(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の床下に複数の床下機器を設置した鉄道車両において、前記複数の床下機器の中で相対的に必要放熱量が多い床下機器の前後に相対的に必要放熱量が少ない箱形の床下機器をそれぞれ配置するとともに、必要放熱量が少ない箱形の床下機器における必要放熱量が多い床下機器側の下端部に、必要放熱量が多い床下機器に向かって突出するとともに下面に上向き曲面を有する整流部材を設けたことを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
前記整流部材の一部が、相対的に必要放熱量が少ない床下機器の底面より下方に突出していることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
【請求項３】
前記相対的に必要放熱量が多い床下機器が通風性を有するカバーで保護された電気ブレーキ用抵抗器であることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に関し、詳しくは、車体の床下に発熱する機器が設けられている鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、鉄道車両の床下には電装部品をはじめとする各種の床下機器が設置されており、電装部品には作動中に発熱するものが多い。発熱する機器を冷却する方法としては、走行風のみを利用したもの、送風手段を設けたもの（例えば、特許文献１参照。）、床下機器の位置関係を工夫したもの（例えば、特許文献２参照。）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５８４７１号公報
【特許文献２】特開２００６−１９３１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、送風手段を設ける場合は、床下に送風手段を設けるためのスペースが必要で、機器の増加によって製造コストが上昇するという問題がある。また、床下機器の位置関係を工夫するものでも、床下のスペースに余裕が必要であり、多くの床下機器を設置した車両には適用が困難である。さらに、車両が加速中や走行中に発熱する機器は、大量の走行風で十分に冷却することができるが、車両の減速から停止までの間に作動して大量の熱を発生する電気ブレーキ用抵抗器は、車両が低速走行状態となっているために走行風が弱く、十分に冷却することが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、車両が低速走行状態で走行風が弱いときでも、走行風による冷却効率を向上させて車両床下に設けられた発熱機器を十分に冷却することができる構造を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両は、車両の床下に複数の床下機器を設置した鉄道車両において、前記複数の床下機器の中で相対的に必要放熱量が多い床下機器の前後に相対的に必要放熱量が少ない箱形の床下機器をそれぞれ配置するとともに、必要放熱量が少ない箱形の床下機器における必要放熱量が多い床下機器側の下端部に、必要放熱量が多い床下機器に向かって突出するとともに下面に上向き曲面を有する整流部材を設けたことを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の鉄道車両は、前記整流部材の一部が、相対的に必要放熱量が少ない床下機器の底面より下方に突出していること、前記相対的に必要放熱量が多い床下機器が通風性を有するカバーで保護された電気ブレーキ用抵抗器であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の鉄道車両によれば、相対的に必要放熱量が多い床下機器、例えば電気ブレーキ用抵抗器の前後に、相対的に必要放熱量が少ない箱形の床下機器、例えば電気回路などの機器を箱内に収納した床下機器収納箱を配置し、必要放熱量が少ない床下機器における必要放熱量が多い床下機器側の下端部に必要放熱量が多い床下機器に向かう上向き曲面を有する整流部材を設けたので、必要放熱量が少ない床下機器の底面を通過する走行風を整流部材によって必要放熱量が多い床下機器の上部側に向けてガイドすることができ、必要放熱量が多い床下機器を走行風によって十分に冷却することができる。
