JPH10129476A - 鉄道車両用空調装置 - Google Patents

鉄道車両用空調装置

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JPH10129476A
JPH10129476A JP28490996A JP28490996A JPH10129476A JP H10129476 A JPH10129476 A JP H10129476A JP 28490996 A JP28490996 A JP 28490996A JP 28490996 A JP28490996 A JP 28490996A JP H10129476 A JPH10129476 A JP H10129476A
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JP
Japan
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air
vehicle
evaporator
air conditioner
railcar
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JP28490996A
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English (en)
Inventor
Haruo Hirakawa
治生 平川
Masakazu Matsumoto
雅一 松本
Susumu Hirose
進 廣瀬
Morishige Hattori
守成 服部
Shigeki Bando
重樹 坂東
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Hitachi Ltd
Central Japan Railway Co
Original Assignee
Hitachi Ltd
Central Japan Railway Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】空調装置の室内機に循環させる車内の空気風量
を低減し、室内送風機の容量を小さくすると共に、車体
の側壁内を通す送風ダクトを小断面化して、車両の車内
スペースを有効に活用できるようにする。さらに、換気
用送風機の車内への騒音伝播を低減する。 【解決手段】給排気一体型の換気用送風機10、第1の
蒸発器11、第2の蒸発器12、室内送風機13から構
成される室内機2を車両の下部に懸垂する車両用空調装
置において、前記第1の蒸発器で換気用送風機10で車
外より吸い込まれた新鮮空気を冷却した後、車内からの
循環空気と混合させて第2の蒸発器でさらに冷却し、室
内送風機13からエジェクター70を通して天井から送
風するようにした鉄道車両用空調装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用空調装
置に係り、特に換気用送風機を有した車両において好適
な鉄道車両用空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、車両に搭載される空調装置で、換
気用の送風機を有した空調装置としては、新幹線に用い
られているものがある。この従来の空調装置は、特開平
5−69824に記載されているように車体の下部に懸
垂され、客室の床から吸い込んだ車内の空気120m3
/minのうちの約90m3/minと、換気用送風機
により車外から吸い込んだ新鮮空気30m3/minを
混合させて蒸発器(室内熱交換器)で熱交換させ、冷却
した空気を車体の側壁内に通したダクトを介して天井ま
で導いて、天井に設けたグリルから車内に吹きだして冷
房を行なっていた。
【0003】上記従来方式では、車外から取り込む新鮮
空気量に対して、蒸発器への車内からの循環空気量が約
3倍と多いため、新鮮空気温度が車内温度に比べて高く
ても、新鮮空気と循環空気が混合された空気の温度はそ
れほどは上昇しない。この混合された空気と蒸発器の配
管内を流れている冷媒との間で熱交換を行うが、客室内
からの循環空気量が多いために両者の温度差が大きくと
れない。このため、前記蒸発器で定格の熱交換量を得る
ためには、通過する空気風量を多くする必要があった。
この結果、循環用の送風ファンの動力が増大すると共
に、客室内への送風の風速を抑えるために、車体の側壁
内に通す送風ダクトの断面が大きくなり、乗客の居住空
間が狭くなる恐れがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、車内
からの循環空気の一部を換気用送風機により車外に排出
すると同時に、排出風量と同量の新鮮空気を車外より吸
い込んで前記循環空気と混合させた後、蒸発器を通過す
るように構成している。このため、前記蒸発器での冷媒
と混合空気との温度差が小さく、また、換気用送風機の
送風量が蒸発器の熱交換風量に全く寄与しないため、定
