JP3190824B2 - 鉄道車両用空調装置 - Google Patents
鉄道車両用空調装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用空調装
置に係り、特に換気手段を有した車両において、該換気
手段によって車外から車内に取り入れられる新鮮空気の
熱量を効果的に取り去るのに好適な鉄道車両用空調装置
に関するものである。
置に係り、特に換気手段を有した車両において、該換気
手段によって車外から車内に取り入れられる新鮮空気の
熱量を効果的に取り去るのに好適な鉄道車両用空調装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両に搭載される空調装置で、換
気用の送風機を有した空調装置としては、新幹線に用い
られているものがある。この従来の空調装置は、特開平
５−６９８２４に記載されているように車体の下部に懸
垂され、床から吸い込んだ車内の空気と、換気用送風機
により吸い込んだ新鮮空気を混合させて蒸発器（室内熱
交換器）で熱交換させ、冷却した空気を車体の側壁内に
通したダクトにより天井まで導いて、天井に設けたグリ
ルから調和空間である車内に吹きだして冷房を行なって
いた。
気用の送風機を有した空調装置としては、新幹線に用い
られているものがある。この従来の空調装置は、特開平
５−６９８２４に記載されているように車体の下部に懸
垂され、床から吸い込んだ車内の空気と、換気用送風機
により吸い込んだ新鮮空気を混合させて蒸発器（室内熱
交換器）で熱交換させ、冷却した空気を車体の側壁内に
通したダクトにより天井まで導いて、天井に設けたグリ
ルから調和空間である車内に吹きだして冷房を行なって
いた。
【０００３】上記従来方式では車外から取り込む新鮮空
気量に対して、蒸発器への車内からの循環空気量が約３
倍と多いため、新鮮空気温度が車内温度に比べて高くて
も、新鮮空気と循環空気が混合された空気の温度はそれ
ほど上昇せず、蒸発器の配管内を流れている冷媒と管外
を通る混合空気との温度差が大きくとれないため定格の
熱交換量を得るためには通過する空気風量を多くする必
要があった。この結果、循環用の送風ファンの動力が大
きくなると共に、風速を抑えるために車体の側壁内に通
す送風ダクトの断面が大きくなるという問題があった。
気量に対して、蒸発器への車内からの循環空気量が約３
倍と多いため、新鮮空気温度が車内温度に比べて高くて
も、新鮮空気と循環空気が混合された空気の温度はそれ
ほど上昇せず、蒸発器の配管内を流れている冷媒と管外
を通る混合空気との温度差が大きくとれないため定格の
熱交換量を得るためには通過する空気風量を多くする必
要があった。この結果、循環用の送風ファンの動力が大
きくなると共に、風速を抑えるために車体の側壁内に通
す送風ダクトの断面が大きくなるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、車内
からの循環空気の一部を換気用送風機により車外に排出
した後、同じく車外より吸い込んだ同量の新鮮空気と混
合させた後、蒸発器を通過するように構成しているた
め、蒸発器での冷媒と空気の温度差が小さく、また、換
気用送風機の送風量が蒸発器の熱交換風量に全く寄与し
ないため、定格の熱交換量を確保するためには循環風量
を多くする必要があった。
からの循環空気の一部を換気用送風機により車外に排出
した後、同じく車外より吸い込んだ同量の新鮮空気と混
合させた後、蒸発器を通過するように構成しているた
め、蒸発器での冷媒と空気の温度差が小さく、また、換
気用送風機の送風量が蒸発器の熱交換風量に全く寄与し
ないため、定格の熱交換量を確保するためには循環風量
を多くする必要があった。
【０００５】本発明の目的とするところは、空調能力を
下げることなく、調和空間に供給される調和空気量を減
少させて、空調装置自体を小型軽量化することにある。
下げることなく、調和空間に供給される調和空気量を減
少させて、空調装置自体を小型軽量化することにある。
【０００６】別の目的としては、調和空気を調和空間へ
供給するダクト系の車体内部における占有面積を少なく
することにある。
供給するダクト系の車体内部における占有面積を少なく
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】車両の冷房熱負荷の約半
分は、換気のため車外から車内へ取り込む新鮮空気を車
内温度まで冷却するための熱負荷である。よって、冷房
運転時に、熱交換器での冷媒と空気の温度差が大きくと
れる新鮮空気入口側の空気流路に第１熱交換器を配置す
ると共に、リターン空気入口より下流側の空気流路に設
置した第２の熱交換器で、前記第１の熱交換器で冷却し
た新鮮空気とリターン空気と混合させて再度冷却するよ
うに空調装置を構成したものである。
分は、換気のため車外から車内へ取り込む新鮮空気を車
内温度まで冷却するための熱負荷である。よって、冷房
運転時に、熱交換器での冷媒と空気の温度差が大きくと
れる新鮮空気入口側の空気流路に第１熱交換器を配置す
ると共に、リターン空気入口より下流側の空気流路に設
置した第２の熱交換器で、前記第１の熱交換器で冷却し
た新鮮空気とリターン空気と混合させて再度冷却するよ
うに空調装置を構成したものである。
【０００８】上記目的は、新鮮空気取入口と、リターン
空気取入口と、冷却空気吐出口とを備え、新鮮空気とリ
ターン空気を冷却する熱交換器と、前記熱交換器で冷却
した冷却空気を前記冷却空気吐出口へ送風する送風機と
を備えた車両用空調装置において、前記新鮮空気取入口
から前記熱交換器への空気流路に、新鮮空気を冷却する
新鮮空気用熱交換器を設置しており、前記新鮮空気用熱
交換器は、前記熱交換器とは異なる冷凍サイクルを構成
しており、前記新鮮空気用熱交換器から前記熱交換器へ
