JPH0885455A

JPH0885455A - 鉄道車両用空調装置およびその運転方法

Info

Publication number: JPH0885455A
Application number: JP22477794A
Authority: JP
Inventors: Haruo Hirakawa; 治生平川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】車両の走行に伴う走行風の作用に対して、通気
口の適切な構造で室外送風機の風量の減少を防止し、冷
凍サイクルの高圧側の異常昇圧に起因する空調装置の運
転停止を回避する。【構成】車両の床下の長手方向に両端の下面が開口した
まっすぐなダクトを設け、内部に室外熱交換器２を配置
すると共に、該熱交換器２の前後位置に夫々室外送風機
３、４を送風方向を逆にして直列に配置し、先頭車側に
位置する室外送風機を正転で、後尾車側に位置する室外
送風機を逆転で運転することを特徴とする鉄道車両用空
調装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両用空調装置お
よひその運転方法に係り、特に車両の床下に室外機器室
を搭載するものに好適な鉄道車両用空調装置およびその
運転方法運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の床下に吊り下げられる空調
装置の室外送風機としては、特開平２−１８９２６５号
公報に記載のように、車両の側面から外気を吸引して道
床側に排風を吹き出す構造のものが知られている。しか
し、前記従来の室外送風機の構造は、列車が高速走行す
ると走行風の影響により道床側の圧力が車両の側面側の
圧力よりも高くなって、室外送風機の風量が停車中に比
べて低下するため、冷凍サイクルの高圧側の圧力が異常
上昇するという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、走行
風の影響による室外送風機の風量の減少を防止する上で
は適正な送風構造ではなく、車両の走行により室外送風
機の吸込口の圧力よりも吐出口の圧力が高くなって、風
量が減少するという問題があった。つまり、車両の走行
時には車両の周囲の圧力は負圧になるが、道床側に比べ
て側面の方が圧力が低くなる。よって、停車中の通常運
転時に比べて、吸込口と吐出口の圧力差だけ通風抵抗と
なって室外送風機の風量が減少する。その結果、室外熱
交換器の冷却風が不足するため、冷凍サイクルの高圧側
の圧力が上昇し、外気温が非常に高くなる真夏日にはサ
イクルの許容圧力を超えるため高圧スイッチが働き、空
調装置の運転が停止するという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、車両の走行時において
も、列車の走行風により外気の取り込み量が減少しない
ように、室外送風機の通気口の構造を適正化すること
で、乗客の快適性を損なうことのない車両用空調装置お
よびその運転方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両の床下に
車両走行方向に沿って開口部を形成した機器室を設けて
おり、該機器室の内部に室外熱交換器を配置すると共に
前記機器室の車両走行方向の前位および後位の間で前記
熱交換器を介して送風を行う室外送風機を設置したこと
を特徴とするものである。

【０００６】また、本発明は、車体の床下部分に室外熱
交換器と室外送風機を備えた室外機器室を設置した編成
車両において、前記室外機器室を隣接した車両間で千鳥
配列としたことを特徴とするさらに、本発明は、車両の
前位および後位の台車設置空間の間に配置される台枠を
構成する横梁に、車両走行方向に貫通する貫通穴を形成
しており、車両の前位および後位の台車設置空間の各車
体中央寄りの部分に通風穴を設けており、前記前位およ
び後位の台車設置空間の各通風穴を前記各横梁の貫通穴
を介して連通して外気導入ダクトを形成しており、室外
送風機の吸込側を前記外気導入ダクトに連結したことを
特徴とするものである。

【０００７】室外送風機の外気を取り入れる給気口と排
気口を車両の長手方向の下面に設けた機器箱内に夫々順
番に配置された第一の室外送風機、室外熱交換器、第二
の室外送風機と、車両の進行方向に応じて先頭車側に位
置する室外送風機を正転に、後尾車側に位置する室外送
風機を逆転に夫々送風機の回転方向を切替える制御回路
から空調装置の室外機を構成したものである。

【０００８】

【作用】列車が走行すると、車体外表面に開口部を有し
た機器設置室のような空間には、列車走行風により該空
間内の下流側が上流側よりも圧力が高くなり渦が発生し
する。前記車体外表面に設置された開口部を有する空間
の車両の走行に伴う圧力条件を機器冷却に利用するた
め、前述のように機器室の前位および後位の間で送風す
るように送風機を配置している。前記送風機は、機器室
内の圧力差を利用して室外熱交換器へ良好な送風を行う
ことができる。

【０００９】また、空調装置の室外機器室は、冷房運転
時に多大な熱を放出する。車体の床下部分に室外機器室
を設置しており、編成車両における各車両の前記室外機
器室設置位置が同一の場合、前記廃熱が編成における後
部車両の空調能力の低下を招くことになる。そこで、編
成車両の隣接した車両の室外機器室を千鳥配置として前
記廃熱による悪影響を低減して、空調能力の低下を防止
するものである。

