JP4516865B2 - 鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、換気装置を一体的に設けた換気空調装置において、換気装置の停止によって便所の臭気が客室内へ流れ込まないようにする鉄道車両に関する。

鉄道車両には、車内客室の乗車環境を向上させるため空調システムが設けられている。鉄道車両の空調システムでは、車内の循環空気と換気用送風機により吸い込んだ新鮮空気とが混合され、熱交換によって冷却あるいは加熱された調和空気となって車内に送り出される。調和空気は車体長手方向に配置された空調ダクトを通して送られ、室内には車体の側壁内に設けられた立ち上げダクトを通って送風口から吹き出される。鉄道車両の空調システムは、主に熱交換によって冷却あるいは加熱された調和空気を送風する空調装置と、車内の換気を行う換気装置と、空気の流路となるダクトから構成されている。

ここで、図６は、従来の鉄道車両の空調システムを概念的に示した図である。鉄道車両には、車体１００の床下に空調装置１０１が吊り下げられるように搭載され、換気装置１０３が同様にして車体１００の床下に吊り下げられるようにして搭載されている。
こうした従来の空調システムでは、換気装置１０３から車外の新鮮空気ＦＡが取り込まれ、不図示のダクトを介して空調装置１０１へ送られる。そして、新鮮空気ＦＡを取り入れた分だけ車内の空気が換気装置１０３から車外へと排出され、換気が行われている。

換気装置１０３で取り込まれた新鮮空気ＦＡは、空調装置１０１に送り込まれる。その空調装置１０１は、車内を設定温度に調節すべく、熱交換によって冷却あるいは加熱された調和空気ＣＡが車内に送り出され、逆に車内の戻り空気が吸い込まれている。そして、空調装置１０１は、換気装置１０３から送り込まれた新鮮空気ＦＡと車内の戻り空気ＲＡを吸い込み、混合した空気を熱交換によって冷却あるいは加熱して調和空気ＣＡとして車内に送り出している。
特開平９−７１２４１号公報（第２−６頁、図１，３）

ところで、最近の鉄道車両は、走行性能の向上のため床下に吊り下げる機器が増加する傾向にあり、それによって多くの機器を搭載するための床下スペースの確保が問題になってきている。床下スペースを確保するため、空調装置と換気装置とを一体に設けた鉄道車両の場合、一箇所で空調と換気とが行われるため、便所を有する車両では車外へ排気するための便所の臭気が戻り空気ＲＡと混ざって車内へ調和空気ＣＡとして送り込まれてしまう可能性がある。

すなわち、戻り空気ＲＡの一部が便所からの排出空気とともに同一の換気装置から車外へ排出されているので、便所からの排出空気の流路と戻り空気ＲＡの流路とが連通している。従って、換気装置が故障してしまい空調装置のみが稼働している場合や、一時的に空調効率を上げるために空調装置のみを稼働させる場合には、排出空気が換気装置によって車外に吸い出されないため行き場を失い空調部側に流れ込んでしまう。そして、その臭気を含んだ排出空気が調和空気に混入して車内へと送り込まれ、客室内に臭気が充満してしまい乗客に不快感を与えてしまうことになる。

そこで、本発明は、換気装置を空調装置と一体的に設けたものであって、その換気装置の停止によって便所の臭気が客室内へ流れ込まないようにする鉄道車両を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両は、車外の新鮮空気と車内の戻り空気の一部を取り込んで車内に調和空気を送り込む空調部と、車外の新鮮空気を取り入れて車内の排出空気と戻り空気の一部を排気する換気部とが一体に設けられたものであって、その空調部と換気部とに対して戻り空気を送るダクトとの連結部分に空調部側開口と換気部側開口が形成され、その換気部側開口部分に当該開口を開閉する遮断弁が設けられたことを特徴とする。
また、本発明に係る鉄道車両は、前記遮断弁が、前記換気部の排出ファンによって生じる気圧差によって揺動可能に取り付けられた弁体を有し、排出ファンの停止により、その弁体が前記換気部側開口部分に形成された弁座に当接して閉弁するものであることを特徴とする。

