(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の幅方向のほぼ中央の天井裏に配設され、車両内の幅方向に空気を送るための横断流送風機と、
車両の屋根に搭載され、冷房運転時に前記横断流送風機の両側に配設されたダクトを介して車両内に冷風を送り込む空気調和装置と、
車両の側面に当たる日光の日射量を検出する日射センサーと、
車両内の温度を検出する温度センサーと、
前記空気調和装置を冷房運転しているときに、前記日射センサーにより検出された日射量および前記温度センサーの検出温度に基づいて車両の日光の当たる側面側を冷却する必要があるか否かを判定し、冷却が必要と判定したときには、日光の当たる側面側に向けて空気が送られるように前記横断流送風機を制御し、前記ダクトから車両内に送り込まれる冷風を同一方向に誘導させる制御部と
を備えていることを特徴とする車両用空調システム。
【請求項２】
車両の幅方向のほぼ中央の天井裏に配設され、車両内の幅方向に空気を送るための横断流送風機と、
車両の側面に当たる日光の日射量を検出する日射センサーと、
車両内の温度を検出する温度センサーと、
車両の座席下に設置された暖房用のヒーターと、
前記ヒーターをオン状態にしているときに、前記日射センサーにより検出された日射量および前記温度センサーの検出温度に基づいて車両の日光の当たる側面側の暖房を停止する必要があるか否かを判定し、暖房の停止が必要と判定したときには、日光の当たる側面側のヒーターをオフする制御部と
を備えたことを特徴とする車両用空調システム。
【請求項３】
車両の幅方向のほぼ中央の天井裏に配設され、車両内の幅方向に空気を送るための横断流送風機と、
車両の幅方向の各側面にそれぞれ設けられ、前記側面に当たる日光の日射量を検出する日射センサーと、
車両の幅方向の両側にそれぞれ設けられ、車両内の温度を検出する温度センサーと、
車両の座席下に設置された暖房用のヒーターと、
前記日射センサーのうち何れか一方の日射センサーにより検出された日射量が予め設定された閾値よりも高いときに、当該日射センサー側の温度センサーの検出温度が反対側の温度センサーの検出温度よりも所定値以上高いときには、検出温度の高い方の側面側に向けて空気が送られるように前記横断流送風機を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記ヒーターをオン状態にしているときに、前記日射センサーにより検出された日射量および前記温度センサーの検出温度に基づいて車両の日光の当たる側面側の暖房を停止する必要があるか否かを判定し、暖房の停止が必要と判定したときには、日光の当たる側面側のヒーターをオフすることを特徴とする車両用空調システム。
【請求項４】
車両の幅方向のほぼ中央の天井裏に配設され、車両内の幅方向に空気を送るための横断流送風機と、
車両の屋根に搭載され、冷房運転時に前記横断流送風機の両側に配設されたダクトを介して車両内に冷風を送り込む空気調和装置と、
車両の幅方向の各側面にそれぞれ設けられ、前記側面に当たる日光の日射量を検出する日射センサーと、
車両の幅方向の両側にそれぞれ設けられ、車両内の温度を検出する温度センサーと、
前記日射センサーのうち何れか一方の日射センサーにより検出された日射量が予め設定された閾値よりも高いときに、当該日射センサー側の温度センサーの検出温度が反対側の温度センサーの検出温度よりも所定値以上高いときには、検出温度の高い方の側面側に向けて空気が送られるように前記横断流送風機を制御する制御部と
を備えていることを特徴とする車両用空調システム。
【請求項５】
車両の座席下に設置された暖房用のヒーターを備え、
前記制御部は、前記ヒーターをオン状態にしているときに、前記日射センサーにより検出された日射量および前記温度センサーの検出温度に基づいて車両の日光の当たる側面側の暖房を停止する必要があるか否かを判定し、暖房の停止が必要と判定したときには、日光の当たる側面側のヒーターをオフすることを特徴とする請求項１記載の車両用空調システム。
【請求項６】
車両の屋根に搭載され、冷房運転時に前記横断流送風機の両側に配設されたダクトを介して車両内に冷風を送り込む空気調和装置を備えたことを特徴とする請求項２記載の車両用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旅客用の鉄道車両や大型バスなどの室内の温度を常に快適にする車両用空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両内を冷房しているときに片側の窓から強い日射が入り、反対側の窓からはほとんど日射が入らない状態が長く続くことがある。そのため、空気調和装置が正常に運転されていても日射しが入る側の窓近くに座っている人は大変暑く感じ、反対側の人はむしろ寒く感じることがあり、車両の両側ともに快適性を保つことができないことがあった。
