JPWO2018134869A1 - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

車両用制御装置（１）の筐体（１１）には、外部の空気が流入する吸気口（１５）と、吸気口（１５）から流入した空気が排出される排気口（１４）とが形成される。筐体（１１）の内部には、吸気口（１５）と排気口（１４）をつなぐ流路（１６）が形成される。流路（１６）には、遮蔽部材（１７）、放熱器（１８）および送風機（２０）が設けられる。遮蔽部材（１７）は、流路（１６）において、吸気口（１５）の開口面の少なくとも一部と対向する位置であって、吸気口（１５）との間隔が定められた範囲内である位置に設けられる。

Description

この発明は、吸気口にフィルタを設けた車両用制御装置に関する。

鉄道車両に搭載される制御装置には、送風機が設けられ、送風機によって筐体外部の空気が吸気口から筐体内部に取り入れられる。筐体内部に取り入れられた空気は、放熱器および送風機を通り、排気口から排出される。放熱器が、放熱器に接続される電子部品で生じた熱を放熱することで、電子部品の温度上昇が抑制される。吸気口には、制御装置の筐体内部に花粉、塵埃等の異物が侵入することを抑制するために、フィルタが設けられる。

特許文献１には、床下設置機器類を車体と一体化した曲面形状のエアフィルター付カウルカバーで覆うことが記載されている。

特開２０００−０１６２８８号公報

鉄道車両に搭載される制御装置の吸気口に設けられるフィルタには、花粉、塵埃等が付着するため、時間の経過に伴ってフィルタの目詰まりが生じる。フィルタの目詰まりが生じると、筐体内部に取り入れられる外気の量が減少するため、冷却効率が低下する。そこで、定期的にフィルタの掃除、交換等のメンテナンスが必要となる。コスト削減の観点から、フィルタのメンテナンス周期を長くすることが求められている。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、車両用制御装置の吸気口に設けられたフィルタのメンテナンス周期を長くすることが目的である。

上記目的を達成するために、本発明の車両用制御装置は、車両に取り付けられる筐体、フィルタ、流路、送風機、遮蔽部材、電子部品、および放熱器を備える。筐体には、車両の幅方向側または進行方向側から外部の空気が流入する吸気口と、吸気口から流入した空気が排出される排気口とが形成される。フィルタは吸気口に設けられる。吸気口から流入した空気は、流路を通過し、排気口から排出される。送風機は、流路に設けられる。遮蔽部材は、流路において、吸気口の開口面の少なくとも一部と対向する位置であって、吸気口との間隔が定められた範囲内である位置に設けられる。電子部品は、筐体の内部において、流路の外側に収容される。放熱器は、電子部品に接続され、流路に露出した部分から、電子部品で発生した熱を放熱する。吸気口から流入した空気の少なくとも一部は、遮蔽部材に向かってから、遮蔽部材に沿って流れ、放熱器および送風機を通って排気口から排出される。

本発明によれば、吸気口の開口面の少なくとも一部と対向する位置であって、吸気口との間隔が定められた範囲内である位置に遮蔽部材を設けることで、吸気口から流入した空気の少なくとも一部が、遮蔽部材に向かってから、遮蔽部材に沿って流れ、放熱器および送風機を通って排気口から排出されるため、車両用制御装置の吸気口に設けられたフィルタのメンテナンス周期を長くすることが可能である。

本発明の実施の形態に係る車両用制御装置の斜視図 実施の形態に係る車両用制御装置の断面図 実施の形態に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図 実施の形態に係るフィルタの断面図 実施の形態に係るフィルタの付着物の例を示す図 実施の形態に係るフィルタの断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用制御装置の斜視図である。図１において、Ｚ軸が鉛直方向であり、Ｘ軸が車両用制御装置１が搭載される車両の進行方向であり、Ｙ軸が車両用制御装置１が搭載される車両の幅方向である。車両用制御装置１は、例えば電気鉄道車両に搭載される。車両用制御装置１の筐体１１は、車両の床下または屋根上に取り付けられる。図２は、実施の形態に係る車両用制御装置の断面図である。図２は、図１におけるＡの範囲のＸＹ平面の断面図、すなわち水平方向の断面図である。車両用制御装置１の筐体１１には、外部の空気が流入する吸気口１５と、吸気口１５から流入した空気が排出される排気口１４とが形成される。図１および図２の例では、吸気口１５および排気口１４のそれぞれの開口面は、水平方向に直交する。また図１および図２の例では、吸気口１５は、Ｙ軸方向と直交する筐体１１の面に形成され、排気口１４は、Ｘ軸方向と直交する筐体１１の面に形成される。なお吸気口１５及び排気口１４の開口面が必ずしも水平方向に直交する必要はない。吸気口１５は、車両の幅方向側または進行方向側から外部の空気が流入する任意の位置に設けることができる。例えば、吸気口１５をＸ軸方向と直交する筐体１１の面に設けてもよい。

