JP2013248910A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、車両走行速度が速くなった場合でも、室外送風機の室外熱交換器への外気導入風量の低下を抑制でき、室外送風機の送風効率、送風量を高めることができるようにする。
【解決手段】車体表面側に通気口５を有し、内部に空気の流れを発生させる室外送風機７を収容した室外部１を備え、室外部１の通気口５に、車両進行方向に対して直交する方向に配置された軸２０を揺動中心とする自由揺動型の整流板８を、車両進行方向に複数配設する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば鉄道車両内部を空調するための車両用空気調和装置に関する。

車両用空気調和装置は、送風機により熱交換器へ風を送風し、熱交換を行なっている。車両室外用の熱交換器へは、室外送風機により外気を送風して熱交換し、熱を室外へ放出している。

従来の車両用空気調和装置では、室外送風機用の空気取入れ口に、車体表面と同一面に沿って金網が張られているか、固定ルーバーが取付けられているだけであった。

そこで、室外送風機用の空気取入れ口に整流板と、この整流板の向きを切り換えさせる作動装置と、走行風の風向きを検知するスイッチを設け、スイッチの検知結果に基づいて、空気取入れ口の向きが車両進行方向となるように、作動装置により整流板の向きを切り換えるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６４−４９４１２号公報（第１図、第３図）

しかしながら、走行風の風向きを検知するスイッチの検知結果に基づいて、整流板の向きを切り換え、空気取入れ口の向きが車両進行方向を向く一定角度となるようにしたものにあっては、構成が複雑となるだけでなく、車両の走行速度が速くなると、走行風の風圧により、風の導入時や排出時の抵抗が大きくなり、室外送風機の室外熱交換器への送風を阻害する場合があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、車両走行速度が速くなった場合でも、室外送風機の室外熱交換器への外気導入風量の低下を抑制でき、室外送風機の送風効率、送風量を高めることができる車両用空気調和装置を得ることを目的としている。

本発明に係る車両用空気調和装置は、車体表面側に通気口を有し、内部に空気の流れを発生させる室外送風機を収容した室外部を備えた車両用空気調和装置において、前記室外部の前記通気口に、車両進行方向に対して直交する方向に配置された軸を揺動中心とする自由揺動型の整流板を、車両進行方向に複数配設したものである。

本発明に係る車両用空気調和装置において、通気口に配設された自由揺動型の各整流板は、車両走行時の加速力と走行風の風向きと風の強さとによって傾斜させられ、自動的に傾斜角度が調整される。つまり、車両走行速度が速くなると、この車両走行速度の変化やこれに伴う走行風の風向きと風の強さの変化に応じて各整流板の傾斜角度が自動的に調整される。このため、室外送風機の室外熱交換器への外気導入風量の低下を抑制でき、室外送風機の送風効率、送風量を高めることができる。
さらに、室外部の車体表面側に形成されている通気口に、車両進行方向に対して直交する方向に配置された軸を揺動中心とする自由揺動型の整流板を、車両進行方向に複数配設するだけの簡易な構成で、各整流板を車両走行時の加速力と走行風の風向きと風の強さとに応じた傾きに自動的に調整することができる機構が得られるので、コストを削減することができる。

本発明の実施形態１に係る車両用空気調和装置の室外部の車両進行方向に対して直交する方向に沿う断面図である。 本発明の実施形態１に係る車両用空気調和装置の室外部の車両進行方向に沿う断面図である。 図２のＡ部（整流板とストッパー部）の拡大図である。 図２のＡ部（整流板とストッパー部）における車両進行方向が逆向きとなった場合の拡大図である。 本発明の実施形態２に係る車両用空気調和装置の室外部の車両進行方向に沿う断面図である。 本発明の実施形態４に係る車両用空気調和装置の構成図である。

