JP2013159231A - 車両用空調システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の車両から編成されている編成列車の各車両に、熱交換した空気を車両の室内に供給する空調装置21が取り付けられる車両用空調システム1であって、一方の車両11bに取り付けられる空調装置21bから供給される熱交換した空気を、一方の車両11bと隣接した他方の車両11aへ導く連結用ダクトを備えたものである。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の実施の形態1における通常時の車両用空調システム1の一例を示す図である。図1に示すように、車両用空調システム1は、車両11aに設けられた空調装置21aや車両11bに設けられた空調装置21bを利用することにより、車両11aの室内や車両11bの室内の冷暖房等に使用されるシステムである。車両用空調システム1は、車両11aと、車両11bとが、連結用ダクト61を介して連通されている。また、車両用空調システム1は、連結器25を介して互いに連結されることで編成列車が編成されている。
また、配風ダクト22aは、連結用ダクト61との境界近傍に、ダンパ41aを設けている。ダンパ41aは、車両11aと、車両11aに隣接している車両11bとの間を出入りする空気の量を調整するものである。ここで出入りする空気は、空調装置21aや後述する空調装置21b等で熱交換された空気である。
また、配風ダクト22aは、ファン42aを有している。ファン42aは、回転数に応じて回転速度を変更するものである。ファン42aは、回転数を変更することで、配風ダクト22a内にある熱交換された空気の移動速度を調整する。
なお、温度検知手段23aは、いわゆる車内温度センサのことである。
空調装置21aは、蒸気圧縮機式の冷凍サイクル運転を行うことによって、車両11aの室内の冷暖房に使用される装置であり、後述する室内熱交換器82及び室外熱交換器85等を備えている。
また、空調装置21aは、TCU(Temperature Control Unit)31aを備えている。
TCU31aは、温度に基づいて、後述する冷媒回路71の空調能力を調整するものであり、いわゆる空調制御装置のことである。
TCU31aは、温度検知手段23aで検知した内容に基づいて、後述する冷媒回路71の空調能力を増減させ、室内にいる乗客が快適になるように室内空気を調整している。
また、TCU31aは、上記で説明したダンパ41aやファン42a等を制御する。
また、TCU31aは、例えば、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。
また、TCU31aは、例えば、プログラムモジュールであって、図示しないCPU等からの指令により、実行されるものであってもよい。
また、TCU31aは、クーラー以外の車両内に設置される場合がある。
また、配風ダクト22bは、連結用ダクト61との境界近傍に、ダンパ41bを設けている。ダンパ41bは、車両11bと、車両11bに隣接している車両11aとの間を出入りする空気の量を調整するものである。ここで出入りする空気は、空調装置21bや前述した空調装置21a等で熱交換された空気である。
また、配風ダクト22bは、ファン42bを有している。ファン42bは、回転数に応じて回転速度を変更するものである。ファン42bは、回転数を変更することで、配風ダクト22b内にある熱交換された空気の移動速度を調整する。
なお、温度検知手段23bは、いわゆる車内温度センサのことである。
空調装置21bは、蒸気圧縮機式の冷凍サイクル運転を行うことによって、車両11bの室内の冷暖房に使用される装置であり、後述する室外熱交換器82及び室内熱交換器85等を備えている。
また、空調装置21bは、TCU(Temperature Control Unit)31bを備えている。
TCU31bは、温度に基づいて、後述する冷媒回路71の空調能力を調整するものであり、いわゆる空調制御装置のことである。
TCU31bは、温度検知手段23bで検知した内容に基づいて、後述する冷媒回路71の空調能力を増減させ、室内にいる乗客が快適になるように室内空気を調整している。
また、TCU31bは、上記で説明したダンパ41bやファン42b等を制御する。
また、TCU31bは、例えば、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。
また、TCU31bは、例えば、プログラムモジュールであって、図示しないCPU等からの指令により、実行されるものであってもよい。
また、TCU31bは、クーラー以外の車両内に設置される場合がある。
また、無線電波の場合、例えば、アドホックネットワーク・マルチホップ通信等であってもよい。
いずれにしろ、TCU31aとTCU31bとは互いに通信することで、何れかが故障したことを検知できるものである。
また、TCU31aが温度検知手段23bの検知結果を取得し、TCU31bが温度検知手段23aの検知結果を取得することも可能となっている。
なお、ここでは、通信の形態の詳細についての説明は省略するが、所定の通信プロトコルに準拠して通信することが可能なものである。
また、空調装置21aと空調装置21bとを総称していうときには、空調装置21と称することとする。
また、配風ダクト22aと配風ダクト22bとを総称していうときには、配風ダクト22と称することとする。
また、温度検知手段23aと温度検知手段23bとを総称していうときには、温度検知手段23と称することとする。
また、開口部24aと開口部24bとを総称していうときには、開口部24と称することとする。
また、TCU31aとTCU31bとを総称していうときには、TCU31と称することとする。
また、ダンパ41aとダンパ41bとを総称していうときには、ダンパ41と称することとする。
