JP2015085775A - 車両用空調システム及び空調方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、空調効率が向上された車両用空調システムを得るものである。また、空調効率が向上された空調方法を得るものである。【解決手段】本発明に係る車両用空調システムは、客室２３の空気を空調する空気調和機２と、揺動軸が車両２１の前後方向に沿い、客室２３に天井２４から空気を送る横断流送風機３と、空気調和機２の動作と横断流送風機３の動作とを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、車両２１のドア２８が開いている際に、客室２３のうちの、鉛直面４５を基準とするドア２８が有る側に向かって、横断流送風機３が、空気を送らないように、又は、ドア２８が開く前と比較して送風量を減らした状態で空気を送るように、制御するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、旅客用の鉄道車両、大型バス等の車両に用いられる車両用空調システム及び空調方法に関するものである。

従来の車両用空調システムとして、ファンの回転軸が車両の前後方向に沿い、客室に天井から冷却又は加熱された空気を送る空気調和機を備えたものがある。そのような車両用空調システムでは、例えば、空気調和機が冷房運転を行っている際に車両のドアが開くと、空気調和機がその開いたドア側に、冷却又は加熱された空気を送るように制御される。そのように制御されることで、その開いたドアの周囲にエアカーテンが形成され、外気が客室に侵入して、客室の空気の温度が上昇することが抑制される（例えば、特許文献１、特許文献２を参照。）。

特開平３−１６４３６４号公報（第２頁左下欄第１６行〜第４頁左上欄第２行、第１図） 特開平５−３９０３２号公報（段落［０００６］〜段落［００１７］、図１〜図５）

従来の車両用空調システムでは、空気調和機がその開いたドア側に空気を送るため、却って、その開いたドアの周囲の空気が乱されることとなり、客室への外気の侵入がむしろ促進されてしまう。つまり、そのような車両用空調システムでは、空調効率が低いという問題があった。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、空調効率が向上された車両用空調システムを得るものである。また、空調効率が向上された空調方法を得るものである。

本発明に係る車両用空調システムは、車両内部の空間の空気を空調する空気調和機と、揺動軸が前記車両の前後方向に沿い、前記空間に天井から空気を送る横断流送風機と、前記空気調和機の動作と前記横断流送風機の動作とを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記車両のドアが開いている際に、前記空間のうちの、前記車両の高さ方向と平行で、且つ、前記揺動軸を含む平面を基準とする該ドアが有る側の空間に向かって、前記横断流送風機が、空気を送らないように、又は、該ドアが開く前と比較して送風量を減らした状態で空気を送るように、制御するものである。

本発明に係る車両用空調システムは、空気調和機と横断流送風機とを備え、制御手段が、車両のドアが開いている際に、車両内部の空間のうちの、車両の高さ方向と平行で、且つ、揺動軸を含む平面を基準とするその開いたドアが有る側の空間に向かって、横断流送風機が、空気を送らないように、又は、そのドアが開く前と比較して送風量を減らした状態で空気を送るように制御する。そのため、その開いたドアの周囲の空気が乱されることが抑制されて、客室への外気の侵入が抑制されることとなって、空調効率が向上される。また、空気調和機と横断流送風機とを備えることで、車両のドアが閉じている際に、空調効率が向上され、また、乗客が快適性を得ることができる。また、空気調和機と横断流送風機とを備えることで、車両のドアが開いている際に、横断流送風機と独立して制御される空気調和機によって、空調を自由な設定で行うことができるため、乗客が一層快適性を得ることができる。

実施の形態１に係る車両用空調システムの、構成を説明するための図である。 実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の動作を説明するための図である。 実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の動作のタイムチャートを示す図である。 実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の動作を説明するための図である。 実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の動作のタイムチャートを示す図である。 比較例１に係る車両用空調システムの、作用を説明するための図である。 実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の作用を説明するための図である。 実施の形態１に係る車両用空調システム及び比較例１に係る車両用空調システムの、客室に侵入する空気の量のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態２に係る車両用空調システムの、構成及び動作を説明するための図である。 実施の形態２に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の動作のタイムチャートを示す図である。 実施の形態２に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の動作を説明するための図である。 実施の形態２に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の動作のタイムチャートを示す図である。 実施の形態２に係る車両用空調システム、実施の形態１に係る車両用空調システム、及び比較例１に係る車両用空調システムの、客室に侵入する空気の量のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態２に係る車両用空調システムの変形例の、動作を説明するための図である。 実施の形態３に係る車両用空調システムの、制御部に記憶された関数を説明するための図である。 実施の形態３に係る車両用空調システムの、動作のタイムチャートを示す図である。 実施の形態３に係る車両用空調システムの変形例の、制御部に記憶された関数を説明するための図である。

