JPH1026100A - 列車用換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 換気装置の容積の小形化と静音化を図るとと
もに、ファン効率の向上やモータ冷却性能の向上を図
る。 【解決手段】 ファン、モータ１２、吸音材１３等の
換気装置構成要素をケーシング内に内蔵してパッケージ
化し、給気流路、排気流路ともその流路内面に吸音材を
付設すると共に、流路内の空気でモータを冷却するモー
タ冷却流路４をモータの周囲に形成する。ファン部の
吸込流路をＵ字形に屈曲させファン音の消音効果を向上
させる。モータの下側にも流路１８を設けモータの冷
却性能の向上を図る。モータ冷却フィン１７により旋
回流速成分を回収してファン性能の向上を図る。モー
タ及びファンの少なくとも一方をケーシング内に配置さ
れた内壁の内部に設置し、内壁の内部を前記一方のファ
ンで加圧された空気の流路とするとともに、前記内壁の
外面と前記ケーシングの間に他方のファンで加圧された
空気の流路を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新幹線等気密構造
の列車の車内を連続的に換気する際に使用する列車用換
気装置に係り、特に静音化と小形化に配慮した列車用換
気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】列車用換気装置は、例えば、図６に示す
ように、車体２６の前後の車輪２５の間に床から吊り下
げられた状態で、空調装置２４とは別個に装着される。
また、高速車両用連続換気装置の換気ファンは特公平３
−６６５２０号公報に記載されている例がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
換気ファンは、ファン騒音を低減するための消音器が換
気装置とは別に設置されていたため全体容積が大きく、
またブロワ形式が多翼形のため効率が低く、騒音が大き
いという欠点があった。また、換気ファンを駆動するモ
ータは低い台座に取り付けられていて、空気の流れが悪
くモータ下方の熱の放出が行われにくかった。

【０００４】本発明の課題は、列車用換気装置の容積の
小形化と静音化を図るとともに、ファン効率の向上やモ
ータ冷却性能の向上を図るにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、 ファン部、駆動モータ、吸音材等の換気装置構成要素
をケーシング内に内蔵してパッケージ化し、給気流路、
排気流路ともその流路内面に吸音材を付設すると共に、
流路内の空気でモータを冷却するモータ冷却流路をモー
タの周囲に形成する、 ファンからの放射音が直接吐出口や給排気入口から放
出されないよう、空気のの流路をＵ字形に屈曲させて放
射音が流路内面の消音効果を向上させ、換気装置全体の
静音化を図る、 モータの冷却、および気流の流れをスムーズに導くこ
とを目的としてモータのの下側にも流路を確保すること
によりモータの冷却性能の向上を図る、 モータの外周に取り付けた冷却フィンにより気流の旋
回速度成分を回収してファン性能の向上を図る、 ケーシングの空気の吐出口及びまたは空気の吸入口と
ファンの間の空気の流路を屈曲させ、ケーシングの空気
の吐出口及びまたは空気の吸入口からファンが直視でき
ないようにして、羽根車から放出される音が直接ケーシ
ングの空気の吐出口及びまたは空気の吸入口に到達しな
いようにする、 モータ及びファンの少なくとも一方をケーシング内に
配置された内壁の内部に設置し、内壁の内部を前記一方
のファンで加圧された空気の流路とするとともに、前記
内壁の外面と前記ケーシングの間に他方のファンで加圧
された空気の流路を配置する、などの手段を講じたもの
である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて、図によって説明する。図１に本発明の実施例で
ある列車用換気装置の据付け状態におけるモータ回転軸
線での水平断面を、図２にモータ回転軸線での鉛直断面
を、それぞれ示す。但しモータ１２の位置では、断面位
置をずらせてモータ１２の外観を示してある。図示の換
気装置は、ほぼ水平に配置され車体下面に吊り下げられ
る板状の基板２８と、この基板２８の上面に固着された
モータ台座２７と、このモータ台座２７の上に回転軸１
２Ａをほぼ水平にして配置されたモータ１２と、前記回
転軸１２Ａの一端（図上、左端）に装着された給気ファ
ン１と、前記回転軸１２Ａの他端（図上、右端）に装着
された排気ファン６と、前記基板２８上に配置され基板
２８とともに前記モータ１２，給気ファン１，排気ファ
ン６を内装する断面四角形のケーシングを構成する側壁
２９，３０及び天板３１と、前記給気ファン１の軸方向
左端の吸い込み部にわずかに嵌入して同心に配置された
給気サクションコーン３と、この給気サクションコーン
３を前記ケーシングに支持する給気サクションコーン支
持壁３２と、前記排気ファン６の軸方向右端の吸い込み
部にわずかに嵌入して同心に配置された排気サクション
コーン８と、この給気サクションコーン８を前記ケーシ
ングに支持する排気サクションコーン支持壁３３と、排
気サクションコーン８の軸方向左端からわずかに離れ回
転軸１２Ａに対して垂直に配置された仕切壁３４と、軸
方向給気ファン側端部を前記給気サクションコーン支持
壁３２に接続し、軸方向排気ファン側端部を前記仕切壁
３４に接続し前記モータ１２及び給気ファン１を覆って
設置されたかまぼこ状の内壁１１と、この内壁１１上面
の側壁２９寄りの位置に鉛直上方に向かって立設され前
記回転軸１２Ａと平行に仕切壁３４から給気サクション
コーン支持壁３２まで延びる上部内壁３５と、前記給気
サクションコーン３の軸方向上流側（図上、左側）に天
板３１から下方に吊り下げられ、その下端と基板２８の
間に所定の間隙をおいて設置された給気側じゃま板３６
と、給気側じゃま板３６の図上左側で基板２８上に回転
軸１２Ａに垂直に立設されてケーシングの左端の大部分
を閉じるとともにその上端と天板３１の間に給気入口２
を形成する給気側端板３８と、前記排気サクションコー
ン８の軸方向上流側（図上、右側）に天板３１から下方
に吊り下げられ、その下端と基板２８の間に所定の間隙
をおいて設置された排気側じゃま板３７と、排気側じゃ
ま板３７の図上右側で基板２８上に回転軸１２Ａに垂直
に立設されてケーシングの右端の大部分を閉じるととも
にその上端と天板３１の間に排気入口７を形成する排気
側端板３９と、を含んで形成されている。

