CN105705399B - 车用空调装置及包括该装置的铁道车辆 - Google Patents

车用空调装置及包括该装置的铁道车辆 Download PDF

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Abstract

本发明的车用空调装置包括：对第一开口(14a)进行开闭的第一节气闸(25a)；对第二开口(14b)进行开闭的第二节气闸(25b)；以及控制单元，该控制单元基于与外部气体温度有关的值及与所述值相关联的基准值，对第一节气闸(25a)进行控制，使得第一开口(14a)封闭或部分开放，并对第二节气闸(25b)进行控制，使得第二开口(14b)至少部分开放。

Description

车用空调装置及包括该装置的铁道车辆
技术领域
本发明涉及车用空调装置及包括该装置的铁道车辆。
背景技术
在地铁等中运行的铁道车辆的车顶部所搭载的空调装置多作为制冷专用来使用。包括像这样的空调装置的铁道车辆在需要制热的冬季通过使设于车厢内的座位下的电热器工作，来向车厢内提供暖气。
这里，一般在车用空调装置的主体的内部形成有室内室及室外室。室内室中设有室内送风机及室内热交换器。室外室中设有压缩机、室外送风机及室外热交换器。
以往，具有以下车用空调装置：在车用空调装置的主体的上部形成有外部气体导入口，在制热运行时，通过外部气体导入口将外部气体导入主体内部，从而使导入主体内部的外部气体与流过室外热交换器的制冷配管的制冷剂进行热交换，以对车厢内进行制热。
另外，以往，具有以下热泵式(冷暖用)空调装置：包括设于室外室的中央的室外送风机、以及设于室外送风机的两侧面的室外热交换器，将从形成于主体侧面的外部气体导入口导入主体内部的外部气体从形成于主体上表面的外部气体喷出口排出(专利文献1)。
另外，以往，有以下空调装置：使设于室外室内部的侧面的偏心多叶片型室外送风机旋转，从而将从形成于室外室侧面的外部气体导入口导入的外部气体从形成于室外室侧面的外部气体喷出口排出(专利文献2)。专利文献2的空调装置在主体内的外部气体喷出口侧设置分离板，使得在充分产生离心力的范围内与产生最强离心力的机壳的周面之间隔开间隔，从而将包含重量较重的雪片等物质的空气流导向机壳的周面，并将其从排出口排出至外部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利实公昭60－7258号公报(第1页、第2页、图6)
专利文献2：日本专利特开平3－193554号公报(第3页、第4页、图3)
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，对于在车用空调装置的主体上部形成有外部气体导入口的车用空调装置、专利文献1中所记载的车用热泵空调装置，例如在冬季发生降雪的情况下，雪片有可能会通过外部气体导入口而附着于室外送风机的叶片表面，或者附着于室外热交换器的表面。而且，若在该状态下进行制热运行，则存在以下问题：使室外送风机旋转的风扇电动机有可能会发生过负载。另外，存在以下问题：附着于室外热交换器表面的雪片结冰，从而阻碍热交换。另外，若在降雪时不进行制热运行，而使用设于车厢内的座位下的电热器来对车厢内进行制热，则存在耗电量增大的问题。
另外，由于专利文献2所记载的车用空调装置使用偏心多叶片型送风机来作为室外送风机，因此，存在成本比螺旋桨式送风机要高的问题。另外，由于专利文献2所记载的车用空调装置设有分离板，因此，存在结构变复杂的问题。
本发明是以如上所述的课题为背景而完成的，其目的在于，提供一种车用空调装置及包括该装置的铁道车辆，所述车用空调装置能不依赖于外部环境而简单地持续的热泵运行，与以往相比能削减成本并能降低耗电量。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的车用空调装置设于铁道车辆的车辆主体的上部，包括：空调装置主体，该空调装置主体的上部形成有第一开口，该空调装置主体的下部形成有第二开口；室外热交换器，该室外热交换器设于所述空调装置主体的内部；室外送风机，该室外送风机设于所述空调装置主体的内部，将空气送出至所述室外热交换器；第一节气闸，该第一节气闸对所述第一开口进行开闭；第二节气闸，该第二节气闸对所述第二开口进行开闭；以及控制单元，该控制单元基于与外部气体温度有关的值及与所述值相关联的基准值，对所述第一节气闸进行控制，使得所述第一开口封闭或部分开放，并对所述第二节气闸进行控制，使得所述第二开口至少部分开放。
