JPWO2016181498A1 - 天井モジュールを備える軌条車両 - Google Patents

Abstract

軌条車両は、高屋根構体（３６）と低屋根構体（３４）を備えており、空調装置により生成された調和空気は、空気調和ダクト（９２、９３）を介して、空気調和ダクト（８０）により車内に供給される。この空気調和ダクト（８０）は、低屋根構体（３４）のその下方に配置される天井パネル（８３ｂ）に向けて、開放面を有する環状のチャンネル材と、この開放面を覆うように配設される天井パネル（８３ｂ）とから構成されている。そして、このチャンネル材と天井パネル（８３ｂ）との間で、調和空気の流れ方向に交差して、空気調和ダクト（８０）の中心部に向けて略水平方向に空気を吹き出す吹き出し口を形成している。

Description

本発明は、空調装置により温度、湿度が調和された調和空気を供給するダクトを天井に配備した軌条車両に関するものであって、特に、低屋根部を備える軌条車両、あるいは、車両限界や高速化のために、十分な天井高さを確保できない軌条車両に関するものである。

一般的に、軌条車両を代表する鉄道車両の天井部には、空調装置で調和される調和空気の供給路となるダクト、照明装置、吊革を支持する支持部、荷棚、放送設備等が配備されている。
特許文献１に、天井部の製作時間を短縮するとともに、天井の美観を向上できる天井構造が開示されている。この天井構造は、空調ダクト、天井灯、スピーカー等を複数のユニットとするとともに、これらのユニットを屋根構体の下面に形成した支持部に装着するようにしている。そして、各ユニットの下面を同一平面とすることで、平滑な天井面が得られるようにしている。

実公昭６０−９０９６号公報

鉄道車両に代表される軌条車両の中には、軌条車両の床面高さをプラットホームの上面高さとほぼ同じに設定するとともに、軌条車両の屋根構体上に架線から電力を得る集電装置が配備される車両がある。こうした車両は、車両限界、高速走行時の空気抵抗の低減、車体重量の軽量化の観点から、低い車高で最大限の天井高さが得られるよう、屋根構体に形成した凹部に集電装置を配備し、この凹部に合わせて天井部を下げた低天井部を備えている。

特許文献１に開示される構成を、低天井部に適用した場合、各ユニットの装着により、低天井部に凸部がさらに形成され、天井の高さがより一層減じてしまう。このため、低天井部下方の座席に着座する乗客が天井高さに圧迫感を与える等、快適性を損ねる懸念があった。
また、空調装置からの調和空気を客室に供給する調和空気ダクトを低天井部に配備した場合、調和空気ダクトから客室に吹き出される調和空気が、乗客の身体に直接吹き出され、乗客の快適性を損ねる懸念があった。

さらに、低天井部では凹部を形成した屋根構体の下面と、低天井パネルとの間の限られた空間に、調和空気ダクト、照明装置、放送設備を取り付けるため、製作コストが上昇したり、組み付け作業が複雑になったりするなどの課題があった。
そこで、本発明の目的は、乗客の快適性を損なうことなく、製作コストを低減し、簡単な作業で組み付けることができ、しかも、快適性に優れ、美観に優れた低天井部を備える軌条車両を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明による軌条車両は、温湿度を調和した調和空気を生成する空調装置と、前記調和空気を車内へ供給するダクトと、を備える軌条車両において、前記ダクトは、前記軌条車両の屋根構体下方に配置される天井パネルに向けて開放面を有するチャンネル材と、前記開放面を覆うように配設される天井パネルと、から構成されており、前記ダクトは、前記ダクト内を流れる前記調和空気の流れ方向に交差するとともに略水平方向に前記調和空気が吹き出される吹き出し口を、前記チャンネル材と前記天井パネルとの間に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、乗客の快適性を損なうことなく、低コストで簡単な作業で組み付け可能であり、美観に優れた天井部を備える軌条車両を提供することができる。

