WO2020044536A1 - 鉄道車両用空調ダクト - Google Patents

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WO2020044536A1
WO2020044536A1 PCT/JP2018/032356 JP2018032356W WO2020044536A1 WO 2020044536 A1 WO2020044536 A1 WO 2020044536A1 JP 2018032356 W JP2018032356 W JP 2018032356W WO 2020044536 A1 WO2020044536 A1 WO 2020044536A1
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WO
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air
duct
vehicle
longitudinal direction
conditioning duct
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Application number
PCT/JP2018/032356
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English (en)
French (fr)
Inventor
晃一 角田
智紀 長井
佐々木　隆
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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Priority to JP2020539624A priority patent/JP7089036B2/ja
Priority to US17/272,525 priority patent/US11884309B2/en
Priority to TW108131352A priority patent/TWI709501B/zh
Priority to CN201980054688.2A priority patent/CN112543724B/zh
Priority to PCT/JP2019/034104 priority patent/WO2020045624A1/ja
Priority to SG11202101964VA priority patent/SG11202101964VA/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • 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
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning duct for a railway vehicle that guides air sent from an air conditioner mounted on a railway vehicle in a longitudinal direction of the vehicle and blows the air into a passenger compartment.
  • Patent Literature 1 proposes an air conditioning duct having a chamberless structure in which a partition wall between a main duct and a sub duct is removed to form a single ventilation passage (see FIG. 1 of Patent Literature 1). .
  • the shape of the partition wall between the main duct and the sub-duct is not required to be corrected by making the chamber-less, but the wind speed of the air blown from the air-conditioning duct in the longitudinal direction of the vehicle is reduced.
  • An additional member for uniformity is required. Such an additional member leads to an increase in the weight and cost of the entire air-conditioning duct. Therefore, an air-conditioning duct capable of making the air flow distribution from the air-conditioning duct in the longitudinal direction of the vehicle uniform with a simpler configuration is desired.
  • the object of the present invention is to provide an air conditioning duct for a railway vehicle which has a simpler configuration and can make the flow rate distribution of the air blown out from the air conditioning duct in the longitudinal direction of the vehicle uniform.
  • an air conditioning duct for a railway vehicle is an air conditioning duct for a railway vehicle that guides air sent from an air conditioner mounted on a railway vehicle, A duct wall forming an air passage for guiding air sent from the device in the longitudinal direction of the vehicle, and a plurality of openings in the duct wall, the air in the air passage being blown out from the air passage toward the passenger cabin, and a plurality of lines arranged in the vehicle longitudinal direction.
  • the ratio of the opening area of one of the outlets to the sum of the opening areas of all the outlets opened to the duct wall is in the range of 0.05% or more and 0.65% or less. It is in.
  • the ratio of the opening area of one outlet to the total of the opening areas of the outlets is in the range of 0.05% or more and 0.65% or less.
  • the pressure difference in the passage can be reduced. Therefore, with a simple configuration, it is possible to make the flow rate distribution of the air blown out from the air conditioning duct in the longitudinal direction of the vehicle uniform.
  • An air conditioning duct for a railway vehicle is an air conditioning duct for a railway vehicle that guides air sent from an air conditioner mounted on the railway vehicle, and the air sent from the air conditioning device.
  • a duct wall forming a ventilation path that guides the vehicle in the longitudinal direction of the vehicle, and a plurality of outlets that are opened in a lower wall portion of the duct wall and that blow air in the ventilation path from the ventilation path to the passenger compartment side,
  • the inner surface of the lower wall portion is divided into a plurality of partial regions in the longitudinal direction of the vehicle such that each of the inner surfaces of the lower wall portion includes the outlet in a plan view, one of the outlets corresponds to an area of one of the partial regions.
  • the ratio of the opening area is in the range of 2.0% or more and 7.5% or less.
  • the ratio of the opening area of the outlet to the area of the partial region on the inner surface of the lower wall portion is in the range of 2.0% or more and 7.5% or less, in the vehicle longitudinal direction.
  • the difference in pressure in the ventilation passage can be reduced. Therefore, with a simple configuration, it is possible to make the flow rate distribution of the air blown out from the air conditioning duct in the longitudinal direction of the vehicle uniform.
  • FIG. 2 is a schematic front cross-sectional view of the air conditioning duct cut along the line II-II in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic front sectional view of the air-conditioning duct cut along the line III-III in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic front cross-sectional view of the air conditioning duct cut along the line IV-IV in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view of the air-conditioning duct seen from the top along the line VV in FIG.
  • FIG. 2 is a schematic enlarged perspective view in which the vicinity of an outlet in the air conditioning duct shown in FIG. 1 is enlarged.
  • 13 is a graph showing the relationship between the position of the outlet of the air conditioning duct and the flow rate of the outlet according to the third embodiment.
  • 14 is a graph showing the relationship between the position of the outlet of the air conditioning duct and the flow rate of the outlet according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic top view sectional view of a railway vehicle 1 equipped with an air conditioning duct 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic front sectional view of the air-conditioning duct 10 cut along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic front sectional view of the air-conditioning duct 10 cut along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic front cross-sectional view of the air conditioning duct 10 cut along the line IV-IV in FIG.
  • the vehicle body 2 of the railway vehicle 1 has a roof structure 3 on its upper part.
  • two air conditioners 4 are provided above the roof plate 3a (see FIGS. 2 to 4) of the roof structure 3 at intervals in the vehicle longitudinal direction.
  • the air conditioner 4 adjusts the temperature of the air that is a mixture of the air taken in from the passenger compartment 5 and the outside air taken in from outside the vehicle.
  • An air conditioning duct 10 extending in the longitudinal direction of the vehicle is disposed above the cabin 5 and inside the roof structure 3. Air whose temperature has been adjusted by the two air conditioners 4 is sent into the air conditioning duct 10. That is, the air conditioning system provided in the railway vehicle 1 of the present embodiment is an integrated and distributed air conditioning system using two large-sized air conditioners per vehicle.
  • the air conditioning duct 10 guides the air sent from the two air conditioners 4 in the longitudinal direction of the vehicle, and blows the air into the passenger compartment 5 through a plurality of outlets 20 described later.
  • the air conditioning duct 10 includes a duct wall 11 that forms a ventilation path S that guides the air sent from the air conditioner 4 in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the duct wall 11 is constituted by a plurality of plate-like walls extending in the vehicle longitudinal direction.
  • the duct wall 11 of the air conditioning duct 10 is substantially symmetrical in the longitudinal direction of the vehicle and has a structure substantially symmetrical in the width direction of the vehicle.
  • the duct wall 11 includes a pair of side walls 11a extending in the vehicle longitudinal direction, an upper wall 11b connecting the upper ends of the pair of side walls 11a in the vehicle width direction, and a lower end of the pair of side walls 11a. It has a lower wall portion 11c connecting the portions in the vehicle width direction.
  • FIGS. 1 and 3 eight air outlets 12, four for each air conditioner 4, are opened in the upper wall portion 11 b of the duct wall 11.
  • One set of eight air outlets 12 is arranged at intervals in the vehicle width direction, and four sets of air outlets 12 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the vehicle. Air is sent from one air conditioner 4 to the ventilation path S through four air outlets 12.
