JPH11268642A - 鉄道車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乗降ドアが開閉しても乗客の快適性を維持し
得る鉄道車両用空調装置を提供する。 【解決手段】 鉄道車両用空調装置の送風ダクト１３
に、ほぼ下方向に向いて開口する下方向送風口２１（第
１の送風口）と、乗降ドア１７に向いて開口するドア方
向送風口２２（第２の送風口）とを形成する。また、下
方向送風口２１またはドア方向送風口２２を選択的に開
閉するダンパ２３を送風ダクト１３に設ける。制御手段
２４は、乗降ドア１７を開閉する情報に基づいてダンパ
２３を作動させ、車室Ｒ内への送風位置、送風量あるい
は送風方向を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両に搭載さ
れる空調装置に係り、特に、車室内の状況に応じて車室
内への送風条件（送風位置、送風量、送風方向）を変化
させて乗客の快適性を高めた鉄道車両用空調装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の鉄道車両用空調装置としては、例
えば、図１０および図１１に示すようなものがある。一
般的な鉄道車両用空調装置１０は、図１０（Ａ）（Ｂ）
に示すように、車室Ｒ内に吹き出す空気を冷却あるいは
加熱する空調ユニット１１が車両天井１２の室外側に取
付けられ、空調ユニット１１からの温調風を車室Ｒ内全
体に送るための送風ダクト１３が車両天井１２の室内側
に取付けられている。空調ユニット１１は、周知のよう
に、コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁およびエバポレ
ータを備える冷房サイクルや、空気を加熱するヒータ、
送風機などの空調機器を筐体１４内に配置して構成され
ている。また、送風ダクト１３には、同図（Ｂ）に示す
ように、ほぼ下方向に向いて開口する送風口１５が設け
られている。

【０００３】また、図１１（Ａ）（Ｂ）に示す鉄道車両
用空調装置１０ａでは、空調ユニット１１に内蔵され送
風機とは別個の補助送風機１６が車両天井１２の室内側
に首振り自在に取付けられている。補助送風機１６は、
温調風を車室内に直接吹き出すものではなく、車室Ｒ内
の空気を単に攪拌ないし送風する扇風機から構成されて
いる。補助送風機１６を配置することにより、冷媒能力
が不足するときの快適性を補ったり、部分的に冷えない
箇所や乗降ドア１７付近のように温度変化が大きい箇所
における快適性を補ったりしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の鉄道車両用空調装置１０、１０ａにあっては、
乗客が乗り降りするための乗降ドア１７の開閉に応じて
空調機器の動作を制御することは行われていない。しか
も、空調機器や制御のセッティングは、乗降ドア１７が
開いた状態および閉じた状態のうち時間的な比率が大き
い閉じた状態を基準にしてなされている。

【０００５】このため、車室Ｒ内外の温度差が大きい場
合に乗降ドア１７が開かれると、車室Ｒ内の環境が大き
く変わり、これを補う空調制御も行われないため、乗客
の快適性が損なわれるという問題があった。

【０００６】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、乗降ドアが開閉しても
乗客の快適性を維持し得る鉄道車両用空調装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、開閉される乗降ドアを備え
る鉄道車両の車室内に吹き出す空気を冷却あるいは加熱
する空調手段と、前記空調手段により空調された空気を
前記車室内全体に送る送風ダクトと、を有する鉄道車両
用空調装置において、ほぼ下方向に向いて開口するよう
に前記送風ダクトに形成された第１の送風口と、前記乗
降ドアに向いて開口するように前記送風ダクトに形成さ
れた第２の送風口と、前記送風ダクトに設けられたダン
パと、前記乗降ドアを開閉する情報に基づいて前記ダン
パを作動させ、前記車室内への送風位置、送風量あるい
は送風方向を変更する制御手段と、を有することを特徴
とする鉄道車両用空調装置である。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、前記ダン
パは、前記第１送風口または前記第２送風口を選択的に
開閉することを特徴とする。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、前記ダン
パは、前記第２送風口に設けられ当該第２送風口の開口
面積を調整することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１１】《実施の形態１》図１（Ａ）（Ｂ）および
図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る鉄道
車両用空調装置を組み込んだ鉄道車両を示す概略構成図
および断面図であり、図１は乗降ドアが開いている状態
を示し、図２は乗降ドアが閉まっている状態を示してい
る。また、図３は、同鉄道車両用空調装置の要部を示す
斜視図である。なお、図１０および図１１に示した部材
と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部
省略する。