図１は、低屋根部を備える鉄道車両を有する編成列車の概念図である。 図２は、本発明の実施例１において、低屋根部を鉄道車両の長手方向に交差する断面図（図１のＣ−Ｃ断面）である。 図３は、鉄道車両の高天井部と低天井部の水平断面図（図２のＤ−Ｄ断面）である。 図４は、高屋根部と低屋根部の接続部において、鉄道車両の幅方向に交差する断面図（図２のＥ−Ｅ断面）である。 図５は、高屋根部と低屋根部との接続部（図４のＦ部）を拡大した断面図である。 図６は、低屋根部の幅方向端部において、鉄道車両の長手方向に交差する断面図（図４のＧ−Ｇ断面）である。 図７は、実施例２の高天井部と低天井部の水平断面図（図３に対応）である。 図８は、実施例２の低天井部の幅方向端部において、鉄道車両の長手方向に交差する断面図（図７のＨ−Ｈ断面）である。

本発明を実施するための形態を、図を用いて説明する。
なお、軌条車両とは敷設された軌道に沿って運行される車両の総称であり、鉄道車両、モノレール車両、路面電車、新交通システム車両などを含み、以下、こうした軌条車両として鉄道車両の例を挙げて、本発明の実施例を説明する。

［実施例１］
図１は、低天井部を備える鉄道車両を含んだ編成列車の概念図である。編成列車１は、先頭車両１ａと中間車両１ｂとから構成されており、先頭車両１ａの中間車両１ｂよりの屋根構体上には、架線２から電力を得る集電装置１６が搭載される。また、各車両の屋根構体上には、空気の温度、湿度を調和した調和空気を客室へ供給する空調装置１７が搭載されている。

先頭車両１ａは、空調装置、放送設備、照明設備等へ供給する電力を出力する補助電源装置１０や、架線２から得た電力の電圧を調整する主変圧器１２などを床下に備えている。中間車両１ｂは、内燃機関と発電機から構成されるとともに編成車両が自走するに十分な電力を出力するジェネレータユニット１５や、台車に備えられる主電動機を制御する主変換装置１４などを床下に配備している。

先頭車両１ａの屋根構体は、運転席を含む部位から集電装置１６の手前までの範囲に、中間車両１ｂと同じ高さの高屋根部（一般部）Ａ、そして、集電装置１６を搭載する範囲に、集電装置１６を配備するための凹部を形成する低屋根部Ｂとを備えている。

図２は、鉄道車両の低屋根部の長手方向に交差する断面図（図１のＣ−Ｃ断面）である。
先頭車両１ａは、床面７をなす台枠と、台枠の幅方向（枕木方向）の両端部に立設される側構体３２と、台枠の長手方向（レール方向）の端部に立設される、図示しない妻構体あるいは先頭構体と、側構体３２および妻構体あるいは先頭構体の上端部３５に接続する低屋根構体３４と、からなる６面体である。屋根構体における高さ方向の端部３５により、低屋根構体３４の幅方向の両側部に略三角形状の空間が形成される。

また、先頭車両１ａは、高屋根部Ａの範囲に高屋根構体３６、低屋根部Ｂの範囲に低屋根構体３４を備えており、中間車両１ｂは、高屋根構体３６のみを備えている。なお、高屋根構体３６と低屋根構体３４は、接続板３７（図５参照）により接続される。
台枠６の下面には、床下に装着される各種機器（図１参照）が配備され、これらは台枠６の幅方向端部から垂下する側スカート２５により覆われている。

床面７の軌道４からの高さＨ４は、編成車両１が運行される路線の代表的なプラットホームの高さに基づいて設定されており、床面７から低屋根部Ｂの天井パネル８３ｂまでの高さＨ１、高屋根部Ａの天井パネル８３ａまでの高さＨ３（図１参照）の客室空間に、座席４０やテーブル（図示なし）が、床面７の上面に配置されている。

