WO2014103789A1 - 車両空調システム、及びこれを備えた鉄道車両 - Google Patents

車両空調システム、及びこれを備えた鉄道車両 Download PDF

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WO2014103789A1
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vehicle
air
air conditioning
conditioning system
center position
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PCT/JP2013/083708
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恒幾 近藤
佳司 坂川
亮介 三谷
中井　一人
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川崎重工業株式会社
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    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00371—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles carrying large numbers of passengers, e.g. buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/24—Devices purely for ventilating or where the heating or cooling is irrelevant
    • B60H1/241—Devices purely for ventilating or where the heating or cooling is irrelevant characterised by the location of ventilation devices in the vehicle
    • B60H1/245—Devices purely for ventilating or where the heating or cooling is irrelevant characterised by the location of ventilation devices in the vehicle located in the roof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle air conditioning system installed in a large vehicle such as a railway vehicle, an aircraft, a ship, or a bus, and a rail vehicle including the vehicle air conditioning system.
  • air in the cabin is sucked through the suction port by the air conditioner, and the temperature-adjusted air is blown into the cabin as conditioned air from the outlets provided on the left and right sides of the vehicle body or the left and right sides of the ceiling. Is done.
  • the conditioned air blown into the cabin from the left and right outlets of the vehicle body merges at the vehicle center in the vehicle width direction and is blown down as a downdraft at the vehicle center.
  • a downdraft occurs in the center of the vehicle in this way, there is no problem with a vehicle having a passage in the center of the vehicle, but vehicles with different numbers of seats on the left and right of the vehicle, for example, three-row seats and two-row seats.
  • Patent Document 1 As a conventional technique for preventing such a draft from occurring, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1, assuming a case where the number of seats on the left and right is different, such as a 3-row seat and a 2-row seat.
  • the present invention is a technique for arbitrarily adjusting the left and right blowing air volume ratios in order to generate a downdraft on a different path from the vehicle center.
  • the air volume ratio between the third row seat side and the second row seat side is 54:
  • the best setting is 46.
  • the present invention was made to solve such problems, and in a structure in which the left and right blown air volumes are of the same level, a vehicle air conditioning system capable of preventing the occurrence of discomfort without directly applying conditioned air to the passengers, And it aims at providing a rail vehicle provided with this.
  • the present invention is configured as follows. That is, the vehicle air-conditioning system according to the first aspect of the present invention sucks cabin air in a vehicle body in which the vehicle body center position and the passage center position are different because the number of seats is different between the left and right sides of the passage in the vehicle width direction.
  • a vehicle air conditioning system having an air conditioner that sends conditioned air adjusted in temperature into a passenger cabin, First and second outlets that are arranged symmetrically with respect to the center position of the vehicle body and blow out conditioned air of substantially the same air volume into the vehicle; An air conditioning member that sets a confluence position of each airflow blown from the first and second air outlets to a position that internally divides a line segment connecting the vehicle body center position and the passage center position; It is provided with.
  • the first and second outlets arranged on both sides of the vehicle body in the vehicle width direction blow out the same amount of air into the vehicle, so there are no disadvantages in terms of cost, performance, and installation space with respect to the duct and blower.
  • the vehicle body where the vehicle body center position and the passage center position are different in the vehicle width direction if both airflows are simply merged at the passage center position, the airflow flowing from the vehicle body center to the passage center side tends to be stronger, The passenger on the aisle seat may be exposed to the strong airflow described above.
  • the merging position of the airflows blown from the first and second air outlets internally divides the line segment connecting the vehicle body center position and the passage center position.
  • the position for example, it can be arranged slightly closer to the center of the vehicle body than the center of the passage. Therefore, the passengers in the left and right passage side seats are not directly exposed to the conditioned air, and the generation of discomfort can be prevented.
  • the railway vehicle according to the second aspect of the present invention includes the vehicle air conditioning system according to the first aspect described above.
  • the passengers are not directly exposed to conditioned air to prevent the occurrence of discomfort. Can do.
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematic structure in an example of the vehicle air conditioning system of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a detailed view of one air conditioning plate shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 It is detail drawing of the other wind regulation board shown in FIG.
  • FIG. 1 and FIG.4 it is a figure which shows schematic structure in the other example of the vehicle air conditioning system shown in FIG.
  • FIG.1 and FIG.4 it is a figure for demonstrating the arrangement
  • FIG.2 shows schematic structure in an example of the vehicle air conditioning system of Embodiment 2.
  • FIG. 8 It is a figure which shows schematic structure in an example of the conventional general vehicle air conditioning system. It is sectional drawing in the cross section A shown in FIG. It is a top view of the air conditioner shown in FIG. 8, and is a figure which shows schematic structure. It is a figure which shows schematic structure in the other example of the conventional general vehicle air conditioning system. It is sectional drawing in the cross section A shown in FIG. It is sectional drawing in the cross section B shown in FIG.
  • a vehicle air conditioning system according to an embodiment and a railway vehicle including the vehicle air conditioning system will be described below with reference to the drawings.
  • the same or similar components are denoted by the same reference numerals.
  • a detailed description of already well-known matters and a duplicate description of substantially the same configuration may be omitted.
  • the contents of the following description and the accompanying drawings are not intended to limit the subject matter described in the claims.
  • a railway vehicle is taken as an example of a vehicle body including the vehicle air-conditioning system.
  • the vehicle air-conditioning system in the embodiment is not limited to a railway vehicle, and is a large-sized aircraft, ship, bus, or the like. It can be applied to a vehicle or the like.
  • the vehicle air conditioning systems 50 and 51 are systems that maintain a constant cabin temperature by cooling and heating, and roughly include an air conditioner 30 and a duct 40.
  • the air conditioner 30 is a device that sucks in the cabin air 2 and sends out the conditioned air 3 whose temperature has been adjusted.
  • the structure of the air conditioner 30 is not limited to these configurations as long as the above-described function of the air conditioner 30 is satisfied.
