轨条车辆用换气装置 |
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| 申请号 | CN202080018102.X | 申请日 | 2020-02-06 | 公开(公告)号 | CN113498393B | 公开(公告)日 | 2023-06-16 |
| 申请人 | 株式会社日立制作所; 东日本旅客铁道株式会社; | 发明人 | 山川宽展; 小林克年; 涩谷知足; 明丸大祐; 藤井义博; 双木贵之; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种具备集尘装置的轨条车辆用换气装置，其抑制压 力 损失，确保集尘效率，抑制装置的设置空间。轨条车辆用换气装置在前面具备集尘装置(103)、向内部吸引外部气体的供气用送 风 机(510)。附装于换气装置(101)的集尘装置(103)由至少朝向 正面 的金属网(200)、具备吸入口的大致圆筒构成的多个旋风筒体(300)、在上部从旋风筒体(300) 通风 的风路以及在下部从旋风筒体(300)集尘的集尘箱(220)构成，能够利用集尘箱(220)对从上述旋风筒体(300)的吸入口吸取的来自外部气体的尘埃进行收集，并定期地向车外排出尘埃。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种轨条车辆用换气装置，其具有替换车辆的空气的换气装置以及附装于所述换气装置的集尘装置， |
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| 说明书全文 | 轨条车辆用换气装置技术领域[0001] 本发明涉及一种轨条车辆用换气装置。 背景技术[0002] 铁道车辆这样的轨条车辆，特别是高速车辆具有气密性高的车辆结构体，因此，通常车内的换气不是自然换气而进行强制换气。在这样的轨条车辆中，将换气装置配设在车辆地板下，通过该换气装置实现强制换气，该换气装置具备把车外的新鲜空气取入车内的供气风扇和把车内的污染空气向车外排出的排气风扇。 [0003] 然而，车外的空气不一定始终是清洁的，例如也存在车辆通过尘埃多的区间的情况。因此，在供气风扇的换气装置的开口(新鲜空气取入口)部设置有例如无纺布制的预过滤器，由此从外部气体对尘埃进行集尘，向车内供给清洁空气。 [0004] 该预过滤器随着使用时间变长蓄积尘埃而污染加剧，因此需要以一定周期进行清扫，但若尘埃固接于织眼，则该排除需要一定的劳力和时间。特别是根据污染的程度，预过滤器的清洁变得困难而不能再使用，因此也存在不得不更换的情况。如果比较昂贵的预过滤器的更换频率变高，则有可能使维护成本增大。 [0005] 另外，由于使用无纺布，因此存在预过滤器的集尘性能依赖于布的织眼的问题。例如若使用大孔的无纺布，则难以产生堵塞，另一方面集尘性能不充分。与此相对，若为了获得较高的集尘性能而使用细孔的无纺布以提高车内空气的清净性，则为了克服由此造成的高压力损失而需要提高供气风扇的送风性能，有可能导致成本高。另外，在寻求更高的集尘性能的情况下，预过滤器的堵塞也加剧，由此清扫频度变高，有可能使维护成本增大。 [0006] 基于这样的理由，作为预过滤器的替代，提出了搭载旋风式集尘装置的方案。旋风式集尘装置具有通过在圆筒形的风路内产生回旋流而对尘埃施加离心力而将其从清洁空气中分离这样的作用，因此与设置预过滤器的情况相比，具有抑制风路的堵塞并且清扫性提高这样的优点。在专利文献1中记载了将旋风式集尘装置设置在车辆的地板下的例子。 [0007] 现有技术文献 [0008] 专利文献 [0009] 专利文献1：日本特开2015‑192982号公报 发明内容[0010] 发明所要解决的课题 [0011] 通过设置专利文献1所公开的旋风式集尘装置，能够期待消除上述那样的预过滤器的课题。但是，在专利文献1的技术中，由于旋风式集尘装置与换气装置分开设置，因此需要较大地确保装置整体的设置空间。