【００１０】さらに、機器箱の両端の開口部には圧力差
が発生し、先頭車側に位置する開口部から後尾車側に位
置する開口部に向けて風が流れる。この列車走行風によ
る風の流れに付加して、室外送風機で走行風と同じ方向
に送風する。この場合、例えば第一の室外送風機は正転
で、第二の室外送風機は逆転で運転される。列車の進行
方向が変わると、第一の室外送風機が逆転で、第二の室
外送風機が正転となるように電気回路を切替えて運転す
る。

【００１１】以上述べた如く、本発明によれば列車走行
時の室外送風機の風量減少を防止でき、空調装置の適正
な冷凍サイクル運転を常に確保できるので、外気が高温
になっても空調装置が高圧スイッチの働きにより停止す
ることはなく、乗客に快適な車内環境を提供することが
できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４に示す
実施例により詳細に説明する。ここで、図１は車両用空
調装置の室外機の構成機器の配置を示す側面図、図２は
列車の床下に吊り下げられる本発明の室外機の編成にお
ける配置を示した図、図３は室外送風機の電気配線図、
図４は室外送風機の直列運転時の風量と静圧の特性曲線
図、図５は台車間に通気ダクトを形成して室外送風機の
給気ダクトとした室外機を搭載した車両の側面図であ
る。

【００１３】図１において、１は室外熱交換器、室外送
風機等から構成される車両用空調装置の室外機である。
２は室外熱交換器、３は第一の室外送風機、４は第二の
室外送風機である。本室外機１は、車両の床下に室外送
風機の送風方向を車両の長手方向に合わせて取付けられ
る。室内機は図示していないが、車両の幅方向の片側半
分に取り付けても良いし、スプリット型にして屋根上に
搭載しても良い。

【００１４】列車が図中左側に走行すると、太い白抜き
矢印で示す方向に走行風が流れ、室外機１の両端の開口
部Ａ，Ｂには破線の矢印で示す方向に渦が発生する。夫
々の開口部Ａ，Ｂにおいては、下流側が上流側よりも圧
力が高くなっており、この結果、二つの開口部Ａ，Ｂ間
には実線の矢印で示すように圧力差により先頭部側の開
口部Ａから後尾車側の開口部Ｂに向かって風が流れる。
この走行風により誘引される風の流れ方向に合わせて室
外送風機３，４の送風方向を適宜切替えれば、列車走行
風の影響により室外送風機３，４の風量が減少すること
はない。

【００１５】そこで、図１に示すように、室外熱交換器
２の前後位置に夫々第一の室外送風機３と第二の室外送
風機４を配置し、例えば第一の室外送風機３を正転で、
第二の室外送風機４を逆転で運転する。そして、列車の
進行方向が逆方向になれば、第一の室外送風機３を逆転
に、第二の室外送風機４を正転に切替えて運転する。

【００１６】このように、２台の室外送風機３，４を配
置してそれぞれ正転と逆転で同時運転することにより、
列車の進行方向による風量増減を完全に防止することが
できる。

【００１７】図２において、２０は先頭車あるいは後尾
車、２１と２２は中間車である。空調装置の室外機１
は、図中に示すように車両毎に千鳥配列で取り付ける。
これは、風上側の室外送風機の排風が、風下側の室外送
風機に吸入されて、室外熱交換器の冷媒との温度差が小
さくなることにより、熱交換能力が低下するのを防止す
るためである。

【００１８】室外機１を千鳥配列で配置することによ
り、道床側に排風された温度の高い空気は走行風に導か
れて下流側に流れ、側面から徐々に大気中に放出されて
いくと共に、車両間の連結部から上部に抜けて屋根上か
ら大気中に放出される。車両の幅方向の同じ側に配置さ
れた室外機１の間には２箇所車両連結部があるため、先
頭車側の室外機１の排風が後尾車側の室外機１の位置ま
で流れていくことはない。

【００１９】図３の室外送風機の電気配線図において、
３０は配線用遮断器、３１，３２は第一の室外送風機３
の入り・切り及び回転方向を切替える電磁接触器、３
３，３４は第二の室外送風機４の入り・切りおよび回転
方向を切替える電磁接触器である。電磁接触器３１と３
４の組合せと電磁接触器３２と３３の組合せで、二つの
接触器が一緒に入り・切りされる。電磁接触器３１と３
３が正転運転用の接触器、電磁接触器３２と３４が逆転
運転用の接触器である。

【００２０】図１において、図中左側に列車が進行中は
電磁接触器３１，３４が入りで、電磁接触器３２，３３
が切りである。反対に、図中右側に列車が進行中は電磁
接触器３１，３４が切りで、電磁接触器３２，３３が入
りである。