の空気流路に、前記リターン空気取入口から前記熱交換
器への空気流路を接続したことにより、達成される。
空気取入口と、冷却空気吐出口とを備え、新鮮空気とリ
ターン空気を冷却する熱交換器と、前記熱交換器で冷却
した冷却空気を前記冷却空気吐出口へ送風する送風機と
を備えた車両用空調装置において、前記新鮮空気取入口
から前記熱交換器への空気流路に、新鮮空気を冷却する
新鮮空気用熱交換器を設置しており、前記新鮮空気用熱
交換器は、前記熱交換器とは異なる冷凍サイクルを構成
しており、前記新鮮空気用熱交換器から前記熱交換器へ
の空気流路に、前記リターン空気取入口から前記熱交換
器への空気流路を接続したことにより、達成される。
【０００９】上記目的は、新鮮空気入口と、リターン空
気入口と、冷却空気出口とを備え、前記新鮮空気入口お
よびリターン空気入口からの空気を前記冷却空気出口へ
送風する室内ファンを備えた鉄道車両用空調において、
前記新鮮空気入口とリターン空気入口との間に第１の熱
交換器を設置しており、前記リターン空気入口と前記冷
却空気出口との間に第２の熱交換器を設置しており、前
記第１の熱交換器は前記新鮮空気入口およびリターン空
気入口に接続された空気流路に設置されており、前記第
１の熱交換器は前記空気流路の新鮮空気入口よりも空気
流路の下流側の位置であって、前記リターン空気入口よ
りも空気流路の上流側の位置に設置されていることによ
り、達成される。
気入口と、冷却空気出口とを備え、前記新鮮空気入口お
よびリターン空気入口からの空気を前記冷却空気出口へ
送風する室内ファンを備えた鉄道車両用空調において、
前記新鮮空気入口とリターン空気入口との間に第１の熱
交換器を設置しており、前記リターン空気入口と前記冷
却空気出口との間に第２の熱交換器を設置しており、前
記第１の熱交換器は前記新鮮空気入口およびリターン空
気入口に接続された空気流路に設置されており、前記第
１の熱交換器は前記空気流路の新鮮空気入口よりも空気
流路の下流側の位置であって、前記リターン空気入口よ
りも空気流路の上流側の位置に設置されていることによ
り、達成される。
【００１０】上記目的は、新鮮空気とリターン空気を冷
却して車内へ供給する鉄道車両用空調装置において、前
記新鮮空気を冷却する第１の熱交換器を備えており、前
記第１の熱交換器は、１つの冷凍サイクルを構成してお
り、前記新鮮空気とリターン空気を冷却する第２の熱交
換器を備えており、前記第２の熱交換器は前記第１の熱
交換器とは異なる冷凍サイクルを構成している、ことに
より、達成される。
却して車内へ供給する鉄道車両用空調装置において、前
記新鮮空気を冷却する第１の熱交換器を備えており、前
記第１の熱交換器は、１つの冷凍サイクルを構成してお
り、前記新鮮空気とリターン空気を冷却する第２の熱交
換器を備えており、前記第２の熱交換器は前記第１の熱
交換器とは異なる冷凍サイクルを構成している、ことに
より、達成される。
【００１１】上記目的は、新鮮空気とリターン空気を車
内へ供給する鉄道車両用空調装置において、前記新鮮空
気の温度を制御する第１の冷凍サイクルを備え、前記リ
ターン空気の温度を制御する第２の冷凍サイクルを備え
たことにより、達成される。
内へ供給する鉄道車両用空調装置において、前記新鮮空
気の温度を制御する第１の冷凍サイクルを備え、前記リ
ターン空気の温度を制御する第２の冷凍サイクルを備え
たことにより、達成される。
【００１２】（削除）
【００１３】前記換気用送風機で吸い込まれた新鮮空気
は、送風機の断熱圧縮作用により加熱されて外気よりも
さらに温度の高い空気となるが、第１の熱交換器すなわ
ち第１の室内熱交換器で冷却されて、車内からの循環空
気と同等か又はそれよりも温度の低い空気となる。第１
の熱交換器で冷却された空気と車内からのリターン空気
は混合されて車内温度よりも若干低い温度の混合空気と
なり、第２の熱交換器すなわち第２の室内熱交換器に流
入する。混合空気は第２の熱交換器で冷却されて、１５
℃前後の空気となり車内へ送風される。
は、送風機の断熱圧縮作用により加熱されて外気よりも
さらに温度の高い空気となるが、第１の熱交換器すなわ
ち第１の室内熱交換器で冷却されて、車内からの循環空
気と同等か又はそれよりも温度の低い空気となる。第１
の熱交換器で冷却された空気と車内からのリターン空気
は混合されて車内温度よりも若干低い温度の混合空気と
なり、第２の熱交換器すなわち第２の室内熱交換器に流
入する。混合空気は第２の熱交換器で冷却されて、１５
℃前後の空気となり車内へ送風される。
【００１４】以上述べた如く、本発明によれば第１の熱
交換器では冷媒と空気の温度差を大きくとれるし、ま
た、第２の熱交換器では熱交換する空気風量を大きくと
れるので、熱交換器の伝熱効率が向上し、その分だけリ
ターン空気風量を少なくすることができる。
交換器では冷媒と空気の温度差を大きくとれるし、ま
た、第２の熱交換器では熱交換する空気風量を大きくと
れるので、熱交換器の伝熱効率が向上し、その分だけリ
ターン空気風量を少なくすることができる。
【００１５】通常、車外から取り入れられる新鮮空気
は、車内の温度よりも高いため、前記新鮮空気をリター
ン空気と混合する前に冷却することにより、冷媒と空気
との温度差を従来の空調装置よりも大きく取れるため、
伝熱効率が向上して風量を抑え、装置の小型化が図れ
る。
は、車内の温度よりも高いため、前記新鮮空気をリター
ン空気と混合する前に冷却することにより、冷媒と空気
との温度差を従来の空調装置よりも大きく取れるため、
伝熱効率が向上して風量を抑え、装置の小型化が図れ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
示す実施例により冷房の場合について詳細に説明する。
ここで、図１は空調装置の室内機の概略図である。図１
において、１は車体、２は空調装置の室内機である。ま
