(57)【要約】  鉄道車両用空気調和装置（１００）は、冷媒を蒸発させる室内熱交換器（１０）と、室内熱交換器との間で冷媒を授受することにより、室内熱交換器と共に冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群（２０）と、廃熱源（ＷＳ）から廃熱を回収する廃熱回収部（８１）、及び自己に伝えられた熱を室内熱交換器に放出する放熱部（８２）を有し、廃熱回収部が回収した廃熱が放熱部に伝えられて放熱部が廃熱を放出する放熱状態と、放熱状態よりも廃熱回収部が回収した廃熱が放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能な廃熱回収機（８０）と、室内熱交換器と協働機器群との間で冷媒の授受が行われているときに、廃熱回収機を放熱停止状態に制御し、その冷媒の授受が停止しているときに、廃熱回収機を放熱状態に制御する制御装置（９０）と、を備える。
2018020620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能な廃熱回収機と、
前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受が行われているときに、前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御し、前記冷媒の授受が停止しているときに、前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する制御装置と、
を備える空気調和装置。
【請求項２】
前記空気調和装置が、車両に設けられるものであり、
前記廃熱源が、前記車両を推進させる電動機、前記電動機に電力を供給する第１電源回路、前記車両に搭載される電気品に電力を供給する第２電源回路、及び前記電動機で生じた起電力が印加される発電ブレーキ抵抗の少なくともいずれかである、
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記蒸発器に当たる空気の流れを形成する蒸発器用ファンをさらに備え、
前記放熱部が、前記空気の流れの経路における前記蒸発器より上流に配置されており、
前記制御装置が、前記冷媒の授受が停止しているときに、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させた状態で、前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する、
請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記蒸発器が、空気調和の対象となる被空調室から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記蒸発器が、空気調和の対象となる被空調室の外部から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記空気調和装置が、鉄道車両に設けられるものであり、
前記蒸発器が、前記鉄道車両の客室から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させ、
前記制御装置が、前記客室に乗客が居ないことを表す信号を外部から受けた場合に、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記信号が、前記鉄道車両の回送を開始する旨を表す、
請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項８】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、の間での前記冷媒の授受を停止させ、廃熱で前記蒸発器を加熱するステップと、
前記廃熱による前記蒸発器の加熱を停止した状態で、前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受を行わせるステップと、
を含む空気調和方法。
【請求項９】
コンピュータに、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、の間での前記冷媒の授受を停止させ、廃熱で前記蒸発器を加熱させる制御を行う機能と、
前記廃熱による前記蒸発器の加熱を停止させた状態で、前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受を行わせる制御を行う機能と、
を実現させる制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置、空気調和方法、及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
室内を空調する空気調和装置は、空気から熱を吸収する蒸発器と、空気に熱を放出する凝縮器とを用いて、冷凍サイクルを構成する。蒸発器を室内の空気と熱交換する室内熱交換器として用いると室内を冷房でき、蒸発器を室外の空気と熱交換する室外熱交換器として用いると室内を暖房できる。【０００３】
室内を冷房する場合、室内熱交換器としての蒸発器に結露が生じる。この結露によって室内熱交換器に付着した水分は、かびや異臭の原因となる。そこで、冷房後に、冷凍サイクルにおける冷媒の循環方向を反転させ、室内熱交換器を凝縮器として機能させることで加熱し、室内熱交換器を乾燥させる技術が知られている（特許文献１参照）。【０００４】
一方、室内を暖房する場合には、室外熱交換器としての蒸発器に霜が生じうる。室外熱交換器に付着した霜は、室外熱交換器における熱交換の効率を低下させる。そこで、冷凍サイクルにおける冷媒の循環方向を反転させ、室外熱交換器を凝縮器として機能させることで加熱し、霜を除去する技術が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２７０８４４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１７５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１と２の技術では、蒸発器に付着した水分や霜を除去する為の熱を冷凍サイクルの稼働によって発生させる。この為、水分や霜の除去に多くの電力を消費する。【０００７】
本発明の目的は、蒸発器に付着した水分や霜を除去でき、かつその除去に要する電力が従来よりも小さい空気調和装置、空気調和方法、及び制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為に、本発明に係る空気調和装置は、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能な廃熱回収機と、
前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受が行われているときに、前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御し、前記冷媒の授受が停止しているときに、前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する制御装置と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成を備えたことにより、本発明に係る空気調和装置によれば、空調中に蒸発器に付着した水分や霜が、放熱部から蒸発器に放出される廃熱によって除去される。水分や霜の除去に廃熱が用いられるので、水分や霜の除去に要する電力が従来よりも小さく抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る鉄道車両用空気調和装置のブロック図
【図２】実施形態１に係る廃熱回収機の廃熱回収部の概念図
【図３】実施形態１に係る鉄道車両用空気調和装置の平面図
【図４】実施形態１に係る廃熱回収機の放熱部と室内熱交換器の周辺の構造とを示す部分断面図
【図５】実施形態１に係る冷房乾燥制御のフローチャート
【図６】実施形態１に係る暖房制御のフローチャート
【図７】実施形態２に係る廃熱回収機の廃熱回収部の概念図
【図８】実施形態３に係る廃熱回収機の廃熱回収部の概念図
【図９】実施形態４に係る廃熱回収機の放熱部と室内熱交換器の周辺の構造とを示す部分断面図
【図１０】実施形態４に係る除湿制御のフローチャート
【図１１】実施形態５に係る鉄道車両用空気調和装置のブロック図