  • Ventilation passages S are formed on the center side of the air conditioning duct 10 in the vehicle width direction.
  • an air conditioning duct 10 penetrates below the air conditioner 4 between two pairs of air outlets 12 provided corresponding to the air conditioner 4 in the longitudinal direction of the vehicle.
  • a return duct 13 extending in the vertical direction is provided.
  • the return duct 13 is surrounded on all sides by a side wall 11d which is a part of the duct wall 11 and is located on the center side in the vehicle width direction from the pair of side walls 11a.
  • the air conditioner 4 sucks the air in the passenger compartment 5 below the air conditioning duct 10 through the return duct 13.
  • An air conditioning plate 16 is provided at an opening from the return duct 13 to the cabin 5.
  • a space T for disposing the cross flow fan 14 is provided on the side opposite to the return duct 13 with respect to the air outlet 12.
  • the space T is partitioned from the ventilation path S by a pair of side walls 11 e that are part of the duct wall 11 and oppose each other in the vehicle width direction.
  • the pair of side wall portions 11e extend parallel to the vehicle longitudinal direction on the center side in the vehicle width direction from the pair of side wall portions 11a.
  • a pair of side wall portions 11 f are respectively connected to end portions of the pair of side wall portions 11 e on a side closer to the air outlet 12.
  • the pair of side wall portions 11f approach the center in the vehicle width direction as approaching the air outlet 12, and the pair of side wall portions 11f are connected at the center in the vehicle width direction.
  • the air conditioner 15 is provided below the cross flow fan 14 in the space T.
  • the ventilation path S has a plurality of regions S1, S2, S3 (sections) having different cross sections.
  • the first ventilation area S1, the second ventilation area S2, and the third ventilation area S3) are arranged in the vehicle longitudinal direction.
  • the first ventilation areas S1 are formed on both sides of the return duct 13 in the vehicle width direction. As shown in FIG. 2, each first ventilation area S1 is sandwiched in the vehicle width direction by the side wall portions 11a and 11d. That is, the first ventilation area S1 is a substantially rectangular area in cross section surrounded by the upper wall 11b, the side wall 11a, the lower wall 11c, and the side wall 11d when viewed from the vehicle longitudinal direction.
  • the second ventilation area S2 is continuous with the first ventilation areas S1 on both sides of the return duct 13 in the vehicle width direction in the vehicle longitudinal direction. That is, the second ventilation area S2 is a substantially rectangular area in cross section surrounded by the upper wall portion 11b, the pair of side wall portions 11a, and the lower wall portion 11c when viewed from the vehicle longitudinal direction. As shown in FIG. 3, the air outlet 12 is open in the upper wall portion 11b facing the second ventilation area S2.
  • the pair of third ventilation areas S3 is continuous with the second ventilation area S2 on the side opposite to the return duct 13 in the vehicle longitudinal direction.
  • the pair of third ventilation areas S3 are respectively located on both sides in the vehicle width direction of the space T in which the cross flow fan 14 is arranged.
  • the pair of third ventilation areas S3 extend in the vehicle longitudinal direction with an interval at the center in the vehicle width direction.
  • Each third ventilation area S3 is sandwiched in the vehicle width direction by the above-described side wall portions 11a and 11e. That is, the third ventilation area S3 is a substantially rectangular area in cross section surrounded by the upper wall 11b, the side wall 11a, the lower wall 11c, and the side wall 11e when viewed from the vehicle longitudinal direction.
  • the air-conditioning duct 10 of the present embodiment employs a chamberless structure in which the ventilation path S faces both the air outlet 12 and the outlet 20. That is, the duct wall 11 is not provided with a partition extending in the vehicle longitudinal direction, which partitions the ventilation path S into a space facing the air outlet 12 and a space facing the outlet 20. The air in the ventilation path S is blown out from the ventilation path S to the passenger room 5 through the plurality of outlets 20.
  • a groove 21 extending in the vehicle longitudinal direction is formed on the inner surface (upper surface) of the lower wall portion 11c.
  • the groove 21 extends in the vehicle longitudinal direction at a position closer to the outside in the vehicle width direction on the inner surface of the lower wall portion 11c.
  • the groove 21 is a portion of the lower wall portion 11c facing the third ventilation region S3 and a part of the second ventilation region S2 (more specifically, in the vehicle longitudinal direction in the second ventilation region S2). (The area between the air outlet 12 and the third ventilation area S3) in the area (see FIG. 10).
  • FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional top view of the air-conditioning duct 10 shown by cutting along the line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic enlarged perspective view in which the vicinity of the outlet 20 in the air conditioning duct 10 shown in FIG. 1 is enlarged. In FIG. 6, only the bottom 21b of the groove 21 of the lower wall 11c is shown, and the rest is omitted.
  • the groove 21 includes a pair of side parts 21a facing each other in the vehicle width direction, and a bottom part 21b connecting lower ends of the pair of side parts 21a.
  • a plurality of outlets 20 are provided at the bottom 21b of the groove 21 so as to be arranged at intervals in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the plurality of outlets 20 have the same size as each other.
  • the plurality of outlets 20 have the same shape and the same opening area A.
  • each outlet 20 has a length of one side in a vehicle longitudinal direction as d1 and a length of one side in a vehicle width direction as w1. It has a rectangular shape in plan view.
  • the plurality of outlets 20 are arranged at a constant pitch p in the vehicle longitudinal direction. That is, the distance (interval) d2 between any two outlets 20 adjacent to each other in the vehicle longitudinal direction is constant.
  • the opening area A of each outlet 20 is designed to be smaller than the outlet of a conventional air conditioning duct. Specifically, the ratio X1 of the opening area A of one outlet to the total Aall of the opening areas of all the outlets 20 opened in the duct wall 11 is 0.05% or more and less than 0.15%.
  • Each outlet 20 is provided such that
  • the ratio X1 can be expressed by the following equation (1), and the air conditioning duct 10 of the present embodiment is designed such that X1 satisfies the following equation (2).
  • X1 A / A all ⁇ 100 (1) 0.05 ⁇ X1 ⁇ 0.15 (2)
  • the inner surface of the lower wall portion 11c facing the third ventilation area S3 has a plurality of partial areas in the longitudinal direction of the vehicle such that each of the inner surfaces includes one outlet 20 in plan view.
  • the ratio X2 of the opening area A of one outlet 20 to the area B of one partial region R when divided into R is within a range of 2.0% or more and less than 5.0%.
  • Each outlet 20 is provided. That is, the partial region R is rectangular in a plan view, and one side of the rectangular partial region R extending in the vehicle longitudinal direction is one end of the one outlet 20 in the vehicle longitudinal direction and one end of the adjacent outlet 20 in the vehicle longitudinal direction.
  • the other side extending in the vehicle width direction of the partial region R extends from the lower end of the side wall 11a to the lower end of the side wall 11e.
  • the ratio X2 can be expressed by the following equation (3).
  • X2 is expressed by the following equation (4). Designed to meet.
  • each outlet 20 is designed so that the length w1 in the vehicle width direction is longer than the length d1 in the vehicle longitudinal direction.
  • the ratio Y can be expressed by the following equation (5).
