(57)【要約】【課題】本発明は、保守性が向上された車両用空調装置を得るものである。【解決手段】車両用空調装置１０は、圧縮機２１と、熱源側熱交換器２２と、膨張装置２３と、負荷側熱交換器２４と、が配管で接続された冷媒循環回路１１と、負荷側熱交換器２４を通過して車室内に流入する気流を生じさせる負荷側送風機１３と、その気流の通過位置に配設された電気ヒータ１４ａ、１４ｂと、を備え、電気ヒータ１４ａ、１４ｂは、負荷側熱交換器２４の側方に配設されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張装置と、負荷側熱交換器と、が配管で接続された冷媒循環回路と、
前記負荷側熱交換器を通過して車室内に流入する気流を生じさせる負荷側送風機と、
前記気流の通過位置に配設された電気ヒータと、
を備え、
前記電気ヒータは、前記負荷側熱交換器の側方に配設された、
ことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記電気ヒータは、前記負荷側送風機と並設された、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記電気ヒータは、前記負荷側送風機の吸込口の正面に並設された、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記負荷側送風機の吸込口は、前記電気ヒータによって覆われた、
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記電気ヒータは、前記負荷側送風機の吸込口の脇に並設された、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記電気ヒータ及び前記負荷側送風機は、カバー部材によって覆われた、
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記カバー部材の内側に、前記負荷側熱交換器を通過した前記気流を前記負荷側送風機の吸込口に導く風路が形成された、
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用空調装置を備えた、
ことを特徴とする鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置と、それを備えた鉄道車両と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用空調装置として、圧縮機と熱源側熱交換器と膨張装置と負荷側熱交換器とが配管で接続された冷媒循環回路と、負荷側熱交換器を通過して車室内に流入する気流を生じさせる負荷側送風機と、を備えたものがある。負荷側熱交換器の周囲には、電気ヒータ、負荷側送風機等が配設される（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３２０２７号公報（段落［００１０］〜段落［００２５］、図１、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の車両用空調装置では、例えば、負荷側熱交換器の洗浄に際して、洗浄水等が掛かることを抑制するために、負荷側熱交換器の周囲に配設された電気ヒータ等に養生（保護）する部材を装着する工程、電気ヒータ等を取り外す工程等が必要になってしまう。また、例えば、負荷側熱交換器の洗浄に際して、洗浄水等が負荷側送風機の吸込口に流入して車室内に滴下することを抑制するために、負荷側熱交換器の周囲に配設された負荷側送風機に養生（保護）する部材を装着する工程等が必要になってしまう。また、例えば、負荷側熱交換器の全体を洗浄するために、負荷側熱交換器の周囲に配設された電気ヒータ、負荷側送風機等を取り外す工程が必要になってしまう。つまり、従来の車両用空調装置は、保守性が低いという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、保守性が向上された車両用空調装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両用空調装置は、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張装置と、負荷側熱交換器と、が配管で接続された冷媒循環回路と、前記負荷側熱交換器を通過して車室内に流入する気流を生じさせる負荷側送風機と、前記気流の通過位置に配設された電気ヒータと、を備え、前記電気ヒータは、前記負荷側熱交換器の側方に配設されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る車両用空調装置は、電気ヒータが、負荷側熱交換器の側方に配設される。そのため、例えば、電気ヒータが負荷側熱交換器の上方に配設される場合等と比較して、電気ヒータに洗浄水等が掛かってしまうことを抑制することができ、また、負荷側熱交換器の広い領域を、電気ヒータを取り外さずに洗浄することが可能となり、電気ヒータに養生（保護）する部材を装着する工程、電気ヒータを取り外す工程等の必要性が低減されて、車両用空調装置の保守性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る車両用空調装置の、構成及び動作を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る車両用空調装置の、構成及び動作を説明するための図である。
