JP2013173410A - 鉄道車両 - Google Patents
鉄道車両 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013173410A JP2013173410A JP2012038175A JP2012038175A JP2013173410A JP 2013173410 A JP2013173410 A JP 2013173410A JP 2012038175 A JP2012038175 A JP 2012038175A JP 2012038175 A JP2012038175 A JP 2012038175A JP 2013173410 A JP2013173410 A JP 2013173410A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- opening
- railway vehicle
- outdoor
- heat exchanger
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
【課題】屋根上搭載形のヒートポンプ式空調装置を寒冷地で使用する場合、室外ファンと室外熱交換器に雨水や雪が付着して氷結すると、室外ファンの羽根車の回転がアンバランスになり軸受が損傷したり、室内熱交換器が目詰まりしたりして故障に至るという問題があった。また、室外機に積雪して外気の出入り口が閉ざされると、空調装置が運転できないという問題があった。
【解決手段】空調装置の筐体の底面に第1開口部と第2開口部とを備え、空調装置の筐体の底板と鉄道車両の屋根によって第1開口部と第2開口部とを接続する流路とを構成する。第1開口部から室外熱交換器、室外ファンを経て圧縮機の近傍を通過して第2開口部に至る空調装置内部の流路と、第2開口部から第1開口部に至る流路とを循環風路を構成した。
【選択図】図3
【解決手段】空調装置の筐体の底面に第1開口部と第2開口部とを備え、空調装置の筐体の底板と鉄道車両の屋根によって第1開口部と第2開口部とを接続する流路とを構成する。第1開口部から室外熱交換器、室外ファンを経て圧縮機の近傍を通過して第2開口部に至る空調装置内部の流路と、第2開口部から第1開口部に至る流路とを循環風路を構成した。
【選択図】図3
Description
本発明は、屋根上に搭載されるヒートポンプ式空調装置を備えた鉄道車両に係り、特に、寒冷地を走行する鉄道車両に関する。
従来、鉄道車両の屋根上に搭載されるヒートポンプ式空調装置は、冬季であっても外気温度が氷点下を下回らない比較的温暖な地域で供されるのが一般的であった。図4から図7に、鉄道車両の屋根上に搭載された従来のヒートポンプ式空調装置の概要を示す。
図4は、長手方向の中央部の屋根上に空調装置1が搭載された鉄道車両5を示す側面図であり、図5は空調装置1を搭載した鉄道車両1をその長手方向と交差する断面で切断した断面図である。鉄道車両5を構成する屋根11の上面に備えられた空調装置1は、鉄道車両(客室)5の天井に設けられるとともにその取入れ口にリターンフィルタ2を備える循環空気取入れ口から鉄道車両(客室)5の空気を空調装置1の内部に取り込んで、ヒートポンプ運転中の室内熱交換器(凝縮器)7a,7b(図6参照)で加熱した後、鉄道車両5の天井に備えられるダクト3と、ダクト3に備えられる調和空気供給口(グリル)4から鉄道車両5の車内へ供給している。
図6は、従来のヒートポンプ式空調装置の内部機器配置を示す上面図である。空調装置1は、2系統の冷凍サイクルを内蔵しており、空調装置1の長手方向の中央部寄りに圧縮機6a,6b、室内熱交換器7a,7bならびに二つの冷凍サイクルに共通の室内ファン8を配置し、空調装置1の長手方向の両端部に室外熱交換器9a,9bならびに室外ファン10を設置している。室外ファン10はハブを中心に備えられ、このハブに接続される複数の羽根車10aから構成されている。
図7は、図6のB−B断面図であり、室外熱交換器9a,9bおよび室外ファン10に係る空気の流れを示す模式図である。鉄道車両5の屋根11の上面に載置された空調装置1の長手方向の両端部であってその幅(枕木)方向の両端部に、側面空気取入口17a,17bが備えられるととともに、空調装置1の室外熱交換器9a,9bの上流側の支持板19に備えられた底面空気取入れ口16a,16bが備えられている。支持板19の下面には補強14が備えられている。側面空気取入れ口17a,17bおよび底面空気取入れ口16a,16bから空調装置1の内部に吸引された外気は、室外熱交換器9a,9bを通過する過程で、低温の液冷媒に熱を供給するとともに、より低温となった外気は室外ファン10の駆動モータ10bを冷却した後、カバー12の中央上部の金網12aを通って大気中に放出される。
