JPS589022B2 - 鉄道車両用換気装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄道車両用換気装置の制御方法に関するもので
，特に高速でトンネルを走行する車両に使用して好適な
ものである。

従来．高速の鉄道車両における換気装置とじては車両に
給気装置と排気装置を対で設置し，車内の換気を行うと
同時に車両がトンネルを高速で通過するときの車内圧力
の急激な変化を防止しているのが一般であった。

列車が高速でトンネル内を走行するとトンネル内の車外
圧力が急激に変化するが．この車外圧力変化が車内に伝
播すると車内圧が変化する。

この車内圧力の変化か限界をこえると．乗客の耳に不快
感を与えるようになる。

そこで．車外圧力か変化しても車内圧力があまり変化し
ないように特別な性能をもった送風機を給，排気装置に
使用している。

第１図は上述の状況を補足説明するためのものであり．
横軸に風量Ｑ，縦軸Ｃコ送風機の静圧Ｐｓおよび送風機
前後の圧力差の変化量△Ｐを表わす。

いま．給，排気装置の送風機性能が同一で曲線Ａで表わ
され．給，排気装置の通風抵抗特性も同一で曲線Ｂで表
示されるものとする。

そうすれば．給，排気装置それぞれにおける送風機性能
と通風抵抗の組合せ特性は曲線Ａと曲線Ｂの差すなわち
曲線Ｃで表示される。

換言すれば．給，排気装置の送風機単体としては．Ｄ点
でバランスして運転されているが．給，排気装置全体で
みれば両者ともＥ点で運転されているとみなすことがで
きる。

このような運転状態のときには，給，排気装置の風量が
等しいので車内の圧力は車外の圧力と同じで．いわゆる
車内圧力の変化は生じない。

いま．このような運転状態のもとて列車が高速でトンネ
ルに突入したときについて検討すると．一般に知られて
いるようにトンネル内の車外圧力は負の方向に急変する
。

そうすると．いままで給，排気装置とも同じＥ点で運転
されていたものが．給気装置のバランス点はＧ点に移り
排気装置のバランス点はＦ点に移る。

すなわち．車外圧力が負の方向に変化すると給気装置に
とっては送風機前後の圧力差が増すことになり，また排
気装置にとっては送風機前後の圧力差が減少することに
なる。

いま，車外圧力の変化による給気装置の送風機前後の圧
力差の増加量を△Ｐ１，排気装置の送風機前後の圧力差
の減少量を△Ｐ２ とすれば．給気装置の風量減少は△
Ｑ１ となり．排気装置の風量増加は△Ｑ２ となる。

そこで，車両がトンネルに突入する前の状態Ｅ点におけ
る給，排気装置の風量をＱ。

とすれば．トンネル走行中の給，排気装置の風量Ｑ１，
Ｑ２はそれぞれ次のようになる。

Ｑ， ＝Ｑ．−△Ｑ， Ｑ２ ＝Ｑｏ十△Ｑ２ すなわち． Ｑｌ ＜Ｑ２となるため車内の空気量は減
少し．車内圧が低下する。

このとき．△Ｑ１ および△Ｑ２の値がＱ。

に比して非常に小さければ問題ないが，そうでないとき
には車内圧の変動が大きくなりそれによりドアの開閉が
困難になたり乗客の耳には不快感を与える。

これを防止するには．給，排気装置の送風機の風量〜圧
力特性としてできるだけ急傾斜のものか望ましい。

すなわち急傾斜の特性であれば送風機前後の圧力差の変
化△Ｐに対する△Ｑの値が小さくなるからである。

上記のような作用を行う換気装置において．次のような
問題があった。

すなわち．車内外の温度差力３太きいと給，排気装置の
風量特性に差が生ずるため，トンネル内を走行しなくと
も車内圧力が変化し，トンネル走行中の車内圧の変化が
拡大されることがあった。

以下．具体例によって説明する。

夏季についてみると，外気温度か車内温度よりも高いた
め給気装置では高温の外気を車内に取込み．排気装置で
は車内の低温空気を車外に放出することになる。

一方，送風機によって取込まれたり排出されたりする空
気流量にこでは体積一定の車両の車内圧力に影響を及ぼ
す質量流量を指す）は送風機の吸込側空気温度によって
変化し，空気温度が高いほど質量流量は減少する。

すなわち．送風機の体積流量はほぼ一定であるが空気密
度は温度の上昇につれて低下するので．質量流量は空気
温度の上昇につれて減少することになる。

したがって，夏季には給気装置の空気流量（すなわち質
量流量）が排気装置の空気流量よりも少なくなるため車
内圧力が低下し．冬季には反対に車内圧力が上昇する．
具体的な数値例で示すと，夏季には外気温度が３３℃で
車内温度が２５℃の場合車内圧力は５ｍｍＡｑ低下し．
冬季に外気温度が７℃で車内温度が２１℃の場合車内圧
力は１３ｍｍＡｑ上昇する。

これに対して．乗客の耳に対するトンネル走行時の車内
圧力変化の許容値は約２００ｍｍＡｑまた車内圧力変化
速度の許容値は約２０ｍｍＡｑ／ｓｅｃといわれている
。

一方．車両におけるドアの開閉を円滑に行うために許容
される車内圧力変化は約３０ｍｍＡｑ程度といわれてい
る。

これらのことを考え合せると．車内を冷暖房することに
より車内圧力の変化量が増大するためドアの開閉を困難
にするのみでなく．時には乗客の耳に対する不快感を増
大するという欠点があった。

