JP2020175810A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調の能力が従来よりも高められる車両用空調装置を提供する。【解決手段】筐体６００は、天板と、天板に対向する底板６１０と、天板及び底板６１０をつなぐ第１端板６２１、第２端板６２２、第３端板６２３、及び仕切り板６５１とを有する。筐体６００には、天板、底板６１０、第１端板６２１、第２端板６２２、第３端板６２３、及び仕切り板６５１によって画定されている室外機収容空間Ｓ１を外部と連通させる吸気口及び排気口が形成されている。また、筐体６００は、第１梁部材１００を有する。第１梁部材１００は、第１室外熱交換器５２０ａと室外送風機５７０との間に配置され、かつ第３端板６２３と仕切り板６５１との間にかけ渡された状態で底板６１０を補強している。第１梁部材１００は、室外送風機５７０から遠ざかるに従って、底板６１０に向かって下っている第１傾斜面１００ａを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

車両の客室を空調する車両用空調装置は、熱交換器と送風機とが筐体に収められた構成を有する。筐体には、吸気口と排気口が形成されている。送風機によって、吸気口から排気口に向かう気流が筐体内に形成される。気流が熱交換器を通過し、熱交換器を介して冷媒と空気との間で熱交換が行われる。

かかる構成においては、筐体内で気流の風速分布がばらつく場合がある。筐体内で気流の風速分布がばらつくと、熱交換器における熱交換量が低下したり、騒音が発生したりする。

そこで、特許文献１は、送風機の回転軸と同心状に、送風機から遠ざかるに従って筐体の上面に近づく向きに傾斜している傾斜面を有する案内部材を設け、かつ筐体の上面の近傍に、吸気口と排気口を仕切る仕切板を設けた構成を提案している（特許文献１の図５参照）。

特開２００３−４８５３６号公報

特許文献１に係る構成では、上述した案内部材及び仕切板の存在が、送風機によって形成される気流の風路を狭める要因となる。また、筐体の底板には補強のための梁部材が配置されるため、その梁部材によって一層通風路が狭められる。風路が狭められると、局所的な風速の増大による風速分布のばらつきを招いて圧力損失が生じ、熱交換器を通過する風量が低下するため、熱交換器の熱交換量が低下する。この結果、車両用空調装置の空調の能力が低下する。

本発明の目的は、空調の能力が従来よりも高められる車両用空調装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用空調装置は、
天板と、前記天板に対向する底板と、前記天板及び前記底板をつなぐ少なくとも一対の側板とを有し、かつ前記天板、前記底板、及び前記側板によって画定されている内部空間を外部と連通させる吸気口及び排気口が形成されている筐体と、
前記内部空間における前記排気口に面する位置に配置され、前記内部空間に、前記吸気口から前記排気口に向かう気流を形成する送風機と、
前記内部空間における前記吸気口に面する位置に配置された熱交換器と、
を備え、
前記筐体が、
前記熱交換器と前記送風機との間に配置され、かつ一対の前記側板の間にかけ渡された状態で前記底板を補強している第１梁部材、
を有し、
前記第１梁部材が、
前記送風機から遠ざかるに従って、前記底板に向かって下っている第１傾斜面、
を有する。

上記構成によれば、筐体の底板を補強する第１梁部材が、第１傾斜面において気流を整える役割を兼ねる。第１傾斜面において気流が整えられるため、筐体内において、局所的な風速の増大による風速分布のばらつき及び圧力損失が生じにくく、熱交換器を通過する風量を従来よりも増大させることができる。これにより、熱交換器における熱交換量が増大するので、空調の能力が従来よりも高められる。

実施形態１に係る車両用空調装置の設置の態様を示す概念図 実施形態１に係る車両用空調装置の機能を示す概念図 実施形態１に係る筐体の平面図 実施形態１に係る車両用空調装置をＸ軸プラス方向に見た断面図 実施形態１に係る車両用空調装置の要部を示す平面図 （Ａ）は実施形態２に係る車両用空調装置の要部を示す拡大平面図、（Ｂ）は同車両用空調装置をＹ軸マイナス方向に見た断面図、（Ｃ）は同車両用空調装置をＹ軸プラス方向に見た断面図 （Ａ）は実施形態３に係る車両用空調装置の要部を示す拡大平面図、（Ｂ）は同車両用空調装置をＸ軸プラス方向に見た断面図、（Ｃ）は同車両用空調装置をＹ軸マイナス方向に見た断面図、（Ｄ）は同車両用空調装置をＹ軸プラス方向に見た断面図 （Ａ）は変形例１に係る第１梁部材をＸ軸プラス方向に見た断面図、（Ｂ）は変形例２に係る第１梁部材をＸ軸プラス方向に見た断面図、（Ｃ）は変形例３に係る第１梁部材をＸ軸プラス方向に見た断面図、（Ｄ）は変形例４に係る第１梁部材をＸ軸プラス方向に見た断面図 実施形態４に係る車両用空調装置をＸ軸プラス方向に見た部分断面図 実施形態５に係る車両用空調装置をＸ軸プラス方向に見た部分断面図 実施形態６に係る車両用空調装置の設置の態様を示す概念図 実施形態６に係る車両用空調装置の要部を示す断面図

以下、図面を参照し、上記車両が鉄道車両である場合を例に挙げて、実施形態に係る車両用空調装置について説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付す。

［実施形態１］
図１に示すように、本実施形態に係る車両用空調装置７００は、車両としての鉄道車両ＲＶの屋根ＲＦに複数搭載される。各々の車両用空調装置７００は、鉄道車両ＲＶの内部に画定されている客室ＰＲを空調する。

車両用空調装置７００は、図３に示す筐体６００に、図２に示す空調機器５００が収められた構成を有する。

図２に示すように、空調機器５００は、冷媒を圧縮する圧縮機５１０と、圧縮機５１０で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する室外熱交換器５２０と、室外熱交換器５２０で凝縮された冷媒を膨張させる膨張器５３０と、膨張器５３０で膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する室内熱交換器５４０と、室内熱交換器５４０を経た冷媒から液体を分離する気液分離器５５０とを有する。

