CN103648809A - 空调装置及铁道车辆 - Google Patents

Abstract

空调装置（18）具备：吸入口（22）；具有设置于吸入口（22）并相互隔着间隔大致平行地配置的多个栅条（70）、和位于多个栅条（70）的吸入侧的端部的吸入面（74）的吸入格栅（50）；和通过吸入格栅（50）从吸入口（22）吸入空气的鼓风机；多个栅条（70）中的每个都具有从吸入面（74）向空气流动的下游侧依次配置的、相对于吸入面（74）倾斜的倾斜板部（76）和从倾斜板部（76）连续地形成并且向相对于吸入面（74）大致正交的方向且向下游侧延伸的整流板部（78）。

Description

空调装置及铁道车辆

技术领域

本发明涉及具有吸入格栅的空调装置及具备该空调装置的铁道车辆。

背景技术

目前已知有通过换气用风扇从导风口导入外部的空气，并且通过风扇从通风口导入车厢内的空气的铁道车辆用空调装置（专利文献1）。在专利文献1记载的空调装置中，从导风口导入的空气被蒸发器冷却或者被加热器加热后，从吹出口供给至车厢内。在该空调装置中，用于导入车厢内的空气的通风口设置在车厢的车顶上，并且从通风口能够看见空调装置的内部结构，因此外观性差。又，由于能够看见内部结构，因此不小心地对待，从而也存在发生内部设备损伤的情况。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2010-221921号公报；

专利文献2：日本特开2004-340497号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

相对于此，例如专利文献2中提出了不容易看到空调机的内部结构的吸入格栅的结构。在具备该吸入格栅的空调机中，由于能够通过横栅条遮挡视线，因此从吸入口难以看见内部结构。然而，在该空调机中，由于横栅条的表面为曲面，因此难以形成可得到变化少且稳定的气流的曲面形状，存在因空气流的变化而导致容易产生噪声（气流声）的问题。

本发明是为了解决上述问题而形成的，其目的在于提供能够抑制气流声的产生，并且难以看见内部结构的空调装置及具备该空调装置的铁道车辆。

解决问题的手段：

为了解决上述问题，根据本发明的空调装置具备：吸入口；具有设置于吸入口并相互隔着间隔大致平行地配置的多个栅条、和位于所述多个的栅条的吸入侧的端部的吸入面的吸入格栅；和通过所述吸入格栅从所述吸入口吸入空气的鼓风机；所述多个栅条中的每个都具有从所述吸入面向空气流动的下游侧依次配置的、相对于所述吸入面倾斜的倾斜板部和从所述倾斜板部连续地形成并且向相对于所述吸入面大致正交的方向且向下游侧延伸的整流板部。

在该结构中，通过多个栅条中的每个的整流板部可以整流空气的流动，可以抑制因空气的流动的方向变化而导致的气流声的产生。又，整流板部在相对于吸入面大致正交的方向上延伸设置，因此可以抑制对沿着整流板部流动的空气的流速增加横向成分，可以抑制因流速的提高而导致的气流声的产生。而且，多个栅条中的每个的倾斜板部相对于吸入面倾斜，因此可以通过倾斜板部遮挡视线，从而可以确保从吸入格栅的上游侧难以看到比吸入格栅靠内的内部结构。

为了解决上述问题，根据本发明的铁道车辆具备上述的空调装置、和具有车厢的车身，在车厢的车顶面设置有吸入口。

该结构涉及具备上述空调装置的铁道车辆。

发明效果：

根据本发明，通过上述结构可以抑制气流声的产生，并且难以看到空调装置的内部结构。

附图说明

图1是示出根据实施形态的铁道车辆（包含空调装置）的结构的概略剖视图；

图2是示出空调装置的要部的结构的概略剖视图；

图3是示出吸入格栅的结构的仰视图；

图4是示出吸入格栅及整流部的结构的概略剖视图；

图5是示出吸入格栅及整流部的结构的概略剖视图；

图6是示出根据比较例的吸入格栅及整流部的结构的概略剖视图；

图7是示出根据其他实施形态的空调装置中的吸入格栅的结构的仰视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明根据本发明的铁道车辆（包含空调装置）的优选的实施形态。另外，在以下的实施形态中，“前”表示铁道车辆的行进方向，“后”表示其相反的方向，“前后方向”与“车辆长度方向（轨道方向）”一致。又，“左”表示朝向行进方向时的左侧，“右”表示朝向行进方向时的右侧，“左右方向”与“车宽方向（轨枕方向）”一致。

