JP6713856B2 - ダクト構成部材および鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の空調用ダクトを構成する部材、およびこの部材を備えた鉄道車両に関する。

旅客用の鉄道車両の多くは冷房機能を有したものとなっている。また、こうした鉄道車両に備えられる冷房装置は集中式のものとなっていることが多い。集中式冷房装置は、車体の屋根上に設置された冷房装置本体、車体の天井裏に車体の長手方向に沿って延設されるとともに冷房装置本体に接続されたメインダクト、メインダクトの脇にメインダクトに沿って設けられるとともに通気孔によってメインダクトと連通したプレナム室と呼ばれる空間、プレナム室の下部に形成された吹き出し口等で構成され、冷房装置本体からの冷風を、メインダクトを通して車内全体に行き渡らせるようになっている。この冷房方式は、一の車体に設置する冷房装置本体を少なくすることができるので、冷房装置本体の維持管理が容易になるという利点がある。

従来、天板、天板の下面に天板と直交するように設けられた複数の側板、側板の下端に取り付けられ客室の天井をなす点検蓋等によって形成された筒状の風道部と、複数の通気孔が形成された板状をなし、風道部内に側板と平行に設けられることで風道部を２本の流路に仕切る仕切板と、を備えた天井ユニットが提案されている（特許文献１参照）。この天井ユニットを、車体の天井裏において、車体の長手方向に複数繋ぎ合わせていくことにより、風道部内の２つの流路が、それぞれメインダクト、プレナム室を構成するようになっている。

特開２０１３−０９５３９７号公報

冷房装置本体が屋根の中央部に位置する通勤型車両の場合、冷房装置本体からの冷風は、ダクト内を、車体の中心から車体の長手方向両端部に向かって勢いよく流れる。特許文献１に示したような従来の天井構造は、プレナム室が単にメインダクトと平行に伸びる流路のようになっていたため、冷風が、メインダクトからプレナム室へ移った後も勢いを保ち続け、吹き出し口から車体の長手方向両端部の方へ向かって斜めに吹き出してしまっていた。このため、冷風の向かう先である車体の長手方向両端部は多くの冷風が流れ込んで温度が下がる一方、それ以外の箇所には冷風の流れ込みが少なく十分に温度が下がらないという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷房装置本体と、冷房装置本体に接続されたダクトと、によって集中式冷房を行う鉄道車両において、ダクトを流れてきた冷風が吹き出し口から鉛直下方に吹き出すようにすることを目的とする。

以上の課題を解決するため、本出願に係る一の発明は、両端が開口した筒状のダクト部を有し、互いの開口が連通するように複数繋ぎ合わせることで空調用ダクトを形成可能なダクト構成部材であって、前記ダクト部の側面に設けられ、前記ダクト部と通気孔によって連通するとともに、下面に吹き出し口が形成されたプレナム室を備え、前記プレナム室の内側空間を形成する壁面を、前記ダクト部の側面と平行な平面で切断した時の輪郭が、上に凸の略半円状となっていることを特徴とする。

このダクト構成部材を冷房装置本体に接続し、ダクト部に冷風を送り込むと、ダクト部内を水平に流れる冷風が、ダクト部から通気孔を通ってプレナム室に入る。この段階の冷風はまだ水平方向の勢いを保っているが、プレナム室の内壁面に当たって勢いがそがれるとともに、ダクト部の側面と平行な平面で切断した時に上に凸の略半円状を描く内壁面によって流れが鉛直下方向きに整えられて吹き出し口から吹き出すこととなる。このため、冷風が吹き出し口から車体の長手方向端部の方へ向かって斜めに吹き出して、ダクト構成部材の真下に冷風が来ない（真下の空間の温度が下がらない）という事態を防ぐことができる。

なお、上記発明において、前記プレナム室は、前記ダクト部の貫通方向に沿って複数設けられているものとしてもよい。
このようにすれば、ダクト部からの冷風を複数のプレナム室に取り込んで吹き出すので、一つのダクト構成部材からまんべんなく冷風を吹き出すことができる。
また、一つのダクト構成部材に一つの大きなプレナム室とすると、略半円状とするのに高さが必要となり、ダクト構成スペースの設置スペースを広く取る必要が生じるが、上述したようにすることで、一つ一つのプレナム室の大きさを小さくすることができ、ダクト構成部材を薄くすることができる。

