JPH06166371A - 乗り物内部の圧力の急激な変化を防止する方法及び装置 - Google Patents

乗り物内部の圧力の急激な変化を防止する方法及び装置

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JPH06166371A
JPH06166371A JP5198946A JP19894693A JPH06166371A JP H06166371 A JPH06166371 A JP H06166371A JP 5198946 A JP5198946 A JP 5198946A JP 19894693 A JP19894693 A JP 19894693A JP H06166371 A JPH06166371 A JP H06166371A
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 換気または空気調和されている乗り物の外部
の圧力が急激に変化した時に、常に該乗り物の内部圧力
を所定の速度で変化させる方法及び装置を提供する。 【構成】 本発明による装置は乗り物の外部または内部
の圧力の経時変化を検出してこの変化を表わす信号を発
する検出器(16)と、乗り物の外部空気吸入ダクト及
び内部空気排出ダクトを閉鎖する閉鎖手段(6、7)
と、検出器から信号を受け取り、内部圧力または外部圧
力の経時変化率が第一の所定率を上回った際に前記両ダ
クトを閉鎖させ、内部圧力または外部圧力の経時変化率
が第二の所定の率を下回った際に前記両ダクトを再び開
放させる制御ユニット(14)と、乗り物の外部と内部
との間に制御された空気流を発生させることによって内
部圧力と外部圧力とを平衡させ、乗り物内部の圧力の経
時変化を設定値より下に抑える手段とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、乗り物、特に陸上用乗
り物の内部の圧力の急激な変化を防止する方法及び装置
に係わる。このような方法及び装置は特に高速列車に適
用し得る。
【0002】
【従来の技術】大気中を移動する乗り物の外壁には、乗
り物自体の形状及び運行速度に応じた圧力が印加され
る。乗り物が障害物(トンネル口、橋、軌道付近の様々
な物体など)の近傍を通過する時、または別の乗り物と
擦れ違う時、乗り物がその周囲にもたらす空力速度場が
変形する。その結果、乗り物の外壁に印加される圧力が
急激に変化する。この効果は乗り物の速度が大きいほど
顕著となる。なぜなら印加圧力は速度の2乗にほぼ比例
するからである。
【0003】内部の空気が空気調和または換気によって
外部から取り入れられた新しい空気と交換される乗り物
の場合、乗り物内部の圧力は乗り物外部の圧力に近似す
る。外部圧力の変化は乗り物の内部に、換気回路の断面
寸法に従いほとんど瞬間的に伝達される。特に換気回路
の特徴により、空気調和または換気中の乗り物の内部に
圧力変化が伝達されるのに必要な時間がこのように短く
なることが認められる。急激に起こるこの伝達現象は、
(例えば航空機で)乗り物内部が与圧されている場合に
は生起しない。
【0004】例えば高速列車がトンネルまたは切り通し
に進入する場合、車両の外壁上で急速な圧力変化が起こ
る。この急激な変化はトンネルまたは切り通しによって
規定された閉鎖空間内に波及し、“圧力波”という名称
で知られている。加えて、車両外部の閉鎖空間中を伝播
する上記圧力波は閉鎖空間の末端で反射され、それによ
って直接波と同じ大きさの反射圧力波を生じる。車両が
相当程度の密閉性を有していると、このような圧力変化
は車両内部に車両の換気及び空気調和回路を介して急速
に伝わり、乗客に甚だしい不快感をもたらす。通常、上
記圧力変化のレベルは1秒足らずで2,000Paにも
達し得る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この圧力波問題を軽減
するために、或る種の高速列車では、換気回路内に配置
された“スティープフロント”ファンが用いられてい
る。このファンは或る程度圧力波の伝播を妨害するが、
高価でかつ騒音が激しいという欠点を有する。このファ
ンの設置によって、車両を可能なかぎり軽量化する多大
の努力が払われるにもかかわらず、無視できない重量及
び体積が加わる。このファンは大量の電力を消費し、し
