(57)【要約】【課題】車体の重量バランスを容易に調整できる電気機関車を提供することである。【解決手段】実施形態の電気機関車は、運転室と、機械室と、機器配置部と、通気口と、空気溜と、排気口と、送風ファンと、を持つ。機器配置部は、機械室に設けられている。機器配置部は、床板から複数の支柱が立設されている。通気口は、車体の側壁に設けられている。通気口は、機械室の内部と外部とを連通する。空気溜は、車体の天壁に設けられている。空気溜は、車体の内側に開口する。排気口は、空気溜の内部と外部とを連通する。送風ファンは、機械室内における天壁に取り付けられている。機器配置部は、車体の両側壁および車両進行方向の他端側の壁に対して離間して設けられている。支柱には、吊枠が架け渡されている。吊枠には、電装機器が吊り下げられている。床板と電装機器との間には、調整荷重が配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪が連結された車軸を支持する台車と、
前記台車に支持された車体と、
前記車体の車両進行方向の一端部に設けられた運転室と、
前記運転室よりも前記車両進行方向の他端部側に設けられた機械室と、
前記機械室に設けられ、床板から複数の支柱が立設された機器配置部と、
前記車体の側壁に設けられ、前記機械室の内部と外部とを連通する通気口と、
前記車体の天壁に設けられ、前記車体の内側に開口する空気溜と、
前記空気溜の内部と外部とを連通する排気口と、
前記機械室内における前記天壁に取り付けられ、前記機械室内から前記空気溜に向かって空気を送風する送風ファンと、
を備え、
前記機器配置部は、前記車体の両側壁および前記車両進行方向の他端側の壁に対して離間して設けられ、
前記支柱には、吊枠が架け渡され、
前記吊枠には、少なくとも主変換装置、フィルタリアクトルおよび遮断器を含む電装機器が吊り下げられ、
前記床板と前記電装機器との間には、調整荷重が配置される電気機関車。
【請求項２】
車輪が連結された車軸を支持する台車と、
前記台車に支持された車体と、
前記車体の車両進行方向の両端部に設けられた一対の運転室と、
前記一対の運転室の間に設けられた機械室と、
前記機械室に設けられ、複数の支柱が床板から立設された機器配置部と、
前記車体の側壁に設けられ、前記機械室の内部と外部とを連通する通気口と、
前記車体の天壁に設けられ、前記車体の内側に開口する空気溜と、
前記空気溜の内部と外部とを連通する排気口と、
前記機械室内における前記天壁に取り付けられ、前記機械室内から前記空気溜に向かって空気を送風する送風ファンと、
を備え、
前記機器配置部は、前記車体の両側壁に対して離間して設けられ、
前記支柱には、吊枠が架け渡され、
前記吊枠には、少なくとも主変換装置、フィルタリアクトルおよび遮断器を含む電装機器が吊り下げられ、
前記床板と前記電装機器との間には、調整荷重が配置される電気機関車。
【請求項３】
前記車体の側壁には、車幅方向から見た前記主変換装置の外形よりも大きく開口する出し入れ口が設けられ、
前記出し入れ口に前記通気口が設けられている請求項１または２に記載の電気機関車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気機関車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機関車は、各車軸にかかる軸重、および各車軸に連結された一対の車輪の輪重差が仕様を満たすように製造される。電気機関車の内部の機械室には、主変換装置やフィルタリアクトル、高速度遮断器等の電装機器が配置されている。電装機器は重量が大きいため、機械室において、例えば通路としてのスペースがクランク状となるように電装機器が配置されることで、車体の重量バランスの調整が困難となる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０１５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、車体の重量バランスを容易に調整できる電気機関車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の電気機関車は、台車と、車体と、運転室と、機械室と、機器配置部と、通気口と、空気溜と、排気口と、送風ファンと、を持つ。台車は、車輪が連結された車軸を支持する。車体は、台車に支持されている。運転室は、車体の車両進行方向の一端部に設けられている。