JP7725362B2 - 鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両に関し、詳しくは、展望用の前面窓と側窓とを有する展望席室と、当該展望席室の上部に設けた運転席室と、を備えた鉄道車両において、展望席室における温熱環境を向上させ得る鉄道車両に関する。

一般に、展望用の前面窓と側窓とを有する展望席室を備えた鉄道車両においては、展望用の前面窓及び側窓は通常の窓より大きく形成されているため、当該展望用の前面窓及び側窓から、夏季であれば日差しなどによる熱気が室内に多く入り、また、冬季であれば車外の寒気によって冷やされ展望用の窓近傍で生成した冷気が室内に流れることによって、展望用の前面窓に隣接する第１列席や側窓に隣接する窓側席における温熱環境が低下しやすい傾向にあった。そのため、従来から展望席室における温熱環境を改善するための工夫が提案されていた。

例えば、特許文献１には、図１５、図１６に示すように、展望用の前面窓１０１ａと側窓１０１ｂとを有する展望席室１０２と、展望席室１０２の上部に設けた運転席室１０３と、展望席室１０２と隣接して設けた一般席室１０４と、一般席室１０４の屋根構体上に設置し調和空気ＴＫを供給する空調機１０５と、を備えた鉄道車両１００であって、一般席室１０４における天井裏に車両前後方向へ配設され空調機１０５と連結された第１空調ダクト１０５ａと、第１空調ダクト１０５ａと連結され運転席室１０３における側窓下部１０３ａの側構体寄りに配設され且つ展望席室１０２の前面窓１０１ａの近傍まで車両前後方向へ配設された第２空調ダクト１０５ｂとを備え、展望席室１０２における天井部１０２ａには、第２空調ダクト１０５ｂから分岐され展望席室１０２内へ調和空気ＴＫを吹き出す複数の吹出口１０５ｃを、展望席室１０２の側窓１０１ｂに沿って連続状に設けた鉄道車両１００が開示されている。

上記特許文献１の鉄道車両１００によれば、展望席室１０２における天井部１０２ａには、第２空調ダクト１０５ｂから分岐され展望席室１０２内へ調和空気ＴＫを吹き出す複数の吹出口１０５ｃを、展望席室１０２の側窓１０１ｂに沿って連続状に設けたので、一般席室１０４の屋根構体上に設置した空調機１０５から供給する調和空気ＴＫを、第１空調ダクト１０５ａ及び第２空調ダクト１０５ｂを経由して複数の吹出口１０５ｃから展望席室１０２内に送風することができる。そのため、調和空気ＴＫを展望席室１０２全体に行き渡らせて、展望席室１０２における温熱環境を向上させることができる。

また、第２空調ダクト１０５ｂは、運転席室１０３における側窓下部１０３ａの側構体寄りに配設され且つ展望席室１０２の前面窓１０１ａの近傍まで車両前後方向へ配設されたので、第２空調ダクト１０５ｂを展望席室１０２の狭い天井裏スペースに通す必要がない。そのため、展望席室１０２の室内空間を狭くさせることなく、第２空調ダクト１０５ｂの開口断面積を必要な大きさに形成して、必要な量の調和空気ＴＫを展望席室１０２に供給することができ、展望席室１０２の温熱環境を向上させることができる。

特開２０１９－９３９２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された鉄道車両１００では、以下のような問題があった。
すなわち、第２空調ダクト１０５ｂから分岐された複数の吹出口１０５ｃは、展望席室１０２における天井部１０２ａに側窓１０１ｂに沿って連続状に設けたので、各吹出口１０５ｃから吹き出された調和空気ＴＫは、図１６に示すように、展望席室１０２の側窓１０１ｂと側構体１０２ｂに沿って床部１０２ｃへ向って下降した後、床部１０２ｃから中央通路１０２ｄを経由して天井部１０２ａ近傍まで上昇するように、車両枕木方向で円を描くように循環して、展望席室１０２内の温度の均一化を図る。

ところが、それぞれの吹出口１０５ｃから吹き出された調和空気ＴＫは、互いに車両枕木方向で円を描くように循環するため、夏季又は冬季において前面窓１０１ａから侵入する熱気又は冷気の影響を受けやすい展望席室１０２の最前列の客席１０６ａ又はその近傍の客席１０６ｂに着座する乗客に対する温熱環境が、それより後方の客席１０６ｃ、１０６ｄに着座する乗客に対する温熱環境より、悪化しやすいという問題があった。

この最前列の客席１０６ａ又はその近傍の客席１０６ｂに着座する乗客に対する温熱環境を改善するため、第２空調ダクト１０５ｂの先端側の吹出口１０５ｃから吹き出す調和空気ＴＫの風量を増大させる方法が考えられるが、吹出口１０５ｃへ調和空気ＴＫを送給する第２空調ダクト１０５ｂが運転席室１０３における側窓下部１０３ａの側構体寄りに配設され、展望席室１０２の客室空間を可能な限り広くするため天井部１０２ａを極力高く配設させる必要性から、第２空調ダクト１０５ｂの開口断面積を拡大させることには限界があり、吹出口１０５ｃから吹き出す調和空気ＴＫの風量を増大させることは容易ではなかった。

また、仮に、第２空調ダクト１０５ｂの開口断面積を拡大させ、吹出口１０５ｃから吹き出す調和空気ＴＫの風量を増大させたとしても、吹出口１０５ｃから吹き出された調和空気ＴＫは、展望席室１０２の側窓１０１ｂと側構体１０２ｂに沿って床部１０２ｃへ向って勢いよく下降するため、流れの速い調和空気ＴＫが側窓１０１ｂに近い乗客に当たり、不快なドラフト感を生じさせやすいという問題があった。

