特 集 【sustinaシリーズ S13 /S23 /HYBRID

高 速 車 両 用 サイクロン 式 集 塵 装 置 の 開 発
換 気 装 置 の 吸 い 込 み 口 に 設 置 したフィルタに 塵 埃 が 多
く 付 着 すると, 給 気 量 が 減 少 するため, 車 内 空 気 の 清 浄
性 が 低 下 するだけでなく, 車 内 圧 力 が 低 下 傾 向 になり 耳
つんが 発 生 しやすくなるため,メンテナンス 作 業 の 際 ,
フィルタを 定 期 的 に 新 品 に 交 換 している.このフィルタ
購 入 と 交 換 作 業 がメンテナンス 上 の 負 担 となっているの
が 現 状 である.
量 が 減 った 空 気 を 供 給 する. 空 気 の 流 れの 発 生 源 は 換 気
装 置 内 の 給 気 送 風 機 が 担 う.
集 塵 装 置 の 方 式 を 比 較 検 討 し,メンテナンスの 軽 減 が
見 込 め, 新 幹 線 車 両 の 換 気 方 式 に 適 した 集 塵 方 式 を 選 定
した.
現 在 , 一 般 に 使 用 されている 集 塵 装 置 は, 重 力 式 , 慣
性 式 , 遠 心 式 , 洗 浄 式 ,ろ 過 式 , 電 気 式 の6 種 類 に 分 類
され, 現 状 はろ 過 式 が 採 用 されている. 他 の 方 式 のうち,
重 力 式 , 慣 性 式 , 洗 浄 式 , 電 気 式 については,その 性 能
を 確 保 するためには, 塵 埃 を 含 んだ 空 気 の 流 速 を 比 較 的
低 くする 必 要 があり, 集 塵 装 置 が 大 きくなる. 一 方 , 新
幹 線 車 両 の 集 塵 装 置 設 置 可 能 スペースには 限 りがあり,
寸 法 の 制 約 が 厳 しいことから,これらの 方 式 の 採 用 は 不
可 能 であると 判 断 した.
遠 心 式 (サイクロン 方 式 )は, 他 方 式 と 比 べ 圧 力 損 失
が 高 めの 傾 向 にあるが, 一 般 的 には 現 状 のろ 過 式 と 大 差
なく, 集 塵 性 能 についても 遜 色 がない.また, 集 塵 した
塵 埃 の 回 収 は 必 要 であるが,フィルタの 交 換 は 不 要 とな
ること,フィルタの 目 詰 まりによる 給 気 風 量 の 減 少 がな
いことから,メンテナンスの 負 担 の 軽 減 が 可 能 な 方 式 と
して, 開 発 を 進 める 方 式 として 選 定 した.サイクロン 方
式 は, 近 年 , 家 庭 用 掃 除 機 としても 広 く 使 われているが,
紙 パック(フィルタ)の 交 換 が 不 要 で, 吸 引 力 の 低 下 が
ないことが 長 所 であり, 同 様 の 効 果 を 新 幹 線 車 両 に 期 待
するものである.
集 塵 装 置 の 排 出 口 を 換 気 装 置 の 給 気 口 に 接 続 する 必 要
があることから, 換 気 装 置 に 隣 接 して 設 置 することとし
た. 換 気 装 置 は 車 両 の 床 下 に 配 置 されている. 車 両 の 床
下 には 多 くの 機 器 が 配 置 されており,それらの 機 器 との
干 渉 を 避 けるほか,メンテナンス 作 業 の 障 害 にならない
範 囲 に 収 める 必 要 がある. 一 方 , 換 気 装 置 の 給 気 性 能 を
阻 害 しないためには, 極 力 圧 力 損 失 を 抑 えることが 必 要
であり, 支 障 がない 範 囲 で 使 用 可 能 なスペースを 最 大 限
に 使 用 して 構 成 することとした. 車 両 床 下 の 設 置 位 置 を
図 3に 示 す.
サイクロン 集 塵 装 置 の 基 本 的 な 構 造 と 動 作 を 図 2に 示
す. 上 部 が 円 筒 形 で 下 部 が 円 錐 形 をしており, 上 部 円 筒
面 に 設 けた 吸 込 口 から 流 入 した 塵 埃 を 含 んだ 空 気 が, 筒
内 を 旋 回 しながら 下 方 向 に 流 れる. 旋 回 により 遠 心 力 が
働 き, 塵 埃 は 外 周 方 向 に 移 動 し 内 壁 に 衝 突 する. 内 壁 に
衝 突 した 塵 埃 は 下 方 に 落 下 し 分 離 される. 塵 埃 量 が 減 っ
た 空 気 はサイクロン 下 部 から 反 転 上 昇 して 上 部 の 排 出 口
から 排 出 される.この 気 流 を 発 生 させるためには, 吸 込
側 か 排 出 側 のいずれかに 送 風 機 が 必 要 である. 新 幹 線 車
両 では, 上 部 の 排 出 口 を 換 気 装 置 の 給 気 口 に 接 続 し 塵 埃
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2016 年 12 月