かも各車両に2個ずつ必要である。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記のような不都合を軽
減するために、本発明は、換気または空気調和中の乗り
物の外部の圧力が急激に変化した時には常に該乗り物の
内部圧力を所定の速度で変化させることを目的とする。
その実現のためには適当な装置が実時間で作動して、空
気調和または換気回路の外形寸法を急速に調節する。こ
の調節は、該調節によって乗り物内に流入する空気の流
量が変化することにより乗り物内部の圧力が所定の時間
関係に従って変化するように行なわれる。内部圧力と外
部圧力とが平衡するやいなや、換気回路は新鮮な空気へ
の換気を再び通常どおりに行ない得る状態に戻される。
換気回路内に配置される上記のような装置を用いること
は、(列車の速度、障害物の特性、周囲のトポロジーな
どに起因して)外部圧力に起こり得る突然の変化がどの
ようなものであれ、空気調和または換気による空気の入
れ換え用に設計された回路の、乗り物の内部圧力を制御
する回路への変換(またはこの逆の変換)をきわめて急
速に行なうことに等しい。
【0007】即ち本発明は、吸入空気を換気または空気
調和システムへと導く吸入ダクトに接続された外部空気
吸入口と、内部空気を外部へ排出する排出ダクトと接続
された内部空気排出口とを有する換気または空気調和中
の乗り物内の圧力の急激な変化を防止する装置であっ
て、乗り物の圧力波を検出してこの圧力波を表わす信号
を発する検出器と、吸入ダクト及び排出ダクトを閉鎖す
る閉鎖手段と、検出器から信号を受け取る制御ユニット
とを含み、検出器は乗り物の外部または内部の圧力の経
時変化を検出し、制御ユニットは内部圧力または外部圧
力の第一の所定の経時変化率に基づいて前記両ダクトの
閉鎖を制御し、かつ内部圧力または外部圧力の経時変化
率が第二の所定の率を下回った後前記両ダクトの再開放
を制御し、また乗り物内部の圧力の経時変化を設定値よ
り下に維持すべく、乗り物の外部と内部との間に制御さ
れた空気流を発生させることによって内部圧力と外部圧
力とを平衡させる手段が設けられており、この手段は分
岐接続管を含む装置を提供する。
【0008】圧力の経時変化を検出する検出器は圧力セ
ンサまたは瞬間流量センサであり得る。
【0009】好ましくは、ダクト閉鎖手段は吸入ダクト
及び排出ダクトの内部に配置されたフラップから成る。
このようなダクト閉鎖手段は容易に実現され得る。
【0010】各フラップは当該フラップに固定された、
アクチュエータによって制御されるシャフトの軸線周囲
に回動可能であり得る。
【0011】内部圧力と外部圧力とを平衡させる手段は
乗り物の通風口を含み得る。
【0012】上記圧力平衡手段は、吸入ダクト及び/ま
たは排出ダクトを部分的に閉鎖するように用いられる前
記ダクト閉鎖手段を含み得る。
【0013】圧力平衡手段はまた、制御ユニットの制御
下に開閉される分岐接続管を含み得る。その場合、共通
の閉鎖手段が吸入ダクト及び排出ダクトの一方と分岐接
続管とを交互に開閉し得る。
【0014】本発明の装置を、吸入ダクト及び排出ダク
ト用の閉鎖手段を部分的に作動させることによって通常
の空気調和流量を制御するように変形することも可能で
ある。
【0015】本発明は、換気または空気調和中の乗り物
内の圧力の急激な変化を防止する方法も提供し、この方
法は乗り物内部の圧力を測定する段階、時間の関数とし
ての圧力勾配を計算する段階、時間の関数としての圧力
勾配の絶対値が快適条件によって規定されたしきい値を
越える場合に乗り物の吸入ダクト及び排出ダクトを閉鎖
する段階、乗り物内部の圧力の経時変化を設定値より下
に維持すべく、乗り物の外部と内部との間に制御された
空気流を発生させることによって内部圧力と外部圧力と
を平衡させる段階、及び乗り物内部の圧力の、時間の関
数としての勾配の値が十分な快適条件に対応する前記設
定値を下回った際に前記吸入ダクト及び排出ダクトを開
放する段階を有する。
【0016】
【実施例】添付図面を参照して以下に説明する本発明の
非限定的実施例から本発明の上記以外の細部及び特徴が
明らかとなり、本発明はより良く理解されよう。
【0017】図1に示した高速列車の車両1は通常の換
気回路を有する。車両1は外部空気吸入用のダクト2を
具備しており、このダクト2は吸入口3と、車両内に配
置された換気回路との間に伸長している。車両1は、車
両内の換気回路と排出口5との間に伸長する内部空気排