图1是示出根据实施形态的铁道车辆10（包含空调装置18）的结构的概略剖视图，图1中的箭头表示空气的流动。如图1所示，铁道车辆10具有具备容纳乘客的车厢S1的车身12、和设置于车厢S1的地板面14上的多个座位16、和装入车身12的上部的空调装置18。

如图1所示，空调装置18具备设置于车厢S1的车顶面20的车宽方向中央部上的大致四边形的吸入口22、从吸入口22向上方延伸地设置的具有大致四边形的截面的吸入导管24、从车身12的车顶盖26向上方突出地设置的壳体28、和在车厢S1的车顶面20的背面侧在前后方向上延伸且在左右方向上隔着间隔地设置的两个车顶导管30（图1中，仅示出左侧的车顶导管30）。

如图1所示，壳体28形成为大致筐体状的结构，并且壳体28的内部空间被分隔壁32分割为比分隔壁32靠近后方的第一室S2和比分隔壁32靠近前方的第二室S3。而且，在第一室S2的底面形成有一个回风入口34和两个回风出口36（图1中仅示出一个），回风入口34与吸入导管24的上端部连接，每个回风出口36与两个车顶导管30中所对应的一个连接。又，在第二室S3的侧面形成有引入外气的外气入口38、和排出从外气入口38引入的外气的外气出口40。

如图1所示，一个车顶导管30配置在车宽方向的吸入导管24的左侧上，另一个车顶导管30配置在车宽方向的吸入导管24的右侧（图示省略）。而且，在两个车顶导管30中的每个的侧方上的车厢S1的车顶面20上，前后方向上延伸的狭缝状的吹出口42沿着所对应的车顶导管30形成，吹出口42和与其对应的车顶导管30通过连通通道（图示省略）连通。

又，如图1所示，空调装置18具备：设置于吸入口22的吸入格栅50；配置在壳体28的第一室S2内，通过吸入格栅50从吸入口22吸入空气的室内鼓风机52；配置在吸入格栅50的下游侧且室内鼓风机52的上游侧，整流通过吸入格栅50的空气的整流部54；和配置在壳体28的第二室S3内，从外气入口38引入外气，并且将该外气从外气出口40排出的室外鼓风机56。此外，空调装置18具备配置在第一室S2的加热器60及蒸发器62、配置在第二室S3的压缩机64及冷凝器66、和控制加热器60及压缩机64的控制部（图示省略）。因此，在空调装置18中，构成从车厢S1开始经过吸入格栅50、整流部54、蒸发器62、加热器60、室内鼓风机52、车顶导管30及吹出口42后返回至车厢S1的回风流路R1。又，构成从壳体28的外部S4开始经过外气入口38、冷凝器66、室外鼓风机56及外气出口40后返回至外部S4的外气流路R2。而且，通过控制部（图示省略）驱动压缩机64，以此可以通过蒸发器62冷却在回风流路R1中流动的回风，或者，通过控制部（图示省略）驱动加热器60，以此可以通过加热器60加热在回风流路R1中流动的回风。

图2是示出空调装置18的要部的结构的概略剖视图，图3是示出吸入格栅50的结构的仰视图。又，图4及图5是示出吸入格栅50及整流部54的结构的概略剖视图。如图2及图3所示，吸入格栅50为了遮挡乘客的视线等而设置于吸入口22上，并且具有在前后方向上相互隔着间隔且在车宽方向上延伸并相互大致平行地配置的多个栅条70、和在车宽方向上延伸地配置在前后方向的吸入口22的中央部上的遮盖构件72。又，如图4所示，吸入格栅50具有位于多个栅条70的吸入侧的端部的吸入面74。吸入面74是包含多个栅条70中的每个的吸入侧的端部的假想平面，是在规定下述的倾斜角度α、β时作为基准的基准面。