機械室は、運転室よりも車両進行方向の他端部側に設けられている。機器配置部は、機械室に設けられている。機器配置部は、床板から複数の支柱が立設されている。通気口は、車体の側壁に設けられている。通気口は、機械室の内部と外部とを連通する。空気溜は、車体の天壁に設けられている。空気溜は、車体の内側に開口する。排気口は、空気溜の内部と外部とを連通する。送風ファンは、機械室内における天壁に取り付けられている。送風ファンは、機械室内から空気溜に向かって空気を送風する。機器配置部は、車体の両側壁および車両進行方向の他端側の壁に対して離間して設けられている。支柱には、吊枠が架け渡されている。吊枠には、電装機器が吊り下げられている。電装機器は、少なくとも主変換装置、フィルタリアクトルおよび遮断器を含む。床板と電装機器との間には、調整荷重が配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る電気機関車の側面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図。
【図４】第２の実施形態に係る電気機関車の側面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の電気機関車を、図面を参照して説明する。以下の説明では、電気機関車として、直流電気機関車を例に挙げて説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電気機関車の側面図である。
図１に示すように、第１の実施形態の電気機関車１は、同様に構成された２両の電気機関車１が連結した状態で使用されるタイプである。以下、本実施形態の説明では、連結された２両の電気機関車１のうち、一方の電気機関車１についてのみ説明する。また、以下、本実施形態の説明では、車両進行方向（以下、単に「進行方向」という。）において、２両の電気機関車１のうち一方の電気機関車１から見て、他方の電気機関車１側を後方といい、その反対側を前方という。また、進行方向および車幅方向に直交する方向を「上下方向」という。
【０００９】
電気機関車１は、線路等の軌道上を走行する一対の台車２と、台車２に支持された車体３と、を備えている。
台車２は、台車枠７と、台車枠７に回転自在に支持された車軸８と、車軸８に連結された車輪９と、車軸８を駆動する主電動機１０と、を主に備えている。主電動機１０は、車体３の上部に設けられたパンタグラフ５を介して架線４から供給される電流により駆動する。主電動機１０は、減速機を介して駆動力を車輪９に伝達することにより、電気機関車１を軌道上で走行させる。
【００１０】
車体３は、車体台枠３０と、車体台枠３０上に設けられた車体本体４０と、を備えている。車体台枠３０は、台車ばね６を介して、一対の台車２上に配置されている。車体本体４０は、進行方向に沿って延びる直方体状に形成されている。車体本体４０は、床板４１と、一対の側壁４３と、前端壁４５と、後端壁４７と、天壁４９と、を有している。
【００１１】
床板４１は、車体台枠３０上に敷設されている。一対の側壁４３は、車体台枠３０上における車幅方向両端部から立設され、進行方向に沿って延びている。前端壁４５は、車体台枠３０上に立設され、車体３の前端面を形成している。後端壁４７は、車体台枠３０上に立設され、車体３の後端面を形成している。後端壁４７の車幅方向中央部には、貫通口４７ａが形成されている。貫通口４７ａには、一方の電気機関車１と他方の電気機関車１との間に設けられた貫通幌１１が接続される。天壁４９は、一対の側壁４３、前端壁４５および後端壁４７により囲まれた空間の上部を覆っている。
【００１２】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
図２に示すように、車体本体４０の内部には、車体３の前端部に設けられた運転室５３と、運転室５３よりも後方に設けられた機械室５５と、運転室５３と機械室５５とを仕切る仕切壁５１と、を備えている。仕切壁５１は、進行方向に面するように、床板４１上に立設されている。仕切壁５１は、車体本体４０の内部における進行方向中間部よりも前方に配置されている。仕切壁５１は、一対の側壁４３に接続される。仕切壁５１の車幅方向両端部には、扉５１ａが設けられている。
【００１３】