また、風向き51aと風向き51bとを総称していうときには、風向き51と称することとする。
冷媒回路71は、圧縮機81、室内熱交換器82、膨張手段84、及び室外熱交換器85等を有し、冷媒配管を介して接続されることにより形成されるものである。
また、圧縮機81は、上述したTCU31により制御され、例えば、後述する室内熱交換器82に設置されたセンサで検知された温度と、運転室(図示せず)での設定温度との偏差に応じて制御される。
また、圧縮機81の吸入側には、吸入された冷媒の温度を検知するセンサが設けられていてもよい。
また、圧縮機81の吐出側には、吐出された冷媒の圧力を検知するセンサが設けられていてもよい。
また、圧縮機81の吸入側には、吸入された冷媒の圧力を検知するセンサが設けられていてもよい。
また、圧縮機81の筐体には、筐体の表面温度を検知するセンサが設けられていてもよい。
なお、ここでは、四方弁を設けない冷媒回路について説明するが、四方弁が設けられた場合には、室内熱交換器82は、暖房運転時には、冷媒の凝縮器として機能することで室内の空気を加熱することになる。
また、室内熱交換器82の液側に、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検知するセンサが設けられていてもよい。
なお、ここでは、四方弁を設けない冷媒回路について説明するが、四方弁が設けられた場合には、室外熱交換器85は、暖房運転時には、冷媒の蒸発器として機能する。
また、室外熱交換器85の液側に、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検知する液側センサが設けられていてもよい。
具体的には、上述したTCU31は、温度検知手段23から検知される室内空気の温度及び運転室で設定される各種データに基づいて、膨張手段84の開度、圧縮機81の回転数、室内送風機83の回転数、及び室外送風機86の回転数等を決定し、決定した各種パラメータに基づいて、冷媒回路71の空調能力を増減する。
ここでは、図3に示すように、車両11aの空調装置21aが空調装置故障側101であり、車両11bの空調装置21bが空調装置稼働側102であることを想定する。
このとき、TCU31bは、TCU31aから、TCU31aが故障していることを受信する。
TCU31bは、例えば、TCU31aから送信される故障信号により、TCU31aが故障していることを判定する。
また、TCU31bは、TCU31aと通信できない時間が所定の閾値時間経過したときに、TCU31aが故障していると判定してもよい。
このようにすることで、配風ダクト22bと、配風ダクト22aとは、連結用ダクト61を介して連通した経路が形成されることとなる。
これにより、空調装置21bから吹き出される熱交換された空気が、風向き72、73、74の方向に順に送られ、車両11aの室内に供給される。
従って、車両11aの空調装置21aの機能を他の車両11bの空調装置21bの機能で補うことができる。そのため、空調装置21aが故障した車両11aの空調サービスの低下を抑制することができる。
これにより、熱交換された空気が、より速く車両11aに送られることになる。
実施の形態2においては、編成された車両の台数が実施の形態1と異なる場合について説明する。
なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
図4に示すように、車両用空調システム1は、車両11cに設けられた空調装置21c、車両11dに設けられた空調装置21d、車両11eに設けられた空調装置21e、及び車両11fに設けられた空調装置21fを利用することにより、車両11cの室内、車両11dの室内、車両11eの室内、及び車両11fの室内の冷暖房等に使用されるシステムである。
また、車両用空調システム1は、連結器25a〜cを介して互いに連結されることで編成列車が編成されている。
なお、車両11c〜fの詳細な構成は、車両11a、bと同様であるので、ここではその説明については省略する。
このとき、TCU31c、TCU31e、及びTCU31fは、TCU31dから、TCU31dが故障していることを受信する。
TCU31c、TCU31e、及びTCU31fは、例えば、TCU31dから送信される故障信号により、TCU31dが故障していることを判定する。
また、TCU31c、TCU31e、及びTCU31fは、TCU31dと通信できない時間が所定の閾値時間経過したときに、TCU31dが故障していると判定してもよい。
同様に、TCU31eは、例えば、ダンパ41−1e、41−2eの開度を全開にする。
同様に、TCU31fは、例えば、ダンパ41fの開度を全開にする。
また、TCU31c、TCU31e、及びTCU31fの何れかが、ダンパ41−1d、41−2dの開度を全開にしてもよい。
同様に、配風ダクト22dと、配風ダクト22eとは、連結用ダクト63を介して連通した経路が形成されることとなる。
同様に、配風ダクト22eと、配風ダクト22fとは、連結用ダクト64を介して連通した経路が形成されることとなる。
同様に、空調装置21eから吹き出される熱交換された空気が、風向き77の方向に送られ、車両11dの室内に供給される。
同様に、空調装置21fから吹き出される熱交換された空気が、風向き76、77の方向に順に送られ、車両11dの室内に供給される。
従って、車両11dの空調装置21dの機能を他の車両11c、e、fの空調装置21c、e、fの機能で補うことができる。そのため、空調装置21dが故障した車両11dの空調サービスの低下を抑制することができる。
また、ファン42−1d、42−2dの回転数については、ダンパ41−1d、41−2dの調整のときと同様な制御で調整すればよい。
これにより、熱交換された空気が、より速く車両11aに送られることになる。
実施の形態3においては、実施の形態1、2とは空調装置21の台数が異なる。
なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態1、2と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
なお、実施の形態3においては、実施の形態1、2と同様の構成については、その説明を省略する。
図5に示すように、車両11aには、空調装置21−1a、21−2aが設けられている。
また、車両11bには、空調装置21−1b、21−2bが設けられている。
ここでは、図5に示すように、車両11aの空調装置21−1a、21−2aが空調装置故障側115であり、車両11bの空調装置21−1b、21−2bが空調装置稼働側116であることを想定する。
このとき、TCU31−1b、31−2bは、TCU31−1a、31−2aから、TCU31−1a、31−2aが故障していることを受信する。
TCU31−1b、31−2bは、例えば、TCU31−1a、31−2aから送信される故障信号により、TCU31−1a、31−2aが故障していることを判定する。
また、TCU31−1b、31−2bは、TCU31−1a、31−2aと通信できない時間が所定の閾値時間経過したときに、TCU31−1a、31−2aが故障していると判定してもよい。
このようにすることで、配風ダクト22bと、配風ダクト22aとは、連結用ダクト61を介して連通した経路が形成されることとなる。
これにより、空調装置21−1b、21−2bから吹き出される熱交換された空気が、風向き78の方向に送られ、車両11aの室内に供給される。
従って、車両11aの空調装置21−1a、21−2aの機能を他の車両11bの空調装置21−1b、21−2bの機能で補うことができる。そのため、空調装置21−1a、21−2aが故障した車両11aの空調サービスの低下を抑制することができる。
これにより、熱交換された空気が、より速く車両11aに送られることになる
実施の形態1〜3との相違点は、空調装置間に、連結用ダクト65が形成されている点である。
なお、本実施の形態4において、特に記述しない項目については実施の形態1〜3と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜3と同様の構成については、その説明を省略する。
そのため、例えば、車両11aが空調装置故障側117であり、車両11bが空調装置稼働側118である場合、空調装置21bから供給される熱交換された空気は、風向き71a、79b、及び79cの順に伝わり、後は、風向き79dや風向き79eの方向に広がっていき、車両11aの室内に供給される。
したがって、車両11aの空調装置21aの機能を他の車両11bの空調装置21bの機能で補うことができる。そのため、空調装置21aが故障した車両11aの空調サービスの低下を抑制することができる。
実施の形態1〜3との相違点は、空調装置間に連結用ダクトが形成される点であり、実施の形態4との相違点は、空調装置間に複数の連結用ダクトが形成される点である。
なお、本実施の形態5において、特に記述しない項目については実施の形態1〜4と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜4と同様の構成については、その説明を省略する。
なお、連結用ダクト151a、連結用ダクト151b、及び連結用ダクト151cを総称していうときには、連結用ダクト151と称する。
連結用ダクト151により、空調装置21aと空調装置21bとの間には、熱交換された空気の移動経路がより多く形成されることになる。
これにより、熱交換された空気をより多く送ることができる。
実施の形態6では、実施の形態4で使用される連結用ダクトの詳細構成について説明する。
なお、本実施の形態6において、特に記述しない項目については実施の形態1〜5と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜5と同様の構成については、その説明を省略する。
これにより、車両11が走行する際、カーブ等で車両間にストレスがかかったとしても、連結用ダクト161の損傷を回避することができる。
また、断面形状を略円形とすることにより、限られた空間を有効利用することができると共に、熱交換された空気をより多く送ることができる。
実施の形態7では、実施の形態4で使用される連結用ダクトの詳細構成について説明する。
なお、本実施の形態7において、特に記述しない項目については実施の形態1〜6と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜6と同様の構成については、その説明を省略する。
これにより、車両11が走行する際、カーブ等で車両間にストレスがかかったとしても、連結用ダクト162の損傷を回避することができる。
また、断面形状を略長方形とすることにより、横方向の領域を有効活用することができる。
実施の形態8では、実施の形態4で使用される連結用ダクトの詳細構成について説明する。
なお、本実施の形態8において、特に記述しない項目については実施の形態1〜7と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜7と同様の構成については、その説明を省略する。
これにより、車両11が走行する際、カーブ等で車両間にストレスがかかったとしても、連結用ダクト163の損傷を回避することができる。
また、断面形状を略正方形とすることにより、プレス加工時に材料を無駄なく利用することができ、コストを低減することができる。
実施の形態9においては、連結用ダクト161が一本設けられた場合について説明する。
なお、本実施の形態9において、特に記述しない項目については実施の形態1〜8と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜8と同様の構成については、その説明を省略する。