た、図示していないが室外機は室内機２の奥側に配置さ
れる。
示す実施例により冷房の場合について詳細に説明する。
ここで、図１は空調装置の室内機の概略図である。図１
において、１は車体、２は空調装置の室内機である。ま
た、図示していないが室外機は室内機２の奥側に配置さ
れる。
【００１７】本室内機は車内の換気用として両軸モータ
の両端に羽根を取り付けた給排気一体型の換気用送風機
１０を内蔵していて、本図では右側の羽根が排気用の送
風機、左側の羽根が給気用の送風機となる。新鮮空気は
車端に設けた給気口３０から吸い込まれて、給気ダクト
２０を通って給気側の換気用送風機１０から第１の蒸発
器１１すなわち第１の室内熱交換器に送風される。
の両端に羽根を取り付けた給排気一体型の換気用送風機
１０を内蔵していて、本図では右側の羽根が排気用の送
風機、左側の羽根が給気用の送風機となる。新鮮空気は
車端に設けた給気口３０から吸い込まれて、給気ダクト
２０を通って給気側の換気用送風機１０から第１の蒸発
器１１すなわち第１の室内熱交換器に送風される。
【００１８】一方、室内送風機１３により車両の床から
吸い込まれた循環空気ＱＲはリターンダクト２２の途中
で排気ダクト２１から排気空気ＱＥの風量だけ抜き取ら
れた後、蒸発器１１で冷却された新鮮空気ＱＦと混合さ
れる。ここで、新鮮空気ＱＦと排気空気ＱＥの風量は同
じである。よって、第２の蒸発器１２すなわち第２の室
内熱交換器で冷却されて、室内送風機１３により送風ダ
クト２３から客室に送風される調和空気ＱＳは循環空気
ＱＲと風量が等しくなる。また、換気用送風機１０によ
り排気ダクト２１に吸い込まれた車内の空気は排気口３
１から車外に排出される。
吸い込まれた循環空気ＱＲはリターンダクト２２の途中
で排気ダクト２１から排気空気ＱＥの風量だけ抜き取ら
れた後、蒸発器１１で冷却された新鮮空気ＱＦと混合さ
れる。ここで、新鮮空気ＱＦと排気空気ＱＥの風量は同
じである。よって、第２の蒸発器１２すなわち第２の室
内熱交換器で冷却されて、室内送風機１３により送風ダ
クト２３から客室に送風される調和空気ＱＳは循環空気
ＱＲと風量が等しくなる。また、換気用送風機１０によ
り排気ダクト２１に吸い込まれた車内の空気は排気口３
１から車外に排出される。
【００１９】従来は本実施例の第１の蒸発器と第２の蒸
発器とを加えた能力を有する蒸発器が前記第２の蒸発器
と同じ位置に並列に配置されており（一つの大きな蒸発
器の場合である）、車内の循環空気と車外から取り込む
新鮮空気との混合空気を冷却するように構成されていた
が、循環空気の風量が新鮮空気の風量に比べて数倍多い
ため混合空気の温度はあまり上昇せず、定格の熱交換量
を得るためには循環風量を多くする必要があった。
発器とを加えた能力を有する蒸発器が前記第２の蒸発器
と同じ位置に並列に配置されており（一つの大きな蒸発
器の場合である）、車内の循環空気と車外から取り込む
新鮮空気との混合空気を冷却するように構成されていた
が、循環空気の風量が新鮮空気の風量に比べて数倍多い
ため混合空気の温度はあまり上昇せず、定格の熱交換量
を得るためには循環風量を多くする必要があった。
【００２０】これに対して本実施例の構成では、第１の
蒸発器１１において、送風機１０の断熱圧縮により昇温
されて外気温度よりさらに高温度になった新鮮空気と熱
交換させるため、冷媒と空気との温度差が大きくとれ、
空気風量は少ないが熱交換量は従来配置の一つの蒸発器
とほとんど同じ程度にすることができる。また、第２の
蒸発器１２の通風量は従来配置では第１と第２の蒸発器
１１，１２が並列に並んでいるため、循環風量ＱＲの半
分になるが、本実施例の機器構成では循環風量ＱＲと同
じ風量になり、蒸発器を通る風速が速くなるため伝熱効
率が向上し、熱交換量が増加する。よって、定格の熱交
換量を得るのに循環風量を少なくすることができる。
蒸発器１１において、送風機１０の断熱圧縮により昇温
されて外気温度よりさらに高温度になった新鮮空気と熱
交換させるため、冷媒と空気との温度差が大きくとれ、
空気風量は少ないが熱交換量は従来配置の一つの蒸発器
とほとんど同じ程度にすることができる。また、第２の
蒸発器１２の通風量は従来配置では第１と第２の蒸発器
１１，１２が並列に並んでいるため、循環風量ＱＲの半
分になるが、本実施例の機器構成では循環風量ＱＲと同
じ風量になり、蒸発器を通る風速が速くなるため伝熱効
率が向上し、熱交換量が増加する。よって、定格の熱交
換量を得るのに循環風量を少なくすることができる。
【００２１】また、第１の蒸発器１１が換気用送風機１
０の給気流路の吐き出し側に配置されているため、給気
用の送風機の騒音がリターンダクトを通って、車内に伝
播するのを低減させる効果がある。
０の給気流路の吐き出し側に配置されているため、給気
用の送風機の騒音がリターンダクトを通って、車内に伝
播するのを低減させる効果がある。
【００２２】図２に図１の実施例の空気系統図を示す。
第１の冷凍サイクル５０は換気用送風機１０の給気送風
機で車外から吸い込まれる新鮮空気ＱＦを冷却するため
の補助冷凍サイクルであり、圧縮機５１、第１の室外熱
交換器である第１の凝縮器１６ａ、室外ファン１７、膨
張手段５２、第１の蒸発器１１から構成されている。
第１の冷凍サイクル５０は換気用送風機１０の給気送風
機で車外から吸い込まれる新鮮空気ＱＦを冷却するため
の補助冷凍サイクルであり、圧縮機５１、第１の室外熱
交換器である第１の凝縮器１６ａ、室外ファン１７、膨
張手段５２、第１の蒸発器１１から構成されている。
【００２３】第２の冷凍サイクル６０は客室１から吸い
込んだ循環空気と第１の蒸発器１１で冷却された空気と
の混合空気を冷却するための冷凍サイクルであり、圧縮
機６１、第２の凝縮器１６ｂ、室外ファン１７、減圧機
構６２、第２の蒸発器１２、室内ファン１３から構成さ