【図１２】実施形態５に係る除霜制御のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照し、鉄道車両に用いられる空気調和装置を例に挙げて、本発明の実施形態について説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付す。
【００１２】
［実施形態１］
図１に示すように、本実施形態に係る鉄道車両用空気調和装置１００は、鉄道車両の客室内の空気と熱交換する室内熱交換器１０と、室内熱交換器１０との間で冷媒を授受することにより、室内熱交換器１０と共に冷媒を用いて第１冷凍サイクルＲＣ１を構成する協働機器群２０とを備える。
【００１３】
なお、鉄道車両用空気調和装置１００は、第１冷凍サイクルＲＣ１とは別に、図３に示す第２冷凍サイクルＲＣ２も有する。第１冷凍サイクルＲＣ１と第２冷凍サイクルＲＣ２の構成及び動作は同様である。そこで、以下では、理解を容易にする為に、図１を参照し、代表して第１冷凍サイクルＲＣ１について説明する。
【００１４】
第１冷凍サイクルＲＣ１は、鉄道車両の客室を冷房する。即ち、室内熱交換器１０は、鉄道車両の客室内の空気（以下、室内空気という。）から熱を吸収して室内空気を冷ます一方、室内空気から吸収した熱によって冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。
【００１５】
協働機器群２０は、室内熱交換器１０を経た冷媒から液体を分離し、蒸発された冷媒のみを通過させる気液分離器２１と、気液分離器２１を経た冷媒を圧縮する圧縮機２２と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する室外熱交換器２３と、凝縮された冷媒を膨張させて室内熱交換器１０に戻す膨張器２４とを有する。
【００１６】
なお、室外熱交換器２３は、鉄道車両の客室外の空気（以下、室外空気という。）との熱交換、具体的には室外空気への熱の排出によって冷媒を凝縮させる。また、協働機器群２０は、気液分離器２１、圧縮機２２、室外熱交換器２３、膨張器２４、及び室内熱交換器１０を接続し、冷媒を案内する冷媒配管２５も有する。
【００１７】
鉄道車両用空気調和装置１００は、室内熱交換器１０での熱交換を促進する蒸発器用ファンとしての室内ファン３０、及び室外熱交換器２３での熱交換を促進する凝縮器用ファンとしての室外ファン４０も備える。室内ファン３０は、室内熱交換器１０に当たる室内空気の流れを形成し、室外ファン４０は、室外熱交換器２３に当たる室外空気の流れを形成する。
【００１８】
第１冷凍サイクルＲＣ１の稼働中、室内ファン３０によって形成された室内空気の流れが室内熱交換器１０に当たり、室内空気が室内熱交換器１０で冷まされる。このとき、室内熱交換器１０に結露が生じる。この結露で生じる水分は、かびや異臭の原因になる。
【００１９】
そこで、鉄道車両用空気調和装置１００は、冷房中の結露で生じた水分を乾燥させる為に、冷房後に廃熱を用いて室内熱交換器１０を加熱する廃熱回収機８０も備える。廃熱回収機８０は、廃熱源ＷＳから廃熱を回収する廃熱回収部８１を有する。
【００２０】
図２に示すように、廃熱源ＷＳは、具体的には、鉄道車両を推進させる電動機ＥＭＤに電力を供給する第１電源回路としてのＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）型のインバータＩＮＶである。インバータＩＮＶは、架線から電力を供給され、可変電圧、可変周波数の電力を電動機ＥＭＤに出力する。電動機ＥＭＤは、インバータＩＮＶから供給される電力によって車輪ＷＨＬを駆動する。
【００２１】
廃熱回収部８１は、インバータＩＮＶと熱的に結合している。具体的には、廃熱回収部８１は、インバータＩＮＶを構成する筐体に面接触している。廃熱回収部８１は、伝熱用の流体であるブライン（brine）が内部を流通可能な金属製の部材で構成されている。ブラインは、後述する流体配管８３を通じて循環される。なお、廃熱回収部８１及びインバータＩＮＶは、鉄道車両の床下に配置されている。但し、廃熱回収部８１の配置位置は、特に鉄道車両の床下に限定されない。廃熱源ＷＳとして用いるものの配置位置に応じて、廃熱回収部８１を鉄道車両の屋根上に配置することもできる。
【００２２】
図１に戻り、廃熱回収機８０は、上記廃熱回収部８１の他、ブラインが内部を流通可能な金属製の部材で構成された放熱部８２と、廃熱回収部８１と放熱部８２とを接続し、廃熱回収部８１及び放熱部８２と共にブラインが循環する閉じた循環路を構成する流体配管８３と、上記循環路内でブラインを循環させるポンプ８４と、ブラインの循環を制御する電磁弁８５とを有する。
【００２３】
放熱部８２は、室内ファン３０によって形成される室内空気の流れの経路における室内熱交換器１０より上流に配置されている。放熱部８２は、自己に伝えられた廃熱の、室内熱交換器１０への放出を促進する放熱フィンを有する。
【００２４】
ポンプ８４が稼働し、かつ電磁弁８５が開放しているとき、廃熱回収機８０は、ブラインによって廃熱回収部８１から放熱部８２に廃熱が伝えられ、放熱部８２が廃熱を放出する放熱状態となる。一方、ポンプ８４が停止しているか、又は電磁弁８５が閉塞しているとき、ブラインの流通が停止するので、廃熱回収機８０は、放熱状態よりも廃熱回収部８１から放熱部８２に廃熱が伝えられにくい放熱停止状態となる。
【００２５】
廃熱回収機８０は、第１冷凍サイクルＲＣ１が停止しており、かつ室内ファン３０が室内空気の流れを形成しているときに、制御装置９０によって放熱状態に制御される。これにより、放熱部８２で加熱された室内空気が室内熱交換器１０に当たり、室内熱交換器１０に付着していた水分が除去される。
【００２６】
次に、図３と図４を参照し、上述した放熱部８２、室内熱交換器１０、協働機器群２０、室内ファン３０、及び室外ファン４０の配置を具体的に説明する。
【００２７】
図３に示すように、放熱部８２、室内熱交換器１０、協働機器群２０、室内ファン３０、及び室外ファン４０は、鉄道車両の屋根部分に構成されたケーシング５０に収められている。ここでは、ケーシング５０が、鉄道車両の屋根部分に構成されている例を示すが、鉄道車両の床下や床中等に設けることもできる。
【００２８】
また、ケーシング５０内には、第１冷凍サイクルＲＣ１とは別の、第２冷凍サイクルＲＣ２を構成する室内熱交換器６０と協働機器群７０も収められている。なお、先の図１では、理解を容易にする為に、第２冷凍サイクルＲＣ２の図示を省略した。
【００２９】
協働機器群７０は、気液分離器７１、圧縮機７２、室外熱交換器７３、膨張器７４、及び冷媒配管７５で構成される。第２冷凍サイクルＲＣ２も第１冷凍サイクルＲＣ１と同様、鉄道車両の客室を冷房する。なお、室内ファン３０と室外ファン４０は、第１冷凍サイクルＲＣ１と第２冷凍サイクルＲＣ２とで共用される。
【００３０】
ケーシング５０は、上部が開口した箱状の基枠５１と、基枠５１の上部開口を塞ぐ天板５２とを有する。図３では、ケーシング５０の内部を示す為に、天板５２については一部のみを示す。また、ケーシング５０は、基枠５１と天板５２とで画定される内部空間を、室外機室Ｓ１と室内機室Ｓ２とに仕切る仕切板５３も有する。
【００３１】
室外機室Ｓ１は、ケーシング５０の外部に通じている。室外機室Ｓ１に、気液分離器２１及び７１、圧縮機２２及び７２、室外熱交換器２３及び７３、並びに室外ファン４０が配置されている。室外ファン４０は、室外熱交換器２３と７３の間に配置されている。室外ファン４０は、ケーシング５０に設けられた図示せぬ吸気口を通じて、ケーシング５０の外部から室外空気を取り込み、取り込んだ室外空気を、室外熱交換器２３及び７３を通過させた後、ケーシング５０に設けられた図示せぬ排気口を通じて、ケーシング５０の外部に排出する。
【００３２】
一方、室内機室Ｓ２には、室内熱交換器１０及び６０、膨張器２４及び７４、室内ファン３０、並びに放熱部８２が配置されている。なお、冷媒配管２５及び７５は、仕切板５３を貫通して室外機室Ｓ１と室内機室Ｓ２の双方に引き回されている。
【００３３】
室内機室Ｓ２は、鉄道車両の客室に通じている。具体的には、室内機室Ｓ２の底面には、鉄道車両の客室に通じるリターン口５１ａと５１ｂが開口している。リターン口５１ａと５１ｂは、鉄道車両の幅方向に離間して配置されている。そして、リターン口５１ａと５１ｂの間に、室内ファン３０が位置している。なお、図３には、リターン口５１ａと５１ｂが室内機室Ｓ２の底面に形成された例を示すが、リターン口５１ａと５１ｂは、室内機室Ｓ２の側面や妻面に形成されていてもよい。
【００３４】