以下、本発明に係る車両用空調システムについて、図面を用いて説明する。
なお、実施の形態の説明においては、旅客用の鉄道車両に用いられる車両用空調システムについて説明しているが、本発明に係る車両用空調システムには、例えば、大型バス等の、他の車両に用いられる車両用空調システムが含まれる。また、各図において、同一部材又は同一部分には同一の符号を付している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係る車両用空調システムを説明する。
（車両用空調システムの構成）
実施の形態１に係る車両用空調システムの構成について説明する。
図１は、実施の形態１に係る車両用空調システムの、構成を説明するための図である。なお、図１では、ドア２８が閉められている状態を示している。

図１に示されるように、車両用空調システム１＿１は、空気調和機２と、横断流送風機３と、吸込口温度センサ４と、荷重センサ５と、制御部６＿１と、を少なくとも有する。制御部６＿１は、本発明における「制御手段」に相当する。

空気調和機２は、車両２１の屋根２２に設けられる。横断流送風機３は、車両２１の客室２３の天井２４の裏側で且つ車両２１の幅方向の略中央に設けられる。空気調和機２で空調される客室２３の空気は、吸込口２５から吸い込まれる。横断流送風機３の両側にはダクト（図示せず）が設けられ、空気調和機２で空調された空気は、ダクト（図示せず）を介して吹出口２６から客室２３へ吹き出される。吸込口２５と吹出口２６とは、天井２４に設けられる。客室２３は、本発明における「車両内部の空間」に相当する。

空気調和機２は、冷房運転、暖房運転等を行って客室２３の空気を空調する。客室２３の空気は、矢印４１（空気調和機の吸い込み気流を示す矢印４１）のように吸込口２５から吸い込まれる。空気調和機２からの冷房気流、暖房気流等は、矢印４２（空気調和機の吹き出し気流を示す矢印４２）のように客室２３へ吹き出される。

横断流送風機３は、その揺動軸が車両２１の前後方向に沿うように設けられ、矢印４３（横断流送風機の動きを示す矢印４３）の方向、つまり車両２１の幅方向に揺動できる。また、天井２４に設けられた吹出口２７から矢印４４（横断流送風機の吹き出し気流を示す矢印４４）のように気流を客室２３へ吹き出す。吹出口２７は、車両２１の幅方向の略中央に位置する。

吸込口温度センサ４は、吸込口２５の近傍に設けられ、吸込口２５から吸い込まれる空気調和機２の吸い込み気流の温度を検出する。吸込口温度センサ４は、例えばサーミスタ等からなる。

荷重センサ５は、車両２１の下に設けられる。荷重センサ５は、車両２１の台車に設けられたバネの内圧等を検知して、車両２１の重量を測定する。測定された重量は、制御部６＿１の人数予測部６Ａに入力される。人数予測部６Ａは、客室２３の乗客６１の数を予測して出力する。

人数予測部６Ａが、荷重センサ５で測定された重量以外に基づいて、客室２３の乗客６１の数を予測してもよい。例えば、人数予測部６Ａが、現在の日時、車両２１が現在通過する地点等に基づいて、客室２３の乗客６１の数を予測してもよい。また、人数予測部６Ａが、荷重センサ５で測定された重量自体を出力してもよい。つまり、人数予測部６Ａは、客室２３の乗客６１の数に置換可能な値を出力するものであればよい。また、人数予測部６Ａが、乗員等によって予測された客室２３の乗客６１の数が、その乗員等によって入力されるものであってもよい。

制御部６＿１は、空気調和機２の内部、車両２１の内部等に設けられ、例えば運転室に設けられた操作部（図示せず）からの操作に基づいて、空気調和機２の運転（冷房運転、暖房運転等）を制御する。制御部６＿１は、操作部（図示せず）で客室２３の空気の温度が設定された場合には、吸込口温度センサ４で検出された空気調和機２の吸い込み気流の温度が操作部（図示せず）で設定された温度になるように、空気調和機２の空調動作を制御する。