特别是近年来正在推进将设备高密度地配置在地板下的车辆设计，但由于以往的旋风式集尘装置比较大型，因此不适于这样的车辆设计。 [0012] 另外，在旋风式集尘装置中进行集尘的圆筒部(旋风筒体)经由作为导入管的排气管而附设于换气装置，但是风偏心于供气风扇而流动，由此有可能抑制集尘性能以及送风性能，或者有可能导致压力损失的增大。另外，旋风筒体的位置接近邻近装置，因此其供气口也接近邻近装置。因此，供气管的弯曲等变得强烈，供气性能有可能降低。而且，由于旋风筒体具有比较大的直径，因此，也有可能同一风速时的离心力降低而集尘性能变低。 [0013] 本发明的目的在于提供一种具备集尘装置的轨条车辆用换气装置，该集尘装置能够抑制压力损失而确保集尘效率，并抑制装置的设置空间。 [0014] 用于解决课题的手段 [0015] 为了解决上述课题，代表性的本发明的轨条车辆用换气装置之一通过以下方案实现：轨条车辆用换气装置具有替换车辆的空气的换气装置和附装于上述换气装置的集尘装置，上述集尘装置具有壳体和设置在上述壳体的内部的旋风筒体，上述换气装置具有将通过了上述旋风筒体的车外的新鲜空气供给到上述车辆的供气用送风机，上述壳体具有：被取入到上述旋风筒体内的新鲜空气通过的金属网；和与上述金属网连接的背板，上述集尘装置以上述背板位于上述换气装置的内部的方式与上述换气装置连接。 [0016] 发明的效果 [0017] 根据本发明，能够提供一种具备集尘装置的轨条车辆用换气装置，该集尘装置能够抑制压力损失，确保集尘效率，抑制设置空间。 [0019] 图1是表示将本实施方式的换气装置安装于车辆的状态以及进行换气的新鲜空气及排出空气的流动的换气空气系统图。 [0020] 图2是具备本实施方式的集尘装置的换气装置的立体图。 [0021] 图3是具备本实施方式的集尘装置的换气装置的与车辆长度方向交叉的面的局部剖视图。 [0022] 图4是具备本实施方式的集尘装置的换气装置的沿着车辆长度方向的垂直面的剖视图。 [0023] 图5是表示回收附装于本实施方式的换气装置的集尘装置分离出的尘埃的步骤的示意图。 [0024] 图6是附装于本实施方式的换气装置的集尘装置的一部分的分解图。 [0025] 图7是附装于本实施方式的换气装置的集尘装置的其他实施方式的立体图。 [0026] 图8是本实施方式的换气装置的其他实施方式中的车辆地板下的剖视图。 [0027] 图9是表示以往的换气装置的一个例子的立体图。 具体实施方式[0028] 以下，使用图1至图7对第一实施方式进行说明。首先，定义各方向。将沿着车辆100的长度(轨道)方向的方向设为X方向，将沿着车辆100的宽度(枕木)方向的方向设为Y方向，将车辆100的高度方向设为Z方向。以下，有时简称为X方向、Y方向、Z方向。 [0029] 轨条车辆是沿着铺设的轨道运行的车辆，包括铁道车辆、单轨车辆、有轨电车、新交通车辆等。作为轨条车辆的代表例，举出铁道车辆来说明本发明的实施方式。本发明并不限定于高速的轨条车辆，也能够应用于所有的轨条车辆。 [0030] 图1是示意性地表示将本实施方式的换气装置安装于铁道车辆的状态以及进行换气的新鲜空气及排出空气的流动的换气空气系统图。当使车辆100以高速行驶时，车外压力在通过隧道时等大幅变动。车辆100由气密性高的车辆结构体构成，以便即使在这样的情况下车内压力大幅变动乘客等在听觉上也不会感到不快感。 [0031] 而且，在车辆100具有气密性高的车辆结构体的情况下，车内换气是重要的，因此，车辆100在地板630的下方具备在地板下强制性地对车内外的空气进行换气的换气装置101和空调装置102。换气装置101具备向车内供给车外的空气(新鲜空气)的供气用送风机和将车内的排出空气向车外排出的排气用送风机。通常，就以高速行驶的车辆100而言，为了降低其重心，将换气装置101以及空调装置102搭载于车辆100的地板下。 [0032] 换气装置101将从车外取入的新鲜空气111向空调装置102供给，并且将车内的排出空气113向车外排出，强制性地对车辆100进行换气。空调装置102对混合了从换气装置101供给的新鲜空气111和来自车内的再循环空气115而得到的混合空气的温湿度进行调整，生成调和空气112并向车内供给。 [0033] 在本实施方式中，在换气装置101的新鲜空气取入口具备集尘装置103(参照图2)。在从车外取入的新鲜空气111中混入了大气中的尘埃、飘落到轨道上的枯叶等的情况下，集尘装置103具有将它们除去的功能。 [0034] 图2是具备本实施方式的集尘装置的换气装置的立体图，图3是将本实施方式的换气装置的集尘装置沿着与车辆长度方向正交的垂直面切断的局部剖视图。图4是具备本实施方式的集尘装置的换气装置的沿着车辆长度方向的垂直面的剖视图。 [0035] 附装有除去车外的空气中所包含的尘埃等的集尘装置103的换气装置101利用该壳体所具备的吊具105(图3)固定于车辆100的地板下。换气装置101具备取入新鲜空气的新鲜空气取入口(未图示)、喷出所取入的新鲜空气的新鲜空气喷出口400、取入车内的排出空气的排出空气取入口401、喷出所取入的排出空气的排出空气喷出口(未图示)。 [0036] 新鲜空气喷出口400与车辆100所具备的新鲜空气管道连接，成为向空调装置102供给新鲜空气的流路的起点。排出空气取入口与车辆100所具备的排气管道连接。车辆100所具备的排气管道从车辆100的各部分将排出空气向换气装置101引导。 [0037] 在换气装置101的新鲜空气取入口的上游侧，具备除去新鲜空气111所包含的尘埃、落叶等而确保提高了清洁度的新鲜空气的集尘装置103。集尘装置103以悬臂形态设置于换气装置101的X方向上的一端，并一体地固定于换气装置101。 [0038] 集尘装置103具备：由金属网200以及与金属网200连接的背板340(图4)等构成的长方体状的壳体、使所取入的新鲜空气为回旋流的大致圆筒形状的3个旋风筒体300、设置在旋风筒体300的下方并且临时储存由旋风筒体300集尘的尘埃等的集尘箱220以及收集在旋风筒体300的上方分离尘埃等而提高了清洁度的新鲜空气的帽子状流路210。另外，旋风筒体300的个数是任意的，在此，如图3所示，表示具备沿Z方向立设的3个旋风筒体300的一个例子。集尘箱220通过螺栓或钩扣等可装卸地安装于集尘装置103。 [0039] 集尘装置103的壳体在其垂直侧面的4个面中的3个面(X方向的一个面及Y方向的两个面)具备金属网200，在剩余的1个面具备背板340。由于在壳体的3个面具备金属网200，因此集尘装置103能够将从X方向(111a)及Y方向(111b、111c)通过了金属网200的新鲜空气导入壳体的内部。 [0040] 如图4所示，旋风筒体300由在铅垂方向上具有轴的旋风内筒323和同样地在铅垂方向上具有轴并且内含旋风内筒323的旋风外筒320构成。第一供气口310及第二供气口311与由旋风外筒320和旋风内筒323构成的流路连接。 [0041] 通过金属网200流入到集尘装置103内的新鲜空气从沿X方向设置于旋风筒体300的第一供气口310和第二供气口311流入旋风筒体300的内部。第一供气口310及第二供气口311向沿着圆筒形状的旋风筒体300的水平截面的X方向的切线方向引导新鲜空气，因此流入旋风筒体300内部的新鲜空气成为回旋流330(图3)。金属网200的网眼尺寸设定为比第一供气口310、第二供气口311的尺寸稍小，抑制落叶、羽毛等尺寸较大的异物被吸入旋风筒体 300。 [0042] 在流入旋风筒体300并沿着旋风外筒320的内侧面回旋的新鲜空气通过旋风外筒320与旋风内筒323之间的流路的过程中，新鲜空气中所包含的尘埃、落叶等异物被离心力推压到旋风外筒320的内壁面而作为异物从新鲜空气中分离。分离出的异物沿着旋风外筒 320的内壁面向下方落下后，被储存在设置于旋风筒体300的下方的集尘箱220中。 [0043] 除去异物而提高了清洁度的新鲜空气一边回旋一边下降到旋风外筒320的下端部后，通过旋风内筒323的内侧而沿Z方向上升。到达旋风内筒323的上端部的新鲜空气经由开口部322汇集在共同包含多个旋风筒体300的上端部的帽子状流路210中，通过在换气装置101的壳体的内部构成的供气用送风机前室511，从供气用送风机吸入口512吸入到供气用送风机510。 [0044] 之后，通过供气用送风机510提高了静压的新鲜空气从新鲜空气喷出口400经由新鲜空气管道(未图示)向空调装置102供给。供气用送风机510及排气用送风机520由共同的电动机500驱动。 [0045] 通过在1个旋风筒体300具备2处的第一供气口310及第二供气口311，与从1处的供气口吸入新鲜空气的情况相比，能够增大供气面积。另外，由于从多个供气口吸入流速小的新鲜空气，因此能够提高供气效率而减小向旋风筒体300的流入损失(阻力)。而且，由于能够减小向旋风筒体300的流入损失，因此能够抑制在旋风筒体300的第一供气口310(第二供气口311)产生的流体噪音。 [0046] 如图3所示，集尘箱220具有根据旋风筒体300的个数而由隔板221分区的分区室222。在集尘箱220的内部，包含大量尘埃的回旋流330涡卷，但通过具备多个分区室222，能够减小通过分区室222的拐角部(角部)的回旋流330的流速。因此，能够将更多的尘埃从流速降低的回旋流330捕捉至分区室222，因此能够提高集尘效率。而且，由于分区室222的拐角部(角部)的回旋流330的流速较小，因此能够抑制被暂时捕捉的尘埃等再次被取入到回旋流330并被送向换气装置101。 [0047] 在图4中，若将换气装置101的沿着X方向的尺寸设为A，同样地，将附装于换气装置101并向X方向突出的形态的集尘装置103的突出尺寸设为B，则通过将尺寸A设定为尺寸B的 5～7倍，能够确保集尘装置103的集尘性能，并且能够实现附装有集尘装置103的换气装置 101的小型化，因此能够高效地设置于车辆100的地板下。 [0048] 若将集尘装置103的Y方向的宽度尺寸设为E(图2)，则通过将尺寸E设定为尺寸B的2～4倍，能够确保为了维持集尘效率而需要的旋风筒体的设置空间。 [0049] 如图4所示，集尘装置103以构成其壳体的一部分的背板340以从换气装置101的端面接近供气用送风机510的方式进入到内部的形态固定于换气装置101。背板340被置于从供气用送风机吸入口512沿X方向离开尺寸D的位置，构成从集尘装置103所具备的帽子状流路210的出口到供气用送风机吸入口512的供气用送风机前室511的壁的一部分。根据该结构，能够减小固定有集尘装置103的换气装置101整体的X方向的尺寸(A+B)，因此能够减小车辆100的地板下设备的设置空间。 [0050] 若将第二供气口311与背板340之间的X方向尺寸设为C，将背板340与供气用送风机吸入口512之间的X方向尺寸设为D，则通过将尺寸C设定为尺寸D的2～4倍，能够抑制第二供气口311的吸入损失以及供气用送风机前室511的压力损失的增大。 [0051] 图5是示意性地表示回收附装于本实施方式的换气装置的集尘装置分离出的尘埃的步骤的图。积存于集尘箱220的尘埃等在车辆100的定期检查时被从集尘箱220取出并被废弃。 [0052] 以下，记载将集尘装置103集尘的尘埃等废弃的步骤。首先，将位于集尘装置103的下方的下封板600从停车在检修库等的车辆100的地板下卸下。下封板600跨越换气装置101和与换气装置101相邻的设备(例如，主转换装置610)而铺设。 [0053] 将下封板600卸下的具体的步骤为，在将固定于换气装置101及主转换装置610的下端部的承接部620的螺栓(未图示)拆下后，一旦将下封板600的X方向端部向上方弹起后向斜下方滑动而抽出。集尘箱220通过由此形成的开口部OP而露出。因此，在拆下固定于集尘装置103的螺栓或钩扣等并从开口部OP将集尘箱220向车辆100的下方取出后，将尘埃等从集尘箱220废弃到规定的场所。通过卸下集尘箱220，内置于集尘装置103的旋风筒体300(参照图4)的下端露出，因此，也可以从此处进行旋风筒体300的清洗。 [0054] 图6是表示附装于本实施方式的换气装置的集尘装置的一部分的分解图。