ちくのう症(蓄膿症)は「菌」が原因!?

国鉄の車両ですが、電動機の冷却風を車体側から取り込むために妻側や側面にルーバーがありましたが、台車搭架のモーターの冷却風をなぜわざわざ車体側から取ったのでしょう。
今まで気にならなかったのですが、そういえばブロワーや風洞も見たことがありません。
どのような風回りなのでしょう。
主抵抗器のブロワーはわかりやすいのですが。

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A 回答 (4件)

昔の電車や貨物列車のブレーキには鋳鉄の制輪子が使われており、これは停車等ブレーキ使用時に盛大に鉄粉を撒き散らしていました。

そのため、駅周辺の線路は鉄粉の錆で真っ赤になっていたほどです。
また、電車路線沿線の宅地化や道路の舗装化も現在ほどは進んでおらず、畑などからくる土埃もかなりのものでした。

モーターの冷却というのは、基本的にモーターの電機子に組みつけられた羽根が電機子と共に回転することによって強制的に通風を行なうのですが、新性能電車はカルダン駆動による高回転モーターが採用されて冷却用に取り入れた空気内の異物に対してシビア(高回転であるゆえに、小さな異物でもモーターが損傷する可能性がある)になったため、上記の鉄粉や埃などからモーターを保護するためにわざわざ吸気用ルーバーと風洞まで設けて冷却用空気を取り入れているものと推測されます。

旧性能電車の主電動機は、吊り掛け式という駆動方式ゆえに大トルク・低回転のモーターだったので、モーター直付けや床下設置の吸気濾過器で済み、ここまでシビアな設計はしなくてもよかったようです(それゆえに旧性能電車にルーバーを設けた車両はいない)。
ただ、72系電車の台枠に103系や113系の車体を載せたいわゆる「アコモ改造車」にはちゃんと吸気ルーバーが付いているところをみると(モハ62などはオリジナルの113系車体に無い、車体側面ルーバーがある)、この風洞は旧性能電車でも有効であるようです。

103系などの通勤型(101系は除く)の吸気用ルーバーは車体側面戸袋部にあり、そこから戸袋を風洞の替わりにして空気を床下まで導き、床下台枠の隙間に作られた風洞を通り、モーター直上から蛇腹式のダクトでモーターに導かれます。

近郊型・急行型は妻面に吸気取り入れ口があり、そこから妻面内に作られた風洞を通り、床下風洞を経由してモーターに空気を送っています。
また、クモハ165やクモハ475のような制御電動車の運転台側や、モハ164-500番台のように妻面に中間運転台の窓があって妻面内に風洞が設けられない車両は、屋根上に大型の押し込み通風器を2基設けて、そこから客室とデッキを仕切る壁内に設けた風洞を通して冷却用外気を床下へ送っています。
近年、近郊型の中間電動車に運転台取り付けを行なった車両については、運転室至近の戸袋部に吸気ルーバーが設置されていますね。

特急型も近郊型・急行型と同様に妻面に吸気取り入れ口があるですが、風洞は妻面内に埋め込まれているのではなく、妻面に風洞ダクトそのものが露出している構造でした。

なお、積雪地帯を走行する車両では、この妻面のダクトでは雪の侵入を防ぎきれず絶縁不良等雪を原因とする事故が起こる為、電動車の車体端部に雪切室が設置され、ここで吸気した外気から雪を分離した後にモーターに送るようになりました(最初の採用は北海道向け711系)。
この雪切室は、東北・上越新幹線用として開発された200系新幹線にも遠心分離式のものが採用されており、吸気容量が大きい為か雪切室下部に遠心分離された雪の排出口が見られます。

また、通勤型や近郊型の車体中央付近の扉の戸袋部に設置されているルーバーは床下の電動発電機の冷却用吸気口です。

近年は、高架化や地下化の進展、沿線の宅地化に伴って土埃も減少し、貨物列車も昔から比べると本数が減った上に制輪子も合成制輪子が採用されて鉄粉の散乱も減った為にこのようなルーバーを採用した車両が減少したのだと思います。

余談ですが、バスにも電車と同じようなことがおこっています。
昔の(リアエンジン)バスのエンジン用吸気口は、屋根上に設置された長いダクトの先にありましたが、最近のバスの吸気口は車体後ろ上部隅にあります。
道路の舗装化が進展して土埃が減少したために、以前のような長いダクトを設けなくてもよくなったのですね。
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この回答へのお礼

いやあ、ありました!
ヤマケイの広田尚敬さんのフラッシュ写真、DT21B台車にしっかり写っていました。
これですか、何の変哲もないただのジャバラですね!
これはHO模型でも作りこむ人はいない部品ですね。
おっしゃる事にも納得です。
ありがとうございました。
すべて解決です。

お礼日時:2008/09/03 22:35

走行中の電車の床下は車輪や制輪子から出た埃が飛んでいたりして空気が汚いので、冷却風は車体の上の方から取っているとも聞いたことがあります。



最新のインバータ車でも、よく見るとちゃんとルーバーがついてますよ。
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この回答へのお礼

