JP3021108B2 - 鉄道車両用換気装置 - Google Patents

鉄道車両用換気装置

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JP3021108B2
JP3021108B2 JP3205103A JP20510391A JP3021108B2 JP 3021108 B2 JP3021108 B2 JP 3021108B2 JP 3205103 A JP3205103 A JP 3205103A JP 20510391 A JP20510391 A JP 20510391A JP 3021108 B2 JP3021108 B2 JP 3021108B2
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行彦 中田
一弘 五十嵐
史郎 保坂
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両換気装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の鉄道車両用換気装置は、キャビン
内の空気を自然換気により変えるか、キャビンの気密性
を高める一方、換気ファンを設置し、この換気ファンを
駆動して、外気を固定の換気用空気取入口→キャビン内
→排気口から車外へ排出するという強制換気により変え
ている。図16の(a)〜(d)は強制換気及び準強制
換気を示し、図16の(e)(f)は自然換気を示して
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の鉄道車両用
換気装置には、次の問題があった。即ち、鉄道車両が大
気中を高速で移動する場合、車両本体表面の空気圧が時
事刻々変動する。特に高速で走行している列車がトンネ
ルに突入するときなどには、車両本体表面の空気圧が急
激に変動するが、前記従来の鉄道車両用換気装置では、
この圧力変動がキヤビン内に伝わって、乗客に不快感を
与える。
【0004】その度合は、鉄道車両の速度が増大すれば
する程、増加する。この対策として、移動期間中、空気
取入口及び排気口を閉じることが考えられるが、鉄道車
両の気密性は完全には確保することができなくて、圧力
変動のキャビン内への伝達を100%遮断することがで
きない。また空気取入口及び排気口を閉じている間、キ
ャビン内を換気することができない。
【0005】また圧力変動にかかわらず一定送風量を維
持し得る換気ファンを設置する対策も考えられるが、こ
の場合には、鉄道車両の走行速度が速くなればなる程、
大型の換気ファンを設置する必要があって、電力消費量
及び車両重量が嵩むという問題があった。本発明は前記
の問題点に鑑み提案するものであり、その目的とする処
は、空気取入口及び排気口を開閉したり、大型の換気フ
ァンを設置したりしなくても、車両本体表面での空気圧
変動をキャビン内に伝わり難くすること、また空気取入
及び排気系の抵抗を小さくすることを可能にする鉄道車
両用換気装置を提供しようとする点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、鉄道車両の車体側面に開口し該鉄道車
両の進行方向に応じて入れ替わる空気取入口及び排気口
の形状を変化させて開口面積を変化させる可動部材と、
換気量を検知する取入空気流量センサおよびキャビン圧
を検知するキャビン圧センサと、前記可動部材を駆動す
るアクチュエータと、前記取入空気流量センサおよびキ
ャビン圧センサの検出信号に基づきアクチュエータの作
動を制御して換気量およびキャビン圧を調節する制御装
置を具える鉄道車両用換気装置であって、前記可動部材
を駆動して前記鉄道車両の進行方向前方に位置する空気
取入口の形状を変化させるとともに進行方向後方に位置
する排気口の形状を変化させ、空気取入口から導入され
る外気のラム圧と排気口から排出されるキャビン内の空
気の排圧との差分を調整してキャビンの換気および圧力
制御に利用することを特徴とする。
【0007】また本発明は、前記鉄道車両の進行方向に
応じて入れ替わる空気取入口及び排気口が、前記可動部
材を駆動することによりNACAサブマージ型インテー
クまたはパラレルサブマージ型インテークの形状に変化
することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の鉄道車両用換気装置は前記のように構