車両用制御装置１は、吸気口１５から流入した空気が、排気口１４から排出されるまでに通過する流路１６を備える。図１の例では、２つの排気口１４は、Ｘ軸方向と直交する筐体１１の同じ面に形成される。Ｙ軸方向と直交する筐体１１の２つの面のそれぞれに吸気口１５を形成し、２つの吸気口１５のそれぞれから２つの排気口１４のそれぞれに向かう、流路１６を形成してもよい。吸気口１５および排気口１４が形成される位置は、上述の例に限られない。

吸気口１５には、フィルタ１２が設けられる。図１および図２の例では、吸気口１５の周囲を覆うカバー１３にフィルタ１２が取り付けられている。カバー１３にフィルタ１２を一体的に取り付けることで、車両用制御装置１のメンテナンスのためにカバー１３を取り外す際に、フィルタ１２も取り外すことができ、メンテナンス作業の効率が向上する。

流路１６には、遮蔽部材１７、放熱器１８および送風機２０が設けられる。送風機２０は、ファンまたは低圧圧縮器である。筐体１１の内部において、流路１６の外側に電子部品１９が収容される。遮蔽部材１７は、流路１６における空気の流れの一部を遮蔽する。遮蔽部材１７は、流路１６において、吸気口１５の開口面の少なくとも一部と対向する位置であって、吸気口１５との間隔が定められた範囲内である位置に設けられる。定められた範囲は、電子部品１９の冷却に必要な単位時間当たりの流量、所望のフィルタ１２のメンテナンス周期等に応じて任意に定めることができる。例えば、定められた範囲は、５０ミリメートル以上、３００ミリメートル以下の範囲である。

遮蔽部材１７を設けることで、吸気口１５から流入した空気の少なくとも一部が、遮蔽部材１７に向かってから、遮蔽部材１７に沿って流れ、放熱器１８および送風機２０を通って排気口１４から排出される。吸気口１５から流入した空気の少なくとも一部が、遮蔽部材１７に向かってから、遮蔽部材１７に沿って流れるため、吸気口１５における空気の流速は、遮蔽部材１７がない場合の流速よりも遅い。吸気口１５における空気の流速が遅くなると、単位時間当たりの吸気口１５から流入する空気の量である流量が減少する。これにより、フィルタ１２に付着する花粉、塵埃等の異物の量を低減することができ、フィルタ１２のメンテナンス周期を長くすることが可能である。遮蔽部材１７を吸気口１５に近づけるにつれて、吸気口１５における空気の流速をより遅くすることができる。吸気口１５における空気の流速は、例えば吸気口１５の開口面における複数の位置での空気の流速の平均値である。

放熱器１８は、ベース部１８１およびフィン１８２を有する。ベース部１８１は、電子部品１９に接続される。ベース部１８１は、電子部品１９が収容される、流路１６の外側、すなわち外気が流入しない領域と、流路１６との間の仕切り部材である。放熱器１８は、ベース部１８１を介して、電子部品１９から伝達された熱を、流路１６に露出したフィン１８２から放熱する。放熱器１８の形状は、上述の例に限られない。吸気口１５から流入した空気がフィン１８２の間および送風機２０を通り、排気口１４から排出される。電子部品１９で生じた熱は、フィン１８２の間を通る空気に伝達され、電子部品１９の温度上昇が抑制される。

遮蔽部材１７は、例えば、吸気口１５の開口面の全体と対向する板状部材である。遮蔽部材１７が、吸気口１５の開口面の全体と対向することで、吸気口１５から流入した空気は遮蔽部材１７に向かってから、遮蔽部材１７に沿って流れ、放熱器１８および送風機２０を通って、排気口１４から排出される。

図３は、実施の形態に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図である。図３において、空気の流れを黒色の矢印で示す。遮蔽部材１７は、吸気口１５の開口面の全体と対向する板状部材であり、遮蔽部材１７の排気口１４に近い端部は、流路１６の内壁に固着されてもよい。この場合、吸気口１５から流入した空気は、遮蔽部材１７に向かってから、遮蔽部材１７に沿って、排気口１４から離れる方向に流れてから折り返し、放熱器１８および送風機２０を通って排気口１４から排出される。