本发明的铁道车辆包括本发明的车用空调装置。
发明效果
根据本发明，控制单元基于与外部气体温度有关的值及与值相关联的基准值，对第一节气闸进行控制，使得第一开口封闭或部分开放，并对第二节气闸进行控制，使得第二开口至少部分开放。因此，特别是在冬季降雪时，能抑制雪片等物质通过第一开口，能使外部气体通过第二开口而导入至车用空调装置的内部。因此，能不依赖于外部环境而简单地持续的热泵运行，与以往相比能削减成本并降低耗电量。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的铁道车辆100的侧视图的图。
图2是图1的X-X剖视图。
图3是表示实施方式1所涉及的铁道车辆100的车用空调装置1的内部构造的俯视图。
图4是表示实施方式1所涉及的铁道车辆100的车用空调装置1的内部构造的图。
图5是表示实施方式2所涉及的铁道车辆100的车用空调装置1的内部构造的俯视图。
图6是表示实施方式2所涉及的铁道车辆100的车用空调装置1的内部构造的图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。此外，包含图1在内，在以下的附图中各结构构件的大小关系有时与实际情况不同。另外，包含图1在内，在以下的附图中，标注同一标号的结构是同一结构或与之相当的结构，这点在说明书全文中都是共通的。此外，说明书全文所表示的结构要素的形态仅仅是示例，并非限定于这些记载。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的铁道车辆100的侧视图的图。图2是图1的X-X剖视图。如图1、图2所示，铁道车辆100包括车用空调装置1、车辆主体100A和温度检测单元(省略图示)。
车用空调装置1是具有空调装置主体1A的例如热泵式(冷暖用)的空调装置。空调装置主体1A是构成车用空调装置1的外部轮廓的构件。利用图3、图4来详细说明空调装置主体1A的内部构造。车辆主体100A是构成铁道车辆100的外部轮廓的构件。车辆主体100A的内部设有车厢2。车辆主体100A的上部由车顶3构成。车辆主体100A中设有连接于车辆主体100A上部的支承构件4。
图3是表示实施方式1所涉及的铁道车辆100的车用空调装置1的内部构造的俯视图。如图3所示，对车用空调装置1的内部进行划分，形成有室内室6和室外室9。在室内室6中，设有室内送风机7、室内热交换器8及室内风扇电动机(省略图示)。在室外室9中，设有控制单元5、压缩机10、室外送风机11a、11b、室外热交换器12a、12b及室外风扇电动机(省略图示)。
控制单元5对车用空调装置1的运行等进行控制，例如由实现该功能的电路设备等硬件、或者在微机或CPU等运算装置上执行的软件构成。温度检测单元对外部气体温度等进行检测，例如由热敏电阻构成。
室内送风机7例如由离心式(西罗克风扇)送风机构成。室内送风机7具有将车厢2的空气引导至室内热交换器8的功能。室内热交换器8具有风扇(省略图示)和制冷剂配管(省略图示)。室内热交换器8分别比室内送风机7设置得更靠近车用空调装置1的宽度方向外侧。室内热交换器8通过切换四通阀(省略图示)从而在制冷运行时发挥作为蒸发器的功能，并在制热运行时发挥作为冷凝器的功能。
压缩机10对在制冷循环中进行循环的制冷剂进行压缩，使得成为高温高压的制冷剂，并将其喷出，例如，在车用空调装置1的长边方向上隔开规定的间隔而配置有一对压缩机10。室外送风机11a、11b例如由轴流式(螺旋桨风扇)送风机构成，例如配置于一对压缩机10之间。室外热交换器12a、12b分别设置得比室外送风机11a、11b更靠近车用空调装置1的宽度方向外侧。室外热交换器12a、12b通过切换四通阀(省略图示)从而在制冷运行时发挥作为冷凝器的功能，并在制热运行时发挥作为蒸发器的功能。
