(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の底部裏側に取り付けられた変圧器の側面に隣接し、走行方向に沿うとともに鉛直な面を有するヘッダと、
前記ヘッダに両端を固定され、走行方向と直交する鉛直面上に設置される鉛直方向設置冷却管と、
前記ヘッダに両端を固定され、水平な面である走行面に設置される走行方向設置冷却管とを備え、
前記鉛直方向設置冷却管と前記走行方向設置冷却管とが前記ヘッダに直交する向きに重なり設置されることを特徴とする車載用冷却器。
【請求項２】
前記鉛直方向設置冷却管と前記走行方向設置冷却管とが冷却管群を形成し、
前記冷却管群の一番外側に前記走行方向設置冷却管が設置されることを特徴とする請求項１記載の車載用冷却器。
【請求項３】
前記鉛直方向設置冷却管と前記走行方向設置冷却管とが冷却管群を形成し、
前記冷却管群の一番外側に前記鉛直方向設置冷却管が設置されることを特徴とする請求項１記載の車載用冷却器。
【請求項４】
前記走行方向設置冷却管または前記鉛直方向設置冷却管のいずれか一方が複数あり、その複数ある前記走行方向設置冷却管または前記鉛直方向設置冷却管は同一の形状からなることを特徴とする請求項１記載の車載用冷却器。
【請求項５】
前記走行方向設置冷却管または前記鉛直方向設置冷却管の少なくとも一方に直線部分を備えることを特徴とする請求項１に記載の車載用冷却器。
【請求項６】
同一の前記走行面上に存在する前記走行方向設置冷却管のうち、
最も全長が短い前記走行方向設置冷却管よりも内側に前記鉛直方向設置冷却管を直交する向きに１列以上設置することを特徴とする請求項１に記載の車載用冷却器。
【請求項７】
同一の前記鉛直面上に存在する前記鉛直方向設置冷却管のうち、
最も全長が短い前記鉛直方向設置冷却管よりも内側に前記走行方向設置冷却管を１列以上設置することを特徴とする請求項１に記載の車載用冷却器。
【請求項８】
同一の前記走行面上に配置される前記走行方向設置冷却管は複数あり、その複数の前記走行方向設置冷却管は内側に設置されるほど全長が短くなる入れ子状に配置され、
前記入れ子状であるそれぞれの前記走行方向設置冷却管間に、前記鉛直方向設置冷却管が直交して設置されることを特徴とする請求項１に記載の車載用冷却器。
【請求項９】
同一の前記鉛直面上に配置される前記鉛直方向設置冷却管は複数あり、その複数の前記鉛直方向設置冷却管は内側に設置されるほど全長が短くなる入れ子状に配置され、
前記入れ子状であるそれぞれの前記鉛直方向設置冷却管間に、前記走行方向設置冷却管が直交して設置されることを特徴とする請求項１に記載の車載用冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は鉄道の車両の走行によって生じる走行気流と車両の停車時に生じる上昇気流の熱伝達により冷却を行う車載用冷却器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の車載用冷却器は、走行気流を利用し車両に搭載された変圧器やリアクトル等の電気機器の冷却を行う。車両の下部には変圧器が設置され、冷却器はその変圧器に隣接した水平方向に取り付けられる。【０００３】  車載用冷却器は、冷却媒体が流入する冷却管、冷却管を固定するとともに内部に冷却媒体の流路を形成するヘッダとで構成される。冷却管はＵ字型もしくはコの字型の湾曲形状であり、両端がヘッダに固定される。冷却管は走行方向に対して直交する面の同一平面上に複数本設置され冷却管群を形成する。冷却管群を走行方向にさらに複数群重ねて構成されている。冷却管群と流通口はヘッダに溶接等により取り付けられている。ヘッダには横方向と縦方向それぞれに均一な間隔で冷却管の取り付け位置が存在する。【０００４】  冷却媒体は車両用変圧器本体から配管を介して送られ流通口に入り、ヘッダから冷却管群内を通り再びヘッダへ流入する。そしてヘッダから流通口を介して再び車両変圧器本体へ戻る。冷却媒体が冷却管群を流通する際に、冷却管群の外表面において自然対流と、走行気流が冷却管群の表面を通過する際の強制対流との熱伝達により外部空気と熱交換が行われるので冷却媒体は冷却される。ここで、強制対流熱伝達による冷却効果を促進するために、冷却器は走行風量の大きい車両側部に設置されていた。このような鉄道の車両が走行すると、リアクトル近傍には車両進行方向とは反対方向に走行気流が吹き、その走行気流が発生する熱を奪って巻線を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８９１５３号公報（２頁３７行〜２頁４０行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  従来の鉄道の車両に取り付けられる冷却器の冷却管群は走行時の気流のみについて考慮した形状となっている。しかし、車両の停車時に車両の電源系統が作動している場合は、冷却管群の近傍に位置する変圧器から生じる熱が冷却管群の下部から上部へ上昇気流となって流れることがわかっている。【０００７】  したがって、従来の走行気流を利用した冷却器には、走行時の走行気流に対応した鉛直面上にのみ冷却管群が設置されているが、停車時に発生する上昇気流については考慮されていない。【０００８】  また、冷却器の熱交換量を増加する場合、冷却管群の表面積を増加する必要があるが、冷却管の本数を増加するためには冷却管群の設置領域の拡大が必要になるという問題点があった。【０００９】  この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、冷却管群の設置領域を拡大することなく、走行時と停車時との両方の気流の向きに対応するように冷却管を配置することによって、冷却器の熱交換量を増加させ、効率的な冷却を可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の車載用冷却器は、ヘッダに両端を固定され、走行方向と直交する鉛直面上に設置される鉛直方向設置冷却管と、ヘッダに両端を固定され、水平な面である走行面に設置される走行方向設置冷却管とを備え、鉛直方向設置冷却管と走行方向設置冷却管とがヘッダに直交する向きに重なり設置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の車載用冷却器によれば、冷却管を鉛直方向と走行方向とに組み合わせて設置することにより、冷却管群の設置領域を拡大することなく、冷却管群の表面積を拡大できるので列車の走行時および停車時において熱交換量が増加し、効率的な冷却が可能となるという効果を奏する。 
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す冷却器の冷却管の正面方向からの図である。
【図３】本発明の実施の形態１を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図４】本発明の実施の形態１を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図５】本発明の実施の形態１を示す冷却器の車両側面方向からの投影図と停車時に流れる気流を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図７】本発明の実施の形態２を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図８】本発明の実施の形態２を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図９】本発明の実施の形態３を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図１０】本発明の実施の形態３を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図１１】本発明の実施の形態３を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図１２】本発明の実施の形態４を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図１３】本発明の実施の形態４を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図１４】本発明の実施の形態４を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図１５】本発明の実施の形態４を示す冷却器の車両前面方向からの投影図と停車時に流れる気流を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