JP7052515B2

JP7052515B2 - 車両用環境試験室の空調システム

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Publication number: JP7052515B2
Application number: JP2018078388A
Authority: JP
Inventors: 専司岩間; 真一宮下; 太一木村
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Takenaka Corp
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Takenaka Corp
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2038-04-16
Also published as: JP2019184519A

Description

本発明は、車両用環境試験室の空調システムに関する。

自動車の開発現場では、様々な試験装置が用いられている（例えば、特許文献１－３および非特許文献１を参照）。

特開平９－６１３０７号公報特開２０１２－１６３３８９号公報特開昭５５－１１７９３８号公報

市橋弘茂、「省エネルギーを目指した自動車環境試験室向け直膨空調システム」、日本冷凍空調学会、平成24年2月、第87巻、第1012号、p. 43―49

車両を所望の環境下で試験する環境試験室には、環境試験室内の温度や湿度を調整する空調機、走行中の車両が受ける走行風を模擬する車風速ファン、走行中の車両が路面から受ける抵抗等を模擬するダイナモメータ、その他の各種装置類が設けられている。車両の試験においては、例えば、温暖な地域の環境を模擬する場合のみならず、北極圏のような極めて低温な環境を模擬する場合もあるため、環境試験室の空調には、従来、冷却能力の大きい大型の空調機が用いられていた。大型の空調機は、多大な設置スペースを要するため、環境試験室の室外に設置されることが多い。しかし、空調機を環境試験室の室外に設置する場合、空調機と環境試験室とを繋ぐ空調用のダクトが必要になるため、ダクトの通気抵抗等に起因する空調動力の損失が不可避的に生ずる。

そこで、近年著しい空調機の高性能化や省エネ化、環境試験室を断熱する断熱材の高性能化に鑑み、空調機を環境試験室内に設置することでダクトを省略し、ダクトの通気抵抗等に起因する空調動力の損失の抑制を図ることが考えられる。しかし、空調機を環境試験室内に設置すると、ダイナモメータに搭載されている車両の車速に連動して風量が増減する車風速ファンの気流が空調機の吸気に影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、空調機を環境試験室内に設置し且つ当該環境試験室を小型化した場合に、車風速ファンの気流が空調機に及ぼす影響を可及的に抑制することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、車両用環境試験室の天井面の車風速ファン付近に空調機を設置し、空調機に設けられている空調ファンを車風速ファンの風量に比例するように制御装置で調整することにした。

詳細には、本発明は、ダイナモメータと、ダイナモメータに載る車両へ走行風を送る車風速ファンが室内に設置されている車両用環境試験室の空調システムであって、車両用環境試験室の天井面のうち車風速ファン付近に設置されており、車風速ファンの風向と逆方
向に気流を発生させる空調ファンを有する空調機と、車風速ファンの風量に比例するように空調ファンの風量を調整する制御装置と、を備える。

上記の空調システムであれば、空調機の空調ファンの風量が車風速ファンの風量に比例するように制御装置で制御されているため、車風速ファンの風量が車両の車速に応じて増減しても、車風速ファンの発生する気流で空調機の風量が過不足になることがない。

なお、空調機は、車両用環境試験室の天井面において、ダイナモメータに載る車両に対し横向きの方向沿いに並ぶ複数の空調ファンを内蔵し、制御装置は、各空調ファンの風量を、車風速ファンの風量に比例するように調整するものであってもよい。各空調ファンがこのように制御されれば、各空調ファンの間で風量のバランスが不均衡になることもない。

また、上記の空調システムは、車両用環境試験室の上部に配置される板状の部材であり、少なくともダイナモメータの前輪用のローラの上部から空調機の底部へ至る第１整流板を更に備えるものであってもよい。このような空調システムであれば、空調機の吸気側に第１整流板が設置されているため、車両に当たった車風速ファンの風が空調機へ吸気される際、車風速ファンが発生する気流の影響を空調機が吸気側で受けにくい。

また、車両用環境試験室の天井面は、水平面であり、第１整流板は、天井面と平行に配置されていてもよい。天井面が水平面となっている車両用環境試験室において、第１整流板がこのように設置されていれば、車両に当たった車風速ファンの風が天井面に沿って空調機へスムーズに流れる。よって、空調機へ向かう気流の流れが安定し、車風速ファンの気流が空調機の吸気に影響を及ぼしにくい。

