JP4624156B2 - 車両空調装置の室外部ダクト構造 - Google Patents

Description

本発明は、主として電車等の車両の天井に搭載される車両空調装置の室外部ダクト構造に関するものである。

従来、電車等の天井に搭載される空調装置の騒音や効率の改善に対して、主として送風機風洞部の形状による改善が多く見受けられる。（例えば、特許文献１参照）
しかし、空調装置の構造、特に大型化の傾向にある車両用の空調装置における室外ダクト構造全体に対する改善により、騒音や信頼性を向上させることは余り見受けられない。
特開平８−８５４５４号公報（段落番号［００１０］、［００１１］、図１）

電車等の車両の空調用装置において使用される室外部ダクト構造は、上面カバーと底板のＲ形状等は、鉄道に関する技術上の基準を定める省令の第八章、第一節に規定されている車両限界に基づいた形状の１例であるが、上面カバーと底板との高さの差は、車両限界以上に設けることができない。
従って、本制約下で、より大きな冷房能力が必要とする場合、既に傾斜して設けられている凝縮器と凝縮器のサイズを長手方向に大きくせざるを得ない。
この凝縮器の長手サイズの拡大に伴い、これに合わせてこれら覆うカバー板も大きく成って行き、板サイズの広面化は、空調用装置全体としての共振や騒音の問題を提起することになる。
この対策としては、従来の風洞単体の改善による対策では十分対処することはできず、
室外ダクト構造全体としての対策改善が強く求められている。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、騒音を抑えて信頼性を向上させた車両空調装置の室外部ダクト構造を得ることを目的としている。

本発明に係る車両空調装置の室外部ダクト構造は、底板と、該底板の両側部に設けられ１対の仕切板と、該仕切板の両端に設けられた第１の梁と、該仕切板の上部に設けられた第２の梁と、前記仕切板と前記第１および第２の梁とを覆う上面カバーと、前記上面カバー、前記底板および前記仕切板により形成された空間に設けられた凝縮器および室外送風機と、該室外送風機による送風を送り出す風洞とを備えた車両空調用装置の室外部ダクト構造において、
前記風洞に接合され、且つ前記第２の梁の上面に固定された板部材を備え、該板部材は前記風洞の立上がり部近傍で鉛直上方に曲げた曲げ部を有し、該曲げ部の上端部及び前記仕切板の上端部は前記上面カバーの内面に沿った凸状の曲線形状にされ、かつ、それぞれ該上面カバーの内面に当接しているものである。

本発明においては、風洞に接合され且つ第２の梁を覆う板部材を、風洞の立上がり部近傍で鉛直上方に曲げて、上端部を前記上面カバーの内面に沿った形状にし、最も共振や振動の生じ易い風洞に接合した板部材を、剛性に富む箱形状体とすることにより、共振しにくく、騒音が低い、信頼性の高い車両空調装置を提供することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における車両空調装置の室外部ダクト構造を示す説明図であり、同図（ａ）は上面カバー、同図（ｂ）は空調装置本体、同図（ｃ）は底板をそれぞれ示している。図２は、図１の断面を示す説明図である。図３は、図１の箱形状の展開図である。

図１、図２および図３において、１７は底板、１８、１９は仕切板、２０、２１、２２、２３は梁、２４は風洞、２５は箱形状体、２６、２７は凝縮器、２８は送風機、２９は上面カバー、３０、３１は梁の上端部、３２は送風機側通風用角穴、３３、３４は凝縮機側通風用角穴、３５、３６は曲げ部である。

図１および図２において示されるように、この室外部ダクト構造においては、Ｒ形状の底板１７のＲ側両端上方にスポット溶接等で接合された並立する両仕切板１８、１９と、該両仕切板１８、１９の一方端と底板１７の一方端をスポット溶接等で接合された梁２０、梁２１と、両仕切板１８、１９の上方部をスポット溶接等で接合された梁２２、２３を設け、また、梁２０、２２と両仕切板１８、１９とのスペースに設けられた凝縮器２６、および梁２１、２３と両仕切板１８、１９とのスペースに設けられた他の凝縮器２７を備えている。

底板１７の頂上中央部に送風機２８および風洞２４が設けられており、また、前記両仕切板の上方部と両端部にスポット溶接された並列する梁２０、２１、２２、２３の内の前記仕切板の上方部に位置する梁２２、２３を覆い、且つ中央部分を前記風洞２４に接続された板９に、風洞立上がり部の近傍において風洞を両仕切板方向で挟んだ間隔位置で、鉛直上方に曲げた曲げ部３５、３６を設け、箱形状体２５を形成している。前記曲げ部３５、３６の頂部形状は、前記両仕切板の頂部のＲ形状部を覆う上部カバーの内面に沿った形状とされている。

箱形状体２５は、梁２２上面および梁２３上面にボルト等で固定され、その上端３０と上端３１は両仕切板１８、１９の上端位置まで曲げられている。各部はリベットまたはスポット溶接等で接合されており、上面カバー２９は仕切板１８上端Ｒと仕切板１９上端Ｒに沿って固定されている。

また、図１に示されているごとく、上面カバー２９の表面は、風洞内面積以上の開口面積をカバーに投影した穴形状とし、穴内部には、例えば千鳥やメッシュ状に形成した網状の送風機側通風用角穴３２が設けられている。また、仕切板１８上端Ｒと仕切板１９上端Ｒおよび上端３０と梁２０上端で囲まれたカバー部には網状の凝縮機側通風用角穴３３が、同様に仕切板１８上端Ｒと仕切板１９上端Ｒおよび上端３１と梁２１上端で囲まれたカバー部には網状の凝縮機側通風用角穴３４が形成されている。箱形状体２５は、円筒形状もしくは多角形形状でもよい。