【図３】実施の形態１に係る車両用空調装置の、洗浄状態を説明するための図である。
【図４】比較例に係る車両用空調装置の、構成を説明するための図である。
【図５】実施の形態２に係る車両用空調装置の、構成を説明するための図である。
【図６】実施の形態３に係る車両用空調装置の、構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る車両用空調装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下では、本発明に係る車両用空調装置が、鉄道車両に適用される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、本発明に係る車両用空調装置が、大型バス等の他の車両に適用されてもよい。また、以下では、本発明に係る車両用空調装置の冷媒循環回路等が、車室の天井裏に配設される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、例えば、本発明に係る車両用空調装置の冷媒循環回路等が、車室の床下等に配設されてもよい。
【００１０】
また、以下で説明する構成、動作等は、一例であり、本発明に係る車両用空調装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一の又は類似する部材又は部分には、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。
【００１１】
実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係る車両用空調装置を説明する。
（車両用空調装置の構成及び動作）
実施の形態１に係る車両用空調装置の構成及び動作について説明する。
図１及び図２は、実施の形態１に係る車両用空調装置の、構成及び動作を説明するための図である。なお、図１は、鉄道車両１の車室２の天井裏３を上方視した状態での車両用空調装置１０を示し、図２は、鉄道車両１を図１におけるＡ―Ａ線で断面視した状態での車両用空調装置１０を示している。
【００１２】
図１及び図２に示されるように、鉄道車両１の車室２の天井裏３には、機械室３ａと、熱源室３ｂと、負荷室３ｃと、ダクト３ｄと、が形成される。機械室３ａと熱源室３ｂと負荷室３ｃとは、鉄道車両１の前後方向に並設される。
【００１３】
車両用空調装置１０は、冷媒循環回路１１と、熱源側送風機１２と、負荷側送風機１３と、電気ヒータ１４ａ、１４ｂと、カバー部材１５と、制御装置１６と、を備える。圧縮機２１と、熱源側熱交換器２２と、膨張装置２３と、負荷側熱交換器２４と、が配管で接続されて、冷媒循環回路１１が形成される。
【００１４】
機械室３ａには、圧縮機２１が配設される。圧縮機２１は、高温高圧のガス冷媒を吐出する。例えば、車両用空調装置１０が、冷房専用機である場合等では、図１に示されるように、圧縮機２１の吐出側に四方弁等の流路切替装置が設けられなくてもよく、また、例えば、車両用空調装置１０が、冷暖切替機である場合等では、圧縮機２１の吐出側に四方弁等の流路切替装置が設けられ、その流路切替装置の切替動作によって、冷媒循環回路１１の冷媒の循環方向が反転されてもよい。
【００１５】
制御装置１６は、車両用空調装置１０の動作全般を司る。制御装置１６は、例えば、鉄道車両１の天井裏３以外の箇所に配設される。制御装置１６は、例えば、マイクロプロセッサユニット等で構成されてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
【００１６】
熱源室３ｂには、熱源側熱交換器２２と、膨張装置２３と、熱源側送風機１２と、が配設される。熱源室３ｂには、熱源側送風機１２の送風動作によって、吸込口（図示せず）から外気が取り込まれる。冷房運転時には、圧縮機２１から吐出されたガス冷媒が、熱源側熱交換器２２に流入し、外気との熱交換によって凝縮して高温高圧の液冷媒になって、膨張装置２３に流入し、減圧されて低温低圧の気液二相冷媒になる。熱源側熱交換器２２における冷媒との熱交換によって加熱された外気は、吹出口（図示せず）から吹き出される。
【００１７】
負荷室３ｃには、負荷側熱交換器２４と、負荷側送風機１３と、電気ヒータ１４ａ、１４ｂと、カバー部材１５と、が配設される。負荷室３ｃには、負荷側送風機１３の送風動作によって、車室２の天井等に形成された吸込口２ａから車室内空気が取り込まれる。冷房運転時には、膨張装置２３で減圧された気液二相冷媒が、負荷側熱交換器２４に流入し、車室内空気との熱交換によって蒸発して常温低圧のガス冷媒になり、圧縮機２１に吸入される。負荷側熱交換器２４における冷媒との熱交換によって冷却された車室内空気は、鉄道車両１の前後方向に延びるダクト３ｄを通過して、車室２の天井等に形成された吹出口２ｂから吹き出される。
【００１８】
負荷側送風機１３は、例えば、遠心ファン３１、３２と、駆動モータ３３と、を有する。遠心ファン３１、３２は、駆動モータ３３の両端に連結され、駆動モータ３３によって連動して回転する。駆動モータ３３は、防水型であるとよい。遠心ファン３１、３２及び駆動モータ３３の回転軸は、鉄道車両１の前後方向と略平行である。遠心ファン３１、３２には、回転軸方向の、駆動モータ３３に遠い側と近い側との両方に、吸込口３１ａ、３２ａが形成される。吸込口３１ａ、３２ａが、駆動モータ３３に遠い側のみに形成されていてもよい。遠心ファン３１、３２は、その下方に配設されたダクト３ｄに、吸込口３１ａ、３２ａから吸い込んだ空気を吹き出す。吸込口３１ａ、３２ａは、本発明における「負荷側送風機の吸込口」に相当する。