れている。前記第２の凝縮器は、車外の空気を室外ファ
ン１７によって供給することによって放熱する。
込んだ循環空気と第１の蒸発器１１で冷却された空気と
の混合空気を冷却するための冷凍サイクルであり、圧縮
機６１、第２の凝縮器１６ｂ、室外ファン１７、減圧機
構６２、第２の蒸発器１２、室内ファン１３から構成さ
れている。前記第２の凝縮器は、車外の空気を室外ファ
ン１７によって供給することによって放熱する。
【００２４】ここで、循環空気ＱＲの一部は換気用送風
機１０の排気手段である排気送風機により車外に排出さ
れ、ほぼ同量の空気が同じく換気用送風機１０の給気手
段である給気送風機で車外から取り込まれる。
機１０の排気手段である排気送風機により車外に排出さ
れ、ほぼ同量の空気が同じく換気用送風機１０の給気手
段である給気送風機で車外から取り込まれる。
【００２５】本実施例は、前記第２の冷凍サイクルのみ
によって構成された従来の空調装置だけで同じ熱量を冷
却する場合に比べて、以下の利点がある。冷房運転時お
いて、高温の外気が、換気用送風機１０の給気送風機に
より吸い込まれ、送風器の突出側では断熱圧縮作用によ
り、さらに８℃前後温度上昇した空気となる。このた
め、第１の蒸発器１１では伝熱管内の冷媒と送風空気と
の温度差が大きくとれ、外気温度の上昇に伴って冷房能
力が増大する。また、換気熱負荷を専用に冷却する第１
の冷凍サイクルを設けたことにより、循環空気ＱＲと新
鮮空気ＱＦの混合空気を冷却する第２の蒸発器１２の能
力を小さくすることができ、車内の調和空間に冷風を送
風する室内ファン１３の風量を少なくすることができ
る。送風ダクト２３を小型なものにでき、車内の居住空
間を広げることができる。
によって構成された従来の空調装置だけで同じ熱量を冷
却する場合に比べて、以下の利点がある。冷房運転時お
いて、高温の外気が、換気用送風機１０の給気送風機に
より吸い込まれ、送風器の突出側では断熱圧縮作用によ
り、さらに８℃前後温度上昇した空気となる。このた
め、第１の蒸発器１１では伝熱管内の冷媒と送風空気と
の温度差が大きくとれ、外気温度の上昇に伴って冷房能
力が増大する。また、換気熱負荷を専用に冷却する第１
の冷凍サイクルを設けたことにより、循環空気ＱＲと新
鮮空気ＱＦの混合空気を冷却する第２の蒸発器１２の能
力を小さくすることができ、車内の調和空間に冷風を送
風する室内ファン１３の風量を少なくすることができ
る。送風ダクト２３を小型なものにでき、車内の居住空
間を広げることができる。
【００２６】この第１の冷凍サイクルは、空調装置を冷
房運転する場合、常に定格の運転を行って、換気による
熱負荷を効果的に減少させることができる。また、前記
第１の冷凍サイクルを外気温度の変化に合わせてその能
力を制御することにより、ほぼ一定温度の新鮮空気ＱＦ
を第２の蒸発器１２に送風することができる。したがっ
て、車内の温度制御を車外の温度変化に無関係に一定に
保つことができる。
房運転する場合、常に定格の運転を行って、換気による
熱負荷を効果的に減少させることができる。また、前記
第１の冷凍サイクルを外気温度の変化に合わせてその能
力を制御することにより、ほぼ一定温度の新鮮空気ＱＦ
を第２の蒸発器１２に送風することができる。したがっ
て、車内の温度制御を車外の温度変化に無関係に一定に
保つことができる。
【００２７】前記第１の冷凍サイクルは、新鮮空気流路
に蒸発器を配置する冷房専用の構成となっている。した
がって、空調装置が暖房運転時には運転を停止する。こ
の運転停止時に、前記蒸発器を取外して、空気流路抵抗
の減少を図る。また、該蒸発器自体の清掃、点検を行な
う。
に蒸発器を配置する冷房専用の構成となっている。した
がって、空調装置が暖房運転時には運転を停止する。こ
の運転停止時に、前記蒸発器を取外して、空気流路抵抗
の減少を図る。また、該蒸発器自体の清掃、点検を行な
う。
【００２８】次に本発明の他の実施例を図３によって説
明する。同図において、前記実施例と同一符号は同一部
材を示すものである。本実施例の前記一実施例との相違
点は、まず、第１の蒸発器１１と第１の凝縮器１６ａ
が、前記第２の蒸発器１２と第２の凝縮器１６ｂとは異
なる独立した冷凍サイクルを構成している点である。前
記第１の蒸発器１１は、循環空気と混合する前の新鮮空
気流路に設置されている。また、前記第１の凝縮器１６
ａは、前記第２の凝縮器１６ｂに対して並列に設置さ
れ、兼用の室外ファン１７によって熱交換を行わせる構
成となっている。
明する。同図において、前記実施例と同一符号は同一部
材を示すものである。本実施例の前記一実施例との相違
点は、まず、第１の蒸発器１１と第１の凝縮器１６ａ
が、前記第２の蒸発器１２と第２の凝縮器１６ｂとは異
なる独立した冷凍サイクルを構成している点である。前
記第１の蒸発器１１は、循環空気と混合する前の新鮮空
気流路に設置されている。また、前記第１の凝縮器１６
ａは、前記第２の凝縮器１６ｂに対して並列に設置さ
れ、兼用の室外ファン１７によって熱交換を行わせる構
成となっている。
【００２９】本実施例の前記一実施例との他の相違点と
しては、補助室内熱交換器である第３の蒸発器１４と補
助室外熱交換器である第３の凝縮器１５を設置している
点である。該第３の蒸発器１４は、換気用送風機１０の
給気側送風機の下流側の空気流路に設置されている。前
記給気側送風機の下流側の空気流路の新鮮空気は、該給
気側送風機によって、断熱圧縮され昇温した状態にあ
る。また、前記第３の凝縮器１５は、換気用送風機１０
の排気側送風機の上流側の空気流路に設置されている。
排気送風路において、前記排気側送風機の上流側の空気
流路の排出空気温度は、車内すなわち調和空間から導か
れてくるものであって、車内の温度とほぼ同様な温度と
なっている。
しては、補助室内熱交換器である第３の蒸発器１４と補
助室外熱交換器である第３の凝縮器１５を設置している
