JP2012071836A - 車両用空調装置及びそれを搭載した鉄道車両 - Google Patents

Abstract

【課題】室内送風機が吹き出した空気が衝突することにより発生する振動を抑止し、車体に伝播する振動を低減する車両用空調装置及びそれを搭載した鉄道車両を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１０は、車体２０の屋根上に搭載され、車内２５に空気を吹き出すための室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂと、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気の流れる方向を変える案内板１６ａ及び案内板１６ｂとを備え、案内板１６ａ及び案内板１６ｂを室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂの下側に配置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されて客室内の空調を行なう車両用空調装置及びそれを搭載した鉄道車両に関し、特に車体に伝播する振動を低減する車両用空調装置及びそれを搭載した鉄道車両に関するものである。

従来から、電車等の車両に搭載されて客室内の空調を行なう車両用空調装置が種々提案されている。このような車両用空調装置の多くは、車体の天井部に複数個の室内熱交換器を配置し、この室内熱交換器の間に室内送風機を配置するようになっている。そして、それらの室内熱交換器で冷却された空気を室内送風機で吸入し、吸入した空気を室内送風機の真下に設けられている空調ダクトから吹き出して客室内の空調を行なうのが一般的である。

そのようなものとして、「車両の屋根に配設された空間ユニット、この空間ユニットの室内側熱交換器と熱交換され冷却された冷風または加熱された温風を複数本の車両天井ダクトを介し車両室内へ吐出し車両室内を空調するものにおいて、上記複数本の車両天井ダクトのそれぞれに対向して配設され上記冷風または温風を上記複数本の車両天井ダクトに分配する複数個の室内側ファンを設けた車両用空調装置」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

この車両用空調装置は、複数本の車両天井ダクトに冷風または温風を分配し、各車両用ダクトへの冷風または温風を複雑な調節を要することなく当分に配風することができ、かつ室内ファンの静圧が下げられ室内ファンの高さを低くすることをできるようにしたものである。なお、この車両用空調装置は、シールパッキンを介して車両の屋根に装着されるようになっている。

また、「車両屋根に配設されて、車室内の空気の熱交換を行なう室内熱交換器と、この室内熱交換器にて熱交換した空気を冷風または温風として送出する室内ファンと、この室内ファンにより送出された冷風または温風を、車両の長手方向に分配して車室内へ吐出させる配風ダクトとを備えた車両用空調装置において、上記室内ファンを、上記配風ダクトに対向配置するとともに、この配風ダクトの長手方向に平行となる室内ファンモータの軸に取り付けた車両用空調装置」が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

この車両用空調装置は、室内熱交換器にて熱交換した空気を冷風または温風として送出するファンを、この冷風または温風を車室内に導くための配風ダクトに対向配置するとともに、この配風ダクトの長手方向に平行となる室内ファンモータの軸に取り付けて、車両用空調装置の本体の車両屋根上における占有空間、特に高さを小さく抑えながら、十分な冷風または温風の送風量を得ることができ、本体直下のサーキュレーションファンの取り付けも、正規の円弧形状の車両限界定規の規制内にて、十分かつ安全に実施することをできるようにしたものである。

さらに、「空調装置の室内送風機を車体側の天井に取付け、冷却風を車体の長手方向に真直ぐ吹き出すようにする。これによれば、従来よりも羽根車の外径が小さい、小型の送風機を使用することができ、車内の騒音を低減させることができる。また、室内送風機の消費電力を小さくできる鉄道車両」が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。この鉄道車両は、室内送風機の吹出部の通風抵抗を低減して冷却風の流れを良くし、騒音の低い小型の送風機で車内に均一に配風できるようにして、車内の騒音と室内送風機の消費電力を低減するようにしたものである。

そして、「蒸発器の間に室内送風機を配置し、該蒸発器で冷却された空気を吸入して真下の空調ダクトに吹き出し、吹出部の風は空調ダクトの底面に一旦当たった後、直角に曲がって車体長手方向に流れていくことによって、この直角曲がりによる通風抵抗を小さくする目的で空調ダクト側に案内板を設けるようにした車両用空調装置」が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。この車両用空調装置は、吹出部の風が空調ダクトの底面に当たった後、直角に曲がって車両長手方向に流れていくようになっているものである。