また、ダイナモメータに載る車両の左右両側に各々立設される衝立状の第２整流板を更に備えるものであってもよい。ダイナモメータに載る車両の左右両側に衝立状の第２整流板が設置されていれば、車両に当たって車両の左右両側へ流れた車風速ファンの風が空調機を経由せずに車風速ファンへ吸い込まれることを抑制できる。

また、本発明は、ダイナモメータと、ダイナモメータに載る車両へ走行風を送る車風速ファンが室内に設置されている車両用環境試験室の空調システムであって、車両用環境試験室の天井面のうち車風速ファン付近に設置されており、車風速ファンの風向と逆方向に気流を発生させる空調ファンを有する空調機と、車両用環境試験室の上部に配置される板状の部材であり、少なくともダイナモメータの前輪用のローラの上部から空調機の底部へ至る第１整流板と、ダイナモメータに載る車両の左右両側に各々立設される衝立状の第２整流板と、を備えるものであってもよい。

上記の空調システムであれば、空調機の吸気側に設置された第１整流板が、車両に当たって上方向に流れた気流が空調機を経由せずに車風速ファンへ流れるのを防ぐ。また、車両の左右両側に立設された第２整流板が、車両に当たって車両の横方向へ流れた気流が空調機を経由せずに車風速ファンへ流れるのを防ぐ。よって、空調機の吸気側は、車風速ファンが発生する気流の影響を受けにくい。

なお、第２整流板は、車風速ファンから吹き出る風の方向に対して斜め側方に傾いていてもよい。第２整流板が車風速ファンから吹き出る風の方向に対して斜め側方に傾いていれば、車両に当たった車風速ファンからの風が車両の後方へスムーズに流れる。

また、第２整流板は、ダイナモメータに載る車両の前輪付近から車両用環境試験室の壁面へ至る横幅を有していてもよい。また、第２整流板は、車両用環境試験室の床から第１
整流板へ至る高さを有していてもよい。第２整流板がこのように構成されていれば、車両に当たって車両の左右両側へ流れた風が空調機を経由せずに車風速ファンへ戻る量を十分に抑制することができる。

上記の車両用環境試験室の空調システムであれば、空調機を環境試験室内に設置し且つ当該環境試験室を小型化した場合に、車風速ファンの気流が空調機に及ぼす影響を可及的に抑制することが可能である。

図１は、車両用環境試験室の全体構成を示した概略図である。図２は、空調機の内部構造を示した図である。図３は、空調機を吸気口側から示した図である。図４は、車両用環境試験室の内部構造を側方（車両の左側）から示した図である。図５は、車両用環境試験室の内部構造を上方から示した図である。図６は、空調システムの変形例を示した図である。図７は、車両用環境試験室の空調システムの第１比較例を示した図である。図８は、第１比較例に係る車両用環境試験室の全体構成を示した概略図である。図９は、第２比較例に係る車両用環境試験室の全体構成を示した概略図である。図１０Ａは、整流板の長さに対する気流への影響を解析したシミュレーション結果の図である。図１０Ｂは、整流板の効果を解析したシミュレーション結果の図である。図１０Ｃは、比較例２に相当する車両用環境試験室で天井高が８ｍある場合の気流と温度分布を解析したシミュレーション結果の図である。図１０Ｄは、比較例２に相当する車両用環境試験室で天井高が８ｍある場合の気流と風速の分布を解析したシミュレーション結果の図である。図１０Ｅは、比較例２に相当する車両用環境試験室で天井高が４ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｆは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが１．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｇは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが２．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｈは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが３．００ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｉは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが３．３０ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｊは、実施例２に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが３．３０ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｋは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが３．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｌは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが４．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｍは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが５．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｎは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが６．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｏは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板の長さが７．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｐは、比較例１に相当する車両用環境試験室のシミュレーション結果の図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