制御部６＿１には、更に、客室２３に設けられたドア２８の開閉動作を制御するためのドア開閉制御装置２９が接続され、ドア開閉制御装置２９のドア開閉信号が入力される。ドア開閉制御装置２９は、車両２１に設けられる。制御部６＿１は、ドア２８の開閉動作の状態及び乗客６１の数に応じて、横断流送風機３の送風動作と、空気調和機２の空調動作と、を制御する。

（車両用空調システムの動作）
実施の形態１に係る車両用空調システムの動作について説明する。
まず、図１を用いて、車両２１が走行している場合の動作について説明する。
車両２１が走行している場合には、制御部６＿１は、車両２１の幅方向に揺動しつつ送風を行うような過渡的な送風動作を横断流送風機３に行わせる。このような過渡的な送風動作によって、客室２３の空気の攪拌及び混合が促進されることとなり、客室２３の空気の温度を均一にすることができる。

なお、横断流送風機３の揺動幅が大きい程、客室２３の空気の攪拌及び混合が促進される。揺動幅は、客室２３の形態等に応じて設定される必要があるが、通常は、車両中心を通る鉛直面４５を中心として±４０度の範囲内とされる。鉛直面４５は、本発明における「前記車両の高さ方向と平行で、且つ、前記揺動軸を含む平面」に相当する。

次に、図２及び図３を用いて、車両２１が駅に停車してドア２８が開き、且つ、客室２３の乗客６１の数が多い場合の動作について説明する。
図２は、実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の動作を説明するための図である。図３は、実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の動作のタイムチャートを示す図である。なお、図２では、ドア２８が開いている状態を示している。

図２及び図３に示されるように、制御部６＿１は、人数予測部６Ａで予測された客室２３の乗客６１の数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上である場合に、フラグを１にする。なお、閾値は、車両２１の寸法、外気温度等によって異なるため、乗客６１の快適性を考慮して予め試験等によって決定される。

制御部６＿１は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、横断流送風機３の送風を停止する。この際、横断流送風機３の揺動を継続してもよいが、通常は揺動を停止する。なお、横断流送風機３の送風量を少なくして、その送風及び揺動を継続してもよい。

また、制御部６＿１は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、空気調和機２の空調動作を通常通りの動作状態で継続させる。客室２３の乗客６１の数が多い場合には、乗客６１からの発熱量が多く、空気調和機２の空調動作を停止すると客室２３内の温度が急激に上昇して、乗客６１の快適性が損なわれてしまうため、空気調和機２の空調動作を、通常通りの動作状態で継続させる。

乗客６１の乗降が完了してドア２８が閉じると、制御部６＿１に、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力される。制御部６＿１は、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力されると、横断流送風機３の送風動作を通常状態に戻す。

次に、図４及び図５を用いて、車両２１が駅に停車してドア２８が開き、且つ、客室２３の乗客６１の数が少ない場合の動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の動作を説明するための図である。図５は、実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の動作のタイムチャートを示す図である。なお、図４では、ドア２８が開いている状態を示している。

図４及び図５に示されるように、制御部６＿１は、人数予測部６Ａで予測された客室２３の乗客６１の数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判定し、閾値未満である場合に、フラグを０にする。

制御部６＿１は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、横断流送風機３の送風を停止する。この際、横断流送風機３の揺動を継続してもよいが、通常は揺動を停止する。なお、横断流送風機３の送風量を少なくして、その送風及び揺動を継続してもよい。

また、制御部６＿１は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、空気調和機２の送風を、送風量を少なくして継続させるか、又は、停止させる。客室２３の乗客６１の数が少ない場合には、乗客６１からの発熱量が少なく、一時的に空気調和機２の空調が弱められても客室２３内の温度が急激に上昇せず、乗客６１の快適性が損なわれることがないため、空気調和機２の送風量を少なくしても、又は、送風を停止しても、問題ない。そのように制御されることで、省エネ性能が向上される。なお、空気調和機２の送風が停止される際に、空気調和機２の冷却動作又は加熱動作が継続されてもよく、また、送風と共に、空気調和機２の冷却動作又は加熱動作が停止されてもよい。

