JP2004314931A - 鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドラフト感や淀み感を低減させ、十分な空気調和を図るようにした鉄道車両を提供する。
【解決手段】 鉄道車両１において、吹出口９から吹き出した風は、天井１０に沿うように流れながら段差部１１にぶつかる。そして、段差部１１は、車長方向に延在するので、段差部１１を越すように流れる風と、段差部１１に沿って広がるように流れる風とが発生する。このとき、段差部１１に沿って流れる風は、車長方向に沿って流れながら、徐々に段差部１１を越える流れに変化していく。このような風の流れの作用によって、あたかも、吹出口９が多数設けられているような流れが車室Ｓ内で出現することになる。換言すれば、段差部１１に沿って、擬似的な吹出口が出現することになる。このような技術的思想に基づいて、車室Ｓ内の速度場や温度場の均一化の促進を可能にし、ドラフト感や淀み感が低減し、十分な空気調和を簡単な構成をもって効果的に達成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車室内に冷気、暖気、調和空気を吹き出すための吹出口を有する鉄道車両に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開平１１−３４８７８１号公報がある。この公報に記載された鉄道車両用の空調装置は、左右両側の吹出口から吹き出された調和空気が、荷棚の下面に沿うような流れを作り出している。これにより、車室中央付近で下方に向かう流れが発生し、通路や天井付近にも調和空気が供給されるので、車室内に、よどみ空間が発生し難く、車室内でのドラフト感の低減を可能にしている。

特開平１１−３４８７８１号公報 特開平０６−３４４９０５号公報

しかしながら、このような空調装置は、車室内に満遍なく調和空気が行き渡るようにするため、荷棚を有効活用したものであるが、荷棚の無い特殊な二階建て車両等では利用し難いといった問題点がある。

本発明は、本発明は、ドラフト感や淀み感を低減させ、十分な空気調和を図るようにした鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両は、車体内に車室を有する鉄道車両において、車室の天井に沿うような風を吹き出す吹出口と、天井で吹出口から吹き出された風が当たる位置において、吹出口に対峙して下方に向けて突出するように形成され、車体の車長方向に延在する段差部とを備えたことを特徴とする。

この鉄道車両において、吹出口から吹き出した風は、天井に沿うように流れながら段差部にぶつかる。そして、段差部は、車長方向に延在するので、段差部を越すように流れる風と、段差部に沿って広がるように流れる風とが発生する。このとき、段差部に沿って流れる風は、車長方向に沿って流れながら、徐々に段差部を越える流れに変化していく。このような風の流れによって、あたかも、吹出口が多数設けられているような流れが車室内で出現することになる。換言すれば、段差部に沿って、擬似的な吹出口が出現することになる。このような技術的思想に基づいて、車室内の速度場や温度場の均一化の促進を可能にし、ドラフト感や淀み感が低減し、十分な空気調和を、簡単な構成をもって効果的に達成することができる。

また、段差部は、車室の略全長に亘って延在すると好適である。このことは、車長方向におけるあらゆる位置での吹出口に対応可能であり、製造コストの低減を図る上で効果的である。

また、吹出口には、上下方向に可動する配風用の複数のフィンが並置して設けられると好適である。フィンの方向を変えることで、天井に沿う風量の増減を可能にする。例えば、段差部に沿って広がるような流れを増やしたい場合、フィンの先端を上に向けることで、天井に沿う風量を増やすことができる。このような可動式フィンは、車室の大きさ、天井の高さ、吹出口の風量や風速など様々な要因を考慮した調整を可能にするものである。

また、車体に設けられた側窓間に位置する吹寄部内には立ち上がりダクトが形成され、この立ち上がりダクトは吹出口に連通すると好適である。このような構成を採用した場合、側窓間に位置する吹寄部内に形成された立ち上がりダクトの有効利用を図って、天井に沿うような風を簡単に作り出すことができる。

また、車体に設けられた側窓間に位置する吹寄部には、側窓に向けて風が吹き出す側窓用吹出口が設けられ、この側窓用吹出口は、吹寄部内に形成した立ち上がりダクトに連通すると好適である。このような構成を採用した場合、側窓間に位置する吹寄部内に形成された立ち上がりダクトの有効利用を図って、側窓に沿うような風を簡単に作りだし、エアーカーテン効果により側窓からの室内に侵入してくる熱を遮断することができ、窓側座席の快適性を向上させている。