  • the duct 40 is a cavity connected to the air conditioner 30, and is installed along the vehicle length direction 5 on the left and right sides of the vehicle body in the vehicle width direction 4 as shown in FIG. Has a blowout outlet.
  • the shape of the duct 40 is not particularly limited, the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the vehicle length direction 5 may be changed according to the distance from the air conditioner 30. In such a case, the duct 40 is connected to one air conditioner 30. The sum of the cross-sectional areas of the duct 40 and the duct 40 connected to the other air conditioner 30 is preferably changed so as to be kept substantially constant.
  • FIG. 8 shows an example of a vehicle air conditioning system 50 in which the air conditioner 30 and the duct 40 are arranged on the passenger room ceiling 1a of the railway vehicle 1.
  • 8 shows a configuration in which a set of an air conditioner 30 and a duct 40 is provided at each of the front and rear end portions of the railway vehicle 1 and the duct 40 is divided into front and rear in the vehicle length direction 5.
  • the duct 40 may be disposed, and the installation position of the air conditioner 30 may be closer to the center in the vehicle length direction 5.
  • the air conditioner 30 is provided only at one of the front and rear ends, and the duct 40 is disposed over the entire length of the vehicle, or the air conditioner 30 is provided near the center of the vehicle length direction 5 and the air conditioner 30 is sandwiched between the front and rear directions. It is also possible to adopt a configuration in which the duct 40 is arranged on the front.
  • the duct 40 includes an underfloor duct 41, an underfloor duct 42, an upright duct 43, a ceiling duct 44, and a return duct 45.
  • the underfloor duct 41 is connected to the air conditioner 30 in the underfloor portion 1b, and supplies the conditioned air 3 discharged from the air conditioner 30 to the underfloor duct 42.
  • the in-floor duct 42 is disposed in the floor of the vehicle body on both the left and right sides of the vehicle body in the vehicle width direction 4 and extends in the vehicle length direction 5.
  • the rising duct 43 is connected to the floor duct 42 and is raised to the vehicle body ceiling along the left and right side structures 7 of the vehicle body.
  • the rising ducts 43 are arranged at regular intervals in the vehicle length direction 5.
  • the ceiling ducts 44 are arranged on the left and right sides of the vehicle body at the ceiling 1a, are connected to the rising ducts 43, and extend in the vehicle length direction 5, respectively.
  • each ceiling duct 44 has a blower outlet that blows out the conditioned air 3 supplied from the air conditioner 30 through the underfloor duct 41, the underfloor duct 42, and the rising duct 43 into the passenger compartment.
  • the return duct 45 is a duct that passes through the vehicle body floor and guides the cabin air 2 to the air conditioner 30 in the lower floor portion 1b.
  • the suction duct 45 sucks the cabin air 2 into the seat floor portion of the cabin. It has a mouth 45a.
  • Embodiment 1 The vehicle air-conditioning system of the present embodiment also basically adopts the configuration of the vehicle air-conditioning system 50 or the vehicle air-conditioning system 51 described above, but the vehicle air-conditioning systems 50 and 51 are different in that they have the characteristic configuration described below. Is different.
  • the vehicle air conditioning system 101 of the present embodiment has different vehicle body center positions 10 and passage center positions 11 due to different seat numbers on the left and right sides of the passage 9 in the vehicle width direction 4. 1 is installed.
  • the case where the number of right and left cabin seats across the passage 9 in the vehicle width direction 4 is three rows and two rows of seats 6 is taken as an example, but the number of seats is limited to this. For example, it may be two rows or one row.
  • a plurality of seats 6 are arranged along the vehicle length direction 5.
  • the vehicle air conditioning system 101 also includes the air conditioner 30 having the above-described configuration. In the vehicle air conditioning system 101, as in the configuration shown in FIG.
  • the air conditioners 30 are respectively arranged on the ceiling portions 1a at both ends of the vehicle body in the vehicle length direction 5, and the ducts 40 are connected to the ceiling portions 1a from the air conditioners 30. Is extended in the vehicle length direction 5.
  • the ducts 40 are installed on both sides in the vehicle width direction 4, and each air conditioner 30 discharges the conditioned air 3 to the ducts 40 on both sides substantially evenly.
  • the vehicle air conditioning system 101 having such a configuration includes first and second air outlets 111 and 112 and a wind regulation member 120 as characteristic components.
  • the first and second air outlets 111 and 112 are openings provided in the left and right ducts 40 extending from the air conditioners 30, and are openings for blowing the conditioned air 3 from the air conditioners 30 into the cabin. Along each duct 40, a continuous opening is made in the vehicle length direction 5.
  • the first air outlets 111 correspond to the three rows of seats
  • the second air outlets 112 correspond to the rows of the seats.
  • the 1st blower outlet 111 and the 2nd blower outlet 112 are arrange
  • the structure of the air-conditioning device 30 or the structure of the duct 40 is not changed on the left and right sides in the vehicle width direction 4.
  • the conditioned air 3 is discharged from the first and second outlets 111 and 112 equally or substantially uniformly. Therefore, in the vehicle air-conditioning system 101 of this embodiment, an increase in the types of air-conditioning related manufacturing parts and the occurrence of mounting errors on the left and right during construction can be suppressed. Can be easily replaced. Moreover, there is no noise generation and no additional control. Therefore, the vehicle air conditioning system 101 is an advantageous system in terms of cost, performance, and installation space.
  • the air conditioning member 120 connects the vehicle body center position 10 and the passage center position 11 at a confluence position 115 of the airflows 3 a and 3 b blown from the first and second air outlets 111 and 112. It is a member that is set to a position that internally divides the line segment.
  • the air current blown from the first air outlet 111 to the guest room is the air current 3a
  • the air current blown from the second air outlet 112 to the guest room is the air current 3b.
  • the merge position 115 is a position that internally divides a line segment connecting the vehicle body center position 10 and the passage center position 11 into a ratio of, for example, 20:80 to 86:14.