【００１２】この鉄道車両用空調装置２０は、図１０お
よび図１１に示した従来例と同様に、開閉される乗降ド
ア１７を備える鉄道車両の車室Ｒ内に吹き出す空気を冷
却あるいは加熱する空調ユニット１１（空調手段）と、
空調ユニット１１により空調された空気を車室Ｒ内全体
に送る送風ダクト１３と、を有している。

【００１３】送風ダクト１３には、図１（Ｂ）および図
２（Ｂ）に明らかに示されるように、ほぼ下方向に向い
て開口する第１の送風口２１と、乗降ドア１７に向いて
開口する第２の送風口２２と、が形成されている。以下
の説明では、第１の送風口２１を「下方向送風口２
１」、第２の送風口２２を「ドア方向送風口２２」とも
言う。図３に示すように、下方向送風口２１は車両の長
手方向に沿ってほぼ全域にわたって形成されている。一
方、ドア方向送風口２２は、乗降ドア１７に臨む箇所に
のみ形成され、乗降部ａ相互間の中間部分ｂには形成さ
れていない。

【００１４】送風ダクト１３にはダンパ２３が設けられ
ており、実施形態１にあっては、当該ダンパ２３は、下
方向送風口２１またはドア方向送風口２２を選択的に開
閉するよう開閉自在に設けられている。ダンパ２３は、
２つの送風口２１、２２が形成されている乗降部ａに設
けられている。また、ダンパ２３は、図示しないモータ
アクチュエータにより回動駆動される。

【００１５】鉄道車両用空調装置２０はさらに、乗降ド
ア１７を開閉する情報に基づいてダンパ２３を作動さ
せ、車室Ｒ内への送風位置、送風量あるいは送風方向を
変更する制御を司るコンピュータなどからなる制御手段
２４を有している。制御手段２４は、図示しないモータ
アクチュエータに所定の制御信号を出力する。

【００１６】なお、図１および図２において、実線矢印
はドア方向送風口２２から吹き出される空気の流れを示
し、点線矢印は下方向送風口２１から吹き出される空気
の流れを示している。

【００１７】次に、本実施形態の作用を説明する。図４
は、作動状態を示すフローチャートである。

【００１８】車両の乗降ドア１７が閉じているときに
は、図２（Ｂ）に示すように、ドア方向送風口２２をダ
ンパ２３で閉じ、下方向送風口２１からのみ送風する
（ステップＳ１、Ｓ２）。

【００１９】車両が駅に停車して乗降ドア１７が開いた
ときには、図１（Ｂ）に示すように、乗降ドア１７が設
けられている箇所については、制御手段２４はダンパ２
３を回動制御して下方向送風口２１を閉じ、ドア方向送
風口２２から送風させる（Ｓ３）。これにより、乗降ド
ア１７の直近にいわゆるエアカーテンが作られて車室Ｒ
内外の間で出入りする空気の量が少なくなる。この結
果、車室Ｒ内の温度変化が可及的に小さく抑えられ、車
室Ｒ内の快適性が維持される。特に、乗降ドア１７が開
いたときに最も温度変化を受け易い乗降ドア１７付近の
乗客に集中的に送風されることから、これらの者の快適
性の低下が抑えられる。

【００２０】なお、乗降ドア１７の開閉を検知するため
に専用のセンサを設けてもよいが、鉄道車両側に設けら
れている開閉検知手段からの信号を制御手段２４に入力
するとよい。また、近年の鉄道車両では、停車駅に近づ
いたことやその停車駅では左右どちらのドアが開くかを
乗客に予告するシステムが組み込まれたものがある。か
かるシステムにおける信号を制御手段２４に入力し、乗
降ドア１７の開動作に連動してダンパ２３を回動させる
他に、乗降ドア１７が開く前にダンパ２３を回動し、ド
ア方向送風口２２から予め送風しておく制御としてもよ
い。

【００２１】乗降ドア１７が閉じた後も、乗降ドア１７
付近は温度が変化している。このため、乗降ドア１７が
閉じた後も、所定時間（例えば、数秒間）は乗降ドア１
７に向かう方向への送風を持続する（Ｓ４、Ｓ５）。こ
の送風状態を持続させる所定時間は、冷房能力と損失す
る熱量との兼ね合いで決まるものであり、具体的には、
車両の特性（形状、熱通過性など）や、乗車率、車室Ｒ
内外の温度差などに基づいて適正化するのが好ましい。