図３は、鉄道車両の高天井部と低天井部の水平断面図（図２のＤ−Ｄ断面）である。先頭車両１ａは、中間車両１ｂに隣接する側に、乗客等が乗降する出入り台７５を有しており、この出入り台７５には、トイレユニット２６、乗降に供される側引戸７１、そして、隣接する車両への通路をなす貫通路等が配備されている。
空調装置１７は高屋根構体３６の上面に設置されており（図１参照）、高屋根構体３６内方（下方）の幅方向（枕木方向）中央部には、空調装置１７からの調和空気を供給する調和空気ダクト９４が設けられている。低屋根部Ｂの内方には、接続ダクト９３を介して調和空気ダクト９４に接続され、調和空気を客室に供給する調和空気ダクト８０と、調和空気ダクト９４に直接接続され、出入り台７５の上方空間に供給する調和空気ダクト８９とが設けられている。これらの調和空気ダクト９４、８９は、いずれも先頭車両１ａの長手方向に沿う面内に設けられている。

先頭車両１ａの高屋根部Ａおよび低屋根部Ｂの客室から車外へ排出される排気空気は、空調装置１７下方の天井パネルに形成された排気空気取り入れ口から、空調装置１７の排気送風機によって排出される。また、低屋根部Ｂの出入り台７５およびトイレユニット２６からの排気空気は、トイレユニット２６の天井部から高屋根部Ａの天井部まで配設される排気ダクト８６によって排気取り入れ口まで送られた後、空調装置１７の排気送風機によって車外へ放出される。

図４は、高屋根部Ａと低屋根部Ｂの接続部を鉄道車両の幅方向に交差する断面図（図２のＥ−Ｅ断面）であり、図５は、高屋根部Ａと低屋根部Ｂとの接続部を拡大した断面図（図４のＦ部）である。
図５に示されるように、低屋根部Ｂの客室へ送風される調和空気は、空調装置１７が設置される高屋根構体３６と天井パネル８３ａとの間に配設される調和空気ダクト９４、この調和空気ダクト９４に一方の端部が接続される接続ダクト９３、そして接続ダクト９３の他方の端部に接続される調和空気ダクト８０によって供給される。

接続ダクト９３は、高屋根構体３６と低屋根構体３４との接続部において高さ方向に滑らかに屈曲する流路（ダクト）であり、調和空気ダクト８０は、低屋根構体３４の下方に位置する天井パネル８３ｂにより、略長方形を含む環状の流路を形成する。
なお、天井パネル８３ｂは、接続ダクト９３と調和空気ダクト９４との接続部付近まで高屋根部Ａ側に延びている。また、低屋根構体３４及び高屋根構体３６の車室側の面には、車内と車外との熱の出入りを抑制する断熱材８５が全面にわたって貼付されている。

調和空気ダクト８０は、垂直片８０ａ、水平片８０ｂ、そして、斜片８０ｃを有し、天井パネル８３ｂに向けて開放面が形成されたチャンネル材（例えば断面形状がＣ字状の溝型材など）と、天井パネル８３ｂとにより構成されており、その流路の開放面（開放部）は、垂直片８０ａ、水平片８０ｂと、水平片８０ｂにほぼ平行な天井パネル８３ｂとで、Ｃ型チャンネル状に構成される。

斜片８０ｃの下端部には、天井パネル８３ｂと平行に、水平端部８０ｃｅが延設されており、天井パネル８３ｂに設けた開口部との間で、調和空気を水平方向に、しかも、環状をなす調和空気ダクト８０の中央部に向けて、調和空気の吹き出し口８７が構成される。
吹き出し口８７は、環状をなす調和空気ダクト８０により形成される流路（ダクト）の内側（中心部側）の縁に沿って形成されている。調和空気は、矢印９９に示すように、接続ダクト９３を流れる調和空気の流れ方向に対し、交差する方向に分岐して調和空気ダクト８０に流入する。調和空気は、環状をなす調和空気ダクト８０に沿って流れる過程で、略水平方向に、調和空気ダクト８０の中央部に向けて吹き出される。