また、側窓用吹出口が設けられた立ち上がりダクトは側窓の左右に配置され、左右一対の側窓用吹出口から側窓に向けて風を吹き出すと好適である。側窓に対して両側から風を吹き付けると、側窓の片側から風を吹き付ける場合に比して、一方の側窓用吹出口から排出される空気の風速や風量を減らすことができ、吹出口で発生する騒音を低減させることができる。さらに、側窓の中央に向かって両側から吹き出される風により、ミキシング効果が期待でき、温度分布の均一化も図られる。

本発明によれば、ドラフト感や淀み感を低減させ、十分な空気調和を図ることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る鉄道車両の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１〜図４に示すように、鉄道車両１は、床構体、屋根構体及び側構体からなる車体２を有し、この車体２内には多数の座席３が車長方向(縦方向)に並べられている。また、側構体には側窓４が設置されている。このような車体２によって、一定容積の車室Ｓが作り出されており、この車室Ｓ内では、空調による快適な室内空間が必要である。

そこで、車室Ｓ内に調和空気を供給するため、車体２の両側壁には、側窓４の下方に位置する腰ダクト６が設けられ、この腰ダクト６は、車室Ｓの全長に渡ってその車長方向に延在する。また、腰ダクト６には、側窓４，４間に位置する吹寄部７内に設けられた立ち上がりダクト８の下端が接続されており、この立ち上がりダクト８の上端には、これに連通する吹き上げ用の吹出口(いわゆる「ガワ吹出口」)９が設けられている。この吹出口９からは、車室Ｓの天井１０に沿うような上向きの風が吹き出している。さらに、車体２における吹寄部７は側窓４，４間に設けられ、吹寄部７は、座席３に対応するように、車長方向において一座席飛びに存在する。これによって、乗客の頭上に位置する吹出口９も、車長方向において一座席飛びに存在することになる。

これに対し、天井１０には、吹出口９からの吹出し風が当たる位置において、車体２の車長方向に延在する段差部１１が設けられ、この段差部１１は、吹出口９に対峙して天井１０から下方に向けて突出するように形成されている。そして、車長方向におけるあらゆる位置での吹出口９に対応可能であり、製造コストの低減を図るために、段差部１１は、車室Ｓの略全長に亘って延在する。また、吹出口９が車室Ｓの左右に設けられている関係上、段差部１１も天井１０において左右に設けられる。

そこで、このような吹出口９から吹き出した風は、天井１０に沿うように流れながら段差部１１に一旦ぶつかる。これによって、段差部１１を越すように流れる風Ｐ１(図４参照)と、段差部１１に沿って広がるように流れる風Ｐ２(図１参照)とが発生する。このとき、段差部１１に沿って流れる風Ｐ２は、車長方向に沿って流れながら、徐々に段差部１１を越える流れに変化していく。このような風の流れによって、あたかも、吹出口９が多数設けられているような流れが車室Ｓ内で出現する。換言すれば、隣接する現実の吹出口９，９間において、段差部１１に沿うような擬似的な吹出口が出現することになる。なお、段差部１１の立ち下がり面１１ａは、風の流れを調整にするために、天井に対し所定の傾斜角をもって形成されている。

このような擬似的な吹出口の出現によって、多数の吹出口９を設ける必要がなく、構造の簡易化が促進され、このことは、製造コストの低減に繋がる。そして、吹出口９と段差部１１との協働によって、車室Ｓ内の速度場や温度場の均一化の促進を可能にし、座席３でのドラフト感や淀み感が低減し、十分な空気調和を、簡単な構成をもって効果的に達成することができる。

更に、図４に示すように、吹出口９には、水平方向に延在する配風用の複数のフィン１５(図４参照)が並設されている。各フィン１５は、奥側に回動支点１５ａを有することで、上下方向への回動を可能にし、各フィン１５を可動式にすることで、天井１０に沿う風量を任意に増減させることができる。例えば、段差部１１に沿って広がるような流れる風を増やしたい場合、各フィン１５の先端を上に向けるように各フィン１５を回動させて、天井１０に沿う風量を増やす。このような調整は、隣接する吹出口９，９間の距離が比較的大きい場合に有効である。このような可動式のフィン１５は、上下の配風向きを変更することがきるので、車室Ｓの大きさ、天井１０の高さ、吹出口９の風量や風速、吹出口９と段差部１１との間の距離など様々な要因を考慮した微調整を可能にする。なお、可動式のフィン１５は、工場内での配風調整を行った後、製品出荷時において固定される場合もある。