本発明の鉄道車両によれば、例えば、故障によって空調部のみが稼働して換気部が停止してしまったような場合、換気部から車外に吸い出されない排出空気が行き場を失って稼働する空調部側に吸い込まれて流れることになるが、遮断弁が換気部の駆動停止時に換気部側開口を遮断することにより、その排出空気の空調部側への流入を防止する。
よって、本発明では、臭気を含んだ便所からの排出空気が空調部側へ流れ込むことがなくなり、乗客に不快感を与えることもない。
また、こうした遮断弁は、ソレノイドやモータなどの駆動手段を用いて開閉を行うようにしてもよいが、本発明のように気圧差によって揺動可能に取り付けられ弁体を有するものであれば、簡単な構成によって弁の開閉を行うことができる。そして、臭気を含んだ便所からの排出空気が空調部側へ流れ込むことがなくなり、乗客に不快感を与えることもない。

次に、本発明に係る鉄道車両の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。
ここで、図１は、本実施形態の鉄道車両の空調システムを概念的に示した図である。この空調システムでは、空調装置１が空調装置（空調部１１）と換気装置（換気部１２）とが一体的に組み込んで構成されている。

空調装置１では、空調部１１で車内から戻り空気ＲＡが吸い込まれ、更に換気部１２からは車外の新鮮空気ＦＡが吸い込まれる。そして、戻り空気ＲＡの一部と新鮮空気ＦＡとが混合され、熱交換によって冷却あるいは加熱された調和空気が車内へと送り出される。
また、空調装置１の換気部１２では、新鮮空気ＦＡを車内に供給した分だけ車内の空気が換気部１２から車外に排出されている。その排出される空気は、便所から吸い出された臭気を含む排出空気ＥＡと、客室から吸い出された戻り空気ＲＡの一部である。

空調装置１は、車体３の床下に吊り下げられるようにして搭載されている。そして、戻り空気ＲＡや調和空気ＣＡ、更に便所の排出空気ＥＡは、後述する二重構造で構成された車体３の床中にあって車体長手方向に設けられた床中ダクトを介して送られている。ここで、図２は、鉄道車両の空調システムを構成するダクトの配置を示した車体床面の平面図である。

車体の床中には、車体の前後方向に延びるメインの床中ダクトが複数平行して設けられている。すなわち、空調装置１から車内に調和空気ＣＡを送り込むための床中調和空気ダクト２１，２２や、車内からの戻り空気ＲＡを空調装置１に取り込む床中リターンダクト２３，２４が、それぞれ左右対称に配置されている。更に車体幅方向の中央には、便所の排気口に接続され、吸い出した臭気を含む排出空気ＥＡを車外に排出するための床中排気用ダクト２５が配置されている。

こうした床中ダクト２１〜２５は、車体の幅方向（枕木方向）に配置された床下ダクト２６，２７などを介して空調装置１に接続されている。
床下には吹出し口３１，３２を介して床中調和空気ダクト２１，２２に接続された床下調和空気ダクト２６と、戻り口３３又は排出口３４を介して床中リターンダクト２３や床中排気用ダクト２５に接続された床下排気用ダクト２７とが車体幅方向に配置されている。

次に、以上の床中ダクト２１〜２５から空調装置１への空気流路部の構造について具体的に説明する。先ず、図３は図２のＡ−Ａ断面を示した図である。
鉄道車両は、その構体がアルミの押出し形材によって構成され、図示するように、その台枠側梁４１に台枠横梁４２が幅方向に接続されている。台枠横梁４２は、車体の長手方向に所定の間隔で複数設けられ、その上に気密床４３が張られ、更にその上には床受け４４を介して客室床４５が支持されている。鉄道車両の床は、このようにして気密床４３と客室床４５とからなる上下二重構造になっており、その空間を利用して前述した床中ダクト２１〜２５を配置している。

そこで、この気密床４３と客室床４５との間には、前述した空調装置１から車内へ調和空気ＣＡを流すための床中調和空気ダクト２１，２２と、車内から空調装置１へ戻り空気ＲＡを戻すための床中リターンダクト２３，２４とがそれぞれ一組ずつ左右対称に配置され、更に中央には便所から吸い出した排出空気ＥＡを空調装置１へ送るための床中排気用ダクト２５が図示するように配置されている。また、こうした床中ダクト２１〜２５に接続された床下ダクト２６，２７は、車体幅方向に取り付けられた台枠横梁４２の間に配置されている。そして、その台枠横梁４２の下に位置して空調装置１が吊設されている。

