JP6272110B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、鉄道車両の屋根に搭載される車両用空気調和装置に関するものである。

従来の車両用空気調和装置には、圧縮機及び該圧縮機の補助機器を生産ライン外で組み立てモジュール化し、それを圧縮機モジュールとして生産ライン内の組立作業に入れるようにするものがある。これにより、生産ライン内での冷媒管のろう付け作業の不要化、品質の改善、生産性向上を図っていた（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１２／０２９０８６号（第４頁、図４）

しかし、前述の圧縮機モジュールを一体的に保持する保持部材は、圧縮機の運転時の振動によってモジュール内部で共振が発生するのを回避する目的から、保持部材の剛性を高める必要がある。従来、この保持部材は鉄などの板金で作られており、そのため、保持部材の重量が重くなって、車両用空気調和装置の軽量化を妨げるという課題があった。

本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機の運転時の振動を抑えると共に、軽量化を図ることができる車両用空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る車両用空気調和装置は、車両内を空調する冷凍サイクル装置を筐体に収容して構成される車両用空気調和装置において、冷凍サイクル装置は、圧縮機、冷媒が通過する容器、圧縮機の補助機器、および少なくとも圧縮機と補助機器との間を繋ぐ冷媒管が支持台上に配置されてモジュール化された圧縮機モジュールを備え、支持台は、圧縮機および容器が設置される底板と、その底板の周縁部のうち補助機器の配置側の縁部に設けられた、補助機器および冷媒管を支持する支持板とを有し、ＣＦＲＰによって構成されており、支持台は、支持板の板厚、支持板の長手方向に沿う底板の両端部の板厚、および底板の両端部の間であって、容器の設置部と圧縮機の設置部の板厚が、それぞれ他の部分の底板の板厚よりも厚く形成されている。

本発明によれば、比強度・比剛性に優れたＣＦＲＰを圧縮機モジュールの支持台の材料として用いているので、板金で支持台を形成した従来と比べ、支持台を剛かつ軽量に形成することができ、車両用空気調和装置全体を軽量化することができる。
また、支持台をＣＦＲＰで形成することで、圧縮機の運転時の振動周波数よりも高い固有振動数を有する支持台となっているので、圧縮機モジュール上の冷媒管が大きく変位するようなことがなく、冷媒管の破損を防止できる。

実施の形態１に係る車両用空気調和装置を上方から見て示す平面図。 図１の圧縮機モジュールを拡大して示す平面図および断面図。 図２の電磁弁の取り付けを拡大して示す側面図。 図３の変形例を示す側面図。 実施の形態２に係る車両用空気調和装置の圧縮機モジュールと支持台を示す平面図および断面図。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る車両用空気調和装置を上方から見て示す平面図である。なお、図１は車両用空気調和装置を覆うカバーを取り外した状態を示している。
図１において、車両用空気調和装置１００は、例えば、鉄道車両（以下、「車両」という）の屋根に取り付けられた筐体１に２組の冷凍サイクル装置が収容されて構成されている。

筐体１は、車両の進行方向（以下、「車両長方向」という）に長い長方形状に形成され、仕切板２によって車両長方向に分割された第１収容室３及び第２収容室４を有している。第１収容室３には、室外送風機５、圧縮機モジュール６、７および室外熱交換器８、９が収容されている。第２収容室４には、室内送風機１０、室内熱交換器１１、１２および減圧部１３、１４が収容されている。

１組目の冷凍サイクル装置は、圧縮機モジュール６、室外熱交換器９、室内熱交換器１２、減圧部１４などを冷媒管１６で順次に繋げて構成されている。２組目の冷凍サイクル装置は、圧縮機モジュール７、室外熱交換器８、室内熱交換器１１、減圧部１３などを冷媒管１５で順次に繋げて構成されている。

室外送風機５は、第１収容室３の車両長方向の中心線上に設置され、外気を吸引して室外熱交換器８、９に送風する。圧縮機モジュール６、７は、第１収容室３の車両長方向の中心線上であって、室外送風機５を中央として、車両長方向の両側に配置されている。室外熱交換器８、９は、第１収容室３の車両長方向の中心線を中心として、室外送風機５を挟むように配置され、室外送風機５からの外気と熱交換する。減圧部１３は、室外熱交換器８と室内熱交換器１１とを繋ぐ冷媒管１５に挿入され、減圧部１４は、室外熱交換器９と室内熱交換器１２とを繋ぐ冷媒管１６に挿入されている。これらの減圧部１３、１４は、共に高圧の冷媒を減圧する。

室内送風機１０は、第２収容室４の車両長方向の中心線上に設置され、車両内の空気を吸引して室内熱交換器１１、１２に送風する。室内熱交換器１１、１２は、第２収容室４の車両長方向の中心線を中心として、室内送風機１０を挟むように配置され、室内送風機１０からの空気と熱交換する。室内熱交換器１１、１２によって熱交換された空気は、室内送風機１０によって車両内に送り込まれる。