乗客６１の乗降が完了してドア２８が閉じると、制御部６＿１に、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力される。制御部６＿１は、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力されると、横断流送風機３の送風動作及び空気調和機２の空調動作を通常状態に戻す。

（車両用空調システムの作用）
実施の形態１に係る車両用空調システムの作用について説明する。
まず、車両２１が駅に停車してドア２８が開いた際に、横断流送風機３の送風動作及び空気調和機２の空調動作を通常状態で継続する車両用空調システムの作用について説明する。以下、そのような車両用空調システムを、「比較例１に係る車両用空調システム」という。

図６は、比較例１に係る車両用空調システムの、作用を説明するための図である。なお、図６では、ドア２８が開いている状態を示している。
図６に示されるように、比較例１に係る車両用空調システムでは、ドア２８が開いた際に、ドア２８が閉じている際と同様に、矢印４６（車両内の気流を示す矢印４６）のように客室２３の気流が大きく変動する。そのため、客室２３の気流の変動によって、矢印４７（入れ替わる気流を示す矢印４７）のように客室２３の内外の空気は大きく入れ替わる。つまり、例えば冷房時には、高温の外気が客室２３に侵入することとなる。その結果、空気調和機２に、吸込口２５から多量の高温空気が吸い込まれることになり、吸込口温度センサ４で検出される温度が上昇して、制御部６＿１から空気調和機２に客室２３の空気の温度を低下させるように指令が送信される。そのため、空気調和機２の消費電力が多くなって、車両用空調システムの空調効率が低下する。

次に、実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の作用を説明する。
図７は、実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の作用を説明するための図である。なお、図７では、ドア２８が開いている状態を示している。
図７に示されるように、実施の形態１に係る車両用空調システムでは、乗客６１の数が多い場合に、ドア２８が開くと、横断流送風機３の送風が停止される。つまり、ドア２８が開くと、鉛直面４５を基準とする、客室２３のその開いたドア２８が有る側の領域４８を含む、客室２３に、横断流送風機３が空気を送らない。そのため、客室２３の気流の変動が小さくなって、矢印４７（入れ替わる気流を示す矢印４７）のように客室２３の内外の空気が入れ替わる量が大幅に削減される。つまり、比較例１に係る車両用空調システムと比較して、空気調和機２の消費電力が削減されて、車両用空調システム１＿１の空調効率が向上される。

次に、実施の形態１に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の作用を説明する。
実施の形態１に係る車両用空調システムでは、乗客６１の数が少ない場合に、ドア２８が開くと、更に、空気調和機２が少ない送風量で送風を行うか、または、送風を停止する。つまり、ドア２８が開くと、客室２３から空気調和機２に吸い込まれる空気が減らされる。そのため、その吸い込みに伴って客室２３に侵入する空気の量が削減されて、空気調和機２の熱負荷が削減される。つまり、空気調和機２の消費電力が更に削減され、車両用空調システム１＿１の空調効率が更に向上される。

図８は、実施の形態１に係る車両用空調システム及び比較例１に係る車両用空調システムの、客室に侵入する空気の量のシミュレーション結果を示す図である。なお、図８における、乗客６１の数が少ない場合の実施の形態１に係る車両用空調システムは、空気調和機２の送風が停止される場合での車両用空調システム１＿１である。
図８からも、実施の形態１に係る車両用空調システムが、比較例１に係る車両用空調システムと比較して、客室２３に侵入する空気の量が大幅に削減されることが分かる。また、客室２３から空気調和機２に吸い込まれる空気が減らされることで、客室２３に侵入する空気の量が更に削減されることが分かる。

なお、横断流送風機３は、車両２１の前後方向に複数設けられることが一般的である。そのため、全ての横断流送風機３が上述のように動作する必要はなく、空気の入れ替わりに寄与するドア２８の周囲に配設された横断流送風機３のみが上述のように動作してもよい。そのような場合には、そのドア２８の周囲以外の横断流送風機３が、通常の送風動作を継続することで、客室２３の温度を均一にすることができる。つまり、乗客６１が一層の快適性を得ることができ、また、消費電力が更に削減されて、車両用空調システム１＿１の空調効率が更に向上される。

