JP7273658B2

JP7273658B2 - 軌条車両

Info

Publication number: JP7273658B2
Application number: JP2019152518A
Authority: JP
Inventors: 貴裕眺野; 美沙紀今; 創司川上; 知生林; 正浩菅沢; 有哉二村; 智行福永; 直樹岡本
Original assignee: Hitachi Ltd; Central Japan Railway Co
Current assignee: Hitachi Ltd; Central Japan Railway Co
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2023-05-15
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: JP2021030859A

Description

本発明は、軌条車両に関する。

敷設された軌道に沿って運行される軌条車両は、床面をなす台枠と、台枠の長手方向の両端部に立設される妻構体と、台枠の幅方向の両端部に立設される側構体と、妻構体および屋根構体の上端部に載置される屋根構体からなる６面体の軌条車両構体を有する。台枠の上面には、座席およびテーブル等が固定される上床が備えられる。

台枠と上床との間の空間に、車内の各部の空気を空調装置へ導く循環空気ダクト（リターン（ＲＡ）ダクト）や、空調装置で温度湿度を調和した調和空気を車内の各部へ導く調和空気ダクト（ＣＡダクト）がレール方向に沿って備えられる。台枠の下方に設置される空調装置の上面には、循環空気を空調装置の内部に取り入れるリターン空気口と、調和空気を車内へ供給するための調和空気口とが備えられる。

また、台枠を高さ方向に貫通するとともに、リターン空気口と再循環ダクト、ならびに、調和空気口と調和空気ダクトとを接続する２本の接続ダクトが設置される。

特許文献１に、台枠と上床との間の空間に、レール方向に沿う調和空気ダクトや循環空気ダクトを備え、台枠の下方に空調装置を備える鉄道車両のダクト配置等が開示されている。

特開２００６－７９０１号公報

循環空気ダクトには、鉄道車両の長手方向の両端部の車内やデッキの空気を空調装置に導くことが求められるので、その全長が比較的長くなりやすい。循環空気ダクトが長くなるに従い、設置にともなう車両の重量増や製作工数の増加を招く。また、循環空気ダクトを空気が流れる間に生じる摩擦損失に起因する圧力損失や、循環空気ダクトと上述した接続ダクトとの接続部を通過する際に空気が大きく乱れることによって生じる２次流れ損失等に起因する圧力損失も、循環空気ダクトが長くなるに従い大きくなる傾向がある。

このため、空調装置において、長い循環空気ダクトにおける比較的大きな圧力損失を補うために大きな静圧を有する室内送風機と、この室内送風機を駆動する高出力の電動機とを採用することによるコスト高や、室内送風機駆動時の消費電力の増大を招くなどの懸念があった。

本発明は、室内送風機の負荷となる循環空気ダクトに係わる圧力損失を低減し、ダクトの製造および設置に係わるコストおよびそれらの重量を低減できる軌条車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、代表的な本発明にかかる軌条車両の一つは、室外機と、前記室外機に冷媒配管で接続される室内機と、を備えるセパレート式空調装置を備える軌条車両において、前記室内機は、前記軌条車両の車外より導入される新鮮空気と、前記軌条車両の車内より導入される循環空気と、が満たされる室内機室チャンバに配置され、前記室内機室チャンバは、前記軌条車両の構体の底部を構成する構体底部と、前記構体底部に略平行に備えられる上床と、前記構体底部と前記上床との間の空間に備えられるとともに前記軌条車両の幅方向に沿って略鉛直に備えられる床中仕切壁と、によって区画されることにより達成される。

本発明によれば、室内送風機の負荷となる循環空気ダクトに係わる圧力損失を低減し、ダクトの製造および設置に係わるコストおよびそれらの重量を低減できる軌条車両を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、鉄道車両の側面図である。図２は、図１に示す鉄道車両の長手方向に交差するＥ－Ｅ断面図である。図３は、図１に示す鉄道車両のＧ部の軌条車両の長手方向に沿う拡大断面図である。図４は、図１に示す鉄道車両の長手方向に交差するＦ－Ｆ断面図である。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態を説明する。軌条車両は、敷設される軌道に沿って運行される車両であり、鉄道車両、モノレール車両、路面電車、新交通車両等を含む。軌条車両の代表例として鉄道車両を取り上げ、本発明の実施の形態を説明する。まず、説明に供する各方向を定義する。軌条車両の長手方向またはレール方向をＸ方向、軌条車両の幅方向または枕木方向をＹ方向、軌条車両の高さ方向をＺ方向とし、以下、単にＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と記す。

