JP2009214648A - 車両用空気調和装置及びそれを備えた鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】新たに駆動機構を設けることなく、客室内にトイレ臭が充満するのを抑制できる、全熱交換器を搭載した車両用空気調和装置を得る。
【解決手段】室内熱交換器６及び室内送風機７を備えた冷凍サイクル装置と、新鮮外気を取り入れる換気送風機３と、換気送風機３からの新鮮外気とトイレからの排気風及び客室からの排気風との間で熱交換する全熱交換器５と、全熱交換器５を通過した排気風を外部に排出する排気送風機４とを備え、トイレからの排気風を全熱交換器５へ導くトイレ排気風取入口９と、客室からの排気風を全熱交換器５へ導く客室排気風取入口１０と、客室に戻されることとなるリターン風を全熱交換器５の新鮮外気吹出口側に導く客室リターン風取入口１１とを、それぞれ別々に備えている車両用空気調和装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用空気調和装置及びそれを備えた鉄道車両に関する。

鉄道等の車両には、車内客室の乗車環境を向上させるために空調システムが設けられている。その空調システムは、一般に、通常車内の換気を行う換気送風機と、熱交換により冷風あるいは温風の調和空気を送り出す空調装置と、車内からの排気風を外部へ排出する排気送風機を備えている。また、車体艤装スペースの関係から換気送風機を空調装置に内蔵し、更に換気送風機により導入される新鮮外気の換気負荷を低減する目的で、全熱交換器を搭載している車両用空気調和装置もある。

しかしながら、従来の車両用空気調和装置及び空調システムでは、排気送風機が故障した場合、排気が行われなくなる状態となっていた。そのため、トイレの排気風が、室内送風機に引っ張られて、全熱交換器を経由して空調装置のリターン風路側に回り込み、客室リターン風と一緒になって再び車内へ戻されて、客室内にトイレ臭を充満させてしまうおそれがあった。

上記問題を解決するため、空調部と換気部とに対して戻り空気を送るダクトとの連結部分に、空調部側開口と換気部側開口を形成し、その換気部側開口部分に当該開口を開閉する遮断弁を設けた鉄道車両が開示されている（例えば、特許文献１）。
特開２００６−２５６４２０号公報

しかしながら、上記特許文献１の装置においては、遮断弁を駆動させる駆動機構が必要であり、また駆動機構が故障した場合には、その機能を発揮することができない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、新たに駆動機構を設けることなく、客室内にトイレ臭が充満するのを抑制できる、全熱交換器を搭載した車両用空気調和装置、及びそれを備えた鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明の車両用空気調和装置は、室内熱交換器及び室内送風機を備えた冷凍サイクル装置と、新鮮外気を取り入れる換気送風機と、前記換気送風機からの新鮮外気とトイレからの排気風及び客室からの排気風との間で熱交換する全熱交換器と、全熱交換器を通過した各排気風を外部に排出する排気送風機とを備え、前記トイレからの排気風を前記全熱交換器へ導くトイレ排気風取入口と、前記客室からの排気風を前記全熱交換器へ導く客室排気風取入口と、前記客室に戻されることとなるリターン風を前記全熱交換器の新鮮外気吹出口側に導く客室リターン風取入口とを、それぞれ別々に備えている。
なお、前記トイレ排気風取入口と前記客室排気風取入口とは、例えば、前記換気送風機の吹出口に設けた仕切り板により分けられるようにしても良い。

また、本発明の鉄道車両は、上記の車両用空気調和装置と、前記トイレからの排気風を前記全熱交換器側へ導くトイレ排気風用ダクトと、前記客室からの排気風及び前記客室に戻されることとなるリターン風を前記全熱交換器側へ導く排気風用及びリターン風用ダクトとを備え、前記排気風用及びリターン風用ダクトは、前記全熱交換器の手前で、前記リターン風の流路と前記客室からの排気風の流路とに仕切られていて、前記リターン風の流路が前記客室リターン風取入口に、前記客室からの排気風の流路が前記客室排気風取入口にそれぞれ連通しているものである。

本発明の車両用空気調和装置によれば、排気送風機が故障停止した場合、トイレからの排気風は、全熱交換器の下方で客室からの排気風と混ざり合った後、全熱交換器を逆流して客室排気風取入口に入る。したがって、この客室排気風取入口に入った排気を、客室排気風取入口につながっている流路を迂回させた後、客室リターン風取入口に入れるようにすることで、トイレからの排気風が客室からのリターン風とともに客室に流れるのを低減することができる。
また、本発明の鉄道車両によれば、排気風用及びリターン風用ダクトは、全熱交換器の手前で、リターン風の流路と、客室からの排気風の流路とに仕切られているため、排気送風機が故障停止した場合、全熱交換器の下方で客室からの排気風と混ざり合ったトイレからの排気風は、客室排気風取入口につながっている流路を逆流した後、客室リターン風とともに客室リターン風の流路を通って客室リターン風取入口に入る。これにより、トイレからの排気風の流路抵抗が増大するため、トイレからの排気風が客室からのリターン風とともに客室に流れるのを低減することができる。