また、空調機器５００は、内部を冷媒が流通する冷媒配管５６０も含む。冷媒配管５６０は、圧縮機５１０、室外熱交換器５２０、膨張器５３０、室内熱交換器５４０、及び気液分離器５５０をこの順番に接続する、冷媒の閉じた流路を構成している。

また、空調機器５００は、室外熱交換器５２０に当たる気流を形成する室外送風機５７０と、室内熱交換器５４０に当たる気流を形成する室内送風機５８０とを有する。室外送風機５７０が形成する気流によって、図１に示す鉄道車両ＲＶの外部の空気（以下、外部空気という。）と室外熱交換器５２０との熱交換が促進される。室内送風機５８０が形成する気流によって、図１に示す客室ＰＲの空気（以下、内部空気という。）と室内熱交換器５４０との熱交換が促進される。

図３に示すように、筐体６００は、上部が開口した箱状の基枠板６３０と、基枠板６３０の上部の開口を塞ぐ天板６４０と、基枠板６３０及び天板６４０を保持及び補強する骨組み構造体６６０とを有する。

以下の説明の容易化のために、図１に示す鉄道車両ＲＶの長さ方向に平行なＸ軸、鉄道車両ＲＶの幅方向に平行なＹ軸、及び鉛直方向に平行なＺ軸を有する右手系のＸＹＺ直交座標を定義する。鉛直上方に向かう方向が、Ｚ軸プラス方向である。

基枠板６３０は、Ｙ軸方向に対向する一対の第１端板６２１及び第２端板６２２と、Ｘ軸方向に対向する一対の第３端板６２３及び第４端板６２４とを有する。

図４に、図３の１点鎖線Ａ１−Ａ１の位置における部分断面図を示す。基枠板６３０は、天板６４０に対向する底板６１０も有する。図４には、Ｙ軸方向に対向する一対の側板としての第１端板６２１及び第２端板６２２が示されているが、既述のように、基枠板６３０は、Ｘ軸方向に対向する、図３に示す第３端板６２３及び第４端板６２４も有する。第１端板６２１から第４端板６２４は、天板６４０と底板６１０とをつないでおり、内部空間ＩＳを天板６４０及び底板６１０と共に画定している。なお、第１端板６２１及び第２端板６２２には、内部空間ＩＳに外気を取り込むための開口が形成されていることが好ましい。

図３に戻り、説明を続ける。筐体６００は、基枠板６３０と天板６４０とで画定される内部空間ＩＳを、室外機収容空間Ｓ１、室内機収容空間Ｓ２、及び圧縮機収容空間Ｓ３に仕切る仕切り板６５１及び６５２も有する。なお、仕切り板６５１及び６５２も、骨組み構造体６６０によって保持されている。

筐体６００は、平面視において、一方向、具体的には、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形に形成されている。仕切り板６５１及び６５２は、Ｘ軸と交差する面内に延在している。室外機収容空間Ｓ１、室内機収容空間Ｓ２、及び圧縮機収容空間Ｓ３は、Ｘ軸方向に並んでいる。

室外機収容空間Ｓ１に、図２に示した室外熱交換器５２０及び室外送風機５７０が収容される。室内機収容空間Ｓ２には、図２に示した膨張器５３０、室内熱交換器５４０、及び室内送風機５８０が収容される。圧縮機収容空間Ｓ３には、図２に示した圧縮機５１０及び気液分離器５５０が収容される。

本実施形態は、室外機収容空間Ｓ１における構成に最大の特徴を有する。そこで、以下では、室外機収容空間Ｓ１における構成について詳述する。

天板６４０の、室外機収容空間Ｓ１を画定している部分には、各々天板６４０を貫通している一対の吸気口６４１ａ及び６４１ｂと、排気口６４２とが形成されている。吸気口６４１ａ及び６４１ｂはそれぞれ、平面視で、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形に形成されている。

排気口６４２は、平面視で円形に形成されている。なお、排気口６４２の形状は、平面視で円形に限られない。排気口６４２の形状は、平面視で、略方形、角が直角ではない略方形、角部が湾曲した略方形等であってもよい。

排気口６４２は、天板６４０のＹ軸方向の中央部分に形成されている。一対の吸気口６４１ａ及び６４１ｂは、排気口６４２との間に間隔をおいて、排気口６４２のＹ軸方向の両脇に配置されている。

図４に示すように、底板６１０の、排気口６４２に面する位置に、室外機収容空間Ｓ１に気流を形成する送風機としての室外送風機５７０が配置されている。室外送風機５７０は、回転軸をＺ軸と平行に向けているモータ５７１と、モータ５７１の回転軸に固定されている羽根車５７２とを有する。室外送風機５７０は、軸流送風機によって構成されている。

室外機収容空間Ｓ１における吸気口６４１ａ及び６４１ｂに面する位置には、外部空気と熱交換する熱交換器としての室外熱交換器５２０が配置されている。

室外熱交換器５２０は、一方の吸気口６４１ａに面する位置に配置された第１室外熱交換器５２０ａと、他方の吸気口６４１ｂに面する位置に配置された第２室外熱交換器５２０ｂとを有する。第１室外熱交換器５２０ａと第２室外熱交換器５２０ｂの各々は、空気が通過可能に構成されている。

Ｘ軸に平行な視線で見て、第１室外熱交換器５２０ａと第２室外熱交換器５２０ｂとの間に、室外送風機５７０が配置されている。そして、第１室外熱交換器５２０ａと第２室外熱交換器５２０ｂの各々は、室外送風機５７０に向かって傾けられている。このように第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂを傾けるのは、底板６１０から排気口６４２までの高さに制約がある中で、第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂにおいて、できるだけ効率の良い熱交換を実現するためである。

室外機収容空間Ｓ１は、吸気口６４１ａ及び６４１ｂと排気口６４２とを通じて外部と連通している。モータ５７１が、羽根車５７２を回転させることにより、室外機収容空間Ｓ１に、吸気口６４１ａ及び６４１ｂから排気口６４２に向かう外部空気の気流を形成する。