如图4所示，多个栅条70中的每个都具有从吸入面74朝着空气流动的下游侧依次配置的、相对于吸入面74倾斜的倾斜板部76，和从倾斜板部76连续地形成并且相对于吸入面74向大致正交的方向且向下游侧延伸的整流板部78。如图2所示，在本实施形态中，配置在遮挡构件72的前方的多个栅条70和配置在后方的多个栅条70其倾斜板部76的倾斜方向彼此相反，配置在前方的多个栅条70中的每个的倾斜板部76都形成为越靠近吸入面74越位于前方的结构，配置在后方的多个栅条70中的每个的倾斜板部76都形成为越靠近吸入面74越位于后方的结构。

如图5所示，相对于吸入面74的整流板部78的角度α位于以90度为基准±20度的范围内（70度≤α≤110度），最优选的角度α位于以90度为基准±5度范围内（85度≤α≤95度）。角度α较大地远离90度时，不能使整流空气的方向与吸入导管24延伸的方向一致，难以稳定空气的流动。又，角度α较大地远离90度时，在空气的流动上被加上横向成分而流速增大，在空气接触到整流部54时产生的气流声会增大。

如图5所示，相对于吸入面74的倾斜板部76的倾斜角度β为25度以上且55度以下。在倾斜角度β小于25度时，在整流板部78和倾斜板部76的边界部82上，空气流中产生涡流，气流声会增大。又，在倾斜角度β大于55度时，为了遮盖而需要减小栅条70的间距p，因此栅条70的个数增加，重量及成本提高。

如图4所示，在将多个栅条70中的每个的与吸入面74正交的方向的长度作为D时，该方向上的整流板部78的长度d1为0.35D以上且0.65D以下。在整流板部78的长度d1小于0.35D时，不能充分发挥整流板部78的整流效果。又，整流板部78的长度d1大于0.65D时，倾斜板部76的长度d2变短，因此为了充分发挥倾斜板部76的遮挡视线的效果而需要减小栅条70的间距p。在该情况下，栅条70的个数会增加，重量及成本会提高。

如图4所示，在遮挡构件72的前方及后方的每一侧上，将构成多个栅条70的彼此相邻的两个栅条70中一个栅条70作为第一栅条，将相对于第一栅条位于第一栅条的倾斜板部76向吸入面74倾斜的一侧的另一个栅条70作为第二栅条。在将包含第一栅条中的下游侧端缘70a及上游侧端缘70b的两者的平面作为假想基准面80时，第二栅条中的整流板部78和倾斜板部76的边界部82的至少一部分位于比假想基准面80靠近第一栅条侧的位置上。即，彼此相邻的两个栅条70的间隔（间距）p设计为边界部82的至少一部分配置在比假想基准面80靠近第一栅条侧的位置上。又，如图2所示，遮挡构件72在配置在其前方的栅条70和配置在其后方的栅条70之间的间隙Q上形成为具有大致三角形的截面的大致杆状以能够确保通气性且遮挡视线。因此，从车厢S1看不到比吸入格栅50靠近里边的内部结构。

如图4所示，间距p优选的是在不影响遮挡视线的效果的范围内尽可能较大地形成。即，在间距p较小时，栅条70的个数增加而吸入格栅50开口面积减小，得到相同流量所需的流速增大。气流声与流速的六次方大致成比例地增加，压力损失与流速的二次方大致成比例地增加，因此为了减少气流声及压力损失，优选的是尽量增大间距p。因此，在本实施形态中，以使栅条70的厚度t和间距p满足“p＞4t”的关系的方式设计间距p。

如图4所示，整流部54同时具有整流空气的流动的功能和捕集空气中所含的尘埃的功能，在本实施形态中，具有使空气通过的多个孔的空气过滤器作为整流部54使用。整流部54配置在吸入格栅50的下游侧且室内鼓风机52的上游侧上，整流部54的上游侧的主表面54a相对于吸入面74大致平行且相对于整流板部78大致正交地配置。如图4所示，在将多个栅条70中的每个的与吸入面74正交的方向的长度作为D时，吸入格栅50的下游侧的端面50a和整流部54的上游侧的主表面54a的间隔H为0以上且2D以下。在该间隔H大于2D时，在吸入格栅50的下游侧的端面50a和整流部54的上游侧的主表面54a之间空气流的方向容易发生变化，不能充分抑制气流声的产生。

