(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置面を有する基枠と、前記載置面と対面し、前記基枠と共に内部空間を画定しているカバーと、を備える筐体の前記内部空間に収容されるプロペラ型羽根車であって、
前記載置面に載置されるモータであって、座面と前記座面から突出した回転軸とを有するモータの前記回転軸に嵌められた状態で前記座面に載置され、前記回転軸によって回転されるボス部と、
各々前記ボス部から前記回転軸の径方向外方に張り出した複数の翼を有し、前記ボス部と共に回転することにより、気流を生成する気流生成部であって、前記カバーと対面する位置に配置される気流生成部と、
を備え、
前記ボス部が、前記回転軸に平行な厚さ方向一端を前記座面に向けて前記回転軸に嵌めた場合に前記座面と接する第１端面と、前記厚さ方向他端を前記座面に向けて前記回転軸に嵌めた場合に前記座面と接する第２端面と、を有し、
前記第１端面と前記第２端面のうち一方の端面からの前記気流生成部の高さをＡ、他方の端面からの前記気流生成部の高さをＢとしたとき（但し、Ａ≧Ｂとする。）、Ａ／Ｂで定義される対称度が、１．０以上、１．３以下であり、
前記気流生成部の全高をＣ、前記気流生成部の直径をＤとしたとき、Ｃ／Ｄで定義されるアスペクト比が、０．１０以上である、
プロペラ型羽根車。
【請求項２】
前記一方の端面からの前記気流生成部の高さＡと、前記他方の端面からの前記気流生成部の高さＢとの和Ａ＋Ｂが、１１５ｍｍ以下であり、
前記気流生成部が、前傾角を有する、
請求項１に記載のプロペラ型羽根車。
【請求項３】
前記一方の端面からの前記気流生成部の高さＡと、前記他方の端面からの前記気流生成部の高さＢとの和Ａ＋Ｂが、１１５ｍｍ以下であり、
前記気流生成部の食違い角が、７５°以下である、
請求項１又は２に記載のプロペラ型羽根車。
【請求項４】
前記一方の端面からの前記気流生成部の高さＡと、前記他方の端面からの前記気流生成部の高さＢとの和Ａ＋Ｂが、１１５ｍｍを超えており、
前記気流生成部に、前記モータとの接触を回避する切り欠きが形成されている、
請求項１に記載のプロペラ型羽根車。
【請求項５】
前記アスペクト比が、０．１６以下である、
請求項１から４のいずれか１項に記載のプロペラ型羽根車。
【請求項６】
内部を冷媒が流通する構造を有し、空気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
請求項１から５のいずれか１項に記載のプロペラ型羽根車と、該プロペラ型羽根車が取り付けられる前記モータとを有し、鉄道車両及び前記鉄道車両の屋根上に構成される前記筐体の外部から空気を取り込み、取り込んだ空気を、前記室外熱交換器を通過させて、再び前記鉄道車両及び前記筐体の外部に排出する室外送風装置と、
前記冷媒を用いて前記室外熱交換器と共に冷凍サイクルを構成する協働機器群と、
を備える、鉄道車両空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラ型羽根車及び鉄道車両空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の客室を空調する鉄道車両空調装置は、鉄道車両の屋根上に構成される室外機室に室外機が収められた構成を有する。室外機は、自己を通過する空気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、室外熱交換器を通過する気流を形成する室外送風装置とを含む。室外送風装置は、プロペラ型羽根車と、これを回転させるモータとによって構成される。【０００３】
特許文献１には、室外送風装置が、室外機室の側方から室外機室内に空気を吸い込み、吸い込んだ空気を、室外熱交換器を通過させた後、室外機室の上方に排出する構成が開示されている。以下、このような気流を形成する室外送風装置の動作を上吹きという。【０００４】
特許文献２には、室外送風装置が、特許文献１に係る室外送風装置とは逆に、室外機室の上方から室外機室内に空気を吸い込み、吸い込んだ空気を、室外熱交換器を通過させた後、室外機室の側方に排出する構成が開示されている。以下、このような気流を形成する室外送風装置の動作を下吹きという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７３０９９号公報
【特許文献２】特開２００３−４８５３６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に係る室外送風装置において、上記プロペラ型羽根車を裏返してモータに取り付けることが可能であれば、特許文献２に係る室外送風装置と同様に下吹きが可能である。また、特許文献２に係る室外送風装置において、上記プロペラ型羽根車を裏返してモータに取り付けることが可能であれば、特許文献１に係る室外送風装置と同様に上吹きが可能である。【０００７】
しかし、鉄道車両に画定される室外機室には、スペースのゆとりが殆どないため、プロペラ型羽根車を裏返すと、プロペラ型羽根車が他の部材に当たってしまう。このため、たとえ直径が同じであっても、上吹き用と下吹き用とで２種類のプロペラ型羽根車を製造する必要がある。そこで、プロペラ型羽根車の種類を削減するために、上吹きにも下吹きにも対応できる汎用性の高いプロペラ型羽根車が望まれていた。【０００８】