その気流が、第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂを通過する。これにより、第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂを介して冷媒と外部空気との間で熱交換が行われる。

図５に示すように、筐体６００の骨組み構造体６６０は、各々底板６１０の表面６１０ａ上においてＸ軸方向に延在している第１梁部材１００及び第２梁部材２００を有する。底板６１０は、溶接、リベット、ねじ留め等の接合手段によって、第１梁部材１００と第２梁部材２００の各々に接合されている。つまり、第１梁部材１００と第２梁部材２００の各々は、底板６１０を補強している。

第１梁部材１００と第２梁部材２００の各々は、長さ方向、即ちＸ軸方向の一端が、Ｘ軸方向に対向する一対の側板の一方としての第３端板６２３につながれ、他端が、Ｘ軸方向に対向する一対の側板の他方としての仕切り板６５１につながれている。つまり、第１梁部材１００と第２梁部材２００の各々は、Ｘ軸方向に対向する一対の側板としての第３端板６２３及び仕切り板６５１の間にかけ渡された状態で、底板６１０を補強している。

なお、第１梁部材１００と第２梁部材２００の各々の他端が、図３に示す第４端板６２４につながれていて、仕切り板６５１が、第１梁部材１００及び第２梁部材２００の長さ方向の途中部分に配置されていてもよい。その場合は、図３に示す第４端板６２４が、Ｘ軸方向に対向する一対の側板の他方としての役割を果たす。

第１梁部材１００は、室外送風機５７０の、Ｙ軸方向の一方の脇を通っている。第２梁部材２００は、室外送風機５７０の、Ｙ軸方向の他方の脇を通っている。具体的には、第１梁部材１００は、第１室外熱交換器５２０ａと室外送風機５７０との間に配置されており、第２梁部材２００は、第２室外熱交換器５２０ｂと室外送風機５７０との間に配置されている。第１梁部材１００及び第２梁部材２００と、室外送風機５７０との間には、Ｙ軸方向に間隔が確保されている。

底板６１０の法線に平行な視線、即ちＺ軸に平行な視線で見て、第１梁部材１００と第２梁部材２００とがＹ軸方向に隣り合っており、かつ第１梁部材１００と第２梁部材２００との間に、室外送風機５７０が配置されている。なお、図５では、理解を容易にするために、室外送風機５７０については、モータ５７１のみを示している。

そして、第１梁部材１００が、第１傾斜面１００ａを有し、第２梁部材２００が、第２傾斜面２００ａを有する。第１傾斜面１００ａは、Ｚ軸に平行な視線で見て、第１梁部材１００の長さ方向に延在している。第２傾斜面２００ａも同様に、Ｚ軸に平行な視線で見て、第２梁部材２００の長さ方向に延在している。具体的には、第１傾斜面１００ａと第２傾斜面２００ａの各々は、第３端板６２３の位置から、第３端板６２３とＸ軸方向に対向する仕切り板６５１の位置にわたって延在している。

図４に示すように、第１傾斜面１００ａと第２傾斜面２００ａの各々は、第１梁部材１００及び第２梁部材２００の長さ方向、即ちＸ軸方向に平行な視線で見て、室外送風機５７０から遠ざかるに従って、底板６１０の、天板６４０に面する表面６１０ａに向かって下っている。

本実施形態によれば、底板６１０を補強する第１梁部材１００が、第１傾斜面１００ａにおいて気流を整える役割を兼ねる。また、底板６１０を補強する第２梁部材２００が、第２傾斜面２００ａにおいて気流を整える役割を兼ねる。

第１傾斜面１００ａ及び第２傾斜面２００ａにおいて気流が整えられるため、筐体６００内において、局所的な風速の増大による風速分布のばらつき及び圧力損失が生じにくく、第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂを通過する風量を従来よりも増大させることができる。これにより、第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂにおける熱交換量が増大するので、空調の能力が従来よりも高められる。しかも、筐体６００の底板６１０が第１梁部材１００及び第２梁部材２００によって補強されるため、筐体６００の底板６１０が歪みにくい。

また、底板６１０を補強する第１梁部材１００及び第２梁部材２００が、気流を整える役割を兼ねるので、気流を整えるための専用の大型な部材や熱交換量を増加するための追加の熱交換部材を室外機収容空間Ｓ１に別途配置する必要がない。このため、室外機収容空間Ｓ１の容積を増加することなく、しかも、車両用空調装置７００の総重量を増大させることなく、第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂにおける熱交換量を向上できる。従って、軽量でコンパクトな屋根上用の車両用空調装置７００を実現できるので、鉄道車両ＲＶの屋根上が軽量化され、鉄道車両ＲＶの重心が重力方向に下がることで、鉄道車両ＲＶの安定性を増すことができる。また、車両用空調装置７００を支持するための鉄道車両ＲＶの車体の構造を簡素化することができる。

また、図４に示すように、第１梁部材１００及び第２梁部材２００と、室外送風機５７０との間には、Ｙ軸方向に間隔が確保されている。しかも、第１梁部材１００及び第２梁部材２００の各々の、底面６１０の表面６１０ａからの、Ｚ軸方向の高さは、モータ５７１よりも低い。具体的には、第１梁部材１００及び第２梁部材２００の各々の高さは、モータ５７１の高さの０．５倍以下である。

従って、室外送風機５７０によって形成される気流が、モータ５７１の外面にも充分に当たる。このため、第１梁部材１００及び第２梁部材２００がモータ５７１に接触している場合、又は第１梁部材１００及び第２梁部材２００の各々の高さがモータ５７１の高さと同程度である場合に比べて、気流によってモータ５７１を空冷する効果が高められる。

また、図５に示すように、骨組み構造体６６０は、第１梁部材１００及び第２梁部材２００と交差する方向、具体的にはＹ軸方向に延在している第３梁部材３００及び第４梁部材４００も有する。