態５を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図１７】本発明の実施の形態５を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図１８】本発明の実施の形態５を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図１９】本発明の実施の形態６を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図２０】本発明の実施の形態６を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図２１】本発明の実施の形態６を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図２２】本発明の実施の形態７を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図２３】本発明の実施の形態７を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図２４】本発明の実施の形態７を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図２５】本発明の実施の形態８を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図２６】本発明の実施の形態８を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図２７】本発明の実施の形態８を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図２８】本発明の実施の形態９を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図２９】本発明の実施の形態９を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図３０】本発明の実施の形態９を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【図３１】本発明の実施の形態１０を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【図３２】本発明の実施の形態１０を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。
【図３３】本発明の実施の形態１０を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】実施の形態１．  図１は本発明の実施の形態１を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。図２は本発明の実施の形態１を示す冷却器に設置される冷却管１４の正面方向からの図である。図１においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。電車の車両は進行方向が双方向となり得るため、走行時の気流方向８は双方向となり、他の実施の形態でも同様である。本明細書中において、走行面とは地面と平行な面すなわち水平な面である。
【００１４】  本発明の冷却器はヘッダ３、鉛直方向設置冷却管４、走行方向設置冷却管６から構成される。変圧器１には流通口２を介してヘッダ３が取り付けられており、ヘッダ３に複数の冷却管１４が固定される。本発明の実施の形態１から６において冷却管１４は、鉛直方向に設置した場合に鉛直方向設置冷却管４と称し、地面と平行な面に設置した場合に走行方向設置冷却管６と称する。冷却管群１６は鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６を含む複数の冷却管１４からなる。
【００１５】  本発明の冷却器は、冷却器に要求される熱交換量に応じて、鉛直方向設置冷却管４の設置する列数を増減させて設計するが、実施の形態１では、一例として鉛直方向に５本を走行方向に８列設置され、図４において後述するとおり走行方向に３本の走行方向設置冷却管６を設置された冷却器を基準として本発明を適用した場合を記載している。
【００１６】  また、走行方向設置冷却管６は走行面上に設置される冷却管１４である。走行方向設置冷却管６が設置される走行面と、鉛直方向設置冷却管４が設置される鉛直面とは直交している。鉛直方向設置冷却管４のうち、外周側の鉛直方向設置冷却管４ａは同一鉛直面上で最も外側にある鉛直方向設置冷却管４であり、内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂは同一鉛直面上で最も内側にある鉛直方向設置冷却管４である。
【００１７】  同一の鉛直面上に存在する鉛直方向設置冷却管４のうち、最も全長が短い鉛直方向設置冷却管４よりも内側に走行方向設置冷却管６を設置する。鉛直方向設置冷却管４と前記走行方向設置冷却管６とが、ヘッダ３に対して直交して重なり設置される。なお、本明細書中において、内側にある冷却管１４とは、後述する曲げ部分１４ａがヘッダ３により近いものであり、外側にある冷却管１４とは、曲げ部分１４ａがヘッダ３からより遠いものである。
【００１８】  変圧器１内には、上側の流通口２に油などの冷却媒体を送るとともに、下側の流通口２から冷却媒体を受け変圧器１内に冷却媒体を循環させる図示しない配管が取り付けられている。また、変圧器１内には図示していないが、冷却媒体を流通口２に送出するポンプが取り付けられる。ヘッダ３の内部には冷却媒体の流路を形成する仕切り５が存在している。
【００１９】  図２の冷却管１４は、曲げ部分１４ａ、ヘッダ３に固定される直線部分１４ｂから構成される。また、冷却管１４にはヘッダ３と平行な直線部分１４ｃを有するものもある。冷却管１４は鉄などの金属からなり外径は１６ｍｍなどである。冷却管１４は両端がヘッダに固定されるようにＵ字もしくはコの字に湾曲した曲げ部分１４ａを有する。冷却管１４の強度を保つため、冷却管１４の２つの直線部分１４ｂ間の距離は、冷却管１４の外径の５倍程度は必要とされる。冷却管１４の曲げ部分１４ａには限界があるため、冷却管群１６の内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂの中央部に少なくとも８０ｍｍ程度の空間ができる。そして、この冷却管１４の曲げ部分１４ａの限界により生じる直線部分１４ｂ間に生じる空間を空き空間と呼ぶ。なお、曲げ部分１４ａの曲げ限界は強度とのバランスにより形成され、冷却管１４の曲げ曲率の限度まで必ずしも曲げなくてもよい。
【００２０】  図２（ａ）の冷却管１４において、２箇所の直線部分１４ｂの間隔はヘッダ３と平行に配置される直線部分１４ｃがあるために広く、同一面上で入れ子状に内側に一本以上の冷却管１４が設置可能である。図２（ｂ）は内周側に設置される冷却管１４を示す図であり、１４ａの曲げ部は曲げ限界の曲率を有して形成されている。図２（ｂ）の冷却管１４において、ヘッダ３に固定される２箇所の直線部分１４ｂの間の間隔は狭く、同一面上で入れ子状に内側に冷却管１４を設置できないが、直交する冷却管１４を設置可能な空き空間が存在する。図２にはヘッダ３に固定される直線部分１４ｂの間に便宜上中心線１５を示している。冷却管１４の形状は中心線１５に対して図２（ａ）と図２（ｂ）に示すように対称となっている。
【００２１】  内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂの設置位置（２つの直線部分間）には約８０ｍｍ程度の空間があけられている。上記の外径１６ｍｍ寸法の冷却管１４の場合、強度を保つために８０ｍｍ程度の間隔を空ける必要がある。この内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂの空き空間に少なくとも一本の走行方向設置冷却管６を設置する。
【００２２】  続いて、図１を用いて鉛直方向設置冷却管４を流れる冷却媒体の流路を示す。変圧器１から図示しない配管を介して送られてきた冷却媒体は流通口２に入る。冷却媒体は上半分側の流通口２から上半分側のヘッダ３へ流れ、上半分側のヘッダ３にある冷却媒体は、上半分側の複数の鉛直方向設置冷却管４に分布して流入する。ヘッダ３の上半分側とヘッダ３の下半分側との間に仕切り５が設置されているため、上半分側の鉛直方向設置冷却管４に入った冷却媒体は必ず下半分側の鉛直方向設置冷却管４へ流れる。上半分側の複数の鉛直方向設置冷却管４内の冷却媒体は下半分側の複数の鉛直方向設置冷却管４を介して下半分側のヘッダ３へ流入する。冷却媒体は下半分側のヘッダ３から下半分側の流通口２へ流れ、変圧器１内へ戻る。