放熱部８２は、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂとで構成されている。第１放熱部８２ａは、室内ファン３０と一方のリターン口５１ａとの間に配置されている。第２放熱部８２ｂは、室内ファン３０と他方のリターン口５１ｂとの間に配置されている。第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂは、図１に示す流体配管８３によって、図２に示す床下の廃熱回収部８１と接続されている。
【００３５】
また、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂは、図１に示す流体配管８３で互いに並列に接続されている。この為、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂの発熱量を揃えることができる。但し、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂを直列に接続してもよい。
【００３６】
そして、第１放熱部８２ａと室内ファン３０の間に、室内熱交換器１０が配置されており、第２放熱部８２ｂと室内ファン３０の間に、室内熱交換器６０が配置されている。
【００３７】
図４に示すように、室内熱交換器１０の下方には、室内熱交換器１０での結露で生じた水分を受けるドレンパンＤＰ１が構成されている。室内熱交換器６０の下方にも、室内熱交換器６０での結露で生じた水分を受けるドレンパンＤＰ２が構成されている。また、室内ファン３０と、鉄道車両の客室ＰＲＭとの間には、ダクトＤＴが介在している。
【００３８】
室内ファン３０は、リターン口５１ａを通じて、客室ＰＲＭから室内空気を吸い上げると共に、吸い上げた室内空気を、第１放熱部８２ａと室内熱交換器１０をこの順に通過させたのち、ダクトＤＴを通じて客室ＰＲＭに戻す。ダクトＤＴは、室内ファン３０が送出した室内空気を、客室ＰＲＭへ案内する。
【００３９】
同様に、室内ファン３０は、リターン口５１ｂからも室内空気を吸い上げると共に、吸い上げた室内空気を、第２放熱部８２ｂと室内熱交換器６０をこの順に通過させたのち、ダクトＤＴを通じて、客室ＰＲＭに戻す。
【００４０】
冷房運転では、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂを発熱させない状態で、第１冷凍サイクルＲＣ１と第２冷凍サイクルＲＣ２を稼働させ、室内熱交換器１０と６０を冷却された状態とする。これにより、客室ＰＲＭを冷房できる。冷房運転を終えた後に、室内ファン３０を稼働させたまま、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂを発熱させることで、室内熱交換器１０と６０を乾燥できる。
【００４１】
暖房運転では、第１冷凍サイクルＲＣ１と第２冷凍サイクルＲＣ２を稼働させず、室内ファン３０を稼働させた状態で、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂを発熱させる。これにより、客室ＰＲＭを暖房できる。
【００４２】
上述した冷房、室内熱交換器１０と６０の乾燥、及び暖房を実現する為に、廃熱回収機８０、室内ファン３０、第１冷凍サイクルＲＣ１、及び第２冷凍サイクルＲＣ２を制御するのが、図１に示した制御装置９０である。
【００４３】
図１に示すように、制御装置９０は、ユーザによって操作される入力部９１と、制御プログラム９２ａを記憶するメモリ９２と、制御プログラム９２ａを実行することにより、第１冷凍サイクルＲＣ１、図３に示す第２冷凍サイクルＲＣ２、室内ファン３０、室外ファン４０、及びポンプ８４と電磁弁８５の少なくともいずれかを制御するプロセッサ９３とを有する。
【００４４】
入力部９１は、ユーザの操作に応じて、冷房運転を開始する旨の冷房ＯＮ信号、暖房運転を開始する旨の暖房ＯＮ信号、又は鉄道車両の回送を開始する旨の回送開始信号のいずれかをプロセッサ９３に出力する。プロセッサ９３は、入力部９１から受信する信号に応じて、客室の冷房とその後の室内熱交換器１０及び６０の乾燥とを行う冷房乾燥制御、及び客室を暖房する暖房制御を行う。
【００４５】
制御プログラム９２ａが、プロセッサ９３に冷房乾燥制御を行う機能と、暖房制御を行う機能とを実現させる。以下、図５と図６を参照し、制御プログラム９２ａによって実現されるプロセッサ９３の動作について具体的に説明する。
【００４６】
図５を参照し、まず冷房乾燥制御について説明する。プロセッサ９３は、入力部９１から冷房ＯＮ信号を受信すると（ステップＳ１１）、室内ファン３０と室外ファン４０を稼働させ（ステップＳ１２）、次いで圧縮機２２と７２を稼働させる（ステップＳ１３）。
【００４７】
圧縮機２２の稼働により、図３で、第１冷凍サイクルＲＣ１にて、室内熱交換器１０と協働機器群２０との間で冷媒の授受が始まる。同様に、圧縮機７２の稼働により、第２冷凍サイクルＲＣ２にて、室内熱交換器６０と協働機器群７０との間で冷媒の授受が始まる。
【００４８】
そして、図４で、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂは発熱しておらず、室内熱交換器１０と６０は冷却された状態となる。この為、室内熱交換器１０と６０で室内空気が冷却され、客室ＰＲＭが冷房される。
【００４９】
室内熱交換器１０と６０で室内空気が冷却される際、室内熱交換器１０と６０に結露が生じる。この結露で生じた水分は、ドレンパンＤＰ１とＤＰ２を通じて外部に排出されるが、完全に排出することはできず、室内熱交換器６０の表面やドレンパンＤＰ１とＤＰ２に水分が残留する。
【００５０】
図５に戻り、次に、プロセッサ９３は、入力部９１から回送開始信号を受信すると（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、室内ファン３０を稼働させたまま、圧縮機２２及び７２と室外ファン４０の稼働を停止させる（ステップＳ１５）。
【００５１】
圧縮機２２の稼働停止により、図３で、第１冷凍サイクルＲＣ１にて、室内熱交換器１０と協働機器群２０との間での冷媒の授受が停止する。同様に、圧縮機７２の稼働停止により、第２冷凍サイクルＲＣ２にて、室内熱交換器６０と協働機器群７０との間での冷媒の授受が停止する。こうして冷房運転が終了する。
【００５２】
なお、従来、冷房運転を終えた直後は、図４で、ダクトＤＴが、ダクトＤＴ内の空気より冷たい状態となる為、ダクトＤＴの内面や外面も、結露により湿った状態となる場合があった。そして、このことも、かびや異臭の原因となっていた。本実施形態では、後述するように、このダクトＤＴの内面や外面の湿りも抑制される。
【００５３】
図５に戻り、次にプロセッサ９３は、廃熱回収機８０を放熱状態に制御する（ステップＳ１６）。廃熱回収機８０を放熱状態とすることにより、図４で、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂが発熱した状態となる。このとき、室内熱交換器１０と６０の冷却は停止しており、室内ファン３０は稼働している。
【００５４】
第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂで加熱された室内空気が、室内熱交換器１０と６０に当たることで、冷房中に室内熱交換器１０と６０に付着した水分が乾燥する。
【００５５】
また、第１放熱部８２ａは、室内ファン３０によって形成される室内空気の流れの経路におけるドレンパンＤＰ１より上流に配置されているので、冷房中にドレンパンＤＰ１に残留した水分も乾燥する。同様に、第２放熱部８２ｂは、室内ファン３０によって形成される室内空気の流れの経路におけるドレンパンＤＰ２より上流に配置されているので、冷房中にドレンパンＤＰ２に残留した水分も乾燥する。
【００５６】
また、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂで加熱された室内空気が、室内ファン３０からダクトＤＴに送出されるので、ダクトＤＴの内面の湿りも抑制される。以上のようにして、かびや異臭の原因を取り除くことができる。
【００５７】
なお、室内熱交換器１０と６０、ドレンパンＤＰ１とＤＰ２、及びダクトＤＴの乾燥中は、客室ＰＲＭに、暖められた室内空気が送出される。しかし、プロセッサ９３が上述した回送開始信号を受信したとき、鉄道車両は回送を開始しており、このとき客室ＰＲＭに一般乗客は居ない。このため、乗客の快適性が損なわれる問題は生じない。
【００５８】
図５に戻り、プロセッサ９３は、上述のようにして、室内熱交換器１０と６０、ドレンパンＤＰ１とＤＰ２、及びダクトＤＴの乾燥を、乾燥に要する時間として予め定められた一定時間継続させると（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、廃熱回収機８０を放熱停止状態に制御し（ステップＳ１８）、室内ファン３０の稼働を停止し（ステップＳ１９）、冷房乾燥制御を終了する。
