JPH10281097A - 車両用換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両用換気装置の小型化と静音化を図る 【解決手段】消音流路を換気装置本体内に設ける。スク
ロール出口から吐出口までの流路前半を拡大すると共に
これを滑らかな曲線で形成する。ファンからの放射音が
直接吐出口から放出されないよう、ファンが直視できな
い位置に吐出口を基板に近づけて設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新幹線など機密構造
の列車の車室内を連続的に換気する際に使用する列車用
換気装置に係り、特に静音化と小型化に配慮した車両用
換気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】列車用換気装置は、図６に示すように車
体の前後の車輪の間に床から吊り下げられた状態で空調
装置とは別個に装着される。また、高速車両用換気装置
の換気ファンは特公平３−６６５２０号公報に記載され
ている例がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
換気ファンはファン騒音を低減するための消音器が換気
装置とは別に設置されていたため全体容積が大きくなる
という問題があった。

【０００４】本発明の課題は車両用換気装置の容積の小
型化と静音化を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の車両用換気装置は、密閉構造の高速車両
の車内を換気し、駆動モータの両軸に設けた吸い込み流
路と吐出流路を吸音材で消音構造とした車両用換気装置
において、給気系吐出流路のスクロール出口から吐出口
に至る流路断面積を、その流路長さの前半の４５〜７５
%の範囲はスクロール出口面積の１５０〜２００%に拡大
し、流路の後半の５５〜２５%の範囲では吐出口へ穏や
かに導くため、面積を縮小させた流路としたものであ
る。

【０００６】このとき、給気側吐出流路の開始点をスク
ロール出口の側端からスクロール出口の軸方向寸法の
２．００〜３．００倍離れた位置に設けるとよい。

【０００７】また、給気系吐出流路においては、吐出口
の位置がファンの羽根車を直視できないように、高さ方
向の位置を底板側に近づけて設けるとよい。

【０００８】また、給気系流路において、スクロール出
口の形状の回転方向寸法を羽根外径の２５〜５５%、モ
ータ軸方に羽根外径の１５〜４５%の形状とするとよ
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る以下の実施例では、
車両用換気装置の容積の小型化と静音化を図るため (1) 消音流路を換気装置本体内に設け、該消音流路はそ
の前半において断面積を徐々に拡大して流速を減少させ
るよう構成する。

【００１０】(2) 流路を拡大する開始点をスクロール出
口端から離れた位置に設ける。

【００１１】(3) 該消音流路は、消音のための流路長さ
を確保すること、およびファンからの音が直接吐出口か
ら放出されるのを防止するため、吐出口からファンが直
視できないよう、吐出口を基板に近づけて設ける。

