JPH09100800A

JPH09100800A - 車両用換気装置

Info

Publication number: JPH09100800A
Application number: JP7257405A
Authority: JP
Inventors: Susumu Yamazaki; 山崎　　進; Morishige Hattori; 守成服部; Masakazu Matsumoto; 雅一松本; Yasushi Takatsu; 恭高津
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1997-04-15
Anticipated expiration: 2015-10-04
Also published as: JP3843472B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、気密構造である高速車両等の
車内を連続的に換気をするのに使用される換気装置にお
いて、高速モータとモータの両軸にターボファンを取付
け、ファン、モータ、消音器を外筒ケーシング内に内蔵
し、モータ外周に外気と排気が混合せずに隣接して通風
できる仕切状のフィンを設け、排気だけでなく給気ブロ
ワの外気でモータが冷却できるモータ冷却構造とするこ
とにより、静音化と小型・高効率を図ることにある。【解決手段】本発明では、外周に仕切状のフィンを設け
た高速モータとモータの両軸にターボファンを設け、フ
ァン、モータ、消音器を外筒ケーシング内に内蔵し、給
気ファンの外気でモータを冷却するモータ空冷構造とし
ている。本発明によれば、従来構造の換気装置に比べ、
ファン効率が１０％向上すると同時に騒音が約１０ｄＢ
低減し、さらに装置の容積が３０％小型化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気密構造の高速車
両等の車内を連続的に換気する際に使用する換気装置に
係り、特に換気装置の静音化と小形化のための換気装置
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、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
ように、ファン形式は多翼ファン（前向羽根車付ファ
ン）である。換気装置の構造は駆動モータの両軸に給気
ファンと排気用ファンを取付け、またファンの騒音を低
減するための消音器は換気装置とは別に設置している。
さらに駆動モータの冷却は、排気ファンから吐出される
空気で冷却していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の換気装置は、多
翼ファン（前向羽根車付ファン）を用いているためファ
ン効率が低く、また多翼ファンの羽根車出口では静圧が
無いことから駆動モータの空冷のためには羽根車の吐出
空気を直接モータの外周に導流できず、羽根車吐出空気
を一端スクロ−ルに集合させて静圧を得てからモータ外
周に導流し冷却しており、このため換気装置の容積も大
きくなっていた。

【０００４】さらに消音器は別設とするため換気装置関
連の全体容積も大きくなる欠点があった。例え多翼ファ
ンを高速回転させても、モータ冷却ダクトが必要なこ
と、また消音器は換気装置内に内蔵できないことから、
換気装置全体の容積が大きくなる欠点は変わらなかっ
た。

【０００５】そこで、本発明の目的は、小形で低騒音、
高効率の換気装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記の課題を
解決するため、以下の手段を備える。

【０００７】換気装置用ファンとしてターボ形ファン
を使用し、また駆動モータとして高速モ−タを使用し
て、駆動モータの両軸に給気ファンと排気ファンを取り
付け、さらに駆動モータ、両ファン、消音器をケーシン
グ内に内蔵して小形化する。◆ 給気ファンの羽根車からの吐出空気を直接モータの外
周に導流し、また排気ファンの羽根車からの吐出空気も
モータ外周に導流して、給気と排気を混合せずにモータ
軸に平行に通風させ、従来のモータ冷却ダクトを不用と
する。◆ モータ外周のフィンがモータの冷却を加速させると同
時に、給気と排気が混合せず隣接して通風できるように
フィンが仕切板としての機能をさせる。◆ 給気路・排気路と外筒ケーシングとの間、および給気
ファンと給気口との間のダクトの周囲、さらに排気ファ
ンと排気口との間のダクト周囲に各々吸音材を付設し、
給気ファンと排気ファンの騒音が換気装置の外部に伝搬
しないようにして低騒音化を図る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施例の詳細を述べる前
に、その概要を述べる。

【０００９】気密構造である高速車両等の換気では、外
気と車内側給気ファンとの間に吸込管を、また車内側の
排気ファンと外気との間に吐出管を用いて連続的に換気
をしている。