実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係る車両用空気調和装置の室外部の車両進行方向に対して直交する方向に沿う断面図である。図２は本発明の実施形態１に係る車両用空気調和装置の室外部の車両進行方向に沿う断面図である。
図１及び図２において、１は高速走行する例えば鉄道車両（列車）の車体天井部に埋め込まれる形で設置された空調装置の室外部である。室外部１は、上面(車体表面側)が室外カバー２にて覆われ、室外カバー２に通気口となる吸込み口５が設けられ、吸込み口５に自由揺動型の整流板８が複数配設されている。また、室外カバー２には、吸込み口５を挟む枕木方向の両側に、通気口となるカバー側排気口４が設けられている。さらに、室外部１の枕木方向の両側面にも、側面排気口３が設けられている。また、室外部１には、吸込み口５の内方に位置させて、冷却風を導入するための室外送風機７が設置されているとともに、室外送風機７と両側の各排気口３，４との間、つまり室外送風機７の冷却風流れの下流側で、室外送風機７から両側の各排気口３，４に向かう風路の各コーナー部に、それぞれ室外熱交換器６が斜めに配置されている。なお、吸込み口５は、実質的に室外送風機７の吸込み口となっている。また、車体表面（車体表面側）とは、走行風の影響を直接受ける部位を意味し、通気口が車体外郭と面一となっている場合は、通気口が形成されている車体外郭部を示し、通気口が車体外郭から突出して形成されている場合は、突出部の表面を示す。
図１中の矢印１０は室外送風機７によって吸込まれる冷却風の流れを示し、矢印１３は空調機外へ排気される排気風の流れを示している。また、図２（及び後述の図３〜５）中の白抜き矢印は、車両（列車）進行方向を示している。

図３は図２のＡ部（整流板とストッパー部）の拡大図である。図４は同じく図２のＡ部（整流板とストッパー部）における車両（列車）進行方向が逆向きとなった場合の拡大図である。
自由揺動型の各整流板８は、図３及び図４に示すように、それぞれの外端部（ここでは上端部）が、車両進行方向に対して直交する方向（ここでは枕木方向）に配置された軸２０を介して吸込み口５の周壁部に回動自在に支持されており、車両進行方向に複数並設されている。また、各整流板８によって吸込み口５が塞がれることがないように、各整流板８に対応させてこれらの傾きを制限する複数のストッパー９が設けられている。

このような構成により、車両走行時に室外送風機７が運転されると、吸込み口５より室外部１に冷却風１０が導入され、整流板８、室外送風機７、室外熱交換器６を通り、側面排気口３およびカバー側排気口４から空調装置の外へ排気される。このとき、車両進行方向に対して直交する方向（枕木方向）の各軸２０を介して上端部が吸込み口５の周壁部に回動自在に支持された各整流板８は、車両の走行加速力と走行風の風向きと風の強さとに応じて、それぞれその自由端である整流板下端側が車両の進行方向と逆側へ振れて傾く。つまり、室外送風機７の吸込み口の向きが車両進行方向（走行風の風上側）となる。この状態で吸込み口５から室外部１へ導入される冷却風１０は、各整流板８の傾きにより室外送風機７へスムーズに導かれる。車両走行速度が速くなると、この車両走行速度の変化やこれに伴う走行風の風向きと風の強さの変化に応じて各整流板８の傾斜角度が自動的に調整される。このため、車両走行速度が速くなった場合でも、室外送風機７の室外熱交換器６への外気導入風量の低下を抑制でき、室外送風機７の送風効率、送風量を高めることができる。

また、室外部１の車体表面側に形成されている吸込み口５に、自由揺動型の整流板８を、複数配設するだけの簡易な構成で、各整流板８を車両走行時の加速力と走行風の風向きと風の強さの変化に応じた傾きに自動的に調整することができる機構が得られるので、コストを削減することができる。

さらに、各整流板８が過度の傾きとならないように、これらの傾きを制限する複数のストッパー９を設けているので、吸込み口５が塞がれて送風のじゃまとなるのを未然に防止することができる。