本発明の目的は，車内圧力の変動を最少限に抑え．良好
なるドアの操作性を維持し．乗客に快適な居住空間を与
える鉄道車両用換気装置の制御方法を提供することにあ
る。

本発明の特徴とするところは．冷暖房運転時の車内温度
および外気温度との温度差に応じて給，排気装置のどち
らか片方，または両方の風量を調節することにより，車
内圧力の変動を最少限に抑えるようにしたことにある。

次に．第２図を参照して本発明の一実施例である換気装
置の制御方法について説明する。

第２図において．１は車両の屋根〜天井間に設置された
給気装置で．２は新鮮外気取入れグリル．３は給気装置
１の送風機．４は給気装置１の入日付近に装着された給
気風量調節用のダンパー．５はダンパー４を駆動するダ
ンパーモートル．６はタンパーモートル５をコントロー
ルする制御装置．７は外気温度検出センサー．８は車内
温度検出センサー．９は空調ダクト．１０は吐出グリル
．１１は客室，１２は車内の汚染空気を車外に排出する
ための排出グリル．１３は排出ダクト．１４は床下ダク
ト，１５は車両の床下に設置された排気装置で．１６は
排気装置１５の送風機．１７は排気風量調節用のダンパ
ー．１８はダンパー１７を７駆動するダツパーモートル
でアル。

作用を説明すると，まず換気装置の運転開始とともに外
気温度検出センサー７および車内温度検出センサー８に
よって外気温度と車内温度の測定を行う。

もし．車内温度の方が外気温度よりも一定温度差（例え
ば５℃）以上高ければ，制御装置６によって給気装置１
の入口付近に装着された給気風量調節用のダンパー４の
開度を減らす方向にダンパーモートル５を動作させる。

また，逆に外気温度の方が車内温度よりも一定温度差以
上高ければ制御装置６によって排気風量調節用のダンパ
ー１７の温度を減らす方向にダノパーモートル１８を動
作させる。

すなわち．上述したように車内温度の方が外槃温度より
も高いときには車内圧力が上昇するので給気風量を絞る
ことによって車内圧力の上昇を防ぎ，外気温度の方が車
内温度よりも高い、ときには車内圧力が低下するので排
気風量を絞ることによって車内圧力の低下を防ぐように
したものである本実施例によれば，車内温度に対する外
気温度の高低に応じて給気風量または排気風量を調節で
きるので．車内外の温度差による車内圧力の変動が大き
くなることはなく、したがつて車内圧力の変動にともな
うドア開閉の困難さや，乗客の耳に対する不快感の増大
を防止できる。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので．給排気風量
の調節をダンパー４，１７の開度変更で行わずに送風機
３および１６の代りに可変速送風機３′および１６′を
採用したものである。

本実施例における作用も基本的には上述の場合と一様で
．車内温度の方が外気温度よりも一定以上高くなると制
御装置６によって給気装置１の可変速送風機３′の回転
数を低下させ．逆に外気温度の方が車内温度よりも一定
以上高くなると制御装置ＣＣよって排気装置１５の可変
速送風機１６′の回転数を低下させるようにしたもので
ある。

本実施例によれば．風量調節のためのダンパーやダンパ
ーモートルを別に設ける必要がないので構造が簡単にな
り．そのうえ回転数低下のときには運転動力も少くてす
むため省エネルギーにもなるという効果がある。

これまでの説明では，車内温度と外気温度との温度差に
応じてダンパーモートル５，１８．または可変速送風機
３’，１６’を制御する場合について述べたのｊ，もと
もと空調装置を備えた車両では車内温度は年中ほぼ一定
に調節されているので．外気温度単独の高低に応じてダ
ノパーモートル５，１８．または可変速送風機３’，１
６’を制御しても同様な効果が得られる。

本発明によれば，車内温度に対する外気温度の高低に応
じて給気風量または排気風量を調節できるので，車内外
の温度差による車内圧力の大きな変動がなく、したがっ
て．車内圧力の変動にともなうドア開閉の困難さや乗客
の耳に対する不快感を増大させることなく換気が行える
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は車両の換気装置に使用される送風機の性能，空
気流路の通風抵抗特性ならびに両者の組合せ特性を説明
するための線図．第２図は本発明の一実施例を示す鉄道
車両用換気装置の制御系統図．第３図は他の実施例の制
御系統図である。 １……給気装置．３……送風機．４……ダンパー．５…
…ダンパーモートル．６……制御装置，７……外気温度
検出センサー．８……車内温度検出センサー．１５……
排気装置．１６……送風機．１７……ダンパー，１８…
…ダンパーモートル．３’，１６’……可変速送風機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車内に新鮮外気を供給するための給気装置と車内の
   汚染空気を車外に排出するための排気装置とによって構
   成される車両用換気装置において，車内温度と外気温度
   を検出し，外気温度の方が高い場合は給気風量を増大さ
   せるか排気風量を絞るように風量調整し．外気温度の方
   が低い場合は給気風量を絞るか排気風量を増大させるよ
   うに風量調整するようにしたことを特徴とする鉄道車両
   用換気装置の制御方法。