さらに、特許文献2には次のような構造が公開されている。これは、一方の側面と底面から吸入した外気に含まれる比較的重量のある雪や水滴を偏心多翼形ファンの遠心力作用で分離して外部に排出するもので、室外熱交換器への雪や雨水の付着を防止している。
屋根上搭載形のヒートポンプ式空調装置を備えた車両を寒冷地で使用する場合には、室外熱交換器が暖房運転時には蒸発器として作用するため、室外熱交換器の周囲の空気はその熱を奪われ、さらに低温となる。このため、例えば、特許文献1に開示されるような機器配置ならびに室外熱交換器および室外ファンに係る空気の流れを備えるヒートポンプ式空調装置では、冬季の降雨時や降雪時に、雨水や雪が室外ファン表面に氷結して付着することによって、室外ファンの重量分布(バランス)が崩れて異常振動が生じる場合がある。異常振動が生じた室外ファンは、その軸受に負荷が掛かるため軸受寿命が極端に短くなったり、軸受が損傷したりするおそれがある。室外ファンの軸受が損傷した場合には、室外ファンのモータに過電流が流れるため、室外ファンを駆動するモータを制御するサーマルリレーが動作して、室外ファンと圧縮機が停止する。これら両機器が停止すると、もはや暖房運転を継続することができないため、乗客へのサービスが劣化するおそれがあった。
さらに、室外ファンを覆うカバーに備えられるとともに室外ファンの排風を大気へ放出するグリルの上面、および、室外熱交換へ外気を導入する空気取入れ口に雪等が降り積もった場合、空気の流れが阻害されるため、空調装置の運転を継続できないおそれがあった。
本発明は、これらの問題を鑑みてなされたものであり、冬季の降雨および降雪時であっても、室外ファンへの着氷等に起因する異常振動を抑制できるとともに、室外ファンおよび室外熱交換器に係る空気取入れ口および排出口への積雪等に伴う空調装置の停止が生じにくいヒートポンプ式空調装置を搭載する鉄道車両を提供することである。
本発明による鉄道車両は、筐体の内部に、圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、を備えたヒートポンプ式空調装置を屋根の上に搭載した鉄道車両において、
前記圧縮機から放出される熱を前記室外熱交換器の内部を流れる冷媒の中に取り込むことを特徴とする。
前記圧縮機から放出される熱を前記室外熱交換器の内部を流れる冷媒の中に取り込むことを特徴とする。
本発明による鉄道車両は、筐体の内部に、圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、を備えたヒートポンプ式空調装置を屋根の上に搭載した鉄道車両において、前記空調装置に外気を取り入れるために前記筐体の底板に備えられた第1開口部と、前記空調装置から空気を外部へ吹出すために前記底板に備えられた第2開口部と、前記屋根と前記底板とを離間させるとともに、前記第1開口部と前記第2開口部とを接続してなる流路とを備えたことを特徴とする。
本発明による鉄道車両は、前記筐体は仕切り壁によって一方の区画と他方の区画とに仕切られており、前記一方の区画の前記底板に前記第1開口部が備えられており、前記他方の区画の前記底板に前記第2開口部が備えられていることを特徴とする。
本発明による鉄道車両は、前記仕切り壁の前記一方の区画の側の面に、前記室外ファンが備えられていることを特徴とする。
本発明による鉄道車両は、前記第1開口部から前記一方の区画の内部に向かってダクトが立設されており、前記ダクトの終端部に前記室外熱交換器が備えられていることを特徴とする。
本発明による鉄道車両は、前記一方の区画に配設された前記室外熱交換器および前記室外ファンが開口部のないカバーで覆われていることを特徴とする。
本発明による鉄道車両は、前記他方の区画に設けられた前記第2開口部と前記仕切り壁との間に前記圧縮機が備えられており、前記第1開口部と、前記ダクトと、前記室外熱交換器と、前記室外ファンと、前記第2開口部と、前記流路と、からなる循環風路を備えたことを特徴とする。
本発明による鉄道車両は、前記圧縮機を、前記流路上に配置したことを特徴とする。
本発明による鉄道車両は、前記圧縮機を、前記流路上に配置したことを特徴とする。