  • the air conditioning member 120 By providing the air-conditioning member 120 that performs such an action, the airflows 3a and 3b blown out from the first and second air outlets 111 and 112 to the cabin become a downdraft in the region of the passage 9 in the cabin and face downward. Flowing into.
  • the air conditioning member 120 corresponds to the air conditioning plates 121 and 122 attached to the first and second air outlets 111 and 112.
  • the air conditioning plates 121 and 122 are strip-shaped plate materials and extend continuously along the vehicle length direction 5 to the first and second air outlets 111 and 112.
  • the conditioned plates 121 and 122 are respectively merged positions 115 in the cabin.
  • the first air outlet 111 and the second air outlet 112 have different angles with respect to the horizontal direction of the air conditioning plates 121 and 122. That is, the air conditioning plate 121 provided at the first air outlet 111 is oriented at an angle ⁇ 1 with respect to the horizontal direction, and the air conditioning plate 122 provided at the second air outlet 112 is inclined at an angle ⁇ 2 with respect to the horizontal direction. Is oriented.
  • the ceiling surface may be horizontal or inclined with respect to the horizontal plane. 3A and 3B show a case where the ceiling surface is inclined.
  • the angle ⁇ 1 is, for example, 17 degrees to 22 degrees.
  • the angle ⁇ 2 is set to about 20 degrees as an example, and the angle ⁇ 2 is set to, for example, 27 degrees to 41 degrees, and is set to about 30 degrees as an example.
  • the installation positions of the first and second outlets 111 and 112 from the vehicle body center position 10 in the vehicle width direction 4 are changed, the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are also changed accordingly.
  • the length L (FIG. 3A) of the air conditioning plates 121 and 122 along the blowing direction of the airflows 3a and 3b is about 20 mm
  • the plate thickness t (FIG. 3A) is about 3 mm.
  • the confluence position 115 of 3a and 3b can be set to a position that internally divides the line segment connecting the vehicle body center position 10 and the passage center position 11 to the above ratio as described above. It can arrange
  • airflow is relatively applied to passengers on the side of the passage 9 in the three-row seat, but according to the vehicle air conditioning system 101 of the present embodiment, such a tendency is improved.
  • the passengers in the left and right aisle seats are not directly exposed to the conditioned air, so that discomfort can be prevented.
  • the air conditioning plates 121 and 122 are installed in a form projecting inward of the cabin with respect to the first and second air outlets 111 and 112, but the first and first air conditioning plates are not projected. You may install in two blower outlets 111,112. Further, the first and second air outlets 111 and 112 and the air conditioning plates 121 and 122 may be integrally formed.
  • the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are changed as described above in the present embodiment.
  • the present invention is not limited to this, and the above-described angles in the air conditioning plates 121 and 122, At least one parameter of the length L, the thickness t, and the number of sheets may be changed.
  • the air conditioner 30 may be installed in the lower floor portion 1b instead of the cabin ceiling portion 1a.
  • the conditioned air 3 discharged from the air conditioner 30 is the first provided in the ceiling duct 44 via the underfloor duct 41, the underfloor duct 42, the rising duct 43, and the ceiling duct 44 as described above.
  • the air is blown out from the second air outlets 111 and 112 through the air conditioning plates 121 and 122 into the cabin.
  • the cabin air 2 is sucked from a suction port 45 a provided in the floor portion of the seat 6 and returned to the air conditioner 30 through the return duct 45.
  • the first and second air outlets 111 and 112 are located in the center of the vehicle body in the air outlet section 116 extending from the upper side of the seat 6 to the upper surface of each cargo rack 8 in the cabin ceiling 1a. They can be arranged at positions symmetrical with respect to the position 10.
  • the respective cargo racks 8 are installed on the left and right side structures 7 of the vehicle body 1 in the vehicle width direction 4 so as to project toward the cabin and extend in the vehicle length direction 5.
  • the suction port 45a can also be disposed at a position in the suction port section 117 from the passage 9 side of the seat 6 to the window side.
  • the suction port 45a When the suction port 45a is disposed in the suction port section 117, for example, the suction port 45a is disposed at a position that is equidistant or substantially equidistant from the passage center position 11. This is because the airflow position of the conditioned air is set to the passage center position 11 by equalizing the suction forces on the left and right sides of the vehicle body as viewed from the passage center position 11.
  • the components related to the air conditioner 30 and the duct 40 have the same configuration without changing the respective configurations on the left and right.
  • This configuration is advantageous in terms of cost, performance, and installation space.
  • the air conditioning member 120 it is possible to prevent the generation of discomfort without directly applying conditioned air to the passenger.
  • Embodiment 2 In the first embodiment described above, the example in which the air conditioning plates 121 and 122 are used as the air conditioning member 120 has been described.
  • the vehicle air conditioning system 102 according to the second embodiment a mode in which the cargo rack 8 is used as the air conditioning member 120 will be described.
  • the air conditioner 30 is disposed in the underfloor portion 1b, and the first and second air outlets 111 and 112 are provided on the lower surface of the cargo rack 8, as shown in FIG.
  • a suction port 45 a that sucks the cabin air 2 is provided in the floor portion of the seat 6.
  • the suction port 45a can be disposed at an equidistant or substantially equidistant position with respect to the passage center position 11.
  • the first and second outlets 111 and 112 are arranged for each of the rising ducts 43 in the vehicle length direction 5 in correspondence with the rising ducts 43 installed at a predetermined interval as shown in FIG.
  • the air outlets of the rising ducts 43 may be continuously arranged in communication with each other in the vehicle length direction 5.
  • Other components in the vehicle air conditioning system 102 are the same as those in the vehicle air conditioning system 101 described above. Therefore, the description of the same components is omitted here.
  • the air conditioning member 120 corresponds to the left and right cargo racks 8 in the vehicle width direction 4, and one cargo rack 8 has a lower surface having a shape different from that of the other cargo rack 8.
  • the air conditioning member 120 is one load shelf 81, and this load shelf 81 has a lower surface 130 different from the lower surface of the other load shelf 82.