  • a wind receiving plate 22 that receives the air flowing through the ventilation path S is provided to protrude upward on the distal side of the air conditioner 4 at the opening edge of each outlet 20.
  • the plurality of air outlets 20 disposed between the two air conditioners 4 are provided with a wind receiving plate 22 on one side in the vehicle longitudinal direction at the opening edge, with the center of the two air conditioners 4 in the vehicle longitudinal direction as a boundary. Are provided, and those provided with the wind receiving plate 22 on the other side in the vehicle longitudinal direction at the opening edge.
  • the wind receiving plate 22 is a plate-like body having a substantially rectangular shape when viewed from the vehicle longitudinal direction.
  • the wind receiving plates 22 provided at the opening edges of any of the outlets 20 have the same length in the vertical direction.
  • the vertical length of the wind receiving plate 22 is designed to be shorter than the vertical length of the side portion 21 a of the groove 21.
  • the air-conditioning duct 10 has the above-described ratios X1 and X2 such that the opening area A of each of the plurality of outlets 20 is smaller than the opening area A of the conventional air-conditioning duct.
  • Each of the outlets 20 is designed to be continuous at a fine pitch so as to satisfy Expressions (2) and (4).
  • Expressions (2) and (4) As a result, the air flowing through the ventilation path S in the longitudinal direction of the vehicle is less likely to flow out of the outlet 20, reducing the velocity of the air flow and reducing the pressure difference in the third ventilation area S3 in the longitudinal direction of the vehicle. Can be. Therefore, with a simple configuration, it is possible to achieve a uniform flow rate distribution of the air blown out from the air conditioning duct 10 in the longitudinal direction of the vehicle.
  • each outlet 20 is designed such that the ratio Y satisfies the expression (6) so that the length w1 in the vehicle width direction is longer than the length d1 in the vehicle longitudinal direction. Have been. This makes it difficult for the air flowing through the ventilation path S in the longitudinal direction of the vehicle to escape from the outlet 20, and also in the direction inclined in the vehicle width direction from the outlet 20 to blow out from the air conditioning duct 10 in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the air flow distribution can be made more uniform.
  • a wind receiving plate 22 that receives the air flowing through the ventilation path S protrudes from the opening edge of the outlet 20 on the distal side with respect to the air conditioner 4. Therefore, the wind receiving plate 22 receives the air flowing through the ventilation path S and guides the air to the outlet 20. Thereby, the flow velocity of the air blown out of the air conditioning duct 10 can be reduced, and the air can be blown out from the blowout port 20 to the passenger compartment 5 in a direction more inclined with respect to the longitudinal direction of the vehicle.
  • the outer surface of the lower wall portion 11c of the duct wall 11 faces the passenger room 5, and the plurality of outlets 20 are formed at the bottom of the groove 21 formed on the inner surface of the lower wall portion 11c. 21b. Therefore, while ensuring the thickness of the lower wall portion 11c of the duct wall 11 between the cabin 5 and the ventilation path S, the groove 21 is formed at the position where the outlet 20 is arranged on the inner surface of the lower wall portion 11c of the duct wall 11.
  • the cross-sectional area of the ventilation path S can be made as large as possible. Thereby, it is possible to reduce the pressure difference in the ventilation path S in the vehicle longitudinal direction while suppressing heat from entering the ventilation path S from the passenger cabin 5 through the duct wall 11.
  • the manufacture of the air conditioning duct 10 is easy.
  • the air-conditioning duct 10 of the present embodiment employs a chamberless structure.
  • no partition is provided in the duct wall 11 and extends in the vehicle longitudinal direction and partitions the ventilation path S into a space facing the air outlet 12 and a space facing the outlet 20.
  • the ventilation passage S is divided into a conventional plenum chamber type air conditioning duct, that is, a space in which air is sent through an air outlet and a space in which air is blown out through an air outlet by a partition wall in the duct wall. The production can be facilitated as compared with the duct.
  • FIG. 7 is a schematic enlarged perspective view in which the vicinity of the outlet 30 of the air conditioning duct according to the second embodiment is enlarged. Since the configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the outlet 30, the same reference numerals as those of the first embodiment are given except for the reference numeral of the outlet 30.
  • This embodiment is also similar to the first embodiment in that the opening area A of each outlet 30 is designed to be smaller than the outlet of a conventional air conditioning duct. However, the opening area A of the outlet 30 is larger than that of the outlet 20 of the configuration of the first embodiment. That is, in the present embodiment, the ratios X1, X2, and Y are designed to be different from those of the first embodiment.
  • the ratios X1 and X2 are designed to satisfy the following equations (7) and (8), respectively. 0.15 ⁇ X1 ⁇ 0.30 (7) 5.0 ⁇ X2 ⁇ 6.5 (8)
  • the ratio Y is designed to satisfy the following equation (9). 0.8 ⁇ Y ⁇ 1.2 (9)
  • the flow distribution of the air blown out from the air conditioning duct 10 in the longitudinal direction of the vehicle can be made uniform.
  • FIG. 8 is a schematic enlarged perspective view in which the vicinity of the outlet 40 of the air conditioning duct according to the third embodiment is enlarged. Since the configuration of the present embodiment is the same as the first and second embodiments except for the outlet 40, the same reference numerals as those in the first and second embodiments are given except for the reference numeral of the outlet 40.
  • This embodiment is also similar to the first and second embodiments in that the opening area A of each outlet 40 is designed to be smaller than the outlet of a conventional air conditioning duct. However, the opening area A of the outlet 40 is larger than the opening areas A and 30 of the configurations of the first and second embodiments. That is, in the present embodiment, the ratios X1, X2, and Y are designed to be different from those of the first and second embodiments.
  • the ratios X1 and X2 are designed to satisfy the following Expressions (10) and (11), respectively. 0.30 ⁇ X1 ⁇ 0.65 (10) 6.5 ⁇ X2 ⁇ 7.5 (11)
  • the ratio Y is designed to satisfy the following expression (12). 1.2 ⁇ Y ⁇ 2.5 (12)
  • the flow rate distribution of the air blown out from the air conditioning duct 10 in the vehicle longitudinal direction can be made uniform.
  • FIG. 9 is a schematic enlarged perspective view in which the vicinity of the outlet 50 of the air conditioning duct according to the fourth embodiment is enlarged.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the wind receiving plate 22 is not provided at the opening edge of each outlet 50, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. That is, in the present embodiment, the ratios X1, X2, and Y are designed to be the same as in the first embodiment.
  • the flow distribution of the air blown out from the air conditioning duct 10 in the longitudinal direction of the vehicle can be made uniform.
  • the length d1 of the outlet in the vehicle longitudinal direction was 8.6 mm, 24.8 mm, and 57.
  • the other dimensions were common to Examples 1 to 3.
  • the interval d2 between the two outlets in the vehicle longitudinal direction is 7.6 mm
  • the length w1 of the outlet in the vehicle width direction is 29 mm
  • the width of the third ventilation area S3 is The dimension w2 in the vehicle width direction was 361 mm.
  • the air conditioning duct is mounted on a railway vehicle having a length of 20 m in the longitudinal direction of the vehicle, and the length of the air conditioning duct is equal to the length of the vehicle in which the outlets are arranged at a uniform pitch.
