JPH06191404A - 車両の空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の軽量化および低重量化、低コスト化に
有利で、気流感やむらなく、しかも換気率よく空調で
き、また客席ごとの空調も確保できるようにする。 【構成】 車両Ａの下部まわり１に室内１１へ空調空気
を吹き出す吹出し口５を、また車両Ａの上部まわりに９
室内の空気を外部に排気する排気口６をそれぞれ有し、
室内１１に吹き出した空調空気が室内１１の下部から上
部に上昇して排気されるようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の空調装置に関
し、主として鉄道車両を空調するのに利用される空調装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の鉄道車両の空調装置は、客室の天
井裏に設置した給気ダクトによって、空調空気を客室の
全長に亘って導き、客室の天井に設けたスリット型の吹
出し口から客室内に前記空調空気を吹出している。そし
て排気は車両の下部まわりだけか、あるいは上部まわり
および下部まわりの双方にて行っている。

【０００３】ところで、前記天井部から吹き出して客室
内の全域に行き渡らせる空調空気の流れは、客室内空気
の熱負荷により生じる自然な上昇空気流と逆方向であ
る。このため前記スリット型の吹出し口から前記上昇気
流に負けない空調空気流を噴き出して、空調空気が客室
内に行き渡るような対流を強制的に形成するようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うに空調空気を客室内で強制的に対流させるのでは、乗
客に気流感を与えてしまうし、客室内に温度ムラが生じ
やすいので、居住性が悪い。しかも空調空気の強制対流
により客室内の全体の空気を攪拌してしまうので、客席
ごとの独立した空調空間を損ない、近時強く要望されて
いる禁煙権、喫煙権を同一車両にて確保するのが困難で
ある。

【０００５】また前記強制的な空調空気の対流は、吹出
される空調空気が客室内の煙草の煙や塵埃等で汚れた空
気と混合してこれを巻き込むので、客室内の新鮮な空調
空気との換気が悪く客室内の衛生環境が低下する。

【０００６】さらに天井部に給気ダクトを設ける場合、
空調機器も天井部に設けることが多く、車両の重心が高
くなるので、近時の高速車両、特に次世代の超高速車両
には向かない。また給気ダクトおよび空調機器の設置、
点検、保守の各作業が困難で作業コストが高くつく。し
かも天井部の給気ダクトを経て給気される空調空気は日
射や外気温の影響を受けやすいので、室内の空調そのも
がこれら日射や外気温の影響を受けて安定した空調を達
成することが困難である。

【０００７】空調機器を車両の下部まわりに設置してこ
れに対処することも考えられるが、車両の下部まわりか
ら天井部に給気ダクトを延ばす必要があるのでダクトが
長くなる分だけ車両の重量増となるので、車両の高速化
の上で不利であるし、ダクト構造が複雑になるのでコス
ト上昇の原因ともなる。また空調空気の風量のダクトロ
スも増大する不利がある。

【０００８】そこで本発明は、空調空気の供給、排気方
式を改良することにより、前記従来のような問題を解消
することができる車両の空調装置を提供することを課題
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を達成するために、車両の下部まわりに室内へ空調空
気を吹き出す吹出し口を、車両の上部まわりに室内の空
気を外部に排気する排気口をそれぞれ有し、室内へ吹き
出した空調空気が室内の下部から上部に上昇して排気さ
れるようにしたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明の上記構成では、車両の下部まわりに有
した吹出し口から空調空気を室内に吹き出し、車両の上
部まわりに有した排気口から室内の空気を外部に排出す
ることにより、室内に吹き出されて排気される空調空気
は室内下部から上部に上昇するが、この空調空気の流れ
の向きが室内空気の熱負荷による自然な上昇流の向きと
一致し、この熱負荷による自然な上昇流だけで、室内の
床面に平行な空調空気層を形成しながらこれが室内全域
をほぼ均等に上昇するので、室内をむらなく空調するこ
とができ、また空調空気の前記上昇流が空調空気の熱負
荷による自然なものであるので、室内に吹き出されて上
昇し排気される空調空気が室内空気を攪拌したり気流感
を与えたりするのを回避しながら、室内に浮遊する煙草
の煙や塵埃をまわりに拡散させることなくほぼその場で
上方へ随伴させ排気とともにそのまま外部に排出される
ようにすることができる。

【００１１】また空調空気の吹出し口が車両の下部まわ
りにあるので、この吹出し口に空調空気を給気する空調
機器および給気ダクトは、ともに車両の下部まわりに設
置して、設置や点検、補修の容易化を図りながら、給気
構造を最も単純化するとともに軽量化し、しかも給気す
る空調空気に日射や外気温が影響しにくくすることがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下図に示す本発明の一実施例について説明
する。