図１は、車両用環境試験室の全体構成を示した概略図である。車両用環境試験室１は、床１Ｆ、天井面１Ｒ、壁面１ＷＦ、壁面１ＷＢ、壁面１ＷＬ、壁面１ＷＲに囲まれる空間であり、床１Ｆにシャシダイナモメータ設備２（本願でいう「ダイナモメータ」の一例である）と車風速ファン３が設置されている。シャシダイナモメータ設備２は、試験対象の車両４が走行中に路面から受ける抵抗等を模擬する装置であり、車両４の前輪を支持するローラ２Ｆと、車両４の後輪を支持するローラ２Ｒとを有する。ローラ２Ｆとローラ２Ｒは、動力伝達機構を介して互いに連動するように構成されており、車両４が前輪駆動車あるいは後輪駆動車であっても非駆動輪側のローラ（ローラ２Ｆまたはローラ２Ｒ）が回転する。車風速ファン３は、車両４が走行中に受ける走行風を模擬する電動のファンであり、車両４の車速に一致する風速の走行風が発生するようにモータの回転数がインバータで制御される。

なお、車両用環境試験室１では、車風速ファン３が発生させる走行風がシャシダイナモメータ設備２によって乱されるのを防ぐため、シャシダイナモメータ設備２が床１Ｆに埋め込まれている。しかし、車両用環境試験室１は、シャシダイナモメータ設備２を床１Ｆに埋め込んだ形態に限定されるものではない。車両用環境試験室１は、例えば、床１Ｆに置かれた小型のシャシダイナモメータ設備を有するものであってもよい。また、シャシダイナモメータ設備２には車両４の前輪と後輪の両方に各々対応するローラ２Ｆとローラ２Ｒが備わっているが、シャシダイナモメータ設備２は、車両４の駆動輪に対応するローラのみを備える簡易型のものであってもよい。

車両用環境試験室１には空調システム５が備わっている。空調システム５は、空調機６と整流板７（本願でいう「第１整流板」の一例である）を備える。空調機６は、車両用環境試験室１の天井面１Ｒのうち車風速ファン３付近に設置されており、車風速ファン３の風向と逆方向に気流を発生させる空調ファンを内蔵する。また、整流板７は、水平な天井面１Ｒと平行に水平配置される板材であり、シャシダイナモメータ設備２に備わるローラ２Ｆの上部から空調機６の底部へ至る長さを有する。

整流板７の長さは、空調機６が車両用環境試験室１を車両用環境試験室１の設計条件に沿って温度制御可能となる程度に、車風速ファン３から車両４へ送られた走行風が空調機６を経由せずに車風速ファン３へ戻る量を抑制する長さである。車両用環境試験室１の設計条件とは、車両４の環境試験を適正に行うために車両用環境試験室１に要求される諸条件であり、例えば、車両用環境試験室１の温度の精度（許容できる温度の誤差）及び移行時間（設定温度を変更してから設定温度に到達するまでの時間）が挙げられる。整流板７がこのような長さを有していれば、空調機６が車両用環境試験室１内の空気を適正に吸引し、車両用環境試験室１を設計条件に沿って速やかに空調可能となる。

図２は、空調機６の内部構造を示した図である。また、図３は、空調機６を吸気口側から示した図である。空調機６は、空調ファン６Ａ、加湿ノズル６Ｃ、電気ヒータ６Ｄ、直膨コイル６Ｅ、ドレンパン６Ｆを内蔵する空調ユニットである。空調ファン６Ａは、空調機６の内部で３台並列に内蔵されている。電気ヒータ６Ｄと直膨コイル６Ｅは、３台ある
空調ファン６Ａの流路全てに跨るように構成されている。一方、加湿ノズル６Ｃは、重量低減のため、３台ある空調ファン６Ａのうち１つの空調ファン６Ａの流路に跨るように構成されている。電気ヒータ６Ｄには、車両用環境試験室１の制御装置によって通電状態が制御される電気ケーブルが接続されている。また、直膨コイル６Ｅには、冷凍機から供給されるホットガス（圧縮された冷媒ガス）を受け入れる冷媒入口６Ｅ－ｉｎと、冷凍機へ冷媒ガスを出す冷媒出口６Ｅ－ｏｕｔが設けられている。冷媒入口６Ｅ－ｉｎから直膨コイル６Ｅに流入したホットガスは、直膨コイル６Ｅ内で膨張することにより直膨コイル６Ｅのコイル表面を低温にし、空調ファン６Ａから送風される空気を冷却する。