これらのような車両用空調装置は、この直角曲がりによる通風抵抗を小さくする目的で車両側に設置された空調ダクト側に案内板を設けるようにするのが一般的であった。また、防振ゴムを介して車両用空調装置を車体に取り付けて、車両用空調装置で発生する振動を車両に伝播させないようすることも一般的に行われていた。さらに、車両と車両用空調装置との接合部には、シールパッキンが設置され、循環空気の流路を気密にすることも通常行われていた。

特開昭６２−１２５９１２号公報（第５−７頁、第１図） 特開平３−２１７３１６号公報（第５−７頁、第１図） 特開２００２−３４７６１７号公報（第５−７頁、第１図）

「冷凍空調便覧ＩＩＩ巻空気調和偏」、２００１年１月１日（第２２９頁−第２３８頁報）

上記の空調装置を備えた鉄道車両や車両用空調装置では、車両用空調装置を構成する室内送風機の空気吹き出し口から吹き出された空気は、一旦急拡大し、車両に設置されている空調ダクトに設けられた案内板に当たり、流れる方向を変えて、車両の長手方向に設置された空調ダクトに流れるようになっている。つまり、室内送風機の空気吹き出し口から吹き出された空気が、車両の空調ダクトに設けられた案内板に当たる際に、案内板が振動し、空調ダクトが設置された車体の天井などが振動してしまうという問題があった。

その問題を解決するためには、室内送風機の空気吹き出し口から吹き出された空気が衝突する部分、たとえば案内板や天井板、床板等の振動に対する強度を強化し、それらの部分を振動させないようにする必要があった。つまり、車体に振動を伝播させないためには、吹き出された空気が衝突する部分の強度を強化し、それらの部分と吹き出された空気が衝突する際に発生する振動を抑制しなければならなかった。

また、案内板は、車体の空調ダクトに設置されるため、車両用空調装置を構成する室内送風機の空気吹き出し口と相互に干渉しないように、所定の隙間を設ける必要があった。そのため、室内送風機の空気吹き出し口から吹き出された空気は、一旦急拡大した後、案内板で流れる方向を変えることから、通風抵抗が大きくなってしまうという問題があった。この問題は、空気の流れを悪くし、空気が空調ダクトの末端まで配風されないという不具合に発展する場合もあった。

このような場合は、室内送風機の送風圧力を高くすることで、空気が空調ダクトの末端まで配風されるようにしなければならない。しかしながら、送風圧力を高くするには、羽根車の外径を大きくするか、ファンモータの回転数を高くする必要があり、室内送風機の騒音が増大することになり、車内の騒音が大きくなってしまう問題もあった。また、近年は、乗客からの低騒音化に対する要求レベルも非常に高くなっているということも考慮する必要がある。

本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、室内送風機が吹き出した空気が衝突することにより発生する振動を抑止し、車体に伝播する振動を低減する車両用空調装置及びそれを搭載した鉄道車両を提供するものである。また、本発明は、室内送風機の吹き出し部の通風抵抗を低減して空気の流れを良くできるために、小型の室内送風機で車内に配風でき、車内の騒音とモータの消費電力との双方を低減する車両用空調装置及びそれを搭載した鉄道車両を提供するものである。

本発明に係る車両用空調装置は、車両に搭載される車両用空調装置であって、車両の長手方向に回転軸が設けられた遠心ファンと、遠心ファンを内蔵し、遠心ファンが送風する空気が吹き出される吹出口が形成された底板を有する本体と、吹出口に配置された案内板とを備え、案内板は、本体に設けられており、吹出口から吹き出された空気の流れる方向を車両の長手方向に変えることを特徴とする。

本発明に係る鉄道車両は、上記の車両用空調装置を搭載したことを特徴とする。

本発明に係る車両用空調装置は、車両に搭載される車両用空調装置であって、車両の長手方向に回転軸が設けられた遠心ファンと、遠心ファンを内蔵し、遠心ファンが送風する空気が吹き出される吹出口が形成された底板を有する本体と、吹出口に配置された案内板とを備え、案内板は、本体に設けられており、吹出口から吹き出された空気の流れる方向を車両の長手方向に変えるので、室内送風機から吹き出された空気が案内板に衝突した際に発生した振動が車体に直接伝播することを防止することができる。つまり、車両用空調装置に案内板が取り付けられているので、案内板で発生する振動は車両用空調装置に伝播し、車体には直接伝播しないのである。

本発明に係る鉄道車両は、上記の車両用空調装置を搭載したので、車体に伝播する振動を低減することができる。したがって、車内に乗車している乗客に与える不快感を低減することができ、快適な車内環境を維持することができる。

