JP5247179B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、新鮮外気を取り入れる換気送風機と、該換気送風機から取り込まれた新鮮外気と車内からの排気風を熱交換させる全熱交換器とを備えた空気調和装置に関する。

鉄道等の車両には、車内客室の乗車環境を向上させるために空調システムが設けられている。その空調システムは、一般に、車内の換気を行う換気送風機と、熱交換により冷風あるいは温風の調和空気を送り出す空調装置とを備えており、それらは、走行性能の向上のために車両の床下に配置されている（例えば、特許文献１参照）。
また、車体艤装スペースの関係から換気送風機を空調装置に内蔵し、更に換気送風機により導入される新鮮外気の換気負荷を低減する目的で、全熱交換器を備えた車両用空気調和装置もある。
特開２００６−２５６４２０号公報

上記のような車両用空気調和装置は、床下スペースの関係で、できるだけ小型化することが望ましい。しかしながら、全熱交換器を備えた車両用空気調和装置において、換気送風機の新鮮外気吹出口と全熱交換器との間は、全熱交換器の通過風速を均一化する為にある程度のダクト長さが必要であり、その為に空気調和装置のレール方向長さが長くなって、小型化の支障となっていた。

また、換気送風機から吹き出される風の風速は約２０ｍ／ｓｅｃ以上もあり、全熱交換器に局部的に風が当たると、紙でできた全熱交換器を破損させる恐れがあった。
さらに、換気送風機は全熱交換器へ風を通過させなければならないことから、高静圧の送風機を用いる必要があり、このため換気送風機の新鮮外気吸込口側及び排気風吹出口で、騒音が高くなるという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、換気送風機の新鮮外気吹出口と全熱交換器との間の距離をできるだけ短くして、しかも換気送風機からの新鮮外気が全熱交換器の新鮮外気取入面に広く拡散されて導入されることが可能な車両用空気調和装置を提供することを主たる目的とする。また併せて、換気送風機の新鮮外気吸込口側及び排気風吹出口での騒音を低減した車両用空気調和装置を提供するものである。

本発明に係る車両用空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、室内熱交換器及び室内送風機を備えた冷凍サイクル装置と、新鮮外気を取り入れる換気送風機と、前記換気送風機からの新鮮外気と車内からの排気風とで熱交換を行う全熱交換器とを備え、前記全熱交換器をその長手方向が前記換気送風機の新鮮外気吹出口と対向するように配置した車両用空気調和装置において、前記換気送風機の新鮮外気吹出口と、該新鮮外気吹出口に対向する前記全熱交換器の長手方向の新鮮外気取入面とを繋ぐダクトと、前記ダクト内に設けられ、前記換気送風機からの新鮮外気を前記全熱交換器の前記新鮮外気取入面に拡散して導入させるパンチング板とを備え、前記換気送風機の前記新鮮外気吹出口が前記全熱交換器の長手方向端面の前記新鮮外気取入面の一方の端部に対向配置され、前記パンチング板が前記新鮮外気吹出口の近傍に新鮮外気の流れ方向とほぼ直交する態様に配置されており、前記パンチング板は、上部に大きな穴が形成され、下部に前記上部の穴より小さな穴が多数設けられているものである。
また、前記換気送風機が車内の排気風を外部へ送り出す作用を有するものであって、前記換気送風機の排気風吹出口を前記室外送風機の下流側へ連通させたものである。
さらに、前記換気送風機の新鮮外気吸込口側に、吸音材付きの遮蔽板を設置したものである。

本発明の鉄道車両用空気調和装置は、換気送風機の新鮮外気吹出口と、該新鮮外気吹出口に対向する全熱交換器の長手方向の新鮮外気取入面とを繋ぐダクトに、換気送風機からの新鮮外気を全熱交換器の新鮮外気取入面に拡散して導入させるパンチング板を備えたので、上記ダクトの長さを従来より短くしても、換気送風機からの新鮮外気が全熱交換器の新鮮外気取入面に広く拡散されて導入される。このため、鉄道車両用空気調和装置をダクトの短縮分だけ小さくして、装置の小型化が図れる。
また、パンチング板の作用により、換気送風機の新鮮外気吹出口から出る高速風が直接全熱交換器に当たるのが防止され、全熱交換器のエレメントの破損も回避可能となる。
さらに、換気送風機の排気風吹出口を室外送風機の下流側へ連通させ、換気送風機の新鮮外気吸込口側に吸音材付きの遮蔽板を設置したことで、換気送風機の新鮮外気吸込口側及び排気風吹出口での騒音が低減できる。