また、上記発明において、両端が開口した直方体状の筒体と、通気孔の形成された板状をなし、前記筒体の中に、当該筒体の側面と平行に配設された仕切板と、を備え、前記仕切板によって、前記筒体の中が、前記ダクト部と、前記プレナム室と、に仕切られているものとしてもよい。
このようにすれば、ダクト部を形成する部材に別途プレナム室を取り付けるよりも簡単にダクト構成部材を形成することができる。

また、上記発明において、前記筒体の、前記ダクト部を構成する部位の下面は、開閉可能な扉となっているものとしてもよい。
このようにすれば、ダクト部内の清掃や、仕切板に形成されている通気孔の調整（開口率の変更等）といったメンテナンス作業を容易に行うことができる。

また、本出願に係る他の発明は、車体の屋根上に取り付けられた冷房装置本体と、前記車体の天井裏に前記車体の長手方向に沿って設けられ前記冷房装置本体と接続された空調用ダクトと、を備えた鉄道車両であって、前記空調用ダクトの少なくとも一部が、上記のダクト構成部材によって構成されているものとしてもよい。
従来の鉄道車両は、冷風が吹き出し口から車体の長手方向端部の方に向かって斜めに吹き出していた。このため、車体の長手方向端部ばかり温度が下がってしまっていた。しかし、上述したようにすれば、ダクト構成部材の真下に冷風が吹き出るので、車体の長手方向端部の空間のみ温度が下がる事態を緩和することができる。
特に、冷風が届きにくかった、車体中間部における空調用ダクトを本発明で構成すれば、より一層車内の温度差を小さくすることができる。

なお、上記発明において、前記空調用ダクトが、全て上記のダクト構成部材で構成されており、少なくとも車体の長手方向両端部に配置された前記ダクト構成部材に、前記通気孔の一部を塞いで開口率を下げる遮蔽部材が取り付けられているものとしてもよい。
従来は、空調用ダクトを、車体の長手方向端部に向かうに従って細くなるようにし、冷風を端部まで流れにくくすることで、車体全体の吹き出し量を調節していたが、このようにすると、空調用ダクトを構成するのに、ダクト部の太さの異なる複数種類のダクト構成部材を用意する必要があった。しかし、上述したようにすれば、ダクト部の太さに差をつけなくても、すなわち、１種類のダクト構成部材のみを用いても、全体からまんべんなく冷風を吹き出すことが可能な空調用ダクトを構成することができるので、本発明をより低コストで製造することができる。

本発明によれば、ダクトを流れてきた冷風が吹き出し口から鉛直下方に吹き出すようになる。

本発明の実施形態に係る鉄道車両１を示した斜視図である。 図１の鉄道車両を構成するダクト構成部材を下方から示した斜視図である。 図１のIII−III断面図である。 図３のIV−IV断面図である。 （ａ）は図１の鉄道車両における冷風の流れを車体の短手方向から示した図であり、（ｂ）は長手方向から示した図である。 （ａ）は図３のVI−VI断面図であり、（ｂ）はその変形例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本実施形態の鉄道車両１の概略構成について説明する。図１は本実施形態の鉄道車両１を示した斜視図である。
鉄道車両１は、直方体箱状の車体２と、車体２の屋根上に取り付けられた冷房装置本体３、車体２の天井裏に、車体２の長手方向に沿って設けられた空調用ダクト４等で構成されている。なお、図１には、冷房装置本体３を屋根の中央部に取り付けた鉄道車両１を例示したが、本発明は、それ以外の箇所（例えば端部）に取り付けられた鉄道車両にも適用可能である。