【００５９】
図６を参照し、次に、暖房制御について説明する。プロセッサ９３は、入力部９１から暖房ＯＮ信号を受信すると（ステップＳ２１）、廃熱回収機８０を放熱状態に制御し（ステップＳ２２）、室内ファン３０を稼働させる（ステップＳ２３）。これにより、図４に示す第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂで、室内空気が温められる。即ち、客室ＰＲＭが暖房される。
【００６０】
次に、プロセッサ９３は、入力部９１から回送開始信号を受信すると（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、廃熱回収機８０を放熱停止状態に制御し（ステップＳ２５）、室内ファン３０の稼働を停止させ（ステップＳ２６）、暖房制御を終了する。
【００６１】
以上説明した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００６２】
冷房中に、室内熱交換器１０と６０、ドレンパンＤＰ１とＤＰ２、及びダクトＤＴに付着した水分が、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂの放熱によって除去される。この為、かびや異臭の発生を抑制できる。
【００６３】
また、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂが放出する熱として、廃熱が用いられるので、水分の除去と、客室ＰＲＭの暖房とに要する電力の消費が従来よりも小さく抑えられる。
【００６４】
なお、廃熱を、圧縮機２２及び７２や、圧縮機２２及び７２に電力を供給する補機用インバータから回収することも可能ではある。しかし、圧縮機２２及び７２や補機用インバータは、圧縮機２２及び７２の停止後は、発熱が次第に止む。この為、圧縮機２２及び７２や補機用のインバータを廃熱源ＷＳとすると、室内熱交換器１０と６０、ドレンパンＤＰ１とＤＰ２、及びダクトＤＴを乾燥できない訳ではないが、長時間にわたって廃熱による乾燥を継続させることは難しい。
【００６５】
この点、本実施形態では、廃熱を、電動機ＥＭＤに電力を供給する主回路（main power circuit）の構成要素であるインバータＩＮＶから回収する。インバータＩＮＶの発熱は、圧縮機２２及び７２の停止後も継続する。この為、圧縮機２２及び７２を停止し、冷房運転を終えた後も、残留した水分を蒸発させるのに充分に高い温度の廃熱によって、室内熱交換器１０と６０、ドレンパンＤＰ１とＤＰ２、及びダクトＤＴの長時間にわたる乾燥が可能である。この結果、かびや異臭の発生を抑制する効果を高めることができる。
【００６６】
［実施形態２］
上記実施形態１では、インバータＩＮＶを廃熱源ＷＳに用いたが、インバータＩＮＶに限らず、圧縮機２２及び７２の停止後も発熱が可能な部材を廃熱源ＷＳに用いることで、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。以下、その具体例を説明する。なお、廃熱源ＷＳ以外の構成及び動作は、実施形態１と同じである為、説明を省略する。
【００６７】
図７に示すように、本実施形態では、発電ブレーキ抵抗（Dynamic Braking Resistor）ＤＢＲを廃熱源ＷＳに用いる。廃熱回収部８１は、発電ブレーキ抵抗ＤＢＲと熱的に結合している。なお、図７では、理解を容易にする為に、流体配管８３の図示は省略している。
【００６８】
発電ブレーキ抵抗ＤＢＲは、鉄道車両にブレーキを掛ける際に、電動機ＥＭＤと共に閉回路を構成する。その閉回路において、電動機ＥＭＤで生じた起電力が発電ブレーキ抵抗ＤＢＲに印加される。発電ブレーキ抵抗ＤＢＲは、電動機ＥＭＤで生じた起電力をジュール熱に変換することで、電動機ＥＭＤの回転に制動力を生じさせる。
【００６９】
発電ブレーキ抵抗ＤＢＲは、圧縮機２２及び７２の停止後も発熱が可能である。この為、これを廃熱源ＷＳに用いることで、冷房運転を終えた後でも、残留した水分を蒸発させるのに充分に高い温度の廃熱によって、室内熱交換器１０と６０、ドレンパンＤＰ１とＤＰ２、及びダクトＤＴの長時間にわたる乾燥が可能である。
【００７０】
［実施形態３］
上記実施形態１と２では、１つの廃熱源ＷＳから廃熱を回収したが、複数の廃熱源ＷＳから廃熱を回収してもよい。以下、その具体例を説明する。なお、実施形態２と同様に、廃熱源ＷＳ以外の構成及び動作は、実施形態１と同じである為、説明を省略する。
【００７１】
図８に示すように、本実施形態では、廃熱回収部８１を、インバータＩＮＶから廃熱を回収する第１廃熱回収部８１ａと、発電ブレーキ抵抗ＤＢＲから廃熱を回収する第２廃熱回収部８１ｂと、電動機ＥＭＤから廃熱を回収する第３廃熱回収部８１ｃとから構成している。なお、図８では、理解を容易にする為に、流体配管８３を一部のみ示す。
【００７２】
インバータＩＮＶ、発電ブレーキ抵抗ＤＢＲ、及び電動機ＥＭＤの３つの廃熱源ＷＳから廃熱を回収できるので、上記実施形態１や２と比べて、より高い温度での、室内熱交換器１０と６０、ドレンパンＤＰ１とＤＰ２、及びダクトＤＴの乾燥が可能である。また、ここでは、廃熱源ＷＳが３つの場合を示したが、廃熱源ＷＳは、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００７３】
なお、鉄道車両を構成する電気回路には、主回路と補助回路とがある。主回路は、電動機ＥＭＤと、電動機ＥＭＤに電力を供給する第１電源回路としてのインバータＩＮＶとを含む。補助回路は、鉄道車両に搭載される図示せぬ電気品（電動機ＥＭＤを除く）と、電気品に電力を供給する図示せぬ第２電源回路としての補機用インバータとを含む。本実施形態３では、主回路を構成する電動機ＥＭＤとインバータＩＮＶを廃熱源ＷＳに用いたが、補助回路を構成する補機用インバータを廃熱源ＷＳに用いてもよい。補機用インバータとしては、ＣＶＣＦ（Constant Voltage Constant Frequency）型のＳＩＶ（Statistic Inverter）が例示される。補機用インバータが電力を供給する電気品としては、前照灯、尾灯、室内灯、車内案内表示器、圧縮機２２及び７２、並びにブレーキ制御装置が例示される。
【００７４】
［実施形態４］
上記実施形態１では、図４に示したように、第１放熱部８２ａを室内空気の流れの経路における室内熱交換器１０より上流に配置し、第２放熱部８２ｂを室内熱交換器６０より上流に配置した。第１放熱部８２ａの位置は、室内熱交換器１０に放熱できれば特に限定されず、第２放熱部８２ｂの位置も、室内熱交換器６０に放熱できれば特に限定されない。以下、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂの位置を変更した具体例を説明する。なお、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂの配置以外は、実施形態１と同じであり、動作も実施形態１と基本的に同じである為、差異のみ述べる。
【００７５】
図９に示すように、本実施形態では、第１放熱部８２ａが、室内空気の流れの経路における室内熱交換器１０より下流に配置されている。第２放熱部８２ｂは、室内空気の流れの経路における室内熱交換器６０より下流に配置されている。
【００７６】
本実施形態では、冷房後の室内熱交換器１０と６０の乾燥は、室内ファン３０の稼働を停止させた状態で行う。具体的には、図５のステップＳ１５において、プロセッサ９３が室内ファン３０の稼働も停止させる。また、図５のステップＳ１９は省略する。
【００７７】
室内ファン３０の稼働が停止していても、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂを放熱状態に制御することで、これらが廃熱を輻射する。即ち、第１放熱部８２ａの輻射熱で、室内熱交換器１０とドレンパンＤＰ１が加熱され乾燥し、第２放熱部８２ｂの輻射熱で、室内熱交換器１０とドレンパンＤＰ１が加熱され乾燥する。加熱による除菌効果で、異臭の発生が抑えられる。また、乾燥に際し、室内ファン３０を稼働させないので、その分、電力の消費が抑えられる。
【００７８】
