JP2000006801A - 鉄道車両用空調装置 - Google Patents
鉄道車両用空調装置Info
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- JP2000006801A JP2000006801A JP17074398A JP17074398A JP2000006801A JP 2000006801 A JP2000006801 A JP 2000006801A JP 17074398 A JP17074398 A JP 17074398A JP 17074398 A JP17074398 A JP 17074398A JP 2000006801 A JP2000006801 A JP 2000006801A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】炭化水素を冷媒として用いる空調装置におい
て、万一、炭化水素が漏れても客室に侵入しないように
する。また、漏れた冷媒が爆発しないように外気で希釈
するとともに、漏洩ガス量を最少限に食い止める。 【解決手段】炭化水素を冷媒とする第１段の冷凍サイク
ルＡと、水を冷媒とする第２段の冷凍サイクルＢから空
調装置を構成し、客室２０は第２段の冷凍サイクルＢで
冷房する。室内機室は室外側と仕切壁で隔離し、第１段
と第２段の冷凍サイクル間で、熱を交換する中間熱交換
器を配置した中間熱交換器室が室外送風機の風で換気さ
れる枠構造とする。また、ガス漏れを検知するか、温度
上昇を検知して圧縮機を停止すると共に、高圧側の電磁
弁を遮断してガスの漏れ量を最少限に食い止める。
て、万一、炭化水素が漏れても客室に侵入しないように
する。また、漏れた冷媒が爆発しないように外気で希釈
するとともに、漏洩ガス量を最少限に食い止める。 【解決手段】炭化水素を冷媒とする第１段の冷凍サイク
ルＡと、水を冷媒とする第２段の冷凍サイクルＢから空
調装置を構成し、客室２０は第２段の冷凍サイクルＢで
冷房する。室内機室は室外側と仕切壁で隔離し、第１段
と第２段の冷凍サイクル間で、熱を交換する中間熱交換
器を配置した中間熱交換器室が室外送風機の風で換気さ
れる枠構造とする。また、ガス漏れを検知するか、温度
上昇を検知して圧縮機を停止すると共に、高圧側の電磁
弁を遮断してガスの漏れ量を最少限に食い止める。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用空調装
置に係り、特に、冷媒に炭化水素を用いる場合に好適な
空調装置に関するものである。
置に係り、特に、冷媒に炭化水素を用いる場合に好適な
空調装置に関するものである。
【従来の技術】従来の鉄道車両用空調装置の冷凍サイク
ルは、冷媒に地球温暖化係数の高いフロンを用いている
ため、冷媒充填時の空気抜き作業や漏洩により環境を破
壊する可能性があった。例えば、文献「冷凍」第６７巻
第７７５号 第５７頁から第６０頁に記載されてい
る。そこで、フロン以外の地球温暖化係数がほとんどゼ
ロであるアンモニアや炭化水素などの自然冷媒を用いた
冷凍サイクルの適用が考えられるが、アンモニアや炭化
水素は可燃物質であり、万一の漏洩等による爆発の危険
性を回避する必要があり、鉄道車両等の公共性の高い車
両については、特にその要求が強い。
ルは、冷媒に地球温暖化係数の高いフロンを用いている
ため、冷媒充填時の空気抜き作業や漏洩により環境を破
壊する可能性があった。例えば、文献「冷凍」第６７巻
第７７５号 第５７頁から第６０頁に記載されてい
る。そこで、フロン以外の地球温暖化係数がほとんどゼ
ロであるアンモニアや炭化水素などの自然冷媒を用いた
冷凍サイクルの適用が考えられるが、アンモニアや炭化
水素は可燃物質であり、万一の漏洩等による爆発の危険
性を回避する必要があり、鉄道車両等の公共性の高い車
両については、特にその要求が強い。
【発明が解決しようとする課題】前記の可燃性冷媒を用
いた鉄道車両用空調装置においては、万一、可燃性冷媒