【０００７】回転軸１２Ａはモータ１２の両側に突出し
ており、単段ターボファンである給気ファン１が一方の
端部に、同じく単段ターボファンである排気ファン６が
他方の端部に、それぞれ装着されている。また、モータ
１２の周囲（側方及び上方）には流路４が形成され、モ
ータ１２のケーシング外周に回転軸１２Ａの方向に沿っ
て延在しかつ回転軸１２Ａを中心として放射状に形成さ
れた複数のモータ冷却フィン１７がこの流路４に突出し
ている。さらに、モータ台座２７は、モータ取付け面を
支柱で支える構造となっており、モータ取付け面の下方
の支柱の間は空所となっていて、空気が自由に通過でき
るモータ下側流路１８になっている。

【０００８】仕切壁３４は、排気ファン６の軸方向投影
範囲、排気ファン６と側壁２９の間の範囲及び上部内壁
３５の仕切壁３４側端部と側壁２９の間の範囲に、排気
ファン６の軸方向左端に僅かに間隔をおいた位置で、回
転軸１２Ａにほぼ垂直に配置されている。

【０００９】内壁１１は、図１，図２及び図４に示され
ているように、円屋根部の径及び下端部の幅が軸方向に
大小２段階に変化しており、小径側の端部が仕切壁３４
に結合され、大径側の端部が給気サクションコーン支持
壁３２に結合されている。小径から大径に変化する部分
は軸線を回転軸１２１Ａに平行にした円錐台状になって
いる。また、内壁１１の小径部の仕切壁３４に接続され
た部分の内、前記上部内壁３５より下方かつ側壁２９に
対向している部分は切り欠かれて開口４０となってい
る。

【００１０】側壁２９の位置は、給気ファン１の図上、
軸方向右端付近より左側（給気流れの上流側）では、内
壁１１の大径部の下端位置と一致し、それより軸方向排
気ファン６側では、給気吐出口５の水平方向幅だけ外側
に広がった位置になっている。すなわち、給気吐出口５
は、側壁２９の位置の食違い部に形成され、給気を側壁
２９に平行に、図１において図上右から左に向かって吐
出する。この給気吐出口５は、側壁２９内面と上部内壁
３５及び内壁１１の間の空間、内壁１１に形成された開
口４０、及び内壁１１内部の空間を介して給気ファン１
の周辺空間に連通されている。給気吐出口５から、側壁
２９内面と上部内壁３５及び内壁１１の間の空間、内壁
１１に形成された開口４０、及び内壁１１内部の空間を
介して給気ファン１の周辺空間に至る流路は、給気吐出
Ｕ字流路１４を構成している。