空調ファン６Ａは、車両用環境試験室１で作る試験環境の温度条件に耐えるものが好ましい。また、空調ファン６Ａは、車風速ファン３による気流の影響を受けても所定の風量を維持できる能力を有するものが好ましい。例えば、車両用環境試験室１で作る試験環境の温度条件の範囲がマイナス４０℃から＋２５℃である場合、空調ファン６Ａとしては、低温仕様のモータを備えた有圧ファンが好適である。

加湿ノズル６Ｃは、車両用環境試験室１で作る試験環境の湿度条件を満たす能力を有するものが好ましい。例えば、車両用環境試験室１で作る試験環境の湿度条件の範囲が４０％から７５％と広範な場合、加湿器から加湿ノズル６Ｃへ供給される蒸気が少量あるいは多量の何れであっても、蒸気が加湿ノズル６Ｃで凝縮してドレンパン６Ｆに滴下しにくいノズル形状を有していることが好ましい。また、車両用環境試験室１で氷点下の試験環境を作る場合には、加湿ノズル６Ｃ内に残留した水の凍結による破損や閉塞が生じないよう、加湿ノズル６Ｃは、内部で蒸気が凝縮しても凝縮水が内部に残留しない構造であることが好ましい。内部に凝縮水が残留しない構造としては、例えば、凝縮水を排水するための排水口を加湿ノズル６Ｃの最下部に設けた構造が挙げられる。

図４は、車両用環境試験室１の内部構造を側方（車両４の左側）から示した図である。また、図５は、車両用環境試験室１の内部構造を上方から示した図である。整流板７は、図４に示されるように、天井面１Ｒと平行に配置されており、ローラ２Ｆの上部から空調機６の底部へ至る長さを有している。また、整流板７は、壁面１ＷＬから壁面１ＷＲへ至る横幅を有している。また、整流板７には、空調機６の内部を吸気側から点検するための点検扉７Ａが備わっている。整流板７の素材は、気流を制御可能で且つ車風速ファン３の風圧に耐えるものであればよく、例えば、ステンレスやアルミニウム等の金属板、アクリル等の樹脂板、断熱性のパネル、微小な孔を多数設けたパンチングメタル、その他の各種素材を適用可能である。

また、空調システム５には、空調機６や整流板７の他、制御装置８や冷凍機９、冷却塔１０、加湿器１１、除湿機１２が備わっている。制御装置８は、車両４の車速に応じて風量を増減させる車風速ファン３の制御量に比例して空調ファン６Ａの風量を増減させる制御装置である。冷凍機９は、直膨コイル６Ｅへ冷媒を供給する冷凍機であり、冷媒配管を介して直膨コイル６Ｅの冷媒入口６Ｅ－ｉｎや冷媒出口６Ｅ－ｏｕｔと接続されている。冷却塔１０は、冷凍機９に冷却水を供給する冷却塔であり、冷却水配管を介して冷凍機９の凝縮器と接続されている。加湿器１１は、車両用環境試験室１を加湿するための蒸気を発生させる加湿器であり、蒸気配管を介して加湿ノズル６Ｃと接続されている。除湿機１２は、車両用環境試験室１を除湿する除湿機であり、天井面１Ｒに設けられた吸排気口を通じて車両用環境試験室１の空気を除湿する。車両用環境試験室１が例えばマイナス４０℃程度の温度に調整されている場合、車両用環境試験室１の室内が仮に相対湿度５０％であったとしても、室温が２５℃の場合に比べると絶対湿度は３００分の１程度であり、また、極めて低温なので直膨コイル６Ｅの表面で結露水が凍結してしまう。そこで、除湿機１２は、シリカゲル等を用いた化学吸着方式の除湿機となっている。

図６は、空調システム５の変形例を示した図である。空調システム５には、例えば、図６に示されるように、車両４の前輪付近において車両４の左側に立設される衝立状の整流板７Ｌと、車両４の前輪付近において車両４の右側に立設される衝立状の整流板７Ｒが更に備わっていてもよい（整流板７Ｌ，７Ｒは、本願でいう「第２整流板」の一例である）。整流板７Ｌは、車両４に当たった車風速ファン３からの風が空調機６を経由せずに車風速ファン３へ流れるのを防ぐための整流板であるため、車両４の左前輪付近から壁面１ＷＬへ至る横幅と、床１Ｆから整流板７へ至る高さを有する。整流板７Ｒも整流板７Ｌと同様である。そして、整流板７Ｌ，整流板７Ｒの板面は、車風速ファン３から吹き出る風の方向に対して約４５度の角度で斜め側方に傾いており、車両４に当たった車風速ファン３からの風が車両４の後方へスムーズに流れるよう、車両４の前方から後方へ向かって流路を徐々に広げるように配置されている。