  • the length in the direction (hereinafter, referred to as “effective length”) was set to 14 m.
  • Table 1 also shows the ratios X1, X2, and Y when the dimensions of the air conditioning duct are set as described above.
  • the analysis model of the fourth embodiment has a configuration in which a wind receiving plate is not provided at the opening edge of the outlet, and the dimensions d1, d2, w1, and w2 of the air conditioning duct are common to those of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining measurement points of the blowout flow rate analyzed by the numerical analysis.
  • 56 measurement points (# 1 to # 56) are arranged in the vehicle longitudinal direction from one end to the other end of the air-conditioning duct in the vehicle longitudinal direction. ) was calculated.
  • FIGS. 11 to 14 are graphs showing the relationship between the position of the outlet of the air-conditioning duct and the flow rate of the outlet according to the first to fourth embodiments.
  • uniformity in a practically usable range was obtained. Comparing the flow distributions of the first to third embodiments, the uniformity of the flow distribution of the flow distribution of the second embodiment is better than that of the third embodiment, and the uniformity of the flow distribution of the flow distribution of the first embodiment is better than that of the second embodiment. It was good. That is, as the opening area of one outlet is smaller, the uniformity of the flow rate distribution is improved. Further, when comparing the flow rate distributions of Examples 1 and 4, the flow rate distribution of Example 1 was more uniform than that of Example 4.
  • the role of the wind baffle is to blow air into the passenger compartment from the outlet in a direction that is more inclined to the longitudinal direction of the vehicle. From this analysis result, the wind baffle contributes to improving the uniformity of the flow distribution. It was also confirmed.
  • the ratio X1 is in the range of 0.05% or more and 0.65% or less, the ratio X2 is 2.0% or more, and although it was within the range of 7.5% or less, the air conditioning duct of the present invention is not limited to this. That is, the air-conditioning duct of the present invention has a condition that the ratio X1 is in a range of 0.05% or more and 0.65% or less, and a condition in which the ratio X2 is 2.0% or more and 7.5% or less. It may be a configuration that satisfies only one of the conditions of being within.
  • the ratio Y is in the range of 0.25 or more and 2.5 or less, but the present invention is not limited to this. It may be a value larger than 0.5.
  • the shape of the outlet is rectangular in a plan view, but is not limited thereto, and may be, for example, a circle (including an ellipse) in a plan view.
  • the pitch of the plurality of outlets may not be constant, and may have different opening areas.
  • the grooves are formed on the inner surface of the lower wall of the duct wall, but the present invention is not limited to this. That is, the inner surface (upper surface) of the lower wall portion may be a flat surface having a constant height in the vehicle width direction, and the outlet may be opened in this flat surface.
  • the ventilation passage has the first to third ventilation regions, but the present invention is not limited to this.
  • the air conditioning duct of the present invention may be configured by a right duct portion and a left duct portion which are not connected to each other and are arranged so as to sandwich the cross flow fan 14 in the vehicle width direction.