【００２３】  図３は本発明の実施の形態１を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図３に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管４が鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。また、停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。この図において、気流は冷却管群１６内で、停車時の気流方向７や走行時の気流方向８のように通過する。以下の各実施の形態において、設置冷却管領域とは冷却管群１６が設置される容積を指す。
【００２４】  冷却管１４は走行面もしくは鉛直面に設置され、冷却管１４の配置はヘッダ３上で中心線１５に対してすべて対称となっている。冷却管１４の形状が中心線１５に対して非対称であるとバランスが悪くなり、車両の振動の影響を受けぐらつきやすくなるため、冷却管１４の形状は対称とすることが望ましい。
【００２５】  続いて、図１と図３を用いて気流の流れる方向について示す。停車時には水平方向の外気の気流ではなく変圧器１から生じる上昇気流が大きく影響する。この上昇気流は温風であるために軽く、下部から上部へ上昇する。したがって停車時には変圧器１で発生した上昇気流は鉛直方向設置冷却管４の下側から上側へ７の方向に上昇する。
【００２６】  車両の走行時には走行方向と逆の方向に走行時の気流方向８に気流が流れる。また、走行時にも上昇気流は停車時と同様に流れている。一般的な車両の走行時における走行方向の気流の流速は１０ｍ／ｓ以上、停車時の気流の流速は０．２５〜０．５ｍ／ｓである。走行方向の気流のほうが２０倍以上も鉛直方向の気流よりも風速が大きいので、走行時には上昇気流は考慮しない。
【００２７】  図４は本発明の実施の形態１を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。図４においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図４に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管４が鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。
【００２８】  続いて、実施の形態１の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６とを図１、３、４を用いて説明する。図１、図３に示すように、鉛直方向設置冷却管４は同一鉛直面上に５本ある。この５本の鉛直方向設置冷却管４の直線部分１４ｂ間の間隔はそれぞれ異なっている。これらは間隔が大きい冷却管の内側に間隔の小さい冷却管が間隔をあけて順に入った入れ子状の構造を形成している。すなわち、同一鉛直面上において、全長の長いものから短いものの順に内側に向かって５本の鉛直方向設置冷却管４が入れ子状に配置される。この５本の鉛直方向設置冷却管４は８列水平方向に設置される。同一の鉛直面上に存在する鉛直方向設置冷却管４のうち、最も全長が短い鉛直方向設置冷却管４とヘッダ３との間の空間が上述した空き空間である。この空き空間内に走行方向設置冷却管６を設置する。
【００２９】  また、冷却管群１６には図４に示すように、冷却器の冷却効率を高めるために、鉛直方向設置冷却管４のうちで最も全長が短い鉛直方向設置冷却管４の内側に３本の走行方向設置冷却管６を設置する。この３本の走行方向設置冷却管６は、３本それぞれの全長が異なり、図１、図３に示すように、入れ子状の構造を形成して同一の走行面上に設置される。したがって、合計３本の走行方向設置冷却管６と合計４０本の鉛直方向設置冷却管４とが設置される。
【００３０】  本発明において気流によって起きる熱交換の原理を示す。図５は本発明の実施の形態１を示す冷却器の車両側面方向からの投影図と走行時に流れる気流を示す図である。図５の冷却管群１６の位置と気流の方向は、図３のものと同一であり、さらに流入風量１０、流出風量１２、下流まで到達する風量１３を図示している。車両走行時には流入風量１０の気流が冷却器内を流れ、下流まで到達する風量１３となるが、流入風量１０の一部は途中に走行方向と垂直の方向に流出風量１２として流出する。高温の冷却管群１６に低温である外気の気流が接触することで熱交換が発生する。冷却管群１６の表面積が大きいほど熱交換量が大きくなる。
【００３１】  図５の冷却器は走行方向設置冷却管６を有しているため、冷却管群１６の表面積は鉛直方向設置冷却管４のみを有する冷却器と比べると大きいので、走行時の熱交換量は鉛直方向設置冷却管４のみを有する冷却器と比べると大きい。
【００３２】  図５の冷却器では走行時に水平方向に気流が流れる。冷却管群１６内を通過する際に走行方向設置冷却管６を設置したために、走行方向設置冷却管６がない場合と比べて、走行方向に対して垂直方向に流れる温風によって直交方向に流出する流出風量１２が小さくなり、下流まで到達する風量１３が大きくなる。これは鉛直方向設置冷却管４間の内部空間にある気流は、走行方向設置冷却管６により走行方向に対して直交方向への流出が遮られるからである。したがって、車両走行時において、設置冷却管領域内から車両前面方向に対し垂直方向に外側へと向かう流出風量の損失が、冷却管群１６が鉛直方向設置冷却管４のみである場合に比べ減少する。
【００３３】  鉛直方向設置冷却管４および走行方向設置冷却管６は、ヘッダ３に固定された直線部分１４ｂもしくはヘッダ３と平行な直線部分１４ｃを有することが望ましい。冷却管１４の全長と全幅が同一であれば、直線部分を有する長方形形状に近いほうが曲線部分の多い形状よりも表面積が大きくなり、より熱交換量の増加が可能となるからである。
【００３４】  本発明の実施の形態１を示す冷却器の構成によれば、鉛直方向設置冷却管４の設置位置に形成される空き空間に走行方向設置冷却管６を設置したことにより、冷却管群１６は鉛直方向設置冷却管４のみを設置した場合に比べ表面積を多く有しているため、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００３５】  また、走行時の気流方向と同一方向に走行方向設置冷却管６を有していることで、設置冷却管領域内に流入した走行方向の気流に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になる。したがって、車両前面方向に流通する風量が増大し、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００３６】  さらに、図１に示す走行方向設置冷却管６が外周側の鉛直方向設置冷却管４ａの更に外側となる構成としても良い。最も外側に位置する冷却管１４が走行方向と垂直方向の流出風量１２に寄与する。したがって、走行方向設置冷却管６が冷却管群１６のうちで最も外側の冷却管となる構成とすることで、走行時において更に熱交換量の増加が可能になる。
【００３７】実施の形態２．  実施の形態２を構成する部材は実施の形態１と同様であるが、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６の配置と形状が異なる。図６は本発明の実施の形態２を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。
【００３８】  図６においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。本実施の形態では、図６に示すように外周側の鉛直方向設置冷却管４ａを設置し、その内側に内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂを設置し、そのさらに内側に走行方向設置冷却管６を取り付けている。
【００３９】  図７は本発明の実施の形態２を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図７においては停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図７に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管４が鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。