さらに、運転席室１０３の側窓下部１０３ａと展望席室１０２の天井部１０２ａとの狭い空間に配設された第２空調ダクト１０５ｂは、ダクト形状や開口断面積が制限され、結果として、第２空調ダクト１０５ｂの圧力損失が増大することになる。そのため、空調機１０５の大型化や消費電力の増大に繋がりやすいという問題があった。また、第２空調ダクト１０５ｂが前面窓１０１ａの近傍まで延設されているため、第２空調ダクト１０５ｂが長くなり、コスト増加の問題もあった。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、展望席室における最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対する温熱環境を、快適且つ低コストで向上できる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、本発明に係る鉄道車両は、以下の構成を備えている。
（１）展望用の前面窓と側窓とを有する展望席室と、前記展望席室の上部に設けた運転席室と、前記展望席室と隣接して設けた一般席室と、前記一般席室の屋根構体上に設置し調和空気を供給する空調機とを備えた鉄道車両であって、
前記一般席室の天井部の裏側に車両前後方向へ配設され前記空調機と連結されて前記調和空気を送給する第１空調ダクトと、前記第１空調ダクトと連結され前記展望席室の天井部の後端部近傍まで配設された第２空調ダクトとを備え、
前記第２空調ダクトの前端部には、前記調和空気を前記展望席室の天井部に沿って車両前方へ吹き出す吹出口を備えたことを特徴とする。

本発明においては、一般席室の天井部の裏側に車両前後方向へ配設され空調機と連結されて調和空気を送給する第１空調ダクトと、第１空調ダクトと連結され展望席室の天井部の後端部近傍まで配設された第２空調ダクトとを備え、第２空調ダクトの前端部には、調和空気を展望席室の天井部に沿って車両前方へ吹き出す吹出口を備えたので、吹出口から吹き出された調和空気は、展望席室の天井部に沿って前面窓近傍まで移動した後、前面窓に沿って下降して、展望席室の最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対して先行して送風される。また、調和空気が展望席室の天井部や前面窓に沿って移動することによって、天井部や前面窓から室内側へ放射する熱気や冷気を遮断又は低減させることができる。そのため、夏季又は冬季において上記熱気又は冷気の影響を受けやすい展望席室の最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対する温熱環境を向上させることができる。

また、吹出口から吹き出された調和空気は、展望席室の天井部に沿って前面窓近傍まで移動した後、前面窓に沿って下降してから、展望席室における客席側の空間を経由して展望席室と一般席室との境界部近傍まで帰還するので、調和空気を車両前後方向で長円又は円を描くように循環させることができる。また、調和空気を車両前後方向で循環させることによって、温度変化の少ない一般席室の調和空気を、展望席室内へ誘引させることができる。そのため、展望席室内の車両前後方向における温度の均一化を向上させることができる。また、調和空気を車両枕木方向で円を描くように循環させる場合のように、流れの速い調和空気が側窓に近い乗客に当たることが少なく、不快なドラフト感を生じさせにくい。その結果、展望席室の客席に着座する乗客の快適性を向上できる。

さらに、展望席室の天井部の後端部近傍まで配設された第２空調ダクトの前端部に吹出口を備えたので、第２空調ダクトのダクト長を大幅に短縮でき、コスト低減に寄与できる。また、展望席室の天井部の後端部近傍では、天井裏のスペースに余地があり、第２空調ダクトのダクト形状や開口断面積が制限されにくい。その結果、第２空調ダクトの圧力損失を低減でき、空調機の小型化や消費電力の減少に繋がりやすい。

よって、本発明によれば、展望席室における最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対する温熱環境を、快適且つ低コストで向上できる鉄道車両を提供することができる。

（２）（１）に記載された鉄道車両において、
前記吹出口は、前記展望席室の天井部の後端部近傍における左右両方の側窓側にそれぞれ配設され、当該吹出口の開口断面が車両枕木方向に細長い略長方形状又は略長円形状に形成されていることを特徴とする。

本発明においては、吹出口は、展望席室の天井部の後端部近傍における左右両方の側窓側にそれぞれ配設され、当該吹出口の開口断面が車両枕木方向に細長い略長方形状又は略長円形状に形成されているので、吹出口から吹出された調和空気は、展望席室の側窓側の天井部に沿って流れる気流となり、より確実に前面窓近傍まで移動することができる。また、吹出口から吹出された調和空気の気流は、展望席室の側窓の上部から放射する熱気や冷気を、より効果的に遮断又は低減させることができる。そのため、側窓側の客席に着座する乗客の快適性をより一層向上できる。

（３）（１）又は（２）に記載された鉄道車両において、
前記吹出口は、前記展望席室の天井部の後端部に埋め込まれ、前記展望席室の天井部の後端部と前記第２空調ダクトの前端部との交差部は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第１湾曲面として形成されていることを特徴とする。

本発明においては、吹出口は、展望席室の天井部の後端部に埋め込まれ、展望席室の天井部の後端部と第２空調ダクトの前端部との交差部は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第１湾曲面として形成されているので、吹出口から吹出された調和空気は、コアンダ効果によって滑らかな第１湾曲面に沿って展望席室の天井部側へ湾曲し、展望席室の天井部に沿って前面窓近傍まで移動することができる。また、第２空調ダクトの前端部に備えた吹出口を、展望席室の天井部の後端部から下方へ突出させず、天井部への埋め込み式として設置することができる。そのため、調和空気を吹き出す吹出口を形成した展望席室の天井部の見栄えを向上させつつ、吹出口から吹出された調和空気を、展望席室の天井部に沿って前面窓近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室の最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された鉄道車両において、
前記展望席室の天井部は、当該天井部の中間部が前端部から後端部までの間で室内側へ凸状となるように滑らかに湾曲する第２湾曲面として形成されていることを特徴とする。