【０００９】
さらに、整流部材の形状や取付状態を適宜設定することにより、低速走行状態で走行風が弱いときでも、必要放熱量が多い床下機器に十分な量の走行風を当てることができ、冷却効率を向上させることができる。また、必要放熱量が多い床下機器の後部側においても、必要放熱量が少ない床下機器の角部が曲面となるため、走行風の流れを円滑にすることができ、空気抵抗を低減することができる。
【００１０】
特に、整流部材の一部を必要放熱量が少ない床下機器の底面より下方に突出させることにより、床下機器の底面を流れる走行風をより効率よく必要放熱量が多い床下機器に向けてガイドすることができ、減速時の低速走行状態で大量の熱を発生する電気ブレーキ用抵抗器の冷却に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の鉄道車両の第１形態例を示す車体の床下の側面図である。
【図２】同じく床下の平面図である。
【図３】同じく要部の拡大側面図である。
【図４】本発明の鉄道車両の第１形態例における変形例を示す要部の拡大側面図である。
【図５】本発明の鉄道車両の第２形態例を示す要部の拡大側面図である。
【図６】本発明の鉄道車両の第２形態例における変形例を示す要部の拡大側面図である。
【図７】本発明の鉄道車両の第２形態例における他の変形例を示す要部の拡大側面図である。
【図８】図７のVIII−VIII矢視図である。
【図９】本発明の鉄道車両の第３形態例を示す要部の拡大側面図である。
【図１０】本発明の鉄道車両の第３形態例における変形例を示す要部の拡大側面図である。
【図１１】本発明の鉄道車両の第３形態例における他の変形例を示す要部の拡大側面図である。
【図１２】図１１のXIIーXII矢視図である。
【図１３】本発明の鉄道車両の第４形態例を示す要部の拡大側面図である。
【図１４】本発明の鉄道車両の第５形態例を示す要部の拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、図１及び図２に示すように、鉄道車両における車体１１の床下には、台枠１２の横梁１２ａに機器吊り部材１３を介して複数の床下機器が所定間隔で設けられている。複数の床下機器には、電気ブレーキ用抵抗器１４のように作動時に大量の発熱を伴い、必要放熱量が多い機器の他、ほとんど発熱せず、必要放熱量が少ない電気回路などの機器を箱内に収納した床下機器収納箱１５，１５や、発熱量は多いが強制冷却手段を備えた機器などがあり、これらの床下機器は、レール面Ａや車両限界Ｂよりも高い位置に設定された機器限界Ｃから下方に突出しない範囲に設けられている。
【００１３】
図１乃至図３に示す本発明の第１形態例では、相対的に必要放熱量が多い床下機器である電気ブレーキ用抵抗器１４の車体進行方向前後に、相対的に必要放熱量が少ない箱形の床下機器である床下機器収納箱１５，１５をそれぞれ配置している。電気ブレーキ用抵抗器１４は、台枠１２の下に遮熱板１６及び碍子１７を介して多数の抵抗器１４ａを配列したものであって、抵抗器１４ａの周囲には、通風性を有する保護カバー１８が設けられている。
【００１４】
床下機器収納箱１５は、直方体形状の箱内に各種機器を収納したものであって、床下機器収納箱１５の底面１５ａは水平面であり、床下機器収納箱１５の前後面１５ｂは枕木方向の鉛直面となっている。両床下機器収納箱１５，１５における電気ブレーキ用抵抗器１４側の前後面１５ｂの下端部１５ｃには、床下機器収納箱１５の底面１５ａに沿って流れる走行風を電気ブレーキ用抵抗器１４に向けてガイドするための整流部材２１が設けられている。