そこで、従来、車両の両側の温度差に基づいてダクト装置の角度を決定し、強い日射のある側とそうでない側とで送風量に差をつけて、強い日射のある側により多くの冷風を送るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−１６３２６９号公報（第５−６頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の技術では、日射が差し込んでいない側にも冷風を送るようにしているので、その分、強い日射のある側の風量が少なくなっている。そのため、強い日射のある側の温度が余り下がらないということがあった。
【０００５】
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、強い日射のある側の温度を確実に低下させることのできる車両用空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両用空調システムは、車両の幅方向のほぼ中央の天井裏に配設され、車両内の幅方向に空気を送るための横断流送風機と、車両の屋根に搭載され、冷房運転時に横断流送風機の両側に配設されたダクトを介して車両内に冷風を送り込む空気調和装置と、車両の側面に当たる日光の日射量を検出する日射センサーと、車両内の温度を検出する温度センサーと、空気調和装置を冷房運転しているときに、日射センサーにより検出された日射量および温度センサーの検出温度に基づいて車両の日光の当たる側面側を冷却する必要があるか否かを判定し、冷却が必要と判定したときには、日光の当たる側面側に向けて空気が送られるように横断流送風機を制御し、ダクトから車両内に送り込まれる冷風を同一方向に誘導させる制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車両の日光の当たる側面側に冷却が必要と判定したときには、その側面側に向けて空気を送るようにしたので、日射のある側の温度を確実に下げることが可能になる。そのため、日光の当たる車両の側面側に居る乗客に対して日射による不快感を和らげ、快適な状態をつくりだすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る車両用空調システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態２に係る車両用空調システムの概略構成を示す図である。
【図３】実施の形態３に係る車両用空調システムの概略構成を示す図である。
【図４】実施の形態２における車両を模式的に示す斜視図である。
【図５】図４において横断流送風機を使用しなかったときの車両内の温度分布図である。
【図６】図４において横断流送風機から吹き出る空気を真下に向けたときの車両内の温度分布図である。
【図７】図４において横断流送風機から吹き出る空気を日光の当たる側面側に３０°傾けたときの車両内の温度分布図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る車両用空調システムの概略構成を示す図である。
本実施の形態の車両用空調システムは、例えば旅客用の鉄道車両１（以下、「車両１」という）の屋根２に搭載された空気調和装置４と、車両１の幅方向のほぼ中央の天井３裏に配設された横断流送風機５と、車両１内の温度を検出する温度センサー７ａ、７ｂと、車両１の側面に当たる日光の日射量を検出する日射センサー９ａ、９ｂと、車両１内の空調を制御する制御部２０とを備えている。
【００１０】
空気調和装置４は、制御部２０の制御に基づいて冷房運転や暖房運転などを行い、車両１内の空間を空調する。空気調和装置４からの冷風や暖風は、横断流送風機５の両側に配設されたダクトを介して天井３の空調吹出口１０から吹き出される。横断流送風機５は、車両１の長手方向に複数台配置され、車両１の幅方向に揺動させる空気の吹出口を備えている。その吹出口からの空気は、車両１のほぼ中央の天井３に設けられた空気吹出口１１から車両１の幅方向に吹き出される。温度センサー７ａ、７ｂは、例えばサーミスタからなり、車両１の天井の両側に設けられた空気流出口６の近傍に配置されている。日射センサー９ａ、９ｂは、例えば輻射熱センサー、赤外線センサーなどからなり、車両１の両側に設けられた窓８の近傍の側面に設けられている。
【００１１】
制御部２０は、空気調和装置４内に設けられ、例えば運転室に設けられた操作部からの操作に基づいて空気調和装置４の運転（冷房や暖房等）を行い、温度センサー７ａ、７ｂの検出温度が操作部の設定温度になるように空気調和装置４の運転を制御する。また、制御部２０は、例えば空気調和装置４を使用する必要のない時期において、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量および温度センサー７ａ、７ｂの検出温度に基づいて車両の日光の当たる側面側を冷却する必要があるか否かを判定する。制御部２０は、日射量および検出温度から冷却が必要と判定したときには、日光の当たる側面側のみに空気が送られるように横断流送風機５の吹出口を向ける。