【００２２】前記所定時間が経過すると、ダンパ２３を
回動してドア方向送風口２２を閉じ、下方向送風口２１
から送風する通常運転に復帰する（Ｓ６）。

【００２３】上述した鉄道車両用空調装置２０は、特
に、都心部の通勤車両のように乗降ドア１７の数が多か
ったり、通勤時間とその他の時間とで乗客の人数が１日
の中でも大きく変動したり、車室Ｒ内の状況が刻々と変
化したりする鉄道車両に搭載して極めて有効である。

【００２４】なお、上記のような送風口制御（下方向送
風口２１とドア方向送風口２２との選択的な開閉）に加
えて、風量制御を組み合わせれば、車室Ｒ内の快適性を
より一層維持することができる。乗降ドア１７が開いた
ときに風量を増加させる制御例は次の表１に示すとおり
である。

【００２５】

【表１】

【００２６】《エバポレータの構成》空調ユニット１１
は、公知の技術に属するため詳細な説明は省略するが、
エバポレータの構成についてのみ以下に説明する。図５
（Ａ）（Ｂ）は、空調ユニット１１におけるエバポレー
タを示す構成図および底面図である。

【００２７】本実施形態の空調ユニット１１におけるエ
バポレータ３０は、一対のエバポレータ構成体３１、３
２と、これら２つのエバポレータ構成体３１、３２の間
に挟み込んで両エバポレータ構成体３１、３２を支持す
るマウント材３３と、を有する。

【００２８】マウント材３３は、硬質ゴムから形成さ
れ、その側面には各エバポレータ構成体３１、３２の側
面に形成された凸部３１ａ、３２ａを嵌め込む嵌合凹部
３３ａが形成されている。また、マウント材３３の下面
には、位置決め孔３４が形成されている。２つのエバポ
レータ構成体３１、３２に配管４０、４５を連結して全
体として１つのエバポレータ３０が構成されるが、この
エバポレータ３０を筐体１４に対して位置決め支持する
ために、前記位置決め孔３４が利用される。

【００２９】エバポレータ構成体３１、３２のそれぞれ
には、図示しない膨張弁を通過して低温低圧となった冷
媒が導かれる冷媒入口管３５と、空気との熱交換により
蒸発した後の冷媒が流下する冷媒出口管３６と、が設け
られている。なお、説明の便宜上、冷媒入口管３５側を
高圧側といい、冷媒出口管３６側を低圧側という。

【００３０】冷媒出口管３６に接続される低圧側配管４
０は、２本の分岐管４１、４１と、両分岐管４１、４１
を通って流下した冷媒を合流させる合流部４２と、合流
部４２からコンプレッサに冷媒を帰還させる１本の主管
４３と、を有する。合流部４２は２つの冷媒出口管３
６、３６のピッチの中央に位置して設けられ、各々の冷
媒出口管３６、３６から合流部４２までの長さを均等に
してある。

【００３１】また、冷媒入口管３５に接続される高圧側
配管４５は、膨張弁からの冷媒を案内する１本の主管４
６と、主管４６を通って流下した冷媒を分岐させる分岐
部４７と、２本の分岐管４８、４８と、を有する。分岐
部４７は２つの冷媒入口管３５、３５のピッチの中央に
位置して設けられ、分岐部４７から各々の冷媒入口管３
５、３５までの長さを均等にしてある。さらに、分岐部
４７から冷媒入口管３５までの分岐管４８には、大きい
Ｒ形状をなすアール部４９を設けてある。

【００３２】２つのエバポレータ構成体３１、３２を組
立てるときに、相互の位置決めを行うのにマウント材３
３を使用することで、エバポレータ構成体３１、３２が
ねじれた状態で取り付けられたり、前後方向にずれた状
態で取り付けられたりすることを防止できる。

【００３３】また、２つのエバポレータ構成体３１、３
２をマウント材３３とともに組み立てた後は１つの大型
のエバポレータ３０となり、当該エバポレータ３０が剛
性を持った構造体として機能する。そして、マウント材
３３の位置決め孔３４を利用することで、エバポレータ
３０は、筐体１４に対して位置決めされた状態で固定さ
れる。これにより、２つのエバポレータ構成体３１、３
２を別個それぞれに支持する支持部を筐体１４に設ける
必要がなくなる。