格の熱交換量を確保するためには循環風量を多くする必
要があった。
【0005】本発明の目的は、室内に供給される調和空
気の風量を少なくすることにより、送風ダクトの小断面
化を図ることができる鉄道車両用空気調和装置を提供す
ることにある。
【0006】本発明の他の目的は、室内に供給される調
和空気の風量を少なくすることによる該調和空気の温度
低下に伴う結露等の不具合を防止し得る鉄道車両用空気
調和装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】車両の冷房熱負荷の約半
分は、換気のため車外から車内へ取り込む新鮮空気を車
内温度まで冷却するための熱負荷である。よって、蒸発
器での冷媒と空気の温度差が大きくとれる換気用送風機
の吹きだし側に第1の蒸発器を配置すると共に、第2の
蒸発器の熱交換空気量が多くなるように前記第1の蒸発
器で冷却した新鮮空気を車内の循環空気と混合させて第
2の蒸発器で再度冷却するように空調装置の室内機を構
成したものである。
【0008】換気用送風機で吸い込まれた新鮮空気は、
送風機の断熱圧縮作用により加熱されて、外気よりもさ
らに高温の空気となるが、第1の蒸発器により冷却され
て、車内からの循環空気よりも低温の空気となる。第1
の蒸発器で冷却された空気と車内からの循環空気は、混
合されて車内温度よりも若干低い温度の混合空気とな
り、第2の蒸発器に流入する。この混合空気は第2の蒸
発器でさらに冷却されて、10℃前後の空気となり車内
へ送風される。
【0009】前記第1の蒸発器では冷媒と空気の温度差
を大きくとれるし、また、第2の蒸発器では熱交換する
空気風量を大きくとれるので、蒸発器の伝熱効率が向上
し、その分だけ循環風量を少なくすることができる。
【0010】前記目的は、48,000kcal/h以
上であって53,000kcal/h以下の冷房能力を
有しており、70m3/min以上であって90m3/m
in以下の室内送風機の風量を有する鉄道車両用空調装
置により、達成することができる。
【0011】また、前記目的は、53,000kcal
/hの冷房能力を有しており、70m3/minの室内
送風機の風量を有する鉄道車両用空調装置により、達成
することができる。
【0012】さらに、前記他の目的は、車体の側壁に沿
って設置され、車内に調和空気を供給する主ダクトと、
該主ダクトに接続され室内空気を吸い込む吸い込み口を
有するミキシングダクトと、から構成されており、前記
ミキシングダクトの吸い込み口を荷棚の下方に設置した
ことにより、達成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1に
示す実施例により冷房の場合について詳細に説明する。
ここで、図1は空調装置の室内機の概略図である。本実
施例の空調装置は、外気乾球温度33℃、客室乾球温度
26℃、客室湿球温度20℃の時の冷房能力が48,0
00から53,000kcal/hで車内の循環風量が
70m3/minの仕様である。また、換気用の送風機
は風量が30m3/minで、締切圧は500mmH2
以上の性能を有した送風機である。図1において、1は
車体で、2は空調装置の室内機である。また、図示して
いないが室外機は室内機2の奥側に配置される。
【0014】本室内機2は車内の換気用として両軸モー
タの両端に羽根を取り付けた給排気一体型の送風機10
を内蔵していて、本図では右側の羽根が排気用の送風
機、左側の羽根が給気用の送風機となる。新鮮空気の3
0m3/minは車端に設けた給気口30から吸い込ま
れて、給気ダクト20を通って給気用の送風機10から
第1の蒸発器11に送風される。
【0015】一方、室内送風機13により車両の客室床
から吸い込まれた70m3/minの循環空気QRはリ
ターンダクト22の途中で、排気ダクト21から30m
3/minの排気空気QEだけ抜き取られた後、蒸発器
11で冷却された30m3/minの新鮮空気QFと混
合される。ここで、上述したように新鮮空気QFと排気
空気QEの風量は同じ30m3/minであるから、第
2の蒸発器12で冷却されて室内送風機13により送風
ダクト23から客室に送風される冷却空気QSは循環空
気QRと風量が等しく、70m3/minとなる。ま
た、換気用送風機10によりダクト21に吸い込まれた
車内の空気30m3/minは排気口31から車外に排
出される。
【0016】図2に図1の実施例の空気系統図を示す。
第1の冷凍サイクル50は換気用送風機10の給気送風
機で車外から吸い込まれる新鮮空気QFを冷却するため
の補助冷凍サイクルであり、圧縮機51、第1の室外熱
交換器である第1の凝縮器16a、室外ファン17、膨
張手段52、第1の蒸発器11から構成されている。
【0017】第2の冷凍サイクル60は客室1から吸い
込んだ循環空気と第1の蒸発器11で冷却された空気と
の混合空気を冷却するための冷凍サイクルであり、圧縮
機61、第2の凝縮器16b、室外ファン17、減圧機
構62、第2の蒸発器12、室内ファン13から構成さ