点である。該第３の蒸発器１４は、換気用送風機１０の
給気側送風機の下流側の空気流路に設置されている。前
記給気側送風機の下流側の空気流路の新鮮空気は、該給
気側送風機によって、断熱圧縮され昇温した状態にあ
る。また、前記第３の凝縮器１５は、換気用送風機１０
の排気側送風機の上流側の空気流路に設置されている。
排気送風路において、前記排気側送風機の上流側の空気
流路の排出空気温度は、車内すなわち調和空間から導か
れてくるものであって、車内の温度とほぼ同様な温度と
なっている。
【００３０】ところで、前記第３の蒸発器１４と前記第
３の凝縮器１５とは、減圧機構および圧縮器が接続され
ており、独立した第２の補助冷凍サイクルを構成してい
る。この補助冷凍サイクルは、従来用いられている車両
用空調装置に比べて前記第３の蒸発器１４に供給される
新鮮空気の温度が高いため、該第３の蒸発器１４の冷媒
との温度差が大きい。したがって、新鮮空気と循環空気
とを混合した後に、蒸発器と熱交換させる従来の空調装
置に比べて熱交換量を増大させることができる。ただ
し、この補助冷凍サイクルの能力は、前記第３の凝縮器
１５に導かれる排出空気の温度および流量によって決定
される。したがって、車両１両分の換気量は、ほぼ決ま
っており、前記第３の蒸発器１４で熱交換された新鮮空
気の温度は、前記室内からの循環空気よりもまだ高い状
態にある。そこで、前記第１の蒸発器１１によって前記
新鮮空気を再度熱交換させて、循環空気温度に近い温度
まで下げて循環空気と混合させる。すなわち、前記第１
の蒸発器１１においても、新鮮空気と循環空気を混合し
た後に蒸発器と熱交換させる従来の空調装置よりも冷媒
と熱交換する空気の温度差を大きく取ることができるた
め、従来に比べて熱交換量を増大させることができる。
３の凝縮器１５とは、減圧機構および圧縮器が接続され
ており、独立した第２の補助冷凍サイクルを構成してい
る。この補助冷凍サイクルは、従来用いられている車両
用空調装置に比べて前記第３の蒸発器１４に供給される
新鮮空気の温度が高いため、該第３の蒸発器１４の冷媒
との温度差が大きい。したがって、新鮮空気と循環空気
とを混合した後に、蒸発器と熱交換させる従来の空調装
置に比べて熱交換量を増大させることができる。ただ
し、この補助冷凍サイクルの能力は、前記第３の凝縮器
１５に導かれる排出空気の温度および流量によって決定
される。したがって、車両１両分の換気量は、ほぼ決ま
っており、前記第３の蒸発器１４で熱交換された新鮮空
気の温度は、前記室内からの循環空気よりもまだ高い状
態にある。そこで、前記第１の蒸発器１１によって前記
新鮮空気を再度熱交換させて、循環空気温度に近い温度
まで下げて循環空気と混合させる。すなわち、前記第１
の蒸発器１１においても、新鮮空気と循環空気を混合し
た後に蒸発器と熱交換させる従来の空調装置よりも冷媒
と熱交換する空気の温度差を大きく取ることができるた
め、従来に比べて熱交換量を増大させることができる。
【００３１】このような構成によれば、換気用送風機１
０の給気送風機で断熱圧縮されて昇温した新鮮空気を第
３の蒸発器１４と熱交換させて、新鮮空気の多くの熱量
をこの部分で除去する。さらに、第１の蒸発器１１によ
って前記新鮮空気の熱をさらに除去して、室内からの循
環空気の温度に近い状態まで冷却する。この新鮮空気を
室内からの循環空気と混合した後に、第２の蒸発器１２
で室内温度を設定温度に保つように、温度制御を行うた
めの能力制御を行いながら、前記新鮮空気および循環空
気の混合空気の冷却を行う。この第２の蒸発器１２によ
って冷却された調和空気温度は、従来の温度を大きくし
た回った温度に設定されている。このように、車内に供
給される調和空気の温度を下げることができることか
ら、調和空気の風量を減少させることができる。したが
って、車内に前記調和空気を供給するための空調用ダク
トの断面積を従来に比べて小さくすることができる。こ
のため、車両の高速化に伴う軽量化のために、車体断面
積を小さくする傾向にある高速車両においては、乗客の
居住空間を確保するために有利である。
０の給気送風機で断熱圧縮されて昇温した新鮮空気を第
３の蒸発器１４と熱交換させて、新鮮空気の多くの熱量
をこの部分で除去する。さらに、第１の蒸発器１１によ
って前記新鮮空気の熱をさらに除去して、室内からの循
環空気の温度に近い状態まで冷却する。この新鮮空気を
室内からの循環空気と混合した後に、第２の蒸発器１２
で室内温度を設定温度に保つように、温度制御を行うた
めの能力制御を行いながら、前記新鮮空気および循環空
気の混合空気の冷却を行う。この第２の蒸発器１２によ
って冷却された調和空気温度は、従来の温度を大きくし
た回った温度に設定されている。このように、車内に供
給される調和空気の温度を下げることができることか
ら、調和空気の風量を減少させることができる。したが
って、車内に前記調和空気を供給するための空調用ダク
トの断面積を従来に比べて小さくすることができる。こ
のため、車両の高速化に伴う軽量化のために、車体断面
積を小さくする傾向にある高速車両においては、乗客の
居住空間を確保するために有利である。
【００３２】図４に図２の実施例の空気系統図を示す。
補助冷凍サイクル７０は換気用送風機１０の給気送風機
で車外から吸い込まれる新鮮気を冷却するための冷凍サ
イクルであり、圧縮機７１、第３の凝縮器１５、減圧機
構７２、第３の蒸発器１４から構成されている。
補助冷凍サイクル７０は換気用送風機１０の給気送風機
で車外から吸い込まれる新鮮気を冷却するための冷凍サ
イクルであり、圧縮機７１、第３の凝縮器１５、減圧機
構７２、第３の蒸発器１４から構成されている。
【００３３】第１の冷凍サイクル５０は同じく換気用送
風機１０の給気送風機で車外から吸い込まれる新鮮空気
ＱＦを冷却するための冷凍サイクルであり、圧縮機５