出用のダクト4も具備している。車両内の換気回路の様
々な構成要素(空気の部分的循環路、暖房または空気調
和手段、ファン等)は本発明の装置の機能に特に影響し
ない。
【0018】急激な圧力変化を生起させる領域を車両1
が通過する際、比較的大きい体積(約1〜2m3)の空
気がダクト2及び4を経て急激に車両内に入り込み、ま
たは車両から出てゆく。車両内の空気の体積がこのよう
に急激に変化することが圧力の変化に直接関連し、この
圧力変化は本発明によればダクト2及び4内にシャッタ
要素を配置することによって制御される。
【0019】本発明の装置は次のように機能する。生じ
る圧力波はその瞬間的な作用の一つ(例えば圧力や瞬間
流量の急激な変化)によって通常の種類の検出器に検出
される。列車の内部または外部において該列車の1箇所
以上で検出を行なうことにより、現象の予測が可能であ
る。圧力波が検出されるやいなや直ちにシャッタ要素が
ダクト2及び4を完全に、またはほぼ完全に閉鎖する。
次に、圧力波に起因する空気流の流量が逃がし口によっ
て制御される。この逃がし口は予め規定された外形寸法
を有し得る。あるいは他の場合には、逃がし口の外形寸
法は設定された内部圧力変化速度に応じて調節される。
所定の外形寸法を有する逃がし口は、場合によってはそ
の一部が乗り物の通風口から成り得る。即ち、乗り物の
内部と外部との間で交換される空気の流れは、(正また
は負の)圧力変化が乗り物内の乗客にとって不快となら
ないことを保証する十分長い期間にわたって生じるよう
にされる。
【0020】圧力波の制御は、内部圧力と外部圧力とが
平衡するやいなや中断される。その後、ダクト2及び4
が再び開放される。乗り物の換気システムは通常の機能
を回復し、使用済みの空気を排出して新鮮な空気と交換
する。
【0021】図2に、本発明の装置が特定例においてど
のように機能するかを示す。この例の場合、シャッタ要
素は、吸入ダクト2内に配置されたフラップ6と排出ダ
クト4内に配置されたフラップ7とから成る。圧力変化
検出器16(例えば圧力センサまたは瞬間流量センサな
ど)は乗り物の下方に配置されている。検出器として
は、圧力変化をそのいずれか一つの作用によって検出す
るセンサを1個以上用いることができる。
【0022】即ち、圧力が増加した場合にセンサの種類
に従って、外部圧力自体の増加、内部圧力の増加の開始
(センサを乗り物内部に配置)、ダクト2への入り口3
における瞬間流量の著しい増加、またはダクト4の出口
5における空気の流動方向の反転を検出することができ
る。
【0023】フラップ6及び7の外形寸法はダクト2及
び4の外形寸法に適合している。フラップ6及び7は入
り口3及び出口5の近傍に配置されている。フラップ6
及び7は、シャフト10及び11上に位置して回動可能
である。シャフト10及び11はフラップ6及び7に、
該フラップの一つの辺沿いに固定されており、かつダク
ト2及び4の壁と関係付けられたヒンジシステム8及び
9と協働する(図3及び図4参照)。シャフト10及び
11は、乗り物の荷重支持構造15に取り付けられたア
クチュエータ12及び13によってそれぞれ回転され
る。アクチュエータ12及び13は空気式であっても、
液圧式であっても、あるいはまた電気機械的な装置であ
ってもよい。
【0024】電子システム14は(1個以上の)センサ
16によって発せられた信号を処理して、アクチュエー
タ12及び13のための制御信号を発生する。電子シス
テム14は、フランス特許第2 613 089号に開
示されたようなシステムであり得る。電子システム14
は列車の全体制御システム内に組み込み可能である。
(1個以上の)圧力波検出器16が過大であるとなされ
る圧力波を検出するやいなや直ちに電子システム14
は、アクチュエータにフラップを閉じさせる命令信号を
発生する。フラップはきわめて急速に、例えば1/10
秒で閉じられる。好ましくは、フラップは僅かな慣性し
か有しない物質、例えばアルミニウムまたは複合材料か
ら成る。
【0025】フラップが閉じられると同時に、電子シス
テム14は換気または空気調和装置の停止も制御する。
停止された換気または空気調和装置はフラップが再び開
かれると、やはり電子システム14の制御下に作動状態
に戻される。
【0026】圧力波検出器16が乗客にとって許容しが
たい圧力変化をもはや検出しなくなるやいなや、電子シ
ステム14はフラップを徐々に再び開かせる。フラップ
