JP3597515B2 - 車両用換気装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の換気装置に関わり、特に高速でトンネルを走行する車両に好適な車両の換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両すなわち鉄道車両においては、高速でトンネル内を通過する際、該車両とトンネルとの間で急激な圧力変化が生じる。したがって、前記圧力変動が車両に伝わり、乗客に不快感を与えるといった問題があった。そこで、この問題を解決するものとして、車外の圧力変化の割合に対して風量変化の少ない特性を有する送風機を用いた給気装置及び排気装置によって、車外の空気を車内に取入れ、車内の汚染空気を排出する換気装置が知られている。なお、この種の装置として関連するものに、例えば、実公昭５３−２８１６６号公報が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車外圧力の変化の割合に対して風量の変化の少ない送風機を用いても、常に一定の能力で運転しているため、圧力変動の勾配が急激なものとなった場合には対応できないものである。すなわち、車内の乗客に与える不快感は、車内圧力の絶対値と車内圧力の変動の勾配によって決まる。
【０００４】
本発明の目的は、乗客に与える不快感を低減することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
車外の空気を車内に取入れる給気装置と、車内の空気を車外に排出する排気装置と、からなる車両の換気装置において、
前記給気装置の給気ダクトに設置する給気ダンパと、前記排気装置の排気ダクトに設置する排気ダンパと、車外の圧力を検出する圧力検出器と、該圧力検出器の検出値を入力して該検出値の圧力の変動を求め、該変動の勾配が設定値以上の場合において、前記給気ダンパおよび前記排気ダンパに対して締め切る指令を与える制御器と、
から換気装置を構成したことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、圧力の変動勾配が設定値以上の場合は、によって、車内と車外とを接続するダクトを締め切るので、車内の乗客に対して不快感を発生させないものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による一実施例を図によって説明する。図１において、１は車外の空気を車内へ取込む給気手段に相当する給気装置で、車外圧力の変動割合に対して風量変化の少ない送風機を用いている。また、該送風機はその送風特性をその回転数を変えることにより変化させ得るものである。２は給気装置１によって車内に取入れられた空気を車内に分散して供給するための給気ダクトである。なお、この給気ダクトに車外の空気を供給する前に、空気調和装置によって該空気を冷却あるいは加熱するのが一般的であるが、ここでは図示および説明を省略する。
【０００８】
３は車内の汚染空気を車外へ排出する排気手段に相当する排気装置で、給気装置１と同様に車外圧力の変動割合に対して風量変化が少なく、かつ、その回転数を変化させて送風特性を変え得る送風機が用いられている。４は車内の汚染空気を排気装置３に導くための排気ダクトである。
【０００９】
５は車外の圧力を検出するために車体の外側に設けられた車外圧力検出器である。６は給気装置１の空気流入側に設けられた給気側ダンパ（給気ダンパ）で、給気装置１への空気流入路（給気ダクト）の流路抵抗を変えるためのものである。７は排気装置２の空気流入側に設けられた排気側ダンパ（排気側ダンパ）で、排気装置３への空気流入路（排気ダクト）の流路抵抗を変えるためのものである。
【００１０】
８は車外圧検出器５の検出結果（検出値）を制御入力として給気装置１，排気装置３，給気側ダンパ６および排気側ダンパ７を動作させるための制御指令を清算し、該各機器へ出力する制御器である。なお、該制御器８の動作については、以下に詳述する。
【００１１】
図２は給気装置１および排気装置２に用いている送風機の送風特性を示しており、横軸に送風量Ｑ，立て軸に圧力Ｐを取ったグラフである。図中Ｐ１−Ｑ１，Ｐ２−Ｑ２，Ｐ３−Ｑ３は前記送風機の回転数を変えて送風特性を変えた場合の、各特性を示す曲線である。また、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は給気側ダンパ６および排気側ダンパ７を動作させ、段階的に流路抵抗を変えた場合の抵抗特性を示す曲線である。
【００１２】
図３は車両が高速でトンネル内を走行する場合の車外圧力Ｐｏｕｔと車内圧力Ｐｉｎの一例を示すグラフである。