１、第１の凝縮器１６ａ、室外ファン１７、減圧機構５
２、第１の蒸発器１１から構成されている。
風機１０の給気送風機で車外から吸い込まれる新鮮空気
ＱＦを冷却するための冷凍サイクルであり、圧縮機５
１、第１の凝縮器１６ａ、室外ファン１７、減圧機構５
２、第１の蒸発器１１から構成されている。
【００３４】第２の冷凍サイクル６０は客室１から、吸
い込んだ循環空気と第３の蒸発器１４、第１の蒸発器１
１で２段階に冷却された空気との混合空気を冷却するた
めの冷凍サイクルであり、圧縮機６１、第２の凝縮器１
６ｂ、室外ファン１７、減圧機構６２、第２の蒸発器１
２、室内ファン１３から構成されている。ここで、第１
の冷凍サイクルの室外ファン１７と第２の冷凍サイクル
の室外ファン１７は兼用である。
い込んだ循環空気と第３の蒸発器１４、第１の蒸発器１
１で２段階に冷却された空気との混合空気を冷却するた
めの冷凍サイクルであり、圧縮機６１、第２の凝縮器１
６ｂ、室外ファン１７、減圧機構６２、第２の蒸発器１
２、室内ファン１３から構成されている。ここで、第１
の冷凍サイクルの室外ファン１７と第２の冷凍サイクル
の室外ファン１７は兼用である。
【００３５】本実施例は冷却された車内の空気をそのま
ま車外に捨てるのは非効率的である点に着目した実施例
で、補助冷凍サイクル７０を新たに設け、車内のほぼ一
定温度に保たれた冷たい排気空気により、第３の凝縮器
１５を冷却させるようにしたものである。この場合、排
気風量は例えば３０ｍ3／ｍｉｎと少ないため、第３の
凝縮器１５で排気空気中に放熱できる熱量は限られてく
る。よって、第３の蒸発器１４で熱交換できる熱量も限
定され、外気を冷房された車内の温度まで冷却すること
はできず、外気が４０℃と高い場合には第３の蒸発器出
口でも空気温度は約４０℃と換気用送風機１０の断熱圧
縮熱を取り去る能力しか持たせることができない。よっ
て、次の第１の蒸発器１１により外気を車内温度近くま
で冷却して、循環空気と混合させるようにしたものであ
る。
ま車外に捨てるのは非効率的である点に着目した実施例
で、補助冷凍サイクル７０を新たに設け、車内のほぼ一
定温度に保たれた冷たい排気空気により、第３の凝縮器
１５を冷却させるようにしたものである。この場合、排
気風量は例えば３０ｍ3／ｍｉｎと少ないため、第３の
凝縮器１５で排気空気中に放熱できる熱量は限られてく
る。よって、第３の蒸発器１４で熱交換できる熱量も限
定され、外気を冷房された車内の温度まで冷却すること
はできず、外気が４０℃と高い場合には第３の蒸発器出
口でも空気温度は約４０℃と換気用送風機１０の断熱圧
縮熱を取り去る能力しか持たせることができない。よっ
て、次の第１の蒸発器１１により外気を車内温度近くま
で冷却して、循環空気と混合させるようにしたものであ
る。
【００３６】前記補助冷凍サイクル７０に、給気手段お
よび排気手段からなる換気用送風器１０を組合せること
によって、独立したシステムとして構成することも考え
られる。そして、補助冷凍サイクル７０の能力を車外温
度に対応して制御することにより、新鮮空気ＱＦの温度
を所定の範囲で一定に保つことができ、調和空気の温度
制御が容易に行える。また、車外の温度変化に起因する
車内の温度変化を防止することができる。前記補助冷凍
サイクル７０としては、ヒートポンプサイクルを構成し
ており、空調装置を暖房運転する際には、該補助冷凍サ
イクル７０も暖房運転を行なう。これにより、第１の冷
凍サイクル５０および第２の冷凍サイクル６０の負荷を
低減できるとともに暖房時においても新鮮空気との温度
差を大きく取れる補助冷凍サイクル７０の熱交換を利用
することにより、空調装置の効率向上が図れる。
よび排気手段からなる換気用送風器１０を組合せること
によって、独立したシステムとして構成することも考え
られる。そして、補助冷凍サイクル７０の能力を車外温
度に対応して制御することにより、新鮮空気ＱＦの温度
を所定の範囲で一定に保つことができ、調和空気の温度
制御が容易に行える。また、車外の温度変化に起因する
車内の温度変化を防止することができる。前記補助冷凍
サイクル７０としては、ヒートポンプサイクルを構成し
ており、空調装置を暖房運転する際には、該補助冷凍サ
イクル７０も暖房運転を行なう。これにより、第１の冷
凍サイクル５０および第２の冷凍サイクル６０の負荷を
低減できるとともに暖房時においても新鮮空気との温度
差を大きく取れる補助冷凍サイクル７０の熱交換を利用
することにより、空調装置の効率向上が図れる。
【００３７】図５は、図４の空気系統図において、第１
の冷凍サイクルを取り除いた場合の空気系統図を示す。
補助冷凍サイクル７０は換気用送風機１０の給気送風機
で車外から吸い込まれる新鮮気を冷却するための冷凍サ
イクルであり、圧縮機７１、第３の凝縮器１５、減圧機
構７２、第３の蒸発器１４から構成されている。
の冷凍サイクルを取り除いた場合の空気系統図を示す。
補助冷凍サイクル７０は換気用送風機１０の給気送風機
で車外から吸い込まれる新鮮気を冷却するための冷凍サ
イクルであり、圧縮機７１、第３の凝縮器１５、減圧機
構７２、第３の蒸発器１４から構成されている。
【００３８】第２の冷凍サイクル６０は客室１から吸い
込んだ空気と第３の蒸発器１４で冷却された空気との混
合空気を冷却するための冷凍サイクルであり、圧縮機６
１、第２の凝縮器１６ｂ、室外ファン１７、減圧機構６
２、第２の蒸発器１２、室内ファン１３から構成されて
いる。
込んだ空気と第３の蒸発器１４で冷却された空気との混
合空気を冷却するための冷凍サイクルであり、圧縮機６
１、第２の凝縮器１６ｂ、室外ファン１７、減圧機構６
２、第２の蒸発器１２、室内ファン１３から構成されて
いる。
【００３９】本実施例は換気熱負荷を冷却する能力は小
さいが、補助冷凍サイクルと換気用送風機を一体化し