【００１２】(4) スクロール出口の面積を大きくとるこ
とにより流速を下げ、流体音の影響を抑える。

【００１３】等の手段を講じる。

【００１４】以下、本発明の実施の形態の例について図
によって説明する。

【００１５】図２に本発明の実施例である列車用換気装
置の据付け状態におけるモータ回転軸での水平断面を、
図３にモータ回転軸での垂直断面を、それぞれ示す。図
示の換気装置は、ほぼ水平に配置され車体下面に吊り下
げられる板状の基板３２と、この基板３２の上面に固着
されたモータ台座３３と、このモータ台座３３の上にモ
ータ軸２５をほぼ水平にして配置されたモータ１８と、
前記モータ軸２５の一端（図上、右端）に装着された排
気ファン１４と、前記モータ軸２５の多端（図上、左
端）に装着された給気ファン４と、前記基板３２上に配
置され基板３２と共に前記モータ１８、給気ファン４、
排気ファン１４を内装する断面四角形のケーシングを個
性する側壁３４、３５および上蓋２０と、前記排気ファ
ン１４の軸方向右端の吸い込み部にわずかに嵌入して同
心に配置された排気サクションコーン２８と、この排気
サクションコーン２８を前記ケーシングに支持する排気
サクションコーン支持壁３７と、前記給気ファン４の軸
方向左端の吸い込み部にわずかに嵌入して同心に配置さ
れた給気サクションコーン２７と、この給気サクション
コーン２７を前記ケーシングに支持する給気サクション
コーン支持壁３６と、給気サクションコーン２７の軸方
向右端からわずかに離れモータ軸２５に対して垂直に配
置された隔壁３８と、軸方向排気ファン側端部を前記排
気サクションコーン支持壁３７に接続し、軸方向給気フ
ァン側端部を前記隔壁３８に接続し前記モータ１８およ
び排気ファン１４を覆って設置された仕切壁２６と、こ
の仕切壁２６上面の側壁３４寄りの位置に鉛直上方に向
かって立設され前記モータ軸２５と平行に隔壁３８から
排気サクションコーン支持壁３７まで延びる上部内壁４
３と、前記排気サクションコーン２８の軸方向上流側
（図上、右側）に上蓋２０から下方に吊り下げられ、そ
の下端と基板３２の間に所定の間隙を置いて設置された
排気側じゃま板４０と、排気じゃま板４０の図上右側で
基板３２上にモータ軸２５に垂直に立設されてケーシン
グの右端の大部分を閉じると共にその上端と上蓋２０の
間に排気入り口１２を形成する排気側端板４２と、前記
給気サクションコーン２７の軸方向上流側（図上、左
側）に上蓋２０から下方に吊り下げられ、その下端と基
板３２の間に所定の間隙をおいて設置された給気側じゃ
ま板３９と、給気側じゃま板３９の図上左側で基板３２
上にモータ軸２５に垂直に立設されてケーシングの左端
の大部分を閉じると共にその上端と上蓋２０の間に給気
入り口２を形成する給気側端板４１とを含んで形成され
ている。

【００１６】排気吐出口１６は、側壁３４の排気入り口
に最も近い位置に形成され、排気を側壁３４の面の外側
に向かって吐出する。この排気吐出口１６は排気吐出消
音流路１７と内壁４３に形成された開口４４、およびモ
ータ周囲の流路１７の空間を介して排気ファン１４の周
辺空間に連通されている。また、排気吐出口１６から排
気吐出消音流路１７の空間を介して排気ファン１４周辺
空間に至る流路は、排気吐出Ｕ字流路を構成している。
排気サクションコーン２８の開口から、排気側じゃま板
４０の下端と基板３２の空間、および排気側じゃま板４
０と排気側端板４２の内面の空間を介して排気入り口１
２に至る流路は、排気吸い込みＵ字流路を形成してい
る。従って、排気入り口１２からは排気ファン１４を直
視できないようになっている。

【００１７】側壁３５の中央部には、図３に示すように
給気吐出口６となる開口が設けられ、この給気吐出口６
は、仕切壁２６と側壁３５および上蓋３２の間に形成さ
れた給気吐出消音流路５を介して、給気ファン４周辺に
形成されたスクロール７に連通している。スクロール７
は給気ファン４、給気サクションコーン２７の開口、給
気側じゃま板３９の下端と基板３２の間の空間、および
給気側じゃま板３９と給気側端板４１の内面の空間を介
して給気入り口２に連通している。給気サクションコー
ン２７の開口から、給気側じゃま板３９の下端と基板３
２の間の空間、および給気側じゃま板３９と給気側端板
４１の内面の間の空間を介して給気入り口２に至る流路
は、給気吸込Ｕ字流路３を形成している。従って、給気
入り口２からは給気ファン４を直視できないようになっ
ている。

【００１８】上記構成の装置において、車室からの排気
は次のように行われる。まず、排気ファン１４の回転に
よって排気入り口１２から排気が導入され、導入された
排気は、排気吸い込みＵ字流路１３、排気サクションコ
ーン２８を経て、排気ファン１４に吸い込まれる。排気
ファン１４に加圧された排気は、モータ周囲の流路１７
を流れ、ここでモータ１８を冷却した排気は、排気吐出
Ｕ字流路４５を経て排気吐出消音流路へ導かれ、排気吐
出口１６から車両の外へと排出される。

