JP2000085576A - 鉄道車両用換気装置 - Google Patents
鉄道車両用換気装置Info
- Publication number
- JP2000085576A JP2000085576A JP10262715A JP26271598A JP2000085576A JP 2000085576 A JP2000085576 A JP 2000085576A JP 10262715 A JP10262715 A JP 10262715A JP 26271598 A JP26271598 A JP 26271598A JP 2000085576 A JP2000085576 A JP 2000085576A
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- impeller
- heating
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Landscapes
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】寒冷地での冷凍サイクルによる暖房を可能と
し、空調装置のヒータ容量を低減して省電力化を図る。 【解決手段】換気装置の給気用羽根車１１の吸入側に凝
縮器２を設けると共に、排気用羽根車１２の吐出側に蒸
発器４を設け、冷凍サイクルの暖房運転で新鮮気を加熱
する。加熱された空気を空調装置の循環空気と混合さ
せ、暖房ヒータ２０でさらに加熱して室内送風機により
車内に送風して暖房する。
し、空調装置のヒータ容量を低減して省電力化を図る。 【解決手段】換気装置の給気用羽根車１１の吸入側に凝
縮器２を設けると共に、排気用羽根車１２の吐出側に蒸
発器４を設け、冷凍サイクルの暖房運転で新鮮気を加熱
する。加熱された空気を空調装置の循環空気と混合さ
せ、暖房ヒータ２０でさらに加熱して室内送風機により
車内に送風して暖房する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用換気装
置に係り、特にヒートポンプ冷凍サイクル運転が困難な
寒冷地で運行されている車両において、暖房ヒータの容
量を低減するのに好適な鉄道車両用換気装置に関するも
のである。
置に係り、特にヒートポンプ冷凍サイクル運転が困難な
寒冷地で運行されている車両において、暖房ヒータの容
量を低減するのに好適な鉄道車両用換気装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両に搭載される空調装置で、寒
冷地で使用されている空調装置としては、東北新幹線電
車等に用いられているものがある。この従来の空調装置
は、外気が零度以下で、しかも雪が室外熱交換器に吹き
付けるられる条件が存在するため、ヒートポンプ運転を
行うと室外熱交換器が着霜・凍結してしまう。そこで、
車内の暖房はヒータで行うようになっている。ヒータに
よる暖房は、空調装置のヒートポンプ運転による暖房と
比べると、エネルギー効率が悪く、多くの電力を消費し
ていた。
冷地で使用されている空調装置としては、東北新幹線電
車等に用いられているものがある。この従来の空調装置
は、外気が零度以下で、しかも雪が室外熱交換器に吹き
付けるられる条件が存在するため、ヒートポンプ運転を
行うと室外熱交換器が着霜・凍結してしまう。そこで、
車内の暖房はヒータで行うようになっている。ヒータに
よる暖房は、空調装置のヒートポンプ運転による暖房と
比べると、エネルギー効率が悪く、多くの電力を消費し
ていた。
【０００３】また、換気装置の給排気の空気を全熱交換
器で熱交換して、車外に排出する熱エネルギーを給気側
に回収する方法が知られている。例えば、この種の換気
装置としては、特開平７ー２２３５３８号が挙げられ
る。
器で熱交換して、車外に排出する熱エネルギーを給気側
に回収する方法が知られている。例えば、この種の換気
装置としては、特開平７ー２２３５３８号が挙げられ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、寒冷地では空調
装置のヒートポンプ運転は困難であるため、ヒータで車
内の暖房を行っていた。そのため、暖房時の電力が冷房
時よりも大きく、空調装置の省電力化に反していた。ま
た、全熱交換器はその素材がアスベスト紙やクラフト紙
であるため、耐久性の面から保守に多大な労力及び費用
を要する恐れがある。
装置のヒートポンプ運転は困難であるため、ヒータで車
内の暖房を行っていた。そのため、暖房時の電力が冷房
時よりも大きく、空調装置の省電力化に反していた。ま
た、全熱交換器はその素材がアスベスト紙やクラフト紙
であるため、耐久性の面から保守に多大な労力及び費用
を要する恐れがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】換気装置の給気の吸入側
に設けた凝縮器と温度の低い外気とを熱交換させ、換気
装置の排気の吐出側に設けた蒸発器とファンの断熱圧縮
により車内温度よりもさらに温度上昇した空気とを熱交
換させることにより、寒冷地でのヒートポンプ運転を可
能としたものである。
に設けた凝縮器と温度の低い外気とを熱交換させ、換気
装置の排気の吐出側に設けた蒸発器とファンの断熱圧縮
により車内温度よりもさらに温度上昇した空気とを熱交
換させることにより、寒冷地でのヒートポンプ運転を可
能としたものである。
【０００６】低温の外気で凝縮器を空冷するため、凝縮
器の容積をコンパクトに構成することができ、しかも外
気の中に含まれた雪は凝縮器で融解されて水となるた
め、従来の空調装置のように室外の蒸発器で外気から熱
を汲み上げる方式のように着霜や凍結により空調機の運
転が阻害されることがない。