実施の形態１に係る車両用空調装置の概略構成を示す縦断面図である。 車両用空調装置を車体の屋根上に搭載した状態を示す主要側面図である。 車両用空調装置の冷凍サイクル構成を示す平面図である。 車両用空調装置を搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。 実施の形態２に係る車両用空調装置を搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。 従来の車両用空調装置を搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。 従来の一般的な案内板を使用した場合における流体の解析モデル形状及び解析結果を示す説明図である。 実施の形態２に係る案内板を使用した場合における流体の解析モデル形状及び解析結果を示す説明図である。 実施の形態３に係る車両用空調装置を搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。 実施の形態４に係る車両用空調装置を搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。 実施の形態５に係る車両用空調装置を車体の床下に取り付けた状態を示す主要側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用空調装置１０の概略構成を示す縦断面図である。図１に基づいて、車両用空調装置１０の構成について説明する。この車両用空調装置１０は、側面側が防振ゴム３０を介して車体２０（車両）の屋根上に搭載されるようになっている。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

この車両用空調装置１０は、底面に底板１９が形成されており、内部に室内送風機１１と、室内熱交換器１２ａと、室内熱交換器１２ｂとが搭載されている。室内送風機１１は、空気を取り込み、その空気を吹き出すためのものである。室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂは、室内送風機１１が取り込んだ空気を熱交換して、その空気を冷風または温風とするものである（図３参照）。なお、底板１９は、室内送風機１１から吹き出される空気の出口に対応する部分が開口されており、空気が車体２０側に流れるようになっている。

また、底板１９の開口されている部分の下側には、案内板１６が設置されている。つまり、車両用空調装置１０に案内板１６を設けているのである。この案内板１６は、室内送風機１１から吹き出される空気の流れる方向を変えるものである。つまり、室内送風機１１から吹き出された空気は、この案内板１６に衝突し、流れる方向が変えられて車体２０の長手方向（前後方向）に流れるようになっている。なお、室内送風機１１は、空気を取り込み、吹き出せるものであればよく、特に種類を限定するものではない。たとえば、シロッコファンやターボファン、パドルファン等の遠心ファンを室内送風機１１に使用するとよい。

車体２０の車両天井部２６には、室内送風機１１から吹き出される空気の風路を形成するためのダクト２２が設けられている。このダクト２２の両側面側には、客室等の車内２５に空気を吹き出すためのグリル２３が形成されている。また、車両天井部２６の両側面側には、フィルター装置２１が設置されている。このフィルター装置２１は、室内送風機１１が車内２５から空気を吸い込む際に、その空気を濾過し粉塵や埃等を除去するためのものである。

車両用空調装置１０を車体２０に取り付けると、車両用空調装置１０の底板１９と屋根２７との間に隙間が形成されることがある。そこで、底板１９と屋根２７との間にシールパッキン４０を設けて、雨水の浸入を防止するようになっている。また、ダクト２２を流れる空気の漏れを防止するためのシールパッキン４１が底板１９と車両天井部２６との間に設けられている。つまり、シールパッキン４１は、グリル２３から車内２５に吹き出す空気のロス（損失）を低減させているのである。

図２は、車両用空調装置１０を車体２０の屋根上に取り付けた状態を示す主要側面図である。図２に基づいて、室内送風機１１から吹き出された空気の流れについて説明する。この車両用空調装置１０は、室内送風機１１で車内２５から空気を取り込み、その空気を室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂで冷風または温風に変換して吹き出すようになっている。ここでは、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂの２つが搭載されている場合を例に示している。

室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気は、まず、車両用空調装置１０に設置されている案内板１６ａ及び案内板１６ｂに衝突する。案内板１６ａは、室内送風機１１ａに対して設置されており、案内板１６ｂは、室内送風機１１ｂに対して設置されている場合を例に示している。ここでは、１両の車体２０に対して２つの案内板（案内板１６ａ及び案内板１６ｂ）が設置されている場合を示している。また、案内板１６ａ及び案内板１６ｂは、車体２０の長手方向に対して、逆向きとなるように設置されている。

次に、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気は、案内板１６ａ及び案内板１６ｂに衝突し、ダクト２２内で車体２０の両長手方向に向きを変えて、車体２０の前後に向かって流れる。そして、ダクト２２内を流れている空気は、ダクト２２に形成されているグリル２３から車内２５に吹き出される。このようにして、車内２５の冷房または暖房を行なうようになっている。なお、ここでは、車両用空調装置１０は、車体２０の長手方向のほぼ中央位置に搭載され、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出される空気の距離が同等となっている場合を例に示している。