図４は、実施の形態に係るフィルタの断面図である。フィルタ１２は、例えば金属を折り曲げて形成され、定められた間隔で図示しない貫通孔が形成されている。図４の例において、フィルタ１２の水平方向の断面の形状は、連続する矩形状の凹部１２１および矩形状の凸部１２２によって形成される凹凸形状である。外部の空気はＹ軸正方向に吸気口１５に流入し、フィルタ１２を通過して、流路１６に流入する。凹部１２１は、空気が吸気口１５に流入する方向、すなわちＹ軸正方向にくぼんでいる。凸部１２２は、空気が吸気口１５に流入する方向と反対方向、すなわちＹ軸負方向に突出している。

図５は、実施の形態に係るフィルタの付着物の例を示す図である。図５において、付着物をドットの塗りつぶしで示す。フィルタ１２の水平方向の断面の形状を凹凸形状とすることで、図５に示すように、花粉、塵埃等の異物は凹部１２１のＸ軸に平行な部分に主に付着し、凸部１２２および凹部１２１のＸ軸方向に直交する面には付着しない。すなわち、凹部１２１のＸ軸に直交する部分に形成された貫通孔、および凸部１２２に形成された貫通孔を空気が通過することができる。フィルタ１２の水平方向の断面を、連続する矩形状の凹部１２１および矩形状の凸部１２２によって形成される凹凸形状とすることで、フィルタ１２の一部に花粉、塵埃等の異物が付着することを抑制し、フィルタ１２の目詰まりを抑制することが可能である。

図６は、実施の形態に係るフィルタの断面図である。図６の例では、フィルタ１２は、第１のフィルタ２１と第２のフィルタ２２とを有する。第２のフィルタ２２は、第１のフィルタ２１より流路１６の内側に設けられる。第２のフィルタ２２の網目は、第１のフィルタ２１の網目より細かいため、第１のフィルタ２１を通過した花粉、塵埃等の異物を、第２のフィルタ２２によって除去することができる。第１のフィルタ２１の網目より細かい網目を有する第２のフィルタ２２を設けることで、より小さい花粉、塵埃等の異物を除去することが可能である。

図６の例では、第１のフィルタ２１の水平方向の断面の形状は、連続する矩形状の凹部２１１および矩形状の凸部２１２によって形成される凹凸形状である。また第２のフィルタ２２の水平方向の断面の形状は、連続する矩形状の凹部２２１および矩形状の凸部２２２によって形成される凹凸形状である。凹部２１１，２２１はそれぞれ、凹部１２１と同様に、空気が流入する方向、すなわちＹ軸正方向にくぼんでいる。凸部２１２，２２２はそれぞれ、凸部１２２と同様に、空気が流入する方向と反対方向、すなわちＹ軸負方向に突出している。

水平方向の断面において、第１のフィルタ２１の凹部２１１の幅方向、すなわちＸ軸方向の長さＷ１は、第２のフィルタ２２の凹部２２１の幅方向の長さＷ２より短い。水平方向の断面において、第１のフィルタ２１の凸部２１２の幅方向の長さＷ３は、第２のフィルタ２２の凸部２２２の幅方向の長さＷ４より長い。また図６の例では、Ｙ軸方向における第１のフィルタ２１と第２のフィルタ２２との間隔は、Ｙ軸方向における第１のフィルタ２１の幅より狭い。

以上説明したとおり、本実施の形態に係る車両用制御装置１によれば、吸気口１５の開口面の少なくとも一部と対向する位置であって、吸気口１５との間隔が定められた範囲内である位置に遮蔽部材１７を設け、吸気口１５から流入した空気の少なくとも一部が、遮蔽部材１７に向かってから、遮蔽部材１７に沿って流れ、放熱器１８および送風機２０を通って排気口１４から排出されることで、車両用制御装置１の吸気口１５に設けられたフィルタ１２のメンテナンス周期を長くすることが可能である。

本発明は、上述の実施の形態に限られない。遮蔽部材１７は、吸気口１５における流速を低減する任意の形状である。また流路１６の形状は任意である。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１ 車両用制御装置、１１ 筐体、１２ フィルタ、１３ カバー、１４ 排気口、１５ 吸気口、１６ 流路、１７ 遮蔽部材、１８ 放熱器、１９ 電子部品、２０ 送風機、２１ 第１のフィルタ、２２ 第２のフィルタ、１８１ ベース部、１８２ フィン、１２１，２１１，２２１ 凹部、１２２，２１２，２２２ 凸部。