【００１３】本実施例は図１に示すように鉄道用の車両
Ａの場合を示している。図１に示すように車両Ａは通常
の形態をなし、床１の上の左右に座席２が前後方向に並
べ設けられ、車両Ａの側には側窓３が設けられその上部
には荷物棚４が設けられている。

【００１４】車両Ａの下部まわりである床１の上面に、
前記座席２の下部に開口する空調空気の吹出し口５が、
また車両Ａの上部まわりである天井９の左右にスリット
型の排気口６がそれぞれ設けられて、車両Ａの室内１１
に吹き出した空調空気が室内１１の下部から上部に上昇
して排気されるようにしている。

【００１５】吹出し口５が床１に設けられているのに対
応して、床１の下面に空調機器７およびこの空調機器７
から吹出し口５に空調空気を給気する給気ダクト８が設
置されている。

【００１６】本実施例では上記の構成にて、車両Ａの下
部まわりである床１に有した吹出し口５から空調空気を
室内１１に吹き出し、車両Ａの上部まわりである天井９
に有した排気口６から室内１１の空気を外部に排出する
ことにより、室内１１に吹き出されて排気される空調空
気は室内下部から上部に上昇する。この上昇する空調空
気の流れの向きが室内空気の熱負荷による自然な上昇流
の向きと一致する。

【００１７】したがって、吹出し口５は従来のようにス
リット型の吹出し口から所定の吹出し速度をもって吹き
出す必要はなく、むしろ広い面から均一に弱く吹き出す
ようにするのが好適であり、不織布等の通気性部材を通
じて広い面から吹き出すようにするとよい。

【００１８】本実施例で床１から７００ｍｍ離れた位置
での流速が０．２５ｍ／ｓ以下となるように設定する。

【００１９】そして前記熱負荷による自然な上昇流だけ
で、吹出し空調空気による室内１１の床面に平行な空調
空気層を形成しながらこれが室内１１の全域をほぼ均等
に上昇するので、室内１１をむらなく設定通りに空調す
ることができる。また空調空気の前記上昇流が空調空気
の熱負荷による自然なものであるので、室内１１に吹き
出されて上昇し排気される空調空気が室内１１の空気を
攪拌したり気流感を与えたりするのを回避しながら、室
内１１に浮遊する煙草の煙や塵埃をまわりに拡散させる
ことなくほぼその場で上方へ随伴させ排気とともにその
まま外部に排出されるようにすることができ、快適な居
住空間を実現するとともに、各客席ごとに設定した空調
を実現することもでき、近接した座席どうしであっても
近時要求される禁煙権や喫煙権の双方を確保することも
できる。

【００２０】また空調空気の吹出し口５が車両Ａの下部
まわりにあるのに関連して、この吹出し口５に空調空気
を給気する空調機器７および給気ダクト８が、ともに車
両Ａの下部まわりに設置して、設置や点検、補修の作業
を簡易化してこれら作業の低コスト化を実現するととも
に、互いに近接位置にあることにより給気構造を最も単
純化および軽量化するので、さらなるコストの低減と、
車両Ａの軽量化および低重心化を図って高速車両に適し
たものとすることができる。しかも空調機器７や給気ダ
クト８が車両Ａの下部にあることにより日射や外気温に
影響されにくいので、空調空気に日射や外気温の影響を
受けず安定した空調を達成することができる。

【００２１】本発明者等が、本実施例での床吹出し方式
による空調時と、従来通りの天井部吹出し方式による空
調時とについて、図１に示すような範囲の空間に限って
実験したところ、室内の空調空気の流れについては図２
にベクトル線で示すような結果が得られ、室内の温度分
布については図３に等温線で示すような結果が得られ
た。

【００２２】図２の（ａ）、（ｂ）は本実施例の床吹出
し方式、図２の（ｃ）、（ｄ）は従来の天井吹出し方式
の場合を示している。

【００２３】図２の（ａ）、（ｃ）はそれぞれ空調開始
から１８秒経過後の状態、図２の（ｂ）、（ｄ）はそれ
ぞれ空調開始から７６秒経過後の状態を示している。

【００２４】本実施例の方式の合、１８秒経過時点で
は、図２の（ａ）に示すように、座席下で若干の対流を
起こしながら、室内のほぼ全域に上昇気流が生じてお
り、室内の全域でほぼ真っ直ぐに上昇している。そして
気流速度は全体に小さく、座席下と側沿いの下半部でや
や大きく、他の部分ではそれよりも小さくほぼ均等であ
る。