実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る車両用空調システムについて説明する。
なお、実施の形態１に係る車両用空調システムと重複する説明は、適宜簡略化又は省略している。
（車両用空調システムの構成）
実施の形態２に係る車両用空調システムの構成について説明する。
図９は、実施の形態２に係る車両用空調システムの、構成及び動作を説明するための図である。なお、図９では、ドア２８が開いている状態を示している。また、図９では、客室２３の乗客６１の数が多い場合を示している。

図９に示されるように、車両用空調システム１＿２は、空気調和機２と、横断流送風機３と、吸込口温度センサ４と、荷重センサ５と、制御部６＿２と、を少なくとも有する。制御部６＿２は、本発明における「制御手段」に相当する。

制御部６＿２は、人数予測部６Ａを有する。人数予測部６Ａは、荷重センサ５で測定された重量以外に基づいて予測された客室２３の乗客６１の数を出力する。

制御部６＿２は、空気調和機２の内部、車両２１の内部等に設けられ、例えば運転室に設けられた操作部（図示せず）からの操作に基づいて、空気調和機２の運転（冷房運転、暖房運転等）を制御する。制御部６＿２は、操作部（図示せず）で客室２３の空気の温度が設定された場合には、吸込口温度センサ４で検出された空気調和機２の吸い込み気流の温度が操作部（図示せず）で設定された温度になるように、空気調和機２の運転を制御する。

制御部６＿２には、更に、客室２３に設けられたドア２８の開閉動作を制御するためのドア開閉制御装置２９が接続され、ドア開閉制御装置２９のドア開閉信号が入力される。ドア開閉制御装置２９は、車両２１に設けられる。制御部６＿２は、ドア２８の開閉動作の状態及び乗客６１の数に応じて、横断流送風機３の送風動作と、空気調和機２の空調動作と、を制御する。

（車両用空調システムの動作）
実施の形態２に係る車両用空調システムの動作について説明する。
図９及び図１０を用いて、車両２１が駅に停車してドア２８が開き、且つ、客室２３の乗客６１の数が多い場合の動作について説明する。
図１０は、実施の形態２に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の動作のタイムチャートを示す図である。

図９及び図１０に示されるように、制御部６＿２は、人数予測部６Ａで予測された客室２３の乗客６１の数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上である場合に、フラグを１にする。なお、閾値は、車両２１の寸法、外気温度等によって異なるため、乗客６１の快適性を考慮して予め試験等によって決定される。

制御部６＿２は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、横断流送風機３の送風方向を、鉛直面４５を基準とする、客室２３の開いたドア２８が無い側の領域４９に向け、揺動を停止して送風させる。送風方向が、鉛直面４５から約４０度の角度であると、効率がよい。この角度は、客室２３の形態等に応じて設定される必要がある。横断流送風機３の送風方向が、領域４８に向かわなければよく、０〜７０度の角度のうちから選択された角度が設定される。なお、横断流送風機３が、送風量を少なくして送風を行ってもよい。

また、制御部６＿２は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、空気調和機２の空調動作を通常通りの動作状態で継続させる。客室２３の乗客６１の数が多い場合には、乗客６１からの発熱量が多く、空気調和機２の空調動作を停止すると客室２３内の温度が急激に上昇して、乗客６１の快適性が損なわれてしまうため、空気調和機２の空調動作を、通常通りの動作状態で継続させる。

乗客６１の乗降が完了してドア２８が閉じると、制御部６＿２に、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力される。制御部６＿２は、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力されると、横断流送風機３の送風動作を通常状態に戻す。

次に、図１１及び図１２を用いて、車両２１が駅に停車してドア２８が開き、且つ、客室２３の乗客６１の数が少ない場合の動作について説明する。
図１１は、実施の形態２に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の動作を説明するための図である。図１２は、実施の形態２に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の動作のタイムチャートを示す図である。なお、図１１では、ドア２８が開いている状態を示している。

図１１及び図１２に示されるように、制御部６＿２は、人数予測部６Ａで予測された客室２３の乗客６１の数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判定し、閾値未満である場合に、フラグを０にする。

制御部６＿２は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、横断流送風機３の送風方向を領域４９に向け、揺動を停止して送風させる。送風方向が、鉛直面４５から約４０度の角度であると、効率がよい。この角度は、客室２３の形態等に応じて設定される必要がある。横断流送風機３の送風方向が、領域４８に向かわなければよく、０〜７０度の角度のうちから選択された角度が設定される。なお、横断流送風機３が、送風量を少なくして送風を行ってもよい。