成されており、鉄道車両の走行時、外気を可動部材を持
つ空気取入口を経てキャビン内へ送り、キャビン内の空
気を可動部材を持つ排気口を経て車外へ排気して、キャ
ビン内を換気する一方、換気量およびキャビン圧を検出
し、そのとき得られる検出信号を制御装置の制御器へ送
って、アクチュエータを介し上記各可動部材を動かし、
上記空気取入口及び排気口の開口面積若しくは車体から
の突出量を変えて、換気量、キャビン圧等を制御する。
その際、上記空気取入口は、可動部材の形状が大きくな
るにつれて外気取入量が増大して、走行速度に応じたラ
ム圧が得られる。また上記排気口は、可動部材の形状が
大きくなるにつれて排圧が下がる。従って、可動部材の
駆動を制御し空気取入口および排気口の形状を変化させ
ることによりラム圧と排圧との差分が調整可能になる。
【0009】また、車両の進行方向が転じる場合、新た
に空気取入口となる側の可動部材を駆動して空気取入口
の形状をNACAサブマージ型インテークとし、排気口
となる側の可動部材を駆動して排気口の形状をパラレル
サブマージ型インテークとして、空気取入系及び排気系
の抵抗を小さくする。
【0010】
【実施例】次に本発明の鉄道車両用換気装置を図1に示
す第1実施例により説明すると、同第1実施例は、換気
量、キャビン圧等を制御するものであり、1aが空気取
入口を車体外板12とで構成する空気取入口の可動部
材、1bが排気口を車体外板12とで構成する排気口の
可動部材1a1,1b1がこれら可動部材1a,1bの
揺動中心軸、2,2が上記可動部材1a,1bのアク
チュエータ(流体圧シリンダ)、3が同各アクチュエー
タ2の制御器、6が全熱交換器で、同全熱交換器6は、
空調装置の換気負荷を軽減する目的をもっており、上記
空気取入口及び上記排気口から車内に延びた空気通路に
配設されている。
【0011】4が取入空気流量センサで、同取入空気流
量センサ4が上記空気取入口及び上記排気口から車内に
延びた空気通路に配設されている。5がキヤビン圧力セ
ンサで、同キヤビン圧力センサ5がキヤビンA内に設置
され、このキヤビン圧力センサ5と上記取入空気流量セ
ンサ4とが上記制御器3に接続している。
【0012】7が流路切換バルブで、同流路切換バルブ
7が上記空気取入口及び上記排気口から車内に延びた空
気通路に設置されている。また9,9がキヤビン空気吸
込口、10が空調空気吹出口で、上記流路切換バルブ7
を操作して、キヤビン空気吸込口9を排気口に、空調空
気吹出口10を空気取入口に、それぞれ接続させるよう
になっている。8が上記空調空気吹出口10内に設置し
たエバポレータ、11が同空調空気吹出口10内に設置
したエバポレータフアン、12が車体外板、13が空気
取入口及び排気口の底板である。
【0013】次に前記図1に示す鉄道車両用換気装置の
作用を具体的に説明する。鉄道車両の走行時、外気Bを
可動部材1a側の空気取入口→熱交換器6→流路切換
バルブ7→空調空気吹出口10を経てキャビンA内へ送
る。またキャビンA内の空気をキャビン空気吸込口9→
全熱交換器6→可動部材1b側の排気口を経て車外へ排
気して、キャビンA内を換気する一方、取入空気流量セ
ンサ4及びキャビン圧力センサ5により検出した検出信
号を制御器3へ送り、同各センサ4,5からの検知信号
の偏差を演算して、その結果に基づき各アクチュエータ
2を作動し、空気取入口の可動部材1aと排気口の可動
部材1bとを揺動回転軸1a1,1b1を中心に矢印方向
に揺動して、所要の換気量を確保しながらキャビンA内
の圧力が大きく変動しないように保持する。
【0014】その際、上記空気取入口は、可動部材(ベ
ーン)1aの車体からの突出量が大きくなるにつれて、
外気取入量が増大して、走行速度に応じたラム圧が得ら
れる。また上記排気口は、可動部材(ベーン)1bの車
体からの突出量が大きくなるにつれて、排圧が下がる。
従って可動部材1a,1bの突出量を増減することによ
り、ラム圧と排圧との差分が調整可能になる。
【0015】換気量は、取入面積、及びラム圧と排圧と
の差分と車内換気系の総圧力損失とのバランスにより決
まる。また外気圧変動に対する可動部材1a,1bの突
出量を調整することにより、総排気量のバランスが保た
れて、キヤビンA内の圧力が大きく変動しないように保
持される。図2は、鉄道車両の進行方向が逆向きになっ
て、流路切換バルブ7が切り換えられた場合の空気の流
れを示しており、この場合には、可動部材1a側が排気