这里，对车用空调装置1在运行时的动作的概要进行说明。
若车用空调装置1开始运行，则控制单元5使室内风扇电动机及室外风扇电动机进行驱动。室内风扇电动机进行驱动，从而室内送风机7进行旋转，室外风扇电动机进行驱动，从而室外送风机11a、11b进行旋转。
室内送风机7进行旋转，从而车厢2的空气被引导至室内热交换器8。然后，被引导至室内热交换器8的空气与被引导至室内热交换器8的制冷剂进行热交换。另外，室外送风机11a、11b进行旋转，从而室外的空气(外部气体)被引导至室外热交换器12a、12b。然后，被引导至室外热交换器12a、12b的外部气体与流过室外热交换器12a、12b内部的制冷剂配管的制冷剂进行热交换。
接着，对车用空调装置1在制热运行时的动作的概要进行说明。在制热运行时，室内热交换器8作为冷凝器而发挥功能，室外热交换器12a、12b作为蒸发器而发挥功能。
将被压缩机10所压缩的制冷剂引导至室内热交换器8，室内送风机7进行旋转，从而使制冷剂与被引导至室内热交换器8的空气进行热交换。被引导至室内热交换器8的空气与被引导至室内热交换器8的制冷剂进行热交换，并被引导至车厢2。
利用膨胀阀(未图示)等将与被引导至室内热交换器8的空气进行热交换后的制冷剂进行减压，并将其引导至室外热交换器12a、12b。被引导至室外热交换器12a、12b的制冷剂与通过使室外送风机11a、11b进行旋转从而被引导至室外热交换器12a、12b的空气进行热交换，并被引导至压缩机10。被引导至室外热交换器12a、12b的空气与被引导至室外热交换器12a、12b的制冷剂进行热交换，并被引导至车用空调装置1的外部。
图4是表示实施方式1所涉及的铁道车辆100的车用空调装置1的内部构造的图。如图4所示，空调装置主体1A包括室外上表面盖板13a和底板部13b。空调装置主体1A上形成有第一开口14a、第二开口14b、外部气体喷出口15a、15b。车辆主体100A与车用空调装置1之间形成有空隙30。空隙30是用于使外部气体通过第二开口14b(后述)导入到车用空调装置1的空间。
第一开口14a是用于使外部气体导入到车用空调装置1的内部的开口。第一开口14a形成于室外上表面盖板13a的宽度方向中央附近。第一开口14a上设有用于开闭第一开口14a的第一节气闸25a。
第二开口14b是用于使外部气体导入到车用空调装置1的内部的开口。第二开口14b形成于底板部13b的宽度方向中央附近。第二开口14b上设有用于开闭第二开口14b的第二节气闸25b。
利用控制单元5来对第一节气闸25a和第二节气闸25b进行控制。控制单元5例如基于温度检测单元的检测结果来对第一节气闸25a和第二节气闸25b进行控制。具体而言，控制单元5例如在温度检测单元的检测信息小于基准值的情况下，对第一节气闸25a进行控制，使得第一开口14a封闭，并对第二节气闸25b进行控制，使得第二开口14b开放。
如图4所示，室外送风机11a、11b例如以室外室9的中央部为中心而分别设置于左右。对室外送风机11a进行配置，使得被吸入的空气的喷出方向朝向室外热交换器12a和外部气体喷出口15a。对室外送风机11b进行配置，使得被吸入的空气的喷出方向朝向室外热交换器12b和外部气体喷出口15b。此外，也可以用1台两轴式送风机来代替室外送风机11a、11b。
这里，利用图4，对例如在温度检测单元的检测值大于等于基准值的情况下(例如进行制冷运行的盛夏时)的外部气体的流动进行说明。此时，控制单元5在温度检测单元的检测值大于等于基准值的情况下，判断为不是冬季降雪时，对第一节气闸25a进行控制，使得第一开口14a开放，并对第二节气闸25b进行控制，使得第二开口14b开放。
若在第一开口14a及第二开口14b开放的状态下，运行室外送风机11a、11b，则外部气体从第一开口14a及第二开口14b流入空调装置主体1A内，并在空调装置主体1A的内部进行循环。在空调装置主体1A的内部进行循环的外部气体从外部气体喷出口15a、15b排出至空调装置主体1A的外部。由此，能增大室外送风机11a、11b的风量，抑制制冷循环的高压上升。