本発明によれば、室外ファンへの着氷等に起因する異常振動を抑制できるとともに、室外ファンおよび室外熱交換器に係る空気取入れ口および排出口への積雪等に伴う空調装置の停止が生じにくいヒートポンプ式空調装置を搭載した鉄道車両を提供することができる。
以下、本発明の実施例を図1から図3を用いて説明する。
図1は、本発明による空調装置の機器配置を示す上面図である。空調装置20の内部に配置される機器の様子が分かるように、カバー26(図2参照)を取り除いた状態を描写している。ヒートポンプ式空調装置20は、二つの冷凍サイクルを備えており、一方の冷凍サイクルは、圧縮機21aと室内熱交換器22aと室外熱交換25aと室外ファン24aを備えており、他方の冷凍サイクルは圧縮機21bと室内熱交換器22bと室外熱交換25bと室外ファン24bを備えている。室内ファン23のみが、両冷凍サイクルに共通に供されている。各冷凍サイクルに供される室外ファン24a(24b)は、3台の軸流ファンからなる。
空調装置20は、主に圧縮機21a(21b)と室外熱交換器25a(25b)と室外ファン24a(24b)とを備える室外機室30a(30b)と、室内ファン23と室内熱交換器22a(22b)とを備える室内機室40とから構成されている。
室外機室30a(30b)は、その幅方向(枕木方向)のほぼ中央部を仕切る仕切り壁32a(32b)を有しており、この仕切り壁に沿って3台の室外ファン24a(24b)が備えられている。仕切り壁32a(32b)及び室外ファン24a(24b)を挟んで一方の側には室外熱交換器25a(25b)が備えられており、他方の側には圧縮機21a(21b)が備えられる。なお、図1に示される空調装置20では、その長手方向の中央部に室内機室40を配設し、その両側に室外機室30a(30b)を配設している。室内機室40と室外機室30a(30b)の構成は図1のものに限らず任意でよい。
図2は、通常時の(屋根に積雪がない状態での)空調装置20の室外熱交換器25a(25b)および室外ファン24a(24b)に係る空気の流れを示すもので、図1の室外機室30aのA−A断面図である(室外機室30bの断面図も同様である)。空調装置20は、鉄道車両5の屋根11の上面に備えられる設置台15の上面に、空調装置20の周縁部に備えられる取付け足35を載置するとともに、空調装置20の筐体を構成するとともに、圧縮機21a等を支持する支持板19(底板と称される場合もある)と鉄道車両5の屋根11との間に空間を備える態様で鉄道車両5上に離間して固定される。
仕切り壁32aで仕切られた室外機室30aの一方の区画の支持板19には底面空気取入れ口16(第1開口部)が備えられており、他方の区画の支持板19には底面空気吹出し口18(第2開口部)が備えられるとともに、側板(高さ方向の板)には側面空気吹出し口17が備えられている。支持板19には必要に応じて補強14が備えられる。
仕切り壁32aで仕切られた一方の区画に備えられる室外熱交換器25aは、底面空気取入れ口16(第1開口部)から高さ方向Hに延びるダクト33を介して室外機室30a内に備えられている。仕切り壁32aで仕切られた他方の区画に備えられる圧縮機21aは、底面空気吹出し口18(第2開口部)と仕切り壁32aとの間に設けた支持板19の上面に備えられている。室外熱交換器25aと室外ファン24aと圧縮機21aとは、降雨や降雪に直接さらされないように、各機器の上部には開口部が形成されていないカバー26で覆われている。しかし、仕切り壁32aで仕切られた他方の区画を覆うカバー26の一部には、開口部である空気吹出し口26aが備えられる。なお、空気吹出し口26aには落ち葉等が空調装置20の内部に侵入しないようにグリルが備えられるとともに、その直下には圧縮機21a等の機器は配置されていない。
このような構成により、通常時の(屋根に積雪がない状態での)室外機室30aに取り入れられる空気は、空調装置20と鉄道車両5の屋根11との隙間から底面空気取入れ口16へと流入した後、高さ方向に延びるダクト33を経て室外熱交換器25aを通過する。その後、室外ファン24aに吸い込まれて、仕切り壁32aで仕切られた他方の区画へ吹出された後、圧縮機21aを冷却して、底面空気吹出し口18、側面空気吹出し口17、空気吹出し口26aから室外機室30aの外部へ吹出される。