口になり、可動部材1b側が空気取入口になる。
【0016】図3乃至図5は、第2実施例を示してい
る。同第2実施例は、図6に示すように車両の進行方向
が逆向きになって、それまでの排気口が空気取入口に、
空気取入口が排気口に、それぞれ変わったときに、アク
チユエータを作動させ、空気取入口側の可動部材を開口
面積減少方向に動かして、空気取入口を図7のNACA
サブマージ型インテーク(NASAの前身NACAが開
発したNACAサブマージ型インテーク)に形状変更す
るとともに、排気口側の可動部材を開口面積増大方向に
動かし、排気口を図7のパラレルサブマージ型インテー
クに形状変更して、空気取入系及び排気系の抵抗を小さ
くしようとするものである。
【0017】上記NACAサブマージ型インテークは、
図8(a)〜(e)に示すように空気取入口(及び排気
口)の構成部材を気流面(車体外板12)から飛び出さ
ないようにする一方、空気取入口の平面形状を後方にゆ
くに従い広くして、空気取入口の隅部に渦を発生させ、
この渦により境界層外の空気を取り込むものである。因
みに図8の(f)は、空気取入口(及び排気口)の構成
部材が車体外板(気流面)12から飛び出した形式の空
気取入口(及び排気口)を示している。
【0018】上記図3乃至図5に示す第2実施例におい
て、12aが車体外板12に穿設した開口部(空気取入
口及び排気口の開口部)、14a(及び14b)が同開
口部12a内に水平の揺動中心軸14a1 (及び14b
1) を中心に上下方向への揺動を可能に取付けた一対の
可動部材、2 が同各可動部材14a( 及び14b)を揺
動中心軸14a1 (及び14b1 )を中心に上下方向に
揺動させるためのアクチユエータ、13が空気取入口
(及び排気口)の底部である。
【0019】同第2実施例では、既に述べたように車両
の進行方向が逆向きになって、それまでの排気口が空気
取入口に、空気取入口が排気口に、それぞれ変わったと
きに、アクチユエータ15を作動させ、空気取入口側の
可動部材例えば14aを開口面積減少方向に動かして、
空気取入口を図7のNACAサブマージ型インテークに
形状変更するとともに、排気口側の可動部材例えば14
bを開口面積増大方向に動かし、排気口を図7のパラレ
ルサブマージ型インテークに形状変更して、空気取入系
及び排気系の抵抗を小さくする。
【0020】図9、10、11は、第3実施例を示して
いる。同第3実施例も、空気取入系及び排気系の抵抗を
小さくしようとするものであり、車両の進行方向が逆向
きになって、それまでの排気口が空気取入口に、空気取
入口が排気口に、それぞれ変わったときに、アクチユエ
ータ(モータ)15′を作動させ、空気取入口側の可動
部材例えば14aを開口面積減少方向に動かして、空気
取入口を図7のNACAサブマージ型インテークに形状
変更するとともに(図10の実線参照)、排気口側の可
動部材例えば14bを開口面積増大方向に動かし、排気
口を図7のパラレルサブマージ型インテークに形状変更
して(図10の破線参照)、空気取入系及び排気系の抵
抗を小さくする。
【0021】図12、13は、第4実施例を示してい
る。同第4実施例も、空気取入系及び排気系の抵抗を小
さくしようとするものである。但し前記第2、3実施例
では、可動部材14a,14bを車体外板12内に配置
しているが、この第4実施例では、可動部材14a,1
4bを車体外板12外に配置する一方、車体外板12の
一部12′を突出させて、可動部材14a,14bとの
流線を一致させている。この実施例でも、前記と同様の
作用が行われる。
【0022】図14、15は、第5実施例を示してい
る。同第5実施例では、デイフユーザ部と空気取入部と
を一体で作動させるようにしたものである。この第5実
施例でも、前記と同様の作用が行われる。
【0023】
【発明の効果】本発明の鉄道車両用換気装置は前記のよ
うに鉄道車両の走行時、外気を可動部材を持つ空気取入
口を経てキヤビン内へ送り、キヤビン内の空気を可動部
材を持つ排気口を経て車外へ排気して、キヤビン内を換
気する一方、換気量、キヤビン圧等を検出し、そのとき
得られる検出信号を制御装置の制御器へ送って、アクチ
ユエータを介し上記各可動部材を動かし、上記空気取入
口及び排気口の開口面積若しくは車体からの突出量を換
えて、換気量、キヤビン圧等を制御するので、前記従来
の鉄道車両用換気装置のように空気取入口及び排気口を
開閉したり、大型の換気フアンを設置したりしなくて