また、制御部６＿２は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、空気調和機２の送風を、送風量を少なくして継続させるか、又は、停止させる。客室２３の乗客６１の数が少ない場合には、乗客６１からの発熱量が少なく、一時的に空気調和機２の空調が弱められても客室２３内の温度が急激に上昇せず、乗客６１の快適性が損なわれることがないため、空気調和機２の送風量を少なくしても、又は、送風を停止しても、問題ない。そのように制御されることで、省エネ性能が向上される。なお、空気調和機２の送風が停止される際に、空気調和機２の冷却動作又は加熱動作が継続されてもよく、また、送風と共に、空気調和機２の冷却動作又は加熱動作が停止されてもよい。

乗客６１の乗降が完了してドア２８が閉じると、制御部６＿２に、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力される。制御部６＿２は、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力されると、横断流送風機３の送風動作及び空気調和機２の空調動作を通常状態に戻す。

（車両用空調システムの作用）
実施の形態２に係る車両用空調システムの作用について説明する。
まず、実施の形態２に係る車両用空調システムの、乗客の数が多い場合の作用を説明する。
実施の形態２に係る車両用空調システムでは、乗客６１の数が多い場合に、ドア２８が開くと、横断流送風機３の送風方向が領域４９に向けられ、横断流送風機３の揺動が停止される。つまり、ドア２８が開くと、領域４８に向かって横断流送風機３が空気を送らない。そのため、領域４８において、気流の変動が小さくなって、矢印４７（入れ替わる気流を示す矢印４７）のように客室２３の内外の空気が入れ替わる量が大幅に削減される。つまり、比較例１に係る車両用空調システムと比較して、空気調和機２の消費電力が削減されて、車両用空調システム１＿２の空調効率が向上される。

次に、実施の形態２に係る車両用空調システムの、乗客の数が少ない場合の作用を説明する。
実施の形態２に係る車両用空調システムでは、乗客６１の数が少ない場合に、ドア２８が開くと、更に、空気調和機２が少ない送風量で送風を行うか、又は、送風を停止する。つまり、ドア２８が開くと、客室２３から空気調和機２に吸い込まれる空気が減らされる。そのため、その吸い込みに伴って客室２３に侵入する空気の量が削減されて、空気調和機２の熱負荷が削減される。つまり、空気調和機２の消費電力が更に削減され、車両用空調システム１＿２の空調効率が更に向上される。

図１３は、実施の形態２に係る車両用空調システム、実施の形態１に係る車両用空調システム、及び比較例１に係る車両用空調システムの、客室に侵入する空気の量のシミュレーション結果を示す図である。なお、図１３における、実施の形態２に係る車両用空調システムは、乗客６１の数が多く、送風方向が鉛直面４５から４０度の角度である場合の車両用空調システム１＿２である。また、図１３における、実施の形態１に係る車両用空調システムは、乗客６１の数が多い場合の車両用空調システム１＿１である。
図１３からも、実施の形態２に係る車両用空調システムにおいても、実施の形態１に係る車両用空調システムと同様に、比較例１に係る車両用空調システムと比較して、客室２３に侵入する空気の量が大幅に削減されることが分かる。

なお、横断流送風機３は、車両２１の前後方向に複数設けられることが一般的である。そのため、全ての横断流送風機３が上述のように動作する必要はなく、空気の入れ替わりに寄与するドア２８の周囲に配設された横断流送風機３のみが上述のように動作してもよい。そのような場合には、そのドア２８の周囲以外の横断流送風機３が、通常の送風動作を継続することで、客室２３の温度を均一にすることができる。つまり、乗客６１が一層の快適性を得ることができ、また、消費電力が更に削減されて、車両用空調システム１＿２の空調効率が更に向上される。