これにより、圧縮機21aと、室外熱交換器25aと、室内熱交換器22aと、から構成される冷凍サイクルにおいて、冷房運転時(霜取り運転時を含む)には室内熱交換器22aは蒸発器として、室外熱交換器25aは凝縮器として動作し、室内熱交換器22a(蒸発器)によって鉄道車両5の車内から熱を冷媒中に吸収するとともに、室外熱交換器25a(凝縮器)において客室から吸収した熱を車外へ放出している。暖房運転時には、冷房運転時とは反対に、蒸発器として動作する室外熱交換器25aにおいて外気から熱を冷媒に吸収するとともに、凝縮器として動作する室内熱交換器22aにおいて熱を放出して鉄道車両5を暖めている。
図3は、冬季に空調装置を覆うカバーの上面に積雪した場合の断面図(図1のA−A断面図相当)である。このように積雪時には、空調装置20全体が積雪50に覆われている状態であり、室外機室30aの内部への外気の取入れも、室外機30aの外部への外気の吹出しも積雪50に阻害されている状態が生じる。この場合、室外機室30aの内部の空気は、室外ファン24aの運転に伴い、室外ファン24aによって吹出されて圧縮機21aを冷却した後、底面空気吹出し口18(第2開口部)から室外機室30aの外へ吐き出され、室外機室30aの支持板19と鉄道車両5の屋根11とで構成される空間27(第1開口部と第2開口部を接続する流路)を経由して、底面空気取入れ口16(第1開口部)から再度室外機室30aの内部に取り込まれる。室外機室30aに取り込まれた空気は室外熱交換器25aを通過して室外ファン25の吸込み口へ吸い込まれ、前述した閉じた流路(図3の点線矢印)を再度循環する。
以上のように本発明の構成によれば、室外機室30aの室外熱交換器25aと室外ファン24aは、各機器の上部には開口部のないカバー26に覆われるため、冬季の降雪および降雨にさらされることがないため、室外ファン24aの羽根車の氷結に起因する異常振動の発生を抑制することができる。さらに、各機器の上部には開口部がないために、室外熱交換器25aに滴下する降雨、降雪等により室外熱交換器25aの表面で氷結したり、霜になったりすることを抑制できる。また、氷雪を含んだ外気が、底面空気取入れ口16から室外機室30aの内部に取り入れられる場合であっても、支持板19と室外熱交換25aとの間に高さ方向に立ちあがるダクト33が備えられているため、重力の作用によって外気がダクト33を通過する過程において外気から氷雪が分離される。このため、氷雪をほとんど含まない外気が室外熱交換器25aを通過するので、室外熱交換器25aの氷雪に起因する目詰まりを抑制することができる。
さらに、本発明においては、積雪によって空調装置20内部への外気の取り入れと吹出しとが困難な場合であっても、室外機室30a内に、室外ファン24aと底面空気吹出し口18(第2開口部)と、支持板19と屋根11との空間(第1開口部と第2開口部を接続する流路)と、底面空気取入れ口16(第1開口部)とからなる空気の循環流路が構成される。このため、圧縮機21a(21b)の廃熱を室外熱交換器25a(25b)で吸収した後、室内熱交換器22a(22b)において放出するとともに鉄道車両5の内部に供給することができるため、暖房運転を継続できる。
以上の実施例では室外機室30aと室内機室40とを連続して備えた集中型の空調装置を例に挙げて説明したが、本発明は、室外機室30aと室内機室40とが分離されて配置されるセパレート型空調装置にも適用することができる。
また、上記実施例において、室外機室30aについて説明したが、室外機室30bが同様の構成を備えることは図1からも明白である。
また、上記実施例において、室外機室30aについて説明したが、室外機室30bが同様の構成を備えることは図1からも明白である。
5…鉄道車両
11…屋根
14…補強
15…設置台
16…底面空気取入れ口(第1開口部)
17…側面空気吹出し口
18…底面空気吹出し口(第2開口部)
19…支持板
20…空調装置
21a,21b…圧縮機
22a,22b…室内熱交換器
23…室内ファン
24a,24a…室外ファン
25a,25b…室外熱交換器
26…カバー
26a…空気吹出し口
27…空間(第1開口部と第2開口部を接続する流路)
30a,30b…室外機室
32a,32b…仕切り壁
33…ダクト
35…取付け足
40…室内機室
11…屋根
14…補強
15…設置台
16…底面空気取入れ口(第1開口部)
17…側面空気吹出し口
18…底面空気吹出し口(第2開口部)
19…支持板
20…空調装置
21a,21b…圧縮機
22a,22b…室内熱交換器
23…室内ファン