が再び開かれるのに掛かる時間は、所望の快適度に関連
する。この時間は実験によって決定し得る。上記時間を
電子システム14によって、外部圧力の変化の振幅、変
化の持続時間等のような幾つかのパラメータの関数とし
て決定することも可能である。即ち、外部圧力の変化が
実験または計算によって設定し得るレベルを下回るとダ
クトが再び開放される。外部圧力の急激な変化によって
もたらされる瞬間空気流量が普通の換気流量をはるかに
上回ることを勘案すれば、フラップは圧力が突然変化す
る領域外では機能しなくともよい。圧力波が存在しない
時、フラップは換気システムの正常な作動を妨害しない
ように完全に格納し得る。
【0027】先に述べたように、内部圧力と外部圧力と
が平衡状態に戻ることを可能にする空気の漏出は、乗り
物の通風口がその一部を成し得る逃がし口によって制御
される。
【0028】逃がし口は、上記通風口以外にも様々なも
のをその一部とし得る。フラップがダクトを部分的にし
か閉鎖しなければ、幾分かの空気流の通過が可能とな
る。ダクトを完全に閉鎖する各フラップが、計算または
実験によって決定された直径の孔を具えていてもよい。
【0029】本発明の装置は空気調和または換気の空気
流量を直接制御しない。しかし、例えば外部の温度が非
常に高いかまたは非常に低い場合、本発明の装置は通常
の空気調和流量を制御して互いに異なる幾つかの有効な
空気調和形態を実現するのに用いることができる。その
ために幾つかの変形が可能である。
【0030】定格換気流量を低下させるべく、フラップ
の定位置を部分的に開いた位置とし得る。
【0031】この場合空気流量は、アクチュエータの性
能があらゆる可能なフラップ位置の有効な制御を実現す
るのに適していれば、フラップ位置の連続制御によって
制御し得る。フラップ位置は、例えば流量計による換気
流量の測定に基づいて行なわれる調節の結果として得ら
れる。
【0032】内部圧力と外部圧力との平衡は、図5に示
した装置によっても達成し得る。この変形例では、吸入
ダクト2に分岐接続管17が設けられている。しかし、
この分岐接続管17はフラップ6と7との間に位置する
換気回路の任意の地点に接続し得る。圧力波が存在しな
い時、分岐接続管17は通常閉鎖されている。
【0033】図5の装置は次のように機能する。検出器
16が圧力波の存在を検出するやいなやダクト2及び4
が閉鎖され、分岐接続管17は開放される。一方の主換
気管路の閉鎖、及び分岐管路の開放は互いに独立の二つ
の機構によって行なわれ得るが、図5に示したような単
一の機構によっても可能であり、単一機構の場合はフラ
ップ6が上記2管路の一方の閉鎖と他方の開放とを同時
に行ない得る。分岐接続管17は圧力波に起因する空気
流を制御し、かつ乗り物の通風口の機能を補佐する。分
岐接続管17の外形寸法は予め規定し得る。あるいは他
の場合には、分岐接続管は圧力の経時変化との間に設定
された関係に従って調節され得る外形寸法を有するスロ
ートを有し得る。
【0034】圧力平衡が達成されたと考えられるように
なるやいなや、ダクト2及び4は再び開放され、分岐接
続管17は閉鎖される。換気システムは通常の機能を回
復する。
【0035】本発明の装置は、きわめて僅かな電力しか
消費しないという利点も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】空気調和または換気用の吸気ダクト及び排気ダ
クトを具備した軌道車両を示す概略的説明図である。
【図2】本発明による装置の機能の説明図である。
【図3】本発明による装置の吸気ダクト閉鎖システムを
示す説明図である。
【図4】本発明による装置の排気ダクト閉鎖システムを
示す説明図である。
【図5】本発明による装置の一変形例の説明図である。
【符号の説明】
2 吸入ダクト 3 吸入口 4 排出ダクト 5 排出口 6,7 フラップ 8,9 ヒンジシステム 12,13 アクチュエータ 14 電子システム 16 圧力変化検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−ロラン・プーブ フランス国、86022・ポアチイエ・セデツ クス、アブニユ・ドユ・レクトール・ピノ ー、40、ユニベルシテ・ドウ・ポワチイ エ、ラボラトアール・デトウード・テルミ ツク (72)発明者 イブ・ジユルベ フランス国、86022・ポアチイエ・セデツ クス、アブニユ・ドユ・レクトール・ピノ ー、40、ユニベルシテ・ドウ・ポワチイ エ、ラボラトアール・デトウード・テルミ ツク