なお、ここでは、室内熱交換器１０と６０の乾燥時に、室内ファン３０を停止させる例を示したが、室内熱交換器１０と６０の乾燥時は、室内ファン３０を停止させずに、室内ファン３０の回転数を制御したり、ダンパを用いたりして、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂを通過する風量を制限してもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、プロセッサ９３は、既述の冷房乾燥制御と暖房制御に加えて、客室ＰＲＭの除湿を行う除湿制御も行う。なお、理解を容易にする為に、これらの制御はそれぞれ独立しているものとして説明する。入力部９１は、ユーザの操作に応じて、除湿を開始する旨の除湿ＯＮ信号をプロセッサ９３に出力する機能も有する。以下、図１０を参照し、制御プログラム９２ａによって実現される除湿制御について説明する。
【００８０】
図１０に示すように、プロセッサ９３は、入力部９１から除湿ＯＮ信号を受信すると（ステップＳ３１）、室内ファン３０と室外ファン４０を稼働させ（ステップＳ３２）、次いで廃熱回収機８０を放熱状態に制御すると共に（ステップＳ３３）、圧縮機２２と７２を稼働させる（ステップＳ３４）。
【００８１】
これにより、図９で、室内空気がまず室内熱交換器１０で冷却される。これにより、室内空気に含まれる水分が室内熱交換器１０で凝縮することで、室内空気に含まれる水分が除去される。このとき、冷房の場合と同様に、室内熱交換器１０に結露が生じる。
【００８２】
次に、第１放熱部８２ａで室内空気が適度に暖められ、客室ＰＲＭに戻される。こうして、冷房の場合とは異なり、客室ＰＲＭの温度を極端に低下させずに、湿度のみを下げることができる。室内熱交換器６０と第２放熱部８２ｂでも同様に除湿がなされる。
【００８３】
なお、図１で、廃熱回収機８０が、流体配管８３を流れるブラインの流量を調整できる流量調整弁をさらに備えてもよい。プロセッサ９３が、その流量調整弁の開度を制御することで、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂの発熱量を調整できる。
【００８４】
図１０に戻り、次に、プロセッサ９３は、入力部９１から回送開始信号を受信すると（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、廃熱回収機８０を放熱状態にしたまま、室内ファン３０と、室外ファン４０と、圧縮機２２及び７２の稼働を停止させる（ステップＳ３６）。
【００８５】
これにより、第１放熱部８２ａの輻射熱で、室内熱交換器１０とドレンパンＤＰ１が加熱され乾燥し、第２放熱部８２ｂの輻射熱で、室内熱交換器１０とドレンパンＤＰ１が加熱され乾燥する。なお、廃熱回収機８０が、上述した流量調整弁を備える場合は、ステップＳ３６では流量調整弁の開度を最大とすることが好ましい。
【００８６】
プロセッサ９３は、室内熱交換器１０と６０、及びドレンパンＤＰ１とＤＰ２の乾燥を、乾燥に要する時間として予め定められた一定時間継続させると（ステップＳ３７；ＹＥＳ）、廃熱回収機８０を放熱停止状態に制御し（ステップＳ３８）、除湿制御を終了する。以上説明したように、本実施形態によれば、客室ＰＲＭの除湿も行うことができる。
【００８７】
［実施形態５］
上記実施形態１〜４では、空気調和の対象となる被空調室としての客室ＰＲＭから取り込まれた空気と熱交換する室内熱交換器１０と６０を、蒸発器として用いた。被空調室の外部から取り込まれた空気と熱交換する室外熱交換器２３と７３を、蒸発器として用いてもよい。以下、その具体例を説明する。
【００８８】
図１１に示すように、本実施形態に係る鉄道車両用空気調和装置２００は、冷媒を蒸発させる蒸発器としての室外熱交換器２１０と、室外熱交換器２１０との間で冷媒を授受することにより、室外熱交換器２１０と共に冷媒を用いて冷凍サイクルＲＣ３を構成する協働機器群２２０とを備える。
【００８９】
協働機器群２２０は、室外熱交換器２１０を経た冷媒から液体を分離し、蒸発された冷媒のみを通過させる気液分離器２２１と、気液分離器２２１を経た冷媒を圧縮する圧縮機２２２と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器としての室内熱交換器２２３と、凝縮された冷媒を膨張させて室外熱交換器２１０に戻す膨張器２２４と、上記各部２２１〜２２４を接続し、冷媒を案内する冷媒配管２２５とで構成されている。
【００９０】
冷凍サイクルＲＣ３は、鉄道車両の客室ＰＲＭを暖房する。即ち、室内熱交換器２２３は、室内空気に熱を放出することにより、冷媒を凝縮させる。室外熱交換器２１０は、室外空気から熱を吸収することにより、冷媒を蒸発させる。
【００９１】
本実施形態では、放熱部８２は、蒸発器用ファンとしての室外ファン４０が形成する室外空気の流れの経路における室外熱交換器２１０より上流に配置されている。
【００９２】
客室ＰＲＭの暖房中、室外熱交換器２１０に霜が生じうる。この霜は、室外熱交換器２１０を構成するフィンとフィンの間の目を詰まらせ、熱交換の効率を低下させる原因となる。そこで、本実施形態では、廃熱回収機８０が室外熱交換器２１０に廃熱を放出することで除霜を行う。入力部９１は、ユーザの操作に応じて、除霜を開始する旨の除霜ＯＮ信号をプロセッサ９３に出力する機能を有する。
【００９３】
以下、図１２を参照し、制御プログラム９２ａによって実現される除霜制御について説明する。なお、前提として、プロセッサ９３が、圧縮機２２２、室内ファン３０、室外ファン４０を稼働させており、客室ＰＲＭの暖房が行われているものとする。
【００９４】
図１２に示すように、プロセッサ９３は、客室ＰＲＭの暖房中に、入力部９１から除霜ＯＮ信号を受信すると（ステップＳ４１；ＹＥＳ）、圧縮機２２２の稼働を停止させる（ステップＳ４２）。これにより、室外熱交換器２１０と協働機器群２２０との間での冷媒の授受が停止する。なお、このとき、室外ファン４０は稼働したままである。
【００９５】
次に、プロセッサ９３は、廃熱回収機８０を放熱状態に制御する（ステップＳ４３）。すると、放熱部８２が廃熱を放出し、放熱部８２で加熱された室外空気が、室外ファン４０によって室外熱交換器２１０に当てられる。これにより、暖房中に室外熱交換器２１０に付着した霜が除去される。
【００９６】
プロセッサ９３は、以上のようにして、室外熱交換器２１０の除霜を、除霜に要する時間として予め定められた一定時間継続させると（ステップＳ４４；ＹＥＳ）、廃熱回収機８０を放熱停止状態に制御し（ステップＳ４５）、圧縮機２２２の稼働を再開させ（ステップＳ４６）、客室ＰＲＭの暖房に復帰する。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態によれば、暖房中に室外熱交換器２１０に付着した霜を除去できる。室外熱交換器２１０に放出する熱として廃熱が用いられるので、霜の除去に要する電力の消費が抑えられる。
【００９８】
なお、従来は、冷凍サイクルＲＣ３における冷媒の循環方向を反転させ、室外熱交換器２１０を凝縮器として機能させることで除霜を行っていた。この為、除霜中は、蒸発器として機能する室内熱交換器２２３で冷まされた冷気が客室ＰＲＭに送り込まれ、客室ＰＲＭの快適性が損なわれる問題が生じていた。
【００９９】
これに対し、本実施形態では、冷凍サイクルＲＣ３における冷媒の循環方向を反転させずに除霜を行えるので、除霜中も客室ＰＲＭの快適性が損なわれにくい。
【０１００】
以上、本発明の実施形態について説明した。本発明はこれに限られず、以下に述べる変形も可能である。
【０１０１】
上記実施形態１では、ユーザが入力部９１を用いて、鉄道車両を回送させる旨の回送開始信号をプロセッサ９３に与えることを契機として、室内熱交換１０と６０の乾燥を行った。室内熱交換１０と６０の乾燥を開始する契機となる信号は、回送を行う場合に発せられるものに限られない。客室ＰＲＭに乗客が居ないことを検出するセンサを配置し、そのセンサが、乗客が居ないことを表す乗客不在信号をプロセッサ９３に与えてもよい。プロセッサ９３は、乗客不在信号を契機として、室内熱交換１０と６０の乾燥を行わせる。
【０１０２】
上記実施形態５では、ユーザが入力部９１を用いて、除霜を行う旨の除霜ＯＮ信号をプロセッサ９３に与えることを契機として、室外熱交換器２１０の除霜を行った。室外熱交換器２１０の除霜を開始する契機となる信号は、必ずしもユーザが与えなくてもよい。室外熱交換器２１０の着霜を検出するセンサが出力する着霜検出信号や、室外熱交換器２１０の熱交換率の低下を検出するセンサが出力する熱交換率低下信号を契機として、プロセッサ９３が、室外熱交換器２１０の除霜を行わせてもよい。
【０１０３】
上記実施形態１〜５では、蒸発器の乾燥又は除霜を予め定められた一定時間継続した後に、廃熱回収機８０を放熱状態から放熱停止状態に切り替えたが、室内熱交換器１０又は６０を通過した空気の温度や、放熱部８２の室内空気が流出する面の温度の計測値を用いて、廃熱回収機８０を放熱状態から放熱停止状態に切り替えるか否かの判定をプロセッサ９３が行ってもよい。具体的には、温度センサを用いて、室内熱交換器１０又は６０を通過した空気の温度や、放熱部８２の室内空気が流出する面の温度を計測し、その計測値が予め定めた上限値に達した場合に、プロセッサ９３が廃熱回収機８０を放熱状態から放熱停止状態に切り替えるようにしてもよい。