第３梁部材３００と第４梁部材４００の各々は、一端が第１梁部材１００につながれ、他端が第２梁部材２００につながれた状態で、底板６１０を補強している。具体的には、第３梁部材３００と第４梁部材４００の各々は、底板６１０の表面６１０ａ上に延在している。底板６１０は、溶接、リベット、ねじ留め等の接合手段によって、第３梁部材３００と第４梁部材４００の各々に接合されている。

第３梁部材３００は、室外送風機５７０の、Ｘ軸方向の一方の脇を通っている。第４梁部材４００は、室外送風機５７０の、Ｘ軸方向の他方の脇を通っている。Ｚ軸に平行な視線で見て、第３梁部材３００と第４梁部材４００とがＸ軸方向に隣り合っており、かつ第３梁部材３００と第４梁部材４００との間に、室外送風機５７０が配置されている。

つまり、室外送風機５７０は、Ｚ軸に平行な視線で見て、第１梁部材１００、第２梁部材２００、第３梁部材３００、及び第４梁部材４００によって囲まれている。そして、室外送風機５７０の荷重が、第１梁部材１００、第２梁部材２００、第３梁部材３００、及び第４梁部材４００に伝えられている。

このため、室外送風機５７０の荷重に起因する歪みが底板６１０に生じにくい。また、第１梁部材１００及び第２梁部材２００が、第３梁部材３００及び第４梁部材４００によって連結されていることにより、骨組み構造体６６０の強度が向上する。

なお、第３梁部材３００及び第４梁部材４００と、室外送風機５７０との間には、Ｘ軸方向に間隔が確保されている。このため、第３梁部材３００及び第４梁部材４００がモータ５７１に接触している場合に比べると、気流によるモータ５７１の空冷が、第３梁部材３００及び第４梁部材４００によって妨げられにくい。

図４に示すように、骨組み構造体６６０は、Ｚ軸方向に関して第１梁部材１００よりも天板６４０に近い位置において、第１梁部材１００と平行に延在している第１上部梁６６１も有する。第１上部梁６６１は、第１室外熱交換器５２０ａを保持している。

また、骨組み構造体６６０は、Ｚ軸方向に関して第２梁部材２００よりも天板６４０に近い位置において、第２梁部材２００と平行に延在している第２上部梁６６２も有する。第２上部梁６６２は、第２室外熱交換器５２０ｂを保持している。

なお、第１上部梁６６１及び第２上部梁６６２は、室外送風機５７０が形成する気流を整えるベルマウスＢＭも支持している。ベルマウスＢＭは、Ｚ軸まわりの周方向に室外送風機５７０の羽根車５７２を取り囲んでいる。

図５に示すように、骨組み構造体６６０は、第１上部梁６６１と第１梁部材１００とを連結する第１連結部材６６３も有する。第１連結部材６６３は、Ｘ軸方向に間隔をあけて複数配置されている。

Ｚ軸に平行な視線で見て、第１梁部材１００は、第１上部梁６６１よりも室外送風機５７０に近い位置を通っている。各々の第１連結部材６６３は、Ｚ軸に平行な視線で見てＹ軸方向に延在しており、Ｘ軸に平行な視線で見て、第１上部梁６６１から第１梁部材１００に向かって室外送風機５７０に近づく向きに傾斜している。

また、骨組み構造体６６０は、第２上部梁６６２と第２梁部材２００とを連結する第２連結部材６６４も有する。第２連結部材６６４は、Ｘ軸方向に間隔をあけて複数配置されている。

Ｚ軸に平行な視線で見て、第２梁部材２００は、第２上部梁６６２よりも室外送風機５７０に近い位置を通っている。各々の第２連結部材６６４は、Ｚ軸に平行な視線で見てＹ軸方向に延在しており、Ｘ軸に平行な視線で見て、第２上部梁６６２から第２梁部材２００に向かって室外送風機５７０に近づく向きに傾斜している。

以上のように、第１梁部材１００が第１連結部材６６３を介して第１上部梁６６１に連結されており、かつ第２梁部材２００が第２連結部材６６４を介して第２上部梁６６２に連結されていることにより、底板６１０ひいては筐体６００の歪みを抑制する効果が高められる。

［実施形態２］
上記実施形態１では、第３梁部材３００と第４梁部材４００の各々が、第１梁部材１００と第２梁部材２００とを連結することにより、筐体６００の強度を高める役割を果たした。第３梁部材３００と第４梁部材４００の各々は、気流を整える役割を兼ねてもよい。以下、その具体例について説明する。

図６（Ａ）に要部を拡大して示すように、本実施形態では、第３梁部材３００が、各々室外送風機５７０によって形成される気流を整える第３傾斜面３００ａ及び第４傾斜面３００ｂを有する。

Ｚ軸に平行な視線で見て、第３傾斜面３００ａは、第３梁部材３００の長さ方向の途中位置、具体的には長さ方向の略中点の位置から、第３梁部材３００の第１梁部材１００につながれた一端までの間に延在している。第４傾斜面３００ｂは、第３梁部材３００の長さ方向の略中点の位置から、第３梁部材３００の第２梁部材２００につながれた他端までの間に延在している。

また、第４梁部材４００は、各々室外送風機５７０によって形成される気流を整える第５傾斜面４００ａ及び第６傾斜面４００ｂを有する。

Ｚ軸に平行な視線で見て、第５傾斜面４００ａは、第４梁部材４００の長さ方向の途中位置、具体的には長さ方向の略中点の位置から、第４梁部材４００の第１梁部材１００につながれた一端までの間に延在している。第６傾斜面４００ｂは、第４梁部材４００の長さ方向の略中点の位置から、第４梁部材４００の第２梁部材２００につながれた他端までの間に延在している。

図６（Ｂ）に、図６（Ａ）の１点鎖線Ｂ１−Ｂ１の位置における断面図を示す。第３傾斜面３００ａは、第３梁部材３００の長さ方向に平行な視線で見て、室外送風機５７０から遠ざかるに従って底板６１０の表面６１０ａに向かって下っている。一方、第５傾斜面４００ａは、第４梁部材４００の長さ方向に平行な視線で見て、室外送風機５７０に近づくに従って底板６１０の表面６１０ａに向かって下っている。