なお、車両の進行方向が図４のように逆となった場合、自由揺動型の各整流板８は、車両の走行加速力と走行風の風向きと風の強さとに応じて、それぞれその自由端である整流板下端側が車両の進行方向と逆側へ振れて傾き、室外送風機７の吸込み口の向きが車両進行方向（走行風の風上側）となる。したがって、車両の進行方向が逆向きとなっても、前記と同様に各整流板８の傾き動作により、室外部１へ導入される冷却風１０を室外送風機７へスムーズに導くことができる。

実施形態２．
図５は本発明の実施形態２に係る車両用空気調和装置の室外部の車両進行方向に沿う断面図であり、図中、前述の実施形態１と同じ機能部分には同じ符号を付してある。
本発明の実施形態２に係る車両用空気調和装置は、室外送風機７が室外熱交換器６（図１参照）の冷却風流れの下流側に配置され、室外熱交換器６で熱交換した空気を、室外送風機７の吹出し口、つまり通気口となる吹出し口１２から排気風１３として排気する。吹出し口１２は、車両上面(車体表面側)に配置されており、その内部には、自由揺動型の整流板１１が複数配設されている。自由揺動型の各整流板８は、それぞれの内端部（ここでは下端部）が、車両進行方向に対して直交する方向（ここでは枕木方向）に配置された軸２０を介して吹出し口１２の周壁部に回動自在に支持されており、車両進行方向に複数並設されている。また、各整流板１１によって吹出し口１２が塞がれることのないように、各整流板１１に対応させてこれらの傾きを制限する複数のストッパー９が設けられている。

本発明の実施形態２に係る車両用空気調和装置において、室外送風機７が運転されると、室外部１から排気される空気は、整流板１１を通り、吹出し口１２から排気風１３として排気される。このとき、車両進行方向に対して直交する方向（枕木方向）の各軸２０を介して下端部が吹出し口１２に回動自在に支持された各整流板１１は、車両の走行加速力と走行風の風向きにより、それぞれ自由端である整流板上端側が、ストッパー９に当接するまで車両の進行方向と逆側へ振れて傾く。これにより、各整流板１１の外側に負圧の領域が生じ、エジェクタ効果により排気風１３が吸い出されるため、排出効果を向上させることができる。このため、吹出し口１２から排気される排気風１３は、整流板１１の傾きにより、空調機外部へスムーズに導くことができる。その結果、冷却風の吸込み側においても、室外部１への冷却風のスムーズな導入が可能となり、車両走行速度が速くなった場合でも、室外送風機７による室外熱交換器６への外気導入風量の低下を抑制でき、室外送風機７の送風効率、送風量を高めることができる。

なお、車両の進行方向が逆となった場合、自由揺動型の各整流板１１は、車両の走行加速力と走行風の風向きにより、それぞれの自由端である整流板上端側がストッパー９に当接するまで車両の進行方向と逆側へ振れて傾く。これにより、前述と同様に各整流板１１の外側に負圧の領域が生じ、エジェクタ効果により排気風１３が吸い出されるため、排出効果を向上させることができる。つまり、車両の進行方向が逆向きとなっても、各整流板１１の傾き動作により、吹出し口１２から排気される排気風１３を空調機外部へスムーズに導くことができ、延いては冷却風の吸込み側においても、室外部１への冷却風のスムーズな導入が可能となる。

実施形態３．
前述の実施形態１では、吸込み口５のみに整流板８を取付けたものを例に挙げて説明したが、排気口３，４（特に車体表面側のカバー側排気口４）に実施形態２と同様の整流板１１を取付けて排気風１３を空調機外部へスムーズに排気する構造とすることも可能である。この場合には前述の実施形態１による効果と前述の実施形態２による効果の双方の効果を得ることができ、室外送風機７の送風効率、送風量を一層高めることができる。

