JP5818070B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道等車両用の空調装置に関する。

鉄道等の車両には客室内の温度調節のために空調装置が設けられている。この空調装置は、客室内の空気を空調ユニットまで導入する吸気系統と、空調ユニットで温度調節した空気を客室内に供給する供給系統とを有する。空調ユニットは、基本的には家庭用エアコンと同じ構造であり、コンプレッサ等を備えているものが用いられている。
車両用空調装置は、例えば特許文献１〜９に開示されている。

特開２０１０−２４７５６０号公報、「新交通システム」 特許第４２０６２９８号公報、「鉄道車両」 特許第４５３１５９８号公報、「鉄道車両」 特開平５−１４７４２３号公報、「車両用空調装置」 特開２００１−６３５６５号公報、「鉄道車両の空調装置」 特開２００５−２２５４１２号公報、「車両用空調装置」 特開２００８−１８９１８号公報、「車両の空調装置」 特開２００９−１１９９４３号公報、「鉄道車両の排気口構造」 特開２０１０−２４７５５４号公報、「車両用空調装置の吸気ダクト構造」

例えば特許文献１に記載されている空調装置は、車両の床下に空調ユニットを設け、この空調ユニットの吐出側に空調ダクトを接続し、この空調ダクトの吐出口を客室の側面に上向きに設けている。
この構造によって、空調ユニットを支持するための特別な仕組みを必要とせず、また床下に空調ユニットを設けたことによって、走行安定性を実現している。

ここで、図１に示すように、鉄道車両１０における空調装置１は、グリル４を通過した客室５内の空気を、吸気ダクト２を経由して吸引し、これを空調ユニット３において予め定められた温度にした後に客室５内に供給している。

このグリル４は、客室５と吸気ダクト２を仕切るために設置されており、客室５において吸気ダクト２を乗客に見せないことによって美観を維持するための役割を果たし、かつ、客室５に置かれていた物等が吸気ダクト２内に入り込むことを防ぐ役割を果たしている。
しかし、従来においては、グリル４と吸気ダクト２における空気導入口２ａが直接接続しているため、グリル４の吸気孔を吸気ダクト２の形状に合わせて設計する必要があった。

そのため、例えば、吸気ダクト２を左右２ヶ所に設置した空調装置１の場合においては、図２に示すように、その吸気ダクト２における空気導入口２ａの位置に合わせて、グリル４の吸気孔７を設けていた。
その結果、グリル４の吸気孔７の総面積は、吸気ダクト２の空気導入口２ａの面積より小さく、グリル４の吸気孔７の総面積により、空調ユニット３に導入できる空気量が制限されていた。

さらに、吸引した空気の流路は、吸気ダクト２の形状に依存するため、特に吸気ダクト２における空気導入口２ａの面積が十分に取れない場合や、空気導入口２ａから空調ユニット３まで何ヶ所か吸気ダクト２を屈折させる必要がある場合には、吸気ダクト２内で圧力損失が発生し、吸気不良（冷房不良）の原因となる場合があった。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案したものである。すなわち、本発明の目的は、客室と吸気ダクトを仕切るグリルから空調ユニットの吸気口までの吸気系統における圧力損失を大幅に低減し、空調ユニットに導入できる空気量を大幅に増大できる車両用空調装置を提供することにある。

本発明によれば、空気の吐出口と吸気口を有し空気温度を調節する空調ユニットと、
客室との間にグリルを有する空気室と、
空気室内に空気導入口を有し前記空気室内の空気を前記空調ユニットの前記吸気口まで導入する吸気ダクトとを備え、
前記グリルは、総面積が前記空気導入口の面積より大きい複数の吸気孔を有し、
前記空気室は、前記グリルから前記空気導入口までの流路面積が前記空気導入口より大きく設定されており、
前記グリルは、車両の長手方向端部に幅方向に水平に延びかつ前記空気室の内側に凹んだ凹面を有し、
複数の前記吸気孔は、前記グリルの前記凹面に水平方向及び上方向に設けられる、ことを特徴とする車両用空調装置が提供される。

上記本発明の構成によれば、グリルに設けられた複数の吸気孔の総面積が空気導入口の面積より大きいので、吸気孔を通過する空気の流速を空気導入口より低くでき、グリルで発生する圧力損失を低減することができる。
また、吸気ダクトは空気室内に空気導入口を有し、空気室は、グリルから空気導入口までの流路面積が空気導入口より大きく設定されているので、空気室内における空気の流速を空気導入口より低くでき、空気室内で発生する圧力損失を低減することができる。
従って、客室と吸気ダクトを仕切るグリルから空調ユニットの吸気口までの吸気系統における圧力損失を大幅に低減し、空調ユニットに導入できる空気量を大幅に増大できる

従来の車両用空調装置の断面図である。 従来のグリルを客室から見た場合の正面図である。 本発明の車両用空調装置の断面図である。 本発明のグリルを客室から見た場合の正面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図３は、本発明の車両用空調装置の断面図である。
この図において、１１は車両用空調装置、１２は吸気ダクト、１３は空調ユニット、１４はグリル、１５は客室、１６は空気室、２０は鉄道車両である。
また、図４は、本発明のグリルを客室から見た場合の正面図である。
この図において、１７，１７ａ，１７ｂは吸気孔である。