  • the air outlet through which air is sent from the air conditioner is provided in each of the left and right duct portions.
  • the air-conditioning duct of the present invention is not limited to the chamberless structure, but may have a plenum chamber structure in which a partition extending in the vehicle longitudinal direction is provided in the duct wall. Further, the air conditioning duct of the present invention can be applied not only to an air conditioning system of a centralized distribution type but also to an air conditioning system of a centralized type.
  • railcar 4 air conditioner 5: cabin 10: air conditioning duct 11: duct wall 11c: lower wall part 12: blower outlet 20, 30, 40, 50: outlet 21: groove 21b: bottom part 22: wind receiving plate

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Abstract

一態様に係る鉄道車両用空調ダクトは、空調装置から送り込まれた空気を車両長手方向に導く通風路を形成するダクト壁と、ダクト壁に開口し、通風路内の空気を通風路から客室側に吹き出す、車両長手方向に並ぶ複数の吹き出し口と、を備え、ダクト壁に開口した全ての吹き出し口の開口面積の合計に対する１つの吹き出し口の開口面積の比率が０．０５％以上で且つ０．６５％以下の範囲である。

Description

鉄道車両用空調ダクト
　本発明は、鉄道車両に搭載された空調装置から送り込まれた空気を車両長手方向に案内して客室に吹き出す鉄道車両用空調ダクトに関する。
　鉄道車両は、客室内の空気環境を快適に保つための空調システムを搭載している。この種の従来の空調システムとしては、特許文献１の図６に示すように、屋根構体内に配置される空調ダクトを、車幅方向中央寄りのメインダクトと、車幅方向外側寄りで空気溜り部となるサブダクトとに仕切り壁部によって分割する、いわゆるプレナムチャンバー方式の構造とするものが知られている。また、特許文献１には、メインダクトとサブダクトとの間の仕切り壁部を取り除いて単一の通風路を形成するチャンバレス構造の空調ダクトが提案されている（特許文献１の図１参照）。
特許第５６０３１５３号
　しかし、特許文献１の図６のプレナムチャンバーの方式の空調ダクトでは、設計及び製作の段階で、空調ダクトから客室へ吹き出す空気の風速を車両全長にわたってほぼ均一とならなかった場合に、メインダクトとサブダクトとの間の仕切り壁部の形状を修正する作業が生じていた。
　特許文献１の図１の空調ダクトでは、チャンバレスとしたことでメインダクトとサブダクトとの間の仕切り壁部の形状の修正は不要となるが、車両長手方向における空調ダクトから吹き出す空気の風速を均一にするための追加部材が必要となる。このような追加部材は、空調ダクト全体の重量の増加やコストの増加につながるため、より簡易な構成で、車両長手方向における空調ダクトからの空気の流量分布を均一にできる空調ダクトが望まれる。
　本発明は、より簡易な構成で、車両長手方向における空調ダクトから吹き出す空気の流量分布の均一化を図ることができる鉄道車両用空調ダクトを提供することを目的する。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る鉄道車両用空調ダクトは、鉄道車両に搭載された空調装置から送り込まれた空気を案内する鉄道車両用空調ダクトであって、前記空調装置から送り込まれた空気を車両長手方向に導く通風路を形成するダクト壁と、前記ダクト壁に開口し、前記通風路内の空気を前記通風路から客室側に吹き出す、車両長手方向に並ぶ複数の吹き出し口と、を備え、前記ダクト壁に開口した全ての吹き出し口の開口面積の合計に対する１つの前記吹き出し口の開口面積の比率が０．０５％以上で且つ０．６５％以下の範囲内にある。
　上記の構成によれば、吹き出し口の開口面積の合計に対する１つの吹き出し口の開口面積の比率が０．０５％以上で且つ０．６５％以下の範囲内にすることにより、車両長手方向における通風路内の圧力の差を低減することができる。このため、簡易な構成により、車両長手方向における空調ダクトから吹き出す空気の流量分布の均一化を図ることができる。
　また、本発明の別の態様に係る鉄道車両用空調ダクトは、鉄道車両に搭載された空調装置から送り込まれた空気を案内する鉄道車両用空調ダクトであって、前記空調装置から送り込まれた空気を車両長手方向に導く通風路を形成するダクト壁と、前記ダクト壁の下壁部に開口し、前記通風路内の空気を前記通風路から客室側に吹き出す複数の吹き出し口と、を備え、前記下壁部の内表面を、平面視してそれぞれが前記吹き出し口を含むように車両長手方向に複数の部分領域に分割したときの１つの前記部分領域の面積に対する、１つの前記吹き出し口の開口面積の比率が、２．０％以上で且つ７．５％以下の範囲内にある。
　上記の構成によれば、下壁部の内表面における部分領域の面積に対する吹き出し口の開口面積の比率を２．０％以上で且つ７．５％以下の範囲にすることにより、車両長手方向における通風路内の圧力の差を低減することができる。このため、簡易な構成により、車両長手方向における空調ダクトから吹き出す空気の流量分布の均一化を図ることができる。
　本発明によれば、より簡易な構成で、車両長手方向における空調ダクトから吹き出す空気の流量分布の均一化を図ることができる鉄道車両用空調ダクトを提供することができる。
第１実施形態に係る空調ダクトを搭載した鉄道車両の上面視概略断面図である。 図１のII－II線に沿って切断して示す空調ダクトの正面視概略断面図である。 図１のIII－III線に沿って切断して示す空調ダクトの正面視概略断面図である。 図１のIV－IV線に沿って切断して示す空調ダクトの正面視概略断面図である。 図４のV－V線に沿って切断して示す空調ダクトの上面視概略拡大断面図である。 図１に示す空調ダクトにおける吹き出し口近傍を拡大した概略拡大斜視図である。 第２実施形態に係る空調ダクトにおける吹き出し口近傍を拡大した概略拡大斜視図である。 第３実施形態に係る空調ダクトにおける吹き出し口近傍を拡大した概略拡大斜視図である。 第４実施形態に係る空調ダクトにおける吹き出し口近傍を拡大した概略拡大斜視図である。 数値解析により解析された吹き出し流量の測定ポイントを説明するための図である。 実施例１に係る空調ダクトの吹き出し口の位置と吹き出し流量の関係を示すグラフである。 実施例２に係る空調ダクトの吹き出し口の位置と吹き出し流量の関係を示すグラフである。 実施例３に係る空調ダクトの吹き出し口の位置と吹き出し流量の関係を示すグラフである。 実施例４に係る空調ダクトの吹き出し口の位置と吹き出し流量の関係を示すグラフである。
　以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、同一又は対応する要素には全図を通じて同一符号を付して重複説明を省略する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る空調ダクト１０を搭載した鉄道車両１の上面視概略断面図である。図２は、図１のII－II線に沿って切断して示す空調ダクト１０の正面視概略断面図である。図３は、図１のIII－III線に沿って切断して示す空調ダクト１０の正面視概略断面図である。図４は、図１のIV－IV線に沿って切断して示す空調ダクト１０の正面視概略断面図である。