【００１０】本発明の実施例では、換気装置用ファン
としてターボ形ファン（後向羽根車付ファン）を使用
し、ファンとして高効率化を図ると同時に、インバ−タ
等により駆動モータを高速化し、駆動モ−タの両軸に給
気ファンと排気ファンを取り付け、さらに駆動モータ、
両ファン、および消音器を外筒ケーシングに内蔵する。
これにより従来より大幅な小形化と低騒音化を図ってい
る。また、ターボ形ファンの羽根車出口は静圧が高
く、羽根車の吐出空気を直接モータ外周に導流すること
ができるので、給気と排気をモータ外周に導流して、し
かも給気と排気が混合せずモータ軸に平行に通風させ
る。これにより従来のモータ冷却ダクトを不用とし給気
路と排気路の容積を大幅に縮小すると同時に、給気路と
排気路が外筒ケーシング内に内蔵しているので、従来の
給気路と排気路からのファン騒音が大幅に低減して、大
幅な低騒音化が図れる。

【００１１】さらにモータ外周にフィンを付けて通気
でモータの冷却を加速すると同時に、給気と排気が混合
せずに隣接して通風できるようにフィンが仕切板として
機能している。

【００１２】本発明の換気装置ではモータの冷却用空
気として、外気（給気）でも車内気（排気）でも何れか
一方を使用することができる。一方の空気が低温で他方
が高温の場合は、低温の空気をモータ外周のフィン間に
通気してモータを高効率でモータを冷却し、他方の高温
空気は低温空気とモータ外周フィンのさらの外周を通気
させて低温側の空気及びモータフィンと断熱させ、この
断熱材により通気路からのファン騒音をさらに低減する
ことができる。

【００１３】また本発明では外気（給気）と排気が熱
交換しながらモータを冷却することもできる。この場合
のフィンは外気と排気の仕切板としての機能とモータ冷
却の機能を兼ねており構造が簡単であるから、換気装置
さらに小型化が図れる。

【００１４】さらに本発明では駆動モ−タに直結して
いる給気ファンと排気ファンとは別のファンにより低温
空気をモータの外周に導流してモータを冷却することも
できる。

【００１５】以上述べたように、本発明の実施例によれ
ば、静音化の図られた高効率で小型の換気装置が提供で
きる。

【００１６】以下、図面を用いて本発明の一実施例につ
いて説明する。

【００１７】図１は、本発明の実施例を示す断面図であ
り、図１において、換気装置は、モータケーシング１で
包囲された駆動モータ２、駆動モータ２の両軸に給気用
のターボファン３、排気用のターボファン４を取付け、
これらを包囲する内周側に吸音材１５を粘付した外筒ケ
ーシング５から構成され、外筒ケーシング５には、外気
用の吸込口６と吐出口７、排気用の吸込口８と吐出口９
を設けた構造としている。

【００１８】モータ２が駆動すると、給気ファン３、排
気ファン４が駆動し、外気吸込口６から外気１０が流入
し、給気ファン３内を流れ、モータケーシング１の外周
に設けられた冷却フィン１１内を通風し、外気吐出管１
２を経て外気吐出口７から吐出していく。排気１３は、
排気吸込口８から流入し、排気ファン４内を流れ、冷却
フィン１１内を通風し、排気吐出管１４を経て排気吐出
口９から吐出していく。

【００１９】本発明では、小型、高性能、高効率化を図
るために、ファンの形式をターボファン形式とし、高効
率化による低騒音化を図っている。また、外筒ケーシン
グ５の内周側に吸音材１５を内張りすることで、消音効
果が増し、騒音の低減が図られる。さらに、ファン、モ
ータ、消音器を外筒ケーシング５内に内蔵した構造のた
め、小型化も図られる。

【００２０】図２、図３は、本発明の換気装置が高速車
両に設置されている状態を示し、換気装置５は空調装置
３３とともに車体３２の下部に取付ている。複数の車両
から編成される高速列車では、何れの車両でも換気装置
と空調装置を各１台ずつ車体３２の下部に取付けてい
る。