も、車両本体表面での空気圧変動をキヤビン内に伝えな
くできる効果がある。
【0024】また本発明の鉄道車両用換気装置は、車両
の進行方向が転じる場合、新たに空気取入口となる側の
可動部材を駆動して空気取入口の形状をNACAサブマ
ージ型インテークとし、排気口となる側の可動部材を駆
動して排気口の形状をパラレルサブマージ型インテーク
とすることで、空気取入系及び排気系の抵抗を小さくで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる鉄道車両用換気装置の第1実施
例を示す系統図である。
【図2】第1実施例の鉄道車両用換気装置において走行
方向が脚になったときの取入空気及び排気の流れを示す
説明図である。
【図3】第2実施例を示す縦断側面図である。
【図4】第2実施例の斜視図である。
【図5】第2実施例の作用説明図である。
【図6】第2実施例の作用説明図である。
【図7】各種インテークを示す説明図である。
【図8】NACAサブマージ型インテークの作用説明図
である。
【図9】第3実施例を示す縦断側面図である。
【図10】第3実施例の作用説明図である。
【図11】第3実施例の縦断正面図である。
【図12】第4実施例の縦断側面図である。
【図13】第4実施例の斜視図である。
【図14】第5実施例の縦断側面図である。
【図15】第5実施例の作用説明図である。
【図16】(a)〜(d)は従来の強制換気及び準強制
換気を示す説明図、(e)(f)は従来の自然換気を示
す説明図である。
【符号の説明】
1a,1b 空気取入口及び排気口のリツプ部可動
部材 2〜5 制御装置 2 アクチユエータ(流体圧シリンダ) 2′ アクチユエータ(モータ) 3 制御器 4 取入空気流量センサ 5 キヤビン圧力センサ 9 キヤビン空気吸込口 10 空調空気吹出口 14a,14b 空気取入口及び排気口の壁部可動部材 15 アクチユエータ(流体圧シリンダ) 15’ アクチユエータ(モータ) A キヤビン B 外気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 行彦 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱 重工業株式会社 名古屋航空宇宙システ ム製作所内 (72)発明者 五十嵐 一弘 千葉県習志野市谷津6−19−3−306 (72)発明者 保坂 史郎 東京都杉並区本天沼1−4−2−208 審査官 山内 康明 (56)参考文献 特開 昭62−227850(JP,A) 特開 昭59−38109(JP,A) 特開 昭63−199170(JP,A) 特開 昭57−201711(JP,A) 特公 昭39−28793(JP,B1) 実公 昭35−29909(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61D 27/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄道車両の車体側面に開口し該鉄道車両
    の進行方向に応じて入れ替わる空気取入口及び排気口の
    形状を変化させて開口面積を変化させる可動部材と、換
    気量を検知する取入空気流量センサおよびキャビン圧を
    検知するキャビン圧センサと、前記可動部材を駆動する
    アクチュエータと、前記取入空気流量センサおよびキャ
    ビン圧センサの検出信号に基づきアクチュエータの作動
    を制御して換気量およびキャビン圧を調節する制御装置
    を具える鉄道車両用換気装置であって、 前記可動部材を駆動して前記鉄道車両の進行方向前方に
    位置する空気取入口の形状を変化させるとともに進行方
    向後方に位置する排気口の形状を変化させ、空気取入口
    から導入される外気のラム圧と排気口から排出されるキ
    ャビン内の空気の排圧との差分を調整してキャビンの換
    気および圧力制御に利用する ことを特徴とする鉄道車両
    用換気装置。
  2. 【請求項2】 前記鉄道車両の進行方向に応じて入れ替
    わる空気取入口及び排気口は、前記可動部材を駆動する
    ことによりNACAサブマージ型インテークまたはパラ
    レルサブマージ型インテークの形状に変化することを特
    徴とする請求項1記載の鉄道車両用換気装置。
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