【０１０４】
上記実施形態１〜５に係る鉄道車両用空気調和装置１００と２００は、鉄道車両の車室の空調に用いることができる。本明細書において、車室とは、鉄道車両において人が乗る為に画定された空間を指す。上記実施形態１〜５では、被空調室としての車室が客室である場合を例示したが、車室としての運転室を空調することもできる。
【０１０５】
上記実施形態１〜５では、鉄道車両用空気調和装置１００と２００を示したが、本発明の空気調和装置は、鉄道車両に用いるものに限定されない。本発明の空気調和装置は、車両の一例としての電気自動車に用いることもできる。電気自動車が備える電動機、その電動機に電力を供給する電源回路、及び電動機で生じた起電力が印加される発電ブレーキ抵抗の少なくとも何れかを廃熱源として用いることもできる。また、本発明の空気調和装置は、住宅における居住空間の空調に用いることもできる。この場合、給湯器を廃熱源として用いることもできる。
【０１０６】
本発明は、その広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされる。上記実施形態は、本発明を説明する為のものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。請求の範囲及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の空気調和装置は、室内の空調を行うものとして広く用いることができる。本発明の空気調和装置は、車両、特に鉄道車両の客室及び運転室内の空調用に好適である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０…室内熱交換器、２０…協働機器群、２１…気液分離器、２２…圧縮機、２３…室外熱交換器、２４…膨張器、２５…冷媒配管、３０…室内ファン（蒸発器用ファン）、４０…室外ファン、５０…ケーシング、５１…基枠、５１ａ，５１ｂ…リターン口、５２…天板、５３…仕切板、６０…室内熱交換器、７０…協働機器群、７１…気液分離器、７２…圧縮機、７３…室外熱交換器、７４…膨張器、７５…冷媒配管、８０…廃熱回収機、８１…廃熱回収部、８１ａ…第１廃熱回収部、８１ｂ…第２廃熱回収部、８１ｃ…第３廃熱回収部、８２…放熱部、８２ａ…第１放熱部、８２ｂ…第２放熱部、８３…流体配管、８４…ポンプ、８５…電磁弁、９０…制御装置、９１…入力部、９２…メモリ、９２ａ…制御プログラム、９３…プロセッサ、１００，２００…鉄道車両用空気調和装置、２１０…室外熱交換器（蒸発器）、２２０…協働機器群、２２１…気液分離器、２２２…圧縮機、２２３…室内熱交換器、２２４…膨張器、２２５…冷媒配管、ＲＣ１…第１冷凍サイクル、ＲＣ２…第２冷凍サイクル、ＲＣ３…冷凍サイクル、ＷＳ…廃熱源、ＥＭＤ…電動機（廃熱源）、ＩＮＶ…インバータ（廃熱源）、ＤＢＲ…発電ブレーキ抵抗（廃熱源）、ＷＨＬ…車輪、Ｓ１…室外機室、Ｓ２…室内機室、ＤＰ１，ＤＰ２…ドレンパン、ＤＴ…ダクト、ＰＲＭ…客室（被空調室）。
【図１】
2018020620.tif 000003
【図２】
2018020620.tif 000004
【図３】
2018020620.tif 000005
【図４】
2018020620.tif 000006
【図５】
2018020620.tif 000007
【図６】
2018020620.tif 000008
【図７】
2018020620.tif 000009
【図８】
2018020620.tif 000010
【図９】
2018020620.tif 000011
【図１０】
2018020620.tif 000012
【図１１】
2018020620.tif 000013
【図１２】
2018020620.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月24日(2017.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成する為に、本発明に係る空気調和装置は、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、
前記蒸発器に当たる空気の流れを形成する蒸発器用ファンと、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能であり、前記放熱部が、前記空気の流れの経路における前記蒸発器より上流に配置されている廃熱回収機と、
前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受が行われているときに、前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御し、前記冷媒の授受が停止しているときに、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させた状態で、前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する制御装置と、
を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る鉄道車両用空気調和装置のブロック図
【図２】実施形態１に係る廃熱回収機の廃熱回収部の概念図
【図３】実施形態１に係る鉄道車両用空気調和装置の平面図
【図４】実施形態１に係る廃熱回収機の放熱部と室内熱交換器の周辺の構造とを示す部分断面図
【図５】実施形態１に係る冷房乾燥制御のフローチャート
【図６】実施形態１に係る暖房制御のフローチャート
【図７】実施形態２に係る廃熱回収機の廃熱回収部の概念図
【図８】実施形態３に係る廃熱回収機の廃熱回収部の概念図
【図９】参考例に係る廃熱回収機の放熱部と室内熱交換器の周辺の構造とを示す部分断面図
【図１０】参考例に係る除湿制御のフローチャート
【図１１】実施形態４に係る鉄道車両用空気調和装置のブロック図
【図１２】実施形態４に係る除霜制御のフローチャート
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
［参考例］
上記実施形態１では、図４に示したように、第１放熱部８２ａを室内空気の流れの経路における室内熱交換器１０より上流に配置し、第２放熱部８２ｂを室内熱交換器６０より上流に配置した。以下、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂの位置を変更した参考例を説明する。なお、第１放熱部８２ａと第２放熱部８２ｂの配置以外は、実施形態１と同じであり、動作も実施形態１と基本的に同じである為、差異のみ述べる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
図９に示すように、本参考例では、第１放熱部８２ａが、室内空気の流れの経路における室内熱交換器１０より下流に配置されている。第２放熱部８２ｂは、室内空気の流れの経路における室内熱交換器６０より下流に配置されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
本参考例では、冷房後の室内熱交換器１０と６０の乾燥は、室内ファン３０の稼働を停止させた状態で行う。具体的には、図５のステップＳ１５において、プロセッサ９３が室内ファン３０の稼働も停止させる。また、図５のステップＳ１９は省略する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
また、本参考例では、プロセッサ９３は、既述の冷房乾燥制御と暖房制御に加えて、客室ＰＲＭの除湿を行う除湿制御も行う。なお、理解を容易にする為に、これらの制御はそれぞれ独立しているものとして説明する。入力部９１は、ユーザの操作に応じて、除湿を開始する旨の除湿ＯＮ信号をプロセッサ９３に出力する機能も有する。以下、図１０を参照し、制御プログラム９２ａによって実現される除湿制御について説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
プロセッサ９３は、室内熱交換器１０と６０、及びドレンパンＤＰ１とＤＰ２の乾燥を、乾燥に要する時間として予め定められた一定時間継続させると（ステップＳ３７；ＹＥＳ）、廃熱回収機８０を放熱停止状態に制御し（ステップＳ３８）、除湿制御を終了する。以上説明したように、本参考例によれば、客室ＰＲＭの除湿も行うことができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