れている。前記第2の凝縮器16bは、車外の空気を室
外ファン17によって供給することによって放熱する。
【0018】従来は第1の蒸発器11が第2の蒸発器1
2と同じ位置に並列に配置されており(一つの大きな蒸
発器を複数冷凍サイクルで使用する場合もある)、車内
からの循環空気と車外から取り込む新鮮空気との混合空
気を冷却するように構成されていたが、循環空気の風量
が新鮮空気の風量に比べて数倍多いため、混合空気の温
度はあまり上昇せず、定格の熱交換量を得るためには循
環風量QRを多くする必要があった。
【0019】例えば、車内温度26℃、循環風量120
3/min、外気温度33℃、送風機の断熱圧縮によ
る温度上昇10℃、排気風量30m3/min、給気風
量30m3/minとすると、蒸発器入口の混合空気の
温度は約30℃となる。
【0020】これに対して本発明の構成では、車外より
取り込まれる新鮮空気は送風機10の断熱圧縮によって
外気温度33℃よりさらに10℃程度上昇して43℃と
なり前記第1の蒸発器11で熱交換させる。このため、
冷媒と空気との温度差が大きくとれ、空気風量は少ない
が熱交換量は従来の空調装置におけるリターン空気と混
合した後の空気と熱交換する前記第2の蒸発器12の位
置に設置される熱交換器とほとんど同じ程度にすること
ができる。また、第2の蒸発器12の通風量は、従来の
空調装置では全能力を発生する熱交換器を前記第2の蒸
発器12の位置に設置し、空気流路に対して二つの熱交
換器を並列に並んで配置している。このため、全循環風
量を120m3/minとしたとき、各熱交換器への通
風量は半分の60m3/minになるが、本発明の機器
構成では循環風量QRと同じ風量になり、蒸発器を通る
風速が速くなるため伝熱効率が向上し、熱交換量が増加
する。よって、定格の熱交換量を得るのに循環風量を7
0m3/minと少なくすることができる。ここで、第
2の熱交換器12を通過する空気温度が従来の空調装置
に比べて低くなる分だけ該第2の熱交換器の伝熱効率が
悪くなるため、循環風量を従来の循環風量120m3
minの半分の60m3/minよりも多くして70m3
/minとしている。このことにより、第2の熱交換器
12における伝熱効率の低下を防止している。
【0021】また、第1の蒸発器11が換気用送風機1
0の新鮮空気の吐き出し側に配置されているため、給気
用の送風機の騒音がリターンダクトを通って、車内に伝
播するのを低減させる効果もある。
【0022】本発明は、車外から取り入れる外気を循環
空気と混合する前に車内温度以下に冷却することを目的
としており、この部分での冷房能力は換気量が30m3
/minと一定であれば、約22,000kcal/h
が適切である。よって、車体伝熱負荷や人体負荷等、そ
の他の冷房熱負荷が増加した場合は、循環通路に設置す
る蒸発器の能力を増大させるため、循環風量を冷房能力
3,000kcal/h当たり、約7m3/min増加
させる。
【0023】ちなみに、本車体1はその容積が150m
3であり、乗車定員100人であって、外気温度が33
℃の時の熱負荷が最大で45,000kcal/hであ
る。
【0024】また、本発明の空調装置は循環風量を低減
させるため、室内送風機の出口では空気温度が10℃前
後と、車内空気の露点温度以下となる。また、循環風量
の減少により車内温度分布の温度差が増加して乗客の快
適性が低下することが懸念される。よって、車体の側壁
を通る空調ダクトを荷棚下部から車内空気を吸引するエ
ジェクター構造にして、結露防止と温度分布の改善を図
っている。
【0025】図3に空調ダクトの概念図を示す。本図は
車両の幅方向の断面図を示したものであるが、説明を容
易にするため床下に懸垂された室内機2の配置は実際と
は異ならせている。
【0026】70m3/minの循環風量QRは、排気
用送風機10により30m3/minの風量QEだけ車
外に排気された後、給気用送風機10により車外から取
り込まれ、第1の蒸発器11で冷却された30m3/m
inの給気風量QFと混合する。混合された70m3
minの調和空気QSは、第2の蒸発器12で冷却さ
れ、約10℃の空気となり室内ファン13により床下か
ら車体1の側壁を通る空調ダクト(図示せず)に吐出さ
れる。調和空気QSは、車内の荷棚下部当たりに設けた
エジェクター70の吸引効果により、車内の空気QIを
35m3/min吸引して、約15℃で105m3/mi
nの風量QAとなり、天井吹き出しダクト71から車内
に送風される。
【0027】また、循環空気と混合させる前の外気を冷
却する能力を減少させて、循環風量を増加させることも
できる。循環風量を90m3/minにして、エジェク
ターによる吸引効果で天井からの吹き出し風量を従来と
同じ120m3/minに合わせる場合は、新鮮気冷却
部の冷房能力を14,000kcal/hとする。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
内の循環風量を低減できるため室内送風機の容量を小さ