図７は、車両用環境試験室の空調システムの第１比較例を示した図である。車両用の環境試験室に従来用いられていた空調システムの一例としては、例えば、図７に示されるように、環境試験室とは別に用意された機械室に空調機を設置したものがある。空調機を環境試験室の室外に設置する場合、空調機と環境試験室とを繋ぐ空調用のダクトが必要になるため、ダクトの通気抵抗等に起因する空調動力の損失が不可避的に生ずる。また、ダクトや空調機の保温材等を通じた熱エネルギーの損失も不可避的に生ずる。

一方、上記実施形態や変形例の空調システム５のように、空調機６を車両用環境試験室１の中に配置する場合、車両用環境試験室１と空調機６とを繋ぐダクトが不要であり、また、ダクトや空調機の保温材等を通じた熱エネルギーの損失も生じない。

また、上記実施形態や変形例の空調システム５では、空調機６の風量が車風速ファン３の風量と比例するように空調ファン６Ａが制御装置８で制御されるため、シャシダイナモメータ設備２に搭載されている車両４の車速に連動して風量が増減する車風速ファン３の気流が空調機６の吸気側へ及ぼす影響が可及的に抑制される。すなわち、車風速ファン３と空調機６が相互に及ぼす気流の影響の度合いは、車風速ファン３と空調機６が設置されている空間の大きさが狭くなるに従って大きくなる。よって、車両用環境試験室１が比較的小さい場合、車風速ファン３と空調機６が各々独立して風量を増減すると、空調機６の吸気が不安定になる。この点、上記実施形態や変形例の空調システム５では、空調機６の風量が車風速ファン３の風量と比例するように制御されるため、車風速ファン３と空調機６の吸排気量がバランスし、空調機６の吸気が安定する。

上記実施形態や変形例の空調システム５の効果をシミュレーションで検証したので、その結果を以下に示す。図８は、第１比較例に係る車両用環境試験室の全体構成を示した概略図である。また、図９は、第２比較例に係る車両用環境試験室の全体構成を示した概略図である。本検証においては、図８に示すように、空調機を環境試験室の室外に設け、環境試験室の天井面に設けた吸排気口を介して環境試験室の空調を行う空調システムを比較例として用意した（以下、「比較例１」という）。また、本検証においては、図９に示すように、空調システム５から整流板７を省略し、車両用環境試験室１の天井面１Ｒに空調機６を吊り下げただけの空調システムを比較例として用意した（以下、「比較例２」という）。本検証においては、以下、図１に示した実施形態の空調システム５を「実施例１」、図６に示した変形例の空調システム５を「実施例２」と呼ぶことにする。

本検証において、環境試験室の寸法、空調機の寸法および整流板７の位置は以下の通りである。
＜環境試験室の寸法＞奥行：約１２ｍ；幅：約７ｍ；高さ：約４ｍ
＜空調機の寸法＞奥行：約１．６ｍ；幅：約３ｍ；高さ：約１．２ｍ
＜整流板７の位置＞床面から約３ｍの高さの位置

図１０Ａは、整流板７の長さに対する気流への影響を解析したシミュレーション結果の図である。図１０Ａの各図は、車両の幅方向略中央の鉛直断面におけるシミュレーション結果を示している。また、後述する図１０Ｃ～図１０Ｐの各図も同様に車両の幅方向中央の鉛直断面におけるシミュレーション結果を示している。図１０Ａで「無し」と記載されている図は比較例２に相当し、その他の図は実施例１に相当する。図１０Ａで「１．８５ｍ」、「２．８５ｍ」、「３．００ｍ」、「３．３０ｍ」、「３．８５ｍ」、「４．８５ｍ」、「５．８５ｍ」、「６．８５ｍ」、「７．８５ｍ」と記載されているのは、整流板７の寸法であり、ローラ２Ｆの上部から空調機６の底部へ至る長さを示している。