図３は、車両用空調装置１０の冷凍サイクル構成を示す平面図である。図３に基づいて、車両用空調装置１０の基本的な回路構成について説明する。この車両用空調装置１０には、室内送風機１１ａ、室内送風機１１ｂ、室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂの他に、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂ、凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂ、室外送風機１５が搭載されている。ここでは、圧縮機及び凝縮器が２つ搭載されている場合を例に説明するものとする。

車両用空調装置１０は、２つの冷凍サイクル（圧縮機１３ａと、凝縮器１４ａと、室内熱交換器１２ａとで１つの冷凍サイクルを形成し、圧縮機１３ｂと、凝縮器１４ｂと、室内熱交換器１２ｂとで１つの冷凍サイクルを形成している）を搭載している。そして、一方の冷凍サイクルで作成される冷風または温風を室内送風機１１ａから吹き出し、他方の冷凍サイクルで作成される冷風または温風を室内送風機１１ｂから吹き出すようになっている。なお、２つの冷凍サイクルは、図示省略の冷媒配管で順次接続されているものとする。また、室外送風機１５は、２つの冷凍サイクルの双方で共用するようになっている。

圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂは、冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂは、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂから吐出された冷媒と外気との熱交換によって、その冷媒を凝縮液化するものである。室外送風機１５は、凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂに供給する外気を取り込むものである。室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂは、凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂで熱交換された冷媒と車内２５の空気とを熱交換し、その冷媒を蒸発ガス化するものである。

ここで、冷房運転時における冷媒の流れについて説明する。まず、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂで高温・高圧にされた冷媒は、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂから吐出して凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂに流入する。凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂに流入した冷媒は、室外送風機１５が取り込んだ外気との熱交換を行なって凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して外気とほぼ同温の液体に変化するのである。そして、凝縮液化した冷媒は、室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂに流入する。

室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂに流入した冷媒は、図示省略の膨張弁等で減圧されて、低圧二相状態の冷媒に変化する。そして、室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂで車内２５の空気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、車内２５の空気から吸熱して（外気を冷却）、気体に変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂから出て、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ａに再度吸入される。

次に、暖房運転時における冷媒の流れについて説明する。暖房運転時では、冷媒の流れが逆になるために、凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂの機能と、室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂの機能とが入れ替わることになる。まず、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂで高温・高圧にされた冷媒は、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂから吐出して室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂに流入する。室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器１２ａ及び室内熱交換器１２ｂ等で車内２５の空気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して（外気の暖め）、液体に変化するのである。

そして、図示省略の膨張弁等で減圧されて、低圧二相状態の冷媒に変化する。その後、この冷媒は、凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂに流入し、凝縮器１４ａ及び凝縮器１４ｂで室外送風機１５が取り込んだ外気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、外気から吸熱して気体に変化するのである。凝縮器１４ａ及び凝縮器１ｂから出た蒸発ガス化した冷媒は、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂに再度吸入される。

なお、ここでは、車両用空調装置１０に圧縮機、凝縮器、室内熱交換器及び室内送風機を２つ搭載した場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、車両用空調装置１０に各機器を１つ設けてもよく、３つ以上設けてもよい。また、室外送風機１５は、２つの凝縮器で共用する場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、各凝縮器に対応する数の室外送風機を設けてもよい。

さらに、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂは、同じ容量でなくてもよい。たとえば、車両用空調装置１０が搭載される場所（搭載される屋根２７の位置）に応じて各圧縮機の容量を決定するとよい。ここでは、車両用空調装置１０が屋根２７のほぼ中央位置に設置されているので、同じ容量の圧縮機が使用されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、車両用空調装置１０が車体２０の後方側に設置されるのであれば、圧縮機１３ａを圧縮機１３ｂよりも容量の大きいもので構成するとよい。なお、圧縮機１３ａ及び圧縮機１３ｂを、容量制御可能なインバータ圧縮機で構成してもよく、一定速で運転を行なう定速圧縮機で構成してもよい。

冷凍サイクルに使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、Ｒ２２の約１．６倍の動作圧力という特性を有している。

また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。その他、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等を使用することもできる。なお、Ｒ２２はクロロジフルオロメタン、Ｒ３２はジフルオロメタン、Ｒ１２５はペンタフルオロエタン、Ｒ１３４ａは１，１，１，２−テトラフルオロエタン、Ｒ１４３ａは１，１，１−トリフルオロエタンをそれぞれ示している。