【００１９】
遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａの上流側の正面には、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが配設される。なお、図１では、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、駆動モータ３３に遠い側に形成された吸込口３１ａ、３２ａの正面のみに配設される場合を示しているが、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、駆動モータ３３に遠い側に形成された吸込口３１ａ、３２ａの正面と、駆動モータ３３に近い側に形成された吸込口３１ａ、３２ａの正面と、に配設されてもよい。電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、駆動モータ３３に遠い側に形成された吸込口３１ａ、３２ａの正面のみに配設される場合には、部品費、組立費等が削減される。
【００２０】
負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとは、カバー部材１５によって覆われる。つまり、負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとは、カバー部材１５の内側に並設される。カバー部材１５は、例えば、コ字状（Ｕ字状）に曲げられた板状部材であり、負荷側送風機１３及び電気ヒータ１４ａ、１４ｂの、上方及び鉄道車両１の左右方向の側方を覆い、鉄道車両１の前後方向の側方を覆わない。そのため、負荷側熱交換器２４を通過した空気の多くは、カバー部材１５の、鉄道車両１の前後方向の端部から、カバー部材１５の内側に流入し、電気ヒータ１４ａ、１４ｂを通過して、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａに流入することとなる。そのため、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、駆動モータ３３に遠い側に形成された吸込口３１ａ、３２ａの正面のみに配設される場合には、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、駆動モータ３３に近い側に形成された吸込口３１ａ、３２ａの正面のみに配設される場合と比較して、電気ヒータ１４ａ、１４ｂの発熱の利用を促進することができる。
【００２１】
暖房運転時及び除湿運転時に、制御装置１６は、電気ヒータ１４ａ、１４ｂを通電状態にする。負荷側熱交換器２４を通過した空気は、電気ヒータ１４ａ、１４ｂを通過することで加熱されて、遠心ファン３１、３２から吹き出される。暖房運転時に、冷房運転時と冷媒循環回路１１の冷媒の循環方向が反転された状態で、冷媒が循環されてもよく、また、循環されなくてもよい。除湿運転時には、冷房運転時と同様の循環方向で、冷媒が循環される。
【００２２】
図３は、実施の形態１に係る車両用空調装置の、洗浄状態を説明するための図である。
図３に示されるように、洗浄器具４１を用いて上方から負荷側熱交換器２４を洗浄する際に、負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとが、負荷側熱交換器２４の側方に配設され、且つ、カバー部材１５によって覆われている。そのため、洗浄水等が掛かって、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが故障することが抑制される。また、洗浄水等が遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａに流入して車室２内に滴下することが抑制される。また、負荷側熱交換器２４の全体を、負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとを取り外さずに洗浄することが可能となって、車両用空調装置１０の保守性が向上される。
【００２３】
（車両用空調装置の作用）
実施の形態１に係る車両用空調装置の作用について説明する。
図４は、比較例に係る車両用空調装置の、構成を説明するための図である。なお、図４は、鉄道車両１の車室２の天井裏３を上方視した状態での車両用空調装置１０を示している。
例えば、図４に示されるように、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、負荷側熱交換器２４の上方に配設される場合には、洗浄器具４１を用いて負荷側熱交換器２４を洗浄する際に、洗浄水等が掛かってしまうことを抑制するために、電気ヒータ１４ａ、１４ｂに養生（保護）する部材を装着する工程、又は、電気ヒータ１４ａ、１４ｂを取り外す工程が必要となってしまう。また、洗浄器具４１を用いて負荷側熱交換器２４を洗浄する際に、洗浄水等が吸込口３１ａ、３２ａに流入して車室２内に滴下することを抑制するために、負荷側送風機１３に養生（保護）する部材を装着する工程が必要になってしまう。また、洗浄器具４１を用いて負荷側熱交換器２４を洗浄する際に、負荷側熱交換器２４のうちの電気ヒータ１４ａ、１４ｂの下方に位置する領域を洗浄するために、駆動モータ３３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとを取り外す工程が必要となってしまう。