　鉄道車両１の車体２は、その上部に屋根構体３を有している。屋根構体３の屋根板３ａ（図２～図４参照）の上方には、図１に示すように、車両長手方向に間隔をあけて２つの空調装置４が設けられている。空調装置４は、客室５から吸い込んだ空気と車外から取り込んだ外気とを混合した空気を温度調整する。また、客室５の上方であって屋根構体３の内部には、車両長手方向に延びる空調ダクト１０が配置されている。空調ダクト１０には、２つの空調装置４で温度調整された空気が送り込まれる。すなわち、本実施形態の鉄道車両１が備える空調システムは、１車両につき大型の空調装置を２台使用した集約分散型の空調システムである。
　空調ダクト１０は、２つの空調装置４から送り込まれた空気を車両長手方向に導くとともに、後述する複数の吹き出し口２０を通じて客室５に吹き出す。空調ダクト１０は、空調装置４から送り込まれた空気を車両長手方向に導く通風路Ｓを形成するダクト壁１１を備える。ダクト壁１１は、車両長手方向に延びる複数の板状の壁部によって構成される。空調ダクト１０のダクト壁１１は、車両長手方向に概ね対称であり、車幅方向に概ね対称な構造を有する。具体的には、ダクト壁１１は、車両長手方向に延びる一対の側壁部１１ａと、一対の側壁部１１ａの上端部を車幅方向に接続する上壁部１１ｂと、一対の側壁部１１ａの下端部を車幅方向に接続する下壁部１１ｃを有する。
　図１及び図３に示すように、ダクト壁１１の上壁部１１ｂには、各空調装置４に対して４つ、計８つの送風口１２が開口する。８つの送風口１２は、車幅方向に間隔をあけて並んでいるものを１組とし、４組の送風口１２が車両長手方向に間隔をあけて並んでいる。１つの空調装置４から４つの送風口１２を通じて通風路Ｓに空気が送り込まれる。
　空調ダクト１０の車幅方向中央側には、通風路Ｓと区画されたいくつかの空間が形成されている。例えば、図１及び図２に示すように、車両長手方向における空調装置４に対応して設けられた２組の送風口１２の間には、空調装置４の下方に、空調ダクト１０を貫通し上下方向に延びるリターンダクト１３が設けられている。リターンダクト１３は、一対の側壁部１１ａより車幅方向中央側に配置された、ダクト壁１１の一部である側壁部１１ｄにより四方を取り囲まれている。空調装置４は、リターンダクト１３を通じて空調ダクト１０の下方の客室５の空気を吸い込む。リターンダクト１３から客室５への開口部には、整風板１６が設けられている。
　また、例えば、図１に示すように、送風口１２に対してリターンダクト１３とは反対側には、横流ファン１４を配置する空間Ｔが設けられている。図４に示すように、空間Ｔは、ダクト壁１１の一部である車幅方向に対向する一対の側壁部１１ｅにより、通風路Ｓと区画されている。一対の側壁部１１ｅは、一対の側壁部１１ａより車幅方向中央側で車両長手方向に平行に延びている。図１に示すように、一対の側壁部１１ｅのうち送風口１２に近い側の端部には、一対の側壁部１１ｆがそれぞれつながっている。一対の側壁部１１ｆは、送風口１２へと近づくにつれて車幅方向中央へ近づき、一対の側壁部１１ｆ同士が車幅方向中央でつながっている。なお、図４に示すように、空間Ｔにおける横流ファン１４の下方には、整風板１５が設けられている。
　このように、空調ダクト１０の車幅方向中央側に通風路Ｓと区画されたいくつかの空間が形成されているため、通風路Ｓは、断面の異なる複数の領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３（第１通風領域Ｓ１，第２通風領域Ｓ２，第３通風領域Ｓ３）が車両長手方向に並んだ構成となっている。
　具体的に、第１通風領域Ｓ１は、リターンダクト１３の車幅方向両側にそれぞれ形成される。図２に示すように、各第１通風領域Ｓ１は、上述の側壁部１１ａと側壁部１１ｄとにより車幅方向に挟まれる。すなわち、第１通風領域Ｓ１は、車両長手方向から見て、上壁部１１ｂ、側壁部１１ａ、下壁部１１ｃ及び側壁部１１ｄで囲まれる断面視略矩形状の領域である。
　第２通風領域Ｓ２は、リターンダクト１３の車幅方向両側の双方の第１通風領域Ｓ１と車両長手方向に連続する。すなわち、第２通風領域Ｓ２は、車両長手方向から見て、上壁部１１ｂ、一対の側壁部１１ａ、及び下壁部１１ｃで囲まれる断面視略矩形状の領域である。図３に示すように、第２通風領域Ｓ２に面する上壁部１１ｂに、送風口１２は開口している。
　一対の第３通風領域Ｓ３は、車両長手方向におけるリターンダクト１３とは反対側で第２通風領域Ｓ２と連続している。一対の第３通風領域Ｓ３は、横流ファン１４を配置する空間Ｔの車幅方向両側にそれぞれ位置する。一対の第３通風領域Ｓ３は、車幅方向中央に間隔をあけて車両長手方向に延びている。各第３通風領域Ｓ３は、上述の側壁部１１ａと側壁部１１ｅとにより車幅方向に挟まれる。すなわち、第３通風領域Ｓ３は、車両長手方向から見て、上壁部１１ｂ、側壁部１１ａ、下壁部１１ｃ及び側壁部１１ｅで囲まれる断面視略矩形状の領域である。
　ダクト壁１１の下壁部１１ｃの外表面（下面）は、客室５に面している。下壁部１１ｃには、複数の吹き出し口２０が開口している。本実施形態の空調ダクト１０は、図４に示すように、通風路Ｓが送風口１２及び吹き出し口２０の双方に面したチャンバレス構造を採用している。すなわち、ダクト壁１１内には、通風路Ｓを送風口１２に面する空間と吹き出し口２０に面する空間とに仕切る、車両長手方向に延びた仕切りが設けられていない。通風路Ｓ内の空気は、複数の吹き出し口２０を通じて、通風路Ｓから客室５側に吹き出される。
　図４に示すように、下壁部１１ｃの内表面（上面）には、車両長手方向に延びる溝２１が形成されている。溝２１は、下壁部１１ｃにおける内表面の車幅方向外側寄りで、車両長手方向にそれぞれ延びる。本実施形態では、溝２１は、下壁部１１ｃのうち、第３通風領域Ｓ３に面する部分と第２通風領域Ｓ２の一部（より詳しくは、第２通風領域Ｓ２のうち、車両長手方向における送風口１２と第３通風領域Ｓ３との間の領域）に面する部分に形成されている（図１０参照）。
　図５は、図４のV－V線に沿って切断して示す空調ダクト１０の上面視概略拡大断面図である。また、図６は、図１に示す空調ダクト１０における吹き出し口２０近傍を拡大した概略拡大斜視図である。なお、図６において、下壁部１１ｃのうちの溝２１の底部２１ｂのみ示し、それ以外は省略して示す。
　図５に示すように、溝２１は、車幅方向に互いに対向する一対の側部２１ａと、一対の側部２１ａの下端部を接続する底部２１ｂとで構成される。また、図５に示すように、溝２１の底部２１ｂには、複数の吹き出し口２０が車両長手方向に間隔をあけて並ぶように設けられている。本実施形態では、複数の吹き出し口２０は、互いに同じ寸法を有している。言い換えれば、複数の吹き出し口２０は、互いに同じ形状を有し、互いに同じ開口面積Ａを有している。具体的には、図５及び図６に示すように、本実施形態では、各吹き出し口２０は、車両長手方向の一辺の長さをｄ１とし、車幅方向の一辺の長さをｗ１とする平面視矩形状を呈している。また、複数の吹き出し口２０は、一定のピッチｐで車両長手方向に並んでいる。すなわち、車両長手方向に互いに隣り合う任意の２つの吹き出し口２０の距離（間隔）ｄ２は一定である。
　本実施形態では、各吹き出し口２０の開口面積Ａを従来の空調ダクトの吹き出し口に比べて小さくなるように設計されている。具体的には、ダクト壁１１に開口した全ての吹き出し口２０の開口面積の合計Ａａｌｌに対する１つの吹き出し口の開口面積Ａの比率Ｘ１が０．０５％以上で且つ０．１５％未満の範囲となるように、各吹き出し口２０を設けられている。
　すなわち、比率Ｘ１は下記の式（１）で表すことができ、本実施形態の空調ダクト１０は、Ｘ１が下記の式（２）を満たすように設計されている。
　Ｘ１＝Ａ／Ａａｌｌ×１００　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
　０．０５≦Ｘ１＜０．１５　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）
　また、図５に示すように、第３通風領域Ｓ３に面する下壁部１１ｃの内表面を、平面視してそれぞれが吹き出し口２０を１つずつ含むように車両長手方向に複数の部分領域Ｒに分割したときの１つの部分領域Ｒの面積Ｂに対する、１つの吹き出し口２０の開口面積Ａの比率Ｘ２が、２．０％以上で且つ５．０％未満の範囲内にあるように、各吹き出し口２０を設けている。すなわち、部分領域Ｒは、平面視矩形状であり、矩形状の部分領域Ｒの車両長手方向に延びる一辺は、一の吹き出し口２０の車両長手方向一端から隣の吹き出し口２０の車両長手方向一端まで延び、部分領域Ｒの車幅方向に延びる他辺は、側壁部１１ａの下端から側壁部１１ｅの下端まで延びる。