図２は図１の圧縮機モジュールを拡大して示す平面図および断面図である。
図２に示す圧縮機モジュール７は、例えば、支持台２０と、支持台２０に固定された圧縮機２２および容器であるアキュムレーター２３と、補助機器である例えば複数の電磁弁２４と、圧縮機２２と電磁弁２４との間および電磁弁２４の相互間をそれぞれ繋ぐ冷媒管１５ａとで構成されている。複数の電磁弁２４は冷媒の流れを制御する。

この圧縮機モジュール７は、筐体１に設置した後、冷媒管１５ａと室外熱交換器８からの冷媒管１５とが接続され、また、アキュムレーター２３と室内熱交換器１１からの冷媒管１５とが接続される。なお、図２は、２組目の冷凍サイクル装置の圧縮機モジュール７を示しているが、その圧縮機モジュール７と１組目の冷凍サイクル装置の圧縮機モジュール６とは同じ構成である。

支持台２０は、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）によって構成されている。この支持台２０は、前述したように圧縮機２２およびアキュムレーター２３を固定する底板２１と、底板２１の周縁部のうち電磁弁２４の配置側の縁部に設けられた支持板２１ｂと、残り３辺の縁部に設けられ、支持板２１ｂよりも高さの低い枠体２１ａとで構成されている。底板２１、枠体２１ａおよび支持板２１ｂは、一体に構成されている。底板２１の筐体１と対向する面には、防振部材２８が取り付けられている。この防振部材２８によって、圧縮機２２の運転時に発生する振動の筐体１への伝達が抑制される。

なお、支持板２１ｂのみを別途に成型して、その支持板２１ｂを底板２１および枠体２１ａの端面に、接着剤、Ｌ字形状の取付具などで固定してもよい。取付具を用いる場合は、枠体２１ａと支持板２１ｂとの角部、底板２１と支持板２１ｂとの角部に取付具を当ててボルトで固定する。この取付具は、支持台２０と同様に、ＣＦＲＰからなっている。

支持板２１ｂは、複数の電磁弁２４、および圧縮機２２と電磁弁２４とを繋ぐ冷媒管１５ａを支持するための側板である。この支持板２１ｂには、冷媒管１５ａを支持する管支持部材２６と電磁弁２４を支持する機器支持部材２７とが固定されている。管支持部材２６および機器支持部材２７は、前記と同様にＣＦＲＰからなっている。

管支持部材２６は、図２に示すように、Ｌ字形状に形成され、支持板２１ｂの圧縮機２２側の面に複数のボルトによって固定されている。この管支持部材２６には、前述の冷媒管１５ａがＵ字ボルトによって取り付けられている。機器支持部材２７は、図３に示すように、断面がＺ字形状に形成され、管支持部材２６と同様に、支持板２１ｂの圧縮機２２側の面に複数のボルト２９によって取り付けられている。この機器支持部材２７には、前述の電磁弁２４がボルト２９によって取り付けられている。なお、支持板２１ｂには、管支持部材２６を固定するボルト２９のネジ穴が設けられ、また、機器支持部材２７を固定するボルト２９のネジ穴２９ａが設けられている（図３参照）。

前記のように構成された圧縮機モジュール７（６）においては、支持台２０が比強度・比剛性に優れたＣＦＲＰによって形成されているため、圧縮機２２の運転時の振動周波数よりも高い固有振動数を有する支持台２０となっている。つまり、圧縮機２２の運転により圧縮機２２から振動が発生した場合、支持台２０そのものが圧縮機２２の振動周波数に共振するようなことがない。このため、圧縮機２２の脚部から伝達される振動は、支持台２０により抑えられ、アキュムレーター２３と支持板２１ｂへの振動が軽減される。

また、支持台２０そのものが圧縮機２２の振動周波数に共振するようなことがないので、支持板２１ｂに取り付けられている冷媒管１５ａが大きく変位するようなことがない。このため、圧縮機２２と冷媒管１５ａとの繋ぎ目が破損するようなことがなく、また、冷媒管１５ａと電磁弁２４との繋ぎ目が破損するようなことがない。

以上のように実施の形態１によれば、比強度・比剛性に優れたＣＦＲＰを圧縮機モジュール６、７の支持台２０の材料として用いることにより、板金で支持台を形成した従来と比べ、支持台２０を剛かつ軽量に形成することができ、車両用空気調和装置全体を軽量化することができる。

また、支持台２０をＣＦＲＰで形成することで、圧縮機２２の運転時の振動周波数よりも高い固有振動数を有する支持台２０となっている。このため、圧縮機モジュール６、７上の冷媒管１５ａが大きく変位するようなことがなく、冷媒管１５ａの破損を防止できる。