本発明においては、展望席室の天井部は、当該天井部の前端部から後端部までの間で室内側へ凸状となるように滑らかに湾曲する第２湾曲面として形成されているので、天井部のデザイン性（見栄え）を高めると共に、吹出口から吹出された調和空気は、コアンダ効果によって滑らかな第２湾曲面に沿って前面窓近傍までより多く移動することができる。そのため、調和空気を吹き出す吹出口を形成した展望席室の天井部の見栄えを向上しつつ、展望席室の天井部に沿って調和空気を前面窓近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室の最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載された鉄道車両において、
前記第１空調ダクト又は前記第２空調ダクトに連結され前記展望席室の天井部の中間部まで配設された第３空調ダクトを備え、
前記第３空調ダクトの前端部には、前記調和空気を前記展望席室の天井部に沿って車両前方へ吹き出す第２吹出口を備えたことを特徴とする。

本発明においては、第１空調ダクト又は第２空調ダクトに連結され展望席室の天井部の中間部まで配設された第３空調ダクトを備え、第３空調ダクトの前端部には、調和空気を展望席室の天井部に沿って車両前方へ吹き出す第２吹出口を備えたので、吹出口から吹出された調和空気と第２吹出口から吹出された調和空気とが加算されて、より多くの調和空気を展望席室の天井部に沿って前面窓近傍まで送給させることができる。その結果、展望席室の最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

（６）（５）に記載された鉄道車両において、
前記第２吹出口は、前記展望席室の天井部に埋め込まれ、前記展望席室の天井部の中間部と前記第３空調ダクトの前端部との交差部は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第３湾曲面として形成されていることを特徴とする。

本発明においては、第２吹出口は、展望席室の天井部に埋め込まれ、展望席室の天井部の中間部と第３空調ダクトの前端部との交差部は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第３湾曲面として形成されているので、第２吹出口から吹出された調和空気は、コアンダ効果によって滑らかな第３湾曲面に沿って展望席室の天井部側へ湾曲し、展望席室の天井部に沿って前面窓近傍まで移動することができる。また、第３空調ダクトの前端部に備えた第２吹出口を、展望席室の天井部の中間部から下方へ突出させず、天井部への埋め込み式として設置することができる。そのため、調和空気を吹き出す第２吹出口を形成した展望席室の天井部の見栄えを向上させつつ、第２吹出口から吹出された調和空気を、展望席室の天井部に沿って前面窓近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室の最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

本発明によれば、展望席室における最前列の客席又はその近傍の客席に着座する乗客に対する温熱環境を、快適且つ低コストで向上できる鉄道車両を提供することができる。

本実施形態の一態様を表す鉄道車両の概略構成図である。 図１に示す鉄道車両のＡ－Ａ断面図である。 図１に示す鉄道車両のＢ部詳細断面図である。 図３に示すＣ－Ｃ断面図である。 図１に示す鉄道車両における展望席室内の温度と調和空気の吹き出し温度との温度差の、流体解析に基づく分布図である。 図５に示すＤ－Ｄ断面における温度差の分布図である。 図５に示すＥ－Ｅ断面における温度差の分布図である。 特許文献１の鉄道車両（図１５参照）における展望席室内の温度と調和空気の吹き出し温度との温度差の、流体解析に基づく分布図である。 図８に示すＦ－Ｆ断面における温度差の分布図である。 図８に示すＧ－Ｇ断面における温度差の分布図である。 図１に示す鉄道車両の第１変形例の概略構成図である。 図１に示す鉄道車両の第２変形例の概略構成図である。 図１２に示す鉄道車両のＨ部詳細断面図である。 図１３に示すＩ－Ｉ断面図である。 特許文献１に記載された鉄道車両の空調装置の概略構成図である。 図１５に示す鉄道車両のＸ－Ｘ断面図である。

次に、本実施形態の一態様を表す鉄道車両について、図面を参照しながら詳細に説明する。具体的には、本実施形態に係る鉄道車両の構成及び空調機構の動作方法を詳細に説明した上で、本鉄道車両における展望席室内の温度と調和空気の吹き出し温度との温度差の分布状況と、特許文献１の鉄道車両における展望席室内の温度と調和空気の吹き出し温度との温度差の分布状況とを比較して、本鉄道車両における温熱環境の効果を説明する。また、本実施形態における変形例（変形例１、変形例２）について、具体的に説明する。

＜本実施形態に係る鉄道車両の構成及び空調機構の動作方法＞
まず、本実施形態に係る鉄道車両の構成及び空調機構の動作方法について、図１～図４を用いて説明する。図１に、本実施形態の一態様を表す鉄道車両の概略構成図を示す。図２に、図１に示す鉄道車両のＡ－Ａ断面図を示す。図３に、図１に示す鉄道車両のＢ部詳細断面図を示す。図４に、図３に示すＣ－Ｃ断面図を示す。