【００１３】
図４は車外圧力の変動の絶対Ｐｘを横軸に取り、縦軸に車外圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔを取り、乗客が不快と感じる不快域Ｄを示したものである。前述のとおり乗客に与える不快感は前記圧力変動の絶対値Ｐｘだけで決まるものではなく、変動勾配ｄｐ／ｄｔの影響も大きく、図４中の不快域Ｄ（図中ハッチングで示す領域）に相当する状態となった時に生じることが経験的に分かっている。
【００１４】
前述のような構成において、その動作を説明する。車体が高速で走行してトンネル内に突入し、図３に示すような車外圧力Ｐｏｕｔの変化が生じた場合、車外圧検出器５によって時々刻々変化する車外圧力を検出し、検出結果は制御器８に制御入力として入力される。制御器８では、前記検出結果を演算して、圧力変動に伴う変動勾配ｄｐ／ｄｔおよび圧力変動の絶対値Ｐｘを求める。そして、前記変動勾配ｄｐ／ｄｔおよび絶対値Ｐｘの下記表１に相当する送風機の送風特性および給気側ダンパ６および排気側ダンパ７の抵抗特性を選択する。その選択した各特性に相当する制御指令を給気装置１，排気装置３，給気側ダンパ６および排気側ダンパ７ダンパに出力して運転制御を行う。圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔ（ｍｍ／Ａｑ）は１０，２０，３０，４０を設定値としており、給気側ダンパ６および排気側ダンパ７を変動勾配ｄｐ／ｄｔに対応して流路抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ に制御する。変動勾配ｄｐ／ｄｔが大きくなるに従って流路抵抗Ｒを小さくする。圧力の絶対値Ｐｘ（ｍｍＡｑ）は１００，２００，３００，４００を設定値としており、給気装置１および排気装置３を絶対値Ｐｘに対応して送風特性Ｐ３−Ｑ３，Ｐ２−Ｑ２，Ｐ１−Ｑ１に制御する。圧力の絶対値Ｐｘが大きくなるに従って送風特性Ｐ−Ｑを向上させる。
【００１５】
【表１】
【００１６】
例えば、車外圧力が図３に示すように変動した場合、Ｐｍａｘは急激に起り、その絶対値Ｐｘおよび変動勾配ｄｐ／ｄｔも大きな値となり、表１から送風機の送風特性Ｐ１−Ｑ１とし、かつ、給気側ダンパ６および排気側ダンパ７の抵抗特性をＲ３ とする制御指令を制御器８が給気装置１，排気装置３，給気側ダンパ６および排気側ダンパ７に与える。
【００１７】
これによって、給気装置１および排気装置３はその送風特性が向上するため、車外圧力の変動に対する風量変化が減少し、車内圧力変動を抑制できるものである。例えば、図２において、今、特性Ｐ２−Ｑ２で圧力Ｐａであったものが圧力Ｐｂに変化した場合の風量変化は風量Ｑａ２から風量Ｑｂ２に変化するに対し、特性Ｐ１−Ｑ１で圧力Ｐａであったものが圧力Ｐｂに変化した場合の風量変化は風量Ｑａ１から風量Ｑｂ１であり、その風量変化の割合は小さい。
【００１８】
一方、給気側ダンパ６および排気側ダンパ７については、抵抗特性Ｒ３で最も開放した状態として流路抵抗を最小限とする。これによって、給気装置１および排気装置３の送風量は最大限に増加する。したがって、前記車外圧力の変動が急激に起っても、給気および排気される風量が増大することにより、該圧力変動による風量の増減量の割合が減少することになり、車内圧力変動に対する影響を減少させることができる。
【００１９】
表１に示すように、車外圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔが最大限度値（設定値という。表１では４０ｍｍＡｑ／ｓｅｃ である。）よりも大きい場合（超えた場合）、および、圧力変動の絶対値Ｐｘが最大限度値（設定値：４００）よりも大きい場合（超えた場合）は、それぞれ給気側ダンパ６および排気側ダンパ７を締め切る。これによって、車外圧力の変動が機械的に遮断される。
【００２０】
このように、圧力の変動勾配によって、車内と車外とを接続するダクトを閉じるので、車内の圧力変動の勾配が大きくならず、車内の乗客に対して不快感を発生させないものである。また、圧力を求め、圧力の絶対値が設定値以上でダクトを閉じているので、この場合にも、車内の乗客に対して不快感を発生させないものである。
【００２１】
車外圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔが最大限度値を超える状態、および、圧力変動の絶対値Ｐｘが最大限度値（設定値という。表１では４００ｍｍＡｑである。）を超える状態は、頻繁に起こらず、また、短時間で回復するため、前述のように空気流路を遮断しても、換気量の確保において問題ない。