が漏れても、漏洩ガスが客室側に充満するのを防止す
る。また、漏洩したガスが爆発濃度（プロパンで２．３
〜９．５ｖｏｌ％）に達しないように外気で希釈する。
さらに、冷凍サイクルの漏洩ガス量を最少限に食い止め
る等の対策が必要である。本発明の目的とするところ
は、冷媒が漏れても客室への侵入を防止し得る鉄道車両
用空調装置を提供することにある。
いた鉄道車両用空調装置においては、万一、可燃性冷媒
が漏れても、漏洩ガスが客室側に充満するのを防止す
る。また、漏洩したガスが爆発濃度（プロパンで２．３
〜９．５ｖｏｌ％）に達しないように外気で希釈する。
さらに、冷凍サイクルの漏洩ガス量を最少限に食い止め
る等の対策が必要である。本発明の目的とするところ
は、冷媒が漏れても客室への侵入を防止し得る鉄道車両
用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】炭化水素を冷媒とする第
１の冷凍サイクルと、水を冷媒とする第２の冷凍サイク
ルを設け、第１の冷凍サイクルの蒸発器に相当する中間
熱交換器で、第２の冷凍サイクルの水を冷却し、冷却さ
れた水をポンプで室内熱交換器に送水して客室の循環空
気を冷却する。中間熱交換器は、室外機室と室内機室の
間の中間熱交換器室に設け、室内機室とは隔離し、万
一、炭化水素が漏れても、客室側には侵入しないよう第
１の冷凍サイクルを中間熱交換器室と室外機室に構成す
る。中間熱交換器室は、室外送風機の風が外部に通り抜
けるように、枠に複数の穴を設ける。中間熱交換器室内
にガス漏れ検知器を設け、ガス漏れを検知するか、圧縮
機の表面に取り付けたサーマルリレーが動作すると、圧
縮機を停止させると共に、冷凍サイクルの高圧側に設け
た電磁弁を閉じて、高圧側と低圧側を遮断する。
１の冷凍サイクルと、水を冷媒とする第２の冷凍サイク
ルを設け、第１の冷凍サイクルの蒸発器に相当する中間
熱交換器で、第２の冷凍サイクルの水を冷却し、冷却さ
れた水をポンプで室内熱交換器に送水して客室の循環空
気を冷却する。中間熱交換器は、室外機室と室内機室の
間の中間熱交換器室に設け、室内機室とは隔離し、万
一、炭化水素が漏れても、客室側には侵入しないよう第
１の冷凍サイクルを中間熱交換器室と室外機室に構成す
る。中間熱交換器室は、室外送風機の風が外部に通り抜
けるように、枠に複数の穴を設ける。中間熱交換器室内
にガス漏れ検知器を設け、ガス漏れを検知するか、圧縮
機の表面に取り付けたサーマルリレーが動作すると、圧
縮機を停止させると共に、冷凍サイクルの高圧側に設け
た電磁弁を閉じて、高圧側と低圧側を遮断する。
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１か
ら図５に示す実施例により詳細に説明する。ここで、図
１は冷凍サイクルの系統図、図２は屋根上搭載形空調装
置の機器構成図、図３は室内機室側から見た中間熱交換
器室の主要断面図、図４はコントローラの制御ブロック
図、図５は制御のフローチャートである。図１におい
て、１は圧縮機で、低圧のガス冷媒を圧縮して高温・高
圧のガス冷媒にする。２は室外熱交換器で、圧縮機１か
ら吐出された高温・高圧のガス冷媒を、室外送風機３で
送風される外気で冷却して凝縮させ、液冷媒にする。４
は電磁弁で、冷媒が漏れると流路を遮断する。５はキャ
ピラリチューブで、液冷媒を断熱膨張させて蒸発させ
る。６は中間熱交換器で、冷媒は蒸発する過程で水から
熱を奪い冷却する。中間熱交換器６を出た低圧のガス冷
媒は、アキュムレータ７を通って圧縮機１に吸い込まれ
る。ここで、アキュムレータ７は中間熱交換器６でガス
化しなかった液冷媒が直接大量に圧縮機１に戻るのを防
止するためのバッファータンクである。以上の冷凍サイ
クルが第１段の冷凍サイクルである。８はポンプで、水
を中間熱交換器６に送水して、炭化水素を冷媒とする第
１段の冷凍サイクルと熱交換させる。中間熱交換器６で
冷却された水は室内熱交換器９で室内送風機１０で送風
される客室２０の空気を冷却した後、ポンプに戻る。以