【００２１】図４において、横軸Ｑは風量，縦軸Ｐは静
圧である。室外２台の送風機を直列運転すると、夫々の
各風量における静圧を加えた風量−静圧特性Ａ₂とな
る。よって、一台運転の時の風量−静圧特性Ａ₁に比べ
て静圧が高くなるため、フィルター等によって採風に要
する通風抵抗が若干増加してＲ₁からＲ₂になっても定格
風量を満足できる利点がある。

【００２２】本実施例によれば、列車の進行方向に関係
なく室外送風機の風量は常に定格風量を確保できるの
で、列車走行風の悪影響により冷凍サイクルの高圧側の
圧力が許容値を超えて、高圧スイッチの働きにより空調
装置の運転が停止することがない。よって、乗客に快適
な客室温度を提供することができる。

【００２３】図５は車両の二つの台車空間に発生する渦
の圧力差により、台車設置空間４２と台車設置空間４３
の間に風が流れるように床下に吊り下げる機器の上面に
ダクトを形成して、台車設置空間部から取り込んだ外気
を室外送風機の吸込口に導くように構成したものであ
る。４０は室外熱交換器、４１は室外送風機である。床
下機器を吊り下げる横梁には車両の長手方向に風が流れ
るように複数の穴をあけている。

【００２４】列車の走行により風上側の台車設置空間部
の開口から風下側の台車設置空間の開口に向けて風が流
れる。室外送風機４１はこの台車設置空間部から取り込
んだ外気を吸い込んで、熱交換器４０を冷却して道床側
に排風するように取付けられている。図５の場合、走行
風は太い白抜き矢印で示すように図中左から右に流れて
いるため、誘引される風は台車設置空間４２側から台車
設置空間４３側へ流れるが、室外送風機４１が運転され
ているので、台車設置空間４２側からは誘引作用により
吸込空気が多くなるが、台車設置空間４３側からの吸入
空気は反対に少なくなる。しかし、総合した吸込風量は
停車中と変わらず、走行風の悪影響により室外送風機４
１の風量が減少することはない。

【００２５】また、本実施例では台車部から吸い込んで
床下に吐き出す送風方式であるが、反対に床下から吸い
込んで台車部に吐き出す送風方式でも良い。この場合、
列車の走行により台車設置空間４３側に吐き出される風
量が多くなって、台車設置空間４２側へ吐き出される風
量は減少するが、同じく総合した吐出風量は停車中と変
わらない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、適
切な通気口構造で車両の走行時における室外送風機の風
量の低下を防止でき、冷凍サイクルの高圧側の異常昇圧
による空調装置の運転不能状態を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鉄道車両用空調装置の一実施例の
室外機の側面図である。

【図２】本発明による室外機の編成車両への配置図であ
る。

【図３】図１に示す室外送風機の電気配線図である。

【図４】図１に示す室外送風機を２台直列に配置した場
合の送風機の風量−静圧特性図である。

【図５】本発明による鉄道車両用空調装置の別の実施例
の室外機で、車両の床下に吊り下げた状態を示した側面
図である。

【符号の説明】

１…室外機、２…室外熱交換器、３…第一の室外送風
機、４…第二の室外送風機。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の床下に車両走行方向に沿って開口部
を形成した機器室を設けており、該機器室の内部に室外
熱交換器を配置すると共に前記機器室の車両走行方向の
前位および後位の間で前記熱交換器を介して送風を行う
室外送風機を設置したことを特徴とする鉄道車両用空調
装置。
【請求項２】請求項１に記載の鉄道車両用空調装置にお
いて、前記機器室はその開口部を複数備えており、前記
室外熱交換器は前記開口部を連通する部分に設置されて
おり、前記送風機は一方の開口部の車両走行方向後位か
ら空気を吸い込み、かつ、他方の開口部の車両走行方向
前位から空気を排出することを特徴とした鉄道車両用空
調装置。
【請求項３】車体の床下部分に室外熱交換器と室外送風
機を備えた室外機器室を設置した編成車両において、前
記室外機器室を隣接した車両間で千鳥配列としたことを
特徴とする編成車両。
【請求項４】車両の前位および後位の台車設置空間の間
に配置される台枠を構成する横梁に、車両走行方向に貫
通する貫通穴を形成しており、車両の前位および後位の
台車設置空間の各車体中央寄りの部分に通風穴を設けて
おり、前記前位および後位の台車設置空間の各通風穴を
前記各横梁の貫通穴を介して連通して外気導入ダクトを
形成しており、室外送風機の吸込側を前記外気導入ダク
トに連結したことを特徴とする鉄道車両用空調装置。
【請求項５】車両の床下に車両走行方向に沿って開口部
を形成した機器室を設けており、該機器室の内部に送風
方向を車両走行方向として室外熱交換器および室外送風
機を設置しており、前記室外送風機の送風方向を車両走
行方向に対して逆方向に切り換えることを特徴とした鉄
道車両用空調装置の運転方法。