図４は、車両用空調装置１０を搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。図４に基づいて、車両用空調装置１０の風路構成と、この車両用空調装置１０を搭載した場合の空気の流れとを説明する。図２で説明したように、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気は、まず、案内板１６ａ及び案内板１６ｂに衝突する。次に、案内板１６ａ及び案内板１６ｂに衝突した空気は、流れる方向を車体２０の長手方向に変えられて、ダクト２２内を流れるようになっている。

この案内板１６ａ及び案内板１６ｂは、車両用空調装置１０の底板１９の下側に設けられている。そのために、案内板１６ａ及び案内板１６ｂに空気が衝突することによって発生する振動は車両用空調装置１０本体に伝播することになる。したがって、案内板１６ａ及び案内板１６ｂで発生した振動が直接車体２０側に伝播することがないのである。また、車両用空調装置１０は、防振ゴム３０を介して車体２０の屋根２７の上側に取り付けられるので、車両用空調装置１０に伝播した振動は、この防振ゴム３０で減衰されるようになっている。したがって、車体２０側に伝播する振動を低減することが可能になっているのである。

すなわち、案内板１６ａ及び案内板１６ｂを車両用空調装置１０に設置することによって、案内板１６ａ及び案内板１６ｂで発生する振動を直接車体２０側に伝達させないようにすると共に、防振ゴム３０を介して車両用空調装置１０を車体２０に取り付けることによって、車両用空調装置１０で発生する振動を減衰し、車体２０側に伝達される振動を更に低減しているのである。したがって、案内板１６ａ及び案内板１６ｂで発生した振動を、車体２０側に直接伝達しないこと、防振ゴム３０で更に振動を減衰することとによって２重に低減しているのである。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る車両用空調装置１０ａを搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。図５に基づいて、車両用空調装置１０ａを搭載した場合の空気の流れについて説明する。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。この実施の形態２では、案内板１６ｃ及び案内板１６ｄの形状を、実施の形態１で示した案内板１６ａ及び案内板１６ｂの形状とは異なったものとしている。

案内板１６ｃ及び案内板１６ｄは、案内板１６ａ及び案内板１６ｂと同様に、車両用空調装置１０ａの底板１９の下側に設けられている。この案内板１６ｃ及び案内板１６ｄは、図５に示すように、曲面形状を有するように形成されている。したがって、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気を急拡大させないことが可能になる。つまり、案内板１６ｃ及び案内板１６ｄには、空気が急拡大することなく衝突し、曲がり静圧損失を低減することができるので、通風抵抗も低減することができるのである。

このようにして、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出される空気をダクト２２に送るので、その空気が案内板１６ｃ及び案内板１６ｄに衝突する際に発生する振動を更に低減することができる。また、車両用空調装置１０ａは、実施の形態１と同様に、防振ゴム３０を介して、車体２０に取り付けられるので、車体２０側に伝播する振動を更に低減することができる。さらに、案内板１６ｃ及び案内板１６ｄは、静圧損失を低減できるので、車体２０の長手方向の端部にまで空気が行き渡ることになる。

ここで、通風抵抗について従来の案内板と比較することにより説明する。図６は、従来の車両用空調装置１００を搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。図７は、従来の一般的な案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂを使用した場合における流体（空気）の解析モデル形状及び解析結果を示す説明図である。図８は、実施の形態２に係る案内板１６ｃ及び案内板１６ｄを使用した場合における流体（空気）の解析モデル形状及び解析結果を示す説明図である。なお、図７では、室内送風機１１０ａ及び案内板１６０ａを代表で示しており、図８では、室内送風機１１ａ及び案内板１６ｃを代表で示している。

図６に示すように、この案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂは、車両用空調装置１００ではなく、ダクト２２０に設置されている。なお、車両用空調装置１００は、防振ゴム３００を介して、車体２００に取り付けられるようになっている。つまり、室内送風機１１０ａ及び室内送風機１１０ｂから吹き出された空気は、案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂに衝突した後、案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂで流れる方向を変えられてダクト２２０内を流れるようになっている。

したがって、案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂに空気が衝突することにより発生する振動は、直接車体２００側に伝播することになっていた。また、車両用空調装置１００は、防振ゴム３００を介して取り付けられているものの、防振ゴム３００は、車両用空調装置１００またはダクト２２０のいずれかで発生した振動がそのうちのいずれかに伝播するのを減衰するものである。つまり、防振ゴム３００では、ダクト２２０で発生した振動が車両用空調装置１００に伝播するのを低減することはできるが、ダクト２２０で発生した振動そのものを低減するものではないので、大きな振動が車体２００全体に伝播することになっていた。