【００４０】  図８は本発明の実施の形態２を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。図８に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管４が鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。図８においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。
【００４１】  続いて、実施の形態２の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６との構成を図６〜図８に基づいて示す。内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂの更に内側に位置する空き空間に走行方向設置冷却管６が設置され、鉛直方向に同様の配置で４つ設置される構成としている。更に図６、図７に示すように、外周側の鉛直方向設置冷却管４ａと４本の内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂは同一鉛直面上に配置され、走行方向に７列設置される。また、冷却器は冷却効率を高めるために、鉛直方向設置冷却管４ｂの空き空間の同一走行面上に３本の走行方向設置冷却管６を設置している。そして、同一走行面上にある３本の走行方向設置冷却管９は鉛直方向に４列配置されている。したがって、合計３５本の鉛直方向設置冷却管４と合計１２本の走行方向設置冷却管６とが設置される。
【００４２】  本発明の実施の形態２を示す冷却器の構成によれば、本実施の形態では、走行方向設置冷却管６を有していることにより、鉛直方向設置冷却管４のみを設置した場合に比べ、多くの表面積を有しているために、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００４３】  また、走行時の気流方向と同一方向に走行方向設置冷却管６を有していることで、設置冷却管領域内に流入した気流の走行方向に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になり、車両前面方向に流通する風量が増大する。したがって、車両前面方向に流通する風量が増大し、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００４４】  また、冷却管１４の形状や寸法は、３種類の走行方向設置冷却管６と外周側の鉛直方向設置冷却管４ａと内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂの５種類に統一されているため、冷却管１４の形状の種類数削減により生産性の向上が可能になる。
【００４５】  さらに、本実施の形態では同一走行面上に形状の異なる複数の走行方向設置冷却管６を配置するのではなく１本の走行方向設置冷却管６を配置し、外周側の鉛直方向設置冷却管４ａと１種類の走行方向設置冷却管６の二種類のみで構成されるものであっても良い。このような構成によれば、外周側の鉛直方向設置冷却管４ａと１種類の走行方向設置冷却管６との二種類に統一されるため、冷却管１４の形状の種類数を更に削減でき、生産性の向上が可能になる。
【００４６】実施の形態３．  実施の形態３を構成する部材は実施の形態１と同様であるが、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６の配置と形状が異なる。図９は本発明の実施の形態３を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。実施の形態３では、図９に示すように外周側の鉛直方向設置冷却管４ａを設置し、その内側に走行方向設置冷却管６と鉛直方向設置冷却管４とを交互に設置している。そして、鉛直方向設置冷却管４の最も内側には内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂが設置されている。
【００４７】  図９においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。図１０は本発明の実施の形態３を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図１０においては停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図１０に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管４が鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。
【００４８】  図１１は本発明の実施の形態３を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。図１１においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図１１に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管４が鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。また、冷却器は冷却効率を高めるために、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６とをヘッダ３に直交する向きに重ねて設置している。
【００４９】  続いて、実施の形態３の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６との構成を図９〜図１１に基づいて示す。実施の形態３では鉛直方向設置冷却管４が同一の鉛直面上で内側に設置されるほど全長が短くなる入れ子状に設置される。また、それぞれの鉛直方向設置冷却管４間には直交して走行方向設置冷却管６が設置される。そのため、図９に示すように、走行時の気流方向８から見て鉛直方向設置冷却管４と、走行方向設置冷却管６とが交互に設置されている。
【００５０】  図９、図１０に示すように、鉛直方向設置冷却管４は同一鉛直面内に３本設置され、この３本の鉛直方向設置冷却管４は水平方向に７列設置される。また、図９に示す走行方向設置冷却管６の中で最長の走行方向設置冷却管６の内側には、図１１に示す、全長が最も短い走行方向設置冷却管６および全長が二番目に短い走行方向設置冷却管６の２本の走行方向設置冷却管６が設置されており、同一走行面上に３本の走行方向設置冷却管６が設置される。また、図９の中位長さの走行方向設置冷却管６の内側には、図１１に示す、全長が最も短い走行方向設置冷却管６および全長が二番目に短い走行方向設置冷却管６の２本の走行方向設置冷却管６が設置されており、同一走行面上に３本の走行方向設置冷却管６が設置される。さらに、図９の最短の走行方向設置冷却管６の内側には、図１１に示す、全長が最も短い走行方向設置冷却管６および全長が二番目に短い走行方向設置冷却管６の２本の走行方向設置冷却管６が設置されており、同一走行面上に３本の走行方向設置冷却管６が設置される。したがって、実施の形態３の冷却管群１６には合計２１本の鉛直方向設置冷却管４と１５本の走行方向設置冷却管６とが設置される。
【００５１】  本発明の実施の形態３を示す冷却器の構成によれば、走行方向設置冷却管６を有していることにより、鉛直方向設置冷却管４のみを設置した場合に比べ、より多く冷却管群１６の表面積を有するので、熱交換量の増加が可能になる。
【００５２】  また、走行気流の流れる方向と同一方向に走行方向設置冷却管６を有していることで、設置冷却管領域内に流入した気流の走行方向に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になり、車両前面方向に流通する風量が増大する。したがって、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００５３】実施の形態４．  図１２は本発明の実施の形態４を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。図１３は本発明の実施の形態４を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図１４は本発明の実施の形態４を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。実施の形態４を構成する冷却管１４の形状は実施の形態１と同様であるが、図１２〜図１４に示すようにヘッダ３に設置する冷却管群１６の方向を走行方向に対して９０度傾けている点が異なる。