実施形態４．
図６は本発明の実施形態４に係る車両用空気調和装置の構成図であり、図中、前述の実施形態１と同じ機能部分には同じ符号を付してある。
前述の実施形態１では、吸込み口５の周壁部に各整流板８の外端部（上端部）を各軸２０を介して回動自在に支持させて、車両の走行加速力と走行風の風向きと風の強さとに応じて、各整流板８の自由端である整流板下端側が車両の進行方向と逆側へ振れて傾くようにしたものを例に挙げて説明したが、これを車両の走行加速力と走行風の風向きと風の強さとに応じて各整流板８の傾き角度を微調整可能な強制駆動方式とすることも可能である。

この場合は、図６のように各整流板８の各軸２０を指令値に基づいて回動させる駆動機構２１と、車両の走行加速力を検出する加速度センサー２２と、車両走行時の風向きと風速を検出する風向風速計２３と、加速度センサー２２が検出した走行加速力と風向風速計２３が検出した車両走行時の風向きと風の強さとに基づき各整流板８の揺動角度を求めて駆動機構２１に指令する制御装置２４と、を設ける。各センサー、つまり加速度センサー２２及び風向風速計２３と制御装置２４とは、センサー用の接続ケーブル２５を介して接続する。また、各駆動機構２１と制御装置２４とは、駆動機構用の接続ケーブル２６を介して接続する。走行加速力と車両走行時の風向きと風の強さと各整流板８の傾き角度との関係は予め求めておき、テーブルとして制御装置に格納しておけばよい。これにより、各整流板８のきめ細かな傾き角度の調整が可能となり、各整流板８の慣性力による戻りをも考慮した傾き角度の制御が可能となる。

１ 室外部、２ 室外カバー、３ 側面排気口（通気口）、４ カバー側排気口（通気口）、５ 吸込み口（通気口）、６ 室外熱交換器、７ 室外送風機、８，１１ 整流板、９ ストッパー、１０ 冷却風、１２ 吹出し口（通気口）、１３ 排気風、２０ 軸、２１ 駆動機構、２２ 加速度センサー、２３ 風向風速計、２４ 制御装置、２５ センサー用の接続ケーブル、２６ 駆動機構用の接続ケーブル。

Claims (6)

1. 車体表面側に通気口を有し、内部に空気の流れを発生させる室外送風機を収容した室外部を備えた車両用空気調和装置において、
   前記室外部の前記通気口に、車両進行方向に対して直交する方向に配置された軸を揺動中心とする自由揺動型の整流板を、車両進行方向に複数配設したことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記通気口は、前記室外送風機の吸込み口であり、
   前記自由揺動型の各整流板は、それぞれの外端部が前記吸込み口の周壁部に軸支さ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. 前記通気口は、前記室外送風機の吹出し口であり、
   前記自由揺動型の各整流板は、それぞれの内端部が前記吹出し口の周壁部に軸支さ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。
4. 前記車体表面側に前記吸込み口の他に排気口を備え、
   前記自由揺動型の各整流板は、前記排気口にも配設されてそれぞれの内端部が前記排気口の周壁部に軸支されていることを特徴とする請求項２記載の車両用空気調和装置。
5. 前記自由揺動型の各整流板の傾きを制限するストッパーが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用空気調和装置。
6. 車体表面側に通気口を有し、内部に空気の流れを発生させる室外送風機を収容した室外部を備えた車両用空気調和装置において、
   車両進行方向に対して直交する方向の軸を有し、該軸を介して前記室外部の前記通気口の周壁部に揺動可能に取り付けられ、車両進行方向に複数配設された整流板と、
   前記各整流板の前記各軸を指令値に基づいて回動させる駆動機構と、
   車両の走行加速力を検出する加速度センサーと、
   車両走行時の風向きと風速を検出する風向風速計と、
   前記加速度センサーが検出した走行加速力と前記風向風速計が検出した車両走行時の風向きと風の強さとに基づき前記各整流板の揺動角度を求めて前記駆動機構に指令する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。

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