図１４は、実施の形態２に係る車両用空調システムの変形例の、動作を説明するための図である。なお、図１４では、ドア２８が開いている状態を示している。
また、図１４に示されるように、横断流送風機３の送風方向が領域４９に向けられ、横断流送風機３の揺動が停止されるのではなく、横断流送風機３の送風方向が領域４９内を往復するように、揺動が継続されてもよい。つまり、横断流送風機３の送風方向が、鉛直面４５からの角度が、０〜９０度のうちから選択された角度となる範囲で、領域４９内を往復するように、揺動が継続されてもよい。そのような場合でも、客室２３の気流の変動が、領域４９内に限られるため、客室２３の内外の空気が入れ替わる量が大幅に削減される。従って、比較例１に係る車両用空調システムと比較して、空気調和機２の消費電力が削減されて、車両用空調システム１＿２の空調効率が向上される。更に、領域４９において空気が攪拌されるため、客室２３の空気の温度が更に均一になり、乗客６１は一層の快適性が得られる。

実施の形態３．
以下、実施の形態３に係る車両用空調システムについて説明する。
なお、実施の形態１に係る車両用空調システム及び実施の形態２に係る車両用空調システムと重複する説明は、適宜簡略化又は省略している。
（車両用空調システムの構成）
実施の形態３に係る車両用空調システムの構成について説明する。

実施の形態１に係る車両用空調システム及び実施の形態２に係る車両用空調システムでは、制御部６＿１、６＿２が、乗客６１の数が多いか少ないかを判定し、乗客６１の数が多い場合に、空気調和機２の空調動作を通常通りの動作状態で継続させ、乗客６１の数が少ない場合に、空気調和機２の送風を、送風量を少なくして継続させるか、又は、停止させる。つまり、空気調和機２は、送風量が多い場合と送風量が少ない場合との２つのパターンで空調動作を行う。

図１５は、実施の形態３に係る車両用空調システムの、制御部に記憶された関数を説明するための図である。
それに対し、実施の形態３に係る車両用空調システムでは、制御部６＿１、６＿２が、乗客６１の数に応じて、空気調和機２の送風量を、最小値と最大値との間で連続的に変化させる。なお、最小値は０であってもよい。つまり、制御部６＿１、６＿２は、図１５に示されるような、乗客６１の数と空気調和機２の送風量の設定値との関係を定義する関数を予め記憶し、人数予測部６Ａで予測された乗客６１の数から、その関数を用いて、送風量の設定値を決定する。関数は、乗客６１の数が多い程、送風量の設定値が増加し、乗客６１の数が少ない程、送風量の設定値が減少するような関数である。関数は、１次関数であってもよく、また、例えば、２次関数、３次関数等の他の関数であってもよい。乗客６１が快適になる送風量が得られるような関数が、適宜設定される。

（車両用空調システムの動作）
次に、実施の形態３に係る車両用空調システムの動作について説明する。
図１６は、実施の形態３に係る車両用空調システムの、動作のタイムチャートを示す図である。なお、図１６では、制御部が制御部６＿１である場合を示しているが、制御部が制御部６＿２である場合についても同様である。
図１６に示されるように、制御部６＿１、６＿２は、人数予測部６Ａで予測された客室２３の乗客６１の数から、上述の関数を用いて、空気調和機２の送風量の設定値を決定する。

制御部が制御部６＿１である場合には、制御部６＿１は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、横断流送風機３の送風を停止する。この際、横断流送風機３の揺動を継続してもよいが、通常は揺動を停止する。なお、横断流送風機３の送風量を少なくして、その送風及び揺動を継続してもよい。また、制御部が制御部６＿２である場合には、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、横断流送風機３の送風方向を領域４９に向け、揺動を停止して送風させる。送風方向が、鉛直面４５から約４０度の角度であると、効率がよい。この角度は、客室２３の形態等に応じて設定される必要がある。横断流送風機３の送風方向が、領域４８に向かわなければよく、０〜７０度の角度のうちから選択された角度が設定される。なお、横断流送風機３が、送風量を少なくして送風を行ってもよい。

また、制御部６＿１、６＿２は、ドア開閉制御装置２９からドア開信号が入力されると、空気調和機２の送風を、上述の関数を用いて設定された設定値にして継続させるか、又は、その設定値が０である場合には停止する。なお、空気調和機２の送風が停止される際に、空気調和機２の冷却動作又は加熱動作が継続されてもよく、また、送風と共に、空気調和機２の冷却動作又は加熱動作が停止されてもよい。

乗客６１の乗降が完了してドア２８が閉じると、制御部６＿１、６＿２に、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力される。制御部６＿１、６＿２は、ドア開閉制御装置２９からドア閉信号が入力されると、横断流送風機３の送風動作及び空気調和機２の空調動作を通常状態に戻す。