器の容積をコンパクトに構成することができ、しかも外
気の中に含まれた雪は凝縮器で融解されて水となるた
め、従来の空調装置のように室外の蒸発器で外気から熱
を汲み上げる方式のように着霜や凍結により空調機の運
転が阻害されることがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１か
ら図３に示す実施例により詳細に説明する。ここで、図
１は換気と空調の空気系統図、図２は暖房機能付換気装
置の平面図、図３は車内温度の制御アルゴリズムであ
る。
ら図３に示す実施例により詳細に説明する。ここで、図
１は換気と空調の空気系統図、図２は暖房機能付換気装
置の平面図、図３は車内温度の制御アルゴリズムであ
る。
【０００８】本換気装置は両軸モータの両端に羽根を取
り付けた給排気一体型の送風機であり、車内の暖房用と
して冷凍サイクルを備えている。図１では左側の羽根車
が給気用の送風機、右側の羽根車が排気用の送風機とな
る。新鮮空気は給気用送風機の吸入側に設けた凝縮器２
で加熱されて給気用の羽根車１１に吸い込まれ、吐出側
から空調装置の循環空気ダクトに供給される。一方、車
内の汚れた空気は排気用の羽根車１２に吸い込まれ、羽
根車から吐出された空気は電動モータ１０を冷却して蒸
発器４で冷媒と熱交換して低温の空気となって車外に排
出される。
り付けた給排気一体型の送風機であり、車内の暖房用と
して冷凍サイクルを備えている。図１では左側の羽根車
が給気用の送風機、右側の羽根車が排気用の送風機とな
る。新鮮空気は給気用送風機の吸入側に設けた凝縮器２
で加熱されて給気用の羽根車１１に吸い込まれ、吐出側
から空調装置の循環空気ダクトに供給される。一方、車
内の汚れた空気は排気用の羽根車１２に吸い込まれ、羽
根車から吐出された空気は電動モータ１０を冷却して蒸
発器４で冷媒と熱交換して低温の空気となって車外に排
出される。
【０００９】新鮮空気と循環空気の混合空気は空調装置
の室内機に内蔵された暖房ヒータ２０で加熱されて、室
内送風機２１により車内に送風される。従来は、ヒータ
２０だけで暖房を行っていたため電力の消費が大きかっ
た。
の室内機に内蔵された暖房ヒータ２０で加熱されて、室
内送風機２１により車内に送風される。従来は、ヒータ
２０だけで暖房を行っていたため電力の消費が大きかっ
た。
【００１０】図において、１は圧縮機で、低圧のガス冷
媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にする。２は凝縮器
で、圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒を、
給気用羽根車１１で吸入される外気で冷却して凝縮さ
せ、液冷媒にする。３はキャピラリチューブで、液冷媒
を断熱膨張させて蒸発させる。２は蒸発器で、車内から
車外への排気空気から熱を回収する。冷媒は蒸発器４を
通過する過程で蒸発して液からガスとなる。蒸発器４を
出た低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸い込まれる。
媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にする。２は凝縮器
で、圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒を、
給気用羽根車１１で吸入される外気で冷却して凝縮さ
せ、液冷媒にする。３はキャピラリチューブで、液冷媒
を断熱膨張させて蒸発させる。２は蒸発器で、車内から
車外への排気空気から熱を回収する。冷媒は蒸発器４を
通過する過程で蒸発して液からガスとなる。蒸発器４を
出た低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸い込まれる。
【００１１】図２に示すように、給気用羽車の吸入口３
０から吸い込まれた空気は凝縮器２で加熱され、給気用
羽車の吐出口３１から空調装置の循環ダクトに送風され
る。また、排気用羽車の吸入口３２から吸い込まれた車
内の汚れた空気は、モータ（図示せず）を冷却した後、
蒸発器４で冷媒と熱交換して低温の空気となり、排気吐
出口２０から車外に排出される。
０から吸い込まれた空気は凝縮器２で加熱され、給気用
羽車の吐出口３１から空調装置の循環ダクトに送風され
る。また、排気用羽車の吸入口３２から吸い込まれた車
内の汚れた空気は、モータ（図示せず）を冷却した後、
蒸発器４で冷媒と熱交換して低温の空気となり、排気吐
出口２０から車外に排出される。
【００１２】次に、図３に示す車内温度の制御アルゴリ
ズムにより車内温度の制御方法を説明する。車内の設定
温度に対して、車内温度がー２．０℃以下の場合は、ヒ
ータを１００％通電すると共に、換気装置に備えた冷凍
サイクルの圧縮機を運転して、最大能力で車内を暖房す
る。車内温度が設定温度に対してー１．０℃からー２．
０℃の範囲にある場合は、圧縮機の運転を停止して、ヒ
ータのみの１００％通電で暖房し、車内温度が設定温度
からー１．０℃以内の範囲にある場合は、ヒータの約７
０％通電で暖房する。さらに車内温度が上昇して設定温
度から＋１．０℃以下の範囲にある場合は、ヒータの約
３０％通電で暖房を行い、車内温度が設定温度の＋１．
０℃以上に上昇するとヒータの通電も停止する。
ズムにより車内温度の制御方法を説明する。車内の設定
温度に対して、車内温度がー２．０℃以下の場合は、ヒ
ータを１００％通電すると共に、換気装置に備えた冷凍
サイクルの圧縮機を運転して、最大能力で車内を暖房す
る。車内温度が設定温度に対してー１．０℃からー２．
０℃の範囲にある場合は、圧縮機の運転を停止して、ヒ
ータのみの１００％通電で暖房し、車内温度が設定温度
からー１．０℃以内の範囲にある場合は、ヒータの約７