調和空気ダクト８０の吹き出し口８７に隣接し、その内周側に沿って照明装置８１（図３参照）が環状に設けられており、照明装置８１の外周縁が、水平端部８０ｃｅの内周縁に近接している。
照明装置８１は、ＬＥＤ等の光源と、光源から放射された光を拡散する拡散板８８を水平方向に備えており、さらに、照明装置８１の中央部には放送設備（スピーカ）８２（図４参照）が取り付けられている。
拡散板８８は、吹き出し口８７を構成する水平端部８０ｅｃとほぼ平行に配置され、吹き出し口８７から吹き出される調和空気を略水平方向に案内する。

図５に基づいて、低屋根部Ｂの天井を組み付ける手順を説明する。
まず、垂直片８０ａ、水平片８０ｂ、斜片８０ｃからなるチャンネル材と天井パネル８３ｂをアウトワークで接続して、調和空気ダクト８０を内蔵する天井モジュール９２を製作する。

次に、予め、高屋根構体３６に固定されている調和空気ダクト９４に、接続ダクト９３の一方の端部を接続する。なお、接続ダクト９３の他方の端部の周縁には、空気漏れを抑制するパッキン９０ａが取り付けられている。
また、低屋根構体３４の下面には照明装置８１、放送設備８２等が固定されており、拡散板８８の下面には、パッキン９０ｂが取り付けられている。

天井モジュール９２を位置決めし、その上面をパッキン９０ａとパッキン９０ｂに下方から押し当てながら、低屋根構体３４の下方に延びる支持部９５に、天井モジュール９２（天井パネル８３ｂ）を固定する。
なお、天井モジュール９２を製作する際、予め、放送設備８２や、照明装置８１等を取り付け、これらを一体化してもよい。

図６は、低屋根部の幅方向の端部の長手方向に交差する断面図（図４のＧ−Ｇ断面）である。低屋根部Ｂの低屋根構体３４は、側構体３２の上端部３５から斜めに下がる端部斜面３４ａと、端部斜面３４ａに接続する水平部３４ｂからなる。水平部３４ｂの上部には集電装置１６などが備えられる。
側構体３２の上端部３５と端部斜面３４ａで囲まれる空間９１は、低屋根部Ｂの範囲であっても高屋根部Ａと同じ高さであるため比較的大きな高さを備えており、これを利用して、排気ダクト８６、高屋根部Ａに配置される調和空気ダクト９４から連続して調和空気ダクト８９（図３参照）を配設することができる。

また、環状をなす調和空気ダクト８０を構成する天井パネル８３ｂの一部に、スリット９６を設け、調和空気ダクト８０から客室内へ供給される調和空気の一部をスリット９６から客室内へ供給し、その他の調和空気を吐き出し口８７から客室内へ供給するようにしてもよい。

以上の構成によって、調和空気ダクト８０に流入した調和空気は、環状をなす調和空気ダクト８０をその長手方向に流れる過程において、水平端部８０ｃｅと天井パネル８３ｂの間の隙間から調和空気ダクト８０の長手方向（調和空気の流れ方向）に交差するように、調和空気ダクト８０の中央部に向けて略水平方向に吹き出されるとともに、照明装置８１を構成する拡散板８８の下面に沿って流れた後、下方へ向かう流れとなる。

このため、吹き出し口８７から吹き出される調和空気が、低屋根部Ｂに属する客室に着座する乗客に直接衝突することがないので、乗客の快適性が阻害されることはない。
さらに、Ｃチャンネル状の開放流路と天井パネル８３ｂを組み合わせて調和空気ダクト８０を製作することにより、低屋根構体３４とその下方の天井パネル８３ｂと高さ方向の間隙Ｈ２（図４参照）を必要最小限として、低屋根部の天井高さ寸法Ｈ１を大きく確保することができる。このため、調和空気の吹き出し口８７と乗客との距離が大きくなるので、天井高さを確保して開放感を得られる。しかも、吹き出し風が水平方向に沿って吹き出された後、下方に向かうので、吹き出し風が直接乗客に送風されることによる不快感を低減して、快適性を高めることができる。