図１～図４に示すように、本実施形態に係る鉄道車両１０は、展望用の前面窓１ａと側窓１ｂとを有する展望席室２と、展望席室２の上部に設けた運転席室３と、展望席室２と隣接して設けた一般席室４と、一般席室４の屋根構体上に設置し調和空気ＴＫを供給する空調機５とを備えた鉄道車両１０である。ここでは、一般席室４の天井部４１は、展望席室２の天井部２１より高く形成されている。展望席室２の天井部２１は、室内側の天井面が車両前後方向で略平坦に形成されている。また、展望席室２の天井部２１は、略水平な車両中央ＣＬ側の天井部２１ａと、当該天井部２１ａの両側端部に配置された側窓１ｂ側の天井部２１ｂとを備えている。

一般席室４と展望席室２との境界部では、互いの天井部４１、２１を傾斜状に連結する連結壁４２が設けられている。また、連結壁４２の前方には、運転席室３が形成されている。運転席室３には、屋根部３１と、屋根部３１を支持する側構体３３と、屋根部３１と側構体３３との間に設置された窓部３ｂと、展望席室２の天井部２１の上方に配置され窓下端部３３１と連結された床部３２とを備えている。

また、展望席室２における展望用の前面窓１ａと側窓１ｂは、良好な展望視界を得るため、窓の上下方向の大きさが、一般席室４の側窓４３より大きく形成されている。また、展望席室２には、前面窓１ａの下端部から室内側へ膨出するボンネット部２４を有し、ボンネット部２４の後方に形成された床部２２には、例えば、１人又は複数人用の客席６（６１、６２、６３、６４）が車両前後方向へ複数列設置されている。客席６（６１、６２、６３、６４）は、車両中央通路２５を挟んで左右の側窓１ｂ寄りに配置されている。一般席室４の床部４２にも、同様の客席６（６５）が、それぞれ車両前後方向に複数列設置されている。なお、一般席室４の天井部４１には、図示しない排気口が設置され、排気口から吸引した室内の空気を空調機５へ帰還させている。

また、本鉄道車両１０では、一般席室４の天井部４１の裏側に車両前後方向へ配設され空調機５と連結されて調和空気ＴＫを送給する第１空調ダクト５１と、第１空調ダクト５１と連結され展望席室２の天井部２１の後端部２１３近傍まで配設された第２空調ダクト５２とを備えている。また、第２空調ダクト５２の前端部５２１には、調和空気ＴＫを展望席室２の天井部２１に沿って車両前方へ吹き出す吹出口５３を備えている。吹出口５３は、一般席室４の天井部４１と展望席室２の天井部２１とを連結する連結壁４２の下端部４２１によって、一般席室４側から見えないように配置されている。

この吹出口５３から吹き出された調和空気ＴＫは、展望席室２の天井部２１に沿って前面窓１ａ近傍まで移動した後、前面窓１ａに沿って下降して、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対して先行して送風される。また、調和空気ＴＫが展望席室２の天井部２１や前面窓１ａに沿って移動することによって、天井部２１や前面窓１ａから室内側へ放射する熱気や冷気を遮断又は低減させることができる。そのため、夏季又は冬季において車外からの熱気又は冷気の影響を受けやすい展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境を向上させることができる。

また、吹出口５３から吹き出された調和空気ＴＫは、展望席室２の天井部２１に沿って前面窓１ａ近傍まで移動した後、前面窓１ａに沿って下降してから、展望席室２における客席６側の空間（例えば、車両中央通路２５や客席６と床部２２との隙間等）を経由して展望席室２と一般席室４との境界部近傍まで帰還する。そのため、展望席室２内において、調和空気ＴＫを車両前後方向で長円又は円を描くように循環させることができる。また、展望席室２内にて調和空気ＴＫを車両前後方向で循環させることによって、温度変化の少ない一般席室４内の調和空気ＴＫを、展望席室２内へ誘引させることができる。そのため、展望席室２内の車両前後方向における温度の均一化を向上させることができる。また、調和空気ＴＫを車両枕木方向で円を描くように循環させる場合のように、流れの速い調和空気ＴＫが側窓１ｂに近い位置に着座する乗客に当たることが少なく、不快なドラフト感を生じさせにくい。その結果、展望席室２の客席６に着座する乗客の快適性を向上できる。

さらに、展望席室２の天井部２１の後端部２１３近傍まで配設された第２空調ダクト５２の前端部５２１に吹出口５３を備えたので、第２空調ダクト５２のダクト長を大幅に短縮でき、コスト低減に寄与できる。また、展望席室２の天井部２１の後端部２１３近傍では、天井裏のスペースに余地があり、第２空調ダクト５２のダクト形状や開口断面積が制限されにくい。その結果、第２空調ダクト５２の圧力損失を低減でき、空調機５の小型化や消費電力の減少に繋がりやすい。

よって、本鉄道車両１０によれば、展望席室２における最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境を、快適且つ低コストで向上できる鉄道車両１０を提供することができる。

また、図３、図４に示すように、吹出口５３は、展望席室２の天井部２１の後端部２１３近傍における左右両方の側窓１ｂ側にそれぞれ配設され、当該吹出口５３の開口断面が車両枕木方向に細長い略長方形状又は略長円形状に形成されていることが好ましい。具体的には、吹出口５３は、側窓１ｂ側の天井部２１ｂに形成されている。

この場合、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫは、展望席室２の側窓１ｂ側の天井部２１ｂに沿って流れる気流となり、より確実に前面窓１ａ近傍まで移動することができる。また、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫの気流は、展望席室２の前端側へ行くに従って徐々に下方へ拡大するため、展望席室２の前端側における側窓１ｂの上部から放射する熱気や冷気を、より効果的に遮断又は低減させることができる。そのため、展望席室２の前端側における側窓１ｂ側の客席６に着座する乗客の快適性をより一層向上できる。