【００１９】一方車室への給気は、給気ファン４によっ
て外気が給気入口２へ導入され、給気吸込Ｕ字流路３を
経て給気サクションコーン２７に導かれる。給気サクシ
ョンコーン２７に導かれた給気は、給気ファン４によっ
て給気吐出消音流路５に送り出され、給気吐出口６を経
て車室内へ給気として送り込まれる。この時、給気の流
路と排気の流路とは仕切壁２６、内壁４３によって隔離
されており、モータ１８は排気の気流によってのみ冷却
される構造となっている。

【００２０】このような機能と構造を持つ換気装置にお
いて、図１は本発明に係る実施例の給気流路を示す分解
図、図４は図２のＢ−Ｂ矢視水平断面図で、上方より見
たスクロール出口８、および給気吐出消音流路５の本実
施例における最も良好な寸法形状を示している。給気サ
クションコーン２７を通過した給気流１は給気ファン４
で加圧され、スクロール７で静圧を回収しながらスクロ
ール出口８、給気吐出消音流路５を通り、吸気吐出口６
から車室内へと供給される。こうした流れの中で、吸気
吐出消音流路５は、流速の減速と吸音面積の確保を目的
として、その流路の前半において断面積を滑らかに拡大
させる形状となっている。この吸気吐出消音流路５は、
各々吸音材１９からなるスクロール出口８から吸気吐出
口６に至る側壁Ｐ３０と側壁Ｑ３１、および排気のモー
タ周囲の流路１７との隔壁となる仕切壁２６と、更に上
蓋２０の下面とに囲まれた空間で構成されており、側壁
Ｐ３０はスクロール出口の点２９と給気吐出口６とを直
線的に結ぶ形状とし、一方側壁Ｑ３１は側壁Ｑ開始点４
５から曲線を描いて給気吐出口６と結ばれている。

【００２１】本実施例ではその流路断面積を流路前半６
０%の位置までを断面積拡大部４７とし、ノーズ出口面
積の１７０%まで滑らかに拡大させ、これにより流速は
羽根車出口流速の３１%まで減速させている。そして流
路長さの後半４０%の範囲を給気吐出口６に導くための
断面積縮小部４８として滑らかに変化させ、整流を行っ
ており、このような流路形状が騒音低減に効果がある。

【００２２】この時、流路のガイドとなる側壁Ｑ３１
は、その開始点４５をスクロール出口端４６にとるので
は十分な流路の拡大が出来ず、静音効果が得られない。
また、流路拡大のためにスクロール出口端４６から離れ
すぎた点５２にとると、流路形状が穏やかに変化しない
ため、流れの乱れや渦の発生を招き、騒音が増大してし
まうので好ましくない。これを両立するスクロール出口
端４６から側壁Ｑ開始点４５までの距離５１の最適値
は、スクロール出口の軸方向寸法５０の２３５〜２６５
%の位置に存在し、が良好である。本実施例では２．５
０倍の位置に側壁Ｑ開始点４５を設けている。

【００２３】図５は図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図で、
給気流１の、給気ファン４から給気吐出口６までの流れ
の様子を示している。給気ファン４で加圧された給気流
１はスクロール７で静圧を回収しながら給気吐出消音流
路５を通って給気吐出口６へと流れるが、図５に示すよ
うに、本発明の実施例では給気ファン４が直接給気吐出
口から直視できないように、給気吐出口６を基板３２側
に近づけて設けている。このため、音源である給気ファ
ン４で発生した流体音は、直接給気吐出口６から放出さ
れることがなく、流路の消音効果を有効に引き出すこと
が出来る。

【００２４】また、流速を下げて騒音を抑える効果を得
る手段として、スクロール出口８の面積を出来るだけ広
く確保することが挙げられるが、この場合、スクロール
の形状が不連続になったり、スクロールによる静圧回収
効果が低下するなどの問題があり、徒に大きくすること
は出来ない。これらの条件を満足するスクロール出口８
の最適形状としては、スクロール出口の回転方向寸法４
９は羽根車の径の２５〜５５%、スクロール出口の軸方
向寸法５０は羽根車の径の１５〜４５%の範囲に存在
し、本実施例では、スクロール出口の回転方向寸法４９
を羽根径の４０%である１４０ｍｍ、スクロール出口の
軸方向寸法５０を羽根径の３０%である９４ｍｍとし、
面積０．０１３平方メ−トルを確保した。これにより、
スクロール出口８においてファン出口付近流速の５０%
以下に減速させ、流体音を低減させている。