上記目的を達成するために、本発明の車両用制御装置は、車両に取り付けられる筐体、フィルタ、流路、送風機、遮蔽部材、電子部品、および放熱器を備える。筐体には、車両の幅方向側または進行方向側から外部の空気が流入する吸気口と、吸気口から流入した空気が排出される排気口とが形成される。フィルタは吸気口に設けられる。吸気口から流入した空気は、流路を通過し、排気口から排出される。送風機は、流路に設けられる。遮蔽部材は、流路において、吸気口の開口面の全体と対向する位置であって、吸気口との間隔が定められた範囲内である位置に設けられる１枚の板状部材である。電子部品は、筐体の内部において、流路の外側に収容される。放熱器は、電子部品に接続され、流路に露出した部分から、電子部品で発生した熱を放熱する。吸気口から流入した空気は、遮蔽部材に向かってから、遮蔽部材に沿って流れ、放熱器および送風機を通って排気口から排出される。

本発明によれば、吸気口の開口面の全体と対向する位置であって、吸気口との間隔が定められた範囲内である位置に遮蔽部材を設けることで、吸気口から流入した空気が、遮蔽部材に向かってから、遮蔽部材に沿って流れ、放熱器および送風機を通って排気口から排出されるため、車両用制御装置の吸気口に設けられたフィルタのメンテナンス周期を長くすることが可能である。

Claims (7)

1. 車両の幅方向側または進行方向側から外部の空気が流入する吸気口と、前記吸気口から流入した前記空気が排出される排気口とが形成され、前記車両に取り付けられる筐体と、
   前記吸気口に設けられるフィルタと、
   前記吸気口から流入した空気が前記排気口から排出されるまでに通過する流路と、
   前記流路に設けられる送風機と、
   前記流路において、前記吸気口の開口面の少なくとも一部と対向する位置であって、前記吸気口との間隔が定められた範囲内である位置に設けられる遮蔽部材と、
   前記筐体の内部において、前記流路の外側に収容された電子部品と、
   前記電子部品に接続され、前記流路に露出した部分から、前記電子部品で発生した熱を放熱する放熱器と、
   を備え、
   前記吸気口から流入した前記空気の少なくとも一部は、前記遮蔽部材に向かってから、前記遮蔽部材に沿って流れ、前記放熱器および前記送風機を通って前記排気口から排出される、
   車両用制御装置。
2. 前記遮蔽部材は、前記吸気口の前記開口面の全体と対向する板状部材であって、
   前記吸気口から流入した前記空気は前記遮蔽部材に向かってから、前記遮蔽部材に沿って流れ、前記放熱器および前記送風機を通って前記排気口から排出される、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記遮蔽部材の前記排気口に近い端部は前記流路の内壁に固着され、
   前記吸気口から流入した前記空気は前記遮蔽部材に向かってから、前記遮蔽部材に沿って、前記排気口から離れる方向に流れてから折り返し、前記放熱器および前記送風機を通って前記排気口から排出される、
   請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記吸気口は、前記車両の幅方向と直交する前記筐体の面に形成され、
   前記排気口は、前記車両の進行方向と直交する前記筐体の面に形成され、
   前記放熱器は、前記車両の進行方向に延び、鉛直方向に間隔をあけて形成されるフィンを有し、
   前記送風機は、前記吸気口から流入した前記空気を前記車両の幅方向に吸気して、前記車両の進行方向に排気する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
5. 前記フィルタの水平方向の断面の形状は、連続する矩形状の凹部および矩形状の凸部によって形成される凹凸形状である請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
6. 前記フィルタは、
   第１のフィルタと、
   前記第１のフィルタより前記流路の内側に設けられ、網目が前記第１のフィルタの網目より細かい第２のフィルタと、を有する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
7. 前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタの水平方向の断面の形状は、連続する矩形状の凹部および矩形状の凸部によって形成される凹凸形状であり、
   水平方向の断面において、前記第１のフィルタの前記凹部の幅方向の長さは、前記第２のフィルタの前記凹部の前記幅方向の長さより短く、前記第１のフィルタの前記凸部の前記幅方向の長さは、前記第２のフィルタの前記凸部の前記幅方向の長さより長く、
   前記吸気口の前記開口面に直交する方向における前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間隔は、前記吸気口の前記開口面に直交する方向における前記第１のフィルタの幅より狭い、
   請求項６に記載の車両用制御装置。

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