如图1所示，在驱动室内鼓风机52时，车厢S1的空气通过吸入格栅50从吸入口22吸入，该空气经过整流部54、蒸发器62、加热器60、室内鼓风机52、车顶导管30及吹出口4后返回至车厢S1内。如图5所示，在空气通过吸入格栅50的过程中，不会对该空气的流速u1增加横向成分，在吸入格栅50的入口上的空气的流速u1和在吸入格栅50的出口上的空气的流速u1相同。

[实施形态的效果]

根据本实施形态的铁道车辆10，通过具备空调装置18，以此可以发挥以下效果。

如图5所示，通过多个栅条70中的每个的整流板部78可以整流空气的流动，并且可以抑制由于空气的流动的方向变化而导致的气流声的产生。又，整流板部78在相对于吸入面74大致正交方向上延伸设置，因此可以抑制对沿着整流板部78流动的空气的流速u1（图5）增加横向成分，可以抑制因流速的增大而导致的气流声的产生。

图6是示出根据比较例的吸入格栅90及整流部92的结构的概略剖视图。在根据比较例的吸入格栅90中，角度α及倾斜角度β设计为34度，并且在边界部94中栅条96弯曲为68度。在该比较例中，在空气沿着整流板部98流动的过程中，对空气的流速u1增加横向成分u2，因此与整流部92接触的空气的流速u3变大（u3＞u1），在空气接触整流部92时产生的气流声变大。又，在边界部94上空气较大程度地弯曲时产生涡流（图6中用箭头示出），因此在边界部94上产生的气流声变大。如图5所示，在根据本实施形态的吸入格栅50中，相对于吸入面74的整流板部78的角度α位于以90度为基准±20度的范围内，因此可以抑制对空气的流速u1增加横向成分的情况，可以抑制在整流部54上的气流声的产生。又，可以抑制边界部82上的涡流的产生，从而可以抑制因涡流导致的气流声的产生。

发明人等人员关于根据本实施形态的吸入格栅50（图4），设为D=22mm、H=23mm、d1=11mm、p=9.5mm、α=90度、β=34度，并且关于根据比较例的吸入格栅90（图6），设为D=22mm、H=23mm、d1=11mm、p=16.6mm、α=34度、β=34度，并进行了比较气流声的大小的实验。通过该实验可确认吸入格栅50与吸入格栅90相比，在高于500Hz的频率上能够大幅度降低气流声的事实。

如图4所示，相对于吸入面74的倾斜板部76的倾斜角度β为25度以上，因此可以抑制在边界部82上的涡流的产生，可以抑制因涡流的产生而导致的气流声的产生。又，倾斜角度β为55度以下，因此为了遮挡可以增大栅条70的间距p，并且通过减少栅条70的数量可以实现轻量化及低成本化。

如图4所示，多个栅条70中的每个的倾斜板部76相对于吸入面74倾斜，因此可以通过倾斜板部76遮挡视线，可以确保从吸入格栅50的上游侧难以看见比吸入格栅50靠内的内部结构。尤其是，在本实施形态中，在相邻的两个栅条70中，在第二栅条的整流板部78和倾斜板部76的边界部82的至少一部分位于比假想基准面80靠近第一栅条侧的位置上，因此可以确保从吸入格栅50的上游侧完全看不到比吸入格栅50靠内的内部结构。

如图2所示，整流部54的上游侧的主表面54a相对于吸入面74大致平行且相对于整流板部78大致正交地配置，因此在空气被供给至该主表面54a上时，可以抑制对空气的流速增加横向成分，从而可以抑制因流速的提高和空气的流动的方向变化等而导致的气流声的产生。而且，使用空气过滤器作为整流部54，因此不需要分别地设置整流部54和其他的空气滤清器，可以使整个装置小型化，并且可以改善维修作业性。