  • the cargo rack 81 corresponds to the cargo rack 8 located on the opposite side of the passage center position 11 in the vehicle width direction 4.
  • the load shelf 81 has a wedge-shaped cross section in which the cross section in the vehicle width direction 4 gradually increases in thickness from the base portion 81a of the load shelf 81, which is an attachment portion to the left and right side structures 7, toward the front end 81b of the load shelf 81.
  • the lower surface 130 is provided. Further, the lower surface 130 of the cargo rack 81 is provided on the cargo rack 81 continuously along the vehicle length direction 5.
  • the merging position 115 of the airflows 3a and 3b is divided into a position that internally divides a line segment connecting the vehicle body center position 10 and the passage center position 11, for example, within the ratio of 20:80 to 86:14 as described above. It can be set to a position to be divided. Therefore, also in the vehicle air-conditioning system 102 of the second embodiment, the conditioned air 3 does not directly hit the passengers in the left and right passage side seats, and the occurrence of discomfort can be prevented.
  • the lower surface 130 as the air conditioning member 120 is the lower surface of the cargo rack 81 located on the side opposite to the passage center position 11, but the merging position 115 is set to the above-described internal division position. Therefore, the cargo rack 82 located on the side of the passage center position 11 may also have a lower surface different from the lower surface 130 of the cargo rack 81.
  • the member 120 may be formed.
  • the protrusion 131 is formed continuously in the vehicle length direction 5 along the lower surface of the load shelf 81.
  • the position can be set so as to be internally divided into the ratio of 20:80 to 86:14. Therefore, the conditioned air 3 is not directly applied to the passengers in the left and right passage side seats, and the generation of discomfort can be prevented.
  • the lower surface 130 and the protrusion 131 described above may be formed separately from the load shelf 81 or may be molded integrally with the load shelf 81.
  • the suction port 45a that sucks the cabin air 2 is disposed at a position in the suction port section 117 from the passage 9 side of the seat 6 to the window side in the floor portion of the seat 6. be able to.
  • the suction port 45a can be disposed at the lower part of the seat 6 that is equidistant or substantially equidistant from the passage center position 11 as described above, for example.
  • first and second air outlets 111 and 112 are installed on the left and right side structures 7 of the vehicle body 1 corresponding to the lower surface of the cargo rack 8, and suck in the cabin air 2.
  • the air conditioning plates 121 and 122 described in the first embodiment are replaced with the first and second air outlets 111 and 112 in place of the configuration of the lower surface 130 and the protrusion 131 described above. You may install in. Even in such a configuration, it is possible to obtain the same effect as described above.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a vehicle including two or more passages such as an aircraft and a ship.