その様ですね。
最近は鉄道をめったに利用しないので、インバーター車の事がうとくて・・・

お礼日時:2008/09/03 22:37

>台車搭架のモーターの冷却風をなぜわざわざ車体側から取ったのでしょう…



雪害防止です。
自然通風では雪を一緒に吸い込み絶縁不良となり、直流機の時代にフラッシュオーバー事故が起こったからです。
雪の降らない地方の鉄道会社では、モーター自身にストレーナを背負わせた自冷式も多々あります。

>そういえばブロワーや風洞も見たことがありません…

電車では、モーターの内部にファンがあり、吸い込んでいるのです。
風洞は、外からでは見えにくいだけでつながっていますよ。

機関車では、ブロワーによる強制通風です。

以上、直流機の時代に某電機メーカーで電車モーターの設計に携わった者からでした。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
鉄っちゃんやって○○年、仕事で機械屋になって○○年、今頃になって具体的なところで疑問である事に気付きました。

雪切室がそうですね。
電車では自冷なんですか。
ブロアーの他冷で低速高負荷にも対応しているのかと勘ぐってしまいました。
で、お話からすると今のインバーター交流モーターではもう付けなくなったのでしょうか。

でも本当、今頃になってこんなささいな事で関心しております。

お礼日時:2008/09/02 23:41

強度が要求される台車枠に大穴を空けるわけにはいかないので、車体の側面から冷却風を取り入れる構造です。

モーター側に羽根があり、モーターの回転で冷却風を吸い込む構造ですね。風道は外板と内張りの間を通り(形式によっては戸袋を活用してます)、台車上部から蛇腹の風道でモーターにつながれています。

車両工場公開などに行くとたいていは、検査のために外されている台車がありますから、見れますよ。
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この回答へのお礼

なるほど!
それで103系も205系も戸袋部に口があるのですね。
妻面も近い場所ですね。
博物館に行ったら首を突っ込んで確認したいと思います。
バカ丸出しになりますけど・・・

お礼日時:2008/09/02 23:21

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電車ってどうやってモーターを冷却しているのですか?
モーター内にファンでもついているのですか?

Aベストアンサー

>モーター内にファンでもついているのですか?

はい、その通りです。
http://www3.toshiba.co.jp/power/pic/secret/traction_motors.htm
戸袋や妻面からダクトを通して吸気する場合もあります。

QVVVFインバーターってなんですか?

できれば初心者にもわかるような説明(何も知らない人に「VVVFってなに?」って聞かれて答えられるようになりたい)お願いします。

またなんのためにこれはあるのでしょうか?

Aベストアンサー

質問者様こんにちは
VVVFとはすでにNo.1さんが書かれたとおりです。
昔、小学校でモーターの電圧と回転数の関係を理科の時間でやったことがあると思います。またはモーターの変わりに豆電球かもしれませんが。
ここで、思い出してください。電池1個1.5Vの時と電池を2つを直列につないで、3Vとしたとき、豆電球の明るさ、またはモーターの回転数はどうなるかというと、電圧を高くしたほうが(明るく)もしくは(回転数があがる(早く回る))様になります。
これは電圧と明るさ(もしくは回転数)が比例関係にあります。
直流(DC)のモーターは単純に電圧を変えてやることが回転数を変化させることができるとなんとなく判るかと思います。
ただ、直流モーターの場合、中に回転子とそれに電気を供給するためにブラシがあります。詳しい構造とかの説明は省きますが、構造が複雑なのと、摩擦部分があるので、保守に手間がかかります。
それに対して、交流モーターですが、回転子を鳥かごの様な状態にして(この回転子に電気を供給する必要はありません。)その周りに90度異なる位置にコイルを設け、それぞれのコイルにかかる電圧をずらして供給してやります。(この電圧のずれを”位相”といいます。)
位相をずらしてやるには、片方のコイルだけコンデンサを挿入すれば、単純に90度位相のずれた状態で電圧が加わります。回転子をちょっと回してやれば回転をはじめます。
回転数を変えてやるにはどうするかというと、交流の周波数を変えてやる方法と電圧を変えてやる方法とがあります。
ただ、交流モーターの場合、昔の技術では簡単に周波数を変える技術がありませんでした。こうなると電圧の制御で回転数を変えてやるのですが、電圧で回転数を変えてやる方法では、回りはじめの時、トルク(力)が必要な用途に向かない傾向があります。また、交流モーターを逆回転させたいとき、反対側に別のコイルを設けて切替えなければなりません。一定回転で同一方向に回転する様な用途に交流モーターは向いているのです。構造は一見簡単ですが、電車の様に走りはじめに力の必要な速度制御を必要とする用途には向きません。
以上は単相交流(一般的な家庭に供給されている電力)の場合です。
交流にはそのほかに3相交流というのがあります。3本の線(ここではそれぞれ U、V、Wと名づけます。)電気の供給の仕方は、UとVの位相を120度ずらします。またVとWはさらに120度ずらします。WとUの関係は更に120度ずらします。合計すると360度1回転ずらして供給してやります。通常、3対の電力を供給するのに、位相を考えなかった場合、電源から負荷に行く線と負荷から電源に戻る線で2本、3対ですから2×3で6本の線が必要ですが、位相を120度ずらすことにより、3本の線で供給することができます。
ここで3相交流モーターの登場となります。回転子の周りに120度ずつ物理的にずらした3つのコイルを配置し、それぞれ、U-V間、V-W間、W-V間に接続してやります。すると、回転磁界が発生し、その中央に配置されている回転子は都度それぞれ強くなるコイルの磁界に引っ張られて回転します。また、逆回転させるにはU,V,Wのうち、2つの線の接続を入れ替えれば、容易に逆回転します。3相の交流モーターは構造が簡単です。なにしろ、回転子に電源を供給する必要が無いので、ブラシなど回転子を擦る接触部が不要です。
電車の場合、逆方向に進んだりしますから、正回転、逆回転が簡単にできることが必須です。また、モーターの回転数を変えてやるには電圧と周波数を変えてやればよいのですが、同じく、昔は簡単に周波数を変えることができず、鉄道の用途には用いられませんでした。(外国ではわざわざ3本の架線を準備して実用化試験をしたこともあった様ですが、地上施設が複雑なのと、電圧のみで制御しようとしたせいか、実用化はされなかった様です。)
近年、(とはいっても20年以上経ちますが)半導体技術の進歩で、周波数を自由自在に変えることのできる3相交流を直流から作ることができる様になりました。電圧と周波数を変えることにより、トルクの必要なときに必要なトルクが得られるのと、連続的に速度が変化していくため、スムーズな加速が得られる様になり、これで晴れて鉄道車両に交流モーターが使える様になりました。
鉄道車両に使う場合、直流モーターの様にブラシなどの保守がかからず、ブラシの無い分、回転の力を得るためのスペースが大きく取れますから、大きさのわりに強力なモーターとなります。また、連続的にトルクを変化させるので、電気機関車に使用すれば、いままでの抵抗を切替える制御方式の場合は切り替わる瞬間に空転する恐れもありましたが、その心配もなくなります。
なお、身近なところで、インバーターエアコンというのもあります。
これも、基本的には連続的にモーターの回転数を変化させることができるので、室温にあわせた冷房(暖房)の連続的な制御ができ、効率よく冷やしたり、暖めたりすることができます。
これも一般家庭の単相交流→直流に整流→3相交流をインバーターで作って、モーターの回転制御をする 様になってます。
判りやすい様に例を挙げてみましたが、なんとなくお解かりいただけたでしょうか?