【００５４】  図１２に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が水平方向に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直方向に設置される。また、冷却器は冷却効率を高めるために、走行方向設置冷却管６内の空き空間に３本の鉛直方向設置冷却管４を設置している。図１２においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。
【００５５】  図１３に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が水平方向に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直方向に設置される。図１３においては停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。
【００５６】  図１４においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図１４に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が停止時の気流の方向７に対して垂直な面上に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直方向に設置される。なお、図１４では走行方向設置冷却管６のうち、外周側の走行方向設置冷却管６ａは最も外側にある走行方向設置冷却管６であり、内周側の走行方向設置冷却管６ｂは最も内側にある走行方向設置冷却管６である。
【００５７】  続いて、実施の形態４の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６とを図１２〜１４を用いて説明する。図１４、図１２より走行方向設置冷却管６は同一走行面上に５本あり、この５本の走行方向設置冷却管６が鉛直方向に８列設置される。また、図１２に示すように走行方向設置冷却管６の空き空間に３本の鉛直方向設置冷却管４が配置され、図１３、図１４に示すように、この３本の鉛直方向設置冷却管４は同一鉛直面上に配置される。実施の形態４の冷却管群１６は実施の形態１の冷却管群１６を９０度傾けたものであるので、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６の本数が入れ替わり、合計で３本の鉛直方向設置冷却管４と４０本の走行方向設置冷却管６を有する。
【００５８】  図１５は本発明の実施の形態４を示す冷却器の車両前面方向から停車時に流れる気流を示す図である。図１５においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。
【００５９】  図１５の鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６は図１２の冷却管１４と同一の方向と形状で配置されている。図１５の部材と気流は、図１２のものと同一の方向であり、さらに流入風量１０、流出風量１２、下流まで到達する風量１３を図示している。車両停車時には流入風量１０の気流が冷却器内を流れ、下流まで到達する風量１３となるが、流入風量１０の一部は途中に気流の上昇する方向と直交する方向に流出風量１２として流出する。
【００６０】  停車時の気流方向７に流入風量１０の気流が流れると、その気流は垂直方向に流れ、下流まで到達する風量１３となる。しかし気流が流れる際に水平方向にも気流が流れ、これは流出風量１２となり冷却管群１６外に漏れてしまう。
【００６１】  図１５の冷却器は鉛直方向設置冷却管４を有しているため、走行方向設置冷却管６のみの冷却管群１６と比べ冷却管群１６の表面積が大きくなり熱交換量は大きい。また、停車時の気流方向７と同一方向に鉛直方向設置冷却管４を設置することで、設置冷却管領域内に流入した上昇気流に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になる。従って、鉛直方向設置冷却管４がない場合と比べて、流出風量１２が減少し、下流まで到達する風量１３が増加する。走行方向設置冷却管６のみからなる冷却管群１６と、走行方向設置冷却管６に加え鉛直方向設置冷却管４を有する冷却管群１６とでは鉛直方向設置冷却管４を３本追加した後者は約３０％熱交換量が増加する。
【００６２】  本発明の実施の形態４を示す冷却器の構成によれば、鉛直方向設置冷却管４を有することにより、走行方向設置冷却管６のみ設置した場合に比べより多くの冷却管群１６の表面積を有し、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になる。
【００６３】  また、本発明の実施の形態４の冷却管群１６は走行方向設置冷却管６に加え、停車時の気流方向と同一方向に鉛直方向設置冷却管４を有していることで、設置冷却管領域内に流入した気流の上昇方向に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になり、冷却器に流通する風量が増大する。したがって、設置冷却管領域内に流入した鉛直方向の気流に対し鉛直方向と垂直の方向への流出を少なく抑えることが可能になり、鉛直方向に流通する風量が増大し、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００６４】  さらに図１４に示す鉛直方向設置冷却管４を外周側の走行方向設置冷却管６ａの外側となる構成としても良い。上記の構成によれば、図１５において鉛直方向設置冷却管４が走行方向設置冷却管６よりも外側に位置することとなる。最も外側に位置する冷却管１４は流出風量１２の減少に寄与するため、停車時において更に熱交換量の増加が可能になる。
【００６５】実施の形態５．  図１６は本発明の実施の形態５を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。図１７は本発明の実施の形態５を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図１８は本発明の実施の形態５を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。実施の形態５では構成する冷却管群１６の形状は実施の形態２と同様であるが、図１６、図１７、図１８に示すように、ヘッダ３に設置する冷却管群１６の方向を走行方向に対して９０度傾けている点が異なる。
【００６６】  本発明の実施の形態５では、図１８に示すように外周側の走行方向設置冷却管６ａを設置し、その内側に内周側の走行方向設置冷却管６ｂと鉛直方向設置冷却管４を取り付けて、内周側の走行方向設置冷却管６ｂと鉛直方向設置冷却管４が、走行方向に繰り返されるような構成としている。
【００６７】  続いて、実施の形態５の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６との構成を図１６〜図１８に基づいて示す。図１８に示すように、実施の形態５の冷却管群１６は、内周側の走行方向設置冷却管６ｂの内周に鉛直方向設置冷却管４が設置され、走行方向に同様の配置で４列設置される構成としている。更に外周側の走行方向設置冷却管６ａと４本の内周側の走行方向設置冷却管６ｂは同一走行面上に配置され、図１７に示すように鉛直方向に７列設置される。また、冷却管群１６は冷却効率を高めるために、内周側の走行方向設置冷却管６ｂの空き空間の同一鉛直面上に３本の鉛直方向設置冷却管４を設置している。したがって、実施の形態５の冷却管群１６には合計１２本の鉛直方向設置冷却管４と合計３５本の走行方向設置冷却管６とが設置される。
【００６８】  図１６においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。図１６に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が走行面上に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直面上に設置される。また、冷却器は冷却効率を高めるために、走行方向設置冷却管６内の空き空間に１２本の鉛直方向設置冷却管４を設置している。
【００６９】  図１７においては停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図１７に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が水平に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直に設置される。