【００２１】図３は、車内３６と換気装置５、空調装置
３３との間の空調、換気に伴う空気の流れを模式図で示
している。排気１３は排気ファン４により車内３６より
吸引し排気ファン４を経て１３ｅのように車外へ排出す
る。また、新鮮な外気は吸気ファン３により１０のよう
に車外より吸引し吸気ファン３を経て１０ｅのように空
調装置の上流部３３ａ内に流れる。一方、空調装置３３
は、車内３６の循環空気３７を吸引し３７ａのように空
調装置の上流部３３ａへ導流する。空調装置では上流部
３３ａ内で循環空気３７ａと外気１０ｅが混合し、混合
空気は蒸発器３８を経た下流部３３ｂ内では温度と湿度
が適宜に空調された状態となり、３７ｄのように車内３
６へ流れる。このように、気密構造の高速車両にあって
も換気装置５によって車内３６では排気１３を流出し、
新鮮空気は空調された状態で３７ｄのように補給するこ
とができる。

【００２２】図４、図５は、本発明における一実施例で
あり、図４は図１におけるＡ−Ａ´断面図、図５はＢ−
Ｂ´断面図である。図４において外気吸込口６から流入
した外気１０は、給気ファン３からモータ外周に設けた
冷却フィン１１内を駆動モータ２を冷却しながら通風
し、外気吐出口７へ向かって順次拡大されていく形態の
外気吐出管１２から外気吐出口７へ吐出していく。図５
に示すように給気ブロワ３、排気ファン４が駆動した際
に冷却フィン１１に流入する給気１０と排気１３とがフ
ィン内で混合しないように隣接して通風出来るように仕
切状のフィンとし、給気と排気とが同時に熱交換が出来
る空冷フィン形状としている。

【００２３】これにより、駆動モータ２が給気と排気に
よって冷却されて、また給気と排気が同時に熱交換が出
来る。図４、図５は、とくに排気が給気より低温の場合
であり、この場合駆動モータ２が排気によって効率よく
冷却されると同時に、給気も低温となり、給気フアン下
流の空調機の空調負荷も軽減されて空調機の高性能化が
得られる（空調能力が約１５％増加する）。

【００２４】図６は、本発明における他の実施例であ
る。本発明では、図６に示すように、モータケーシング
１ａで包囲された駆動モータ２ａと、駆動モータ２ａの
両軸に２段型の外気用ターボファン３ａ、３ｂ、２段型
の排気用ターボファン４ａ、４ｂを包囲する外筒ケーシ
ング５ａから構成され、外筒ケーシング５ａには、外気
用に吸込口６ａと吐出口７ａ、排気用の吸込口８ａと吐
出口９ａを設けた構造としている。また外筒ケーシング
５ａの内周側には、吸音材１５ａを粘付している。２段
型のターボファンを取付けることにより、羽根車部分が
更に小型化されるので、換気装置の全体容積が小型化さ
れ、吸音材１５ａによって低騒音化される。

【００２５】図７は、本発明における他の実施例であ
り、図８は図７におけるＣ−Ｃ´断面図である。本発明
では、図７、図８に示すように、排気が高温でモータの
冷却が出来ない場合に給気ファンからの外気で冷却でき
るような構造としている。駆動モータ２ｂが駆動する
と、給気ファン３ｃ、排気ファン４ｃが回転し、外気吸
込口６ｂから外気２０が流入し、給気ファン３ｃ内を流
れ、モータ外周に設けられた外気流路２２に流入し駆動
モータ２ｂを冷却し、外気吐出口７ｂから吐出してい
く。排気２１は、排気吸込口８ｂから流入し、排気ファ
ン４ｃ内を流れ、外気流路２２の外周側に設けられた排
気流路２３を通風して、排気吐出口９ｂから吐出してい
く。外気と排気とが混合しないように給気流路２２と排
気流路２３の間は断熱シート２４で仕切った構造として
いる。