  • the air conditioning member 120 may be provided so that the airflow merges at a position that internally divides the line connecting the vehicle body center position 10.
  • the present invention can be applied to, for example, a vehicle air conditioning system in a large vehicle such as a railway vehicle, an aircraft, a ship, and a bus, and a railway vehicle equipped with the same.

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Abstract

車体中心位置（１０）と通路中心位置（１１）とが異なる車体に設置され、空調装置（３０）を有する車両空調システム（１０１，１０２）であって、車幅方向の車体両側に配置され同等風量の調和空気を車内へ吹き出す第１及び第２の吹出口（１１１，１１２）と、この第１及び第２の吹出口から吹き出される各気流の合流位置（１１５）を、車体中心位置と通路中心位置とを結ぶ線分を２０：８０～８６：１４の比に内分する位置に設定する整風部材（１２０）とを備えた。

Description

車両空調システム、及びこれを備えた鉄道車両
　本発明は、例えば鉄道車両、航空機、船舶、バスなどの大型車両等に設置される車両空調システム、及びこれを備えた鉄道車両に関する。
　例えば鉄道車両等における空調では、空調装置によって吸引口を介して客室内空気が吸引され、温度調整された空気が調和空気として車体左右側あるいは天井の左右側に設けた吹出口より客室内に吹き出される。このとき、車体の左右両側の吹出口から客室内へ吹き出した調和空気は、車幅方向における車両中心部で合流し、車両中心部にて下降気流となり送風される。
　このように車両中心部で下降気流が発生する場合、車両中心部に通路が位置する車両では問題は生じないが、車両の左右で、例えば３列席と２列席のように、座席数が異なる車両では、３列席における通路席の乗客に下降気流があたってしまう。人体に不快感を与える気流をドラフトと呼ぶが、客室内ではドラフトの発生を防止するため、客室内の風速をある程度以下に抑制することが必要である。
　このようなドラフト発生防止を図る従来技術として、例えば３列席と２列席のように左右での座席数が異なる車両の場合を想定した、例えば特許文献１の技術がある。この発明は、車両中心とは異なる通路上に下降気流を発生させるために、左右での吹き出し風量比を任意に調整するという技術であり、３列席側と２列席側との風量比を５４：４６に設定したときが最も良いとしている。
日本国特許第４２０６２９８号明細書
　上述のような従来技術にて、左右の吹き出し風量を調整するためには、下記１又は２のような構成あるいは方法を採る必要がある。即ち、
１．左右で異なるダクト構成にする、
２．左右で同じダクト構成としたときには、
　Ａ）左右のダクトに対して１台の送風機で送風を行う場合には、風量を減らしたい側のダクトあるいは吹出口に、絞りなどの抵抗部材を付加する、
　Ｂ）左右のダクトに対して２台以上の送風機を１台のモータで駆動して使用する場合には、同一回転で性能の異なる送風機を使用する、同一回転で性能の等しい送風機を使用し各回転数を異ならせる、又は、風量を減らしたい側のダクトあるいは吹出口に、絞りなどの抵抗部材を付加する、
　Ｃ）左右のダクトに対して２台以上の送風機を２台以上のモータで駆動して使用する。
　しかしながら、このような左右の吹き出し風量を調整する手法は、以下の問題を発生させる。
　即ち、左右で異なるダクトあるいは送風機を使用する場合には、空調関係の製造部品種類の増加、及び施工時において左右での取り付けミス発生の恐れ、が生じ得る。また、絞りなど抵抗部材を付加する場合には、騒音発生の恐れが生じる。１台のモータにて同軸で２台の送風機を駆動する場合に各回転数を異ならせるには、変速機が必要となる。さらに、モータを２台以上使用する場合には機器数が増加する。いずれの場合も部品点数及び設置スペースの増加、などが考えられる。
　これらはいずれも、コスト、性能、及び設置スペースの観点において不利である。
　本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、左右の吹き出し風量は同程度とした構造において、乗客に直接調和空気を当てず不快感の発生を防止可能な車両空調システム、及びこれを備えた鉄道車両を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
　即ち、本発明の第１態様における車両空調システムは、車幅方向において通路を挟んで左右で座席数が異なることで車体中心位置と通路中心位置とが異なる車体において、客室内空気を吸引して温度調整した調和空気を客室内へ送り込む空調装置を有する車両空調システムであって、
　車体中心位置に対して左右対称の位置に配置され、略同等風量の調和空気を車内へ吹き出す第１及び第２の吹出口と、
　この第１及び第２の吹出口から吹き出される各気流の合流位置を、上記車体中心位置と上記通路中心位置とを結ぶ線分を内分する位置に設定する整風部材と、
を備えたことを特徴とする。
　車幅方向における車体両側に配置した第１及び第２の吹出口は、それぞれ同程度の風量を車内へ吹き出すことから、ダクト及び送風機に関してコスト、性能、及び設置スペースにおいて不利な点は発生しない。また、車幅方向において車体中心位置と通路中心位置とが異なる車体では、単に、通路中心位置で両気流を合流させると、車体中心から通路中心側へ流れる気流の方が強くなる傾向があり、通路側座席の乗客に、上述の強い方の気流があたる場合がある。しかしながら本第１態様では、整風部材を備えたことで、第１及び第２の吹出口から吹き出される各気流の合流位置を、車体中心位置と通路中心位置とを結ぶ線分を内分する位置、例えば通路中心よりもわずかに車体中心側へ配置することができる。したがって、左右いずれの通路側座席の乗客にも、直接調和空気は当たらず、不快感の発生を防止することができる。
　また、本発明の第２態様における鉄道車両は、上述の第１態様の車両空調システムを備えたことを特徴とする。
　本発明の第１態様における車両空調システム、及び第２態様の鉄道車両によれば、左右の吹き出し風量は同程度とした構造において、乗客に直接調和空気を当てず不快感の発生を防止することができる。