【００１１】給気ファン１の周辺空間は、給気ファン
１、給気サクションコーン３の開口、給気側じゃま板３
６の下端と基板２８の間の空間、及び給気側じゃま板３
６と給気側端板３８の内面の間の空間を介して給気入口
２に連通している。給気サクションコーン３の開口か
ら、給気側じゃま板３６の下端と基板２８の間の空間、
及び給気側じゃま板３６と給気側端板３８の内面の間の
空間を介して給気入口２に至る流路は、給気吸入Ｕ字流
路１５を形成している。したがって、給気入口２からは
給気ファン１を直視できないようになっている。

【００１２】側壁３０の軸方向給気ファン１に対向する
する位置には、図１に示すように、排気吐出口１０とな
る開口が設けられ、この排気吐出口１０は、内壁１１と
側壁３０及び天板３１の間に形成された外側流路９を介
して、排気ファン６周辺に形成されたスクロール流路１
９に連通している。スクロール流路１９は排気ファン
６，排気サクションコーン８の開口、排気側じゃま板３
７の下端と基板２８の間の空間、及び排気側じゃま板３
７と排気側端板３９の内面の間の空間を介して排気入口
７に連通している。排気サクションコーン８の開口か
ら、排気側じゃま板３７の下端と基板２８の間の空間、
及び排気側じゃま板３７と排気側端板３９の内面の間の
空間を介して排気入口７に至る流路は、排気吸入Ｕ字流
路１６を形成している。したがって、排気入口７からは
排気ファン６を直視できないようになっている。

【００１３】また、図１〜図４に示すように、側壁２
９，３０，天板３１，給気側端板３８，及び排気側端板
３９の内面と、基板２８の上面及び内壁１１の外面と、
給気側じゃま板３６，排気側じゃま板３７，給気サクシ
ョンコーン支持壁３２，及び排気サクションコーン支持
壁３３の両面には、吸音材１３が装着されている。内壁
１１の小径部には、内面にも吸音材１３が装着されてい
るが、給気ファン１に対向する内壁１１の大径部内面に
は吸音材１３は装着されていない。また、基板２８の内
壁１１の内部になる部分には、吸音材１３は装着されて
いない。さらに、仕切壁３４と排気サクションコーン支
持壁３３の間では、吸音材１３は、図３に示すように、
排気ファン６から吐出される排気の流路（スクロール流
路）を形成するように、基板２８の上、側壁２９の内面
及び天板３１の下面に、断面が弧状になるように充填さ
れている。

【００１４】図５に、給気と排気の流れを斜視図で示
す。

【００１５】上記構成の装置において、車室への給気は
次のように行われる。まず、給気ファン１の回転によっ
て給気入口２から外気が導入され、導入された外気は、
給気吸入Ｕ字流路１５、給気サクションコーン３を経
て、給気ファン１に吸い込まれる。給気ファン１に加圧
された空気は、モータ周囲の流路４及びモータ下側の流
路１８を流れる。ここでモータ１２を冷却した空気は、
給気吐出Ｕ字流路１４を経て給気吐出口５へ導かれ、給
気吐出口５から高速車両の車室内へ給気として送り出さ
れる。

【００１６】一方車室からの排気は、排気ファン６によ
って車室から排気入口７へ導入され、排気吸入Ｕ字流路
１６を経て排気サクションコーン８に導かれる。排気サ
クションコーン８に導かれた排気は、排気ファン６によ
って外側流路９に送り出され、排気吐出口１０を経て外
気へと排出される。この時、給気の流路と排気の流路と
は内壁１１、上部内壁３５及び仕切壁３４によって隔離
されており、モータ１２は給気の気流によってのみ冷却
される構造となっている。更に本発明ではモータ下側に
も流路１８が設けられているので、モータの冷却が効率
的に行われると共に、空気の流れが円滑になっている。

【００１７】すなわち、本実施例における車室への給気
は、ケーシングの給気入口２から給気吸入Ｕ字流路１５
を経て給気サクションコーン３を通り、給気ファン１で
加圧されて半径方向に吐出される。半径方向に吐出され
た空気は内壁１１の内面及び基板２８の上面に当たって
流れ方向を軸方向に変え、モータ周囲（側面、上面）の
流路４及びモータ下側の流路１８を流れる。流路４及び
流路１８を流れつつモータを冷却した空気は、仕切壁３
４に当たって流れ方向を変え、内壁１１の開口４０，給
気吐出Ｕ字流路１４を経て流れ方向を反転させ、側壁２
９に沿って軸方向に流れ、給気吐出口５に流出する。給
気は、給気サクションコーン支持壁３２と仕切壁３４の
間では、内壁１１の内部、及び上部内壁３５と側壁２９
の間を流れる。