【００２４】
一方、車両用空調装置１０では、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、負荷側熱交換器２４の側方に配設されるため、洗浄器具４１を用いて負荷側熱交換器２４を洗浄する際に、電気ヒータ１４ａ、１４ｂに洗浄水等が掛かってしまうことを抑制することができ、また、負荷側熱交換器２４の広い領域を、電気ヒータ１４ａ、１４ｂを取り外さずに洗浄することが可能である。また、駆動モータ３３が、負荷側熱交換器２４の側方に配設されるため、負荷側熱交換器２４の広い領域を、駆動モータ３３を取り外さずに洗浄することが可能である。そのため、電気ヒータ１４ａ、１４ｂに養生（保護）する部材を装着する工程が必ずしも必要ではなくなり、また、駆動モータ３３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとを取り外す工程が必ずしも必要ではなくなる。
【００２５】
また、車両用空調装置１０では、負荷側送風機１３が、カバー部材１５によって覆われているため、洗浄器具４１を用いて負荷側熱交換器２４を洗浄する際に、洗浄水等が遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａに流入してしまうことを抑制することができ、負荷側送風機１３に養生（保護）する部材を装着せずに洗浄することが可能である。そのため、負荷側送風機１３に養生（保護）する部材を装着する工程が必ずしも必要ではなくなる。
【００２６】
更に、車両用空調装置１０では、負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとが、並設される。そのため、負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとを、例えば、共通のカバー部材１５によって覆うことが可能となって、組立費等が削減される。
【００２７】
更に、車両用空調装置１０では、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、負荷側送風機１３の遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａの正面に並設される。そのため、暖房運転時及び除湿運転時における電気ヒータ１４ａ、１４ｂの発熱の利用を促進することと、電気ヒータ１４ａ、１４ｂを洗浄水等から養生（保護）することと、が両立される。
【００２８】
更に、車両用空調装置１０では、カバー部材１５の内側が、負荷側熱交換器２４を通過した空気を負荷側送風機１３の遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａに導く風路として機能する。そのため、暖房運転時及び除湿運転時における電気ヒータ１４ａ、１４ｂの発熱の利用を更に促進することと、負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとを洗浄水等から養生（保護）することと、が簡易な構成で両立される。
【００２９】
実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る車両用空調装置について説明する。
なお、実施の形態１に係る車両用空調装置と重複する説明は、適宜簡略化又は省略している。
（車両用空調装置の構成）
実施の形態２に係る車両用空調装置の構成について説明する。
図５は、実施の形態２に係る車両用空調装置の、構成を説明するための図である。なお、図５は、鉄道車両１の車室２の天井裏３を上方視した状態での車両用空調装置１０を示している。
【００３０】
図５に示されるように、負荷室３ｃには、負荷側熱交換器２４と、負荷側送風機１３と、電気ヒータ１４ａ、１４ｂと、カバー部材１５と、が配設される。遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａの上流側の正面には、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが配設される。負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとは、カバー部材１５の内側において、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａと電気ヒータ１４ａ、１４ｂとが近接するように、つまり、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａが電気ヒータ１４ａ、１４ｂによって覆われるように、並設される。
【００３１】
（車両用空調装置の作用）
実施の形態２に係る車両用空調装置の作用について説明する。