機械室５５には、機器配置部５９が設けられている。機器配置部５９は、車幅方向中央部分において進行方向に沿って延在するように設けられている。機器配置部５９は、一対の側壁４３および後端壁４７に対して離間して設けられている。機器配置部５９と、一対の側壁４３および後端壁４７と、の間は、通路５７となっている。
【００１４】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
図３に示すように、機器配置部５９には、複数の支柱６３が床板４１から立設されている。複数の支柱６３には、吊枠６１が架け渡されている。吊枠６１は、進行方向および車幅方向に沿うように延び、矩形枠状に配置されている（図２参照）。吊枠６１には、電装機器８０が吊り下げられている。
【００１５】
電装機器８０は、少なくとも、高速度遮断器８１（遮断器）と、主変換装置８３と、フィルタリアクトル８５と、保安装置８７と、を含んでいる。高速度遮断器８１は、異常な直流電流を高速度で検知して遮断する。主変換装置８３は、パンタグラフ５を介して架線４から供給された直流電流を三相交流電流に変換して、主電動機１０へ出力する。主変換装置８３は、発熱源となる。主変換装置８３の側面および上面には、不図示の通気孔が形成されている。フィルタリアクトル８５は、主変換装置８３に入力される直流電流のフィルタ回路を構成している。フィルタリアクトル８５は、主変換装置８３と同様に、発熱源となる。保安装置８７は、電気機関車１の制動を自動的に行う自動列車保安装置である。
【００１６】
各電装機器８０は、進行方向に沿って並んで配置されている（図２参照）。本実施形態では、電装機器８０のうち保安装置８７が、機器配置部５９において最前方に配置されている。保安装置８７の後方には、高速度遮断器８１が配置されている。高速度遮断器８１の後方には、フィルタリアクトル８５、および第１の主変換装置８３がこの順で上下に配置されている。フィルタリアクトル８５、および第１の主変換装置８３は、上下方向に隙間６５を空けて２段に配置されている。隙間６５は、例えばフィルタリアクトル８５の設置時に用いるフォークリフトのフォークを挿入可能な程度となっている。フィルタリアクトル８５、および第１の主変換装置８３の後方には、第２の主変換装置８３が配置されている。第２の主変換装置８３は、第１の主変換装置８３と上下方向において同じ位置に配置されている。
【００１７】
電装機器８０は、床板４１から上方に離間した状態で配置されている。電装機器８０と床板４１との間の空間は、調整荷重設置部６７となっている。調整荷重設置部６７には、調整荷重９０が例えば不図示の締結部材により締結固定された状態で設置可能とされている。調整荷重９０は、例えば鉄等の金属材料により形成された、車体３の重量バランスを調整するための部材である。調整荷重９０は、例えば５ｋｇの物や、１０ｋｇの物、２０ｋｇの物等がある。これら様々な重量の調整荷重９０が、後述する電気機関車１の重量バランスの調整の際に、調整荷重設置部６７に適宜設置される。
【００１８】
図２に示すように、通路５７は、一対の側壁４３および後端壁４７に沿うように、上下方向から見て、運転室５３側に向かって開口するＵ字状に形成されている。通路５７は、乗員が通行可能となる程度に形成され、例えば１ｍ程度の幅を有している。乗員は、扉５１ａを介して、通路５７と運転室５３との間を往来可能となっている。
【００１９】
図３に示すように、天壁４９には、車体３の内側に開口する空気溜６９が設けられている。空気溜６９は、上方に向かって突出する直方体状に形成されている。空気溜６９の内側は、下方に向かって機械室５５内に開口している。空気溜６９は、着脱可能に形成されている。空気溜６９の車幅方向に面する両側面には、排気口７１が設けられている。排気口７１は、空気溜６９の内部と外部とを連通している。排気口７１には、ルーバー７２が配置されている。ルーバー７２は、排気口７１を通じて雨水が機械室５５内に流れ込むことを防止している。
機械室５５内における天壁４９の内側には、送風ファン７３が取り付けられている。送風ファン７３は、機械室５５内から空気溜６９に向かって空気を送風する。
【００２０】
図１に示すように、各側壁４３には、側壁４３を貫通する出し入れ口４３ａが複数（本実施形態では３個）設けられている。出し入れ口４３ａは、車幅方向から見た主変換装置８３の外形よりも大きく開口している（図３参照）。出し入れ口４３ａは、車幅方向から見て主変換装置８３に対応する位置に設けられている（図３参照）。
【００２１】