【００７０】  図１８においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図１８に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が走行面上に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直に設置される。
【００７１】  本発明の実施の形態５に示す冷却器の構成によれば、鉛直方向設置冷却管４を有することにより、走行方向設置冷却管６のみを設置した場合に比べ、冷却管群１６は多くの表面積を有しており、冷却管群１６からの熱交換量増加が可能になる。
【００７２】  また、冷却管１４の形状や寸法は、同一鉛直面上に設置される３種類の鉛直方向設置冷却管４と外周側の走行方向設置冷却管６ａと内周側の走行方向設置冷却管６ｂの５種類に統一されており、冷却管１４の形状の種類数削減により生産性の向上が可能になる。
【００７３】  さらに、同一鉛直面上に形状の異なる複数の鉛直方向設置冷却管４を配置するのではなく１本の鉛直方向設置冷却管４を配置し、走行方向設置冷却管６も内周側の走行方向設置冷却管６ｂを配置せずに外周側の走行方向設置冷却管６ａのみとしてもよい。このような構成にすれば、冷却管群１６を二種類の冷却管１４で構成できる。冷却管１４の種類が二種類に統一されるため、冷却管１４の形状の種類数を更に削減でき、生産性の向上が可能になる。
【００７４】  また、本発明の実施の形態５は停車時の気流方向と同一方向に鉛直方向設置冷却管４を有していることで、設置冷却管領域内に流入した気流の方向に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になり、冷却器に流通する風量が増大し、停車時の熱交換量の増加が可能になる。
【００７５】実施の形態６．  図１９は本発明の実施の形態６を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。図２０は本発明の実施の形態６を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図２１は本発明の実施の形態６を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。実施の形態６では構成する冷却管群１６の形状は実施の形態３と同様であるが、図１９〜図２１に示すように、ヘッダ３に設置する冷却管群１６の方向を走行方向に対して９０度傾けている点が異なる。
【００７６】  図１９に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が走行面上に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直面上に設置される。図１９においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。
【００７７】  図２０においては停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図２０に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が水平に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直面上に設置される。
【００７８】  図２１においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。本発明の実施の形態６では、図２１に示すように外周側の走行方向設置冷却管６ａを設置し、その内側に鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６とを交互に設置している。
【００７９】
続いて、実施の形態６の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６との構成を図１９〜図２１に基づいて示す。同一の走行面上に設置される走行方向設置冷却管６において、走行方向設置冷却管６は内側に設置されるほど全長が短くなる入れ子状に設置される。また、入れ子状であるそれぞれの走行方向設置冷却管６間に、鉛直方向設置冷却管４が直交して設置される。そのため、図２１に示すように、停車時の気流方向７から見て走行方向設置冷却管６と、鉛直方向設置冷却管４とが交互に設置されている。
【００８０】
図２１に示す３本の走行方向設置冷却管６が、図１９、図２０に示すように、同一走行面上に設置され、この３本の走行方向設置冷却管６は７列鉛直方向に設置される。また、図２１に示す最長の鉛直方向設置冷却管４の内側には、図１９に示す、全長が最も短い鉛直方向設置冷却管４および全長が二番目に短い鉛直方向設置冷却管４の２本の鉛直方向設置冷却管４が設置されており、同一鉛直面上に３本の鉛直方向設置冷却管４が設置される。また、図２１の中位長さの鉛直方向設置冷却管４の内側には、図１９に示す、全長が最も短い鉛直方向設置冷却管４および全長が二番目に短い鉛直方向設置冷却管４の２本の鉛直方向設置冷却管４が設置されており、同一鉛直面上に３本の鉛直方向設置冷却管４が設置される。さらに、図２１の最短の鉛直方向設置冷却管４の内側には、図１９に示す、全長が最も短い鉛直方向設置冷却管４および全長が二番目に短い鉛直方向設置冷却管４の２本の鉛直方向設置冷却管４が設置されており、同一鉛直面上に３本の鉛直方向設置冷却管４が設置される。したがって、実施の形態６の冷却管群１６には合計２１本の走行方向設置冷却管６と１５本の鉛直方向設置冷却管４とが設置される。
【００８１】  本発明の実施の形態６に示す冷却器の構成によれば、鉛直方向設置冷却管４を有することにより、走行方向設置冷却管６のみを設置した冷却管群１６に比べより多くの設置冷却管表面積を有することによって、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になる。
【００８２】  また、本発明の実施の形態６の冷却管群１６は実施の形態３の冷却管群１６と比べ冷却管群１６の形状は同じであるが、ヘッダ３に設置する冷却管群１６の方向を９０度傾けている。この構成により、停車時の気流と同一方向となる鉛直方向設置冷却管４を有することにより、設置冷却管領域内に流入した気流の方向に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になり、冷却器に流通する風量が増大し、停車時の熱交換量の増加が可能になる。
【００８３】実施の形態７．  図２２は本発明の実施の形態７を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。図２３は本発明の実施の形態７を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図２４は本発明の実施の形態７を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。実施の形態７を構成する冷却管群１６は実施の形態２と同様であるが、図２２〜図２４に示すように、冷却管群１６の最も外側に鉛直方向設置冷却管４ａが無い点が異なる。
【００８４】  図２２においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向であり、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。本実施の形態では、図２２に示すように鉛直方向設置冷却管１０４ｂを設置し、その内側に走行方向設置冷却管６を設置している。
【００８５】
図２３は本発明の実施の形態７を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図２３においては停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図２３に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管１０４ｂが鉛直方向に設置され、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。
【００８６】