て、インタークーラ内蔵形換気装置として、空調装置と
独立した装置にする場合に適している。換気風を利用し
て第３の蒸発器１４及び第３の凝縮器１５に風を送るた
め室内外ファンが不要で、装置を小型化でき、簡単な構
成にまとめ易い特長を有している。
さいが、補助冷凍サイクルと換気用送風機を一体化し
て、インタークーラ内蔵形換気装置として、空調装置と
独立した装置にする場合に適している。換気風を利用し
て第３の蒸発器１４及び第３の凝縮器１５に風を送るた
め室内外ファンが不要で、装置を小型化でき、簡単な構
成にまとめ易い特長を有している。
【００４０】本実施例によれば、前記第２の蒸発器１２
に供給される空気の温度は低く、かつ、その送風量も、
従来の空調装置に比べて少ないことから、温度制御の応
答性が早く、決めの細かい快適な温度制御を行うことが
できる。さらに、送風量の減少に伴って、送風時の騒音
も従来のものに比べて低く抑えることができる。
に供給される空気の温度は低く、かつ、その送風量も、
従来の空調装置に比べて少ないことから、温度制御の応
答性が早く、決めの細かい快適な温度制御を行うことが
できる。さらに、送風量の減少に伴って、送風時の騒音
も従来のものに比べて低く抑えることができる。
【００４１】なお、前記実施例においては、各蒸発器で
熱交換する空気と冷媒との温度差を極力大きく保つこと
により、熱交換量を増大させることができる。したがっ
て、空調能力を一定とした場合には、空調装置の小型軽
量化を図ることができる。
熱交換する空気と冷媒との温度差を極力大きく保つこと
により、熱交換量を増大させることができる。したがっ
て、空調能力を一定とした場合には、空調装置の小型軽
量化を図ることができる。
【００４２】ところで、前記実施例においては、室内に
供給される調和空気温度は、室内空気の露点温度を下回
る温度となることから、この調和空気室内への供給にあ
たっては、断熱性能の高いノズルから該調和空気を吹き
出すとともに、該ノズル周囲に室内の空気がノズルから
吐出される調和空気の誘引効果によって吸いこまれ、そ
の後、両者が混合して室内に供給される構造を採用す
る。これによって、調和空気の温度低下に伴う結露によ
る不具合を防止することができる。
供給される調和空気温度は、室内空気の露点温度を下回
る温度となることから、この調和空気室内への供給にあ
たっては、断熱性能の高いノズルから該調和空気を吹き
出すとともに、該ノズル周囲に室内の空気がノズルから
吐出される調和空気の誘引効果によって吸いこまれ、そ
の後、両者が混合して室内に供給される構造を採用す
る。これによって、調和空気の温度低下に伴う結露によ
る不具合を防止することができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
内の循環風量を低減できるため室内送風機の容量を小さ
くでき、車内の通風ダクトも小断面化できる。さらに、
リターンダクトを通って車内に伝播する給気送風機の騒
音を蒸発器の遮音効果により低減することができる。
内の循環風量を低減できるため室内送風機の容量を小さ
くでき、車内の通風ダクトも小断面化できる。さらに、
リターンダクトを通って車内に伝播する給気送風機の騒
音を蒸発器の遮音効果により低減することができる。
【図１】本発明による車両用空調装置の一実施例の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】図１に示した車両用空調装置の空気系統図であ
る。
る。
【図３】本発明による車両用空調装置の他の実施例の概
略構成図である。
略構成図である。
【図４】図３に示した車両用空調装置の空気系統図であ
る。
る。
【図５】本発明による車両用空調装置のさらに他の実施
例の概略構成図である。
例の概略構成図である。
１０…換気用送風機、１１…第１の蒸発器、１２…第２
の蒸発器、１３…室内送風機、１４…第３の蒸発器。
の蒸発器、１３…室内送風機、１４…第３の蒸発器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 守成 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社 日立製作所内 (56)参考文献 特開 平５−16802（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−9995（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−10140（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B61D 27/00
Claims (4)
- 【請求項１】新鮮空気取入口と、リターン空気取入口
と、冷却空気吐出口とを備え、 新鮮空気とリターン空気を冷却する熱交換器と、前記熱
交換器で冷却した冷却空気を前記冷却空気吐出口へ送風
する送風機とを備えた車両用空調装置において、 前記新鮮空気取入口から前記熱交換器への空気流路に、
新鮮空気を冷却する新鮮空気用熱交換器を設置してお
り、前記新鮮空気用熱交換器は、前記熱交換器とは異なる冷
凍サイクルを構成しており、 前記新鮮空気用熱交換器から前記熱交換器への空気流路
に、前記リターン空気取入口から前記熱交換器への空気
流路を接続した、 ことを特徴とする鉄道車両用空調装置。 - 【請求項２】新鮮空気入口と、リターン空気入口と、冷
却空気出口とを備え、 前記新鮮空気入口およびリターン空気入口からの空気を
前記冷却空気出口へ送風する室内ファンを備えた鉄道車
両用空調において、 前記新鮮空気入口とリターン空気入口との間に第１の熱
交換器を設置しており、 前記リターン空気入口と前記冷却空気出口との間に第２
の熱交換器を設置しており、 前記第１の熱交換器は前記新鮮空気入口およびリターン