【００２５】７６秒経過時点では、図２の（ｂ）に示す
ように気流の動きはそのままで、全体に上昇気流の速度
がやや増している。

【００２６】これによって、本実施例での前記室内１１
の空調空気が床１に平行な空調空気層をなしてこれがそ
のまま、熱負荷による自然な上昇流をなして上昇し、天
井９の排気口６からそのまま排気され、座席ごとの空調
を確保し隣接座席どうしの禁煙権および喫煙権を確保で
きることが分かる。

【００２７】これに対し従来の方式の場合、空調開始か
ら１８秒後の時点では、図２の（ｃ）に示すように、天
井の吹出し口から室内吹き出された空調空気の流速は本
実施例の場合に比して高く、これによって室内の床面か
ら自然上昇する気流と衝突しながらも室内のほぼ中途高
さ位置に達して渦を巻き、室内空気を攪拌しながら室内
に拡散する状態である。

【００２８】７６秒経過時点では、図２の（ｄ）に示す
ように、室内に吹き出される空調空気は左右の座席の上
部にまで吹出し速度のまま大半が達するとともに、さら
に先き細り状態で座席の座部にやや達する空調空気の主
流を形成しながら室内に拡散し、前記主流まわりに室内
空気を大きく攪拌する小さな速度での渦流を形成してい
る。

【００２９】これによって従来の場合、空調空気の吹出
し速度が高く気流感を与えるにも係わらず空調空気が室
内に均一に及びにくく温度むらの原因になることや、室
内空気を攪拌してしまい室内の汚染空気と混合して換気
率が低下し、各座席ごとの空調や隣接座席どうしの禁煙
権や喫煙権の確保が達成されないことが分かる。

【００３０】また図３の（ａ）〜（ｃ）に示す本実施例
の方式での経時的な温度分布の変化から、本実施例での
上記床１に平行な空調空気層を形成してこれがそのまま
上昇し、室内１１の全域をほぼ均等に設定状態に空調で
きることが証明されている。

【００３１】これに対し図３の（ｄ）〜（ｆ）に示す従
来の方式での経時的な温度分布の変化から、空調空気が
室内全域に均一におよびにくく、室内空気を攪拌してし
まって室内を均一に空調できないことが証明されてい
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、車両の下部まわりから
空調空気を室内に吹き出し、車両の上部まわりから室内
の空気を外部に排出するときの、空調空気の室内下部か
ら上部に上昇する流れの向きが、室内空気の熱負荷によ
る自然な上昇流の向きと一致していることによって、熱
負荷による自然な上昇流だけで、室内の床面に平行な空
調空気層を形成しながらこれが室内全域をほぼ均等に上
昇されて、室内がむらなく空調されるようにするので、
室内のほぼ全域を設定通りに空調して必要な居住性を保
証することができる。

【００３３】また空調空気の前記上昇流が空調空気の熱
負荷による自然なもので、室内に吹き出されて上昇し排
気される空調空気が室内空気を攪拌したり気流感を与え
たりするのを回避でき、気流感を与えるようなことがな
くこの面でも居住性を向上することができるし、室内に
浮遊する煙草の煙や塵埃をまわりに拡散させることなく
ほぼその場で上方へ随伴させ排気とともにそのまま外部
に排出されるようにするので、換気率が向上して居住空
間の衛生性をも向上し、かつ座席ごとの空調を達成でき
るとともに隣接する座席どうしでの禁煙権や喫煙権を確
保して近時の要求に応えることができる。

【００３４】また空調空気の吹出し口が車両の下部まわ
りにあることに対応し、空調機器および給気ダクトをと
もに車両の下部まわりに設置して、設置や点検、補修等
の作業を簡易化してこれらにかかるコストを低減するこ
とができるし、給気構造を最も単純化するとともに軽量
化て、さらんなるコスト低減と、車両の軽量化および低
重心化を図って高速車両に適しなものとすることができ
る。しかも給気する空調空気に日射や外気温が影響しに
くくして空調の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された一実施例としての鉄道車両
の一部の縦断面図および横断面図である。

【図２】本実施例の床吹出し方式と従来の天井吹出し方
式との、空調開始後の時間経過に伴う室内空気の流れの
変化をベクトル線で示した比較図である。

【図３】本実施例の床吹出し方式と従来の天井吹出し方
式との、空調開始後の時間経過に伴う室内温度分布の変
化を等温線で示した比較図である。

【符号の説明】

Ａ 車両 １ 床 ５ 吹出し口 ６ 排気口 ７ 空調機器 ８ 給気ダクト ９ 天井 １１ 室内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の下部まわりに室内へ空調空気を吹
   き出す吹出し口を、また車両の上部まわりに室内の空気
   を外部に排気する排気口をそれぞれ有し、室内に吹き出
   した空調空気が室内の下部から上部に上昇して排気され
   るようにしたことを特徴とする車両の空調装置。