図６（Ｃ）に、図６（Ａ）の１点鎖線Ｃ１−Ｃ１の位置における断面図を示す。第４傾斜面３００ｂは、第３梁部材３００の長さ方向に平行な視線で見て、室外送風機５７０に近づくに従って底板６１０の表面６１０ａに向かって下っている。一方、第６傾斜面４００ｂは、第４梁部材４００の長さ方向に平行な視線で見て、室外送風機５７０から遠ざかるに従って底板６１０の表面６１０ａに向かって下っている。

図６（Ａ）に示すように、室外送風機５７０は、底板６１０の表面６１０ａに対する平面視において反時計方向に渦を巻く気流ＶＦを、室外送風機５７０の周囲に形成する。第３梁部材３００が第３傾斜面３００ａ及び第４傾斜面３００ｂを有し、第４梁部材４００が第５傾斜面４００ａ及び第６傾斜面４００ｂを有するので、第３梁部材３００及び第４梁部材４００が、渦を巻く気流ＶＦの流れを妨げる抵抗要因となりにくい。このため、図４に示す第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂを通過する空気の量が低下しにくい。

［実施形態３］
上記実施形態２では、第１梁部材１００、第２梁部材２００、第３梁部材３００、及び第４梁部材４００の各々が１つの一体の部材によって構成されていたが、これらの各々は複数の部材によって構成されていてもよい。以下、その具体例を述べる。

図７（Ａ）に要部を拡大して示すように、本実施形態においても、第１梁部材１００が第１傾斜面１００ａを有し、第２梁部材２００が第２傾斜面２００ａを有し、第３梁部材３００が第３傾斜面３００ａ及び第４傾斜面３００ｂを有し、第４梁部材４００が第５傾斜面４００ａ及び第６傾斜面４００ｂを有する。

図７（Ｂ）に、図７（Ａ）の１点鎖線Ｂ２−Ｂ２の位置における断面図を示す。第１梁部材１００は、底板６１０を保持する梁本体１１０と、梁本体１１０と底板６１０の表面６１０ａとの間に架け渡されることにより第１傾斜面１００ａを構成している板状部材１２０とを有する。

第２梁部材２００は、底板６１０を保持する梁本体２１０と、梁本体２１０と底板６１０の表面６１０ａとの間に架け渡されることにより第２傾斜面２００ａを構成している板状部材２２０とを有する。

図７（Ｃ）に、図７（Ａ）の１点鎖線Ｃ２−Ｃ２の位置における断面図を示す。第３梁部材３００は、底板６１０を保持する梁本体３１０と、梁本体３１０と底板６１０の表面６１０ａとの間に架け渡されることにより第３傾斜面３００ａを構成している板状部材３２０とを有する。

第４梁部材４００は、底板６１０を保持する梁本体４１０と、梁本体４１０と底板６１０の表面６１０ａとの間に架け渡されることにより第５傾斜面４００ａを構成している板状部材４２０とを有する。

梁本体１１０、２１０、３１０、及び４１０の各々の断面は四角形である。また、梁本体１１０、２１０、３１０、及び４１０の各々は、中空に形成されている。

図７（Ｄ）に、図７（Ａ）の１点鎖線Ｄ２−Ｄ２の位置における断面図を示す。第３梁部材３００は、梁本体３１０と底板６１０の表面６１０ａとの間に架け渡されることにより第４傾斜面３００ｂを構成している板状部材３３０も有する。

図７（Ａ）に示すように、第３梁部材３００において、一方の板状部材３２０は、Ｙ軸方向に真っ直ぐ延在する梁本体３１０から、Ｘ軸方向に関して室外送風機５７０から遠ざかる向きに延在している。他方の板状部材３３０は、梁本体３１０から、Ｘ軸方向に関して室外送風機５７０に近づく向きに延在している。

図７（Ｄ）に示すように、第４梁部材３００は、梁本体４１０と底板６１０の表面６１０ａとの間に架け渡されることにより第６傾斜面４００ｂを構成している板状部材４３０も有する。

図７（Ａ）に示すように、第４梁部材４００において、一方の板状部材４２０は、Ｙ軸方向に真っ直ぐ延在する梁本体４１０から、Ｘ軸方向に関して室外送風機５７０に近づく向きに延在している。他方の板状部材４３０は、梁本体４１０から、Ｘ軸方向に関して室外送風機５７０から遠ざかる向きに延在している。

他の構成は、実施形態２と同様である。本実施形態によっても、実施形態２と同様の効果が得られる。また、第１梁部材１００は、梁本体１１０に板状部材１２０を取り付けることにより容易に実現できる。第２梁部材２００、第３梁部材３００、及び第４梁部材４００についても同様である。

［変形例］
上記実施形態１−３において、第１梁部材１００は、第１傾斜面１００ａを有し、かつ底板６１０を保持するものであれば、その構造は特に限定されない。第２梁部材２００、第３梁部材３００、及び第４梁部材４００についても同様である。以下、第１梁部材１００の変形例について述べる。

図８（Ａ）に示すように、変形例１に係る第１梁部材１００は、長さ方向に垂直な断面が四角形の梁本体１１０に対して、板状部材１２０が立て掛けられた状態で固定された構成を有する。変形例１に係る第１梁部材１００の長さ方向に垂直な断面が全体として台形である点は、図７（Ｂ）に示す構成と同じである。

但し、変形例１に係る板状部材１２０は、平板状に形成されており、梁本体１１０の、図４に示す天板６４０に面する上面は覆っておらず、梁本体１１０の角部に溶接されている。このため、変形例１によれば、板状部材１２０が梁本体１１０の上面を覆っている図７（Ｂ）に示す構成に比べて、第１梁部材１００を軽量に実現できる。

図８（Ｂ）に示すように、変形例２に係る第１梁部材１００は、断面が三角形、具体的には直角三角形に形成されている。変形例２に係る第１梁部材１００は、長さ方向に垂直な断面がＬ字型に形成されている梁本体１１０に対して、板状部材１２０が立て掛けられた状態で固定された構成を有する。