車両用空調装置１０では、負荷側熱交換器２４を通過した空気の多くが、カバー部材１５の、鉄道車両１の前後方向の端部から、カバー部材１５の内側に流入するものの、負荷側熱交換器２４を通過した空気の一部は、カバー部材１５の下端と負荷側熱交換器２４との隙間を通って、カバー部材１５の内側に流入する。そのため、実施の形態１に係る車両用空調装置１０のように、負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとが、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａと電気ヒータ１４ａ、１４ｂとの間に隙間が形成されるように、並設される場合には、電気ヒータ１４ａ、１４ｂを通過せずに、遠心ファン３１、３２に吸い込まれる気流が生じる。
【００３２】
一方、実施の形態２に係る車両用空調装置１０では、負荷側送風機１３と電気ヒータ１４ａ、１４ｂとが、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａと電気ヒータ１４ａ、１４ｂとが近接するように、つまり、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａが電気ヒータ１４ａ、１４ｂによって覆われるように、並設される。そのため、カバー部材１５の下端と負荷側熱交換器２４との隙間を通って、カバー部材１５の内側に流入する空気を加熱することの確実性が向上されて、暖房運転時及び除湿運転時における電気ヒータ１４ａ、１４ｂの発熱の利用が更に促進される。
【００３３】
実施の形態３．
以下、実施の形態３に係る車両用空調装置について説明する。
なお、実施の形態１及び実施の形態２に係る車両用空調装置と重複する説明は、適宜簡略化又は省略している。
（車両用空調装置の構成）
実施の形態３に係る車両用空調装置の構成について説明する。
図６は、実施の形態３に係る車両用空調装置の、構成を説明するための図である。なお、図６は、鉄道車両１の車室２の天井裏３を上方視した状態での車両用空調装置１０を示している。
【００３４】
図６に示されるように、負荷室３ｃには、負荷側熱交換器２４と、負荷側送風機１３と、電気ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、カバー部材１５と、が配設される。遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａの上流側の脇には、電気ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが配設される。例えば、電気ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが、カバー部材１５の下端と負荷側熱交換器２４との隙間に沿って、その隙間と対向するように、配設されるとよい。また、電気ヒータ１４ａと電気ヒータ１４ｂとが、又は、電気ヒータ１４ｃと電気ヒータ１４ｄとが、一体化され、その一体化された電気ヒータが、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａに沿うような、環状の形状であってもよい。
【００３５】
（車両用空調装置の作用）
実施の形態３に係る車両用空調装置の作用について説明する。
実施の形態１に係る車両用空調装置１０及び実施の形態２に係る車両用空調装置１０では、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａの正面に配設される。そのため、電気ヒータ１４ａ、１４ｂが、遠心ファン３１、３２に吸い込まれる気流の抵抗となる。
【００３６】
一方、実施の形態３に係る車両用空調装置１０では、電気ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが、遠心ファン３１、３２の吸込口３１ａ、３２ａの脇に配設される。そのため、電気ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが、遠心ファン３１、３２に吸い込まれる気流の抵抗となることが抑制されて、車室２の吹出口２ｂから吹き出される気流の風量が増加することとなり、負荷側送風機１３の送風効率が向上される。
【００３７】
以上、実施の形態１〜実施の形態３について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、実施の形態の全て又は一部を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  鉄道車両、２  車室、２ａ  吸込口、２ｂ  吹出口、３  天井裏、３ａ  機械室、３ｂ  熱源室、３ｃ  負荷室、３ｄ  ダクト、１０  車両用空調装置、１１  冷媒循環回路、１２  熱源側送風機、１３  負荷側送風機、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  電気ヒータ、１５  カバー部材、１６  制御装置、２１  圧縮機、２２  熱源側熱交換器、２３  膨張装置、２４  負荷側熱交換器、３１、３２  遠心ファン、３１ａ、３２ａ  吸込口、３３  駆動モータ、４１  洗浄器具。
【図１】
2015137041.tif 000003
【図２】
2015137041.tif 000004
【図３】
2015137041.tif 000005
【図４】
2015137041.tif 000006
【図５】
2015137041.tif 000007
【図６】
2015137041.tif 000008