図２４は本発明の実施の形態７を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。図２４に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管１０４ｂが鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。図２４においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平となっている。
【００８７】
続いて、実施の形態７の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管１０４ｂと走行方向設置冷却管６との構成を図２２〜図２４に基づいて示す。走行方向設置冷却管６は鉛直方向設置冷却管１０４ｂの更に内側に位置する空き空間に設置され、鉛直方向に同様の配置で４つ設置される構成としている。更に図２２、図２３に示すように、４本の鉛直方向設置冷却管１０４ｂは同一鉛直面上に配置され、走行方向に７列設置される。また、冷却器は冷却効率を高めるために、鉛直方向設置冷却管１０４ｂの空き空間の同一走行面上に３本の走行方向設置冷却管６を設置している。そして、同一走行面上にある３本の走行方向設置冷却管６は鉛直方向に４列配置されている。したがって、合計２８本の鉛直方向設置冷却管１０４ｂと合計１２本の走行方向設置冷却管６とが設置される。
【００８８】
本発明の実施の形態７を示す冷却器の構成によれば、冷却器は、走行方向設置冷却管６を有していることにより、鉛直方向設置冷却管１０４ｂのみを設置した場合に比べ、多くの表面積を有しているために、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００８９】  また、冷却管１４の形状や寸法は、３種類の走行方向設置冷却管６と外周側の鉛直方向設置冷却管１０４ｂの４種類に統一されているため、冷却管１４の形状の種類数削減により生産性の向上が可能になる。
【００９０】  さらに、本実施の形態では同一走行面上に形状の異なる複数の走行方向設置冷却管６を配置するのではなく、外周側の鉛直方向設置冷却管１０４ｂと１種類の走行方向設置冷却管６の二種類のみで構成されるものであっても良い。このような構成によれば、外周側の鉛直方向設置冷却管１０４ｂと１種類の走行方向設置冷却管６との二種類に統一されるため、冷却管１４の形状の種類数を更に削減でき、生産性の向上が可能になる。
【００９１】実施の形態８．  図２５は本発明の実施の形態８を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。図２６は本発明の実施の形態８を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図２７は本発明の実施の形態８を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。実施の形態８では構成する冷却管群１６は実施の形態２と同様であるが、図２５〜図２７に示すように、鉛直方向設置冷却管の内側に走行方向設置冷却管を鉛直方向に複数段設置している点が異なる。
【００９２】  図２５においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。本実施の形態では、図２５に示すように外周側の鉛直方向設置冷却管４ａを設置し、その内側に内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂを設置し、そのさらに内側に走行方向設置冷却管６を取り付けている。
【００９３】
図２６は本発明の実施の形態８を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図２６においては停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図２６に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管４が鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。
【００９４】  図２７は本発明の実施の形態８を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。図２７に示すように、ヘッダ３上に鉛直方向設置冷却管４が鉛直方向に設置され、走行方向設置冷却管６は水平方向に設置される。図２７においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。
【００９５】  続いて、実施の形態８の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６との構成を図２５〜図２７に基づいて示す。内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂの更に内側に位置する空き空間に走行方向設置冷却管６が設置され、鉛直方向に同様の配置で２つ設置される構成としている。更に図２５、図２６に示すように、外周側の鉛直方向設置冷却管４ａと２本の内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂは同一鉛直面上に配置され、走行方向に７列設置される。また、冷却器は冷却効率を高めるために、鉛直方向設置冷却管４ｂの空き空間の同一走行面上に３本の走行方向設置冷却管６を設置している。そして、同一走行面上にある３本の走行方向設置冷却管９は鉛直方向に４列配置されている。したがって、合計２１本の鉛直方向設置冷却管４と合計２４本の走行方向設置冷却管６とが設置される。
【００９６】  本発明の実施の形態８を示す冷却器の構成によれば、本実施の形態では、走行方向設置冷却管６を有していることにより、鉛直方向設置冷却管４のみを設置した場合に比べ、多くの表面積を有しているために、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００９７】
また、冷却器は走行時の気流方向と同一方向に走行方向設置冷却管６を有していることで、設置冷却管領域内に流入した気流の走行方向に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になり、車両前面方向に流通する風量が増大する。したがって、車両前面方向に流通する風量が増大し、設置冷却管領域の容積を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【００９８】  また、冷却管１４の形状や寸法は、３種類の走行方向設置冷却管６と外周側の鉛直方向設置冷却管４ａと内周側の鉛直方向設置冷却管４ｂの５種類に統一されているため、冷却管１４の形状の種類数削減により生産性の向上が可能になる。
【００９９】
さらに、本実施の形態では、鉛直方向設置冷却管が鉛直方向の直線部分を有するため、配管の曲げ限界に依存することなく、走行方向設置冷却管の鉛直方向間隔を決定することができる。実施の形態２では、鉛直方向設置冷却管と走行方向設置冷却管の鉛直方向距離が４０ｍｍで他の冷却管間隔よりも１０ｍｍ程度広い。それに対し、本実施の形態では実施の形態２に比べて８箇所の冷却管間隔を１０ｍｍ狭くすることが可能となり、冷却管群の鉛直方向範囲を８０ｍｍ低減することができる。
【０１００】  したがって、本実施の形態では高密度に配管を設置することが可能となり、８０ｍｍの空間には走行方向設置冷却管を２段程度設置可能であることから、冷却管領域の鉛直方向距離を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【０１０１】
実施の形態９．
図２８は本発明の実施の形態９を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。図２９は本発明の実施の形態９を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図３０は本発明の実施の形態９を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。実施の形態９では構成する冷却管群１６は実施の形態５と同様であるが、図２８、図２９、図３０に示すように、最も外側の走行方向設置冷却管を有しない点が異なる。
【０１０２】
本発明の実施の形態９では、図３０に示すように外周側の走行方向設置冷却管１０６ｂを設置し、その内側に鉛直方向設置冷却管４を取り付けて、内周側の走行方向設置冷却管１０６ｂと鉛直方向設置冷却管４が、走行方向に繰り返されるような構成としている。
【０１０３】