【００２６】これにより、排気が高温となって、モータ
の冷却が出来ない場合でも、給気によって駆動モータが
冷却出来る。

【００２７】図９は、本発明における他の実施例であ
り。図１０は図９におけるＤ−Ｄ´断面図、図１１は図
９におけるＥ−Ｅ´断面図である。本発明では、図９、
図１０、図１１に示すように、排気が高温で、しかも給
気ファンの圧縮作用により給気も高温の場合に、本発明
では換気装置のファンと異なる他のファンによって外気
をモータの外周に導流して駆動モータを冷却する構造と
している。駆動モータ２ｃが駆動すると、給気ファン３
ｄ、排気ファン４ｄが回転し、外気吸込口６ｃから外気
２５が流入して、給気ファン３ｄ内を通って、給気流路
２２ａを通風して外気吐出口７ｃから吐出していく。排
気２６は、排気吸込口８ｃから流入し、排気ファン４ｄ
内を通って、給気流路２３ａを通風して排気吐出口９ｃ
から吐出していく。モータを冷却するモータ冷却風２８
は、モータ冷却風吸込口２７から流入し、モータ外周に
設けられたモータ冷却流路２９を駆動モータ２ｃを冷却
しながら通風しモータ冷却風吐出口３０から吐出してい
く。給気２５、排気２６、モータ冷却風２８がそれぞれ
混合しないように給気流路２２ａ、排気流路２３ａ、モ
ータ冷却流路２９は、吸音材で仕切った構造としてい
る。

【００２８】これにより、排気および給気が高温デ、両
空気ではモータを冷却出来ない場合でも換気装置のファ
ンとは異なる他のファンによってモータ冷却風を導流し
てモータを冷却することが出来る。

【００２９】以上、本発明の詳細な内容を述べたが、本
発明は従来の換気装置に比べ、ファン効率が１０％向上
して騒音が約１０ｄＢ低減し、また装置の容積が３０％
小型化する。さらに給気・排気の温度に対応して本発明
の通気構造とすれぱ、モータを高効率で冷却することが
できる。

【００３０】本発明の実施例によれば、高速モータと
モータの両軸に単段ターボファンを使用し、外筒ケーシ
ング内にファン、モータ、消音器を内蔵することによ
り、小型・高効率化が図られ、消音器によって低騒音化
が図られる。モータ外周に外気と排気が混合せずに隣
接して通風出来る仕切状の空冷フィンを設けることによ
り、モータの冷却と給気と排気の熱交換が出来る。高
速モータの両軸に２段ターボファンを取付けることによ
り、さらに小型化が図られる。また給気ファンの外気
でモータを冷却するモータ空冷構造にしたり、換気装
置のファンと異なる他のファンにより外気を導流してモ
ータを冷却するモータ空冷構造にすることにより、排気
が高温であってもモータを冷却することが出来る。

【００３１】以上〜の発明により、従来構造の換気
装置に比べ、ファン効率が１０％向上すると同時に騒音
が約１０ｄＢ低減し、さらに装置の容積が３０％小型化
する。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、高速モータの両軸に単
段ターボファンを取付け、外筒ケーシング内に両ファ
ン、モータ、消音器を内蔵したことにより、小形で低騒
音、高効率の車両用換気装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施例を示す図である。