空気入口に接続された空気流路に設置されており、 前記第１の熱交換器は前記空気流路の新鮮空気入口より
も空気流路の下流側の位置であって、前記リターン空気
入口よりも空気流路の上流側の位置に設置されて いる、 ことを特徴とした鉄道車両用空調装置。 - 【請求項３】 新鮮空気とリターン空気を冷却して車内へ
供給する鉄道車両用空調装置において、 前記新鮮空気を冷却する第１の熱交換器を備えており、
前記第１の熱交換器は、１つの冷凍サイクルを構成して
おり、 前記新鮮空気とリターン空気を冷却する第２の熱交換器
を備えており、前記第２の熱交換器は前記第１の熱交換
器とは異なる冷凍サイクルを構成している、 ことを特徴とする鉄道車両用空調装置。 - 【請求項４】 新鮮空気とリターン空気を車内へ供給する
鉄道車両用空調装置において、 前記新鮮空気の温度を制御する第１の冷凍サイクルを備
え、 前記リターン空気の温度を制御する第２の冷凍サイクル
を備えた、 ことを特徴とした鉄道車両用空調装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15210396A JP3190824B2 (ja) | 1995-06-16 | 1996-06-13 | 鉄道車両用空調装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14996995 | 1995-06-16 | ||
| JP16317895 | 1995-06-29 | ||
| JP7-163178 | 1995-06-29 | ||
| JP7-149969 | 1995-06-29 | ||
| JP15210396A JP3190824B2 (ja) | 1995-06-16 | 1996-06-13 | 鉄道車両用空調装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25470697A Division JPH10175545A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 鉄道車両用空調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0971241A JPH0971241A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3190824B2 true JP3190824B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=27319852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15210396A Expired - Fee Related JP3190824B2 (ja) | 1995-06-16 | 1996-06-13 | 鉄道車両用空調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3190824B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6014896B2 (ja) * | 2014-10-17 | 2016-10-26 | 隆 竹原 | 水素注入装置 |
| EP4269208A1 (fr) * | 2022-04-29 | 2023-11-01 | ALSTOM Holdings | Dispositif de climatisation d'un habitacle de véhicule et véhicule associé |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4516865B2 (ja) * | 2005-03-16 | 2010-08-04 | 日本車輌製造株式会社 | 鉄道車両 |
| JP7273658B2 (ja) * | 2019-08-23 | 2023-05-15 | 株式会社日立製作所 | 軌条車両 |
| RU196266U1 (ru) * | 2019-11-14 | 2020-02-21 | Общество с ограниченной ответственностью «КСК Инжиниринг» (ООО «КСК Инжиниринг») | Установка кондиционирования воздуха салонов вагонов |
-
1996
- 1996-06-13 JP JP15210396A patent/JP3190824B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6014896B2 (ja) * | 2014-10-17 | 2016-10-26 | 隆 竹原 | 水素注入装置 |
| EP4269208A1 (fr) * | 2022-04-29 | 2023-11-01 | ALSTOM Holdings | Dispositif de climatisation d'un habitacle de véhicule et véhicule associé |
| FR3135015A1 (fr) * | 2022-04-29 | 2023-11-03 | Alstom Holdings | Dispositif de climatisation d'un habitacle de véhicule et véhicule associé |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0971241A (ja) | 1997-03-18 |
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