図７（ａ）は、従来の一般的な案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂを使用した場合の流体（空気）の解析モデル形状を示しており、図７（ｂ）は、そのときの解析結果を示している。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、室内送風機１１０ａ及び室内送風機１１０ｂの空気吹き出し口からダクト２２０の空気出口までに同じ風量の空気の静圧差を求めたときの解析モデル形状及び解析結果を例に示している。なお、図７（ａ）に示すように、ダクト２２０の空気出口における静圧を一定（Ｐ＝０）にして計測している。

図７（ａ）に示すように、従来の一般的な案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂを使用した場合のダクト２２０の形状は、室内送風機１１０ａ及び室内送風機１１０ｂの空気吹き出し口からダクト２２０の空気出口までにかけて傾斜面を有している。図７（ｂ）は、このダクト２２０内の静圧を計測し、等圧線で表した解析結果である。この解析結果から、案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂを使用した場合の室内送風機１１０ａ及び室内送風機１１０ｂの空気吹き出し口断面の平均静圧を求めると６７Ｐａ（パスカル）であった。

図８（ａ）は、実施の形態２に係る案内板１６ｃ及び案内板１６ｄを使用した場合の流体（空気）の解析モデル形状を示しており、図８（ｂ）は、そのときの解析結果を示している。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、図７（ａ）及び図７（ｂ）と同様に、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂの空気吹き出し口からダクトの空気出口までに同じ風量の空気の静圧差を求めたときの解析モデル形状及び解析結果を例に示している。なお、図８（ａ）に示すように、ダクト２２の空気出口における静圧を一定（Ｐ＝０）にして計測している。

図８（ａ）に示すように、実施の形態に係る案内板１６ｃ及び案内板１６ｄを使用した場合のダクト２２の形状は、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂの空気吹き出し口からダクト２２の空気出口までにかけて一定の高さを有している。つまり、従来の案内板１６０ａ及び案内板１６０ｃと異なり、案内板１６ｃ及び案内板１６ｄは、曲面形状で形成されており、空気の流れる方向を変えるための角度が形成されておらず、空気の流れる方向を緩やかに変えることができるのである。図８（ｂ）は、このダクト２２内の静圧を計測し、等圧線で表した解析結果である。この解析結果から、案内板１６ｃ及び案内板１６ｄを使用した場合の室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂの空気吹き出し口断面の平均静圧を求めると５３Ｐａ（パスカル）であった。

図７及び図８の解析結果に基づいて、従来の一般的な案内板１６０ａ及び案内板１６０ｂを使用した場合の通風抵抗と、実施の形態２に係る案内板１６ｃ及び案内板１６ｄを使用した場合の通風抵抗とを比較すると、前者の平均静圧が６７Ｐａであるのに対し、後者の平均静圧が５３Ｐａである。この６７Ｐａを１００％とすると、５３Ｐａは７９％になることがわかる。つまり、この結果から静圧損失が約２１％低減されているということが確認できた。

以上のように、実施の形態２に係る車両用空調装置１０ａは、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂの空気吹き出し部に曲面形状の案内板１６ｃ及び案内板１６ｄを設置したので、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出した空気が急拡大することなく案内板１６ｃ及び案内板１６ｄに衝突し、曲がり静圧損失を低減できる。このため、ダクト２２内における通風抵抗も低減することができる。

したがって、車両用空調装置１０ａでは、ダクト２２内に吹き出す空気に大きな風量を要求しないので、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂの小型化を図ることができる。すなわち、車両用空調装置１０ａは、実施の形態１に係る車両用空調装置１０が有する効果に加えて、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂを小型化できるので、案内板１６ｃ及び案内板１６ｄに空気が衝突することで発生する振動を低減することができると共に、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂからの騒音も低減することができるのである。また、車両用空調装置１０ａでは、ダクト２２内に吹き出す空気に大きな風量を要求しないので、車内の騒音の低減化を実現すると共に、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂを駆動するモータの消費電力も低減することができる。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る車両用空調装置１０ｂを搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。図９に基づいて、車両用空調装置１０ｂに設置する案内板１６ｅ及び案内板１６ｆについて説明する。なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。また、車両用空調装置１０ｂを搭載した場合の空気の流れは、実施の形態１と同様である。