以下において、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る車両用空気調和装置とダクトを上方から見た平面図、図２は図１のＡ−Ａ方向の概略断面図、図３は図１のＢ−Ｂ方向の概略断面図である。
本発明に係る車両用空気調和装置１は、車両、特に鉄道車両の床下に配置され、この車両用空気調和装置１にダクト（車体ダクト）が連結される。ここでは、ダクトとしてトイレからの排気風用ダクト２１と客室からの排気風用及びリターン風用ダクト２２を備えている。なお、ダクト２１とダクト２２とは連通していない。

車両用空気調和装置１は、図２、図３に表されている室内熱交換器６、室内送風機７の他に、図示していない圧縮機、室外熱交換器、室外送風機及び減圧装置などを備えて冷凍サイクル装置を構成している。
また、車両用空気調和装置１は、新鮮外気（新鮮気ともいう）を取り入れる換気送風機（給気送風機）３、車内の排気風を外部へ排出させる排気送風機４、換気送風機３の換気負荷を低減する全熱交換器５も備えている。

車両用空気調和装置１の全熱交換器５の上部には、トイレからの排気風（トイレ排気風ともいう）を車両用空気調和装置１内の全熱交換器５へ導くトイレ排気風取入口９と、客室からの排気風（客室排気風ともいう）を車両用空気調和装置１内の全熱交換器５へ導く客室排気風取入口１０とが、取入口仕切り板１２で仕切られて別々に形成されている。
トイレ排気風取入口９と客室排気風取入口１０とを仕切る取入口仕切り板１２は、例えば、換気送風機３の吹出口に設けられることができる。
また、全熱交換器５の新鮮気吹出側には、客室に戻されることとなるリターン風（客室リターン風ともいう）を取り込む客室リターン風取入口１１が形成されている。このように、車両用空気調和装置１においては、トイレ排気風取入口９と、客室排気風取入口１０と、客室リターン風取入口１１とが、それぞれ別々に設けられている。

ダクト２１は、トイレ排気風を車両用空気調和装置１のトイレ排気風取入口９に導くような態様に配置構成されている。
また、ダクト２２は、全熱交換器５の手前で、ダクト内に配置されたダクト内仕切り板８により、客室からの排気風用流路２２Ｅと客室からのリターン風用流路２２Ｒとに分岐されている、そして、客室からの排気風用流路２２Ｅは、客室排気風を車両用空気調和装置１内の客室排気風取入口１０に導くような態様に、また、客室からのリターン風用流路２２Ｒは、客室リターン風を車両用空気調和装置１内のリターン風取入口１１に導くような態様に、それぞれ配置構成されている。

なお、ダクト内仕切り板８のダクト内での幅方向の位置は、客室からの排気風と客室からのリターン風が所定の流量比、例えばリターン風１６ｍ³／分、客室からの排気風２０ｍ³／分、となるような位置とする。
また、ダクト内仕切り板８の流路方向の長さは、長い方が好ましいが、例えば３ｍ程度あれば実用に供する。

次に、車両用空気調和装置１の作用について説明する。
客室からの排気風とリターン風は、初めはダクト２２内を混合された状態で流れて来るが、ダクト内仕切り板８のあるところから、外部に排出される排気風は排気風用流路２２Ｅを通り、客室に戻されることとなるリターン風はリターン風用流路２２Ｒを通り流れて来る。そして、排気風用流路２２Ｅを通った排気風は客室排気風取入口１０から、リターン風用流路２２Ｒを通ったリターン風はリターン風取入口１１から、それぞれ別々に車両用空気調和装置１内に取り込まれることになる。
一方、トイレからの排気風は、ダクト２１を流れて来て、客室排気風取入口１０やリターン風取入口１１とは別に設けられたトイレ排気風取入口９から、車両用空気調和装置１内に取り込まれる。

トイレ排気風取入口９から車両用空気調和装置１に取り込まれたトイレからの排気風は、全熱交換器５を上から下へ通過しながら、換気送風機３により取り込まれた新鮮気と熱交換した後、排気送風機４により外部へ排気される。
また、客室排気風取入口１０から車両用空気調和装置１に取り込まれた客室からの排気風も、トイレ排気風と同様に、全熱交換器５を上から下へ通過しながら、換気送風機３により取り込まれた新鮮気と熱交換した後、排気送風機４により外部へ排気される。
トイレからの排気風と客室からの排気風の一連の流れの中で、これらの排気風が混合されるのは、全熱交換器５を通過した後のことである。

これに対して、リターン風取入口１１から車両用空気調和装置１に取り込まれた客室からのリターン風は、全熱交換器５を通過した新鮮気と混合された後、室内熱交換器６を通り、調和空気として室内送風機７により客室内へ送られる。