以下において、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る車両用空気調和装置を上方から見た平面構成図、図２は図１のＡ−Ａ方向断面図、図３は図１のＢ−Ｂ方向断面図である。

車両用空気調和装置１には、圧縮機２、アキュームレータ３、室外送風機４、室内送風機５、室外熱交換器６及び室内熱交換器７などが備えられ、それらを冷媒配管で接続することにより、冷凍サイクル装置が構成されている。図１においては、車両用空気調和装置１の左側部分が、圧縮機２、アキュームレータ３、室外送風機４、室外熱交換器６を備えた室外機部となっており、車両用空気調和装置１の右側部分が、室内熱交換器７及び室内送風機５を備えた室内機部となっている。

車両用空気調和装置１の中央部分には、新鮮外気（新鮮気ともいう）を車両用空気調和装置１内に取り入れるとともに、車内からの排気風を排出するための換気送風機８と、換気送風機８からの新鮮外気と車内からの排気風との間で熱交換を行う全熱交換器９とを備えている。全熱交換器９は、その長手方向が換気送風機８のモータ軸方向と平行に配置されており、また、全熱交換器９の長手方向の端面（新鮮外気取入面）が換気送風機８の新鮮外気吹出口と対向するように配置されている。そして、換気送風機８の新鮮外気吹出口と、該新鮮外気吹出口に対向する全熱交換器９の長手方向の新鮮外気取入面とはダクト１０によって接続されており、ダクト１０の内部にはパンチング板１１が配置されている。なお、パンチング板１１については後で詳しく説明する。

一方、換気送風機８の新鮮外気吸込口側には、外気の流入方向とほぼ直交する態様で、吸音材を貼り付けた吸音材付遮蔽板１２が設けられている。このように、吸音材付遮蔽板１２を設けたことで、換気送風機８の新鮮外気吸込口側での吸気に起因する騒音が低減される。

また、図３に示すように、換気送風機８の排気風吹出口側には、換気送風機８の排気風吹出口を室外送風機４の下流側へ連通させる開口１３が、室外機部と換気送風機８のある部分とを仕切る仕切板に形成されている。このようにすれば、換気送風機８の排気風は、室外送風機４の風と一緒に室外機部側から装置の外部に排出されるので、室内機部側では排気に起因する騒音を低減することができる。

図４は換気送風機８の新鮮外気吹出口からダクト１０を見た図である。図４に示すように、ダクト１０の内部には、換気送風機８の新鮮外気吹出口の近傍に、複数の穴が開けられたパンチング板１１が、新鮮外気の流れ方向とほぼ直交する態様に配置されている。
パンチング板１１は、換気送風機８からの新鮮外気を拡散させて、その新鮮外気を、全熱交換器９の新鮮外気取入面のできるだけ広い範囲にできるだけ均等に導入させる作用を果たす。パンチング板１１の設置により、新鮮外気が全熱交換器９の新鮮外気取入面に広くかつより均等に拡散して導入されるため、ダクト１０の長さを従来の半分程度まで短くすることが可能となり、車両用空気調和装置１の小型化が図れる。全熱交換器９に対する局部的な風の当たりも少なくなり、紙製の全熱交換器のエレメントの破損も回避される。

パンチング板１１の形状は、換気送風機８の新鮮外気吹出口の位置や全熱交換器９の新鮮外気取入面の大きさ等に応じて、適切な形状を適宜定めるものとする。
本実施形態の図１に示すように、換気送風機８の新鮮外気吹出口が、全熱交換器９の長手方向端面の新鮮外気取入面の一方の端部に対向配置されているような場合には、パンチング板１１の形状を図３に示すような、上部に大きな穴空間を有し、下部に小さな穴が多数設けられたもの（○や四角が穴を表している）とすることで、ダクト１０のレール方向長さを従来の半分程度まで短くしても、新鮮外気を全熱交換器９の新鮮外気取入面に略均等に導入できることが、繰り返しの実験等から判明している。