梁本体１１０は、底板６１０の表面６１０ａに沿って水平に延在する水平部１１１と、垂直に延在する垂直部１１２とを有する。板状部材１２０は、平板状に形成されており、水平部１１１と垂直部１１２との境の角部に対面している。即ち、板状部材１２０の一端は水平部１１１の先端に溶接され、他端は垂直部１１２の先端に溶接されている。なお、梁本体１１０はアングルによって構成してもよい。

図８（Ｃ）に示すように、変形例３に係る第１梁部材１００は、断面が三角形、具体的には鋭角三角形又は鈍角三角形に形成されている。その三角形の、第１傾斜面１００ａと底板６１０の表面６１０ａとの間の内角の対辺を構成する背面１００ｂは、底板６１０の表面６１０ａとの間に、９０°未満の内角を構成している。

変形例３に係る第１梁部材１００は、長さ方向に垂直な断面が四角形の梁本体１１０に対して、長さ方向に垂直な断面がＶの字を上下逆転させた形状に折られている板状部材１２０が、被せられている構成を有する。第１傾斜面１００ａと背面１００ｂとの間の頂角は、梁本体１１０の上面よりも高い位置において構成されている。

図８（Ｄ）に示すように、変形例４に係る第１梁部材１００の第１傾斜面１００ａは、第１梁部材１００の長さ方向に垂直な断面において、下に凸の曲線の一部を構成している。他の構成は、変形例３と同様である。即ち、第１傾斜面１００ａは、平面に限られず、曲面であってもよい。

以上、第１梁部材１００についての変形例１−４を述べたが、第２梁部材２００、第３梁部材３００、及び第４梁部材４００についても同様の変形を施すことができる。第２傾斜面２００ａ、第３傾斜面３００ａ、第４傾斜面３００ｂ、第５傾斜面４００ａ、第６傾斜面４００ｂは、平面に限られず、曲面であってもよい。

［実施形態４］
上記実施形態１−３に係る構成に対し、室外機収容空間Ｓ１における第１梁部材１００及び第２梁部材２００よりも高い位置において気流を整える部材を付加してもよい。以下、その具体例について述べる。

図９に示すように、本実施形態に係る車両用空調装置７００は、室外送風機５７０のモータ５７１を包囲している状態で気流を整える気流調整部材８１０をさらに備える。他の構成は上記実施形態１−３と同様である。気流調整部材８１０は、各々気流を整える複数の帯状体８１１が格子状に組まれている構成を有する。

気流調整部材８１０は、Ｚ軸に平行な視線で見て、モータ５７１を全周にわたって包囲している。また、気流調整部材８１０は、Ｚ軸方向に延在している。中間部用気流調整部材８１０は、室外機収容空間Ｓ１の、Ｚ軸方向に関して少なくとも第１梁部材１００及び第２梁部材２００と天板６４０との間の中間部、具体的には、第１梁部材１００及び第２梁部材２００と羽根車５７２との間において、モータ５７１を包囲している。

気流調整部材８１０のＺ軸方向の一端部は、モータ５７１の外周面に近接しており、他端部は、ベルマウスＢＭに面している。気流調整部材８１０は、Ｚ軸方向の一端部から他端部に向かって広がった外形を有する。なお、気流調整部材８１０は、第１上部梁６６１及び第２上部梁６６２によって支持されている。

本実施形態によれば、気流調整部材８１０によって、室外機収容空間Ｓ１における第１梁部材１００及び第２梁部材２００と羽根車５７２との間における中間部の気流が整えられる。このため、第１梁部材１００及び第２梁部材２００を配置したことと相まって、筐体６００内の気流の乱れを抑制する効果が一層高められる。

［実施形態５］
上記実施形態１−３に係る構成に対し、排気口６４２の位置において気流を整える部材を付加してもよい。以下、その具体例について述べる。

図１０に示すように、本実施形態に係る車両用空調装置７００は、天板６４０の排気口６４２の位置に取り付けられた排気口用気流調整部材８２０をさらに備える。他の構成は上記実施形態１−３と同様である。

排気口用気流調整部材８２０は、各々気流をＺ軸に平行な方向に案内する整流板８２１が排気口６４２の領域内に複数分布している構成を有する。各々の整流板８２１は、天板６４０から底板６１０に向かって延在している。

本実施形態によれば、排気口６４２を通過する気流が、排気口用気流調整部材８２０によって、Ｚ軸に平行な方向に案内される。この結果、第１梁部材１００及び第２梁部材２００を配置したことと相まって、筐体６００内の気流の乱れを抑制する効果が一層高められる。

また、排気口６４２から排出された気流が吸気口６４１ａ及び６４１ｂに向かうことが、排気口用気流調整部材８２０によって抑制されるので、排気口６４２から排出された気流がそのまま吸気口６４１ａ及び６４１ｂから吸い込まれる現象が生じにくい。このため、第１室外熱交換器５２０ａ及び第２室外熱交換器５２０ｂにおける熱交換量が低下しにくい。

［実施形態６］
上記実施形態１では、車両用空調装置７００を鉄道車両ＲＶの屋根ＲＦに搭載した構成を例示したが、車両用空調装置７００を搭載する場所は特に限定されない。以下、車両用空調装置７００を屋根ＲＦ以外の場所に搭載した具体例を述べる。

図１１に示すように、本実施形態では、車両用空調装置７００が、鉄道車両ＲＶにおける客室ＰＲよりも下方に位置する部分、具体的には、床下部分ＵＦに搭載される。

図１２に示すように、本実施形態においても筐体６００は、天板６４０と、天板６４０に対向する底板６１０と、天板６４０及び底板６１０をつなぐ図示せぬ側板とを有する。また、筐体６００には、天板６４０、底板６１０、及び図示せぬ側板によって画定されている室外機収容空間Ｓ１を外部と連通させる図示せぬ吸気口及び排気口が形成されている。