【００１２】
車両１の何れの側面に日光が当たっているか否かの判定は、例えば、日射センサー９ａ、９ｂの何れか一方の日射量が予め設定された閾値より高いときである。そして、その側面側を冷却するか否かの判定は、日光が当たっている側面側の例えば温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いときである。
【００１３】
次に、本実施の形態の動作について説明する。なお、前述したように、空気調和装置４の運転が行われておらず、横断流送風機５のみが動作しているものとして説明する。
制御部２０は、横断流送風機５を運転して車両１内の空気を攪拌しているとき、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量を読み込んで、何れか一方の日射量が閾値を超えているか否かを判定する。制御部２０は、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量が共に閾値以下のときには横断流送風機５の吹出口の揺動（車両１の幅方向）を維持する。また、制御部２０は、日射センサー９ａ、９ｂのうち例えば図１に示すように、日光が当たっている側の日射センサー９ｂの日射量が閾値を超えた場合には、日光が当たっている側の温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いか否かを判定する。
【００１４】
制御部２０は、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、温度センサー７ｂの検出温度が温度センサー７ａの検出温度より所定値以上でないと判定したときには、横断流送風機５の吹出口の揺動を維持する。また、制御部２０は、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、日光の当たっている側の温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いと判定したときには、横断流送風機５の吹出口を日光の当たっている右の側面側に向けて空気が送られるようにする。空気を日光の当たっている側面側に送風する場合、図１に示す破線の矢印Ａのように横断流送風機５の吹出口を揺動させるようにしても良いし、横断流送風機５の吹出口の角度を固定して日光の当たっている側面側に空気を送るようにしても良い。
【００１５】
以上のように実施の形態１によれば、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、車両１の日光の当たる側面側の温度が反対側の温度より所定値以上高いと判定したときには、その側面側に横断流送風機５の吹出口を向けて空気を送るようにしている。これにより、車両１の日光の当たる側面側の温度を確実に下げることが可能になり、日光の当たる側面側に居る乗客に対して日射による不快感を和らげ、快適な状態をつくりだすことができる。
【００１６】
なお、実施の形態１では、空気調和装置４が搭載された車両１に適用したことを述べたが、車両１内に横断流送風機５のみを備えた車両１に適用しても良い。
【００１７】
実施の形態２．
図２は実施の形態２に係る車両用空調システムの概略構成を示す図である。なお、本実施の形態においては、実施の形態１と異なる部分だけを説明する。
本実施の形態における制御部２０は、空気調和装置４を冷房運転しているときに、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量および温度センサー７ａ、７ｂの検出温度に基づいて車両１の日光の当たる側面側を冷却する必要があるか否かを判定する。制御部２０は、日射量および検出温度から冷却を必要と判定したときには、日光の当たる側面側のみに空気が送られるように横断流送風機５の吹出口を向けて、ダクトから空調吹出口１０を介して車両１内に吹き出される冷風を同一方向に誘導させる。
【００１８】
車両１の何れの側面に日光が当たっているか否かの判定は、前述したように、日射センサー９ａ、９ｂの何れか一方の日射量が予め設定された閾値より高いときである。そして、その側面側を冷却するか否かの判定は、日光が当たっている側面側の例えば温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いときである。その所定値は、実施の形態１で述べた所定値と異なる温度値である。