図５の（ａ）から（ｄ）には、本発明で利用できるパンチング板１１の形状のいくつかを例示した。これらの図において、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇは、パンチング板１１に形成された穴を示している。なお、パンチング板１１の形状は、これらの例に限定されるものではなく、換気送風機８の新鮮外気吹出口の位置と、全熱交換器９の新鮮外気取入面の大きさに応じて、適切な形状を適宜決定することが好ましい。

次に、車両用空気調和装置１の作用について説明する。
車内からの排気風は全熱交換器９の上部から取り込まれて、全熱交換器９を上から下に流れ、そこで換気送風機８から取り込まれた新鮮外気と熱交換を行った後、換気送風機８の排気風吹出口及び開口１３を経て、室外送風機４により装置１の外部へ排出される。

また、車内からのリターン風は全熱交換器９の新鮮外気吹出口側の空間に取り込まれて、そこで全熱交換器９を通過した新鮮外気と混合される。その混合気は室内熱交換器７で調和空気とされた後、室内送風機５により車内へ送られる。

車両用空気調和装置１の上記の作用中は、吸音材付遮蔽板１２により、換気送風機８の新鮮外気吸気口側での吸気騒音が従来より低減される。また、換気送風機８からの排気風が室外機部側から装置１の外部に排出されるため、換気送風機８の排気風吹出口側での吸気騒音も従来より低減される。

本発明の適用例として、車両の床下に搭載する鉄道用空気調和装置としての利用がある。鉄道車両の床下には多くの機器が搭載されており、装置のレール方向寸法は少しでも小さい方が良い。本発明の車両用空気調和機は、ダクト１０の長さを短くしてレール方向寸法を低減しているため、床下スペースが限られる鉄道車両等に適用するのに適している。

本発明の実施の形態に係る車両用空気調和装置を上方から見た平面構成図。 図１のＡ−Ａ方向断面図。 図１のＢ−Ｂ方向断面図。 換気送風機の新鮮外気吹出口からダクトを見た図。 接続ダクト内に設置するパンチング板の例示図。

符号の説明

１ 空気調和装置、２ 圧縮機、３ アキュームレータ、４ 室外送風機、５ 室内送風機、６ 室外熱交換器、７ 室内熱交換器、８ 換気送風機、９ 全熱交換器、１０ ダクト、１１ パンチング板、１２ 吸音材付遮蔽板、１３ 開口。

Claims (3)

1. 圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、室内熱交換器及び室内送風機を備えた冷凍サイクル装置と、新鮮外気を取り入れる換気送風機と、前記換気送風機からの新鮮外気と車内からの排気風とで熱交換を行う全熱交換器とを備え、前記全熱交換器をその長手方向が前記換気送風機の新鮮外気吹出口と対向するように配置した車両用空気調和装置において、
   前記換気送風機の新鮮外気吹出口と、該新鮮外気吹出口に対向する前記全熱交換器の長手方向の新鮮外気取入面とを繋ぐダクトと、
   前記ダクト内に設けられ、前記換気送風機からの新鮮外気を前記全熱交換器の前記新鮮外気取入面に拡散して導入させるパンチング板とを備え、
   前記換気送風機の前記新鮮外気吹出口が前記全熱交換器の長手方向端面の前記新鮮外気取入面の一方の端部に対向配置され、前記パンチング板が前記新鮮外気吹出口の近傍に新鮮外気の流れ方向とほぼ直交する態様に配置されており、
   前記パンチング板は、上部に大きな穴が形成され、下部に前記上部の穴より小さな穴が多数設けられている
   ことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記換気送風機が車内の排気風を外部へ送り出す作用を有するものであって、前記換気送風機の排気風吹出口を前記室外送風機の下流側へ連通させた、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
3. 前記換気送風機の新鮮外気吸込口側に、吸音材付きの遮蔽板を設置した、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用空気調和装置。

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