実施形態１の車両空調システムの一例における概略構成を示す図である。 図１に示す整風板の作用を説明するための図である。 図１に示す一方の整風板の詳細図である。 図１に示す他方の整風板の詳細図である。 図１に示す車両空調システムの他の例における概略構成を示す図である。 図１及び図４に示す車両空調システムにおいて、吹出口及び吸引口の配置可能位置を説明するための図である。 実施形態２の車両空調システムの一例における概略構成を示す図である。 図６に示す車両空調システムの変形例を示す図である。 従来の一般的な車両空調システムの一例における概略構成を示す図である。 図８に示す断面Ａにおける断面図である。 図８に示す空調装置の平面図であり、概略構成を示す図である。 従来の一般的な車両空調システムの他の例における概略構成を示す図である。 図１１に示す断面Ａにおける断面図である。 図１１に示す断面Ｂにおける断面図である。
　実施形態である車両空調システム及びこれを備えた鉄道車両について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明及び添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　また、以下に説明する実施の形態では、当該車両空調システムを備える車体として鉄道車両を例に採るが、実施形態における車両空調システムは、鉄道車両に限定されず、航空機、船舶、バスなどの大型車両等にも適用することが可能である。
　まず、図８から図１３を参照して、鉄道車両１における従来からの一般的な車両空調システム５０、５１の全体構成について、その概略を説明する。
　車両空調システム５０、５１は、冷房及び暖房によって客室の車内温度を一定に維持するシステムであり、大きく分けて、空調装置３０とダクト４０とを備える。ここで空調装置３０は、客室内空気２を吸引し温度調整した調和空気３を送出する装置であり、図１０に示すように、客室内空気２の吸引口３１、温度調整用の熱交換器３２、ブロワー３３、及びブロワー駆動用モータ３４を有する。また空調装置３０の構造は、空調装置３０の上述の機能を満足する限りこれらの構成に限定するものではない。
　ダクト４０は、空調装置３０に接続された空胴体であり、図９に示すように車幅方向４における車体の左右にて車長方向５に沿って設置され、調和空気３を客室である車内へ吹き出す吹出口を有する。尚、ダクト４０の形状は特に限定されないが、空調装置３０からの距離に応じて、車長方向５に垂直な断面における断面積を変化させてもよく、かかる場合、一方の空調装置３０に接続されたダクト４０と他方の空調装置３０に接続されたダクト４０との断面積の和は、略一定に保たれるように変化させることが好ましい。
　図８では、鉄道車両１の客室天井部１ａに、空調装置３０及びダクト４０を配置した車両空調システム５０の例を示している。尚、図８では、鉄道車両１の前後端部のそれぞれに、空調装置３０及びダクト４０のセットを設け、ダクト４０を車長方向５の前後に分割した構成を示すが、車両全長５に亘ってダクト４０を配置してもよく、空調装置３０の設置位置を車長方向５の中央寄りとしてもよい。また、前後端部のいずれか一方のみに空調装置３０を設け車両全長に渡りダクト４０を配置した構成、あるいは車長方向５の中央寄りに空調装置３０を設け、空調装置３０を挟んで前後方向にダクト４０を配置した構成を採ることもできる。
　また、図１１から図１３では、鉄道車両１の床下部分１ｂに空調装置３０を配置した車両空調システム５１の例を示している。この例では、ダクト４０は、床下ダクト４１、床中ダクト４２、立上ダクト４３、天井ダクト４４、及び戻しダクト４５を有する。ここで、床下ダクト４１は、床下部分１ｂにある空調装置３０に接続され、空調装置３０から吐出した調和空気３を床中ダクト４２へ供給する。床中ダクト４２は、車幅方向４における車体左右両側にて車体の床中に配置され、それぞれ車長方向５へ延在する。立上ダクト４３は、床中ダクト４２に接続され、車体の左右側構体７に沿って車体天井へ立ち上げられている。ここで立上ダクト４３は、車長方向５において規定の間隔毎に配置されている。天井ダクト４４は、天井部１ａにて車体左右両側に配置され、それぞれの立上ダクト４３に接続されてそれぞれ車長方向５に延在する。また、各天井ダクト４４は、空調装置３０から床下ダクト４１、床中ダクト４２、立上ダクト４３を介して供給された調和空気３を客室車内へ吹き出す吹出口を有している。
　また戻しダクト４５は、車体床を貫通して客室内空気２を、床下部分１ｂにある空調装置３０へ導くダクトであり、客室内の座席床部分に、客室内空気２を吸引するための吸引口４５ａを有する。
　実施の形態１：
　本実施形態の車両空調システムも、基本的には、上述した車両空調システム５０又は車両空調システム５１の構成を採るが、以下に説明する特徴的な構成を有する点で車両空調システム５０、５１とは相違する。
　即ち、図１に示すように本実施形態の車両空調システム１０１は、車幅方向４において通路９を挟んで左右で座席数が異なることによって、車体中心位置１０と通路中心位置１１とが異なる車体１に設置される。尚、本実施形態では、図示のように車幅方向４において通路９を挟んだ左右の客室座席数が３列、２列の座席６の場合を例に採るが、座席数をこれに限定するものではなく、例えば２列、１列であってもよい。尚、各座席６は、車長方向５に沿って複数配置されている。また、車両空調システム１０１においても、上述の構成を有する空調装置３０を備えている。尚、この車両空調システム１０１では、図８に示す構成と同様に、車長方向５における車体両端部分の天井部１ａに空調装置３０をそれぞれ配置し、各空調装置３０からダクト４０が天井部１ａを車長方向５に延在している。ダクト４０は、車幅方向４における両側に設置されており、各空調装置３０は、両側のダクト４０に略均等に調和空気３を吐出する。
　このような構成を有する車両空調システム１０１は、特徴的な構成部分として、第１及び第２の吹出口１１１，１１２と、整風部材１２０とを有する。
　第１及び第２の吹出口１１１，１１２は、各空調装置３０から延在する左右それぞれのダクト４０に設けられ、空調装置３０からの調和空気３を客室内へ吹き出す開口部であり、左右の各ダクト４０に沿って車長方向５に連続して開口している。ここでは説明の便宜上、３列の座席側に対応して第１吹出口１１１、２列の座席側に対応して第２吹出口１１２とする。第１吹出口１１１及び第２吹出口１１２は、車体中心位置１０に対して車幅方向４において左右対称位置に配置され、それぞれ同程度の風量の調和空気３を客室内へ送り出す。
　このように本実施形態の車両空調システム１０１では、車幅方向４における左右側において、空調装置３０の構造を異ならせること、あるいはダクト４０の構造を異ならせることは行っておらず、かつ、第１及び第２の吹出口１１１，１１２から均等もしくは略均等に調和空気３を吐出する。
　したがって、本実施形態の車両空調システム１０１では、空調関係の製造部品種類の増加、及び施工時において左右での取り付けミス発生を抑制することができ、また仮に取り付けミスが発生しても、客室内から容易に交換が可能である。また、騒音発生、別個の制御追加の発生もない。よって車両空調システム１０１は、コスト、性能、及び設置スペースの観点において有利なシステムである。