［実施形態４］
上記実施形態１〜３では、空気調和の対象となる被空調室としての客室ＰＲＭから取り込まれた空気と熱交換する室内熱交換器１０と６０を、蒸発器として用いた。被空調室の外部から取り込まれた空気と熱交換する室外熱交換器２３と７３を、蒸発器として用いてもよい。以下、その具体例を説明する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
上記実施形態４では、ユーザが入力部９１を用いて、除霜を行う旨の除霜ＯＮ信号をプロセッサ９３に与えることを契機として、室外熱交換器２１０の除霜を行った。室外熱交換器２１０の除霜を開始する契機となる信号は、必ずしもユーザが与えなくてもよい。室外熱交換器２１０の着霜を検出するセンサが出力する着霜検出信号や、室外熱交換器２１０の熱交換率の低下を検出するセンサが出力する熱交換率低下信号を契機として、プロセッサ９３が、室外熱交換器２１０の除霜を行わせてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
上記実施形態１〜４では、蒸発器の乾燥又は除霜を予め定められた一定時間継続した後に、廃熱回収機８０を放熱状態から放熱停止状態に切り替えたが、室内熱交換器１０又は６０を通過した空気の温度や、放熱部８２の室内空気が流出する面の温度の計測値を用いて、廃熱回収機８０を放熱状態から放熱停止状態に切り替えるか否かの判定をプロセッサ９３が行ってもよい。具体的には、温度センサを用いて、室内熱交換器１０又は６０を通過した空気の温度や、放熱部８２の室内空気が流出する面の温度を計測し、その計測値が予め定めた上限値に達した場合に、プロセッサ９３が廃熱回収機８０を放熱状態から放熱停止状態に切り替えるようにしてもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
上記実施形態１〜４に係る鉄道車両用空気調和装置１００と２００は、鉄道車両の車室の空調に用いることができる。本明細書において、車室とは、鉄道車両において人が乗る為に画定された空間を指す。上記実施形態１〜４では、被空調室としての車室が客室である場合を例示したが、車室としての運転室を空調することもできる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
上記実施形態１〜４では、鉄道車両用空気調和装置１００と２００を示したが、本発明の空気調和装置は、鉄道車両に用いるものに限定されない。本発明の空気調和装置は、車両の一例としての電気自動車に用いることもできる。電気自動車が備える電動機、その電動機に電力を供給する電源回路、及び電動機で生じた起電力が印加される発電ブレーキ抵抗の少なくとも何れかを廃熱源として用いることもできる。また、本発明の空気調和装置は、住宅における居住空間の空調に用いることもできる。この場合、給湯器を廃熱源として用いることもできる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、
前記蒸発器に当たる空気の流れを形成する蒸発器用ファンと、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能であり、前記放熱部が、前記空気の流れの経路における前記蒸発器より上流に配置されている廃熱回収機と、
前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受が行われているときに、前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御し、前記冷媒の授受が停止しているときに、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させた状態で、前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する制御装置と、
を備える空気調和装置。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受を行わせており、前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御しており、かつ前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させている状態から、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させたまま、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に切り替える制御を行う、
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記空気調和装置が、鉄道車両に設けられるものであり、
前記蒸発器が、前記鉄道車両の客室から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させ、
前記制御装置が、前記客室に乗客が居ないことを表す信号を外部から受けた場合に、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させた状態で、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する、
請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記空気調和装置が、車両に設けられるものであり、
前記廃熱源が、前記車両を推進させる電動機、前記電動機に電力を供給する第１電源回路、前記車両に搭載される電気品に電力を供給する第２電源回路、及び前記電動機で生じた起電力が印加される発電ブレーキ抵抗の少なくともいずれかである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記蒸発器が、空気調和の対象となる被空調室から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記蒸発器が、空気調和の対象となる被空調室の外部から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、の間で前記冷媒の授受を行わせることにより、空気調和の対象となる被空調室を冷房する冷房ステップと、
前記冷媒の授受を停止させ、廃熱で加熱された空気を前記蒸発器に当てることにより、前記冷房ステップで前記蒸発器に付着した水分を乾燥させる乾燥ステップと、
を含む空気調和方法。
【請求項８】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、の間で前記冷媒の授受を行わせることにより、空気調和の対象となる被空調室を暖房する暖房ステップと、
前記冷媒の授受を停止させ、廃熱で加熱された空気を前記蒸発器に当てることにより、前記暖房ステップで前記蒸発器に付着した霜を除去する除霜ステップと、
を含む空気調和方法。
【請求項９】
コンピュータに、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、の間で前記冷媒の授受を行わせることにより、空気調和の対象となる被空調室を冷房する冷房制御を行う機能と、
前記冷媒の授受を停止させ、廃熱で加熱された空気を前記蒸発器に当てることにより、前記冷房制御中に前記蒸発器に付着した水分を乾燥させる乾燥制御を行う機能と、
を実現させる制御プログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、の間で前記冷媒の授受を行わせることにより、空気調和の対象となる被空調室を暖房する暖房制御を行う機能と、
前記冷媒の授受を停止させ、廃熱で加熱された空気を前記蒸発器に当てることにより、前記暖房制御中に前記蒸発器に付着した霜を除去する除霜制御を行う機能と、
を実現させる制御プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月30日(2017.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、
前記蒸発器に当たる空気の流れを形成する蒸発器用ファンと、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能であり、前記放熱部が、前記空気の流れの経路における前記蒸発器より上流に配置されている廃熱回収機と、