図２の断面図は、風洞２４中心を通り凝縮器２６と凝縮器２７の方向に切断したものを、仕切板１８の法線方向から見た断面説明図であり、送風機２８が運転されると室外上面カバー２９表面の網状の凝縮器側通風用角穴３３、３４から空気を吸込み、凝縮器２６と凝縮器２７を通過して風洞２４の内部から室外上面カバー２９表面の網状の送風機側通風用角穴３２より外へと吹出す。風の流れは全く逆であってもよい。

図３において示されるように、箱形状体２５は、風洞２４の立上がり近傍部において曲げられた曲げ部３５、３６を構成し、該曲げ部３５、３６、風洞２４、梁２０〜２３、両仕切り板１８、１９により構成された箱形状体２５の頂部蒲鉾Ｒ形状は、上面カバー２９の内面に沿った形状を有しており、各部はスポット溶接等により接合され剛性が維持されると共に各接合部はパッキングにより空気の漏れが無いよう密封されている。
このとき、箱形状体２５形状にしたことにより剛性が向上され、剛性の向上により従来の平面状で広面積の板に対して、送風機による共振や振動を防止することができる。

実施の形態１による車両空調装置の室外部ダクト構造を作成し、比較例（従来）のダクト構造のものに対する騒音を比較測定した。なお、比較例（従来）のダクト構造は、図４に示されるとおりの構造であり、図１との対比においては、箱形状体２５に相当する構成がない。

本実施例１の構造：（図３参照）
箱形状体２５の形状：長さＸ１９００ｍｍ×幅Ｙ７９０ｍｍ
全長Ｘ２：２０１８ｍｍ
比較例（従来）のダクト構造：（図７参照）
板９の形状：幅Ｙ７９０ｍｍ×全長Ｘ２２０１８ｍｍ
送風機：プロペラファン型送風機 羽根直径Ｄ７５０ｍｍ× 羽根枚数Ｎ６枚
なお、送風機、凝縮器、底板、仕切板、梁、上面カバー等は、実施例１と従来のダクト構造とも共通である。

図５は、本発明の実施例１による車両空調用室外ダクト構造と、比較例（従来）のダクト構造とにより騒音を比較測定した結果を示す図である。図５の特性は、室外上面カバー吹出し中心の表面より高さ１０００ｍｍの位置での騒音を測定した結果であり、本図５より明らかなように、実施例１による車両空調用室外ダクト構造の場合には、比較例（従来）のダクト構造に較べ、８０Ｈｚ以上の周波数帯で騒音は下がっている。

図６は、比較例（従来）のダクト構造の運転時の板９における応答波形を周波数解析した結果を示す図である。図６より、従来のダクト構造の運転時の板９における応答波形を周波数解析した結果は、約１２０Ｈｚ、約２４０Ｈｚ、約３４０Ｈｚ、約４６０Ｈｚでピーク値があり共振していることがわかる。

図７は、実施例１による車両空調用室外ダクト構造の運転時の箱形状体２５における応答波形を周波数解析した結果を示す図である。図７において、実施例１による車両空調用室外ダクト構造の運転時の箱形状体２５における応答波形を周波数解析した結果は、箱形状体２５では約１２０Ｈｚ、約２４０Ｈｚのみでピーク値があり共振している。

すなわち、図６と図７を比較すると、約３４０Ｈｚ、約４６０Ｈｚで共振しなくなっていることから、広い面を有し波打ちしやすい従来の板９の形状から、実施例１の箱形状体２５に改善することにより、共振し難くなり、騒音が下がることが確認された。

本発明の実施の形態１における車両空調用室外ダクト部構造を示す説明図であり、（ａ）は上面カバー，（ｂ）は空調装置本体、（ｃ）は底板である。 図１の折り曲げ部位置を示す説明図である。 図１の断面を示す説明図である。 比較例（従来）の車両空調用室外ダクト部構造を示す説明図であり、（ａ）は上面カバー、（ｂ）は空調装置本体、（ｃ）は底板である。 本発明の実施例１と従来の車両空調用室外ダクト部構造による騒音を比較測定した結果を示す図である。 比較例（従来）の車両空調用室外ダクト部構造による応答波形を周波数解析した結果を示す図である。 本発明の実施例１による応答波形を周波数解析した結果を示す図である。

符号の説明

１，１７ 底板、２，３，１８，１９ 仕切板、４，５，６，７，２０，２１，２２，２３ 梁、８，２４ 風洞、９ 板、１０，１１，２６，２７ 凝縮器、１２，２８ 送風機、１３，２９ 上面カバー、１４，３２ 送風機側通風用角穴、１５，１６，３３，３４ 凝縮機側通風用角穴、２５ 箱形状体、３０，３１梁の上端部、３５，３６曲げ部。

Claims (1)

1. 底板と、該底板の両側部に設けられ１対の仕切板と、該仕切板の両端に設けられた第１の梁と、該仕切板の上部に設けられた第２の梁と、前記仕切板と前記第１および第２の梁を覆う上面カバーと、前記上面カバー、前記底板および前記仕切板により形成された空間に設けられた凝縮器および室外送風機と、該室外送風機による送風を送り出す風洞とを備えた車両空調用装置の室外部ダクト構造において、
   前記風洞に接合され、且つ前記第２の梁の上面に固定された板部材を備え、該板部材は前記風洞の立上がり部近傍で鉛直上方に曲げた曲げ部を有し、該曲げ部の上端部及び前記仕切板の上端部は前記上面カバーの内面に沿った凸状の曲線形状にされ、かつ、それぞれ該上面カバーの内面に当接していることを特徴とする車両空調装置の室外部ダクト構造。

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