また、室外機収容空間Ｓ１における図示せぬ排気口に面する位置に、室外送風機５７０が配置されており、室外機収容空間Ｓ１における図示せぬ吸気口に面する位置に、室外熱交換器５２１が配置されている。室外送風機５７０は、室外機収容空間Ｓ１に、図示せぬ吸気口から図示せぬ排気口に向かう気流を形成する。

また、筐体６００は、室外熱交換器５２１と室外送風機５７０との間に配置された第１梁部材としての梁部材９００を有する。梁部材９００は、図示せぬ一対の側板の間にかけ渡された状態で底板６１０を補強している。梁部材９００は、第１傾斜面としての傾斜面９００ａを有する。傾斜面９００ａは、室外送風機５７０から遠ざかるに従って底板６１０に向かって下っている。

本実施形態によれば、底板６１０を補強する梁部材９００が、傾斜面９００ａにおいて気流を整える役割を兼ねる。傾斜面９００ａにおいて気流が整えられるため、筐体６００内において、局所的な風速の増大による風速分布のばらつき及び圧力損失が生じにくく、室外熱交換器５２１を通過する風量を従来よりも増大させることができる。これにより、室外熱交換器５２１における熱交換量が増大するので、空調の能力が従来よりも高められる。しかも、筐体６００の底板６１０が梁部材９００によって補強されるため、底板６１０が歪みにくい。

また、底板６１０を補強する梁部材９００が、気流を整える役割を兼ねるので、気流を整えるための専用の大型な部材や熱交換量を増加するための追加の熱交換部材を室外機収容空間Ｓ１に別途配置する必要がない。このため、室外機収容空間Ｓ１の容積を増加することなく、しかも、車両用空調装置７００の総重量を増大させることなく、室外熱交換器５２１における熱交換量を向上できる。従って、軽量でコンパクトな床下用の車両用空調装置７００を実現することができる。また、車両用空調装置７００を支持するための鉄道車両ＲＶの車体の構造を簡素化することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。本発明はこれに限られず、以下に述べる変形も可能である。

上記実施形態１及び６において、図４及び図１２には、室外送風機５７０が軸流送風機である場合を例示したが、室外送風機５７０は、遠心送風機、その他方式の送風機であってもよい。

上記実施形態１において、図４には、室外送風機５７０の一方の脇に第１傾斜面１００ａを配置し、他方の脇に第２傾斜面２００ａを配置した構成を例示した。第１傾斜面１００ａと第２傾斜面２００ａのうち、第１傾斜面１００ａのみを配置しても、気流を整える効果は得られる。また、車両用空調装置７００は、第１梁部材１００と第２梁部材２００のうち、第１梁部材１００のみを備え、第２梁部材２００は備えなくてもよい。その場合でも、第１傾斜面１００ａにおいて気流が整えられるため、筐体６００内に気流の乱れが生じにくく、筐体６００の底板６１０が第１梁部材１００によって保持されるため、筐体６００の底板６１０が歪みにくい。

上記実施形態１において、図４には、室外熱交換器５２０が、第１室外熱交換器５２０ａと第２室外熱交換器５２０ｂとを有し、天板６４０に２つの吸気口６４１ａ及び６４１ｂが形成されている構成を例示した。吸気口６４１ａ及び６４１ｂのうち一方のみが天板６４０に形成されていて、室外熱交換器５２０が１つの熱交換器によって構成されていてもよい。

上記実施形態１では、筐体６００が、第１梁部材１００及び第２梁部材２００の長さ方向であるＸ軸方向に対向する一対の側板としての第３端板６２３及び仕切り板６５１と、Ｙ軸方向に対向するもう一対の側板としての第１端板６２１及び第２端板６２２とを有する構成を例示した。筐体６００は、少なくとも、第１梁部材１００及び第２梁部材２００の長さ方向に対向する一対の側板を有していればよい。また、既述のように、第１梁部材１００及び第２梁部材２００の長さ方向に対向する一対の側板は、第３端板６２３及び第４端板６２４よって構成されていてもよい。

上記実施形態１において、図２には、室外熱交換器５２０が凝縮器として機能し、室内熱交換器５４０が蒸発器として機能する構成を示した。車両用空調装置７００は、室内熱交換器５４０が凝縮器として機能し、室外熱交換器５２０が蒸発器として機能する状態への切り替えが可能な４方弁その他の弁を備えてもよい。

上記実施形態２において、図６（Ａ）−図６（Ｃ）には、第３梁部材３００が第３傾斜面３００ａ及び第４傾斜面３００ｂを有し、第４梁部材４００が第５傾斜面４００ａ及び第６傾斜面４００ｂを有する構成を例示した。第３梁部材３００は、第３傾斜面３００ａと第４傾斜面３００ｂのうちの一方のみを有してもよい。具体的には、第３梁部材３００には、第３傾斜面３００ａと第４傾斜面３００ｂのうちの第３傾斜面３００ａのみが、一端から他端にわたって形成されていてもよい。また、第４梁部材４００は、第５傾斜面４００ａと第６傾斜面４００ｂのうちの一方のみを有してもよい。具体的には、第４梁部材４００には、第５傾斜面４００ａと第６傾斜面４００ｂのうちの第６傾斜面４００ｂのみが、一端から他端にわたって形成されていてもよい。図７に示す構成においても同様である。

上記実施形態４に係る中間部用気流調整部材８１０は、上記実施形態１−３のいずれに係る構成とも組み合わせることができるし、上記実施形態５に係る排気口用気流調整部材８２０とも組み合わせることができる。また、中間部用気流調整部材８１０は、上記実施形態１−３及び５に係る構成と組み合わせることなく、単独で使用しても、気流の乱れを抑制する効果を奏することができる。

実施形態５において、図１０には、天板６４０から底板６１０に向かって延在している整流板８２１を例示した。排気口用気流調整部材８２０は、排気口６４２を通過する気流をＺ軸方向に案内するものであれば、その構成は特に限定されない。整流板８２１は、天板６４０から室外機収容空間Ｓ１の外部に向かって延在していてもよいし、室外機収容空間Ｓ１の内部から外部にわたって延在していてもよい。排気口用気流調整部材８２０は、排気口６４２を取り囲んだ状態で天板６４０の外部に面する外面に取り付けられた筒状のダクトであってもよい。