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸入空気を換気または空気調和システム
    へと導く吸入ダクトに接続された外部空気吸入口と、内
    部空気を外部へ排出する排出ダクトと接続された内部空
    気排出口とを有する換気または空気調和中の乗り物内の
    圧力の急激な変化を防止する装置であって、乗り物の圧
    力波を検出してこの圧力波を表わす信号を発する検出器
    と、吸入ダクト及び排出ダクトを閉鎖する閉鎖手段と、
    検出器から信号を受け取る制御ユニットとを含み、検出
    器は乗り物の外部または内部の圧力の経時変化を検出
    し、制御ユニットは内部圧力または外部圧力の第一の所
    定の経時変化率に基づいて前記両ダクトの閉鎖を制御
    し、かつ内部圧力または外部圧力の経時変化率が第二の
    所定の率を下回った後前記両ダクトの再開放を制御し、
    また乗り物内部の圧力の経時変化を設定値より下に維持
    すべく、乗り物の外部と内部との間に制御された空気流
    を発生させることによって内部圧力と外部圧力とを平衡
    させる手段が設けられており、該手段は分岐接続管を含
    むことを特徴とする、乗り物内部の圧力の急激な変化を
    防止する装置。
  2. 【請求項2】 圧力の経時変化を検出する検出器が圧力
    センサまたは瞬間流量センサであることを特徴とする請
    求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 ダクト閉鎖手段が吸入ダクト及び排出ダ
    クトの内部に配置されたフラップであることを特徴とす
    る請求項1に記載の装置。
  4. 【請求項4】 各フラップが当該フラップに固定され
    た、アクチュエータによって制御されるシャフトの軸線
    周囲に回動可能であることを特徴とする請求項3に記載
    の装置。
  5. 【請求項5】 内部圧力と外部圧力とを平衡させる手段
    が乗り物の通風口を含むことを特徴とする請求項1に記
    載の装置。
  6. 【請求項6】 内部圧力と外部圧力とを平衡させる手段
    が、吸入ダクト及び/または排出ダクトを部分的に閉鎖
    するように用いられる前記ダクト閉鎖手段を含むことを
    特徴とする請求項1に記載の装置。
  7. 【請求項7】 分岐接続管が制御ユニットの制御下に開
    閉されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  8. 【請求項8】 共通の閉鎖手段が吸入ダクト及び排出ダ
    クトの一方と分岐接続管とを交互に開閉することを特徴
    とする請求項7に記載の装置。
  9. 【請求項9】 吸入ダクト用及び排出ダクト用の閉鎖手
    段の部分的作動によって通常の空気調和流量が制御され
    ることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  10. 【請求項10】 換気または空気調和中の乗り物内の圧
    力の急激な変化を防止する方法であって、乗り物内部の
    圧力を測定する段階、時間の関数としての圧力勾配を計
    算する段階、時間の関数としての圧力勾配の絶対値が快
    適条件によって規定されたしきい値を越える場合に乗り
    物の吸入ダクト及び排出ダクトを閉鎖する段階、乗り物
    内部の圧力の経時変化を設定値より下に維持すべく、乗
    り物の外部と内部との間に制御された空気流を発生させ
    ることによって内部圧力と外部圧力とを平衡させる段
    階、及び乗り物内部の圧力の、時間の関数としての勾配
    の値が十分な快適条件に対応する前記設定値を下回った
    際に前記吸入ダクト及び排出ダクトを開放する段階を有
    することを特徴とする、乗り物内部の圧力の突然の変化
    を防止する方法。
JP19894693A 1992-07-16 1993-07-16 乗り物内部の圧力の急激な変化を防止する装置 Expired - Fee Related JP3859734B2 (ja)

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