図３には、床中リターンダクト２３や床中排気用ダクト２５から床下排気用ダクト２７を介して空調装置１へ接続された流路が記載されている。図示するように、床下排気用ダクト２７は、戻り口３３又は排出口３４を介して床中リターンダクト２３や床中排気用ダクト２５に接続され、内部に形成された仕切り板２８によって互いの開口部分が仕切られている。ここで、図４は、図２のＢ−Ｂ断面を示した図である。ただし、床下排気用ダクト２７側のみを示して床中調和空気ダクト２１，２２に接続された床下調和空気ダクト２６は省略している。

床下排気用ダクト２７から空調装置１への連通部分は、床下排気用ダクト２７内が、床中排気用ダクト２５に連通した排気部５１と床中リターンダクト２３に連通した戻り部５２とが仕切り板２８によって仕切られ、空調装置１内では、換気部１２へと連通した排気側流路５３と空調部１１へと連通した空調側流路５４とが仕切り板５５によって仕切られている。そして、空調装置１内の仕切り板５５は、床下排気用ダクト２７の戻り部５２に位置して設けられ、排気側流路５３は排気部５１だけでなく戻り部５２とも連通している。これは、排出空気ＥＡだけでなく戻り空気ＲＡの一部も換気部１２へと送られて車外に排出されるからである。

従って、床中リターンダクト２３を通って送られた戻り空気ＲＡは、床下排気用ダクト２７の戻り部５２から、一部は空調側流路５４を通って空調部１１側へ送られる。そして、その空調部１１では、その戻り空気ＲＡと車外の新鮮空気ＦＡとが熱交換によって冷却あるいは加熱され、調和空気となって車内へと送り出される。その一方、床下排気用ダクト２７からの戻り空気ＲＡの一部は、排出空気ＥＡとともに排気側流路５３に流れて換気部１２から車外へ排出される。こうした戻り空気ＲＡの別々な流れは、空調装置１において空調部１１と換気部１２とがともに稼働している場合に起こる。

ところが空調装置１では、例えば、故障によって空調部１１のみが稼働して換気部１２が停止してしまう場合や、空調効率を上げて車内の温度を素早く調整するために空調部１１のみを稼働させて外気を取り入れずに車内の空気をそのまま循環させて空調を行う場合が起こり得る。このように換気部１２が停止して空調部１１のみが稼働状態にあると、換気部１２から吸い出されない排出空気ＥＡが行き場を失って空調部１１側に流れることになる。これは、換気部１２では排気ファンを回転させて排出空気ＥＡなどを車外へ排出しているが、その排気ファンが停止した状態では、排気部５１からの排出空気ＥＡが空調部１１側の空調ファンに引かれて破線矢印で示すように流れてしまうからである。

従って、臭気を含んだ排出空気ＥＡが空調部１１側へと送られ、そこで熱交換によって冷却あるいは加熱された調和空気ＣＡとなって車内へと送られると、その調和空気ＣＡに乗って臭気が客室内に充満してしまい乗客に不快感を与えてしまうことになる。そこで、本実施形態の鉄道車両では、換気部１２が停止して空調部１１のみが稼働している場合には、排気側流路５３と空調側流路５４とを遮断する遮断弁６０が設けられている。図５は、図４と同じく床下排気用ダクト２７側のみを示した図２のＢ−Ｂ断面を示した図であって、特に臭気を遮断する遮断弁が設けられたものである。

排気側流路５３と空調側流路５４とは、空調装置１内の仕切り板５５によって分離され、その仕切り板５５は、床下排気用ダクト２７の戻り部５２の開口部を、排気側流路５３の空調部側開口５２ａと空調側流路５４の換気部側開口５２ｂとに分けている。そして、本実施形態の遮断弁６０は、その換気部側開口５２ｂに形成されている。すなわち、弁体６１が床下排気用ダクト２７の仕切り板２８に対して揺動可能に取り付けられ、換気部側開口５２ｂの周りに形成された弁座６２に対して当接・離間するように構成されている。弁の開閉を行う弁体６１の揺動は、気圧差によって行われるようにしたものや、ソレノイドやモータなどの駆動手段を用いたものであってもよい。