図１は、鉄道車両の長手方向に交差する側面図であり、図２は、図１に示す鉄道車両の長手方向に交差するＥ－Ｅ断面図である。鉄道車両１は、６面体をなす構体３のＸ方向の両端部を軌道（レール）９０の上を転動する車輪を有する台車に支持される。構体３は、底面をなす構体底部７と、構体底部７のＹ方向の両端部に立設される側構体６と、構体底部７のＸ方向の端部に立設される妻構体（図示なし）と、側構体６および妻構体の上端部に載置される屋根構体５から構成される（図２参照）。側構体６には、窓部や乗客等の乗降に供される側引戸などが備えられる。

図１，２を参照して、構体３を構成する構体底部７からＸ方向に側構体下端部６ａの高さ寸法（Ｚ方向）の位置に、構体底部７にほぼ平行に上床７２が備えられる。上床７２の上面には、座席７０等が載置される。構体３は、Ｘ方向に沿って区画される両側の床上機器室Ａ及びそれらに挟まれた客室Ｃと、上床７２と構体底部７と側構体下端部６ａとによって囲まれる床下機器室Ｂ１（Ｂ２）を備える。また、妻構体と平行に、客室Ｃと床上機器室Ａとを仕切る客室仕切り壁７４が備えられる。客室仕切り壁７４には、隣接する鉄道車両１へ乗客等が移動できる通路に通じるデッキ扉７６が設置される。図１中の粗点線で囲まれる区画は、鉄道車両１の車外圧力変動の影響が及ばない気密区画Ｄである。

図３は、図１に示す鉄道車両のＧ部の鉄道車両の長手方向に沿う拡大断面図であり、図４は、図１に示す鉄道車両の長手方向に交差するＦ－Ｆ断面図である。構体３をなす構体底部７と上床７２と側構体下端部６ａとで囲まれる空間には、床下機器室Ｂ１と室内機室チャンバ１０と機器室チャンバ１１とが備えられる。床下機器室Ｂ１は気密区画Ｄ（図１参照）の外に位置し、室内機室チャンバ１０と機器室チャンバ１１とは気密区画Ｄの内に位置する。

鉄道車両１に搭載される空調装置は、室外機（図示なし）と室内機２０とが離れて配置されるセパレート式である。室外機は、その筺体の内部に室外送風機と室外熱交換器と圧縮機とアキュムレータとを備えており、室内機２０は、その筺体の内部に室内熱交換器と室内送風機とを備える。室外熱交換器とアキュムレータと圧縮機と室内熱交換器とは、各々が直列に冷媒配管で接続されており、閉じた冷凍サイクルを構成する。冷凍サイクルの内部には冷媒が封入され、室外機と室内機２０とを循環する。室外機は、床上機器室Ａまたは床下機器室Ｂ１の内部に配置され、室内機２０は室内機室チャンバ１０の内部に配置される。

床下機器室Ｂ１は、構体底部７と床中仕切壁１２と側構体下端部６ａと上床７２とによって区画される。気密区画Ｄの外に備えられる床下機器室Ｂ１には、換気装置（図示なし）によって車外の新鮮空気を室内機室チャンバ１０に導く新鮮空気ダクト２２と、床下機器室Ｂ１を区画する上床７２に離散的に設けられる複数の循環空気取り入れ口７２Ｒと室内機室チャンバ１０とを接続する循環空気ダクト２３とが備えられる。新鮮空気ダクト２２および循環空気ダクト２３の終端部は、床下機器室Ｂ１と室内機室チャンバ１０とを区画する床中仕切壁１２を貫通して室内機室チャンバ１０内に開口しており、新鮮空気ダクト２２を通じて新鮮空気２２Ｆが、また循環空気ダクト２３を通じて循環空気２３Ｒが、それぞれ室内機室チャンバ１０の内部に導入される（図４参照）。

室内機室チャンバ１０は、構体底部７と床中仕切壁１２と側構体下端部６ａと上床７２とによって区画される。気密区画Ｄの内部に備えられる室内機室チャンバ１０を区画する上床７２には、車内の空気を室内機室チャンバ１０の内部に直接（ダクトを介さず）導入するための複数の循環空気取り入れ口７２Ｒが備えられる。室内機室チャンバ１０は、新鮮空気ダクト２２を通じて車外から導入される新鮮空気２２Ｆと、循環空気ダクト２３を通じて導入される客室Ｃから循環空気２３Ｒと、室内機室チャンバ１０を区画する上床７２に設けられる循環空気取り入れ口７２Ｒから室内機室チャンバ１０に直接導入される循環空気２３Ｒと、で満たされる。

室内機２０の筺体には、室内機室チャンバ１０内にて開口し、新鮮空気２２Ｆと循環空気２３Ｒとが混合した混合空気をその筺体の内部に取り入れるための混合空気取り入れ口３１Ｒが備えられる。更に室内機２０には、室内熱交換器（図示なし）で温湿度が調和された調和空気２４Ｃを客室Ｃへ導くための調和空気ダクト２４が接続される。