本明細書において、鉄道車両とは、電車に限らず、新幹線、モノレール、その他の、軌道に沿って進行する車両を含む概念とする。また、筐体６００が設置される車両は、鉄道車両に限られず、バスその他の自動車であってもよい。

また、図１及び図１１には、車両としての鉄道車両ＲＶに車両用空調装置７００が複数搭載された構成を例示したが、車両に車両用空調装置７００が１台のみ搭載されていてもよい。

１００…第１梁部材、１００ａ…第１傾斜面、１００ｂ…背面、１１０…梁本体、１１１…水平部、１１２…垂直部、１２０…板状部材、２００…第２梁部材、２００ａ…第２傾斜面、２１０…梁本体、２２０…板状部材、３００…第３梁部材、３００ａ…第３傾斜面、３００ｂ…第４傾斜面、３１０…梁本体、３２０…板状部材、３３０…板状部材、４００…第４梁部材、４００ａ…第５傾斜面、４００ｂ…第６傾斜面、４１０…梁本体、４２０…板状部材、４３０…板状部材、５００…空調機器、５１０…圧縮機、５２０…室外熱交換器（熱交換器）、５２０ａ…第１室外熱交換器、５２０ｂ…第２室外熱交換器、５２１…室外熱交換器（熱交換器）、５３０…膨張器、５４０…室内熱交換器、５５０…気液分離器、５６０…冷媒配管、５７０…室外送風機（送風機）、５７１…モータ、５７２…羽根車、５８０…室内送風機、６００…筐体、６１０…底板、６１０ａ…表面、６２１…第１端板（側板）、６２２…第２端板（側板）、６２３…第３端板（側板）、６２４…第４端板、６３０…基枠板、６４０…天板、６４１ａ，６４１ｂ…吸気口、６４２…排気口、６５１…仕切り板（側板）、６５２…仕切り板、６６０…骨組み構造体、６６１…第１上部梁、６６２…第２上部梁、６６３…第１連結部材、６６４…第２連結部材、７００…車両用空調装置、８１０…気流調整部材、８１１…帯状体、８２０…排気口用気流調整部材、８２１…整流板、９００…梁部材（第１梁部材）、９００ａ…傾斜面（第１傾斜面）、ＢＭ…ベルマウス、ＩＳ…内部空間、ＰＲ…客室、ＲＶ…鉄道車両（車両）、ＲＦ…屋根、Ｓ１…室外機収容空間（内部空間）、Ｓ２…室内機収容空間、Ｓ３…圧縮機収容空間、ＵＦ…床下部分、ＶＦ…気流。

Claims (6)

1. 天板と、前記天板に対向する底板と、前記天板及び前記底板をつなぐ少なくとも一対の側板とを有し、かつ前記天板、前記底板、及び前記側板によって画定されている内部空間を外部と連通させる吸気口及び排気口が形成されている筐体と、
   前記内部空間における前記排気口に面する位置に配置され、前記内部空間に、前記吸気口から前記排気口に向かう気流を形成する送風機と、
   前記内部空間における前記吸気口に面する位置に配置された熱交換器と、
   を備え、
   前記筐体が、
   前記熱交換器と前記送風機との間に配置され、かつ一対の前記側板の間にかけ渡された状態で前記底板を補強している第１梁部材、
   を有し、
   前記第１梁部材が、
   前記送風機から遠ざかるに従って、前記底板に向かって下っている第１傾斜面、
   を有する、車両用空調装置。
2. 前記筐体が、
   一対の前記側板の間にかけ渡された状態で前記底板を補強している第２梁部材、
   をさらに有し、
   前記第１梁部材と前記第２梁部材とが隣り合い、かつ前記第１梁部材と前記第２梁部材との間に、前記送風機が配置されており、
   前記第２梁部材が、
   前記送風機から遠ざかるに従って、前記底板に向かって下っている第２傾斜面、
   を有する、請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記筐体が、
   前記第１梁部材及び前記第２梁部材と交差する方向に延在しており、一端が前記第１梁部材につながれ、かつ他端が前記第２梁部材につながれた状態で前記底板を補強している第３梁部材、
   をさらに有し、
   前記第３梁部材が、
   前記送風機から遠ざかるに従って前記底板に向かって下っており、かつ記第３梁部材の長さ方向の途中位置から前記第３梁部材の前記一端までの間に延在している第３傾斜面と、
   前記送風機に近づくに従って前記底板に向かって下っており、かつ前記第３梁部材の前記途中位置から前記第３梁部材の前記他端までの間に延在している第４傾斜面と、
   を有する、請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記筐体が、
   前記第１梁部材及び前記第２梁部材と交差する方向に延在しており、一端が前記第１梁部材につながれ、かつ他端が前記第２梁部材につながれた状態で前記底板を補強している第４梁部材、
   をさらに有し、
   前記第３梁部材と前記第４梁部材とが隣り合い、かつ前記第３梁部材と前記第４梁部材との間に、前記送風機が配置されており、
   前記第４梁部材が、
   前記送風機に近づくに従って前記底板に向かって下っており、かつ前記第４梁部材の長さ方向の途中位置から前記第４梁部材の前記一端までの間に延在している第５傾斜面と、
   前記送風機から遠ざかるに従って前記底板に向かって下っており、かつ前記第４梁部材の前記途中位置から前記第４梁部材の前記他端までの間に延在している第６傾斜面と、
   を有する、請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 各々前記気流を整える複数の帯状体が格子状に組まれている構成を有し、前記内部空間の、前記底板の法線に平行な方向に関して少なくとも前記第１梁部材と前記天板との間の中間部において、前記送風機を包囲している気流調整部材、
   をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
6. 前記筐体の前記排気口の位置に取り付けられ、前記排気口を通過する前記気流を整える排気口用気流調整部材、
   をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用空調装置。