　また、本実施形態では、複数の吹き出し口２０は、一定のピッチｐで車両長手方向に並んでいるため、第３通風領域Ｓ３に面するいずれの吹き出し口２０に関しても、部分領域Ｒの面積Ｂは同じになる。すなわち、第３通風領域Ｓ３の車幅方向の寸法をｗ２とすると、比率Ｘ２は下記の式（３）で表すことができ、本実施形態の空調ダクト１０は、Ｘ２が下記の式（４）を満たすように設計されている。
　Ｘ２＝Ａ／Ｂ＝（ｗ１×ｄ１）／｛ｗ２×（ｄ１＋ｄ２）｝×１００　・・（３）
　２．０≦Ｘ２＜５．０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
　また、本実施形態では、各吹き出し口２０は、車両長手方向の長さｄ１に対して車幅方向の長さｗ１が長くなるように設計されている。具体的には、車幅方向の長さｗ１に対する車両長手方向の長さｄ１の比率を、比率Ｙと称すると、比率Ｙは下記の式（５）で表すことができ、本実施形態の空調ダクト１０は、比率Ｙが下記の式（６）を満たすように設計されている。
　Ｙ＝ｄ１／ｗ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
　０．２５≦Ｙ＜０．８　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）
　本実施形態では、各吹き出し口２０の開口縁部における空調装置４に対する遠位側には、通風路Ｓを流れる空気を受ける風受板２２が上方に向けて突設されている。なお、２つの空調装置４の間に配置された複数の吹き出し口２０については、車両長手方向における２つの空調装置４の中央を境に、開口縁部における車両長手方向一方側に風受板２２が設けられたものと、開口縁部における車両長手方向他方側に風受板２２が設けられるものに分かれる。
　風受板２２は、車両長手方向から見て略矩形状を呈した板状体である。いずれの吹き出し口２０の開口縁部に設けられた風受板２２も、上下方向の長さが互いに同じである。本実施形態では、風受板２２の上下方向の長さは、溝２１の側部２１ａの上下方向の長さよりも短く設計されている。
　以上に説明したように、本実施形態に係る空調ダクト１０は、複数の各吹き出し口２０の開口面積Ａを従来の空調ダクトの吹き出し口に比べて小さくなるように、上記の比率Ｘ１及びＸ２がそれぞれ式（２）及び式（４）を満たすように、各吹き出し口２０が細かなピッチで多数連続するように設計されている。これにより、車両長手方向に通風路Ｓを流れる空気が、吹き出し口２０から出にくくなり、空気流の速度が低減するとともに、車両長手方向における第３通風領域Ｓ３内の圧力の差を低減することができる。このため、簡易な構成により、車両長手方向における空調ダクト１０から吹き出す空気の流量分布の均一化を図ることができる。
　また、本実施形態では、各吹き出し口２０は、車両長手方向の長さｄ１に対して車幅方向の長さｗ１が長くなるように、上記の比率Ｙが式（６）を満たすように設計されている。これにより、車両長手方向に通風路Ｓを流れる空気が、吹き出し口２０から出にくくなるとともに、吹出し口２０から車幅方向に傾斜する方向にも空気が吹き出し、車両長手方向における空調ダクト１０から吹き出す空気の流量分布をより均一にできる。
　また、本実施形態では、吹き出し口２０の開口縁部における空調装置４に対する遠位側に、通風路Ｓを流れる空気を受ける風受板２２が突設されている。このため、風受板２２が通風路Ｓを流れる空気を受けて吹き出し口２０に案内する。これにより、空調ダクト１０から吹き出す空気の流速を低減するするとともに、吹き出し口２０から車両長手方向に対してより傾斜した方向に空気を客室５に吹き出すことができる。
　また、本実施形態では、ダクト壁１１の下壁部１１ｃの外表面は、客室５に面しており、複数の吹き出し口２０は、下壁部１１ｃの内表面に形成された溝２１の底部２１ｂに設けられている。従って、客室５と通風路Ｓとの間のダクト壁１１の下壁部１１ｃの厚みを確保するとともに、ダクト壁１１の下壁部１１ｃの内表面における吹き出し口２０を配置する位置に溝２１を形成することによって、通風路Ｓの断面積をできる限り大きくすることができる。これにより、ダクト壁１１を介して客室５から通風路Ｓへ熱が侵入するのを抑制しつつ、車両長手方向における通風路Ｓ内の圧力の差を低減することができる。
　また、本実施形態では、複数の吹き出し口２０は、互いに同じ開口面積Ａを有し、且つ、一定のピッチｐ（＝ｄ１＋ｄ２）で車両長手方向に並んでいるため、空調ダクト１０の製作を容易にすることができる。
　また、本実施形態の空調ダクト１０は、チャンバレス構造を採用している。すなわち、ダクト壁１１内には、車両長手方向に延びて、通風路Ｓを送風口１２に面する空間と吹き出し口２０に面する空間に仕切る仕切りが設けられていない。このため、通風路Ｓを、従来のプレナムチャンバー方式の空調ダクト、すなわち送風口を通じて空気が送られる空間と吹き出し口を通じて空気を吹き出す空間とにダクト壁内の仕切壁によって通風路を仕切る構造の空調ダクトに比べて、製作を容易にすることができる。
　（第２実施形態）
　図７は、第２実施形態に係る空調ダクトの吹き出し口３０近傍を拡大した概略拡大斜視図である。本実施形態の構成は、吹き出し口３０以外は第１実施形態と同様であるため、吹き出し口３０の符号以外は、第１実施形態と同一の符号を付している。
　本実施形態でも、各吹き出し口３０の開口面積Ａを従来の空調ダクトの吹き出し口に比べて小さくなるように設計されている点で、第１実施形態と同様である。但し、吹き出し口３０は、第１実施形態の構成の吹き出し口２０より開口面積Ａが大きい。すなわち、本実施形態では、第１実施形態とは、比率Ｘ１，Ｘ２，Ｙが異なるように設計されている。
　具体的には、比率Ｘ１，Ｘ２は、それぞれ下記の式（７）及び式（８）を満たすように設計されている。
　０．１５≦Ｘ１≦０．３０　　　　　　　　　　　　　　・・・（７）
　５．０≦Ｘ２＜６．５　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（８）
　また、本実施形態では、比率Ｙは下記の式（９）を満たすように設計されている。
　０．８≦Ｙ＜１．２　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（９）
　本実施形態でも、第１実施形態よりは効果が劣るものの、車両長手方向における空調ダクト１０から吹き出す空気の流量分布の均一化を図ることができる。
　（第３実施形態）
　図８は、第３実施形態に係る空調ダクトの吹き出し口４０近傍を拡大した概略拡大斜視図である。本実施形態の構成は、吹き出し口４０以外は第１及び第２実施形態と同様であるため、吹き出し口４０の符号以外は、第１及び第２実施形態と同一の符号を付している。
　本実施形態でも、各吹き出し口４０の開口面積Ａを従来の空調ダクトの吹き出し口に比べて小さくなるように設計されている点で、第１及び第２実施形態と同様である。但し、吹き出し口４０は、第１及び第２実施形態の構成の吹き出し口２０，３０より開口面積Ａが大きい。すなわち、本実施形態では、第１及び第２実施形態とは、比率Ｘ１，Ｘ２，Ｙが異なるように設計されている。
　具体的には、比率Ｘ１，Ｘ２は、それぞれ下記の式（１０）及び式（１１）を満たすように設計されている。
　０．３０≦Ｘ１≦０．６５　　　　　　　　　　　　　　・・・（１０）
　６．５≦Ｘ２≦７．５　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１１）
　また、本実施形態では、比率Ｙは下記の式（１２）を満たすように設計されている。
　１．２≦Ｙ≦２．５　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１２）
　本実施形態でも、第１及び第２実施形態よりは効果が劣るものの、車両長手方向における空調ダクト１０から吹き出す空気の流量分布の均一化を図ることができる。
　（第４実施形態）
　図９は、第４実施形態に係る空調ダクトの吹き出し口５０近傍を拡大した概略拡大斜視図である。本実施形態では、各吹き出し口５０の開口縁部に風受板２２が設けられていない点で、第１実施形態と異なり、それ以外は、第１実施形態の構成と同様である。すなわち、本実施形態では、比率Ｘ１，Ｘ２，Ｙが第１実施形態と同じになるように設計されている。