24a,24a…室外ファン
25a,25b…室外熱交換器
26…カバー
26a…空気吹出し口
27…空間(第1開口部と第2開口部を接続する流路)
30a,30b…室外機室
32a,32b…仕切り壁
33…ダクト
35…取付け足
40…室内機室
Claims (7)
- 筐体の内部に、圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、を備えたヒートポンプ式空調装置を屋根の上に搭載した鉄道車両において、
前記圧縮機から放出される熱を前記室外熱交換器の内部を流れる冷媒の中に取り込むこと
を特徴とする鉄道車両。 - 請求項1に記載された鉄道車両において、
前記空調装置に外気を取り入れるために前記筐体を構成するとともに前記圧縮機を支持する支持板に備えられた第1開口部と、
前記空調装置から空気を外部へ吹出すために前記支持板に備えられた第2開口部と、
前記屋根と前記支持板とを離間させるとともに、前記第1開口部と前記第2開口部とを接続してなる流路と
を備えたことを特徴とする鉄道車両。 - 請求項1または2に記載された鉄道車両において、
前記筐体は仕切り壁によって一方の区画と他方の区画とに仕切られており、
前記一方の区画の前記支持板に前記第1開口部が備えられており、
前記他方の区画の前記支持板に前記第2開口部が備えられていること
を特徴とする鉄道車両。 - 請求項3に記載された鉄道車両において、
前記仕切り壁の前記一方の区画の側の面に、前記室外ファンが備えられていること
を特徴とする鉄道車両。 - 請求項1から4のいずれかの1項に記載された鉄道車両において、
前記第1開口部から前記一方の区画の内部に向かってダクトが立設されており、
前記ダクトの終端部に前記室外熱交換器が備えられていること
を特徴とする鉄道車両。 - 請求項1から5のいずれかの1項に記載された鉄道車両において、
前記一方の区画に配設された前記室外熱交換器および前記室外ファンが開口部のないカバーで覆われていること
を特徴とする鉄道車両。 - 請求項1から6のいずれかの1項に記載された鉄道車両において、
前記他方の区画に設けられた前記第2開口部と前記仕切り壁との間に前記圧縮機が備えられており、
前記第1開口部と、前記ダクトと、前記室外熱交換器と、前記室外ファンと、前記第2開口部と、前記流路と、からなる循環風路を備えたこと
を特徴とする鉄道車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012038175A JP2013173410A (ja) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | 鉄道車両 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012038175A JP2013173410A (ja) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | 鉄道車両 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013173410A true JP2013173410A (ja) | 2013-09-05 |
Family
ID=49266779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012038175A Pending JP2013173410A (ja) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | 鉄道車両 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013173410A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015079895A1 (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | 三菱電機株式会社 | 車両用空気調和装置及びこれを備えた鉄道車両 |
US10538145B2 (en) | 2014-05-13 | 2020-01-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Vehicle air conditioning apparatus, vehicle including the same, and method for controlling vehicle air conditioning apparatus |