【００３４】低圧側配管４０は直管部が多いので配管自
体の剛性が高く、２つのエバポレータ構成体３１、３２
を接続したときの寸法は、マウント材３３が若干量弾性
変形することにより、低圧側配管４０における分岐管４
１の先端間寸法によって支配されることになる。低圧側
配管４０の接続に伴って定まる冷媒入口管３５、３５の
間のピッチと、高圧側配管４５における分岐管４８の先
端間ピッチとが、若干相違することがあるものの、この
相違は、高圧側配管４５のアール部４９が弾性的に吸収
する。これにより、エバポレータ構成体３１、３２や低
圧側配管４０のそれぞれが有する寸法公差のばらつきに
も拘わらず、高圧側配管４５の分岐管４８、４８を各冷
媒入口管３５、３５に接続することができ、組付性が向
上する。

【００３５】なお、図６に示すように、高圧側配管４５
の分岐管４８を少なくとも１周り以上巻回してアール部
４９を構成させることにより、高圧側配管４５の弾性な
いし可撓性をさらに大きくして、より大きな寸法公差の
ばらつきを吸収するようにしてもよい。

【００３６】上記のようにエバポレータ構成体３１、３
２の間に支持材としてのマウント材３３を挟み込み、高
圧側配管４５を弾性変形可能な構造としたため、２個の
エバポレータ構成体３１、３２を合体して比較的大型の
１つのエバポレータ３０として組付けることが可能にな
る。また、２個のエバポレータ構成体３１、３２や低圧
側配管４０に内在する寸法公差に拘わらず、高圧側配管
４５をエバポレータ構成体３１、３２に接続することが
可能になる。

【００３７】さらに、高圧側配管４５の分岐部４７から
冷媒入口管３５までのそれぞれの長さが均等になると共
に、冷媒出口管３６から低圧側配管４０の合流部４２ま
でのそれぞれの長さが均等になることから、冷媒の分流
および合流がよくなり、個々のエバポレータ構成体３
１、３２の機能を最大限に発揮させることができ、冷房
能力が向上する。

【００３８】《実施の形態２》図７（Ａ）（Ｂ）および
図８（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る鉄道
車両用空調装置を組み込んだ鉄道車両を示す概略構成図
および断面図であり、図７は乗降ドア１７が開いている
状態を示し、図８は乗降ドア１７が閉まっている状態を
示している。また、図９（Ａ）（Ｂ）は、同鉄道車両用
空調装置の要部を示す斜視図である。

【００３９】実施形態２の鉄道車両用空調装置２０ａ
も、実施形態１と同様に、空調ユニット１１と、送風ダ
クト１３とを有し、送風ダクト１３には、図７（Ｂ）お
よび図８（Ｂ）に明らかに示されるように、下方向送風
口２１と、ドア方向送風口２２とが形成されている。但
し、ドア方向送風口２２ｂは、乗降部ａ相互間の中間部
分ｂにも形成してある。

【００４０】送風ダクト１３にダンパ５３が設けられる
点も同様であるが、実施形態２のダンパ５３は、ドア方
向送風口２２に設けられ当該ドア方向送風口２２の開口
面積を調整するようスライド移動自在に設けられてい
る。具体的には、図９に示すように、ダンパ５３の裏面
に設けたラック５４にギア５５を噛み合わせ、当該ギア
５５をモータＭで駆動することにより、ダンパ５３がス
ライド移動する。

【００４１】中間部分ｂにおけるドア方向送風口２２ｂ
には上記のダンパ５３は設けられておらず、常時開かれ
ている。また、ドア方向送風口２２ｂの開口面積は、ド
ア方向送風口２２の開口面積をもっとも絞った状態（後
述する図９（Ａ）を参照）とほぼ等しく設定してある。

【００４２】図９（Ａ）（Ｂ）は、ダンパ５３の作動状
態の説明に供する図であり、同図（Ａ）は乗降ドア１７
が閉じているときの状態を示し、同図（Ｂ）は乗降ドア
１７が開いているときの状態を示している。

【００４３】乗降ドア１７が閉じているときには、図９
（Ａ）に示すように、ダンパ５３によりドア方向送風口
２２の開口面積Ｓ’が小さくされ、ドア方向送風口２２
からは比較的少量の温調空気が送風されている。この状
態から乗降ドア１７が開かれると、同図（Ｂ）に示すよ
うに、制御手段２４はモータＭを駆動してダンパ５３を
スライド移動させる。これにより、ドア方向送風口２２
の開口面積Ｓが大きくなり、ドア方向送風口２２からの
送風量が増大する。このように乗降ドア１７に向けての
送風量が増加することにより、実施形態１と同様に、乗
降ドア１７が開閉しても乗客の快適性が維持されるとい
う効果が得られる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、下方向または乗降ドアに向かう方向への
風向切換をしたり、乗降ドアに向かう方向への送風量を
一時的に増加させたりするダンパを設けることにより、
乗降ドアが開くときには、制御手段は乗降ドアに向かう
方向へ送風を切換えたり、乗降ドアに向かう方向への風
量を増加させたりする制御を行うことができる。その結
果、乗降ドア開時に特に著しい温度変化を呈する当該乗
降ドア付近の温度変化を小さく抑えることができ、ま
た、乗降ドア付近への乗客に集中的に温調風を当てるこ
とにより、車内、特に乗降ドア付近における快適性の悪
化を抑えることができるという実用上多大な効果を奏す
る。