図１０Ａの各図を見ると判るように、車風速ファン３から吹き出された風は車両４に当たると車両４のボンネットやフロントガラスに沿って上へ流れる。しかし、図１０Ａで「無し」と記載されている比較例２相当の図を見ると判るように、整流板７が省略されている場合、車両４に当たって上へ流れた風は車両４の上部で逆流し、空調機６を経由せずに車風速ファン３へ吸い込まれていることが判る。一方、図１０Ａで「１．８５ｍ」、「２．８５ｍ」、「３．００ｍ」、「３．３０ｍ」、「３．８５ｍ」、「４．８５ｍ」、「５．８５ｍ」、「６．８５ｍ」、「７．８５ｍ」と記載されている実施例１相当の図を見ると判るように、整流板７がある場合、車両４に当たった風が空調機６を経由せずに車風速ファン３へ吸い込まれる風の量は抑制されている。この検証結果より、整流板７がある場合、整流板７が無い場合に比べると、寸法について上記したように比較的狭い環境試験室であっても車風速ファン３から吹き出た気流が空調機６を経ずに車風速ファン３へ再び吸い込まれるショートサーキット現象が生じず、車風速ファン３の発生する気流が空調機６の吸気に及ぼす影響が抑制されることが判る。そして、例えば、車風速ファン３の吹出口が車両４の前端から１～２ｍ程度離間しており、図１０Ａに示されるように空調機６が車風速ファン３の吹出口の真上付近に取り付けられている場合、整流板７の最適な長さは、少なくとも２．８５ｍ以上の長さを有し、より好ましくは３．３ｍ以上の長さを有していれば、車両４の上部で空調機６を経由せずに車風速ファン３へ吸い込まれる気流の発生を抑制できることが判る。整流板７の長さが３．３ｍ程度であれば、車両用環境試験室１の天井面１Ｒに照明が設置されていても、車両４やその周囲の照明光を整流板７が遮ることも殆ど無い。

整流板７がこのような長さを有していれば、車風速ファン３においてショートサーキット現象が生じにくいため、空調機６が車両用環境試験室１内の空気を適正に吸引し、車両用環境試験室１を設計条件に沿って速やかに空調可能となる。車両用環境試験室１の設計条件は、例えば、以下の通りである。
＜温度条件＞
－４０～＋２５℃ ±２．０℃
＜湿度条件＞
４０～７５％（成行）
＜移行条件＞
＋２５℃から０℃への移行（冷却）：２５分以内
０℃から－４０℃への移行（冷却）：８０分以内
－４０℃から０℃への移行（加熱）：８０分以内
０℃から２５℃への移行（加熱）：２５分以内

車両用環境試験室１の設計条件が例えば上記のように規定される場合、空調機６の能力は、以下のようにして決定することができる。すなわち、まず、車両用環境試験室１を構成する各材料（例えば、壁材や各種機器類）の比熱と重量を基に、車両用環境試験室１の設計条件のうち、空調機６の能力が最も要求される条件（例えば、最短の移行時間と最大の移行温度幅）を満たすのに必要な熱容量（ｋＪ／ｈ）を各材料について算出する。その
後、全ての構成要素の熱容量（Ｗ）の合計値を算出し、多少の余裕値を加えた数値を用いて、車両用環境試験室１の設計条件で規定される最短の移行時間を達成するために必要な全空調機６の能力（熱容量）を算出する。そして、算出値を空調機の台数で除算し、一台あたりの必要な能力を算出する。

このように、車両用環境試験室１の設計条件で規定される最短の移行時間をベースに、空調機６の能力が設定されている場合、車風速ファン３においてショートサーキット現象が生ずると、車両用環境試験室１の設計条件で規定される最短の移行時間を満たすことができない。この点、上記実施形態のように整流板７が設けられていれば車風速ファン３におけるショートカットが防止されるため、空調機６の能力に過大な余裕度を見込む必要がなく、安価な空調機を選択可能になる。

なお、空調機６の能力は、上記の手法で決定されるものに限られない。車両用環境試験室１の設計条件が上記以外の要件を規定している場合、空調機６の能力はこの要件に沿うように決定可能である。