また、チャンネル材の一面を天井パネル８３ｂで覆うことによって、ダクトが構成されるため、天井パネル８３ｂと別個に独立したダクトを配置する場合と比較して部品点数も少なく、小さい製作工数で、軽量の天井モジュール９２を製作することができる。さらに、調和空気ダクトを含む天井モジュール９２を、低屋根部Ｂに固定すればよいので、小さい製作工数で天井を施工できる。

一方、側構体３２の上端部３５と端部斜面３４ａの間の空間９１に、断面積の大きい排気ダクト８６および調和空気ダクト８９を収容できるため、これらダクト内を流れる排気空気および調和空気の流速を下げることができる。この結果、ダクトの圧力損失および流体音、送風機の消費電力を低減するとともに、これらダクト内から生じる騒音の発生を抑制することができる。

なお、本発明は、本実施例のように、１両の車両内に高屋根部（一般部）Ａと低屋根部Ｂの両方の区画を備える鉄道車両においてのみ適用されるものではなく、車両限界との関係において、十分な天井高さを確保できない屋根部のみからなる鉄道車両（軌条車両）などに適用される場合でも、上述した効果を奏する。

［実施例２］
図７は、実施例２の高天井部と低天井部の水平断面図（図３に対応）であり、図８は、本実施例の低天井部の幅方向の端部の長手方向に交差する断面図（図７のＨ−Ｈ断面）である。
実施例１と共通する事項については説明を省略し、相違する構成を主に説明する。

本実施例では、調和空気ダクト９０は、一端が接続ダクト９３に接続され、他端９０ａが閉鎖されたものであり、平面視で、略長方形の辺をなしている。
調和空気ダクト９０の平面視形状は、実施例１と異なるが、開放部を有するＣチャンネル部材と天井パネル８３ｂを組み合わせて構成される点、調和空気を水平方向に吹き出して客室内に供給する吹き出し口８７を有する点などは、実施例１と同様である。

また、本実施例では、図７に示されるように、調和空気ダクト９０先頭車両１ａの長手方向に沿って、調和空気ダクト９０幅方向外方に、２列の照明装置８１ａが天井パネル８３ｂに設けられている。
調和空気ダクト９０から内方に向かう吹き出し口８７側に拡散板が配置されないので、調和空気ダクト８０の吹き出し口８７の下流に、調和空気の流れ９９を案内する整流板９７を配置している。

上述した実施例１と同様に、天井モジュール９２（図５参照）は、Ｃチャンネル状の開放流路を天井パネル８３ｂに固定することで調和空気ダクト８０が形成されるとともに、照明装置８１ａを天井パネル８３ｂに固定して製作される。この天井モジュール９２は、低屋根構体３４の下面から上方に持ち上げて位置決めされた後、支持部９５を介して低屋根構体３４に固定される。

以上の構成によって、調和空気ダクト８０に流入した調和空気は、環状の調和空気ダクト８０を流れる過程において、水平端部８０ｃｅと天井パネル８３ｂの間の隙間からほぼ水平方向に吹き出されるとともに、整流板９７に沿って流れた後、下方へ向かう流れとなる。このため、吹き出し口８７から吹き出される調和空気が、低屋根部Ｂに属する客室の乗客に直接衝突することがなくなり、乗客の快適性が阻害されることを抑制することができる。

さらに、Ｃチャンネル状の開放流路と天井パネル８３ｂを組み合わせて調和空気ダクト８０を製作することにより、低屋根部Ｂの天井部の高さ方向の寸法Ｈ２（図４参照）を小さくして、低屋根部天井高さ寸法Ｈ１を大きくすることができる。このため、調和空気の吹き出し口８７と乗客との距離を大きく取ることができるので、吹き出し風の影響による不快感を低減して、快適性を高めることができる。また、小さい作業工数で、低屋根部Ｂに調和空気ダクトを含む天井モジュールを固定することができるので、製作コストを削減できる。