これにより、低コストで、空調装置21aと、空調装置21bとを連通させることができる。
なお、連結用ダクト161の代わりに、連結用ダクト162や連結用ダクト163であってもよい。
実施の形態10においては、連結用ダクト161が複数本設けられた場合について説明する。
なお、本実施の形態10において、特に記述しない項目については実施の形態1〜9と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜9と同様の構成については、その説明を省略する。
これにより、空調装置間で、熱交換された空気をより多く送りことができる。
なお、連結用ダクト161の代わりに、連結用ダクト162や連結用ダクト163であってもよい。
実施の形態11においては、連結用ダクト161が複数本設けられた場合について説明する。
なお、本実施の形態11において、特に記述しない項目については実施の形態1〜10と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜10と同様の構成については、その説明を省略する。
なお、図示は省略するが、連結用ダクト161bの下に連結用ダクト161eが設けられていてもよい。
同様に、連結用ダクト161aの下に連結用ダクト161fが設けられていてもよい。
これにより、空調装置間で、熱交換された空気をさらに多く送ることができる。
なお、連結用ダクト161の代わりに、連結用ダクト162や連結用ダクト163であってもよい。
実施の形態12においては、実施の形態1〜11の構成を前提とした空調装置21の動作の詳細について説明する。
なお、本実施の形態12において、特に記述しない項目については実施の形態1〜11と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、実施の形態1〜11と同様の構成については、その説明を省略する。
TCU31は、空調装置が運転中であるか、あるいは故障停止したかを判定する。TCU31は、空調装置が運転中であると判定した場合、ステップS16へ進む。一方、TCU31は、空調装置が故障停止したと判定した場合、ステップS12へ進む。
TCU31は、温度検知手段23で温度を検知し、ステップS13へ進む。
TCU31は、ダンパ41の開度を調整し、ステップS14へ進む。
TCU31は、ファン42の回転速度を調整し、ステップS15へ進む。
TCU31は、正常に稼働している空調装置の運転能力を上げ、処理を終了する。
TCU31は、通常通り運転を続行し、処理を終了する。
また、これにより、故障停止した空調装置が備えられた車両11から編成されている編成列車が、営業終了後に車庫に格納されるまでの間、乗客に対する空調サービスの低下を抑制することができる。
Claims (7)
- 複数の車両から編成されている編成列車の各車両に、熱交換した空気を前記車両の室内に供給する空調装置が取り付けられる車両用空調システムであって、
一方の車両に取り付けられる前記空調装置から供給される前記熱交換した空気を、前記一方の車両と隣接した他方の車両へ導く連結用ダクト
を備えたことを特徴とする車両用空調システム。 - 前記車両には、前記空調装置から前記室内へ、前記熱交換した空気を導く配風ダクトが取り付けられ、
前記連結用ダクトは、
前記一方の車両に取り付けられる前記配風ダクトと、前記他方の車両に取り付けられる前記配風ダクトとを連結する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調システム。 - 前記連結用ダクトは、
前記一方の車両に取り付けられる前記空調装置と、前記他方の車両に取り付けられる前記空調装置とを連結する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調システム。 - 前記連結用ダクトは、
前記編成列車のうち、故障した空調装置が取り付けられている故障側車両と、稼働中の空調装置が取り付けられている稼働側車両との間で、前記熱交換した空気を連通する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用空調システム。 - 前記連結用ダクトと前記配風ダクトとの間を出入りする前記熱交換した空気の量を連通度合いに応じて調整するダンパと、
前記ダンパの連通度合いを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記編成列車の中で、前記故障側車両があるとき、前記ダンパの連通度合いを調整する
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の車両用空調システム。 - 前記配風ダクトに、回転数に応じて回転速度を変更し、前記熱交換した空気の移動速度を調整するファンを備え、
前記制御部は、
前記編成列車の中で、故障した空調装置が取り付けられている故障側車両があるとき、前記ファンの回転速度を上昇させる
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の車両用空調システム。 - 前記空調装置は、
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張手段、及び利用側熱交換器が冷媒配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路を備え、
前記制御部は、
前記故障側車両があるとき、
該故障側車両の室内温度を取得し、取得した温度に基づいて、前記ダンパ及び前記ファンを調整し、前記稼働側車両の前記冷媒回路の空調能力を増加させる
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の車両用空調システム。
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