【００１８】一方、車室からの排気は、ケーシングの排
気入口７から排気吸入Ｕ字流路１６を経て排気サクショ
ンコーン８を通り、排気ファン６で加圧されて半径方向
に吐出される。半径方向に吐出された排気の一部は、図
３に示すように、スクロール流路１９を経て内壁１１と
側壁３０と天板３１に囲まれた外側流路９に流入し、半
径方向に吐出された排気の残りの部分は直接外側流路９
に流入する。外側流路９に流入した排気は天板３１及び
側壁３０に当たって軸方向に流れを変え、外側流路９を
側壁３０に沿って流れる。排気は、給気サクションコー
ン支持壁３２と仕切壁３４の間では、内壁１１の外面，
上部内壁３５，側壁３０及び天板３１で囲まれた外側流
路９を流れる。

【００１９】したがって、モータ１２及び給気ファン１
の周りは、給気の二重の流路、もしくは給気の流路と排
気の流路で覆われ、それら流路内面の大部分は吸音材１
３で構成されているから、消音効果が大きい。また、排
気ファン６の半径方向外側のスクロール流路外周も吸音
材で構成され、消音効果が大きい。

【００２０】また、換気装置が発生する音の大部分を出
す音源は、給気ファン１及び排気ファン６の羽根車であ
る。本発明においては、給気、排気流路の各部には吸音
材１３が取り付けられ、消音機能を持たせると共に、給
気ファン１や排気ファン６の羽根車からの放射音が直接
給気吐出口５や排気吐出口１０から放出されないよう
に、給気吐出Ｕ字流路１４や図２の換気装置のモータ軸
での垂直断面図に示す給気吸入Ｕ字流路１５、排気吸入
Ｕ字流路１６などのように流路をＵ字型に屈曲させて、
羽根車から放出される音が必ず吸音材に当たるようにし
て消音効果を高め、別体の消音装置を不要にして換気装
置全体を小型化している。

【００２１】ファンから吐出された気流は旋回方向のエ
ネルギーを持ち、換気装置ではこの運動エネルギーを圧
力エネルギー（静圧）としてとりだすことが重要であ
る。このことから本発明では図３に示すスクロール流路
の他、モータ冷却と旋回流の整流という双方の機能を持
つモータ冷却フィン１７をモータ本体の外周に配してい
る。このモータ冷却フィン１７の働きにより給気ファン
１の外周に吐出された気流の多くは図２に示すように、
モータの軸方向に沿って流れる流れ２０に変わり静圧の
回収を可能にしている。

【００２２】なお、この実施例では給気側の気流によっ
てモータ冷却を行う場合を示しているが本発明におい
て、給、排気は各々どちらに接続することも可能であ
る。また、ファンの羽根車の一方、例えば吐出した空気
流をモータ周囲の流路４に送り出す方のファンを軸流フ
ァンにしてもよい。軸流ファンを用いることにより、空
気流の屈曲回数を減らし、流れに対する抵抗を少なくす
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】 給気ファンによる外気からの気流を直接モータの外周
に導くと共にモータ下側にも流路を確保することにより
駆動モータの効率の良い冷却が可能になった。

【００２４】給気、排気ともにその流路内面に吸音材
を付設すると共に、ファンからの放射音が直接吐出口か
ら放出されないよう流路を屈曲させて消音効果を向上さ
せ、換気装置全体を静音化できた。

【００２５】モータ冷却と旋回流速成分の静圧回収と
いう双方の機能を持つモータ冷却フィンをモータの外周
に設けることによりファン性能の向上が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のモータ回転軸での水平断面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視垂直断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図４】図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【図５】図１に示す換気装置内の給気と排気の流れを示
す斜視図である。

【図６】換気装置の車両への取付け状態を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１ 給気ファン ２ 給気入口 ３ 給気サクションコーン ４ モータ周
囲の流路 ５ 給気吐出口 ６ 排気ファ
ン ７ 排気入口 ８ 排気サク
ションコーン ９ 外側流路 １０ 排気吐
出口 １１ 内壁 １２ モータ １２Ａ 回転軸 １３ 吸音材 １４ 給気吐出Ｕ字流路 １５ 給気吸
入Ｕ字流路 １６ 排気吸入Ｕ字流路 １７ モータ
冷却フィン １８ モータ下側の流路 １９ スクロ
ール流路 ２０ モータ軸方向の流れ ２１ モータ
軸方向の流れ ２２ 排気流の流れ ２３ 換気装
置 ２４ 空調装置 ２５ 車輪 ２６ 車体 ２７ モータ
台座 ２８ 基板 ２９ 側壁 ３０ 側壁 ３１ 天板 ３２ 給気サクションコーン支持壁 ３３ 排気サ
クションコーン支持壁 ３４ 仕切壁 ３５ 上部内
壁 ３６ 給気側じゃま板 ３７ 排気側
じゃま板 ３８ 給気側端板 ３９ 排気側
端板 ４０ 開口