各側壁４３には、機械室５５内と外部とを連通する通気口４４が複数（本実施形態では３個）設けられている。通気口４４は、出し入れ口４３ａに設けられている。本実施形態では、通気口４４は、出し入れ口４３ａと同一となっている。通気口４４には、ルーバー７５およびフィルタ７７が外側から内側に向かってこの順に配置されている。ルーバー７５は、通気口４４を通じて雨水が機械室５５内に流れ込むことを防止している。フィルタ７７は、異物や雨水等を分離した空気を通流可能となっている。ルーバー７５およびフィルタ７７は、側壁４３に対して着脱自在に取り付けられている。
【００２２】
以下、本実施形態の電気機関車１の作用について説明する。
各車軸８にかかる軸重、および各車軸８に連結された一対の車輪９の輪重差には、仕様により規定値が設定されている。このため、電気機関車１の製造時には、軸重および輪重差が規定値を満たすように、車体３の重量バランスが調整される。機械室５５には、高重量物である電装機器８０が配置されている。電装機器８０は、上下方向から見て車体３の車幅方向中央部に設けられた機器配置部５９に配置されているため、車体３の重量バランスを容易に調整できる。
【００２３】
また、機器配置部５９における調整荷重設置部６７には、調整荷重９０を設置することが可能となっている。このため、各電装機器８０を配置後に、さらなる重量バランスの調整が必要となった場合には、様々な重量の調整荷重９０を調整荷重設置部６７に適宜配置して、車体３の重量バランスを調整することが可能となっている。
しかも、機器配置部５９内に調整荷重９０を設置するため、調整荷重９０が機器配置部５９の周囲の通路５７を塞ぐことを防止できる。その結果、機器配置部５９の周囲を通行用のスペース、および電装機器８０の調整等の作業スペースとして確保することができる。
【００２４】
また、電気機関車１は、電装機器８０、特に発熱量の大きい主変換装置８３を冷却する必要がある。電装機器８０を冷却するためにブロワを用いる場合、ブロワ、およびブロワと電装機器８０とを接続する風洞ダクトを通路５７に設ける必要が生じることがある。本実施形態では、電気機関車１は、側壁４３に設けられた通気口４４と、天壁４９の空気溜６９に設けられた排気口７１と、天壁４９の下面に取り付けられた送風ファン７３と、を有する。このため、電気機関車１は、走行時において、通気口４４から走行風を機械室５５内に取り込んだ後、電装機器８０の発熱により空気溜６９に溜まった高温の空気を排気口７１から排気することができる。この際、送風ファン７３は、機械室５５内から排気口７１に向かって空気が流動するように補助する。これにより、電気機関車１は、電装機器８０を走行風により冷却することができる。
【００２５】
以上説明した第１の実施形態によれば、電装機器８０は、吊枠６１に吊り下げられている。吊枠６１は、機器配置部５９において床板４１から立設された支柱６３に架け渡されている。また、電装機器８０と床板４１との間には、調整荷重９０が配置される。機器配置部５９は、車体３の一対の側壁４３および後端壁４７に対して離間して設けられているため、高重量物である電装機器８０および調整荷重９０を車体３の車幅方向中央部に配置できる。したがって、車体３の重量バランスを容易に調整できる。
【００２６】
しかも、電気機関車１は、側壁４３に設けられた通気口４４と、天壁４９の空気溜６９に設けられた排気口７１と、天壁４９の下面に取り付けられた送風ファン７３と、を有する。これにより、電気機関車１は、通気口４４から走行風を機械室５５内に取り込んだ後、電装機器８０の発熱により空気溜６９に溜まった高温の空気を排気口７１から排気でき、電装機器８０を走行風により冷却することができる。このため、機器配置部５９の周囲にブロワ等が設置されることを抑制できる。したがって、機器配置部５９の周囲を乗員の通行用のスペースおよび作業スペースとして確保しつつ、電装機器８０を冷却することが可能となる。
【００２７】
さらに、出し入れ口４３ａは、車幅方向から見て主変換装置８３の外形よりも大きく開口している。このため、主変換装置８３のメンテナンス時等に、主変換装置８３を出し入れするために天壁４９を取り外すことなく、通気口４４を通して主変換装置８３を機械室５５内に対して出し入れすることができる。したがって、作業性を向上させることができる。
【００２８】
さらに、フィルタリアクトル８５、および第１の主変換装置８３は、上下方向に隙間６５を空けて配置されているため、放熱性を向上させることができる。
【００２９】