【００１５】
図３に示す整流部材２１は、枕木方向に長い板材の一側縁側を円弧状に湾曲させた形状を有しており、断面が円弧状に湾曲した湾曲部２１ａを床下機器収納箱１５の前後面１５ｂから電気ブレーキ用抵抗器１４側に突出させるとともに、湾曲部２１ａの下面が上方に向かって湾曲する上向き曲面となるようにして平板状の基部２１ｂを床下機器収納箱１５の底面１５ａに取付ボルト１９で固着している。
【００１６】
このように、作動時に大量に発熱して必要放熱量が多い電気ブレーキ用抵抗器１４の前後にそれぞれ配置した床下機器収納箱１５における電気ブレーキ用抵抗器１４側の前後面１５ｂの下端部１５ｃに、電気ブレーキ用抵抗器１４に向かって突出するとともに上向き曲面を有する整流部材２１を設けることにより、床下機器収納箱１５の底面１５ａに沿って流れる走行風を、湾曲部２１ａの下面の上向き曲面によって電気ブレーキ用抵抗器１４の上部側にガイドすることができるので、走行風による電気ブレーキ用抵抗器１４の冷却効率を向上させることができる。
【００１７】
さらに、本形態例では、整流部材２１の基部２１ｂが床下機器収納箱１５の底面１５ａに固着され、基部２１ｂが床下機器収納箱１５の底面１５ａより下方に突出した状態になっている。このように、整流部材２１の一部を底面１５ａより下方に突出させることにより、床下機器収納箱１５の底面１５ａに沿って流れる走行風を、突出した基部２１ｂの作用によって下流側の上向き曲面に沿って導かれる流れにできるので、走行風を、より効率よく電気ブレーキ用抵抗器１４に向けてガイドすることができ、低速走行時の弱い走行風であっても電気ブレーキ用抵抗器１４を効果的に冷却することができる。
【００１８】
図４は、図３に示した整流部材２１の変形例を示すもので、この整流部材２２は、上方に向かって湾曲する湾曲部２２ａの基部２２ｂを、床下機器収納箱１５の前後面１５ｂに沿う鉛直方向に折り曲げ、基部２２ｂを前後面１５ｂに取付ボルト１９にて固着している。このとき、基部２２ｂの下端部を前後面１５ｂの下端より下方に突出させた状態で整流部材２２を取り付けることもできる。
【００１９】
第１形態例に示す各整流部材２１，２２は、所定の長さ寸法及び幅寸法を有する板材を曲げ加工するだけで形成できるので、電気ブレーキ用抵抗器１４と床下機器収納箱１５との間隔など、整流部材２１，２２を取り付ける位置の状態に応じて整流部材各部の形状を容易に最適化することができ、製造コストも低くすることができる。なお、整流部材２１，２２が大きくなる場合は、湾曲部２１ａ，２２ａの基部側などに水抜き孔を設けて整流部材２１，２２の上面に水が溜まらないようにすることが好ましい。
【００２０】
図５乃至図８は、本発明の第２形態例を示すものである。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した鉄道車両の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２１】
図５に示す整流部材３１は、断面が半円形状の中空部材の長手方向を枕木方向に向けるとともに、円弧部３１ａを、床下機器収納箱１５の前後面１５ｂにおける下端部１５ｃから電気ブレーキ用抵抗器１４側に突出させるようにして弦部３１ｂを床下機器収納箱１５の側面板内部から取付ボルト１９で固着している。
【００２２】
また、図６に示す整流部材３２は、電気ブレーキ用抵抗器１４側に突出した円弧部３２ａの基部側下部３２ｂを床下機器収納箱１５の底面１５ａに沿うように水平方向に突出させるとともに、基部側上部３２ｃを床下機器収納箱１５の前後面１５ｂに沿うように鉛直方向上方に突出させ、基部側下部３２ｂを底面１５ａに、基部側上部３２ｃを前後面１５ｂに、それぞれ取付ボルト１９にて固着している。この整流部材３２では、基部側下部３２ｂが底面１５ａより下方に突出した状態になるため、前記図３に示した整流部材２１における基部２１ｂと同様に、底面１５ａに沿って流れる走行風を効率よく電気ブレーキ用抵抗器１４に向けてガイドすることができる。