図示はしないが、調和空気ダクト９０の先頭車両１ａの幅方向に沿って備えられる終端部９０ｂを省略して、接続ダクト９３の他方の端部から幅方向に延伸した後、長手方向に向きを変えて延びる調和空気ダクト９０を備えてよい。この構成とすれば、低屋根部Ｂの客室への調和空気を、より簡素な構成の調和空気ダクト９０を内蔵する天井パネル８３ｂによって供給できる。

本発明によれば、空調機器からの調和空気が、天井モジュールの空気調和ダクトをその長手方向に沿って流れる過程において、吹き出し口から客室内に水平方向に調和空気が吹き出されればよく、その形状等については、鉄道車両の仕様や形態などによって。種々選定することができる。

１・・・編成車両 １ａ・・・先頭車両
１ｂ・・・中間車両 ２・・・架線
４・・・軌道 ７・・・床面
８・・・高床面 １０・・・補助電源装置
１２・・・主変圧器 １４・・・主変換器
１５・・・ジェネレータユニット １６・・・集電装置
１７・・・空調装置 ２５・・・側スカート
２６・・・トイレユニット ３２・・・側構体
３４・・・低屋根構体 ３４ａ・・・端部斜面
３４ｂ・・・水平部
３５・・・側構体の上端部（屋根構体の幅方向の端部）
３６・・・高屋根構体 ３７・・・接続板
４０・・・座席 ７１・・・側引戸
７５・・・出入り台 ８５・・・断熱材
８６・・・排気ダクト ８９・・・調和空気ダクト
８０、９０・・・調和空気ダクト（低屋根構体）
８１・・・照明装置 ８２・・・放送設備
８３・・・天井パネル ８４・・・情報表示装置
８５・・・断熱材 ９１・・・空間
９２・・・天井モジュール ９３・・・接続ダクト
９４・・・調和空気ダクト（高屋根構体） ９５・・・支持部
９６・・・スリット ９７・・・整流板
９９・・・調和空気の流れ
Ａ・・・高屋根部（一般部） Ｂ・・・低屋根部
Ｈ１・・・低屋根部天井高さ Ｈ２・・・高屋根部天井高さ
Ｈ３・・・低屋根部天井スペース Ｈ４・・・床面高さ

Claims (7)

1. 温湿度を調和した調和空気を生成する空調装置と、
   前記調和空気を車内へ供給するダクトと、
   を備える軌条車両において、
   前記ダクトは、
   前記軌条車両の屋根構体下方に配置される天井パネルに向けて開放面を有するチャンネル材と、
   前記開放面を覆うように配設される天井パネルと、
   から構成されており、
   前記ダクトは、
   前記ダクト内を流れる前記調和空気の流れ方向に交差するとともに略水平方向に前記調和空気が吹き出される吹き出し口を、前記チャンネル材と前記天井パネルとの間に設けたこと
   を特徴とする軌条車両。
2. 請求項１に記載された軌条車両において、
   前記ダクトは、俯瞰した前記ダクトの形態が環状、あるいは、略長方形状であること
   を特徴とする軌条車両。
3. 請求項１に記載される軌条車両において、
   前記チャンネル材と前記屋根構体下方の天井パネルとを一体化して、天井モジュールとしたこと
   を特徴とする軌条車両。
4. 請求項１に記載される軌条車両において、
   前記吹き出し口の下流に、前記吹き出し口から吹き出される前記調和空気を案内する整流板が配置されていること
   を特徴とする軌条車両。
5. 請求項３に記載される軌条車両において、
   前記ダクトの内方であって、前記吹き出し口の下流に配置される照明装置と、
   前記照明装置から照射される光を拡散する拡散板と、が備えられており、
   前記拡散板を前記整流板とすること
   を特徴とする軌条車両。
6. 請求項３に記載される軌条車両において、
   前記天井モジュールが、照明装置と、放送設備とを合わせて一体化したものであること
   を特徴とする軌条車両。
7. 請求項１に記載される軌条車両において、
   前記ダクトを構成する前記天井パネルに、前記調和空気の一部を下方に吹き出すスリットが備えられること
   を特徴とする軌条車両。

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