（車両用空調システムの作用）
実施の形態３に係る車両用空調システムの作用について説明する。
実施の形態３に係る車両用空調システムでは、実施の形態１に係る車両用空調システム及び実施の形態２に係る車両用空調システムと同様に、客室２３の内外の空気が入れ替わる量が削減されて、空気調和機２の消費電力が削減されて、車両用空調システム１＿１、１＿２の空調効率が向上される。また、ドア２８が開いている際の、空気調和機２の送風量を、乗客６１の数に応じて連続的に変化させることができるため、実施の形態１に係る車両用空調システム及び実施の形態２に係る車両用空調システムと比較して、乗客６１が一層の快適性を得ることができる。

図１７は、実施の形態３に係る車両用空調システムの変形例の、制御部に記憶された関数を説明するための図である。
なお、上述の関数は、乗客６１の数に応じて送風量の設定値が連続的に変化するものに限られず、例えば、図１７に示されるように、ステップ状に変化するものであってもよい。

以上、実施の形態１〜実施の形態３について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、実施の形態の全て又は一部を組み合わせることも可能である。

１＿１、１＿２ 車両用空調システム、２ 空気調和機、３ 横断流送風機、４ 吸込口温度センサ、５ 荷重センサ、６＿１、６＿２ 制御部、６Ａ 人数予測部、２１ 車両、２２ 屋根、２３ 客室、２４ 天井、２５ 吸込口、２６ 吹出口、２７ 吹出口、２８ ドア、２９ ドア開閉制御装置、４１ 空気調和機の吸い込み気流を示す矢印、４２ 空気調和機の吹き出し気流を示す矢印、４３ 横断流送風機の動きを示す矢印、４４ 横断流送風機の吹き出し気流を示す矢印、４５ 鉛直面、４６ 車両内の気流を示す矢印、４７ 入れ替わる気流を示す矢印、４８、４９ 領域、６１ 乗客。

Claims (9)

1. 車両内部の空間の空気を空調する空気調和機と、
   揺動軸が前記車両の前後方向に沿い、前記空間に天井から空気を送る横断流送風機と、
   前記空気調和機の動作と前記横断流送風機の動作とを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記車両のドアが開いている際に、前記空間のうちの、前記車両の高さ方向と平行で、且つ、前記揺動軸を含む平面を基準とする該ドアが有る側の空間に向かって、前記横断流送風機が、空気を送らないように、又は、該ドアが開く前と比較して送風量を減らした状態で空気を送るように、制御する、
   ことを特徴とする車両用空調システム。
2. 前記制御手段は、前記ドアが開いている際に、前記横断流送風機の送風が停止するように制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調システム。
3. 前記制御手段は、前記ドアが開いている際に、前記空間のうちの、前記平面を基準とする該ドアが無い側の空間に向かって、前記横断流送風機が空気を送るように制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調システム。
4. 前記制御手段は、前記ドアが開いている際に、更に、前記空気調和機の送風が停止するように制御する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
5. 前記制御手段は、前記空気調和機の送風が停止するように制御するか否かを、前記空間内の人数に応じて判定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両用空調システム。
6. 前記制御手段は、前記ドアが開いている際に、更に、前記空気調和機が該ドアが開く前と比較して送風量を減らした状態で送風するように制御する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空調システム。
7. 前記制御手段は、前記空気調和機の送風量を、前記空間内の人数に応じて決定する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の車両用空調システム。
8. 前記車両の重量を検出する荷重センサを備え、
   前記制御手段は、前記荷重センサで検出された重量から前記空間内の人数を予測する、
   ことを特徴とする請求項５又は７に記載の車両用空調システム。
9. 車両内部の空間の空気を空調する空気調和機と、揺動軸が前記車両の前後方向に沿い、前記空間に天井から空気を送る横断流送風機と、を備えた車両用空調システムの空調方法であって、
   前記車両のドアが開いている際に、前記空間のうちの、前記車両の高さ方向と平行で、且つ、前記揺動軸を含む平面を基準とする該ドアが有る側の空間に向かって、前記横断流送風機が、空気を送らないように、又は、該ドアが開く前と比較して送風量を減らした状態で空気を送るように、制御する、
   ことを特徴とする空調方法。

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