次に、発明者らは、天井１０に段差部１１の有る車室(図５参照)と、段差部１１の無い車室(図６参照)とを比較検証する実験を行ったので、図面を参照しながら説明する。なお、この検証は、図７に示すように、車室Ｓ内の片側における２つの座席３の中央を通る鉛直面(検証平面)Ｒ上で行った。

先ず、検証平面Ｒ上における風速分布について述べる。

図８に示すように、段差部１１が無い場合、天井１０近傍において、吹出口９に対面する部分が白く山形に現れており、この山形の部分が吹出口９に対応して極端に２分化している。白抜け領域は、風速が「高い」側にレンジアウトしたものであり、山形の現象は集中的な流れが発生していることを意味する。このことから、段差部１１が無い場合には、風が車長方向に広がっていないのが判る。

これに対し、図９に示すように、段差部１１がある場合、天井１０近傍において、吹出口９に対面する部分が白く山形に現れているが、天井１０に沿って白抜け部分が車長方向に広がっているのが判る。このことから、段差部１１がある場合には、風が車長方向に広がって、擬似的な吹出口が出現していることが判る。

さらに、検証平面Ｒ上におけるＥＤＴ分布について述べる。

図１０に示すように、段差部１１が無い場合、座席３Ａの前方において、白く抜けた丸い領域が現れており、この部分はレンジアウトした領域であり、比較的大きいことが判る。このことから、座席３Ａに座っている乗客が不快に感じることが推測できる。特に、この場合、乗客の顔付近で不快さを感じると推測できる。

これに対し、図１１に示すように、段差部１１がある場合、座席３Ａの前方において、白く抜けた横長い領域が現れているが、この部分は、比較的小さなレンジアウト領域として、乗客の膝近傍に出現していることが判る。更に、乗客の顔付近には、快適性を示す灰色の領域が広がっている。このような結果に基づいて考察すると、膝付近は乗客の快適性に影響が少ないと考えられているので、段差部１１がある場合には、座席３Ａに座っている乗客は、快適であると感じることが推測できる。この場合、少なくとも乗客の顔付近で不快を感じることはなく、快適性の観点から見ると良好であると判断できる。

なお、このＥＤＴ(Effective Draft Temperature)は、室内の快適性を示す指標として一般的に利用されており、(１)式により定義される。
ＥＤＴ＝（ｔｘ−ｔｃ）−８（Ｖｘ−０．１５） … （１）
ただし、ｔｘ：局所温度（℃）
ｔｃ：平均気温（℃）
Ｖｘ：局所風速（ｍ／ｓ）
なお、−１．７℃≦ＥＤＴ≦１．１℃で且つＶｘ≦０．３５ｍ／ｓの範囲を快適域とする。このように規定することで、レンジアウト(白抜け)が少ない程、快適性が高いと言える。

［第２実施形態］
第２の実施形態に係る鉄道車両１６について以下説明する。なお、第１の実施形態と同一又は同等な構成部分については同一符号を付して、その説明は省略する。

図１２〜図１５に示すように、側窓４，４間に位置する吹寄部１７には、一体的な立ち上がりダクト１８が形成されている。このような吹寄部１７の両側には側窓用吹出口２０が形成され、各側窓用吹出口２０は、立ち上がりダクト１８に連通すると共に、側窓４の表面に沿うような風を水平方向に吹き出す。そして、側窓用吹出口２０は、側窓４の高さに略一致するような長さを有し、細長いスリット状に形成されている。なお、吹出口２０は複数に区画されてもよい。

さらに、立ち上がりダクト１８内には、腰ダクト６から流れ込む風を側窓用吹出口２０に導くための仕切壁２１が高さ方向に延在するように形成されている。そして、腰ダクト６からの風は、左右一対の仕切壁２１，２１の間を通って吹出口９に導かれる。このように、側窓４，４間に位置する吹寄部１７内に形成された立ち上がりダクト１８によって、天井１０に沿うような風と、側窓４に沿うような風を簡単に作り出すことができる。そして、側窓４の表面に沿う風は、エアーカーテン効果を発揮し、側窓４からの室内に侵入してくる熱を遮断するので、座席３の窓側座席の快適性が向上する。

さらに、立ち上がりダクト１８を側窓４の左右に配置させた結果として、側窓４の両側に側窓用吹出口２０，２０が配置されることになる。従って、側窓４に対して両側から風を吹き付けることができる。この場合、側窓４の片側から風を吹き付ける場合に比して、一方の側窓用吹出口２０から排出される空気の風速や風量を減らすことができ、吹出口で発生する騒音を低減させることができる。さらに、側窓４の中央に向かって両側から吹き出される風により、ミキシング効果が期待でき、温度分布の均一化も図られる。