此外，控制单元5在温度检测单元的检测值大于等于基准值的情况下，也可以对第一节气闸25a进行控制，使得第一开口14a开放，并对第二节气闸25b进行控制，使得第二开口14b封闭。
接着，利用图4，对例如在温度检测单元的检测值小于基准值的情况下(例如进行制热运行时)的外部气体的流动进行说明。此时，控制单元5在温度检测单元的检测值小于基准值的情况下，判断为是冬季降雪时，对第一节气闸25a进行控制，使得第一开口14a封闭，并对第二节气闸25b进行控制，使得第二开口14b开放。
若在第一开口14a封闭且第二开口14b开放的状态下，室外送风机11a、11b运行，则外部气体通过第二开口14b被导入室外热交换器12a、12b。流过室外热交换器12a、12b的制冷剂从被导入室外热交换器12a、12b的外部气体吸热，并被引导至压缩机10。被导入室外热交换器12a、12b的外部气体在与流过室外热交换器12a、12b的制冷剂进行热交换后，通过外部气体喷出口15a、15b而被排出至空调装置主体1A的外部。
这样，特别是在冬季降雪时，无需在铁道车辆100的内部另外使用电热器等加热单元，就能对车厢2进行制热。因此，与以往相比能削减成本并降低耗电量。
此外，在以上的说明中，对控制单元5基于温度检测单元的检测值来对第一节气闸25a及第二节气闸25b进行控制的示例进行了说明，但并不局限于此。例如也可以采用另外设置控制第一节气闸25a的控制单元和控制第二节气闸25b的控制单元的结构。
另外，也可以采用例如控制单元5基于温度检测单元的检测值来呈阶梯状地对第一节气闸25a和第二节气闸25b进行控制的结构。具体而言，控制单元5例如对第一节气闸25a进行控制，使得第一开口14a部分开放，并对第二节气闸25b进行控制，使得第二开口14b部分开放。更具体而言，控制单元5例如对第一节气闸25a进行控制，使得从温度检测单元的检测值减去基准值而得的值越小，则第一开口14a的开口面积越小，并对第二节气闸25b进行控制，使得从温度检测单元的检测值减去基准值而得的值越小，则第二开口14b的开口面积越大。
另外，也可以采用控制单元5除了温度检测单元的检测值以外例如还考虑其它传感器的检测信息来对第一节气闸25a和第二节气闸25b进行控制的结构。具体而言，例如也可以采用以下结构：设置检测负载的负载检测单元，控制单元5基于与外部气体温度有关的值即负载检测单元的检测值，来对第一节气闸25a和第二节气闸25b进行控制。此外，负载检测单元例如由对压缩机10的转速进行测定的装置构成。
另外，也可以采用例如控制单元5基于预先设定的设定值来对第一节气闸25a和第二节气闸25b进行控制的结构。预先设定的设定值例如是与时间有关的值，例如存储于控制单元5的存储单元(省略图示)。控制单元5例如基于该与时间有关的值来对第一节气闸25a和第二节气闸25b进行控制。具体而言，控制单元5例如在从车用空调装置1开始运行起经过一定时间(例如4小时)时，对第一节气闸25a进行控制，使得第一开口14a封闭，并对第二节气闸25b进行控制，使得第二开口14b开放。
如上所述，本实施方式1所涉及的车用空调装置1设置于铁路车辆100的车辆主体100A的上部，包括：空调装置主体1A，该空调装置主体1A的上部形成有第一开口14a，该空调装置主体1A的下部形成有第二开口14b；第一节气闸25a，该第一节气闸25a对第一开口14a进行开闭；第二节气闸25b，该第二节气闸25b对第二开口14b进行开闭；以及控制单元5，该控制单元5基于与外部气体温度有关的值及与所述值相关联的基准值，对第一节气闸25a进行控制，使得第一开口14a封闭或部分开放，并对第二节气闸25b进行控制，使得第二开口14b至少部分开放。
因此，特别是在冬季降雪时，能抑制雪片等物质通过第一开口14a，能使外部气体通过第二开口14b而导入至车用空调装置1的内部。因此，能不依赖于外部环境而简单地持续的热泵运行，与以往相比能削减成本并降低耗电量。
实施方式2.