車体２の側面には、図示しない扉によって開閉可能な乗降口２１が設けられている。
冷房装置本体３は、コンプレッサーや熱交換器、送風ファン等を備え、取り込んだ外気を冷却して下面に設けられた図示しない吹き出し口から吹き出すように構成されている。
空調用ダクト４は、冷房装置本体３の下に配置される箱状の冷風分配部材５、冷風分配部材５の車体２の長手方向両端に接続された複数のダクト構成部材６からなる。
冷風分配部材５は、上面が大きく開口した箱状の部材で、車体２の長手方向を向く両側面の、車体短手方向両端部に開口５ａがそれぞれ形成されている。そして、上に配置された冷房装置本体３からの冷風を受け入れ、各開口５ａからダクト構成部材６へと送り出すようになっている。

次に、ダクト構成部材６の具体的構成について説明する。図２はダクト構成部材６を下方から示した斜視図であり、図３は図１のIII−III断面図、図４は図３のIV−IV断面図である。
ダクト構成部材６は、図２に示したように、一対の直方体状の筒体６１、筒体６１と筒体６１とを繋ぎ合わせる連結部材６２、各筒体６１の中に配設された仕切板６３等で構成されている。
筒体６１は、長手方向両端に開口６１ａが形成されている。一対の筒体６１は、互いに所定間隔を空けてそれぞれの軸（貫通方向）が平行となるように連結されている。

仕切板６３は、高さおよび長手方向の幅が筒体６１の側面と概ね同じ矩形をなし、各筒体６１の中に、筒体６１の側面と平行になるように設けられている。また、仕切板６３は、筒体６１の中心よりも、連結部材６２によって繋がれた他方の筒体６１と反対側に寄った状態で配置されている。この仕切板６３により、筒体６１は、図２，３に示したように、他方の筒体６１側のダクト部６４と、他方の筒体６１と反対側のプレナム室６５と、に仕切られる。すなわち、ダクト部６４の側面にプレナム室６５が設けられた状態になる。
仕切板６３には、図２〜４に示したように、通気孔６３ａが複数形成されている。これにより、ダクト部６４とプレナム室６５とが連通し、ダクト部６４からプレナム室６５へと空気の通り抜けが可能となっている。

各筒体６１の、ダクト部６４を構成する部位の下面は、ヒンジ６１ｂによって開閉可能に取り付けられた扉６１ｃになっている。この扉６１ｃを開けると、図２に示したように、筒体６１の内面および仕切板６３を視認可能となる。このようにすることで、ダクト部６４内の清掃や、仕切板６３に形成されている通気孔６３ａの調整（開口率の変更等）といったメンテナンス作業を容易に行うことができる。なお、扉６１ｃは、ヒンジを用いないスライド式としてもよい。また、扉６１ｃとするのではなく、取り外し可能な蓋としてもよい。

各筒体６１の、プレナム室６５を構成する部位の下面には、図３に示したように、吹き出し口６５ａが形成されている。吹き出し口６５ａは、筒体６１の長手方向に沿って延びるスリット状になっている。吹き出し口６５ａを形成する一対の壁面は、それぞれ筒体６１の側面と平行になっている。また、この一対の壁面のうち、他方の筒体６１とは反対側の壁面は、プレナム室６５の内壁面と面一に形成され、滑らかに連続している。

プレナム室６５は、筒体６１の、他方の筒体６１とは反対側の部位と仕切板６３とによって仕切られた空間が、更に、所定間隔を空けて設けられた隔壁６１ｄによって仕切られることにより、図４に示したように、筒体６１の貫通方向に複数並ぶように形成されている。図４には、４つのプレナム室６５を設けたダクト構成部材６を例示したが、その数は、ダクト部６４の長さ等に応じて適宜変更可能である。各隔壁６１ｄの側面、すなわち、各プレナム室６５の内壁面を、筒体６１の側面と平行な平面で切断した時の輪郭は、アーチ状、すなわち、上に凸の略円弧状になっている。

各プレナム室６５は、仕切板６３の開口率（単位面積当たりの通気孔６３ａの数）が概ね同じになるよう構成されている。図４には、小さな通気孔６３ａの個数によって各プレナム室６５の開口率を同程度にした例を示したが、各プレナム室６５の仕切板６３に同程度の大きさの一つの通気孔を設けることによって開口率を合わせるようにしてもよい。