図１０Ｂは、整流板７Ｌ，整流板７Ｒの効果を解析したシミュレーション結果の図である。図１０Ｂのシミュレーション結果は、環境試験室の寸法、空調機や車風速ファンの空気の流れは、図１０Ａと同様の条件に設定してシミュレーションを行った結果である。図１０Ｂにおいて「空調機方式」と記載されている図は比較例１に相当し、「天吊空調機方式＋整流板３．３０ｍ」と記載されている図は実施例１に相当し、「天吊空調機方式＋整流板＋衝立」と記載されている図は実施例２に相当する。図１０Ｂにおいて「空調機方式」と記載されている図を見ると判るように、比較例１のように整流板７が無い場合、車風速ファン３から吹き出た風は車両４に当たっても、車両４の左右両側で斜め後方に流れる。ところが、図１０Ｂにおいて「天吊空調機方式＋整流板３．３０ｍ」と記載されている図を見ると判るように、実施例１のように整流板７がある場合、車風速ファン３から吹き出た風は車両４に当たると車両４の左右両側で車両４の真横の方へ流れ、気流の一部は空調機６を経由せずに車風速ファン３へ直接流れている。一方、図１０Ｂにおいて「天吊空調機方式＋整流板＋衝立」と記載されている図を見ると判るように、実施例２のように整流板７Ｌ，整流板７Ｒがある場合、車風速ファン３から吹き出た風は、車両４に当たって車両４の左右両側に流れると、整流板７Ｌ，整流板７Ｒの板面に案内されて車両４の左右両側で斜め後方に流れる。すなわち、実施例２であれば、車両４に当たってから空調機６を経由せずに車風速ファン３へ直接流れる気流が整流板７Ｌ，整流板７Ｒで遮られるため、車両４の左右で空調機６を経由せずに車風速ファン３へ吸い込まれる気流の発生を抑制できることが判る。

また、空調ファンの動力について試算したところ、例えば、比較例１において空調ファンに必要な動力が３０ｋＷの場合、実施例１に置き換えると６台ある空調ファン６Ａの動力の合計値が４．５ｋＷであり、実施例１は比較例１に比べて空調ファンの動力を約８５％程度も低減できるという結果となった。また、冷凍機の冷凍能力について試算したところ、例えば、比較例１において冷凍機に必要な冷凍能力が２０７ｋＷの場合、実施例１に置き換えると冷凍機９の冷凍能力は１９０ｋＷであり、実施例１は比較例１に比べて冷凍機の冷凍能力を約１５％程度も低減できるという結果となった。これは、ダクトが不要になるため、空調ファンの圧力損失を小さくできることや、空調機本体およびダクトから機械室への放熱ロスが低減できること、空調機本体およびダクトの熱容量を低減できることなどが理由と考えられる。

図１０Ｃは、比較例２に相当する車両用環境試験室で天井高が８ｍある場合の気流と温度分布を解析したシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｄは、比較例２に相当する車両用環境試験室で天井高が８ｍある場合の気流と風速の分布を解析したシミュレー
ション結果の図である。また、図１０Ｅは、比較例２に相当する車両用環境試験室で天井高が４ｍある場合のシミュレーション結果の図である。図１０Ｅにおいて「温度」と記載されている図が気流と温度分布を解析したシミュレーション結果を示し、図１０Ｅにおいて「速度」と記載されている図が気流と速度分布を解析したシミュレーション結果を示している。図１０Ｃ，図１０Ｄと図１０Ｅとを見比べると判るように、車両用環境試験室の天井高が８ｍある場合、天井高が４ｍある場合に比べると、空調機６と車風速ファン３が互いに離れているため、空調機６へ向かって流れる気流が車風速ファン３の吸気口へ吸い込まれにくい。すなわち、車風速ファン３の気流が空調機６に影響を及ぼしにくい。このことから、車両用環境試験室の天井高を低くしたい場合、比較例２の形態では車風速ファン３の気流が空調機６に影響を及ぼすため、実施例１や実施例２の形態が有効であることが判る。

図１０Ｆは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが１．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｇは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが２．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｈは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが３．００ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｉは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが３．３０ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｊは、実施例２に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが３．３０ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｋは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが３．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｌは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが４．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｍは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが５．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｎは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが６．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。また、図１０Ｏは、実施例１に相当する車両用環境試験室で整流板７の長さが７．８５ｍある場合のシミュレーション結果の図である。