接着，对实施方式2所涉及的车用空调装置1进行说明。关于与实施方式1相同的构造标注相同的标号并省去说明。图5是表示实施方式2所涉及的铁道车辆100的车用空调装置1的内部构造的俯视图。图6是表示实施方式2所涉及的铁道车辆100的车用空调装置1的内部构造的图。
如图5、图6所示，室外室9的中央部中设有室外送风机26及室外送风机27。室外送风机26、27例如由离心式(涡轮风扇)送风机构成。此外，也可以用1台两轴式送风机来代替室外送风机26、27。此外，实施方式2中的第一节气闸25a及第二节气闸25b的控制与实施方式1中的第一节气闸25a及第二节气闸25b的控制相同，因此省去说明。
如上所述，实施方式2所涉及的车用空调装置1能起到与实施方式1中的车用空调装置1相同的效果。而且，在实施方式2中，用涡轮式送风机来构成室外送风机26、27，因此，与实施方式1那样用螺旋桨式送风机来构成室外送风机11a、11b的情况相比，能减小噪音。
标号说明
1 车用空调装置
1A 空调装置主体
2 车厢
3 车顶
4 支承构件
5 控制单元
6 室内室
7 室内送风机
8 室内热交换器
9 室外室
10 压缩机
11a、11b 室外送风机
12a、12b 室外热交换器
13a 室外上表面盖板
13b 底板部
14a 第一开口
14b 第二开口
15a、15b 外部气体喷出口
25a 第一节气闸
25b 第二节气闸
26、27 室外送风机
30 空隙
100 铁道车辆
100A 车辆主体

Claims (7)

1.一种车用空调装置，该车用空调装置设于铁道车辆的车辆主体的上部，包括：
空调装置主体；
室外热交换器，该室外热交换器设于所述空调装置主体的内部；以及
室外送风机，该室外送风机设于所述空调装置主体的内部，将空气送出至所述室外热交换器，其特征在于，
所述空调装置主体的上部形成有第一开口，所述空调装置主体的下部形成有第二开口，
所述车用空调装置包括：
第一节气闸，该第一节气闸对所述第一开口进行开闭；
第二节气闸，该第二节气闸对所述第二开口进行开闭；以及
控制单元，该控制单元基于与外部气体温度有关的值及与所述值相关联的基准值，对所述第一节气闸进行控制，使得所述第一开口封闭或部分开放，并对所述第二节气闸进行控制，使得所述第二开口至少部分开放。
2.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
还包括对外部气体温度进行检测的温度检测单元，
所述控制单元基于与所述外部气体温度有关的值即所述温度检测单元的检测值以及与所述检测值相关联的基准值，来对所述第一节气闸和所述第二节气闸进行控制。
3.如权利要求2所述的车用空调装置，其特征在于，
从所述温度检测单元的检测值减去与所述检测值相关联的基准值而得的值越小，所述控制单元将所述第一开口的开口面积设得越小。
4.如权利要求2所述的车用空调装置，其特征在于，
在制热运行时，在与所述外部气体温度有关的值小于所述基准值的情况下，所述控制单元对所述第一节气闸进行控制，使得所述第一开口封闭，并对所述第二节气闸进行控制，使得所述第二开口至少部分开放。
5.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
还包括对负载进行检测的负载检测单元，
所述控制单元基于与所述外部气体温度有关的值即所述负载检测单元的检测值以及与所述检测值相关联的基准值，来对所述第一节气闸和所述第二节气闸进行控制。
6.如权利要求1至5的任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
所述室外送风机由轴流式送风机或离心式送风机构成。
7.一种铁道车辆，其特征在于，
包括如权利要求1至6的任一项所述的车用空调装置。
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