【００１９】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
制御部２０は、空気調和装置４を冷房運転し、横断流送風機５により車両１内の冷風を攪拌しているとき、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量を読み込んで、何れか一方の日射量が閾値を超えているか否かを判定する。制御部２０は、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量が共に閾値以下のときには横断流送風機５の吹出口の揺動（車両１の幅方向）を維持する。また、制御部２０は、日射センサー９ａ、９ｂのうち例えば図２に示すように、日光が当たっている側の日射センサー９ｂの日射量が閾値を超えた場合には、日光が当たっている側の温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いか否かを判定する。
【００２０】
制御部２０は、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、温度センサー７ｂの検出温度が温度センサー７ａの検出温度より所定値以上でないと判定したときには、横断流送風機５の吹出口の揺動を維持する。また、制御部２０は、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、日光の当たっている側の温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いと判定したときには、横断流送風機５の吹出口を日光の当たっている右の側面側に向けて空気が送られるようにする。空気を日光の当たっている側面側に送風する場合、図２に示す破線の矢印Ａのように横断流送風機５の吹出口を揺動させるようにしても良いし、横断流送風機５の吹出口の角度を固定して日光の当たっている側面側に空気を送るようにしても良い。
【００２１】
この時、空調吹出口１０のうち日光が当たっている側面側の空調吹出口１０から吹き出されている冷風は、空気吹出口１１から吹き出ている空気により矢印Ｂに示すように同一方向に誘導される。
【００２２】
ここで、図４に示すように空気調和装置４が搭載された一般的な車両１を解析モデルとして、窓８ｂから車両１内に日光が差し込んだ場合の温度分布について図５乃至図７を用いて説明する。
図４は実施の形態２における車両を模式的に示す斜視図、図５は図４において横断流送風機を使用しなかったときの車両内の温度分布図、図６は図４において横断流送風機から吹き出る空気を真下に向けたときの車両内の温度分布図、図７は図４において横断流送風機から吹き出る空気を日光が当たる側面側に３０°傾けたときの車両内の温度分布図である。
【００２３】
図４の解析モデルにおいては、空調吹出口１０から例えば１６℃の冷風が吹き出し、その中央に配置された横断流送風機５から２７℃の空気が吹き出ているものとする。車両１内の空気は空気流出口６から排出される。また、日光は車両１の側面に対して６０°の角度で窓８ｂ側から車両１内へと射し込むように設定している。車両１の前面１７および後面１８は、扉によって閉塞されているものとする。
【００２４】
横断流送風機５を使用していない場合は、図５に示すように、日光が射し込む車両１の右側の温度分布が２８℃となっているのに対し、日光が射し込まない車両１の左側の温度分布は２２℃となっており、車両の左右で６℃の温度差が生じている。
一方、横断流送風機５から真下に向けて空気を吹き出した場合は、図６に示すように、日光が射し込まない車両１の中央部から車両の左側では温度分布が２４℃となっているが、日光が射し込む車両１の右側では温度分布が２８℃となっており、車両１内において温度分布が不均一になっていることがわかる。しかし、図５と比較した場合、横断流送風機５によって車両１内の空気が多少攪拌されていることがわかる。
【００２５】
横断流送風機５の吹出口を日光が当たる側（車両右側）に向けた場合は、図７に示すように、横断流送風機５から日光の射し込む側面側（右側）に吹き出す空気の流れに伴い、空調吹出口１０から吹き出る冷風も車両１の右側へと流れているのがわかる。これにより、車両１内の温度分布の大部分は２４℃となっており、図５、図６と比べた場合には、車両１内の温度分布がある程度均一になり、日光が射し込む車両１の右側においても、局所的に温度が高くなっていないため、快適性も向上することを示している。
【００２６】
以上のように実施の形態２によれば、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、車両１の日光の当たる側面側の温度が反対側の温度より所定値以上高いと判定したときには、その側面側に横断流送風機５の吹出口を向けて空気を送るようにしている。これにより、空調吹出口１０から吹き出る冷風を日光の当たる側面側に送ることが可能になり、そのため、車両１の日光の当たる側面側の温度を確実に下げることができ、これに伴って省エネを実現できる。また、日光の当たる側面側に居る乗客に対して日射による不快感を和らげることができ、より快適な状態をつくりだすことができる。