本実施形態の遮断弁６０は、気圧差によって開閉が行われるものである。すなわち、換気部１２が駆動している場合には、その排気ファンの回転によって強い吸引力が働き負圧になるため、戻り空気ＲＡの一部が戻り部５２の換気部側開口５２ｂを通って排気側流路５３に流れる。それによって、弁体６１は排気側流路５３へ流れる空気に押されて、二点鎖線から実線で示すように開状態になる。また、排気部５１の排出空気ＥＡは排気側流路５３へ流れてそのまま換気部１２へと流れる。
一方、換気部１２が停止して空調部１１のみ稼働する場合には、空調部１１側のファンだけが回って戻り部５２へ送られた戻り空気ＲＡは全て空調部１１側へ吸引される。従って、空調部１１側向が負圧になって弁体６１は同方向に吸引されて揺動し、図示するように弁座６２に当接して換気部側開口５２ｂを閉じる。

これにより、排気側流路５３側は弁体６１によって遮断されて空気の流れが止められ、便所からの臭気を含んだ排出空気ＥＡは、排気部５１および排気側流路５３を漂うだけで空調部１１側へは流れることはない。なお、換気部１２は排気ファンが回転していない場合でも車外と連通しているため、漂っている排出空気ＥＡは気圧差によって車外へと徐々に流れることになる。
そして、次に換気部１２が稼働したような場合には、排出ファンの回転によって再び吸引力が働き、排気側流路５３側の気圧が下がる。これにより、排出空気ＥＡは車外へ排出され、また戻り部５２の戻り空気ＲＡの一部も排気側流路５３へと流れる。このとき、弁体６１は二点鎖線で示すように揺動して開弁する。

よって、本実施形態は、その空調装置１が空調部１１と換気部１２を一体化させたことで、これまで換気装置を単体で車体の床下に設置していた場合に比べて、車体床下に必要な搭載スペースを減少させることができた。

そして、こうした空調部１１及び換気部１２が一体の空調装置１は、換気部１２が停止した場合に遮断弁６０を閉じて排出空気ＥＡが空調部１１側に流れないようにしたので、便所の臭気が客室内へ流れ込まないようにすることができた。
また、遮断弁６０は、気圧差によって揺動可能に弁体を取り付けたことにより、簡単な構成によって換気部側開口５２ｂの開閉を行うことができるようになった。

以上、本発明に係る鉄道車両の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、遮断弁６０の弁体６１が気圧差によって開閉する場合を説明したが、前述したようにソレノイドやモータなどの駆動手段を用いてもよく、例えばそうした場合には換気部１２の駆動停止信号を受けて閉弁するように開閉を制御する。

本発明の鉄道車両の空調システムを概念的に示した図である。 本発明の鉄道車両の空調システムの床中ダクト及び床下ダクトの配置を示した平面図である。 図２のＡ−Ａ断面を示した図である。 床下排気用ダクト２７側のみに関して図２のＢ−Ｂ断面を示した図である。 床下排気用ダクト２７側のみに関して図２のＢ−Ｂ断面を示した図であって、特に臭気を遮断する遮断弁が設けられたものである。 従来の空調システムを概念的に示した図である。

符号の説明

１ 空調装置
１１ 空調部
１２ 換気部
２１，２２ 床中調和空気ダクト
２３，２４ 床中リターンダクト
２５ 床中排気用ダクト
２６ 床下調和空気ダクト
２７ 床下排気用ダクト
５１ 排気部
５２ 戻り部
５３ 排気側流路
５４ 空調側流路
６０ 遮断弁
６１ 弁体
６２ 弁座

Claims (2)

1. 車外の新鮮空気と車内の戻り空気の一部を取り込んで車内に調和空気を送り込む空調部と、車外の新鮮空気を取り入れて車内の排出空気と戻り空気の一部を排気する換気部とが一体に設けられたものであって、
   その空調部と換気部とに対して戻り空気を送るダクトとの連結部分に空調部側開口と換気部側開口が形成され、その換気部側開口部分に当該開口を開閉する遮断弁が設けられたことを特徴とする鉄道車両。
2. 請求項１に記載する鉄道車両において、
   前記遮断弁は、前記換気部の排出ファンによって生じる気圧差によって揺動可能に取り付けられた弁体を有し、排出ファンの停止により、その弁体が前記換気部側開口部分に形成された弁座に当接して閉弁するものであることを特徴とする鉄道車両。

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