この実施の形態３では、制振性能または吸音性能を有する材料で車両用空調装置１０ｂに設置する案内板１６ｅ及び案内板１６ｆを構成した場合を示している。制振性能を有する材料で案内板１６ｅ及び案内板１６ｆを構成すると、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気が案内板１６ｅ及び案内板１６ｆに衝突する際に発生する振動を機械的に抑制することができる。すなわち、空気が案内板１６ｅ及び案内板１６ｆの衝突する際に発生する振動そのものを、案内板１６ｅ及び案内板１６ｆによって軽減することができるのである。

したがって、車両用空調装置１０ｂは、案内板１６ｅ及び案内板１６ｆで発生する振動そのもの自体を軽減できるので、案内板１６ｅ及び案内板１６ｆから車両用空調装置１０ｂに伝達される振動を軽減することができる。また、車両用空調装置１０ｂに軽減されて伝達された振動を防振ゴム３０で更に減衰することができるので、車体２０側に伝播する振動も更に低減することができる。

吸音性能を有する材料で案内板１６ｅ及び案内板１６ｆを構成すると、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気が案内板１６ｅ及び案内板１６ｆに衝突する際に発生する騒音と、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂで発生する騒音とを機械的に吸音することができる。すなわち、車内２５に伝わってしまう騒音を軽減することができるのである。なお、案内板１６ｅ及び案内板１６ｆを制振性能及び吸音性能の双方を併せ持つ材料で構成するとよい。また、このような材料で実施の形態１に係る案内板１６ａ及び案内板１６ｂ、実施の形態２に係る案内板１６ｃ及び案内板１６ｄを構成してもよい。

実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係る車両用空調装置１０ｃを搭載した状態を拡大して示す詳細側面図である。図１０に基づいて、車両用空調装置１０ｃの構成について説明する。なお、実施の形態４では実施の形態１〜実施の形態３との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。また、車両用空調装置１０ｃを搭載した場合の空気の流れは、実施の形態１と同様である。

この車両用空調装置１０ｃは、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂが防振ゴム３１及び防振ゴム３２を介して車両用空調装置１０ｃ本体に設置されるようになっている。そして、その室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂに案内板１６ｇ及び案内板１６ｈを取り付けるようになっている。つまり、実施の形態１〜実施の形態３では、各案内板を車両用空調装置に直接設置した場合を例に示したが、実施の形態４では、各案内板を車両用空調装置１０ｃに直接設置するのではなく、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂに設置し間接的に車両用空調装置１０ｃに設置している。

このような構成にすれば、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気が案内板１６ｇ及び案内板１６ｈに衝突する際に発生する振動は、まず、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂに伝達されることになる。そして、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂに伝達された振動は、防振ゴム３１及び防振ゴム３２で減衰されてから車両用空調装置１０ｃ本体に伝達され、車両用空調装置１０ｃに伝達された振動は、防振ゴム３０で減衰されてから車体２０側に伝達されることになる。

したがって、案内板１６ｇ及び案内板１６ｈを室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂに設置することによって、案内板１６ｇ及び案内板１６ｈで発生する振動を直接車両用空調装置１０ｃに伝達させないようにすると共に、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂを防振ゴム３１及び防振ゴム３２を介して車両用空調装置１０ｃに取り付けることによって、車両用空調装置１０ｃに伝達される振動を減衰し、車両用空調装置１０ｃに伝達される振動を更に低減しているのである。

そして、車両用空調装置１０ｃは防振ゴム３０を介して車体２０に取り付けられているので、車両用空調装置１０ｃに減衰されて伝達された振動を更に減衰し、車体２０側に伝達される振動を更に低減しているのである。したがって、案内板１６ｇ及び案内板１６ｈで発生した振動を、直接車両用空調装置１０ｃに直接伝達しないこと、防振ゴム３０〜防振ゴム３２で更に振動を減衰することとによって３重に低減しているのである。

実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る車両用空調装置１０ｄを車体２０の床下に取り付けた状態を示す主要側面図である。図１１に基づいて、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出された空気の流れについて説明する。なお、実施の形態５では実施の形態１〜実施の形態４との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態４と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

実施の形態５に係る車両用空調装置１０ｄは、図１１に示すように、車体２０の床下に取り付けられている。また、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出される空気の風路を形成するためのダクト２２ａは、車体２０の車両天井部２６ではなく、床側に設けられている。つまり、室内送風機１１ａ及び室内送風機１１ｂから吹き出される冷風または温風は、床側に設けられたダクト２２ａを通って、車体２０の下側から車内２５に吹き出されるようになっている。