さらに、図１３，図１４に示すように、吹寄部１７の裏面は立ち上がりダクト１８の壁面として利用される結果、ダクトの一体化を可能にし、軽量化や組立て作業性の向上が達成される。そして、この吹寄部１７は一枚のパネルによって形成されるので、吹寄部１７に縦の目地ラインが不要になる。従って、天井１０側のパネルＡ１の目地ライン２３と、腰ダクト６側のパネルＡ２の目地ライン２４とが吹寄部１７の位置にある場合でも、吹寄部１７に目地ラインが無いので、目地ライン２３と目地ライン２４との厳格な位置合わせが不要になる。このことは、作業の効率化を図る上で効果的である。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。ただし、以下の変形例については図示しない。

例えば、段差部１１を車長に対して直交する方向に階段状に複数段形成してもよい。また、このような段差部１１は、車室Ｓの全長に亘って延在する縦通ダクトＤの一部として形成してもよい。この場合、この縦通ダクトＤには、側窓４の表面に沿うような下向きの風を吹き出す吹き下ろし用の窓用吹出口が複数個形成される。

また、一般的な鉄道車両においては、屋根に空調機が取り付けられ、天井の中央部でダクトボックスが突出し、このダクトボックスの前後及び／又は左右に複数個の吹出口(いわゆる「天井吹出口」)が設けられているタイプのものがある。この場合には、各吹出口から吹き出される風は、天井１０を沿って前後及び／又は左右に流れることになる。このような車両の場合、前述した段差部１１は、天井１０において、各天井吹出口から所定距離だけ離間した位置に設けられることになる。

また、段差部１１は、車長方向で均一な高さ(天井１０からの立ち下がり量)をもって延在する場合に限られず、天井１０からの立ち下がり量(高さ)を適宜変更することもできる。例えば、１又は２カ所程度の吹出口から集中的に風を吹き出すタイプの車両に段差部１１を適用する場合、段差部１１は、吹出口に対面する位置すなわち中央で最も高くなり、車長方向において所定のスロープをもたせながら徐々に低くなるような山形形状であってもよい。このような段差部１１を採用すると、段差部１１に沿った配風量を、車長方向において適宜調整することができる。

本発明に係る鉄道車両の第１の実施形態を示す透視図である。 本発明に係る鉄道車両の要部を示す横断面図である。 室内を座席側から見た斜視図である。 本発明に係る鉄道車両の要部を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る鉄道車両の要部を示す部分拡大透視図である。 比較例を示す部分拡大透視図である。 検証平面の位置を示す斜視図である。 段差部がない場合の風速分布図である。 段差部がある場合の風速分布図である。 段差部がない場合のＥＤＴ分布図である。 段差部がある場合のＥＤＴ分布図である。 本発明に係る鉄道車両の第２の実施形態を示す斜視図である。 吹寄部及び側窓を室内側から見た図である。 図１３のＸIV−ＸIV線に沿う断面図である。 図１３のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。

符号の説明

１，１６…鉄道車両、２…車体、４…側窓、７，１７…吹寄部、８，１８…立ち上がりダクト、９…吹出口、１０…天井、１１…段差部、１５…フィン、２０…側窓用吹出口、Ｓ…車室。

Claims (6)

1. 車体内に車室を有する鉄道車両において、
   前記車室の天井に沿うような風を吹き出す吹出口と、
   前記天井で前記吹出口から吹き出された風が当たる位置において、前記吹出口に対峙して下方に向けて突出するように形成され、前記車体の車長方向に延在する段差部とを備えたことを特徴とする鉄道車両。
2. 前記段差部は、前記車室の略全長に亘って延在することを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
3. 前記吹出口には、上下方向に可動する配風用の複数のフィンが並置して設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両。
4. 前記車体に設けられた側窓間に位置する吹寄部内には立ち上がりダクトが形成され、この立ち上がりダクトは前記吹出口に連通することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の鉄道車両。
5. 前記車体に設けられた側窓間に位置する吹寄部には、前記側窓に向けて風が吹き出す側窓用吹出口が設けられ、この側窓用吹出口は、前記吹寄部内に形成した立ち上がりダクトに連通することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の鉄道車両。
6. 前記側窓用吹出口が設けられた前記立ち上がりダクトは前記側窓の左右に配置され、左右一対の前記側窓用吹出口から前記側窓に向けて風を吹き出すことを特徴とする請求項５項記載の鉄道車両。

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