【００２２】
このような構成によれば、車外圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔおよび車体圧力変動の絶対値Ｐｘを常時確認し、これらの値が不快域Ｄに対応する値に達した時点で、前記値に対応させて給気装置１と排気装置３および給気側ダンパ６と排気側ダンパ７を動作させることにより、車内圧力の変動を最小限に抑制することができる。
【００２３】
なお、車外圧力変動の絶対値が大きくなった場合に、全面的に空気流路を遮断するものに比べて、最大限度値までは換気を行いながら、車外圧力変動の影響を抑制し、車内圧力の変動を低減できる。したがって、換気量不足等の不具合が生じることがない。
【００２４】
さらに、車外圧力変動の変動勾配ｄｐ／ｄｔを求め、これを基に送風特性および抵抗特性の変更を行うため、きめ細かい制御が行え、乗客へのサービス向上が図れる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、圧力の変動勾配が設定値以上の場合は、によって、車内と車外とを接続するダクトを締め切るので、車内の乗客に対して不快感を発生させないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用換気装置の一実施例の概略を示した車両の垂直方向の断面図である。
【図２】図１の給気装置および排気装置における送風機の送風特性を示すグラフである。
【図３】車両走行時における車外圧力変動を示すグラフである。
【図４】圧力変動の変動勾配および絶対値についての乗客の不快域を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 給気装置
３ 排気装置
５ 車外圧検出器
６ 給気側ダンパ
７ 排気側ダンパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の換気装置に関わり、特に高速でトンネルを走行する車両に好適な車両の換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両すなわち鉄道車両においては、高速でトンネル内を通過する際、該車両とトンネルとの間で急激な圧力変化が生じる。したがって、前記圧力変動が車両に伝わり、乗客に不快感を与えるといった問題があった。そこで、この問題を解決するものとして、車外の圧力変化の割合に対して風量変化の少ない特性を有する送風機を用いた給気装置及び排気装置によって、車外の空気を車内に取入れ、車内の汚染空気を排出する換気装置が知られている。なお、この種の装置として関連するものに、例えば、実公昭５３−２８１６６号公報が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車外圧力の変化の割合に対して風量の変化の少ない送風機を用いても、常に一定の能力で運転しているため、圧力変動の勾配が急激なものとなった場合には対応できないものである。すなわち、車内の乗客に与える不快感は、車内圧力の絶対値と車内圧力の変動の勾配によって決まる。
【０００４】
本発明の目的は、乗客に与える不快感を低減することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
車外の空気を車内に取入れる給気装置と、車内の空気を車外に排出する排気装置と、からなる車両の換気装置において、
前記給気装置の給気ダクトに設置する給気ダンパと、前記排気装置の排気ダクトに設置する排気ダンパと、車外の圧力を検出する圧力検出器と、該圧力検出器の検出値を入力して該検出値の圧力の変動を求め、該変動の勾配が設定値以上の場合において、前記給気ダンパおよび前記排気ダンパに対して締め切る指令を与える制御器と、
から換気装置を構成したことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、圧力の変動勾配が設定値以上の場合は、によって、車内と車外とを接続するダクトを締め切るので、車内の乗客に対して不快感を発生させないものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による一実施例を図によって説明する。図１において、１は車外の空気を車内へ取込む給気手段に相当する給気装置で、車外圧力の変動割合に対して風量変化の少ない送風機を用いている。また、該送風機はその送風特性をその回転数を変えることにより変化させ得るものである。２は給気装置１によって車内に取入れられた空気を車内に分散して供給するための給気ダクトである。なお、この給気ダクトに車外の空気を供給する前に、空気調和装置によって該空気を冷却あるいは加熱するのが一般的であるが、ここでは図示および説明を省略する。