上の冷凍サイクルが第２段の冷凍サイクルである。本実
施例では、上記で説明した第１段と第２段から成る冷凍
サイクルが１系統であるが、本発明は１系統に限定され
るものではなく、定格冷房能力に合わせて、複数系統を
組み合わせる。図２は、屋根上搭載形空調装置の上カバ
ーを取り外した状態を示した平面図で、２系統の冷凍サ
イクルから構成した空調装置の実施例である。室外送風
機３及び室内送風機１０はそれぞれ１台で、２系統分の
送風能力を有する。室外送風機３は、従来の屋根上搭載
形空調装置と同じく真上から外気を吸い込み、斜めに倒
して取り付けられた二つの室外熱交換器２に送風する。
室内送風機１０は、二つの室内熱交換器９を通して客室
の空気を吸い込み、真下の客室に送風する。機器が配置
される部屋は、三つに区分されている。圧縮機１、室外
熱交換器２、室外送風機３、電磁弁４、アキュムレータ
７が配置された室外機室とキャピラリチューブ５、中間
熱交換器６、ポンプ８が配置された中間熱交換器室、及
び室内熱交換器９、室内送風機１０が配置された室内機
室である。図３に示すように室外機室と中間熱交換器室
の間の仕切壁には複数の穴１５を設けており、室外送風
機の送風で中間熱交換器室が換気されるように、右側の
仕切壁にも排気口１６が設けてある。これは、万一、第
１段の冷凍サイクルの冷媒が漏れても、室外送風機の風
によりガスが希釈されるようにするためである。ガス漏
れ検知センサ５１は、中間熱交換器室の排気口１６の近
辺に取り付けられている。一方、中間熱交換器室と室内
機室の仕切壁は完全に隔離されており、万一、第１段の
冷凍サイクルの冷媒が漏れても、室内機室側にガスが侵
入しないようにしている。圧縮機１はインバータ１１に
より回転数を制御される。コントローラ１２は車内温度
センサ等のセンサ情報を基に、圧縮機の最適な回転数を
演算して、インバータに運転周波数を出力する。図３に
おいて、２０はマイクロコンピュータで、ＲＯＭ（リー
ド・オンリー・メモリー）３０に保存された実行プログ
ラムの命令に従って、各種の演算や比較判定を実行す
る。ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリー）４０は、
各種データを一時的に記憶する場所である。車内温度セ
ンサ５０、ガス漏れ検知センサ５１で検出されたアナロ
グデータは、Ａ／Ｄコンバータ５４でデジタル値に変換
されて、マイクロコンピュータ２０に入力される。ま
た、圧縮機のサーマルリレー６０と車内の配電盤内に設
けられたリセットスイッチ６１は、デジタル入力リレー
６２を介してマイクロコンピュータ２０に入力される。
中間熱交換器６からガスが漏れると、排気口１６から外
部に出ていく空気のガス濃度が上昇するので、ガス漏れ
が確実に検知できる。また、室外機器室に配置された配
管や機器からガスが漏れる場合は、室外送風機３の風で
希釈されて、室外熱交換機２の冷却風として外部に放出
されるため、ガス漏れ検知器５１では検知できない。よ
って、圧縮機１のサーマルリレー６０で間接的に検知す
る。冷媒が漏れた場合、圧縮機１の温度が上昇するた
め、圧縮機１の表面に取り付けたサーマルリレー６０が
動作して温度上昇を検知する。マイクロコンピュータ２
０のインバータ１１へのデジタル周波数指令は、Ｄ／Ａ
コンバータ７０で電圧に変換されて、インバータ１１に
出力される。インバータ１１は、電圧指令に対応した周
波数で圧縮機１を運転する。室外送風機３、電磁弁４、
ポンプ８、室内送風機１０は、デジタル出力リレー８０
の無接点出力で接触器８１が入り切りされて、運転が制
御される。車内の配電盤内に設けられたガス漏れ検知ラ
ンプ９１は、ランプ表示回路９０により点灯される。次
に、図４に示すフローチャートにより詳細に説明する。
通常は、検出した車内温度と設定温度の偏差により、圧
縮機１のモータ回転数をインバータ１１で制御している
が、Ｆ１００からＦ１０６に示すように、ガス漏れ検知
センサ５１でガス濃度を検出して、ガス濃度が基準値を