図１０Ｆを見ると判るように、整流板７の長さが１．８５ｍ程度の場合、車両４に当たった風の一部が空調機６を経由せずに車風速ファン３へ吸い込まれていることが判る。一方、図１０Ｇから図１０Ｏまでの各図を見ると判るように、整流板７の長さが２．８５ｍ以上ある場合、車両４に当たった風が空調機６へ吸い込まれており、車風速ファン３の気流が空調機６の吸気に影響を殆ど及ぼさないことが判る。

図１０Ｐは、比較例１に相当する車両用環境試験室のシミュレーション結果の図である。比較例１のように空調機の吸気口が天井面にある場合、空調機の吸気口が車風速ファン３から離れているため、車風速ファン３の気流が空調機の吸気に影響を殆ど及ぼさないことが判る。

１・・車両用環境試験室：１Ｆ・・床：１Ｒ・・天井面：１ＷＦ，１ＷＢ，１ＷＬ，１ＷＲ・・壁面：２・・シャシダイナモメータ設備：２Ｆ，２Ｒ・・ローラ：３・・車風速ファン：４・・車両：５・・空調システム：６・・空調機：６Ａ・・空調ファン：６Ｃ・・加湿ノズル：６Ｄ・・電気ヒータ：６Ｅ・・直膨コイル：６Ｆ・・ドレンパン：６Ｅ－ｉｎ・・冷媒入口：６Ｅ－ｏｕｔ・・冷媒出口：７・・整流板：７Ｌ・・整流板：７Ｒ・・整流板：７Ａ・・点検扉：８・・制御装置：９・・冷凍機：１０・・冷却塔：１１・・加湿器：１２・・除湿機

Claims

ダイナモメータと、前記ダイナモメータに載る車両へ走行風を送る車風速ファンが室内に設置されている車両用環境試験室の空調システムであって、
前記車両用環境試験室の天井面のうち前記車風速ファン付近に設置されており、前記車風速ファンの風向と逆方向に気流を発生させる空調ファンを有する空調機と、
前記車風速ファンの風量に比例するように前記空調ファンの風量を調整する制御装置と、を備える、
車両用環境試験室の空調システム。
前記空調機は、前記車両用環境試験室の天井面において、前記ダイナモメータに載る車両に対し横向きの方向沿いに並ぶ複数の前記空調ファンを内蔵し、
前記制御装置は、前記各空調ファンの風量を、前記車風速ファンの風量に比例するように調整する、
請求項１に記載の車両用環境試験室の空調システム。
前記車両用環境試験室の上部に配置される板状の部材であり、少なくとも前記ダイナモメータの前輪用のローラの上部から前記空調機の底部へ至る第１整流板を更に備え、
前記車両用環境試験室の天井面は、水平面であり、
前記第１整流板は、前記天井面と平行に配置されている、
請求項１または２に記載の車両用環境試験室の空調システム。
前記ダイナモメータに載る車両の左右両側に各々立設される衝立状の第２整流板を更に備える、
請求項１または２に記載の車両用環境試験室の空調システム。
前記ダイナモメータに載る車両の左右両側に各々立設される衝立状の第２整流板を更に備える、
請求項３に記載の車両用環境試験室の空調システム。
ダイナモメータと、前記ダイナモメータに載る車両へ走行風を送る車風速ファンが室内に設置されている車両用環境試験室の空調システムであって、
前記車両用環境試験室の天井面のうち前記車風速ファン付近に設置されており、前記車風速ファンの風向と逆方向に気流を発生させる空調ファンを有する空調機と、
前記車両用環境試験室の上部に配置される板状の部材であり、少なくとも前記ダイナモメータの前輪用のローラの上部から前記空調機の底部へ至る第１整流板と、
前記ダイナモメータに載る車両の左右両側に各々立設される衝立状の第２整流板と、を備え、
前記車両用環境試験室の天井面は、水平面であり、
前記第１整流板は、前記天井面と平行に配置されている、
車両用環境試験室の空調システム。
前記第２整流板は、前記車両用環境試験室の床から前記第１整流板へ至る高さを有する、
請求項５または６に記載の車両用環境試験室の空調システム。
前記第２整流板は、前記車風速ファンから吹き出る風の方向に対して斜め側方に傾いている、
請求項４から７の何れか一項に記載の車両用環境試験室の空調システム。
前記第２整流板は、前記ダイナモメータに載る車両の前輪付近から前記車両用環境試験室の壁面へ至る横幅を有する、
請求項４から８の何れか一項に記載の車両用環境試験室の空調システム。