なお、実施の形態１では、管支持部材２６および機器支持部材２７を別途に成型して、それぞれ支持台２０の支持板２１ｂにボルト２９で固定するようにしたが、図４に示すように、機器支持部材２７を支持板２１ｂと一体にしてもよい。なお、図４は図３の変形例を示す側面図である。

つまり、図４に示すように、支持板２１ｂの圧縮機２２側の面から直角に水平方向に延びて、上方へ直角に折り曲げられて形成されたＬ字形状の機器支持部材２７ａでもよい。この場合、支持板２１ｂには、電磁弁２４の背面に設けられたネジ孔の軸心を中心とする通し孔３０が設けられている。この通し孔３０は、ボルト２９を電磁弁２４にネジ込む際のボルト締め用の工具を挿入する孔である。

変形例として、機器支持部材２７ａが支持板２１ｂと一体になっていることを述べたが、管支持部材２６も支持板２１ｂと一体にしてもよい。管支持部材２６の形状としては、支持板２１ｂの圧縮機２２側の面からみて、例えばＬ字形状、あるいは逆Ｕ字形状のものが強度的にも、また冷媒管１５ａの取り付けにも最適である。

以上のように、機器支持部材を支持板２１ｂと一体、あるいは機器支持部材２７ａと管支持部材の両方とも支持板２１ｂと一体にすることで、支持台２０の製作に要する時間を短縮できるという利点がある。

実施の形態２．
実施の形態１では、支持台２０の底板２１および支持板２１ｂの板厚を同じとしたが、実施の形態２は、局部的に板厚を厚くしたものである。
図５は実施の形態２に係る車両用空気調和装置の圧縮機モジュールと支持台を示す平面図および断面図である。なお、図２に示す実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。

実施の形態２における支持台２０は、支持板２１ｃの板厚、支持板２１ｃの長手方向に沿う底板２１の両端部２１ｄ、２１ｅの板厚、および底板２１の両端部２１ｄ、２１ｅの間であって、アキュムレーター２３の脚部が設置される設置部２１ｆの板厚および圧縮機２２の脚部が設置される設置部２１ｇ、２１ｈの板厚が、他の部分の底板２１の板厚よりも厚く形成されている。この支持台２０は、実施の形態１と同様にＣＦＲＰからなり、底板２１、板厚の厚い部分２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈおよび支持板２１ｃが一体になっている。

以上のように、剛性や強度が特に必要な部分である、支持板２１ｃそのもの、アキュムレーター２３および圧縮機２２の設置部２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、底板２１の両端部２１ｄ、２１ｅ、即ち防振部材２８が配置される部分の板厚を厚くすることで、支持台２０を剛性と強度、重量のバランスが最適となる構造にできるという利点がある。

この構成により、剛性がさらに高くなっているので、圧縮機モジュール６、７上の冷媒管１５ａが大きく変位するようなことがなく、冷媒管１５ａの破損を防止できる。

１ 筐体、２ 仕切板、３ 第１収容室、４ 第２収容室、５ 室外送風機、６、７ 圧縮機モジュール、８、９ 室外熱交換器、１０ 室内送風機、１１、１２ 室内熱交換器、１３、１４ 減圧部、１５、１５ａ、１６ 冷媒管、２０ 支持台、２１ 底板、２１ａ 枠体、２１ｂ、２１ｃ 支持板、２１ｄ、２１ｅ 底板の両端部、２１ｆ アキュムレーターの設置部、２１ｇ、２１ｈ 圧縮機の設置部、２２ 圧縮機、２３ アキュムレーター、２４ 電磁弁、２６ 管支持部材、２７、２７ａ 機器支持部材、２８ 防振部材、２９ ボルト、２９ａ ネジ穴、３０ 通し孔、１００ 車両用空気調和装置。

Claims (4)

1. 車両内を空調する冷凍サイクル装置を筐体に収容して構成される車両用空気調和装置において、
   前記冷凍サイクル装置は、圧縮機、冷媒が通過する容器、前記圧縮機の補助機器、および少なくとも前記圧縮機と前記補助機器との間をそれぞれ繋ぐ冷媒管が支持台上に配置されてモジュール化された圧縮機モジュールを備え、
   前記支持台は、前記圧縮機および前記容器が設置される底板と、当該底板の周縁部のうち前記補助機器の配置側の縁部に設けられた、前記補助機器および前記冷媒管を支持する支持板とを有し、ＣＦＲＰによって構成されており、
   前記支持台は、前記支持板の板厚、当該支持板の長手方向に沿う前記底板の両端部の板厚、および前記底板の前記両端部の間であって、前記容器の設置部と前記圧縮機の設置部の板厚が、それぞれ他の部分の前記底板の板厚よりも厚く形成されていることを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記底板および前記支持板は一体になっている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. 前記補助機器および前記冷媒管は、前記支持板に設けられたＣＦＲＰからなる支持部材により固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用空気調和装置。
4. 前記支持部材は、前記支持板と一体になっていることを特徴とする請求項３記載の車両用空気調和装置。

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