超えていると、圧縮機１を停止させ、電磁弁５を閉じ
る。また、サーマルリレー６０が動作した場合も同じで
ある。圧縮機１の吸入口には逆止弁が付いているため、
中間熱交換器５は室外熱交換器２と遮断され、ガスの漏
洩を最少限に食い止める。Ｆ１０５でガス漏れ検知ラン
プ９１を点灯させて、乗務員に故障を表示し、リセット
スイッチ６１が入力されるまで第１段の冷凍サイクルの
運転を停止させる。
ら図５に示す実施例により詳細に説明する。ここで、図
１は冷凍サイクルの系統図、図２は屋根上搭載形空調装
置の機器構成図、図３は室内機室側から見た中間熱交換
器室の主要断面図、図４はコントローラの制御ブロック
図、図５は制御のフローチャートである。図１におい
て、１は圧縮機で、低圧のガス冷媒を圧縮して高温・高
圧のガス冷媒にする。２は室外熱交換器で、圧縮機１か
ら吐出された高温・高圧のガス冷媒を、室外送風機３で
送風される外気で冷却して凝縮させ、液冷媒にする。４
は電磁弁で、冷媒が漏れると流路を遮断する。５はキャ
ピラリチューブで、液冷媒を断熱膨張させて蒸発させ
る。６は中間熱交換器で、冷媒は蒸発する過程で水から
熱を奪い冷却する。中間熱交換器６を出た低圧のガス冷
媒は、アキュムレータ７を通って圧縮機１に吸い込まれ
る。ここで、アキュムレータ７は中間熱交換器６でガス
化しなかった液冷媒が直接大量に圧縮機１に戻るのを防
止するためのバッファータンクである。以上の冷凍サイ
クルが第１段の冷凍サイクルである。８はポンプで、水
を中間熱交換器６に送水して、炭化水素を冷媒とする第
１段の冷凍サイクルと熱交換させる。中間熱交換器６で
冷却された水は室内熱交換器９で室内送風機１０で送風
される客室２０の空気を冷却した後、ポンプに戻る。以
上の冷凍サイクルが第２段の冷凍サイクルである。本実
施例では、上記で説明した第１段と第２段から成る冷凍
サイクルが１系統であるが、本発明は１系統に限定され
るものではなく、定格冷房能力に合わせて、複数系統を
組み合わせる。図２は、屋根上搭載形空調装置の上カバ
ーを取り外した状態を示した平面図で、２系統の冷凍サ
イクルから構成した空調装置の実施例である。室外送風
機３及び室内送風機１０はそれぞれ１台で、２系統分の
送風能力を有する。室外送風機３は、従来の屋根上搭載
形空調装置と同じく真上から外気を吸い込み、斜めに倒
して取り付けられた二つの室外熱交換器２に送風する。
室内送風機１０は、二つの室内熱交換器９を通して客室
の空気を吸い込み、真下の客室に送風する。機器が配置
される部屋は、三つに区分されている。圧縮機１、室外
熱交換器２、室外送風機３、電磁弁４、アキュムレータ
７が配置された室外機室とキャピラリチューブ５、中間
熱交換器６、ポンプ８が配置された中間熱交換器室、及
び室内熱交換器９、室内送風機１０が配置された室内機
室である。図３に示すように室外機室と中間熱交換器室
の間の仕切壁には複数の穴１５を設けており、室外送風
機の送風で中間熱交換器室が換気されるように、右側の
仕切壁にも排気口１６が設けてある。これは、万一、第
１段の冷凍サイクルの冷媒が漏れても、室外送風機の風
によりガスが希釈されるようにするためである。ガス漏
れ検知センサ５１は、中間熱交換器室の排気口１６の近
辺に取り付けられている。一方、中間熱交換器室と室内
機室の仕切壁は完全に隔離されており、万一、第１段の
冷凍サイクルの冷媒が漏れても、室内機室側にガスが侵
入しないようにしている。圧縮機１はインバータ１１に
より回転数を制御される。コントローラ１２は車内温度
センサ等のセンサ情報を基に、圧縮機の最適な回転数を
演算して、インバータに運転周波数を出力する。図３に
おいて、２０はマイクロコンピュータで、ＲＯＭ（リー
ド・オンリー・メモリー）３０に保存された実行プログ
ラムの命令に従って、各種の演算や比較判定を実行す
る。ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリー）４０は、
各種データを一時的に記憶する場所である。車内温度セ