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファンを吸込流路および吐出流路を有す
   るケ−シング内に内蔵し、列車の車室を連続的に換気す
   る列車用換気装置において、モータの両側に突出する回
   転軸に単段ターボファンをそれぞれ取り付け、各ファン
   を車室からの排気、および車室への給気を行う流路の中
   に配置すると共に、これ等ターボファンの吸込側、吐出
   側の各々の流路内面を吸音材で構成し、さらに流路内の
   気流によってモータを冷却するモータ冷却流路を前記モ
   ータの周囲に形成したことを特徴とする列車用換気装
   置。
2. 【請求項２】 ファンを吸込流路および吐出流路を有す
   るケ−シング内に内蔵し、列車の車室を連続的に換気す
   る列車用換気装置において、ケーシングの空気の吸込口
   とファン間の空気流路をＵ字形に構成し、流路内面には
   吸音材を貼付したことを特徴とする列車用換気装置。
3. 【請求項３】 ファンを吸込流路および吐出流路を有す
   るケ−シング内に内蔵し、列車の車室を連続的に換気す
   る列車用換気装置において、ケーシングの空気の吐出口
   とファン間の空気流路をＵ字形に構成し、流路内面には
   吸音材を貼付したことを特徴とする列車用換気装置。
4. 【請求項４】 ファンを吸込流路および吐出流路を有す
   るケ−シング内に内蔵し、列車の車室を連続的に換気す
   る列車用換気装置において、前記ファンを駆動するモー
   タの台座の下側に前記ファンで駆動される空気の流路を
   形成し、該流路を流れる空気流により前記モータを空冷
   するように構成したことを特徴とする列車用換気装置。
5. 【請求項５】 ファンを吸込流路および吐出流路を有す
   るケ−シング内に内蔵し、列車の車室を連続的に換気す
   る列車用換気装置において、前記ファンを駆動するモー
   タのケーシング外周に、モータ回転軸に平行な方向に延
   びる冷却用フィンが設けられ、該モータの外周に前記フ
   ァンから吐出された空気の流路が形成されていることを
   特徴とする列車用換気装置。
6. 【請求項６】 ファンを吸込流路および吐出流路を有す
   るケ−シング内に内蔵し、列車の車室を連続的に換気す
   る列車用換気装置において、ケーシングの空気の吐出口
   及びまたは空気入口とファンの間の空気流路を屈曲さ
   せ、ケーシングの空気の吐出口及びまたは空気入口から
   ファンが直視できないようになっていることを特徴とす
   る列車用換気装置。
7. 【請求項７】 モータの両側に突出する回転軸に単段タ
   ーボファンをそれぞれ取り付け、各ファンを車室からの
   排気、および車室への給気を行う流路の中に配置すると
   共に、これ等ターボファンの吸込側、吐出側の各々の流
   路内面を吸音材で構成し、さらに流路内の気流によって
   モータを冷却するモータ冷却流路を前記モータの周囲に
   形成したことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに
   記載の列車用換気装置。
8. 【請求項８】 モータ及び該モータで駆動される給気フ
   ァン及び排気ファンを吸込流路および吐出流路を有する
   ケ−シング内に内蔵し、列車の車室を連続的に換気する
   列車用換気装置において、前記モータ及び前記ファンの
   少なくとも一方を前記ケーシング内に配置された内壁の
   内部に設置し、内壁の内部を前記一方のファンで加圧さ
   れた空気の流路とするとともに、前記内壁の外面と前記
   ケーシングの間に他方のファンで加圧された空気の流路
   を配置したことを特徴とする列車用換気装置。
9. 【請求項９】 前記モータ及び前記ファンの少なくとも
   一方を前記ケーシング内に配置された内壁の内部に設置
   し、内壁の内部を前記一方のファンで加圧された空気の
   流路とするとともに、前記内壁の外面と前記ケーシング
   の間に他方のファンで加圧された空気の流路を配置した
   ことを特徴とする請求項７に記載の列車用換気装置。