　整風部材１２０は、図２に示すように、第１及び第２の吹出口１１１，１１２から吹き出される各気流３ａ、３ｂの合流位置１１５を、車体中心位置１０と通路中心位置１１とを結ぶ線分を内分する位置に設定する部材である。ここでは、第１吹出口１１１から客室へ吹き出される気流を気流３ａ、第２吹出口１１２から客室へ吹き出される気流を気流３ｂとしている。また、合流位置１１５は、車体中心位置１０と通路中心位置１１とを結ぶ線分を、本実施形態では例えば２０：８０～８６：１４の比に内分する位置である。
　このような作用を行う整風部材１２０を設けることで、第１及び第２の吹出口１１１，１１２から客室へ吹き出される各気流３ａ、３ｂは、客室内の通路９の領域で下降気流となり下向きに流れる。
　また本実施形態では、整風部材１２０は、第１及び第２の吹出口１１１，１１２に取り付けた整風板１２１、１２２が相当する。整風板１２１、１２２は、短冊状の板材であり、第１及び第２の吹出口１１１，１１２に車長方向５に沿って連続して延在する。
　整風板１２１、１２２によって合流位置１１５を上述の内分位置に設定するために、本実施形態では、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、整風板１２１、１２２はそれぞれ、客室内の合流位置１１５に向けて配向され、かつ整風板１２１、１２２の水平方向に対する角度を、第１吹出口１１１と第２吹出口１１２とで異ならせている。つまり、第１吹出口１１１に設けた整風板１２１は、水平方向に対して角度θ１の傾斜で配向し、第２吹出口１１２に設けた整風板１２２は、水平方向に対して角度θ２の傾斜で配向している。尚、天井面は水平であってもよいし、水平面に対して傾斜していてもよい。図３Ａ及び図３Ｂでは、天井面が傾斜している場合を示している。
　本実施形態では、第１及び第２の吹出口１１１，１１２が車体中心位置１０から車幅方向４に約１ｍ間隔の位置に設置される場合において、角度θ１は、例えば１７度から２２度であり、一実施例として約２０度に設定しており、角度θ２は、例えば２７度から４１度であり、一実施例として約３０度に設定している。勿論、車幅方向４における車体中心位置１０からの第１及び第２の吹出口１１１，１１２の設置位置が変われば、相応して角度θ１、θ２も変更される。
　また、一実施例として整風板１２１、１２２の、気流３ａ，３ｂの吹き出し方向に沿った長さＬ（図３Ａ）は、約２０ｍｍ、板厚ｔ（図３Ａ）は約３ｍｍである。
　このように本実施形態では、第１及び第２の吹出口１１１，１１２に整風板１２１、１２２を備えたことで、第１及び第２の吹出口１１１，１１２から客室へ吹き出される各気流３ａ，３ｂの合流位置１１５を、上述のように車体中心位置１０と通路中心位置１１とを結ぶ線分を上述の比に内分する位置に設定でき、例えば車体中心位置１０からわずかに通路中心位置１１側へ配置することができる。既に説明したように、従来、比較的、３列側座席における通路９側の乗客に気流があたる傾向があったが、本実施形態の車両空調システム１０１によれば、このような傾向は改善され、左右いずれの通路側座席の乗客にも、直接調和空気は当たらず、不快感の発生を防止することができる。
　尚、本実施形態では、整風板１２１、１２２は、第１及び第２の吹出口１１１，１１２に対して客室内側へ突出した形態にて設置しているが、突出させることなく第１及び第２の吹出口１１１，１１２内に設置してもよい。また、第１及び第２の吹出口１１１，１１２と、整風板１２１、１２２とを一体で成型して構成してもよい。
　さらに、合流位置１１５を上述の内分位置に設定するため、本実施形態では上述のように角度θ１、θ２を変化させたが、これに限定されず、整風板１２１、１２２における上述の角度、長さＬ、厚みｔ、及び枚数の少なくとも一つのパラメータを変化させてもよい。
　また、図４に示すように、空調装置３０を客室天井部１ａではなく床下部分１ｂに設置してもよい。この場合、空調装置３０から吐出された調和空気３は、既に説明したように床下ダクト４１、床中ダクト４２、立上ダクト４３、及び天井ダクト４４を介して、天井ダクト４４に設けた第１及び第２の吹出口１１１，１１２から整風板１２１、１２２を通り客室内へ吹き出される。また、客室内空気２は、座席６の床部分に設けた吸引口４５ａから吸引され、戻しダクト４５を介して空調装置３０へ戻される。
　さらにまた、第１及び第２の吹出口１１１，１１２は、図５に示すように客室天井部１ａにおいて、座席６の上方から各荷棚８の上面に至る吹出口区間１１６内で、車体中心位置１０に対して左右対称位置に配置することができる。ここで各荷棚８は、車幅方向４における車体１の左右側構体７に客室に向けて突出し車長方向５に延在して設置される。また、床下部分１ｂに空調装置３０を設置した場合、吸引口４５ａにおいても、座席６の通路９側から窓側に至る吸引口区間１１７内の位置に配置することができる。
　吸引口区間１１７に吸引口４５ａを配置する場合には、例えば、通路中心位置１１に対して等距離もしくは略等距離の位置に配置する。これは、通路中心位置１１から見た車体左右両側における吸引力を等しくすることにより、調和空気の気流位置を通路中心位置１１とするためである。
　以上説明したように本実施形態１の車両空調システム１０１によれば、空調装置３０及びダクト４０関連の構成部分は、左右における各構成を変更せず同一構成としていることから、既に説明したようにコスト、性能、及び設置スペースの観点において有利な構成となっている。その上で、整風部材１２０を設けるだけで、乗客に直接調和空気を当てず不快感の発生を防止することが可能となる。
　実施の形態２：
　上述の実施形態１では、整風部材１２０として整風板１２１、１２２を用いた例を説明した。一方、本実施の形態２の車両空調システム１０２では、整風部材１２０として荷棚８を利用する形態を説明する。また、本実施の形態２の車両空調システム１０２では、空調装置３０は床下部分１ｂに配置され、第１及び第２の吹出口１１１，１１２は、図６に示すように、荷棚８の下面に対応して車体１の左右側構体７に設置される。また、客室内空気２を吸引する吸引口４５ａは、座席６の床部分に設けられる。このとき吸引口４５ａは、例えば上述のように、通路中心位置１１に対して等距離もしくは略等距離の位置に配置することができる。尚、第１及び第２の吹出口１１１，１１２は、車長方向５において、図１１に示すように規定の間隔で設置される立上ダクト４３に対応して立上ダクト４３毎に配置してもよいし、立上ダクト４３毎の吹出口を車長方向５において互いに連通して連続的に配置してもよい。
　車両空調システム１０２におけるその他の構成部分は、上述の車両空調システム１０１の場合と変わらない。よって、同じ構成部分について、ここでの説明は省略する。
　本実施の形態２の車両空調システム１０２では、整風部材１２０は、車幅方向４における左右の各荷棚８が相当し、一方の荷棚８は、他方の荷棚８と異なる形状の下面を有する。本実施形態２では、図６に示すように、整風部材１２０は一方の荷棚８１であり、この荷棚８１は、他方の荷棚８２の下面とは異なる下面１３０を有する。ここで荷棚８１は、車幅方向４において通路中心位置１１とは反対側に位置する荷棚８が相当する。