【０００８】
３は車内の汚染空気を車外へ排出する排気手段に相当する排気装置で、給気装置１と同様に車外圧力の変動割合に対して風量変化が少なく、かつ、その回転数を変化させて送風特性を変え得る送風機が用いられている。４は車内の汚染空気を排気装置３に導くための排気ダクトである。
【０００９】
５は車外の圧力を検出するために車体の外側に設けられた車外圧力検出器である。６は給気装置１の空気流入側に設けられた給気側ダンパ（給気ダンパ）で、給気装置１への空気流入路（給気ダクト）の流路抵抗を変えるためのものである。７は排気装置２の空気流入側に設けられた排気側ダンパ（排気側ダンパ）で、排気装置３への空気流入路（排気ダクト）の流路抵抗を変えるためのものである。
【００１０】
８は車外圧検出器５の検出結果（検出値）を制御入力として給気装置１，排気装置３，給気側ダンパ６および排気側ダンパ７を動作させるための制御指令を清算し、該各機器へ出力する制御器である。なお、該制御器８の動作については、以下に詳述する。
【００１１】
図２は給気装置１および排気装置２に用いている送風機の送風特性を示しており、横軸に送風量Ｑ，立て軸に圧力Ｐを取ったグラフである。図中Ｐ１−Ｑ１，Ｐ２−Ｑ２，Ｐ３−Ｑ３は前記送風機の回転数を変えて送風特性を変えた場合の、各特性を示す曲線である。また、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は給気側ダンパ６および排気側ダンパ７を動作させ、段階的に流路抵抗を変えた場合の抵抗特性を示す曲線である。
【００１２】
図３は車両が高速でトンネル内を走行する場合の車外圧力Ｐｏｕｔと車内圧力Ｐｉｎの一例を示すグラフである。
【００１３】
図４は車外圧力の変動の絶対Ｐｘを横軸に取り、縦軸に車外圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔを取り、乗客が不快と感じる不快域Ｄを示したものである。前述のとおり乗客に与える不快感は前記圧力変動の絶対値Ｐｘだけで決まるものではなく、変動勾配ｄｐ／ｄｔの影響も大きく、図４中の不快域Ｄ（図中ハッチングで示す領域）に相当する状態となった時に生じることが経験的に分かっている。
【００１４】
前述のような構成において、その動作を説明する。車体が高速で走行してトンネル内に突入し、図３に示すような車外圧力Ｐｏｕｔの変化が生じた場合、車外圧検出器５によって時々刻々変化する車外圧力を検出し、検出結果は制御器８に制御入力として入力される。制御器８では、前記検出結果を演算して、圧力変動に伴う変動勾配ｄｐ／ｄｔおよび圧力変動の絶対値Ｐｘを求める。そして、前記変動勾配ｄｐ／ｄｔおよび絶対値Ｐｘの下記表１に相当する送風機の送風特性および給気側ダンパ６および排気側ダンパ７の抵抗特性を選択する。その選択した各特性に相当する制御指令を給気装置１，排気装置３，給気側ダンパ６および排気側ダンパ７ダンパに出力して運転制御を行う。圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔ（ｍｍ／Ａｑ）は１０，２０，３０，４０を設定値としており、給気側ダンパ６および排気側ダンパ７を変動勾配ｄｐ／ｄｔに対応して流路抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ に制御する。変動勾配ｄｐ／ｄｔが大きくなるに従って流路抵抗Ｒを小さくする。圧力の絶対値Ｐｘ（ｍｍＡｑ）は１００，２００，３００，４００を設定値としており、給気装置１および排気装置３を絶対値Ｐｘに対応して送風特性Ｐ３−Ｑ３，Ｐ２−Ｑ２，Ｐ１−Ｑ１に制御する。圧力の絶対値Ｐｘが大きくなるに従って送風特性Ｐ−Ｑを向上させる。
【００１５】
【表１】
例えば、車外圧力が図３に示すように変動した場合、Ｐｍａｘは急激に起り、その絶対値Ｐｘおよび変動勾配ｄｐ／ｄｔも大きな値となり、表１から送風機の送風特性Ｐ１−Ｑ１とし、かつ、給気側ダンパ６および排気側ダンパ７の抵抗特性をＲ３ とする制御指令を制御器８が給気装置１，排気装置３，給気側ダンパ６および排気側ダンパ７に与える。
【００１７】
これによって、給気装置１および排気装置３はその送風特性が向上するため、車外圧力の変動に対する風量変化が減少し、車内圧力変動を抑制できるものである。例えば、図２において、今、特性Ｐ２−Ｑ２で圧力Ｐａであったものが圧力Ｐｂに変化した場合の風量変化は風量Ｑａ２から風量Ｑｂ２に変化するに対し、特性Ｐ１−Ｑ１で圧力Ｐａであったものが圧力Ｐｂに変化した場合の風量変化は風量Ｑａ１から風量Ｑｂ１であり、その風量変化の割合は小さい。