【図２】本発明の換気装置の高速車両における設置例を
示す図である。

【図３】本発明における一実施例の空気流れの説明図で
ある。

【図４】図１におけるＡ−Ａ´断面図である。

【図５】図１におけるＢ−Ｂ´断面図である。

【図６】本発明における他の実施例を示す図である。

【図７】本発明における他の実施例を示す図である。

【図８】図７におけるＣ−Ｃ´断面図である。

【図９】本発明における他の実施例を示す図である。

【図１０】図９におけるＤ−Ｄ´断面図である。

【図１１】図７におけるＥ−Ｅ´断面図である。

【符号の説明】

１…モータケーシング、１ａ…モータケーシング、１ｂ
…モータケーシング、１ｃ…モータケーシング、２…駆
動モータ、２ａ…駆動モータ、２ｂ…駆動モータ、２ｃ
…駆動モータ、３…給気ファン、３ａ…給気ファン、３
ｂ…給気ファン、３ｃ…給気ファン、３ｄ…給気ファ
ン、４…排気ファン、４ａ…排気ファン、４ｂ…排気フ
ァン、４ｃ…排気ファン、４ｄ…排気ファン、５…外筒
ケーシング、５ａ…外筒ケーシング、５ｂ…外筒ケーシ
ング、５ｃ…外筒ケーシング、６…外気吸込口、６ａ…
外気吸込口、６ｂ…外気吸込口、６ｃ…外気吸込口、７
…給気吐出口、７ａ…給気吐出口、７ｂ…給気吐出口、
７ｃ…給気吐出口、８…排気吸込口、８ａ…排気吸込
口、８ｂ…排気吸込口、８ｃ…排気吸込口、９…排気吐
出口、９ａ…排気吐出口、９ｂ…排気吐出口、９ｃ…排
気吐出口、１０…給気、１０ａ…給気、１０ｂ…給気、
１０ｃ…給気、１０ｄ…給気、１１…冷却フィン、１１
ａ…冷却フィン、１１ｂ…冷却フィン、１１ｃ…冷却フ
ィン、１２…給気吐出管、１２ａ…給気吐出管、１２ｂ
…給気吐出管、１２ｃ…給気吐出管、１３…排気、１３
ａ…排気、１３ｂ…排気、１３ｃ…排気、１３ｄ…排
気、１４…排気吐出管、１４ａ…排気吐出管、１４ｂ…
排気吐出管、１４ｃ…排気吐出管、１５…吸音材、１５
ａ…吸音材、１５ｂ…吸音材、１５ｃ…吸音材、１６…
回転方向、１６ａ…回転方向、１７…給気、１７ａ…給
気、１７ｂ…給気、１７ｃ…給気、１７ｄ…給気、１７
ｅ…給気、１７ｆ…給気、１８…排気、１８ａ…排気、
１８ｂ…排気、１８ｃ…排気、１８ｄ…排気、１８ｅ…
排気、１８ｆ…排気、１９…リターンガイドベーン、２
０…給気、２０ａ…給気、２０ｂ…給気、２０ｃ…給
気、２０ｄ…給気、２０ｅ…給気、２１…排気、２１ａ
…排気、２１ｂ…排気、２１ｃ…排気、２１ｄ…排気、
２１ｅ…排気、２２…給気流路、２２ａ…給気流路、２
３…排気流路、２３ａ…排気流路、２４…断熱シート、
２５…給気、２５ａ…給気、２５ｂ…給気、２５ｃ…給
気、２５ｄ…給気、２５ｅ…給気、２６…排気、２６ａ
…排気、２６ｂ…排気、２６ｃ…排気、２６ｄ…排気、
２６ｅ…排気、２７…モータ冷却風吸込口、２８…モー
タ冷却風、２８ａ…モータ冷却風、２８ｂ…モータ冷却
風、２８ｃ…モータ冷却風、２８ｄ…モータ冷却風、２
９…モータ冷却流路、３０…モータ冷却風吐出口、３１
…モータ冷却風吐出管、３２…車体、３３…空調装置、
３４…車輪、３５…レ-ル、３６…車内、３７…循環空
気、３８…蒸発器、３９…車体床板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高津恭茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ファンを吸込流路及び吐出流路を有するケ
ーシング内に内蔵し、気密構造である高速車両等を連続
的に換気する車両用換気装置において、高速モータの両
軸に単段ターボファンを取付け、装置の外筒ケーシング
内に両ファンとモータ、および消音器を内蔵したことを
特徴とする車両用換気装置。
【請求項２】請求項１に記載の車両用換気装置におい
て、モータ外周のフィンにより給気と排気を交互に仕切
って通風し、給気と排気が熱交換できる構造としたこと
を特徴とする車両用換気装置。
【請求項３】請求項１に記載の車両用換気装置におい
て、モータ外周の通気路を径方向に２段とし、内周側に
は低温空気を、外周側には高温空気を導流させた構造を
特徴とする車両用換気装置。
【請求項４】請求項１に記載の車両用換気装置におい
て、換気装置のファンと異なる他のファンにより外気を
導流してモータを冷却するモータ空冷構造を特徴とする
車両用換気装置。
【請求項５】請求項１に記載の車両用換気装置におい
て、高速モータの両軸に２段ターボファンを取付けたこ
とを特徴とする車両用換気装置。