０％通電で暖房する。さらに車内温度が上昇して設定温
度から＋１．０℃以下の範囲にある場合は、ヒータの約
３０％通電で暖房を行い、車内温度が設定温度の＋１．
０℃以上に上昇するとヒータの通電も停止する。
【００１３】冷凍サイクルの暖房能力としては、新幹線
電車の給排気風量を３０ｍ3／ｍｉｎとして設計する
と、標準暖房空気条件で１４ＫＷ程度が適当である。よ
って、上記制御アルゴリズムのヒータの容量は１８ｋＷ
と８ｋＷの２個のヒータを組み合わせて、全部で一両当
たり４０ｋＷの暖房能力とした場合の実施例である。本
発明は、その他の容量のヒータを複数個組み合わせても
良く、本実施例に制約されるものではない。
電車の給排気風量を３０ｍ3／ｍｉｎとして設計する
と、標準暖房空気条件で１４ＫＷ程度が適当である。よ
って、上記制御アルゴリズムのヒータの容量は１８ｋＷ
と８ｋＷの２個のヒータを組み合わせて、全部で一両当
たり４０ｋＷの暖房能力とした場合の実施例である。本
発明は、その他の容量のヒータを複数個組み合わせても
良く、本実施例に制約されるものではない。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、寒
冷地においても冷凍サイクルによる暖房運転が行えるた
めヒータの容量を低減でき、その結果、空調装置の省エ
ネルギーが可能となる。
冷地においても冷凍サイクルによる暖房運転が行えるた
めヒータの容量を低減でき、その結果、空調装置の省エ
ネルギーが可能となる。
【図１】本発明の一実施例の鉄道車両用換気装置の空気
系統図である。
系統図である。
【図２】本発明の一実施例の鉄道車両用換気装置の平面
図である。
図である。
【図３】本発明の一実施例の鉄道車両用換気装置の車内
温度の制御アルゴリズムを示す図である。
温度の制御アルゴリズムを示す図である。
１…圧縮機、２…凝縮器、３…キャピラリチューブ、４
…蒸発器、１０…電動モータ、１１…給気用羽根車、１
２…排気用羽根車、２０…ヒータ、２１…室内送風機。
…蒸発器、１０…電動モータ、１１…給気用羽根車、１
２…排気用羽根車、２０…ヒータ、２１…室内送風機。
Claims (2)
- 【請求項１】循環空気をヒータで加熱して空気調和空間
に送風する鉄道車両用空調装置に新鮮空気を供給すると
共に、前記空気調和空間の汚れた空気を車外に排気する
鉄道車両用換気装置において、車外から吸入した外気と
熱交換させる凝縮器と、車内の排気空気と熱交換させる
蒸発器等から成る冷凍サイクルを備えたことを特徴とす
る鉄道車両用換気装置。 - 【請求項２】請求項１記載の鉄道車両用換気装置におい
て、両軸モータの一端に給気用羽根車を設け、該両軸モ
ータの多端に排気用羽車を設けており、前記給気用羽根
車の吸入側に凝縮器を設けており、前記排気用羽根車の
吐出側に蒸発器を設けたことを特徴とする鉄道車両用換
気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262715A JP2000085576A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 鉄道車両用換気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262715A JP2000085576A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 鉄道車両用換気装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000085576A true JP2000085576A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17379597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10262715A Pending JP2000085576A (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | 鉄道車両用換気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000085576A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006199218A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 高速鉄道車両の空調換気システム |
| WO2017065433A1 (ko) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 정경래 | 기차용 열 교환 환기 시스템 및 이를 구비한 기차 |
-
1998
- 1998-09-17 JP JP10262715A patent/JP2000085576A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006199218A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 高速鉄道車両の空調換気システム |
| JP4526397B2 (ja) * | 2005-01-24 | 2010-08-18 | 川崎重工業株式会社 | 高速鉄道車両の空調換気システム |
| WO2017065433A1 (ko) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 정경래 | 기차용 열 교환 환기 시스템 및 이를 구비한 기차 |
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