また、吹出口５３は、展望席室２の天井部２１の後端部２１３に埋め込まれ、展望席室２の天井部２１の後端部２１３と第２空調ダクト５２の前端部５２１との交差部２１４は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第１湾曲面ＷＭ１として形成されていることが好ましい。なお、展望席室２の天井部２１の後端部２１３と第２空調ダクト５２の前端部５２１との交差部２１４における交差角（内角）θ１は、鈍角が好ましく、１２０～１５０度程度がより好ましい。

この場合、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫは、以下に説明するコアンダ効果によって、滑らかな第１湾曲面ＷＭ１に沿って展望席室２の天井部２１側へ湾曲し、展望席室２の天井部２１に沿って前面窓１ａ近傍まで移動することができる。すなわち、吹出口５３から吹き出された調和空気ＴＫが滑らかに湾曲する第１湾曲面ＷＭ１を流れる際、第１湾曲面ＷＭ１に近接した部分の圧力が、第１湾曲面ＷＭ１から離間した部分の圧力（大気圧）より小さくなる。したがって、調和空気ＴＫには、第１湾曲面ＷＭ１に対して近接した部分と離間した部分との間に、圧力差が生じる。この圧力差によって、調和空気ＴＫの流れには、圧力が小さい第１湾曲面ＷＭ１側へ押される押圧力ＰＰが作用する。この押圧力ＰＰによって、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫは、滑らかな第１湾曲面ＷＭ１に沿って展望席室２の天井部２１側へ湾曲し、展望席室２の天井部２１に沿って前面窓１ａ近傍まで移動することができる（コアンダ効果）。

また吹出口５３は、展望席室２の天井部２１の後端部２１３に埋め込まれているので、第２空調ダクト５２の前端部５２１に備えた吹出口５３を、展望席室２の天井部２１の後端部２１３から下方へ突出させず、天井部２１への埋め込み式として設置することができる。そのため、調和空気ＴＫを吹き出す吹出口５３を形成した展望席室２の天井部２１の見栄えを向上させつつ、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫを、展望席室２の天井部２１に沿って前面窓１ａ近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

＜本鉄道車両における温熱環境の効果＞
次に、本鉄道車両１０における展望席室２内の温度と調和空気ＴＫの吹き出し温度との温度差の分布状況と、特許文献１の鉄道車両における展望席室２内の温度と調和空気ＴＫの吹き出し温度との温度差の分布状況とを比較して、本鉄道車両１０における温熱環境の効果を、図１、図５～図１０を用いて説明する。上記温度差の分布状況は、流体解析（ＣＦＤ：Conputational Fluid Dynamics）の結果に基づいて得られたものである。図５に、図１に示す鉄道車両における展望席室内の温度と調和空気の吹き出し温度との温度差の、流体解析に基づく分布図を示す。図６に、図５に示すＤ－Ｄ断面における温度差の分布図を示す。図７に、図５に示すＥ－Ｅ断面における温度差の分布図を示す。図８に、特許文献１の鉄道車両（図１５参照）における展望席室内の温度と調和空気の吹き出し温度との温度差の、流体解析に基づく分布図を示す。図９に、図８に示すＦ－Ｆ断面における温度差の分布図を示す。図１０に、図８に示すＧ－Ｇ断面における温度差の分布図を示す。図５～図１０では、吹出口から吹き出した調和空気の温度と展望席室内の温度との温度差をドットの密度によって表示し、ドット密度が高いほど温度差が小さく、ドット密度が低いほど温度差が大きいことを表す。なお、吹出口から吹き出す調和空気の風速は、一般的な風速である４ｍ／秒を想定した。

（本鉄道車両）
図１、図５～図７に示すように、本鉄道車両１０では、展望席室２における天井部２１の後端部２１３から前端部２１２までの天井部２１に近い箇所で、吹出口５３から吹き出した調和空気ＴＫの温度と展望席室２内の温度との温度差が少ない領域（ドット密度が高い領域）が、略一定の厚さで層状に形成されている。この温度差の少ない領域は、展望席室２における天井部２１の前端部２１２近傍から前面窓１ａに沿って下方へ屈曲しながら最前列の客席６１及びその近傍の客席６２に向けて拡大されている。

したがって、吹出口５３から吹き出された調和空気ＴＫは、展望席室２の天井部２１に沿って前面窓１ａ近傍まで移動した後、前面窓１ａに沿って下降して、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対して、温度変化をあまり伴わない状態で、先行して送風されることになる。また、温度変化をあまり伴わない状態で、調和空気ＴＫが展望席室２の天井部２１や前面窓１ａに沿って移動することによって、天井部２１や前面窓１ａから室内側へ放射する熱気や冷気を遮断又は低減させることも、想定できる。そのため、夏季又は冬季において車外からの熱気又は冷気の影響を受けやすい展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境を向上させることが、十分予測できる。

また、調和空気ＴＫにおける温度差の少ない領域は、展望席室２における天井部２１の前端部２１２近傍から前面窓１ａに沿って下方へ屈曲した後、車両中央通路又は客席６１、６２と床部２２との隙間等へ延び、後方の客席６３、６４の領域に拡大されている。また、展望席室２における最前列の客席６１より後方の客席６２、６３、６４付近では、略同程度の温度差となっている。