本発明の目的は、裏返して使用した場合でも他の部材との接触が起こりにくいプロペラ型羽根車と、これを備える鉄道車両空調装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るプロペラ型羽根車は、
載置面を有する基枠と、前記載置面と対面し、前記基枠と共に内部空間を画定しているカバーと、を備える筐体の前記内部空間に収容されるプロペラ型羽根車であって、
前記載置面に載置されるモータであって、座面と前記座面から突出した回転軸とを有するモータの前記回転軸に嵌められた状態で前記座面に載置され、前記回転軸によって回転されるボス部と、
各々前記ボス部から前記回転軸の径方向外方に張り出した複数の翼を有し、前記ボス部と共に回転することにより、気流を生成する気流生成部であって、前記カバーと対面する位置に配置される気流生成部と、
を備え、
前記ボス部が、前記回転軸に平行な厚さ方向一端を前記座面に向けて前記回転軸に嵌めた場合に前記座面と接する第１端面と、前記厚さ方向他端を前記座面に向けて前記回転軸に嵌めた場合に前記座面と接する第２端面と、を有し、
前記第１端面と前記第２端面のうち一方の端面からの前記気流生成部の高さをＡ、他方の端面からの前記気流生成部の高さをＢとしたとき（但し、Ａ≧Ｂとする。）、Ａ／Ｂで定義される対称度が、１．０以上、１．３以下であり、
前記気流生成部の全高をＣ、前記気流生成部の直径をＤとしたとき、Ｃ／Ｄで定義されるアスペクト比が、０．１０以上である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプロペラ型羽根車によれば、対称度が１．０以上、１．３以下であるため、裏返して使用した場合でも他の部材との接触が起こりにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】実施形態１に係る室外送風装置が上吹きを行っている室外機室の、図８Ａに示すＡＡ−ＡＡ線の位置における部分断面図
【図１Ｂ】実施形態１に係る室外送風装置が下吹きを行っている室外機室のＡＡ−ＡＡ線の位置における部分断面図
【図２】実施形態１に係る室外送風装置の側面図
【図３Ａ】実施形態２に係る室外送風装置の側面図
【図３Ｂ】実施形態２に係る室外送風装置の一部を示す平面図
【図４Ａ】実施形態３に係る室外送風装置の一部を示す側面図
【図４Ｂ】実施形態３に係る室外送風装置を構成する翼の断面図
【図５】実施形態４に係る室外送風装置の側面図
【図６Ａ】比較例に係る室外送風装置が上吹きを行っている室外機室のＡＡ−ＡＡ線の位置における部分断面図
【図６Ｂ】比較例に係る室外送風装置が下吹きを行っている室外機室のＡＡ−ＡＡ線の位置における部分断面図
【図７】実施形態１に係る鉄道車両空調装置の室外機室の内部を示す部分断面平面図
【図８Ａ】実施形態１に係る鉄道車両空調装置の平面図
【図８Ｂ】実施形態１に係る空調機器の機能を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る鉄道車両空調装置について説明する。図中、同一又は対応する部分に同じ符号を付す。
【００１３】
［実施形態１］
図８Ａ及びＢを参照し、本実施形態に係る鉄道車両空調装置１００の全体構成を説明する。鉄道車両空調装置１００は、図８Ａに示す筐体１０に、図８Ｂに示す空調機器２０が収められた構成を有する。
【００１４】
図８Ａに示す筐体１０は、上部が開口した箱状の基枠１１と、基枠１１の上部開口を塞ぐカバー１２と、基枠１１とカバー１２とで画定される内部空間を仕切る仕切板１３とを有する。仕切板１３は、筐体１０の内部空間を、鉄道車両の進行方向に関して、室外機室Ｒ１と、室内機室Ｒ２とに仕切っている。
【００１５】
カバー１２の、室外機室Ｒ１を覆う部分には、第１通気口１２１と、各々第１通気口１２１に間隔をおいて配置された２つの第２通気口１２２ａ及び１２２ｂとが形成されている。これら第１通気口１２１と第２通気口１２２ａ及び１２２ｂの各々は、室外機室Ｒ１を外部と連通させている。
【００１６】
第１通気口１２１は、平面視で円形をなす。第２通気口１２２ａ及び１２２ｂはそれぞれ、平面視で鉄道車両の進行方向に長尺に延在する長方形をなす。２つの第２通気口１２２ａ及び１２２ｂは、第１通気口１２１を挟んで、鉄道車両の幅方向に離間して配置されている。
【００１７】
図８Ｂに示す空調機器２０は、冷媒を用いて冷凍サイクルを構成することにより、鉄道車両の車室を空調する。ここで、車室とは、鉄道車両の内部において、人が乗るために画定された空間を指し、具体的には、客室及び運転室が該当する。
【００１８】
空調機器２０は、内部を冷媒が流通する構造を有する室外熱交換器２１と、その冷媒を用いて室外熱交換器２１と共に冷凍サイクルを構成する協働機器群２２とを有する。
【００１９】
以下、車室を冷房する場合を例に挙げて、室外熱交換器２１の機能と、協働機器群２２の構成及び機能とを説明する。室外熱交換器２１は、冷媒と空気との熱交換を行うことにより、冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。
【００２０】