ンサ５０、ガス漏れ検知センサ５１で検出されたアナロ
グデータは、Ａ／Ｄコンバータ５４でデジタル値に変換
されて、マイクロコンピュータ２０に入力される。ま
た、圧縮機のサーマルリレー６０と車内の配電盤内に設
けられたリセットスイッチ６１は、デジタル入力リレー
６２を介してマイクロコンピュータ２０に入力される。
中間熱交換器６からガスが漏れると、排気口１６から外
部に出ていく空気のガス濃度が上昇するので、ガス漏れ
が確実に検知できる。また、室外機器室に配置された配
管や機器からガスが漏れる場合は、室外送風機３の風で
希釈されて、室外熱交換機２の冷却風として外部に放出
されるため、ガス漏れ検知器５１では検知できない。よ
って、圧縮機１のサーマルリレー６０で間接的に検知す
る。冷媒が漏れた場合、圧縮機１の温度が上昇するた
め、圧縮機１の表面に取り付けたサーマルリレー６０が
動作して温度上昇を検知する。マイクロコンピュータ２
０のインバータ１１へのデジタル周波数指令は、Ｄ／Ａ
コンバータ７０で電圧に変換されて、インバータ１１に
出力される。インバータ１１は、電圧指令に対応した周
波数で圧縮機１を運転する。室外送風機３、電磁弁４、
ポンプ８、室内送風機１０は、デジタル出力リレー８０
の無接点出力で接触器８１が入り切りされて、運転が制
御される。車内の配電盤内に設けられたガス漏れ検知ラ
ンプ９１は、ランプ表示回路９０により点灯される。次
に、図４に示すフローチャートにより詳細に説明する。
通常は、検出した車内温度と設定温度の偏差により、圧
縮機１のモータ回転数をインバータ１１で制御している
が、Ｆ１００からＦ１０６に示すように、ガス漏れ検知
センサ５１でガス濃度を検出して、ガス濃度が基準値を
超えていると、圧縮機１を停止させ、電磁弁５を閉じ
る。また、サーマルリレー６０が動作した場合も同じで
ある。圧縮機１の吸入口には逆止弁が付いているため、
中間熱交換器５は室外熱交換器２と遮断され、ガスの漏
洩を最少限に食い止める。Ｆ１０５でガス漏れ検知ラン
プ９１を点灯させて、乗務員に故障を表示し、リセット
スイッチ６１が入力されるまで第１段の冷凍サイクルの
運転を停止させる。
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、可
燃性の冷媒を使用した空調装置において、万一、冷媒が
漏れても客室への侵入を防止でき、乗客の安全を確保す
ることができる。また、冷媒の漏れを最少限に食い止め
ることができ、室外送風機の風で漏れた冷媒を希釈する
ことができる。その結果、漏れた冷媒が爆発するという
最悪の事態を回避できる。
燃性の冷媒を使用した空調装置において、万一、冷媒が
漏れても客室への侵入を防止でき、乗客の安全を確保す
ることができる。また、冷媒の漏れを最少限に食い止め
ることができ、室外送風機の風で漏れた冷媒を希釈する
ことができる。その結果、漏れた冷媒が爆発するという
最悪の事態を回避できる。
【図１】本発明の一実施例冷凍サイクル系統図である。
【図２】本発明の空調装置の一実施例を示す平面図であ
る。
る。
【図３】図２の中間熱交換器室の枠構造を示す側面図で
ある。
ある。
【図４】１本発明の空調装置の一実施例におけるコント
ローラの制御ブロック図である。
ローラの制御ブロック図である。
【図５】図４のコントローラにおける制御フローチャー
ト図である。
ト図である。
１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…室外送風機、４…
電磁弁、５…キャピラリチューブ、６…中間熱交換器、
８…アキュムレータ、８…ポンプ、９…室内熱交換器、
１０…室内送風機、５１…ガス漏れ検知センサ、６０…
サーマルリレー。
電磁弁、５…キャピラリチューブ、６…中間熱交換器、
８…アキュムレータ、８…ポンプ、９…室内熱交換器、
１０…室内送風機、５１…ガス漏れ検知センサ、６０…
サーマルリレー。
Claims (3)
- 【請求項１】圧縮機、室外熱交換器、冷媒の漏れに応じ
