コンプレッサーとは？鉄道における役割と重要性

2022年2月19日

こんにちは！今回は鉄道に使うコンプレッサーについてお話しします！

疑問を持つ子

空調装置はわかるけど、コンプレッサーってなに？？

悩む子

コンプレッサーってなにに使ってるの？

こんな疑問にお答えします！

コンプレッサーは簡単に言うと、圧縮空気を作る装置です。圧縮空気は鉄道車両では

ブレーキの動作
ドアの開閉
パンタグラフの上げ下げ

などに使用されています。つまり

圧縮空気は安全にかかわる重要な部分に必要！

ということです

今回はそんなコンプレッサーについてお話していきたいと思います

それでは、よろしくお願いします！

コンプレッサーとは

コンプレッサーは空気圧縮機・圧縮空気装置などとも呼ばれ、名前の通り空気を圧縮する装置のことになります

外の空気を吸い込み、圧縮して吐き出すということをしています

自転車に空気を入れる際にピストンの空気入れを使ったことがある方は、イメージが付きやすいかもしれませんね

コンプレッサーはそれが電動になった機械のことです

自転車屋さんでホースから空気を入れさせてもらう時、あのエアーはコンプレッサーで作っています

その他身近なところでは

冷蔵庫
エアコン
エアで動くドリル

などに使用されています

なぜ空気を圧縮する必要があるのか

ではなぜ空気を圧縮する必要があるのかというと

空気を圧縮すると、物を動かせるほどのパワーが生まれるからです！

驚く子

え、どゆこと？？

例えば目の前の紙1枚に対して、ふーっと吹けば紙は飛んでいきますね？

これは吹くときに圧縮された空気が力を持っている事になります

このように物体にはたらく力を空気の圧力といいます

圧力の単位は「Pa：パスカル」となります

Paは1平方メートルあたりにかかる力のことを言います。式で表すと

$Pa = N / m^2$　（Nは力の単位）

つまりPaの値が高いほど、より大きな力がはたらくということになります

圧縮した空気は元に戻ろうとするため、この時に力を発揮します

この力を生むために空気を圧縮しています

ボイルの法則（参考）

ここからは参考になりますので飛ばしてもらって大丈夫です

突然ですが、「ボイルの法則」というものが物理の世界にはあります

ボイルの法則
一定温度では気体の体積と圧力は反比例するという法則。1662年にイギリスのボイルが実験から発見した
出典：コトバンク

一定温度とは温度が同じ場合ということになります。これは式で表すと

$P_1V_1 = P_2V_2$
$P_1$：元の圧力、$V_1$：元の体積、$P_2$：変化後の圧力、$V_2$：変化後の体積

という式になります

ここで圧縮させるとは体積が縮小することなので、仮に圧縮させて体積を半分にしたとすると

$V_2 = 1/2 V_1$

となるので

$P_1V_1 = P_2 ×1/2 V_1$

$P_2 = 2 P_1$

となり、変化後は圧力が倍になっているということになります

参考終わり

鉄道におけるコンプレッサーの役割と重要性

それでは鉄道車両においてコンプレッサーはどんな役割を果たすのか、圧縮空気が使用されているのは主に

ブレーキ
ドア（圧縮空気を使わないドアもある）
パンタグラフの上げ下げ（上げには使わないものもある）

などが上げられます。どれも非常に重要な機器ですね

言い換えるとコンプレッサーに不具合があった場合には

ブレーキが動作しない
ドアが開閉しない
パンタグラフが昇降しない

といったことが想定されます

特にブレーキは電気が使用できない時でも使えるために圧縮空気を用いているので、圧縮空気を作れなくなることは非常時の担保がとれなくなることを意味します

しかし、万が一コンプレッサーが故障して圧縮空気が作れなくなってしまっても、タンクに溜めている分があるので、ブレーキがかけられなくなるということにはなりません

通常、コンプレッサーで作った圧縮空気は一度タンクに溜めてから、ブレーキなどに使用します

コンプレッサーの作った圧縮空気を使用する機器の解説はこちら（ドア、空気バネ）

まとめ：コンプレッサーは鉄道では非常に重要な役割！各鉄道会社で厳しい検査をしているので安心！

今回は三菱電機の不正検査が発覚した、コンプレッサーについての説明と役割についてお話しました

不正検査は当然許されるものではありませんが、特に安全に関わる機器においてはその重要性は言うまでもありません

しかし、鉄道各社が国の法令に基づき定期検査をしっかりと行っている為、不安に思う必要はありません

また仮にコンプレッサーに不具合が見つかっても、すぐに影響がないような保安の仕組みも取られておりますので

シモ

安心してご利用いただければと思います！

また電車で用いるコンプレッサーには種類があるので、詳しくこちらの記事でぜひ勉強してみて下さい！