【００２５】本発明に係る上述の実施例で採用した構造
により、小型化および静音化が可能となり、採用しない
場合に比べ、騒音レベルを５ｄＢ以上低減することが可
能である。

【００２６】その他、上述の実施例によれば、以下のよ
うな効果がある。 (1) ノーズ開口部から吐出口までの流路を滑らかに拡大
させて流速を下げ、より効果的に消音し換気装置の静音
化および小型化を実現した。

【００２７】(2) ファンが直視できない位置に吐出口を
基板に近づけて設けることにより、ファンからの放射音
が、直接吐出口から放出されないよう装置内に流路が形
成され、消音効果が向上し、換気装置全体を小型化出来
た。

【００２８】(3) スクロール出口の面積を大きくとるこ
とにより、流体音の影響を抑えることが出来た。

【００２９】(4) 本発明の構造を採用することにより、
採用しない場合に比べ５ｄＢ以上騒音レベルを低減でき
た。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ノーズ開口部から吐出
口までの流路を滑らかに拡大させて流速を下げ、より効
果的に消音できる構造としたことにより、換気装置の静
音化および小型化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の排気流路を示す分解図であ
る。

【図２】本発明の実施例のモータ回転軸での垂直断面図
である。

【図３】本発明の実施例のモータ回転軸での水平断面図
である。

【図４】図２のＡ−Ａ矢視水平断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ矢視垂直断面図である。

【図６】換気装置の車両への取り付け状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…給気流、２…給気入り口、３…給気吸込Ｕ字流路、
４…給気ファン、５…給気吐出消音流路、６…給気吐出
口、７…スクロール、８…スクロール出口、９…ノー
ズ、１０…流路拡大部最大断面積、１１…排気流、１２
…排気入口、１３…排気吸込Ｕ字流路、１４…排気ファ
ン、１５…排気吐出消音流路、１６…排気吐出口、１７
…モータ周囲の流路、１８…モータ、１９…吸音材、２
０…上蓋、２１…車体、２２…車輪、２３…空調装置、
２４…換気装置、２５…モータ軸、２６…仕切壁、２７
…給気サクションコーン、２８…排気サクションコー
ン、２９…スクロール出口の点、３０…側壁Ｐ、３１…
側壁Ｑ、３２…基板、３３…モータ台座、３４…側壁、
３５…側壁、３６…給気サクションコーン支持壁、３７
…排気サクションコーン支持壁、３８…隔壁、３９…給
気側じゃま板、４０…排気側じゃま板、４１…給気端
板、４２…排気端板、４３…内壁、４４…開口、４５…
側壁Ｑ開始点、４６…スクロール出口端、４７…断面積
拡大部、４８…断面積縮小部、４９…スクロール出口の
回転方向寸法、５０…スクロール出口の軸方向寸法、５
１…距離、５２…離れすぎた点。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉構造の高速車両の車内を換気し、駆動
   モータの両軸に設けた吸い込み流路と吐出流路を吸音材
   で消音構造とした車両用換気装置において、給気系吐出
   流路のスクロール出口から吐出口に至る流路断面積を、
   その流路長さの前半の４５〜７５%の範囲はスクロール
   出口面積の１５０〜２００%に拡大し、流路の後半の５
   ５〜２５%の範囲では吐出口へ穏やかに導くため、面積
   を縮小させた流路としたことを特徴とする車両用換気装
   置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用換気装置におい
   て、給気側吐出流路の開始点をスクロール出口の側端か
   らスクロール出口の軸方向寸法の２．００〜３．００倍
   離れた位置に設けたことを特徴とする車両用換気装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の車両用換気装置におい
   て、給気系吐出流路の吐出口の位置がファンの羽根車を
   直視できないように、高さ方向の位置を底板側に近づけ
   て設けたことを特徴とする車両用換気装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の車両用換気装置におい
   て、給気系流路のスクロール出口の形状の回転方向寸法
   を羽根外径の２５〜５５%、モータ軸方に羽根外径の１
   ５〜４５%の形状としたことを特徴とする車両用換気装
   置。