調和空気ダクト２４は、Ｚ方向に沿うとともに上床７２を貫通する垂直部と、この垂直部の終端から上床７２の車内側の表面に沿ってＸ方向に延設される水平ダクトからなる。水平ダクトはＸ方向に所定の間隔でＺ方向に分岐する複数の分岐ダクトを有しており、室内機２０で調和された調和空気２４Ｃは調和空気ダクト２４を経由して、客室Ｃの各部へ供給される。

機器室チャンバ１１は、同様に、構体底部７と床中仕切壁１２と側構体下端部６ａと上床７２とによって区画される。気密区画Ｄの内部に備えられる機器室チャンバ１１を区画する上床７２には、車内の空気を機器室チャンバ１１の内部に導入するための複数の循環空気取り入れ口７２Ｒが備えられる。機器室チャンバ１１には、鉄道車両１の照明設備や放送案内設備等へ給電する補助電源装置等の電気品３２が設置される。機器室チャンバ１１の内部に取り込まれる循環空気２３Ｒは、電気品３２から排熱を奪った（冷却した）後、機器室チャンバ１１に接続される換気装置（排気装置、図示なし）によって排気空気２５Ｅとなって車外へ排出される。

上述した構成によれば、室内機室チャンバ１０に、新鮮空気２２Ｆを室内機２０に導く新鮮空気ダクト２２および循環空気２３Ｒを室内機２０に導く循環空気ダクト２３を接続することで、ダクト長を短縮することができるため、新鮮空気ダクト２２および循環空気ダクト２３を鉄道車両１に備える製作工数を小さくすることができる。

さらに、新鮮空気ダクト２２および循環空気ダクト２３の全長を短縮することができるため、鉄道車両の軽量化を促進することができる。

さらに、新鮮空気ダクト２２および循環空気ダクト２３の全長を短縮することによって、室内機２０に内蔵される室内送風機の吸込み側の圧力損失を小さく抑えることができるので、室内送風機を駆動する電動機に出力の低いものを用いることができ、また室内送風機駆動時の消費電力を低減することができる。

本実施形態によれば、新鮮空気ダクト２２および循環空気ダクト２３に起因する室内送風機の負荷となる圧力損失を低減し、ダクトの製造および設置に係わるコストおよびダクトに関連する部品の重量を低減できる鉄道車両を提供することができる。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

Ａ…床上機器室、Ｂ１、Ｂ２…床下機器室、
Ｃ…客室（乗務員室含む）、Ｄ…気密区画、
１…鉄道車両、３…構体、
５…屋根構体、６…側構体、
６ａ…側構体下端部、７…構体底部、
１０…室内機室チャンバ、１１…機器室チャンバ、
１２…床中仕切壁、
２０…室内機、
２２…新鮮空気ダクト、２２Ｆ…新鮮空気、
２３…循環空気ダクト、２３Ｒ…循環空気、
２４…調和空気ダクト、２４Ｃ…調和空気、
２５Ｅ…排気空気、
３１Ｒ…混合空気取り入れ口、３２…電気品、
７０…座席、７２…上床、
７２Ｒ…循環空気取り入れ口、７４…客室仕切り壁、
７６…デッキ扉、９０…軌道、
Ｘ…長手方向（レール方向）、Ｙ…幅方向（枕木方向）、
Ｚ…高さ方向

Claims

室外機と、前記室外機に冷媒配管で接続される室内機と、を備えるセパレート式空調装置を備える軌条車両において、
前記室内機は、前記軌条車両の車外より導入される新鮮空気と、前記軌条車両の車内より導入される循環空気と、が満たされる室内機室チャンバに配置され、
前記室内機室チャンバは、
前記軌条車両の構体の底部を構成する構体底部と、
前記構体底部に略平行に備えられる上床と、
前記構体底部と前記上床との間の空間に備えられるとともに前記軌条車両の幅方向に沿って略鉛直に備えられる床中仕切壁と、によって区画される、
ことを特徴とする軌条車両。
請求項１に記載される軌条車両において、
前記軌条車両は、
一方の端部が前記床中仕切壁を貫通して前記室内機室チャンバ内に開口する新鮮空気ダクトと、
一方の端部が前記床中仕切壁を貫通して前記室内機室チャンバ内に開口する循環空気ダクトと、を備える、
ことを特徴とする軌条車両。
請求項１に記載される軌条車両において、
前記室内機は、前記室内機室チャンバ内に開口した、前記新鮮空気と前記循環空気とが混合した混合空気を取り入れるための混合空気取り入れ口を有する、
ことを特徴とする軌条車両。