【００４５】また、請求項２に記載の発明によれば、下
方向または乗降ドアに向かう方向への風向切換をダンパ
により行うため、請求項１に記載の効果と同様の効果を
奏する。

【００４６】また、請求項３に記載の発明によれば、乗
降ドアに向かう方向への送風量の一時的な増加をダンパ
により行うため、請求項１に記載の効果と同様の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態１
に係る鉄道車両用空調装置を組み込んだ鉄道車両を示す
概略構成図および断面図であり、乗降ドアが開いている
状態を示す図である。

【図２】 図２（Ａ）（Ｂ）は、同実施の形態１に係る
鉄道車両用空調装置を組み込んだ鉄道車両を示す概略構
成図および断面図であり、乗降ドアが閉まっている状態
を示す図である。

【図３】 同鉄道車両用空調装置の要部を示す斜視図で
ある。

【図４】 同鉄道車両用空調装置の作動状態を示すフロ
ーチャートである。

【図５】 図５（Ａ）（Ｂ）は、空調ユニットにおける
エバポレータを示す構成図および底面図である。

【図６】 高圧側配管の弾性ないし可撓性をさらに大き
くした変形例を示す図である。

【図７】 図７（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態２
に係る鉄道車両用空調装置を組み込んだ鉄道車両を示す
概略構成図および断面図であり、乗降ドアが開いている
状態を示す図である。

【図８】 図８（Ａ）（Ｂ）は、同実施の形態２に係る
鉄道車両用空調装置を組み込んだ鉄道車両を示す概略構
成図および断面図であり、乗降ドアが閉まっている状態
を示す図である。

【図９】 図９（Ａ）（Ｂ）は、同鉄道車両用空調装置
の要部を示す斜視図である。

【図１０】 図１０（Ａ）（Ｂ）は、従来の鉄道車両用
空調装置を組み込んだ鉄道車両を示す概略構成図および
断面図である。

【図１１】 図１１（Ａ）（Ｂ）は、従来の他の鉄道車
両用空調装置を組み込んだ鉄道車両を示す概略構成図お
よび断面図である。

【符号の説明】 １０…切替箱 １１…空調ユニット（空調手段） １３…送風ダクト １７…乗降ドア ２０、２０ａ…鉄道車両用空調装置 ２１…下方向送風口（第１の送風口） ２２…ドア方向送風口（第２の送風口） ２３…ダンパ ２４…制御手段 ５３…ダンパ Ｒ…車室 Ｓ、Ｓ’…第２送風口２２の開口面積

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開閉される乗降ドア（１７）を備える鉄
   道車両の車室（Ｒ）内に吹き出す空気を冷却あるいは加
   熱する空調手段（１１）と、 前記空調手段（１１）により空調された空気を前記車室
   （Ｒ）内全体に送る送風ダクト（１３）と、を有する鉄
   道車両用空調装置において、 ほぼ下方向に向いて開口するように前記送風ダクト（１
   ３）に形成された第１の送風口（２１）と、 前記乗降ドア（１７）に向いて開口するように前記送風
   ダクト（１３）に形成された第２の送風口（２２）と、 前記送風ダクト（１３）に設けられたダンパ（２３、５
   ３）と、 前記乗降ドア（１７）を開閉する情報に基づいて前記ダ
   ンパ（２３、５３）を作動させ、前記車室（Ｒ）内への
   送風位置、送風量あるいは送風方向を変更する制御手段
   （２４）と、を有することを特徴とする鉄道車両用空調
   装置。
2. 【請求項２】 前記ダンパ（２３）は、前記第１送風口
   （２１）または前記第２送風口（２２）を選択的に開閉
   することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用空調
   装置。
3. 【請求項３】 前記ダンパ（５３）は、前記第２送風口
   （２２）に設けられ当該第２送風口（２２）の開口面積
   （Ｓ、Ｓ’）を調整することを特徴とする請求項１に記
   載の鉄道車両用空調装置。