くでき、車内の通風ダクトも小断面化できる。さらに、
リターンダクトを通って車内に伝播する給気送風機の騒
音を蒸発器の遮音効果により低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による車両用空調装置の室内機の概略構
成図である。
【図2】図1に示した車両用空調装置の空気系統図であ
る。
【図3】図1に示した車両用空調装置の空調ダクト概念
図である。
【符号の説明】
10…換気用送風機、11…第1の蒸発器、12…第2
の蒸発器、13…室内送風機、70…エジェクター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣瀬 進 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 服部 守成 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 坂東 重樹 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目1番4号 東海旅客鉄道 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】48,000kcal/h以上であって5
    3,000kcal/h以下の冷房能力を有しており、
    70m3/min以上であって90m3/min以下の室
    内送風機の風量を有した鉄道車両用空調装置。
  2. 【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、前記冷房能力の範囲が3000kcal/h増大
    する毎に、前記室内熱交換器の風量の範囲を約7m3
    min増大した鉄道車両用空調装置。
  3. 【請求項3】車体の側壁に沿って設置され、車内に調和
    空気を供給する主ダクトと、該主ダクトに接続され室内
    空気を吸い込む吸い込み口を有するミキシングダクト
    と、から構成されており、前記ミキシングダクトの吸い
    込み口を荷棚の下方に設置したことを特徴とする鉄道車
    両用空調装置。
JP28490996A 1996-10-28 1996-10-28 鉄道車両用空調装置 Pending JPH10129476A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062660A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Bombardier Transportation Gmbh Schienenfahrzeug mit einem Maschinenraum sowie mit mindestens einem Führerraum sowie Verfahren zur Erzeugung eines Überdrucks im Maschinenraum in Verbindungmit einer Klimatisierung mindestens eines Führerraumes

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062660A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Bombardier Transportation Gmbh Schienenfahrzeug mit einem Maschinenraum sowie mit mindestens einem Führerraum sowie Verfahren zur Erzeugung eines Überdrucks im Maschinenraum in Verbindungmit einer Klimatisierung mindestens eines Führerraumes
WO2012076524A1 (de) 2010-12-08 2012-06-14 Bombardier Transportation Gmbh Schienenfahrzeug mit einem maschinenraum sowie mit mindestens einem führerraum und verfahren zur erzeugung eines überdrucks im maschinenraum
US10518787B2 (en) 2010-12-08 2019-12-31 Bombardier Transportation Gmbh Rail vehicle comprising an engine compartment and at least one driver's cab, and method for generating overpressure in the engine compartment

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