このように形成されたダクト構成部材６を、車体２に取り付けられた冷風分配部材５に、その開口５ａと連通するように繋ぎ合わせるとともに、更なるダクト構成部材６を、互いの開口６１ａが連通するように複数繋ぎ合わせることにより、空調用ダクト４が構成される。そして、繋ぎ合わされた複数のダクト部６４が、車体２の中央部から車体２の長手方向両端部へと延びる４本のメインダクト４ａ（図１参照）となる。ダクト構成部材６が車体２に取り付けられると、筒体６１と筒体６１との間（連結部材６２の下）は、車内の空気を攪拌するための図示しない送風機を収納可能な空間となる。また、吹き出し口６５ａを形成する一対の壁面は、車体の長手方向に沿って鉛直に伸びることになる。

冷房装置本体３を駆動させると、冷房装置本体３の下面から吹き出る冷風が冷風分配部材５を介して各メインダクト４ａ内を水平に流れ、通気孔６３ａからプレナム室６５へと移る。
従来のプレナム室は、単にメインダクトと平行に伸びる流路のようになっていたため、プレナム室へ移ってきた冷風は、その後も勢いを保ち続け、吹き出し口から車体の長手方向端部の方へ向かって斜めに吹き出してしまっていた。
しかし、本実施形態のプレナム室６５は、隔壁６１ｄによって仕切られるとともに、その内壁面を筒体６１の側面と平行な平面で切断した時の輪郭が上に凸の略半円状となっているので、通気口６３ａからプレナム室６５に移った冷風は、プレナム室６５の内壁面に当たって勢いがそがれる。また、勢いをそがれた冷風は、内壁面の曲面によって、図５（ａ）に示したように、車体短手方向から見たときの流れが下方向きに整えられるとともに、図５（ｂ）に示したように、車体長手方向から見た時の流れも下方向きに整えられる。その結果、冷風が吹き出し口６５ａから鉛直下方に吹き出され、車体の長手方向端部の空間のみ温度が下がる事態を抑制することができる。
また、ダクト部６４からの冷風を複数のプレナム室６５に取り込んで吹き出すので、一つのダクト構成部材６からまんべんなく冷風を吹き出すことができる。

また、本実施形態の空調用ダクト４は、車体２の長手方向端部を構成するダクト構成部材６の仕切板６３に、図６（ａ）に示したような遮蔽部材６６，６６Ａが取り付けられている。なお、遮蔽部材６６，６６Ａの取り付け方は、接着でもよいし、凸部を設けて塞ぎたい通気孔６３ａにはめ込むようにしてもよい。
遮蔽部材６６、６６Ａは、取り付け位置に応じて大きさや形状を異ならせることで、仕切板６３の開口率を任意に調節できるようになっている。車体２の長手方向端部を構成するダクト構成部材６は、こうした遮蔽部材６６，６６Ａが取り付けられることにより、冷風がダクト部６４からプレナム室６５へ移りにくくなっている。

メインダクト４ａ内を通る冷風は、車体２の長手方向端部へ向かって勢いよく流れているので、車体２の長手方向端部の吹き出し口６５ａから多く吹き出し、中間部の吹き出し口６５ａから吹き出す冷風が少なくなる、という事態になり易い。
従来は、メインダクトを、車体の長手方向端部に向かうに従って細くなるようにし、冷風を端部に流れ込みにくくすることで対応していたが、この方法では、空調用ダクトを構成するのに、ダクト部の太さの異なる複数種類のダクト構成部材を用意する必要があった。
しかし、本実施形態のメインダクト４ａは、上述したように、空調用ダクト４を、同一のダクト構成部材６のみで、何処においても同じ太さとなるように構成され、冷風量が多くなり易い車体２の長手方向端部のダクト構成部材６に遮蔽部材６６，６６Ａを取り付けることで冷風の吹き出し量を調節している。このため、空調用ダクト４を構成するための部材の種類を少なくすることができ、空調用ダクト４および鉄道車両１をより低コストで製造することができる。