　荷棚８１は、車幅方向４における断面が、左右側構体７への取付部である荷棚８１の基部８１ａから荷棚８１の先端８１ｂに向けて、その厚みを徐々に大きくするくさび形断面の下面１３０を有する。また、荷棚８１の下面１３０は、車長方向５に沿って連続して荷棚８１に設けている。
　このように、整風部材１２０として荷棚８１の下面１３０を用いることで、実施の形態１において図２を参照して説明した場合と同様に、第１及び第２の吹出口１１１，１１２から吹き出される各気流３ａ、３ｂの合流位置１１５を、車体中心位置１０と通路中心位置１１とを結ぶ線分を内分する位置、例えば上述のように、２０：８０～８６：１４の比に内分する位置に設定することができる。
　したがって、本実施形態２の車両空調システム１０２においても、左右いずれの通路側座席の乗客にも、直接調和空気３は当たらず、不快感の発生を防止することができる。
　上述のように本実施形態２では、整風部材１２０としての下面１３０は、通路中心位置１１とは反対側に位置する荷棚８１の下面であるが、合流位置１１５を上述の内分位置に設定するために、通路中心位置１１側に位置する荷棚８２も、荷棚８１の下面１３０とは異なる下面を有しても良い。
　さらにまた、上述では、荷棚８１の下面全体を整風部材１２０とした形態を説明したが、図７に示すように、荷棚８１の先端８１ｂの下面にのみ、下方へ突出する突起１３１を整風部材１２０として形成してもよい。突起１３１は、荷棚８１の下面に沿って車長方向５に連続して形成されている。
　このような突起１３１によっても、第１及び第２の吹出口１１１，１１２から客室内へ吹き出される各気流３ａ、３ｂの合流位置１１５を、車体中心位置１０と通路中心位置１１とを結ぶ線分を内分する位置、例えば上述のように、２０：８０～８６：１４の比に内分する位置に設定することができる。よって、左右いずれの通路側座席の乗客にも、直接調和空気３は当たらず、不快感の発生を防止することができる。
　尚、上述の下面１３０及び突起１３１は、荷棚８１と別体で形成してもよいし、荷棚８１と一体で成型してもよい。
　また、実施の形態１で説明したように、客室内空気２を吸引する吸引口４５ａは、座席６の床部分において座席６の通路９側から窓側に至る吸引口区間１１７内の位置に配置することができる。またこの場合、吸引口４５ａは、例えば上述のように、通路中心位置１１から等距離もしくは略等距離となる座席６の下部に配置することができる。
　また、図６に示すような、第１及び第２の吹出口１１１，１１２が荷棚８の下面に対応して車体１の左右側構体７に設置され、客室内空気２を吸引する吸引口４５ａが座席６の床部分に設けられる構成において、上述の下面１３０及び突起１３１の構成の代わりに、実施の形態１で説明した整風板１２１、１２２を第１及び第２の吹出口１１１，１１２に設置してもよい。
　このような構成においても、上述と同様の効果を得ることが可能である。
　また、上述の実施の形態では、通路９が一つの場合について説明したが、これに限られず、航空機や船舶等、２つ以上の通路を備える車両に適用可能であり、各通路中心位置１１と車体中心位置１０とを結ぶ線分を内分する位置に気流が合流するように整風部材１２０を備えればよい。
　なお、上述の実施形態を組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するように構成することもできる。
　本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
　又、２０１２年１２月２７日に出願された、日本国特許出願Ｎｏ．特願２０１２－２８５０３０号の明細書、図面、特許請求の範囲、及び要約書の開示内容の全ては、参考として本明細書中に編入されるものである。
　本発明は、例えば鉄道車両、航空機、船舶、バスなどの大型車両等における車両空調システム、及びこれを備えた鉄道車両に適用可能である。
　１…車体、１ａ…客室天井部、２…客室内空気、３…調和空気、
　４…車幅方向、５…車長方向、６…座席、７…左右側構体、８…荷棚、
　１０…車体中心位置、１１…通路中心位置、３０…空調装置、
　４５ａ…吸引口、１０１，１０２…車両空調システム、
　１１１…第１吹出口、１１２…第２吹出口、１１５…合流位置、
　１２０…整風部材、１２１，１２２…整風板、１３０…下面、
　１３１…突起。

Claims (8)

  1. 　車幅方向において通路を挟んで左右で座席数が異なることで車体中心位置と通路中心位置とが異なる車体において、客室内空気を吸引して温度調整した調和空気を客室内へ送り込む空調装置を有する車両空調システムであって、
    　車体中心位置に対して左右対称の位置に配置され、略同等風量の調和空気を車内へ吹き出す第１及び第２の吹出口と、
    　この第１及び第２の吹出口から吹き出される各気流の合流位置を、上記車体中心位置と上記通路中心位置とを結ぶ線分を内分する位置に設定する整風部材と、
    を備えたことを特徴とする車両空調システム。
  2. 　上記合流位置は、上記車体中心位置と上記通路中心位置とを結ぶ線分を２０：８０～８６：１４の比に内分する位置である、請求項１に記載の車両空調システム。
  3. 　上記整風部材は、上記吹出口に配置した整風板であり、水平面に対するその配置角度、空気吹出方向における整風板の長さ、整風板の厚さ、及び整風板の枚数の少なくとも一つを、上記第１及び第２の吹出口で異ならせて上記合流位置を設定する、請求項１又は２に記載の車両空調システム。
  4. 　上記車体の左右両側に、客室に向けて突出し、車長方向に延びる荷棚をさらに備え、
    　上記第１及び第２の吹出口は、上記各荷棚の上面から客室天井部の位置であって、上記車体中心位置を中心として車幅方向において対称位置に配置される、請求項１から３のいずれかに記載の車両空調システム。
  5. 　上記車体の左右両側に、客室に向けて突出し、車長方向に延びる荷棚をさらに備え、
    　上記第１及び第２の吹出口は、上記各荷棚の下側に配置され、
    　上記整風部材は、上記各荷棚であり、一方の荷棚は、他方の荷棚と異なる形状の下面を有する、請求項１に記載の車両空調システム。
  6. 　上記車体の左右両側に、客室に向けて突出し、車長方向に延びる荷棚をさらに備え、
    　上記第１及び第２の吹出口は、上記各荷棚の下側に配置され、
    　上記整風部材は、左右一方の荷棚の下面に設けられ、下方に向けた突起である、請求項１に記載の車両空調システム。
  7. 　通路を挟んだ座席の下部に配置され、通路中心位置からの距離が略等しい少なくとも２つの客室内空気吸引口をさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載の車両空調システム。
  8. 　請求項１から７のいずれかに記載の車両空調システムを備えたことを特徴とする鉄道車両。
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