【００２３】
図７及び図８に示す整流部材３３は、図５に示した整流部材３１と同様に、円弧部３３ａと弦部３３ｂとを有する断面半円形状中空部材における弦部３３ｂの両端を円弧部３３ａの両端からそれぞれ側方に突出させて取付片３３ｃを形成し、この取付片３３ｃを取付ボルト１９にて床下機器収納箱１５の前後面１５ｂにそれぞれ固着している。
【００２４】
第２形態例に示す各整流部材３１，３２，３３は、各整流部材３１，３２，３３の上面が下向き曲面となっているので、整流部材３１，３２，３３の上面に雪や埃が付着しにくくなり、寒冷地において大量の雪が堆積することによる不都合の発生を回避することができる。
【００２５】
図９乃至図１２は、本発明の第３形態例を示すもので、図９に示す整流部材４１は、長手方向を枕木方向に向けた断面が円形状の中空部材における円形部４１ａの一部に平面部４１ｂを形成し、この平面部４１ｂを床下機器収納箱１５の側面板内部から取付ボルト１９を用いて固着することにより、円形部４１ａを前後面１５ｂの下端部１５ｃから電気ブレーキ用抵抗器１４側に突出させるとともに、円形部４１ａの下面側を床下機器収納箱１５の底面１５ａの延長線より下方に突出させるようにしている。
【００２６】
図１０に示す整流部材４２は、床下機器収納箱１５側が開口した円形部４２ａの基部側下部４２ｂを床下機器収納箱１５の底面１５ａに沿うように水平方向に突出させるとともに、基部側上部４２ｃを床下機器収納箱１５の前後面１５ｂに沿うように鉛直方向上方に突出させ、基部側下部４２ｂを底面１５ａに、基部側上部４２ｃを前後面１５ｂに、それぞれ取付ボルト１９にて固着している。
【００２７】
図１１及び図１２に示す整流部材４３は、図９に示した整流部材４１と同様に、円形部４３ａの一部に平面部４３ｂを形成した断面円形状中空部材の平面部４３ｂの両端を円形部４３ａの両端からそれぞれ側方に突出させて側部取付片４３ｃを形成するとともに、基部側上部を床下機器収納箱１５の前後面１５ｂに沿うように鉛直方向上方に突出させて上部取付片４３ｄを形成し、各取付片４３ｃ，４３ｄを取付ボルト１９にて床下機器収納箱１５の前後面１５ｂにそれぞれ固着している。
【００２８】
第３形態例に示す各整流部材４１，４２，４３は、円形部４１ａ，４２ａ，４３ａの下面を床下機器収納箱１５の底面１５ａの延長線より下方に突出させた状態にできるので、底面１５ａから離れた位置を流れる速度の速い走行風の流れを、下方に突出した円形部４１ａ，４２ａ，４３ａの下面によって上方に向かうように変化させることができる。これにより、電気ブレーキ用抵抗器１４の上部に向けて走行風を導くことができ、電気ブレーキ用抵抗器１４の全体を効率よく冷却することができる。
【００２９】
図１３は、本発明の第４形態例を示すもので、本形態例に示す整流部材５１は、電気ブレーキ用抵抗器１４側に突出し、基部側下部が床下機器収納箱１５の底面１５ａより下方に突出した状態で配置される円弧部５１ａと、該円弧部５１ａの基部側上部から床下機器収納箱１５の前後面１５ｂに沿うように鉛直方向上方に突出させた上部取付片５１ｂと、円弧部５１ａの基部側下部から接線方向に延び、床下機器収納箱１５の底面１５ａから離間した状態で、床下機器収納箱１５の底面１５ａに平行な方向に延設した平面部５１ｃと、該平面部５１ｃの先端から底面１５ａ側に向かって上方に屈曲した段部５１ｄと、該段部５１ｄの上端から電気ブレーキ用抵抗器１４の反対側に向かって底面１５ａに沿う方向に突出した下部取付片５１ｅとを有している。
【００３０】