したがって、吹出口５３から吹き出された調和空気ＴＫは、展望席室２の天井部２１に沿って前面窓１ａ近傍まで移動した後、前面窓１ａに沿って下降してから、展望席室２における客席６側の空間（例えば、車両中央通路等）を経由して展望席室２と一般席室４との境界部近傍まで帰還すること、すなわち、展望席室２内において調和空気ＴＫが車両前後方向で長円又は円を描くように循環することによって、展望席室２内の車両前後方向における温度の均一化を向上させることができたと考えられる。また、図６、図７に示すように、天井部２１に沿って流れる調和空気ＴＫが側窓１ｂに近い乗客に直接当たることが少なく、不快なドラフト感を生じさせにくい。その結果、展望席室２の客席６に着座する乗客の快適性を向上できる。

（特許文献１の鉄道車両）
図８～図１０に示すように、特許文献１の鉄道車両では、吹出口から吹き出した調和空気ＴＫの温度と展望席室２内の温度との温度差が小さい領域（ドット密度が高い領域）が、展望席室２における後方の客席６３、６４付近に存在するが、車両前方へ行く程、温度差が大きい領域（ドット密度が低い領域）が増加する。この温度差の大きい領域は、展望席室２における天井部２１の前端部２１２及び前面窓１ａの付近に多く存在し、最前列の客席６１及びその近傍の客席６２に向けて拡大されている。なお、温度差が小さい領域が、最前列の客席６１の上方の天井部２１に狭い範囲で存在するが、最前列の客席６１付近まで届いていない。

したがって、吹出口から吹き出された調和空気ＴＫは、互いに車両枕木方向で円を描くように循環するため、夏季又は冬季において前面窓１ａから侵入する熱気又は冷気の影響を受けやすい展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境が、それより後方の客席６３、６４に着座する乗客に対する温熱環境より、悪化しやすいことが理解できる。

また、図１０に示すように、展望席室２における後方の客席６４の付近では、側窓１ｂに近い個所に温度差が小さい領域が存在する。したがって、天井部２１の吹出口から下方に吹き出す調和空気ＴＫが側窓１ｂに近い乗客に直接当たり、不快なドラフト感を生じさせやすいことが、想定できる。

＜変形例＞
次に、本実施形態の鉄道車両における変形例（変形例１、変形例２）について、図１１～図１４を用いて具体的に説明する。図１１に、図１に示す鉄道車両の第１変形例の概略構成図を示す。図１２に、図１に示す鉄道車両の第２変形例の概略構成図を示す。図１３に、図１２に示す鉄道車両のＨ部詳細断面図を示す。図１４に、図１３に示すＩ－Ｉ断面図を示す。なお、前述した本実施形態の鉄道車両１０と共通する構成は、共通の符号を附して、原則としてその説明を割愛する。

（第１変形例）
第１変形例に係る本鉄道車両１０Ｂでは、図１１に示すように、展望席室２の天井部２１Ｂは、当該天井部２１Ｂの前端部２１２Ｂから後端部２１３Ｂまでの間で室内側へ凸状となるように滑らかに湾曲する第２湾曲面ＷＭ２として形成されている。ここでは、展望席室２の室内空間を狭くさせないため、天井部２１Ｂの前端部２１２Ｂと後端部２１３Ｂとを、中間部２１１Ｂより上方へ持ち上げるように、配置されている。そのため、天井部２１Ｂの前端部２１２Ｂは、僅かに上方へ凹状に屈曲している。しかし、これに限る必要はない。例えば、中間部２１１Ｂを、天井部２１Ｂの前端部２１２Ｂと後端部２１３Ｂとより下方へ配置しても良い。また、第２湾曲面ＷＭ２は、必ずしも一定の曲率で湾曲させる必要はなく、異なる曲率で湾曲する複数の湾曲面を組み合わせても良いし、湾曲面と平坦面とを組み合わせても良い。

この場合、天井部２１Ｂが前端部２１２Ｂから後端部２１３Ｂまでの間で室内側へ凸状となるように滑らかに湾曲するので、天井部２１Ｂのデザイン性（見栄え）を高めることができると共に、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫは、コアンダ効果によって滑らかな第２湾曲面ＷＭ２に沿って前面窓１ａ近傍までより多く移動することができる。

そのため、調和空気ＴＫを吹き出す吹出口５３を形成した展望席室２の天井部２１Ｂの見栄えを向上しつつ、展望席室２の天井部２１Ｂに沿って調和空気ＴＫを前面窓１ａ近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

（第２変形例）
第２変形例に係る本鉄道車両１０Ｃでは、図１２～図１４に示すように、第１空調ダクト５１又は第２空調ダクト５２に連結され展望席室２の天井部２１Ｃの中間部２１１Ｃまで配設された第３空調ダクト５４を備え、第３空調ダクト５４の前端部５４１には、調和空気ＴＫを展望席室２の天井部２１Ｃに沿って車両前方へ吹き出す第２吹出口５５を備えている。ここで、第２吹出口５５は、展望席室２の天井部２１Ｃの中間部２１１Ｃにおける左右両方の側窓１ｂ側にそれぞれ配設され、当該第２吹出口５５の開口断面が車両枕木方向に細長い略長方形状又は略長円形状に形成されている。なお、第３空調ダクト５４は、図２に示す運転席室３の側構体３３近傍で窓下端部３３１と展望席室２の天井部２１ｂとに囲まれた空間に配置されている。

この場合、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫと第２吹出口５５から吹出された調和空気ＴＫとが加算されて、より多くの調和空気ＴＫを展望席室２の天井部２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍まで送給させることができる。その結果、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