　本実施形態でも、第１実施形態よりは効果が劣るものの、車両長手方向における空調ダクト１０から吹き出す空気の流量分布の均一化を図ることができる。
　（数値流体力学を用いた解析）
　次に、コンピュータシミュレーションによる空調ダクトから吹き出す空気の流量分布の解析結果について、図１０～図１４を参照して説明する。解析した４つの実施例１～４は、上述した第１～第４実施形態の構成にそれぞれ対応する。４つの実施例１～４で用いた解析モデルの特徴を下の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　　　　　　　　　　　　　　　　　 
　表１に示すように、吹き出し口２０の寸法を含む空調ダクトの寸法について、実施例１～３では、吹き出し口の車両長手方向の長さｄ１を、それぞれ８．６ｍｍ、２４．８ｍｍ、５７．２ｍｍとし、それ以外の寸法（ｄ２，ｗ１，ｗ２）を実施例１～３で互いに共通とした。具体的には、実施例１～３のいずれにおいても、車両長手方向の２つの吹き出し口の間隔ｄ２を７．６ｍｍ、吹き出し口の車幅方向の長さｗ１を２９ｍｍ、第３通風領域Ｓ３の車幅方向の寸法ｗ２を３６１ｍｍとした。また、実施例１～３のいずれにおいても、空調ダクトが、車両長手方向の長さが２０ｍの鉄道車両に搭載されているものとし、空調ダクトの全長のうち吹き出し口が均等ピッチで並ぶ車両長手方向の長さ（以下、「有効長」と称する。）を１４ｍとした。表１には、空調ダクトの寸法を以上のように設定した場合の比率Ｘ１，Ｘ２，Ｙも示される。
　また、実施例４の解析モデルは、吹き出し口の開口縁部に風受板を設けない構成とし、空調ダクトの各寸法ｄ１，ｄ２，ｗ１，ｗ２は、実施例１と共通とした。
　図１０は、数値解析により解析された吹き出し流量の測定ポイントを説明するための図である。実施例１～４について、車両長手方向における空調ダクトの一方端部から他方端部まで車両長手方向に並ぶ５６箇所の測定ポイント（＃１～＃５６）を設け、各測定ポイントにおける複数（１５個）の吹き出し口からの風量の合計を算出した。
　図１１～１４は、それぞれ実施例１～４に係る空調ダクトの吹き出し口の位置と吹き出し流量の関係を示すグラフである。いずれの実施例１～４の流量分布においても、実用可能な範囲の均一性が得られた。実施例１～３の各流量分布を比較すると、実施例３よりも実施例２の流量分布の流量分布の均一性はよく、実施例２よりも実施例１の流量分布の流量分布の均一性がよかった。つまり、１つの吹き出し口の開口面積が小さいほど、流量分布の均一性が向上していた。また、実施例１及び４の各流量分布を比較すると、実施例４よりも実施例１の流量分布の流量分布の均一性がよかった。風受板の役割は、吹き出し口から車両長手方向に対してより傾斜した方向に空気を客室に吹き出すことにあるが、この解析結果から、風受板が流量分布の均一性の向上に寄与することも確認された。
　（その他の実施形態）
　本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、上記の第１～第４実施形態で説明された空調ダクトは、比率Ｘ１が０．０５％以上で且つ０．６５％以下の範囲内にあり、比率Ｘ２が２．０％以上で且つ７．５％以下の範囲内にあったが、本発明の空調ダクトは、これに限定されない。すなわち、本発明の空調ダクトは、比率Ｘ１が０．０５％以上で且つ０．６５％以下の範囲内にあるという条件と、比率Ｘ２が２．０％以上で且つ７．５％以下の範囲内にあるという条件のいずれか一方のみを満たす構成であってもよい。
　また、上記の第１～第４実施形態の空調ダクトは、比率Ｙが０．２５以上で且つ２．５以下の範囲にあったが、本発明はこれに限定されず、例えば比率Ｙが２．５より大きい値であってもよい。また、吹き出し口の形状は、平面視矩形状であったが、これに限定されず、例えば平面視円形（楕円を含む）であってもよい。また、複数の吹き出し口のピッチは一定でなくてもよいし、互いに異なる開口面積を有してもよい。
　また、上記の第１～第４実施形態の空調ダクトでは、ダクト壁の下壁部における内表面に溝が形成されていたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、下壁部における内表面（上面）は、車幅方向に高さが一定の平面であってもよく、この平面に吹き出し口が開口していてもよい。
　また、上記の第１～第４実施形態の空調ダクトでは、通風路が第１～第３通風領域を有していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の空調ダクトは、互いに連結されていない、車幅方向に横流ファン１４を挟むように配置された右ダクト部と左ダクト部とにより構成されてもよい。この場合、空調装置から空気を送り込まれる送風口は、左右のダクト部のそれぞれに設けられる。
　また、本発明の空調ダクトは、チャンバレス構造に限定されず、ダクト壁内に車両長手方向に延びる仕切りを設けたプレナムチャンバー構造であってもよい。また、本発明の空調ダクトは、集約分散型の空調システムだけでなく、集中型などの空調システムにも適用可能である。
１　　　　　　　　　　　：鉄道車両
４　　　　　　　　　　　：空調装置
５　　　　　　　　　　　：客室
１０　　　　　　　　　　：空調ダクト
１１　　　　　　　　　　：ダクト壁
１１ｃ　　　　　　　　　：下壁部
１２　　　　　　　　　　：送風口
２０，３０，４０，５０　：吹き出し口
２１　　　　　　　　　　：溝
２１ｂ　　　　　　　　　：底部
２２　　　　　　　　　　：風受板

Claims (7)

  1. 　鉄道車両に搭載された空調装置から送り込まれた空気を案内する鉄道車両用空調ダクトであって、
    　前記空調装置から送り込まれた空気を車両長手方向に導く通風路を形成するダクト壁と、
    　前記ダクト壁に開口し、前記通風路内の空気を前記通風路から客室側に吹き出す、車両長手方向に並ぶ複数の吹き出し口と、を備え、
    　前記ダクト壁に開口した全ての前記吹き出し口の開口面積の合計に対する１つの前記吹き出し口の開口面積の比率が０．０５％以上で且つ０．６５％以下の範囲内にある、鉄道車両用空調ダクト。
  2. 　鉄道車両に搭載された空調装置から送り込まれた空気を案内する鉄道車両用空調ダクトであって、
    　前記空調装置から送り込まれた空気を車両長手方向に導く通風路を形成するダクト壁と、
    　前記ダクト壁の下壁部に開口し、前記通風路内の空気を前記通風路から客室側に吹き出す複数の吹き出し口と、を備え、
    　前記下壁部の内表面を、平面視してそれぞれが前記吹き出し口を含むように車両長手方向に複数の部分領域に分割したときの１つの前記部分領域の面積に対する、１つの前記吹き出し口の開口面積の比率が、２．０％以上で且つ７．５％以下の範囲内にある、鉄道車両用空調ダクト。
  3. 　各前記吹き出し口の車両長手方向の長さが、各前記吹き出し口の車幅方向の長さの０．２５倍以上で且つ２．５倍以下の範囲内にある、請求項１または２に記載の鉄道車両用空調ダクト。
  4. 　各前記吹き出し口の開口縁部における前記空調装置に対する遠位側には、前記通風路を流れる空気を受ける風受板が突設されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の鉄道車両用空調ダクト。
  5. 　前記ダクト壁の下壁部の外表面は、前記鉄道車両における客室に面しており、
    　前記下壁部における前記外表面の反対側の内表面には、車両長手方向に延びる溝が形成されており、前記複数の吹き出し口は、前記溝の底部に設けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載の鉄道車両用空調ダクト。
  6. 　前記複数の吹き出し口は、互いに同じ開口面積を有し、且つ、一定のピッチで車両長手方向に並んでいる、請求項１～５のいずれか１項に記載の鉄道車両用空調ダクト。
  7. 　前記空調装置から空気が送り込まれる送風口を備え、
    　前記通風路が前記送風口及び前記吹き出し口の双方に面したチャンバレス構造である、請求項１～６のいずれか１項に記載の鉄道車両用空調ダクト。
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