-
2012
- 2012-02-24 JP JP2012038175A patent/JP2013173410A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015079895A1 (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | 三菱電機株式会社 | 車両用空気調和装置及びこれを備えた鉄道車両 |
CN105705399A (zh) * | 2013-11-28 | 2016-06-22 | 三菱电机株式会社 | 车用空调装置及包括该装置的铁道车辆 |
JP6053958B2 (ja) * | 2013-11-28 | 2016-12-27 | 三菱電機株式会社 | 車両用空気調和装置及びこれを備えた鉄道車両 |
CN105705399B (zh) * | 2013-11-28 | 2017-08-18 | 三菱电机株式会社 | 车用空调装置及包括该装置的铁道车辆 |
US10543856B2 (en) | 2013-11-28 | 2020-01-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Vehicle air-conditioning apparatus and railroad vehicle including the same |
US10538145B2 (en) | 2014-05-13 | 2020-01-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Vehicle air conditioning apparatus, vehicle including the same, and method for controlling vehicle air conditioning apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9151507B2 (en) | Air conditioner | |
JP2008145040A (ja) | 空気調和装置 | |
JP5510383B2 (ja) | ヒートポンプ装置の熱源機、空気調和機の室外機 | |
US11371724B2 (en) | Dehumidification drainage system with mist eliminator | |
KR20110139834A (ko) | 공기조화기의 실내기 | |
JP5797149B2 (ja) | 空気調和装置の室外機及びそれを備えた空気調和装置 | |
KR20160081718A (ko) | 공기 조화기의 실외기 | |
JP2013173410A (ja) | 鉄道車両 | |
CN113566319A (zh) | 一种立式贯流分体移动空调 | |
JPS607258Y2 (ja) | 車両用ヒ−トポンプ空調装置 | |
JP2013193631A (ja) | 屋根上搭載形ヒートポンプ式空調装置 | |
JPH0443008B2 (ja) | ||
JP3154401B2 (ja) | 車両用冷凍装置 | |
KR20190066217A (ko) | 공기 조화기의 실외기 | |
JP2003048677A (ja) | エレベータの乗りかご用空調装置 | |
CN101761989B (zh) | 低噪音型超薄顶置式变频方舱空调 | |
KR102112455B1 (ko) | 냉동차량용 냉동장치 | |
JP2005008387A (ja) | エレベータ用空気調和機 | |
JP2020060344A (ja) | 空調機器の冷却装置 | |
JP2004009900A (ja) | 車両用換気装置 | |
KR200466286Y1 (ko) | 열차용 냉방장치 | |
CN219955625U (zh) | 空调接水盘组件和空调 | |
JP2000142393A (ja) | 鉄道車両用空気調和装置 | |
JP5915761B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP2000205728A (ja) | 車両用冷凍装置 |