また、第２吹出口５５は、展望席室２の天井部２１Ｃに埋め込まれ、展望席室２の天井部２１Ｃの中間部２１１Ｃと第３空調ダクト５４の前端部５４１との交差部２１５は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第３湾曲面ＷＭ３として形成されている。したがって、第２吹出口５５から吹出された調和空気ＴＫは、コアンダ効果によって滑らかな第３湾曲面ＷＭ３に沿って展望席室２の天井部２１Ｃ側へ湾曲し、展望席室２の天井部２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍まで移動することができる。なお、展望席室２の天井部２１Ｃの中間部２１１Ｃと第３空調ダクト５４の前端部５４１との交差部２１５における交差角（内角）θ１は、鈍角が好ましく、１２０～１５０度程度がより好ましい。

また、第３空調ダクト５４の前端部５４１に備えた第２吹出口５５を、展望席室２の天井部２１Ｃの中間部２１１Ｃから下方へ突出させず、天井部２１Ｃへの埋め込み式として設置することができる。そのため、調和空気ＴＫを吹き出す第２吹出口５５を形成した展望席室２の天井部２１Ｃの見栄えを向上させつつ、第２吹出口５５から吹出された調和空気ＴＫを、展望席室２の天井部２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明した本実施形態に係る鉄道車両１０、１０Ｂ、１０Ｃによれば、一般席室４の天井部４１の裏側に車両前後方向へ配設され空調機５と連結されて調和空気ＴＫを送給する第１空調ダクト５１と、第１空調ダクト５１と連結され展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃの後端部２１３、２１３Ｂ近傍まで配設された第２空調ダクト５２とを備え、第２空調ダクト５２の前端部５２１には、調和空気ＴＫを展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃに沿って車両前方へ吹き出す吹出口５３を備えたので、吹出口５３から吹き出された調和空気ＴＫは、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍まで移動した後、前面窓１ａに沿って下降して、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対して先行して送風される。また、調和空気ＴＫが展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃや前面窓１ａに沿って移動することによって、天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃや前面窓１ａから室内側へ放射する熱気や冷気を遮断又は低減させることができる。そのため、夏季又は冬季において上記熱気又は冷気の影響を受けやすい展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境を向上させることができる。

また、吹出口５３から吹き出された調和空気ＴＫは、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍まで移動した後、前面窓１ａに沿って下降してから、展望席室２における客席６側の空間を経由して展望席室２と一般席室４との境界部近傍まで帰還するので、調和空気ＴＫを車両前後方向で長円又は円を描くように循環させることができる。また、調和空気ＴＫを車両前後方向で循環させることによって、温度変化の少ない一般席室４の調和空気ＴＫを、展望席室２内へ誘引させることができる。そのため、展望席室２内の車両前後方向における温度の均一化を向上させることができる。また、調和空気ＴＫを車両枕木方向で円を描くように循環させる場合のように、流れの速い調和空気ＴＫが側窓１ｂに近い乗客に当たることが少なく、不快なドラフト感を生じさせにくい。その結果、展望席室２の客席６に着座する乗客の快適性を向上できる。

さらに、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃの後端部２１３、２１３Ｂ近傍まで配設された第２空調ダクト５２の前端部５２１に吹出口５３を備えたので、第２空調ダクト５２のダクト長を大幅に短縮でき、コスト低減に寄与できる。また、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃの後端部２１３、２１３Ｂ近傍では、天井裏のスペースに余地があり、第２空調ダクト５２のダクト形状や開口断面積が制限されにくい。その結果、第２空調ダクト５２の圧力損失を低減でき、空調機５の小型化や消費電力の減少に繋がりやすい。

よって、本実施形態によれば、展望席室２における最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境を、快適且つ低コストで向上できる鉄道車両１０、１０Ｂ、１０Ｃを提供することができる。

また、本実施形態によれば、吹出口５３は、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃの後端部２１３、２１３Ｂ近傍における左右両方の側窓１ｂ側にそれぞれ配設され、当該吹出口５３の開口断面が車両枕木方向に細長い略長方形状又は略長円形状に形成されているので、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫは、展望席室２の側窓１ｂ側の天井部２１ｂに沿って流れる気流となり、より確実に前面窓１ａ近傍まで移動することができる。また、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫの気流は、展望席室２の側窓１ｂの上部から放射する熱気や冷気を、より効果的に遮断又は低減させることができる。そのため、側窓１ｂ側の客席６に着座する乗客の快適性をより一層向上できる。

また、本実施形態によれば、吹出口５３は、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃの後端部２１３、２１３Ｂに埋め込まれ、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃの後端部２１３、２１３Ｂと第２空調ダクト５２の前端部５２１との交差部２１４は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第１湾曲面ＷＭ１として形成されているので、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫは、コアンダ効果によって滑らかな第１湾曲面ＷＭ１に沿って展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃ側へ湾曲し、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍まで移動することができる。また、第２空調ダクト５２の前端部５２１に備えた吹出口５３を、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃの後端部２１３、２１３Ｂから下方へ突出させず、天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃへの埋め込み式として設置することができる。そのため、調和空気ＴＫを吹き出す吹出口５３を形成した展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃの見栄えを向上させつつ、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫを、展望席室２の天井部２１、２１Ｂ、２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

また、本実施形態によれば、展望席室２の天井部２１Ｂは、当該天井部２１Ｂの前端部２１２Ｂから後端部２１３Ｂまでの間で室内側へ凸状となるように滑らかに湾曲する第２湾曲面ＷＭ２として形成されているので、天井部２１Ｂのデザイン性（見栄え）を高めると共に、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫは、コアンダ効果によって滑らかな第２湾曲面ＷＭ２に沿って前面窓１ａ近傍までより多く移動することができる。そのため、調和空気ＴＫを吹き出す吹出口５３を形成した展望席室２の天井部２１Ｂの見栄えを向上しつつ、展望席室２の天井部２１Ｂに沿って調和空気ＴＫを前面窓１ａ近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