協働機器群２２は、室外熱交換器２１で凝縮された冷媒を膨張させる膨張器２２ａと、膨張された冷媒を気化させる蒸発器としての室内熱交換器２２ｂと、気体の冷媒と液体の冷媒とを分離する気液分離器２２ｃと、気体の冷媒を圧縮する圧縮機２２ｄとを含む。また、協働機器群２２は、室外熱交換器２１、膨張器２２ａ、室内熱交換器２２ｂ、気液分離器２２ｃ、及び圧縮機２２ｄを接続し、冷媒を流通させる冷媒配管２２ｅも含む。
【００２１】
また、空調機器２０は、室内熱交換器２２ｂと空気との熱交換を促進する室内送風装置２３と、室外熱交換器２１と空気との熱交換を促進する室外送風装置２４とを有する。室内送風装置２３は遠心送風機によって構成されており、室外送風装置２４は軸流送風機によって構成されている。
【００２２】
室内送風装置２３は、室内熱交換器２２ｂと熱交換した空気を、鉄道車両の車室に送り込む。室外送風装置２４は、鉄道車両の外部から空気を取り込み、取り込んだ空気を、室外熱交換器２１を通過させて、再び鉄道車両の外部に排出する。
【００２３】
以上説明した空調機器２０の構成要素のうち、室外熱交換器２１と室外送風装置２４は、図８Ａに示す室外機室Ｒ１に収容される。膨張器２２ａ、室内熱交換器２２ｂ、気液分離器２２ｃ、圧縮機２２ｄ、及び室内送風装置２３は、図８Ａに示す室内機室Ｒ２に収容される。冷媒配管２２ｅは、仕切板１３を貫通し、室外機室Ｒ１と室内機室Ｒ２の双方に跨がって設置される。
【００２４】
本実施形態に係る鉄道車両空調装置１００は、特に室外機室Ｒ１の内部に特徴を有する。そこで、以下、室外機室Ｒ１の内部について詳細に説明する。
【００２５】
図７に示すように、室外熱交換器２１は、平面視において、鉄道車両の幅方向に室外送風装置２４を挟み込むように配置された第１室外熱交換器２１ａと第２室外熱交換器２１ｂとによって構成されている。第１室外熱交換器２１ａと第２室外熱交換器２１ｂとの間に、室外送風装置２４が配置されている。
【００２６】
図１Ａに示すように、室外送風装置２４は、基枠１１の底面１１ａに載置されている。基枠１１の底面１１ａと対面するカバー１２の、鉄道車両の幅方向中央部分は水平に形成され、その水平な部分に、図８Ａにも示した第１通気口１２１が形成されている。カバー１２の、鉄道車両の幅方向両肩部分は、下方に傾斜しており、その両肩の傾斜した部分に、それぞれ図８Ａにも示した第２通気口１２２ａ、１２２ｂが形成されている。
【００２７】
そして、第１室外熱交換器２１ａは、一方の第２通気口１２２ａに面する位置に配置されており、第２室外熱交換器２１ｂは、他方の第２通気口１２２ｂに面する位置に配置されている。第１室外熱交換器２１ａ及び第２室外熱交換器２１ｂは、カバー１２の両肩の傾斜に沿うように、下方に傾けられている。
【００２８】
このように、カバー１２の両肩を傾斜させ、その傾斜に沿うように第１室外熱交換器２１ａ及び第２室外熱交換器２１ｂを傾けるのは、室外機室Ｒ１の全高、即ち、基枠１１の底面１１ａから第１通気口１２１までの高さをできるだけ低くする低背化が求められている中で、できるだけ効率の良い熱交換を実現するためである。
【００２９】
室外送風装置２４は、気流を生成するプロペラ型羽根車としての鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０と、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０を回転させるモータ４０とを有する。モータ４０は、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０が嵌められる回転軸４１を有する。回転軸４１は、基枠１１の底面１１ａに対する法線方向に延びている。回転軸４１に嵌められた鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０の上方に、第１通気口１２１が位置している。
【００３０】
また、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０の外周には、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０を取り囲むベルマウス５０が設けられている。ベルマウス５０は、基枠１１の底面１１ａに向かって、ラッパ状に開いた筒形をなしている。
【００３１】
鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０は、モータ４０によって回転されることにより、室外機室Ｒ１に、第２通気口１２２ａ及び１２２ｂから、第１通気口１２１に向かう気流を形成する。ベルマウス５０は、その気流を整える役割を果たす。
【００３２】
具体的には、室外機室Ｒ１の側方から第２通気口１２２ａ及び１２２ｂを通じて室外機室Ｒ１に流入し、第１室外熱交換器２１ａ及び第２室外熱交換器２１ｂを通過した後、ベルマウス５０を通って、第１通気口１２１を通じて室外機室Ｒ１の上方に流出する気流が形成される。以下、このような気流を形成する室外送風装置２４の動作を上吹きという。
【００３３】
図１Ｂには、図１Ａとは逆向きの気流、即ち、室外機室Ｒ１の上方から下方に向かって室外機室Ｒ１に流入し、ベルマウス５０を通り、第１室外熱交換器２１ａ及び第２室外熱交換器２１ｂを通過した後、室外機室Ｒ１の側方から外部に流出する気流が示されている。以下、このような気流を形成する室外送風装置２４の動作を下吹きという。なお、下吹きが行われる場合は、ベルマウス５０は、カバー１２に向かって、ラッパ状に開いた向きに取り付けられる。