以上は、排気送風機４が正常に動作していた場合の空気の流れであが、次に、排気送風機４が故障した場合の空気の流れについて、図４及び図５を基に説明する。図４は車両用空気調和装置１が備える排気送風機４が故障停止した場合における排気風の流れを示す平面図、図５は排気送風機４が故障停止した場合におけるトイレからの排気風の流れを示す図４のＣ−Ｃ方向から見た概略断面図である。

排気送風機４が故障すると、トイレからの排気風と客室から排気風を空調装置の外部へ排出する動力源が無くなったことになる。このとき、室内送風機７が運転されていれば、トイレからの排気風は室内送風機７に引っ張られて、図５に示すように、全熱交換器５を上から下へ通過した後、同じく全熱交換器５を通過してきた客室からの排気と混ざり合い、今度は全熱交換器５を下から上へ逆流して客室排気風取入口１０に入る。そして、仕切られた客室からの排気風用流路２２Ｅを逆流した後、ダクト内仕切り板８の先端部で客室からのリターン風用流路２２Ｒに回り込んで、客室からのリターン風とともにリターン風取入口１１から車両用空気調和装置１に入る。その後は、全熱交換器５を通過した新鮮気と混合された後、室内熱交換器６を通り、室内送風機７により客室内へ送られる。

従来の空調装置及びダクトを備えた空調装置であれば、全熱交換器５を逆流したトイレ排気風は、その直後に客室リターン風と合流し、室内熱交換器及び室内送風機を通って客室内へ流れていた。
しかし、本実施の形態においては、全熱交換器５を逆流したトイレ排気風は、ダクト内仕切り板８のために直ぐには客室リターン風へ合流できず、ダクト内仕切り板８の長さ分だけ、排気風用流路２２Ｅを逆流・迂回しなければならない。本実施の形態においては、この逆流・迂回分の流路抵抗により、トイレ排気風が客室へ入り込みづらくなっている。

また、本実施の形態では、全熱交換器５が設置されていることによる通過抵抗も加わるため、余計にトイレ排気風がリターン風へ合流しにくくなっている。
さらに、客室からの排気風用及びリターン風用ダクト２２内に、ダクト内仕切り板８を設けたことで、排気風用流路２２Ｅ及びリターン風用流路２２Ｒの流路面積が小さくなっているため、これによっても流路抵抗が増大し、トイレ排気風がリターン風へ合流しにくくなっている。
これらの理由により、排気送風機４が故障したとしても、客室へ運ばれるトイレ排気風が低減されて、客室で臭気が発生するのを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用空気調和装置とダクトを上方から見た平面図。 図１のＡ−Ａ方向の概略断面図。 図１のＢ−Ｂ方向の概略断面図。 車両用空気調和装置が備える排気送風機が故障停止した場合における排気風の流れを示す平面図。 排気送風機が故障停止した場合におけるトイレからの排気風の流れを示す図４のＣ−Ｃ方向から見た概略断面図。

符号の説明

１ 車両用空気調和装置、３ 換気送風機（給気送風機）、４ 排気送風機、５ 全熱交換器、６ 室内熱交換器、７ 室内送風機、８ ダクト内仕切り板、９ トイレ排気風取入口、１０ 客室排気風取入口、１１ 客室リターン風取入口、１２ 取入口仕切り板、２１ トイレからの排気風用ダクト、２２ 客室からの排気風用及びリターン風用ダクト、２２Ｅ 仕切られた客室からの排気風用流路、２２Ｒ 仕切られた客室からのリターン風用流路。

Claims (3)

1. 室内熱交換器及び室内送風機を備えた冷凍サイクル装置と、
   新鮮外気を取り入れる換気送風機と、
   前記換気送風機からの新鮮外気とトイレからの排気風及び客室からの排気風との間で熱交換する全熱交換器と、
   全熱交換器を通過した各排気風を外部に排出する排気送風機とを備え、
   前記トイレからの排気風を前記全熱交換器へ導くトイレ排気風取入口と、前記客室からの排気風を前記全熱交換器へ導く客室排気風取入口と、前記客室に戻されることとなるリターン風を前記全熱交換器の新鮮外気吹出口側に導く客室リターン風取入口とを、それぞれ別々に備えていることを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記トイレ排気風取入口と前記客室排気風取入口とが、前記換気送風機の吹出口に設けた仕切り板により分けられていることを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
3. 請求項１または２の車両用空気調和装置と、
   前記トイレからの排気風を前記全熱交換器側へ導くトイレ排気風用ダクトと、
   前記客室からの排気風及び前記客室に戻されることとなるリターン風を前記全熱交換器側へ導く排気風用及びリターン風用ダクトとを備え、
   前記排気風用及びリターン風用ダクトは、前記全熱交換器の手前で、前記リターン風の流路と前記客室からの排気風の流路とに仕切られていて、前記リターン風の流路が前記客室リターン風取入口に、前記客室からの排気風の流路が前記客室排気風取入口にそれぞれ連通していることを特徴とする鉄道車両。

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