この車両用空調装置１０ｄに設置される案内板１６ｉ及び案内板１６ｊは、車両用空調装置１０ｄの上側に設けられている。そのため、案内板１６ｉ及び案内板１６ｊに空気が衝突することによって発生する振動は車両用空調装置１０ｄ本体に伝播することになる。したがって、案内板１６ｉ及び案内板１６ｊで発生した振動が直接車体２０側に伝播することがないのである。つまり、車体２０の床下で発生する振動を直接車体２０側に伝達させないようにしているのである。また、車両用空調装置１０ｄは、防振ゴム３０を介して車体２０の床下に取り付けられるので、車両用空調装置１０ｄに伝播した振動は、この防振ゴム３０で減衰されるようになっている。したがって、車体２０側に伝播する振動を低減することが可能になっているのである。

すなわち、案内板１６ｉ及び案内板１６ｊを車両用空調装置１０ｄに設置することによって、案内板１６ｉ及び案内板１６ｊで発生する振動を直接車体２０側に伝達させないようにすると共に、防振ゴム３０を介して車両用空調装置１０ｄを車体２０に取り付けることによって、車両用空調装置１０ｄで発生する振動を減衰し、車体２０側に伝達される振動を更に低減しているのである。したがって、案内板１６ｉ及び案内板１６ｊで発生した振動を、車体２０側に直接伝達しないこと、防振ゴム３０で更に振動を減衰することとによって２重に低減しているのである。

なお、実施の形態１〜実施の形態４で示した車両用空調装置を実施の形態５のように車体２０の床下に取り付けるようにしてもよい。また、実施の形態１〜実施の形態４で示した各案内板を実施の形態５に係る案内板１６ｉ及び案内板１６ｊに適用してもよい。さらに、各実施の形態では、車両１台に対して１つ車両用空調装置が搭載されている場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、車両１台に対して複数個の車両用空調装置を搭載してもよい。

１０ 車両用空調装置、１０ａ 車両用空調装置、１０ｂ 車両用空調装置、１０ｃ 車両用空調装置、１０ｄ 車両用空調装置、１１ 室内送風機、１１ａ 室内送風機、１１ｂ 室内送風機、１２ 室内熱交換器、１２ａ 室内熱交換器、１２ｂ 室内熱交換器、１３ａ 圧縮機、１３ｂ 圧縮機、１４ａ 凝縮器、１４ｂ 凝縮器、１５ 室外送風機、１６ 案内板、１６ａ 案内板、１６ｂ 案内板、１６ｃ 案内板、１６ｄ 案内板、１６ｅ 案内板、１６ｆ 案内板、１６ｇ 案内板、１６ｈ 案内板、１６ｉ 案内板、１６ｊ 案内板、１９ 底板、２０ 車体、２１ フィルター装置、２２ ダクト、２３ グリル、２５ 車内、２６ 車両天井部、２７ 屋根、３０ 防振ゴム、３１ 防振ゴム、３２ 防振ゴム、４０ シールパッキン、４１ シールパッキン、１００ 車両用空調装置、１１０ａ 室内送風機、１１０ｂ 室内送風機、１６０ａ 案内板、１６０ｂ 案内板、２００ 車体、２２０ ダクト、３００ 防振ゴム。

Claims (8)

1. 車両に搭載される車両用空調装置であって、
   前記車両の長手方向に回転軸が設けられた遠心ファンと、
   前記遠心ファンを内蔵し、前記遠心ファンが送風する空気が吹き出される吹出口が形成された底板を有する本体と、
   前記吹出口に配置された案内板とを備え、
   前記案内板は、前記本体に設けられており、前記吹出口から吹き出された空気の流れる方向を前記車両の長手方向に変えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記回転軸を回転させる１台のモータに前記遠心ファンが複数台設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記車両用空調装置は、前記車両の屋根に搭載され、
   前記案内板は、前記吹出口の下側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記車両用空調装置は、前記車両の床下に搭載され、
   前記案内板は、前記吹出口の上側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
5. 前記案内板を局面形状にしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用空調装置。
6. 前記案内板を制振性能を有する材料で形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 前記案内板を吸音性能を有する材料で形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用空調装置。
8. 前記請求項１〜７のいずれかに記載の車両用空調装置を搭載したことを特徴とする鉄道車両。

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