の端部との間でそれらに当接して挟まれた固定された状態で、電動モータ１３ａの端部側に設置されることになる。即ち、モータ端部側カバー７６は、ボルト７３及びファン押さえ部材７２による固定力によって、回転軸６９の段部６９とプロペラ軸部７１の端部との間で固定されている。尚、モータ端部側カバー７６は、上記のように固定されているため、プロペラ部１６ａとともに回転することになる。
【０１４７】
また、上記のようにモータ端部側カバー７６が固定された状態では、円筒状部分７６ｂは、ケーシング７０におけるシール部材７５を保持する部分に対して、回転軸６９の径方向外側で隙間を介して対向するように配置される。そして、円盤状部分７６ａは、シール部材７５に対して、回転軸６９の軸方向と平行な方向におけるプロペラ軸部７１側で隙間を介して対向するように配置される。このため、シール部材７５及びケーシング７０におけるシール部材７５を保持する部分と、モータ端部側カバー７６との間においては、ラビリンス構造状に入り組んだ隙間状の空間部分として区画されるラビリンス空間７７が構成されている。
【０１４８】
冷却ファン１６によって発生する冷却空気の流れの方向は、プロペラ部１６ａから電動モータ１３ａに向かう方向（図１３において二点鎖線の矢印Ｃで示す方向）となる。このため、モータ端部側カバー７６が設けられていない場合、冷却空気が、シール部材７５に直接に当たることになり、粉塵等が多い環境下では、粉塵が電動モータ１３ａの内部に侵入し、電動モータ１３ａの耐久性や性能に影響を及ぼす可能性がある。
【０１４９】
上記に対し、空気圧縮装置５（第１乃至第４実施形態の空気圧縮装置１乃至４も同様）では、ケーシング７０の端部及びシール部材７５に対向して配置される円盤状部分７６ａ及び円筒状部分７６ｂを有するモータ端部側カバー７６が設けられているため、冷却空気が直接にシール部材７５に当たってしまうことが防止される。そして、モータ端部側カバー７６は、ケーシング７０の端部及びシール部材７５に対してラビリンス空間７７を介して対向するとともに、円筒状部分７６ｂが冷却空気の下流側に向かって開口し、更に、この円筒状部分７６ｂの開口部が冷却空気の流れ方向（図中矢印Ｃ方向）に対して直交する方向に配置されている。このため、空気圧縮装置５（第１乃至第４実施形態の空気圧縮装置１乃至４も同様）によると、円盤状部分７６ａ及び円筒状部分７６ｂを有するモータ端部側カバー７６を設置するという簡素な構成によって、粉塵の侵入を高いレベルで阻止することができる。
【０１５０】
次に、空気圧縮装置５の組み立てにおいて油入り圧縮空気吐出経路６０が設置される際に行われる作業について説明する。空気圧縮装置５の組み立て作業の際には、カップリングケース１５に形成された複数の孔１５ａ（図８では１つのみを図示）から工具が挿入されてカップリングケース１５に対する油分離エレメント２２が固定され、更に、圧縮機１２と油回収器２１との位置関係も固定される。この状態で、油入り圧縮空気吐出経路６０が設置される。このとき、まず、圧縮機側フランジ部６１及び第１中間フランジ６５ａが固定された第１配管６４ａが圧縮機側フランジ部６１において圧縮機１２の第１取付面６６における所定の固定位置に対して固定される。一方、油回収器側フランジ部６２及び第２中間フランジ６５ｂが固定された第２配管６４ｂが油回収器側フランジ部６２において油回収器２１の第２取付面６７における所定の固定位置に対して固定される。
【０１５１】
上記のように、圧縮機側フランジ部６１が第１取付面６６に固定されて油回収器側フランジ部６２が第２取付面６７に固定された状態では、第１中間フランジ６５ａ及び第２中間フランジ６５ｂが、第１取付面６６及び第２取付面６７に対して垂直な面に沿って配置されている。この状態で、第１中間フランジ６５ａと第２中間フランジ６５ｂとの相対位置関係が適宜調整され、第１中間フランジ６５ａ及び第２中間フランジ６５ｂが結合される。これにより、油入り圧縮空気吐出経路６０の設置が完了することになる。
【０１５２】
以上説明したように、空気圧縮装置５によると、圧縮機１２、圧縮機駆動部１３、カップリング１４及びカップリングケース１５、冷却ファン１６、アフタークーラー１７、油回収器２１、油分離エレメント２２、水油用分離器２３、除湿器２４、オイルクーラー２５が、収容ケース１１にコンパクトに収容されてパッケージ化され、鉄道車両に対する取り付け性が非常に優れた鉄道車両用空気圧縮装置を実現することができる。
【０１５３】
そして、空気圧縮装置５では、油入り圧縮空気吐出経路６０における固定された経路として設置される固定配管部６３は、複数の配管（６４ａ、６４ｂ）が中間フランジ部分６５を介して直列に連結されるように構成される。そして、この中間フランジ部分６５は、圧縮機側フランジ部６１が固定される第１取付面６６と油回収器側フランジ部６２が固定される第２取付面６７とに対して垂直な面に沿って配置される。このため、第１取付面６６及び第２取付面６７において設定された固定のための位置に圧縮機側フランジ部６１及び油回収器側フランジ部６２をそれぞれ固定した状態で、第１取付面６６及び第２取付面６７に垂直で取付方向が干渉しにくく連結状態の自由度が向上した中間フランジ部分６５において複数の配管（６４ａ、６４ｂ）の位置関係を適宜調整しながら容易に油入り圧縮空気吐出経路６０を設置することができる。これにより、位置関係が固定された圧縮機１２と油回収器２１との間において油入り圧縮空気吐出経路６０を過大な応力を発生させずに容易に設置することができ、空気圧縮装置５を組み立てる作業を容易にして作業性を向上させることができる。
【０１５４】