さらに、電装機器８０は、吊枠６１に吊り下げ支持されているため、電装機器８０をフォークにより下方から支持した状態で、吊枠６１に対して取り付けおよび取り外しを行うことができる。これにより、フォークを用いた電装機器８０の取り付けおよび取り外し作業を容易に行うことができる。したがって、作業性を向上させることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、出し入れ口４３ａの開口寸法は、主変換装置８３の外形寸法よりも大きくなっている。しかしながらこれに限定されず、通気口の開口寸法は、主変換装置８３以外の電装機器８０より大きくなっていてもよい。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る電気機関車の側面図である。
図１に示す第１の実施形態の電気機関車１は、２両の電気機関車１が連結した状態で使用されるタイプであった。これに対して、図４に示す第２の実施形態の電気機関車１０１は、１両で使用されるタイプである点で、第１の実施形態と異なっている。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３２】
図４に示すように、第２の実施形態の電気機関車１０１は、台車２と、台車２に支持された車体１０３と、を備えている。
車体１０３は、車体台枠３０と、車体台枠３０上に設けられた車体本体１４０と、を備えている。車体本体１４０は、進行方向に沿って延びる直方体状に形成されている。車体本体１４０は、車体台枠３０上に立設され、車体１０３の進行方向両端面を形成する一対の端壁１４５，１４７を有している。
【００３３】
図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図である。
図５に示すように、車体本体１４０の内部には、車体１０３の進行方向の両端部に設けられた一対の運転室１５３と、一対の運転室１５３の間に設けられた機械室１５５と、一対の運転室１５３と機械室１５５とを仕切る一対の仕切壁５１と、を備えている。
【００３４】
機械室１５５には、機器配置部１５９が設けられている。機器配置部１５９は、車幅方向中央部分において進行方向に沿って延在するように設けられている。機器配置部１５９は、一対の側壁４３に対して離間して設けられている。機器配置部１５９は、第１の実施形態の電気機関車１における機器配置部５９と同様に形成されている。機器配置部１５９と一対の側壁４３との間は、通路１５７となっている。
【００３５】
一対の通路１５７は、一対の側壁４３に沿うように延びている。乗員は、扉５１ａを介して、通路１５７と各運転室１５３との間を往来可能となっている。
【００３６】
以上説明した第２の実施形態によれば、機器配置部１５９は、一対の側壁４３に対して離間して設けられているため、高重量物である電装機器８０および調整荷重９０を車体１０３の車幅方向中央部に配置できる。したがって、車体１０３の重量バランスを容易に調整できる。
【００３７】
なお、上記各実施形態では、電気機関車１，１０１として、直流電気機関車を例に挙げて説明したが、これに限定されず、交流電気機関車であってもよい。
【００３８】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電装機器は、吊枠に吊り下げられている。吊枠は、機器配置部において床板から立設された支柱に架け渡されている。また、電装機器と床板との間には、調整荷重が配置される。機器配置部は、車体の一対の側壁および後端壁に対して離間して設けられているため、高重量物である電装機器および調整荷重を車体の車幅方向中央部に配置できる。したがって、車体の重量バランスを容易に調整できる。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１，１０１…電気機関車、３，１０３…車体、４１…床板、４３…側壁、４３ａ…出し入れ口、４４…通気口、４７…後端壁（車両進行方向の他端側の壁）、４９…天壁、５３，１５３…運転室、５５，１５５…機械室、５９，１５９…機器配置部、６１…吊枠、６３…支柱、６９…空気溜、７１…排気口、７３…送風ファン、８０…電装機器、８１…高速度遮断器（遮断器）、８３…主変換装置、８５…フィルタリアクトル、９０…調整荷重
【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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