車両用空調装置１１は、客室１５の空気を、グリル１４、空気室１６及び吸気ダクト１２を経由して、空調ユニット１３によって吸引する。その後、空調ユニット１３において、吸引した空気を予め定められた温度に調整し、空調ダクト（図示せず）を経由して客室１５に吐出している。

空調ユニット１３は、この例においては、コンプレッサ、凝縮器、蒸発器、ファン、膨張弁等をユニット化して構成されており、客室１５の空気を吸引するための吸気ダクト１２及び調整した空気を客室１５に排出するための空調ダクト（図示せず）と接続されている。
また、この例においては、空調ユニット１３は、鉄道車両２０の天井近くに設置すると、その重量から走行安定性を損なう可能性があるため、床下に設置されている。

グリル１４は、客室１５と空気室１６の間を仕切るために、この例においては客室１５の長手方向の端部に設置されており、客室１５において吸気ダクト１２を乗客に見せないことによって美観を維持するための役割を果たし、かつ、客室１５に置かれていた物等が吸気ダクト１２内に入り込むことを防ぐ役割を果たしている。

この例において、吸気ダクト１２はグリル１４に直接接続せず、空気室１６内に空気導入口１２ａを有する。すなわち、グリル１４と吸気ダクト１２との間に空気室１６を有している。
この構成によって、吸気ダクト１２の空気導入口１２ａの形状に合わせてグリル１４の吸気孔１７ａの形状を設計する必要がなく、また、吸気ダクト１２の空気導入口１２ａの大きさに制限されることなく、グリル１４の吸気孔１７ａを設けることが可能になる。

また、吸気ダクト１２をグリル１４に直付けさせる必要がなくなったことにより、吸気ダクト１２の空気導入口１２ａの形状を十分に広く設計することが可能になり、かつ、吸気ダクト１２の経路において折れ曲がっている部分を減らすことが可能になる。
そのため、吸気ダクト１２の空気導入口１２ａの形状に起因する圧力損失発生からなる吸気不良を解消することが可能になる。

この例において、グリル１４は、総面積が空気導入口１２ａの面積より大きい複数の吸気孔１７を有する。
この構成により、吸気孔１７を通過する空気の流速を空気導入口１２ａより低くでき、グリル１４で発生する圧力損失を低減することができる。

また、空気室１６は、グリル１４から空気導入口１２ａまでの流路面積が空気導入口１２ａより大きく設定されている。
この構成により、空気室１６内における空気の流速を空気導入口１２ａより低くでき、空気室１６内で発生する圧力損失を低減することができる。

なお、この例において、吸気ダクト１２の一端が空気室１６内に突出しているが、空気抵抗を低減するために、この突出部がない形で設置する構造であってもよい。

空気室１６は、電気機器等が設置してあるスペースであってよく、空気の流路が確保できれば、例えば、機械室等を代用する形でもよい。

図４においては、グリル１４は、鉄道車両２０の幅方向に水平に伸び、客室１５の床に対して垂直に設置される垂直面１４ａと、垂直面１４ａの上部において客室１５の床に対して傾いて設置される傾斜面１４ｂから構成される。
そのため、グリル１４は、空気室１６の内側に凹んだ凹面を有する。

従来は、グリル１４と吸気ダクト１２の空気導入口１２ａが直付されていたため、グリル１４の形状を吸気ダクト１２側に凹んだ形状にすることはできなかったが、グリル１４と吸気ダクト１２との間に空気室１６を設けたことによって、グリル１４の形状を自在に設計することが可能になったものである。
複数の吸気孔１７（１７ａ，１７ｂ）は、グリル１４の凹面に水平方向及び上方向に設けられている。

この構成によって、従来の垂直面１４ａにおける吸気孔１７ａからの吸引だけでなく、傾斜面１４ｂにおける吸気孔１７ｂからの吸引が可能になるため、吸気孔１７（１７ａ，１７ｂ）の総面積を空気導入口１２ａの面積より大きくでき、車両用空調装置１１全体としての空気の吸引量を増加させることが可能になる。

また、傾斜面１４ｂは、垂直面１４ａに対して４５°〜９０°程度の傾斜をもって設置される構造であってよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１１ 車両用空調装置、１２ 吸気ダクト、
１２ａ 空気導入口、１３ 空調ユニット、
１４ グリル、１４ａ 垂直面、１４ｂ 傾斜面、
１５ 客室、１６ 空気室、
１７，１７ａ，１７ｂ 吸気孔、２０ 鉄道車両

Claims (1)

1. 空気の吐出口と吸気口を有し空気温度を調節する空調ユニットと、
   客室との間にグリルを有する空気室と、
   空気室内に空気導入口を有し前記空気室内の空気を前記空調ユニットの前記吸気口まで導入する吸気ダクトとを備え、
   前記グリルは、総面積が前記空気導入口の面積より大きい複数の吸気孔を有し、
   前記空気室は、前記グリルから前記空気導入口までの流路面積が前記空気導入口より大きく設定されており、
   前記グリルは、車両の長手方向端部に幅方向に水平に延びかつ前記空気室の内側に凹んだ凹面を有し、
   複数の前記吸気孔は、前記グリルの前記凹面に水平方向及び上方向に設けられる、ことを特徴とする車両用空調装置。