て流路を庶断する電磁弁、中間熱交換器を備え、炭化水
素を冷媒とする第１段の冷凍サイクルと、ポンプ、中間
熱交換器、室内熱交換器及び室内送風機とを備え、水を
冷媒とする第２段の冷凍サイクルとから構成したことを
特徴とする鉄道車両用空調装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の鉄道車両用空調装置にお
いて、室外機室と室内機室の間に、室内機室と隔離され
た中間熱交換器室を設け、室外送風機の風が中間熱交換
器室を通って、外部に流出するように枠に複数の穴を設
けたことを特徴とする鉄道車両用空調装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の鉄道車両用空調装置にお
いて、中間熱交換器室の内部にガス漏れ検知器を設け、
ガス漏れを検知すると圧縮機を停止させると共に、第１
段の冷凍サイクルの電磁弁を閉じて表示ランプを点灯す
るようにしたことを特徴とする鉄道車両用空調装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17074398A JP2000006801A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 鉄道車両用空調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17074398A JP2000006801A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 鉄道車両用空調装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000006801A true JP2000006801A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=15910573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17074398A Pending JP2000006801A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 鉄道車両用空調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000006801A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012049710A1 (ja) | 2010-10-14 | 2012-04-19 | 三菱電機株式会社 | 室外機および空気調和装置 |
| WO2012073293A1 (ja) | 2010-12-03 | 2012-06-07 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
| JP2014052136A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Panasonic Corp | 冷凍システム |
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| JPWO2024084564A1 (ja) * | 2022-10-18 | 2024-04-25 |
-
1998
- 1998-06-18 JP JP17074398A patent/JP2000006801A/ja active Pending
Cited By (15)
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| WO2012049710A1 (ja) | 2010-10-14 | 2012-04-19 | 三菱電機株式会社 | 室外機および空気調和装置 |
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