【００１８】
一方、給気側ダンパ６および排気側ダンパ７については、抵抗特性Ｒ３で最も開放した状態として流路抵抗を最小限とする。これによって、給気装置１および排気装置３の送風量は最大限に増加する。したがって、前記車外圧力の変動が急激に起っても、給気および排気される風量が増大することにより、該圧力変動による風量の増減量の割合が減少することになり、車内圧力変動に対する影響を減少させることができる。
【００１９】
表１に示すように、車外圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔが最大限度値（設定値という。表１では４０ｍｍＡｑ／ｓｅｃ である。）よりも大きい場合（超えた場合）、および、圧力変動の絶対値Ｐｘが最大限度値（設定値：４００）よりも大きい場合（超えた場合）は、それぞれ給気側ダンパ６および排気側ダンパ７を締め切る。これによって、車外圧力の変動が機械的に遮断される。
【００２０】
このように、圧力の変動勾配によって、車内と車外とを接続するダクトを閉じるので、車内の圧力変動の勾配が大きくならず、車内の乗客に対して不快感を発生させないものである。また、圧力を求め、圧力の絶対値が設定値以上でダクトを閉じているので、この場合にも、車内の乗客に対して不快感を発生させないものである。
【００２１】
車外圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔが最大限度値を超える状態、および、圧力変動の絶対値Ｐｘが最大限度値（設定値という。表１では４００ｍｍＡｑである。）を超える状態は、頻繁に起こらず、また、短時間で回復するため、前述のように空気流路を遮断しても、換気量の確保において問題ない。
【００２２】
このような構成によれば、車外圧力の変動勾配ｄｐ／ｄｔおよび車体圧力変動の絶対値Ｐｘを常時確認し、これらの値が不快域Ｄに対応する値に達した時点で、前記値に対応させて給気装置１と排気装置３および給気側ダンパ６と排気側ダンパ７を動作させることにより、車内圧力の変動を最小限に抑制することができる。
【００２３】
なお、車外圧力変動の絶対値が大きくなった場合に、全面的に空気流路を遮断するものに比べて、最大限度値までは換気を行いながら、車外圧力変動の影響を抑制し、車内圧力の変動を低減できる。したがって、換気量不足等の不具合が生じることがない。
【００２４】
さらに、車外圧力変動の変動勾配ｄｐ／ｄｔを求め、これを基に送風特性および抵抗特性の変更を行うため、きめ細かい制御が行え、乗客へのサービス向上が図れる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、圧力の変動勾配が設定値以上の場合は、によって、車内と車外とを接続するダクトを締め切るので、車内の乗客に対して不快感を発生させないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用換気装置の一実施例の概略を示した車両の垂直方向の断面図である。
【図２】図１の給気装置および排気装置における送風機の送風特性を示すグラフである。
【図３】車両走行時における車外圧力変動を示すグラフである。
【図４】圧力変動の変動勾配および絶対値についての乗客の不快域を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 給気装置
３ 排気装置
５ 車外圧検出器
６ 給気側ダンパ
７ 排気側ダンパ
Claims (1)
- 車外の空気を車内に取入れる給気装置と、車内の空気を車外に排出する排気装置と、からなる車両の換気装置において、
前記給気装置の給気ダクトに設置する給気ダンパと、前記排気装置の排気ダクトに設置する排気ダンパと、車外の圧力を検出する圧力検出器と、該圧力検出器の検出値を入力して該検出値の圧力の変動を求め、該変動の勾配が設定値以上の場合において、前記給気ダンパおよび前記排気ダンパに対して締め切る指令を与える制御器と、
からなる車両用換気装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2002
- 2002-05-20 JP JP2002144371A patent/JP3597515B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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