また、本実施形態によれば、第１空調ダクト５１又は第２空調ダクト５２に連結され展望席室２の天井部２１Ｃの中間部２１１Ｃまで配設された第３空調ダクト５４を備え、第３空調ダクト５４の前端部５４１には、調和空気ＴＫを展望席室２の天井部２１Ｃに沿って車両前方へ吹き出す第２吹出口５５を備えたので、吹出口５３から吹出された調和空気ＴＫと第２吹出口５５から吹出された調和空気ＴＫとが加算されて、より多くの調和空気ＴＫを展望席室２の天井部２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍まで送給させることができる。その結果、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

また、本実施形態によれば、第２吹出口５５は、展望席室２の天井部２１Ｃに埋め込まれ、展望席室２の天井部２１Ｃの中間部２１１Ｃと第３空調ダクト５４の前端部５４１との交差部２１５は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第３湾曲面ＷＭ３として形成されているので、第２吹出口５５から吹出された調和空気ＴＫは、コアンダ効果によって滑らかな第３湾曲面ＷＭ３に沿って展望席室２の天井部２１Ｃ側へ湾曲し、展望席室２の天井部２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍まで移動することができる。また、第３空調ダクト５４の前端部５４１に備えた第２吹出口５５を、展望席室２の天井部２１Ｃの中間部２１１Ｃから下方へ突出させず、天井部２１Ｃへの埋め込み式として設置することができる。そのため、調和空気ＴＫを吹き出す第２吹出口５５を形成した展望席室２の天井部２１Ｃの見栄えを向上させつつ、第２吹出口５５から吹出された調和空気ＴＫを、展望席室２の天井部２１Ｃに沿って前面窓１ａ近傍までより多く送給させることができる。その結果、展望席室２の最前列の客席６１又はその近傍の客席６２に着座する乗客に対する温熱環境をより一層向上させることができる。

本発明は、展望用の前面窓と側窓とを有する展望席室と、当該展望席室の上部に設けた運転席室とを備えた鉄道車両において、展望席室における温熱環境を向上させ得る鉄道車両として利用できる。

１ａ 前面窓
１ｂ 側窓
２ 展望席室
３ 運転席室
４ 一般席室
５ 空調機
６、６１、６２、６３、６４ 客席
１０、１０Ｂ、１０Ｃ 鉄道車両
２１、２１Ｂ、２１Ｃ 天井部
２１ａ、２１ｂ 天井部
４１ 天井部
５１ 第１空調ダクト
５２ 第２空調ダクト
５３ 吹出口
５４ 第３空調ダクト
５５ 第２吹出口
２１１、２１１Ｂ、２１１Ｃ 中間部
２１２、２１２Ｂ、 前端部
２１３、２１３Ｂ 後端部
２１４、２１５ 交差部
５２１、５４１ 前端部
ＴＫ 調和空気
ＷＭ１ 第１湾曲面
ＷＭ２ 第２湾曲面
ＷＭ３ 第３湾曲面

Claims (6)

1. 展望用の前面窓と側窓とを有する展望席室と、前記展望席室の上部に設けた運転席室と、前記展望席室と隣接して設けた一般席室と、前記一般席室の屋根構体上に設置し調和空気を供給する空調機とを備えた鉄道車両であって、
   前記一般席室の天井部の裏側に車両前後方向へ配設され前記空調機と連結されて前記調和空気を送給する第１空調ダクトと、前記第１空調ダクトと連結され前記展望席室の天井部の後端部近傍まで配設された第２空調ダクトとを備え、
   前記第２空調ダクトの前端部には、前記調和空気を前記展望席室の天井部に沿って車両前方へ吹き出す吹出口を備えたことを特徴とする鉄道車両。
2. 請求項１に記載された鉄道車両において、
   前記吹出口は、前記展望席室の天井部の後端部近傍における左右両方の側窓側にそれぞれ配設され、当該吹出口の開口断面が車両枕木方向に細長い略長方形状又は略長円形状に形成されていることを特徴とする鉄道車両。
3. 請求項１又は請求項２に記載された鉄道車両において、
   前記吹出口は、前記展望席室の天井部の後端部に埋め込まれ、前記展望席室の天井部の後端部と前記第２空調ダクトの前端部との交差部は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第１湾曲面として形成されていることを特徴とする鉄道車両。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された鉄道車両において、
   前記展望席室の天井部は、当該天井部の前端部から後端部までの間で室内側へ凸状となるように滑らかに湾曲する第２湾曲面として形成されていることを特徴とする鉄道車両。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された鉄道車両において、
   前記第１空調ダクト又は前記第２空調ダクトに連結され前記展望席室の天井部の中間部まで配設された第３空調ダクトを備え、
   前記第３空調ダクトの前端部には、前記調和空気を前記展望席室の天井部に沿って車両前方へ吹き出す第２吹出口を備えたことを特徴とする鉄道車両。
6. 請求項５に記載された鉄道車両において、
   前記第２吹出口は、前記展望席室の天井部に埋め込まれ、前記展望席室の天井部の中間部と前記第３空調ダクトの前端部との交差部は、室内側が凸状となるように滑らかに湾曲する第３湾曲面として形成されていることを特徴とする鉄道車両。