内置于集尘装置103的旋风筒体300由上板240和下板250支承，该上板240沿着Y方向固定旋风筒体300的上端部，并且具有从旋风筒体300被引导到帽子状流路210的新鲜空气通过的3个贯通孔241，该下板250沿Y方向固定旋风筒体300的下端部的集尘口321的周缘部，并且具有由旋风筒体300分离的尘埃等通过的3个贯通孔251。 [0055] 旋风内筒323的上端内径与上板240的贯通孔241的内径大致相同尺寸。旋风筒体300的上端部与上板240通过可装卸的机械紧固部(例如螺纹紧固)242紧固，同样地，旋风筒体300的下端部与下板250通过可装卸的机械紧固部(例如螺纹紧固)252紧固。 [0056] 由多个旋风筒体300及上板240及下板250构成的旋风单元的宽度方向尺寸Y1和高度方向尺寸Z1设定为比与背板340相对置地配置的金属网200的Y方向尺寸及Z方向尺寸(参照图2)小。因此，在集尘装置103被固定于换气装置101的状态下，只要卸下与背板340相对置的金属网200(参照图3)，就能够将整套旋风单元的沿X方向拔出后，向车辆100的下方抽出。 [0057] 由此，能够单独地对旋风筒体300进行分解清洗，并且能够进行目视检查等，由此也能够仅更换被发现了异常的旋风筒体300。另外，若使旋风筒体300(3个)为相同形状，则能够实现部件通用化，因此能够以低成本获得并更换旋风筒体300。 [0058] 在表1中表示验证本实施方式的旋风筒体300的集尘性能的实验结果。参考在营业路线中提供的换气装置的新鲜空气吸入口设置的预过滤器捕捉到异物等，设想车辆100在营业路线上行驶时集尘装置103会捕捉到的4种异物，验证集尘性能。 [0059] [表1] [0060] 各种粉尘的集尘效率(％) [0062] 在此，换气装置101以使由高速行驶时的车外压力变动而引起的换气装置101的供气用送风机510的供气量与排气用送风机520的排气量之差变小的方式，增大驱动供气用送风机510及排气用送风机520的电动机500的转速，得到较大的风量和较高的静压。另一方面，在包括停车时的低速行驶时，为了减小消耗电力，减小电动机500的转速，得到较小的风量。因此，用风量大和风量小这2种评价集尘装置103的风量。 [0063] 另外，设异物是硅砂、铁粉(数十～数百μm的粉体)、羽毛、枯叶(裁断为数mm)这4种，将集尘效率定义为向集尘装置103吸引前的重量和由集尘装置103分离并在集尘箱220回收的它们的重量之比，对这些各异物的集尘装置103的集尘性能进行了评价。即，在表1中，集尘效率99％是指按重量比99％的异物被集尘，剩余1％的异物混入气体中。如表1所示，对全部异物确认了高集尘效率，并确认到集尘装置103具有充分的集尘性能。 [0064] 图7是表示附装于本实施方式的换气装置的集尘装置的其他例子的立体图，以卸下金属网的状态表示。根据车辆100所行驶的线区的环境，有时也回收包含大量硅砂的尘埃。这样，能够与路线的环境相匹配地变更旋风筒体300的个数，根据尘埃的组成来调整集尘装置103的集尘性能。例如，在允许集尘装置103的压力损失的增大的同时，想要得到更高的集尘性能的情况(集尘到小于数μm的极小粉体的情况等)下，能够减小旋风筒体300的外径，并以在相同风量时产生更大的回旋力(分离力)的方式进行调整。 [0065] 在这样的情况下，为了确保更高的集尘性能并且维持规定的换气风量，集尘装置103的体积及重量稍微变大，但例如通过将旋风筒体的个数设为10个来进行应对。在该例子中，如图7所示，将沿Y方向5个小径的旋风筒体800在X方向上配设2列。例如，即使旋风筒体的个数增减，通过使用对应的帽子状流路210及集尘箱220的结构，也能够构成一边确保维护性，抑制尘埃的再取入等，一边维持规定的换气量，并且具有更高的集尘性能的集尘装置 103。 [0066] 图8是表示将本实施方式的换气装置的其他实施方式配置于车辆地板下的状态的剖视图。在上述的实施方式中，参照图5，说明了将集尘箱220向车辆100的下方抽出的结构。在本实施方式中，能够将集尘箱220向Y方向抽出。以下对其步骤进行说明。 [0067] 在车辆100的地板630的下方具备：具有集尘装置103的换气装置101、空调装置102(参照图1)或者辅助电源原装置等的地板下设备900。车辆100具备从地板630的Y方向的两端部向下方延伸的侧裙部910。从一方的侧裙部910的下端部至另一方的侧裙部910的下端部，具备下封板600。设置在拉出后述的集尘托盘921的位置的侧裙部910具备通过钩扣等可开闭(可装卸)的盖部911。 [0068] 换气装置101具有：设置于旋风筒体300(参照图3)的下方的集尘箱部220a、积存集尘的集尘托盘921以及支承集尘托盘921的底板920。底板920用铰链(合叶)931固定其Y方向的一方的端部(靠近车辆100的Y方向的中央)，并且在其Y方向的另一方的端部具备可装卸的钩扣930。若卸下钩扣930，则底板920在Y‑Z平面内能够以铰链931为支点转动，因此将载置于底板920的集尘托盘921沿Y方向抽出。 [0069] 以下，记载废弃集尘的尘埃等的步骤。在车辆100因检查等而入库到检修库等时，拆下侧裙部910所具备的盖部911的钩扣，打开盖部911。之后，拆下集尘装置103的下部的钩扣930，如虚线所示，将底板920以铰链931为枢轴支点向下方转动后，将被底板920支承的集尘托盘921从盖部911向车辆100的外部取出而废弃集尘等。 [0070] 根据该结构，由于不需要为了废弃集尘等而卸下车辆100的下封板600，因此能够减小与集尘的废弃作业相关的工时，从而能够抑制维护成本。 [0071] 图9是参考性地表示以往的换气装置的一个例子的图。以往的换气装置101在换气装置101的X方向的一个面(换气装置前表面120)具备取入新鲜空气的供气口，在该供气口代替本实施方式的集尘装置103而具备由无纺布等构成的预过滤器121。除此以外的结构与本实施方式相同。 [0072] 在图9的换气装置中，随着预过滤器121所捕捉的尘埃等的量增加，供气口的面积变小，结果存在供气量减少的担忧。因此，根据季节，需要提高预过滤器121的检查、更换频率。 [0073] 与此相对，根据上述的本实施方式能够提供如下这样的轨条车辆用换气装置：具有集尘装置103的换气装置101能够抑制维护成本的上升，并且抑制压力损失，确保集尘效率，抑制装置的设置空间。 [0074] 此外，本发明并不限定于上述的实施方式，包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地进行了说明的方式，并不限定于必须具备所说明的全部结构。另外，能够将某实施方式中的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，另外，也能够在某实施方式的结构中添加其他实施方式的结构。另外，对于各实施方式中的结构的一部分，也能够进行其他结构的追加、删除、置换。 [0075] 符号说明 [0076] 100：车辆、101：换气装置、102：空调装置、103：集尘装置、105：吊具、111：新鲜空气、112：调和空气、113：车内的排出空气、114：排出空气、115：再循环空气、120：换气装置前表面、121：预过滤器、200：金属网、210：帽子状流路、220：集尘箱、220a：集尘箱部、221：隔板、222：分区室、240：上板、241：贯通孔、242：机械紧固部、250：下板、251：贯通孔、252：机械紧固部、300：旋风筒体、310：第一供气口、311：第二供气口、320：旋风外筒、321：集尘口、323：旋风内筒、330：回旋流340：背板、400：新鲜空气喷出口、401：排出空气取入口、500：电动机、510：供气用送风机、511：供气用送风机前室、512：供气用送风机吸入口、520：排气用送风机、600：下封板、610：主转换装置、620：承接部、630：地板、800：小径的旋风筒体、900： 地板下设备、910：侧裙部、911：盖部、920：底板、921：集尘托盘、930：钩扣、931：铰链(合叶)。 |
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