また、空気圧縮装置５では、油入り圧縮空気吐出経路６０における固定配管部６３には、複数回屈曲して延びる迂回経路部分６４が設けられている。このため、中間フランジ部分６５の配置の自由度を十分に確保することができる。そして、圧縮機１２から吐出された直後で温度が高い状態の圧縮空気による熱の影響を受けても、圧縮機側フランジ部６１と油回収器側フランジ部６２との間で迂回する方向において迂回経路部分６４が熱膨張することで、圧縮機側フランジ部６１及び油回収器側フランジ部６２の位置関係に影響が生じてしまうことを抑制することができる。これにより、油入り圧縮空気吐出経路６０の熱膨張が、圧縮機側フランジ部６１が固定された圧縮機１２と油回収器側フランジ部６２が固定された油回収器２１との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる。
【０１５５】
従って、本実施形態によると、位置関係が固定された圧縮機１２と油回収器２１との間において油入り圧縮空気吐出経路６０を過大な応力を発生させずに容易に設置でき、鉄道車両用空気圧縮装置の組み立て作業の作業性を向上させることができるとともに、油入り圧縮空気吐出経路６０の熱膨張が圧縮機１２と油回収器２１との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる鉄道車両用空気圧縮装置５を提供することができる。
【０１５６】
また、空気圧縮装置５によると、迂回経路部分６４が一対の直線部分と半円弧状の屈曲部分とで構成され、一対の直線部分の一方の途中に第１及び第２取付面（６６、６７）に垂直な中間フランジ部分６５が設置される。このため、迂回経路部分６４を第１及び第２取付面（６６、６７）の間でコンパクトに省スペースで配置できるとともに、第１及び第２取付面（６６、６７）に対して最も取付方向が干渉しにくい面となる垂直な面に沿って設置される中間フランジ部分６５の配置構成を容易に実現することができる。
【０１５７】
尚、油入り圧縮空気吐出経路６０が設けられた空気圧縮装置５として、空気供給経路２６が設けられるとともに、工具が挿入されるための複数の孔１５ａがカップリングケース１５に形成された鉄道車両用空気圧縮装置を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、油入り圧縮空気吐出経路６０が設けられた鉄道車両用空気圧縮装置５において、空気供給経路（第１空気供給経路）２６が設けられておらず、カップリングケース１５に工具挿入用の孔１５ａが形成されていない形態を実施してもよい。この形態においても、位置関係が固定された圧縮機１２と油回収器２１との間において油入り圧縮空気吐出経路６０を過大な応力を発生させずに容易に設置でき、鉄道車両用空気圧縮装置の組み立て作業の作業性を向上させることができるとともに、油入り圧縮空気吐出経路６０の熱膨張が圧縮機１２と油回収器２１との位置関係に影響を与えてしまうことを効率よく抑制することができる鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。また、第２乃至第４実施形態に係る鉄道車両用空気圧縮における油入り圧縮空気吐出経路２１ａの形態を本実施形態における油入り圧縮空気吐出経路６０の形態に変更した鉄道車両用空気圧縮装置を実施してもよい。
【０１５８】
以上、本発明の第１乃至第５実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、第１実施形態に係る空気供給経路２６と第２実施形態に係る空気供給経路５０との両方が設けられている鉄道車両用空気圧縮装置を実施してもよい。また、第３実施形態に係る空気供給経路５１と第４実施形態に係る空気供給経路５２との両方が設けられている鉄道車両用空気圧縮装置を実施してもよい。また、第１乃至第４実施形態の変形例として、油を伴わずに空気を圧縮する形態の鉄道車両用空気圧縮装置を実施してもよい。また、第５実施形態の変形例として、油入り圧縮空気吐出経路における迂回経路部分の経路構成や中間フランジ部分の配置構成等について第５実施形態で例示した形態に限らずに種々変更した鉄道車両用空気圧縮装置を実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、鉄道車両に設置されてこの鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置に対して広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１６０】
１                    鉄道車両用空気圧縮装置
１１                  収容ケース
１２                  圧縮機
１３                  圧縮機駆動部
１３ａ                電動モータ
１４                  カップリング
１５                  カップリングケース
１６                  冷却ファン
１７                  アフタークーラー
１８                  空気吸込み部
１９                  圧縮空気送出部
２６                  空気供給経路（第１空気供給経路）
【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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