如图4所示，在将多个栅条70中的每个的与吸入面74正交的方向的长度作为D时，该方向上的整流板部78的长度d1为0.35D以上且0.65D以下，因此可以充分发挥整流板部78的整流效果，并且可以充分发挥倾斜板部76的遮挡视线的效果。

如图4所示，吸入格栅50的下游侧的端面50a和整流部54的上游侧的主表面54a之间的间隔H为0以上且2D以下，因此在它们之间空气流的方向难以变化，可以充分抑制气流声的产生。

[其他实施形态]

如图3所示，在上述实施形态中，将构成吸入格栅50的多个栅条70在前后方向上隔着间隔配置，但是如图7所示，在其他实施形态中，也可以将构成吸入格栅50的多个栅条70在左右方向上隔着间隔配置。

又，吸入格栅50的倾斜板部76的方向相对于遮挡构件72左右对称，但是并不限于此，也可以将所有的倾斜板部76配置为相同方向。在该情况下，也可以不设置遮挡构件72。

如图1所示，在上述实施形态中，尽管示出了在轨道上行驶的车辆，但是也可以应用于各种铁道车辆和巴士、其他的交通工具等。又，在其他的实施形态中，也可以取代整流部54而独立地设置仅有整流功能的整流部、和仅有捕集尘埃的功能的过滤器。作为这样的整流部可以使用具有多个孔的金属网等。

符号说明：

10       铁道车辆；

18       空调装置；

22       吸入口；

50       吸入格栅；

70       栅条；

74       吸入面；

76       倾斜板部；

78       整流板部。

Claims (10)

1.一种空调装置，具备：

吸入口；

具有设置于所述吸入口并相互隔着间隔大致平行地配置的多个栅条、和位于所述多个栅条的吸入侧的端部的吸入面的吸入格栅；和

通过所述吸入格栅从所述吸入口吸入空气的鼓风机；

所述多个栅条中的每个都具有从所述吸入面向空气流动的下游侧依次配置的、相对于所述吸入面倾斜的倾斜板部和从所述倾斜板部连续地形成并且向相对于所述吸入面大致正交的方向且向下游侧延伸的整流板部。

2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，

在构成所述多个栅条的彼此相邻的两个栅条中，将一个栅条作为第一栅条，将相对于所述第一栅条位于所述第一栅条的所述倾斜板部向所述吸入面倾斜的一侧的另一个栅条作为第二栅条，并且将包含所述第一栅条中的下游侧端缘及上游侧端缘两者的平面作为假想基准面时，

所述第二栅条中的所述整流板部和所述倾斜板部的边界部的至少一部分位于比假想基准面靠近第一栅条侧的位置上。

3.根据权利要求1或2所述的空调装置，其特征在于，还具备配置在所述吸入格栅的下游侧且所述鼓风机的上游侧，对通过所述吸入格栅的空气进行整流的整流部。

4.根据权利要求3所述的空调装置，其特征在于，所述整流部的上游侧的主表面相对于所述吸入面大致平行地配置。

5.根据权利要求3或4所述的空调装置，其特征在于，所述整流部是具有使空气通过的多个孔的空气过滤器。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的空调装置，其特征在于，相对于所述吸入面的所述整流板部的角度α位于以90度为基准±20度的范围内。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的空调装置，其特征在于，相对于所述吸入面的所述倾斜板部的倾斜角度β为25度以上且55度以下。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的空调装置，其特征在于，在将所述多个栅条中的每个的与所述吸入面正交的方向的长度作为D时，该方向上的所述整流板部的长度d1为0.35D以上且0.65D以下。

9.根据权利要求3至5中任意一项所述的空调装置，其特征在于，在将所述多个栅条中的每个的与所述吸入面正交的方向的长度作为D时，所述吸入格栅的下游侧的端面和所述整流部的上游侧的主表面之间的间隔H为0以上且2D以下。

10.一种铁道车辆，具备：

权利要求1至9中任意一项所述的空调装置；和

具有车厢的车身；

在所述车厢的车顶面设置有所述吸入口。

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