図１４は、本発明の第５形態例を示すもので、本形態例に示す整流部材６１は、床下機器収納箱１５の前後面１５ｂに沿うように鉛直方向に配置され、下端が底面１５ａより下方に突出した平板状の取付片６１ａと、該取付片６１ａの下端から電気ブレーキ用抵抗器１４の方向に向かって僅かに上昇した曲面からなる湾曲部６１ｂと、該曲面部６１ｂの先端から電気ブレーキ用抵抗器１４の上部に向かって直線上に延出した平板部６１ｃと、前記取付片６１ａの下端から電気ブレーキ用抵抗器１４の反対側に延出し、底面１５ａに向かって上昇する曲面からなる円弧部６１ｄとを有している。
【００３１】
以上の各形態例に示したように、電気ブレーキ用抵抗器１４の前後に配置した床下機器収納箱１５の下端部に整流部材を設けることにより、減速時の低速状態で必要放熱量が多くなる電気ブレーキ用抵抗器１４を、低速時の弱い走行風でも効果的に冷却することができる。
【００３２】
さらに、床下機器収納箱１５などの角部を回る空気の流れは、鉛直面と水平面とが交わる角部の表面に沿うことができず、剥離して乱流になるために空気抵抗が大きくなり、走行エネルギーのロスとなるが、電気ブレーキ用抵抗器１４などの必要放熱量が大きい機器の車体進行方向前後に隣接する必要放熱量が少ない機器の下端部にそれぞれ整流部材を設けることにより、機器の角部が整流部材によって曲面となり、この曲面に沿って走行風が流れるため、乱流の発生を抑えて空気抵抗を小さくでき、走行エネルギーの利用効率を向上させることができる。
【００３３】
なお、整流部材の形状は、必要放熱量が多い床下機器に向かって突出する部分の下面の一部に上向き曲面を有していればよく、曲面の断面形状は、円弧に限らず、楕円や放物線、双曲線などの各種曲面を選択することができ、これらの曲面を組み合わせることもできる。さらに、曲面の前後や中間に平面部を有していてもよく、幅狭の平面を屈曲させて連続させることにより、曲面状としたものでもよい。
【００３４】
さらに、整流部材は、ボルトやネジを用いずに、熔接や接着剤によって床下機器収納箱の底面や前後面に固着することもでき、床下機器収納箱の側板や底板と一体に整流部材を形成することもできる。また、本発明において冷却対象となる必要放熱量が多い床下機器は、前述の電気ブレーキ用抵抗器に限るものではなく、主回路などの他の発熱機器の冷却にも適用可能である。さらに、床下機器収納箱における電気ブレーキ用抵抗器とは反対側の前後面の形状は任意であり、鉛直面に限定されるものではなく、底面も水平に限定されるものではない。また、床下機器収納箱以外の機器自体が箱状の床下機器にも適用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１１…車体、１２…台枠、１２ａ…横梁、１３…機器吊り部材、１４…電気ブレーキ用抵抗器、１４ａ…抵抗器、１５…床下機器収納箱、１５ａ…底面、１５ｂ…前後面、１５ｃ…下端部、１６…遮熱板、１７…碍子、１８…保護カバー、１９…取付ボルト、２１…整流部材、２１ａ…湾曲部、２１ｂ…基部、２２…整流部材、２２ａ…湾曲部、２２ｂ…基部、３１…整流部材、３１ａ…円弧部、３１ｂ…弦部、３２…整流部材、３２ａ…円弧部、３２ｂ…基部側下部、３２ｃ…基部側上部、３３…整流部材、３３ａ…円弧部、３３ｂ…弦部、３３ｃ…取付片、４１…整流部材、４１ａ…円形部、４１ｂ…平面部、４２…整流部材、４２ａ…円形部、４２ｂ…基部側下部、４２ｃ…基部側上部、４３…整流部材、４３ａ…円形部、４３ｂ…平面部、４３ｃ…側部取付片、４３ｄ…上部取付片、５１…整流部材、５１ａ…円弧部、５１ｂ…上部取付片、５１ｃ…平面部、５１ｄ…段部、５１ｅ…下部取付片、６１…整流部材、６１ａ…取付片、６１ｂ…湾曲部、６１ｃ…平板部、６１ｄ…円弧部
【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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