続いて、実施の形態９の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管１０６ｂとの構成を図２８〜図３０に基づいて示す。図３０に示すように、実施の形態９の冷却管群１６は、走行方向設置冷却管１０６ｂの内周に鉛直方向設置冷却管４が設置され、走行方向に同様の配置で４列設置される構成としている。更に４本の内周側の走行方向設置冷却管１０６ｂは同一走行面上に配置され、図２９に示すように鉛直方向に７列設置される。また、冷却管群１６は冷却効率を高めるために、走行方向設置冷却管１０６ｂの空き空間の同一鉛直面上に３本の鉛直方向設置冷却管４を設置している。したがって、実施の形態９の冷却管群１６には合計１２本の鉛直方向設置冷却管４と合計２８本の走行方向設置冷却管１０６ｂとが設置される。
【０１０４】
図２８においては、走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。図２８に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管１０６ｂが走行面上に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直面上に設置される。また、冷却器は冷却効率を高めるために、走行方向設置冷却管６内の空き空間に１２本の鉛直方向設置冷却管４を設置している。
【０１０５】
図２９においては、停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図２９に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管１０６ｂが水平に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直に設置される。
【０１０６】  図３０においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図３０に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管１０６ｂが走行面上に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直面上に設置される。
【０１０７】
本発明の実施の形態９に示す冷却器の構成によれば、鉛直方向設置冷却管４を有することにより、走行方向設置冷却管１０６ｂのみを設置した場合に比べ、冷却管群１６は多くの表面積を有しており、冷却管群１６からの熱交換量増加が可能になる。
【０１０８】  また、冷却管１４の形状や寸法は、同一鉛直面上に設置される３種類の鉛直方向設置冷却管４と外周側の走行方向設置冷却管１０６ｂの４種類に統一されており、冷却管１４の形状の種類数削減により生産性の向上が可能になる。
【０１０９】  さらに、同一鉛直面上に形状の異なる複数の鉛直方向設置冷却管４を配置するのではなく１種類の鉛直方向設置冷却管４を配置してもよい。このような構成にすれば、冷却管群１６を二種類の冷却管１４で構成できる。冷却管１４の種類が二種類に統一されるため、冷却管１４の形状の種類数を更に削減でき、生産性の向上が可能になる。
【０１１０】実施の形態１０．  図３１は本発明の実施の形態１０を示す冷却器の車両前面方向からの投影図である。図３２は本発明の実施の形態１０を示す冷却器の車両側面方向からの投影図である。図３３は本発明の実施の形態１０を示す冷却器の車両上面方向からの投影図である。実施の形態１０では構成する冷却管群１６の形状は実施の形態５と同様であるが、図３１〜図３３に示すように、走行方向設置冷却管６の内側に鉛直方向設置冷却管４を走行方向に複数設置している点が異なる。
【０１１１】
本発明の実施の形態１０では、図３３に示すように外周側の走行方向設置冷却管６ａを設置し、その内側に内周側の走行方向設置冷却管６ｂと鉛直方向設置冷却管４を取り付けて、内周側の走行方向設置冷却管６ｂと鉛直方向設置冷却管４が、走行方向に繰り返されるような構成としている。
【０１１２】
続いて、実施の形態１０の冷却管群１６を構成する、鉛直方向設置冷却管４と走行方向設置冷却管６との構成を図３１〜図３３に基づいて示す。図３３に示すように、実施の形態１０の冷却管群１６は、内周側の走行方向設置冷却管６ｂの内周に鉛直方向設置冷却管４が設置され、走行方向に同様の配置で４列設置される構成としている。更に外周側の走行方向設置冷却管６ａと４本の内周側の走行方向設置冷却管６ｂは同一走行面上に配置され、図３３に示すように鉛直方向に７列設置される。また、冷却管群１６は冷却効率を高めるために、内周側の走行方向設置冷却管６ｂの空き空間の同一鉛直面上に３本の鉛直方向設置冷却管４を設置している。したがって、実施の形態１０の冷却管群１６には合計２４本の鉛直方向設置冷却管４と合計２１本の走行方向設置冷却管６とが設置される。
【０１１３】  図３１においては走行時の気流方向８が紙面手前から紙面奥またはその逆の方向、停車時の気流方向７が下部から上部、すなわち鉛直方向となっている。図３１に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が走行面上に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直面上に設置される。また、冷却器は冷却効率を高めるために、走行方向設置冷却管６内の空き空間に１２本の鉛直方向設置冷却管４を設置している。
【０１１４】  図３２においては停車時の気流方向７が下部から上部すなわち鉛直方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図３２に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が水平に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直に設置される。
【０１１５】  図３３においては停車時の気流方向７が紙面奥から紙面手前の方向、走行時の気流方向８が水平方向となっている。図３３に示すように、ヘッダ３上に走行方向設置冷却管６が走行面上に設置され、鉛直方向設置冷却管４は鉛直に設置される。
【０１１６】  本発明の実施の形態１０に示す冷却器の構成によれば、鉛直方向設置冷却管４を有することにより、走行方向設置冷却管６のみを設置した場合に比べ、冷却管群１６は多くの表面積を有しており、冷却管群１６からの熱交換量増加が可能になる。
【０１１７】  また、冷却管１４の形状や寸法は、同一鉛直面上に設置される３種類の鉛直方向設置冷却管４と外周側の走行方向設置冷却管６ａと内周側の走行方向設置冷却管６ｂの５種類に統一されており、冷却管１４の形状の種類数削減により生産性の向上が可能になる。
【０１１８】  さらに、同一鉛直面上に形状の異なる複数の鉛直方向設置冷却管４を配置するのではなく１本の鉛直方向設置冷却管４を配置し、走行方向設置冷却管６も内周側の走行方向設置冷却管６ｂを配置せずに外周側の走行方向設置冷却管６ａのみとしてもよい。このような構成にすれば、冷却管群１６を二種類の冷却管１４で構成できる。冷却管１４の種類が二種類に統一されるため、冷却管１４の形状の種類数を更に削減でき、生産性の向上が可能になる。
【０１１９】
また、本発明の実施の形態１０は停車時の気流方向と同一方向に鉛直方向設置冷却管４を有していることで、設置冷却管領域内に流入した気流の方向に対し垂直方向外側への流出を少なく抑えることが可能になり、冷却器に流通する風量が増大し、停車時の熱交換量の増加が可能になる。
【０１２０】
さらに、本実施の形態では、走行方向設置冷却管が走行方向の直線部分１４ｃを有するため、配管の曲げ限界に依存することなく、鉛直方向設置冷却管の走行方向間隔を決定することができる。実施の形態５では、走行方向設置配管と鉛直方向設置冷却管の走行方向距離が４０ｍｍで他の冷却管間隔よりも１０ｍｍ程度広い。それに対し、本実施の形態では実施の形態５に比べて８箇所の冷却管間隔を１０ｍｍ狭くすることが可能となり、冷却管群の走行方向範囲を８０ｍｍ低減することができ、高密度に配管を設置することが可能となる。
【０１２１】  したがって、本実施の形態では、８０ｍｍの空間には鉛直方向設置冷却管を２段程度設置可能であることから、冷却管領域の走行方向距離を拡大することなく、冷却管群１６からの熱交換量の増加が可能になるという効果を奏する。
【符号の説明】
【０１２２】１  変圧器３  ヘッダ４  鉛直方向設置冷却管６  走行方向設置冷却管
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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