また、従来の空調用ダクトは、例えば乗降口２１（図１参照）の付近等、比較的暑さを感じやすい箇所のみ冷風を多く送り込むといった細かな調節ができなかった。しかし、こうした暑さを感じやすい箇所の上にある仕切板６３の開口率を、他の箇所に比べて相対的に上げることで、車体の長手方向端部の空間のみ温度が下がるのを抑制しつつ、局所的に冷風量の多い（温度の低い）箇所を作り出すことができる。

なお、遮蔽部材６６，６６Ａの取り付け対象は、空調用ダクト４の、車体２の長手方向端部を構成するダクト構成部材６に限られるものではない。必要に応じて、例えば、空調用ダクト４の中間部を構成するダクト構成部材６に、図６（ｂ）に示したような、図６（ａ）よりも遮蔽する通気孔６３ａの数が少ない遮蔽部材６６Ｂ，６６Ｃを取り付けるようにしてもよい。こうすることで、仕切板６３の開口率が、車体２の中心から端部へ向かうに従って漸減していくようになるので、空調用ダクト４を構成する各ダクト構成部材６からより均一に冷風を吹き出すことができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本実施形態では、筒体６１の中を仕切板６３で仕切ることによりダクト部６４とプレナム室６５とを構成するようにしたが、ダクト部６４の側面にプレナム室６５を別途設けるようにしてもよい。
また、遮蔽部材６６，６６Ａ〜６６Ｃを、複数の通気孔６３ａを一度に塞ぐことのできる板状のものとしたが、小型の部材を各通気孔６３ａに別々に嵌め込むようにしてもよい。

１ 鉄道車両
２ 車体
２１ 乗降口
３ 冷房装置本体
４ 空調用ダクト
４ａ メインダクト
５ 冷風分配部材
５ａ 開口
６ ダクト構成部材
６１ 筒体
６１ａ 開口
６１ｂ ヒンジ
６１ｃ 扉
６１ｄ 隔壁
６２ 連結部材
６３ 仕切板
６３ａ 通気孔
６４ ダクト部
６５ プレナム室
６５ａ 吹き出し口
６６，６６Ａ〜６６Ｃ 遮蔽部材

Claims (6)

1. 両端が開口した筒状のダクト部を有し、互いの開口が連通するように複数繋ぎ合わせることで空調用ダクトを形成可能なダクト構成部材であって、
   前記ダクト部の側面に設けられ、前記ダクト部と通気孔によって連通するとともに、下面に吹き出し口が形成されたプレナム室を備え、
   前記プレナム室の内側空間を形成する壁面を、前記ダクト部の側面と平行な平面で切断した時の輪郭が、上に凸の略半円状となっていることを特徴とするダクト構成部材。
2. 前記プレナム室は、前記ダクト部の貫通方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のダクト構成部材。
3. 両端が開口した直方体状の筒体と、
   通気孔の形成された板状をなし、前記筒体の中に、当該筒体の側面と平行に配設された仕切板と、を備え、
   前記仕切板によって、前記筒体の中が、前記ダクト部と、前記プレナム室と、に仕切られていることを特徴とする請求項１または２に記載のダクト構成部材。
4. 前記筒体の、前記ダクト部を構成する部位の下面は、開閉可能な扉となっていることを特徴とする請求項３に記載のダクト構成部材。
5. 車体の屋根上に取り付けられた冷房装置本体と、
   前記車体の天井裏に前記車体の長手方向に沿って設けられ前記冷房装置本体と接続された空調用ダクトと、を備えた鉄道車両であって、
   前記空調用ダクトの少なくとも一部が、請求項１から４の何れか一項に記載のダクト構成部材によって構成されていることを特徴とする鉄道車両。
6. 前記空調用ダクトが、全て請求項１から４の何れか一項に記載のダクト構成部材で構成されており、
   少なくとも車体の長手方向両端部に配置された前記ダクト構成部材に、前記通気孔の一部を塞いで開口率を下げる遮蔽部材が取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両。