【００２７】
実施の形態３．
本実施の形態は、車両内の暖房として座席下に設置された暖房用のヒーターを用いたものである。
図３は実施の形態３に係る車両用空調システムの概略構成を示す図である。なお、実施の形態１、２と同様および相当部分には同じ符号を付している。
本実施の形態においては、冷房運転や除湿運転が可能な空気調和装置４が車両１の屋根２に搭載され、車両１の両側に設けられた座席１２の下には暖房用のヒーター１３ａ、１３ｂが設置されている。各ヒーター１３ａ、１３ｂは、例えば常開の接触器１４、１５を介して電源１６に接続されている。
【００２８】
本実施の形態における制御部２０は、接触器１４、１５をオンしてヒーター１３ａ、１３ｂにより車両１内を暖房しているときに、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量および温度センサー７ａ、７ｂの検出温度に基づいて車両１の日光の当たる側面側の暖房を停止する必要があるか否かを判定し、暖房の停止が必要と判定したときには、日光の当たる側面側のヒーター１３ｂをオフ状態にする。
【００２９】
車両１の何れかの側面に日光が当たっているか否かの判定は、前述したように、日射センサー９ａ、９ｂの何れか一方の日射量が予め設定された閾値より高いときである。そして、その側面側の暖房を切るか否かの判定は、日光が当たっている側面側の例えば温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いときである。その所定値は、実施の形態１、２で述べた所定値と異なる温度値である。
【００３０】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
制御部２０は、接触器１４、１５をオンして車両１内を暖房しているとき、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量を読み込んで、何れか一方の日射量が閾値を超えているか否かを判定する。制御部２０は、日射センサー９ａ、９ｂにより検出された日射量が共に閾値以下のときには接触器１４、１５のオン状態を維持する。また、制御部２０は、日射センサー９ａ、９ｂのうち例えば図３に示すように、日光が当たっている側の日射センサー９ｂの日射量が閾値を超えた場合には、日光が当たっている側の温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いか否かを判定する。
【００３１】
制御部２０は、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、温度センサー７ｂの検出温度が温度センサー７ａの検出温度より所定値以上でないと判定したときには、接触器１４、１５をオンしたまま車両１内の暖房を維持する。また、制御部２０は、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、日光の当たっている側の温度センサー７ｂの検出温度が反対側の温度センサー７ａの検出温度より所定値以上高いと判定したときには、日光の当たっている右側のヒーター１３ｂの通電が遮断するように接触器１５をオフ状態にする。
【００３２】
以上のように実施の形態３によれば、日光が当たっている側の日射量が閾値を超えているときに、車両１の日光の当たる側面側の温度が反対側の温度より所定値以上高いと判定したときには、その側面側のヒーターをオフするようにしている。これにより、車両１の日光の当たる側面側に居る乗客に対して日射による不快感を和らげ、快適な状態をつくりだすことができる。
【００３３】
なお、実施の形態１〜３では、旅客用の鉄道車両に本発明の車両用空調システムを適用したことを述べたが、これに限定されるものではなく、例えば大型バスに本発明の車両用空調システムを用いるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１  車両、２  屋根、３  天井、４  空気調和装置、５  横断流送風機、６  空気流出口、７ａ、７ｂ  温度センサー、８  窓、９ａ、９ｂ  日射センサー、１０  空調吹出口、１１  空気吹出口、１２  座席、１３ａ、１３ｂ  暖房用のヒーター、１４，１５  接触器、１６  電源、１７  前面、１８  後面、２０  制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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