前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受が行われているときに、前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御し、前記冷媒の授受が停止しているときに、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させた状態で、前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する制御装置と、
を備える空気調和装置。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受を行わせており、前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御しており、かつ前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させている状態から、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させたまま、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に切り替える制御を行う、
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記空気調和装置が、鉄道車両に設けられるものであり、
前記蒸発器が、前記鉄道車両の客室から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させ、
前記制御装置が、前記客室に乗客が居ないことを表す信号を外部から受けた場合に、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させた状態で、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御する、
請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記空気調和装置が、車両に設けられるものであり、
前記廃熱源が、前記車両を推進させる電動機、前記電動機に電力を供給する第１電源回路、前記車両に搭載される電気品に電力を供給する第２電源回路、及び前記電動機で生じた起電力が印加される発電ブレーキ抵抗の少なくともいずれかである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記蒸発器が、空気調和の対象となる被空調室から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記蒸発器が、空気調和の対象となる被空調室の外部から取り込まれた空気と熱交換することにより、前記冷媒を蒸発させる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、
前記蒸発器に当たる空気の流れを形成する蒸発器用ファンと、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能であり、前記放熱部が、前記空気の流れの経路における前記蒸発器より上流に配置されている廃熱回収機と、
を用いる空気調和方法であって、
前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御した状態で、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させ、かつ前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受を行わせることにより、空気調和の対象となる被空調室を冷房する冷房ステップと、
前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させたまま、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御することにより、前記冷房ステップで前記蒸発器に付着した水分を乾燥させる乾燥ステップと、
を含む空気調和方法。
【請求項８】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器との間で前記冷媒を授受することにより、前記蒸発器と共に前記冷媒を用いて冷凍サイクルを構成する協働機器群と、
前記蒸発器に当たる空気の流れを形成する蒸発器用ファンと、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能であり、前記放熱部が、前記空気の流れの経路における前記蒸発器より上流に配置されている廃熱回収機と、
を用いる空気調和方法であって、
前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御した状態で、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させ、かつ前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受を行わせることにより、空気調和の対象となる被空調室を暖房する暖房ステップと、
前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させたまま、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御することにより、前記暖房ステップで前記蒸発器に付着した霜を除去する除霜ステップと、
を含む空気調和方法。
【請求項９】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器との間で冷媒を授受する協働機器群とによって構成される冷凍サイクルと、
前記蒸発器に当たる空気の流れを形成する蒸発器用ファンと、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能であり、前記放熱部が、前記空気の流れの経路における前記蒸発器より上流に配置されている廃熱回収機と、
を制御するコンピュータに、
前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御した状態で、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させ、かつ前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受を行わせることにより、空気調和の対象となる被空調室を冷房する冷房制御を行う機能と、
前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させたまま、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御することにより、前記冷房制御中に前記蒸発器に付着した水分を乾燥させる乾燥制御を行う機能と、
を実現させる制御プログラム。
【請求項１０】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器との間で冷媒を授受する協働機器群とによって構成される冷凍サイクルと、
前記蒸発器に当たる空気の流れを形成する蒸発器用ファンと、
廃熱源から廃熱を回収する廃熱回収部、及び自己に伝えられた熱を前記蒸発器に放出する放熱部を有し、前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられて前記放熱部が前記廃熱を放出する放熱状態と、前記放熱状態よりも前記廃熱回収部が回収した前記廃熱が前記放熱部に伝えられにくい放熱停止状態と、を切り替え可能であり、前記放熱部が、前記空気の流れの経路における前記蒸発器より上流に配置されている廃熱回収機と、
を制御するコンピュータに、
前記廃熱回収機を前記放熱停止状態に制御した状態で、前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させ、かつ前記蒸発器と前記協働機器群との間で前記冷媒の授受を行わせることにより、空気調和の対象となる被空調室を暖房する暖房制御を行う機能と、
前記蒸発器用ファンに前記空気の流れを形成させたまま、前記冷媒の授受を停止させ、かつ前記廃熱回収機を前記放熱状態に制御することにより、前記暖房制御中に前記蒸発器に付着した霜を除去する除霜制御を行う機能と、
を実現させる制御プログラム。
【国際調査報告】
2018020620.tif 000015
2018020620.tif 000016
2018020620.tif 000017
2018020620.tif 000018