質問者様こんにちは
VVVFとはすでにNo.1さんが書かれたとおりです。
昔、小学校でモーターの電圧と回転数の関係を理科の時間でやったことがあると思います。またはモーターの変わりに豆電球かもしれませんが。
ここで、思い出してください。電池1個1.5Vの時と電池を2つを直列につないで、3Vとしたとき、豆電球の明るさ、またはモーターの回転数はどうなるかというと、電圧を高くしたほうが(明るく)もしくは(回転数があがる(早く回る))様になります。
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Aベストアンサー

>十字化で窓を分けている車両は古い車両で、真ん中に縦1本分けて
>いる車両は古くはない車両だと認識しているのですが

大体その認識で合っています。

十字になっている車両は、窓が「上昇」することで開けるようになって
います(上半分の窓は下がる場合もあります)。窓が上昇する場合、
窓の下側に「穴」が不要なので、ここに流れ込む雨もなく車体が錆び
にくい、構造が簡単で安く付くというメリットがあります。

その代わり、窓を開けるためには、力を入れて窓を持ち上げる必要が
あるだけでなく、席に座っている人に目一杯風が当たりますから、
サービス上は窓が下がるほうが有利なんです。

(サービス重視の関西の民鉄では、そういう理由で古い車両でも下降式
 の窓を使う場合があります。阪急の920系など戦前製でも下降式です)

新しい車両はステンレスなど、錆びない金属を使っていますので、窓の
下部に穴が開いていても大丈夫なので、サービス上有利な下降式になって
いるんです。

更に新しい車両は、空調がしっかりしていますので、窓を開ける必要が
なくなったために「固定式」になっている場合があります。固定式の場合
窓は目一杯大きくしても、別に動かすわけじゃないので(動かす場合、
余り大きいと重くて大変)縦横の桟がなくなっている場合があるんですよ。

窓が上昇・下降・固定という問題は、窓の構体をどう入れるか(後ハメ
にするか始めから作っておくか)、日よけをどう設置するかという問題
もあって、結構ややこしいんですよ。

>十字化で窓を分けている車両は古い車両で、真ん中に縦1本分けて
>いる車両は古くはない車両だと認識しているのですが

大体その認識で合っています。

十字になっている車両は、窓が「上昇」することで開けるようになって
います(上半分の窓は下がる場合もあります)。窓が上昇する場合、
窓の下側に「穴」が不要なので、ここに流れ込む雨もなく車体が錆び
にくい、構造が簡単で安く付くというメリットがあります。

その代わり、窓を開けるためには、力を入れて窓を持ち上げる必要が
あるだけでな...続きを読む


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