【００３４】
本実施形態に係る鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０は、図１Ａに示す上吹きと、図１Ｂに示す下吹きとの双方に対応できる汎用性の高い形状に特徴を有する。以下、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０の形状の意義を明らかにするために、図６を参照し、比較例について説明する。
【００３５】
図６Ａに示すように、比較例に係る鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０も、第２通気口１２２ａ及び１２２ｂから第１通気口１２１に向かう気流を形成する。しかし、この鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０は、図６Ａに示す気流とは逆向きの気流、即ち第１通気口１２１から第２通気口１２２ａ及び１２２ｂに向かう気流の形成には、対応できない。以下、この点について具体的に説明する。
【００３６】
図６Ｂに示すように、仮に、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０を裏返して、即ち上下反転させてモータ４０に取り付けることが可能であれば、第１通気口１２１から第２通気口１２２ａ及び１２２ｂに向かう気流を形成できる。しかし、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０は、裏返した場合に、上端部分９１がカバー１２に接触する。このため、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０は、図６Ｂに示す気流の形成には対応できない。
【００３７】
従って、図６Ｂに示す気流を形成するためには、カバー１２との接触が生じない形状の鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車を別途製造する必要がある。このように、従来は、たとえ直径が同じであっても、上吹き用と下吹き用とで２種類の鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車を製造する必要があり、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車の種類が増大してしまう問題があった。
【００３８】
なお、図６Ｂには、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０がカバー１２に接触する様子を例示したが、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０と接触する部位は、これに限られない。鉄道車両においては、室外機室Ｒ１の低背化が求められており、室外機室Ｒ１の内部空間のゆとりが殆ど無いため、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０と、これを取り巻く周囲の部材との間隔は必要最小限に抑えられる。このため、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０を裏返した場合には、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車９０は、あらゆる部材、特にモータ４０とも接触しうる。
【００３９】
以上説明した比較例を踏まえ、図２を参照して、本実施形態の説明に戻る。
【００４０】
図２に示すように、本実施形態に係る鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０は、モータ４０の回転軸４１に嵌められるボス部３１と、ボス部３１と共に回転することにより、気流を生成する気流生成部３２とを備える。気流生成部３２は、図７に示したように、各々ボス部３１から回転軸４１の径方向外方に張り出した複数の翼３２１を有する。
【００４１】
なお、図２は、気流生成部３２については、回転したときの投影図を示す。つまり、図２では、回転軸４１の中心線を含む仮想平面に対して、図７に示した各翼３２１の回転軌跡を投影した投影図によって気流生成部３２を示している。後に参照する図３Ａ及び図５においても同様である。
【００４２】
モータ４０は、回転軸４１と共に回転する座面４２を有する。回転軸４１は、座面４２から突出している。座面４２に、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０のボス部３１が載置される。鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０が座面４２に載置されたとき、気流生成部３２の、回転軸４１に面する内周端は、モータ４０の外周面よりも、回転軸４１の径方向に関して内方に位置する。
【００４３】
一方、ボス部３１は、厚さ方向一端を座面４２に向けて回転軸４１に嵌めた場合に座面４２と接する第１端面３１ａと、厚さ方向他端を座面４２に向けて回転軸４１に嵌めた場合に座面４２と接する第２端面３１ｂとを有する。図２には、第２端面３１ｂが座面４２と接した状態を示す。ここで、ボス部３１の厚さ方向とは、ボス部３１の、回転軸４１と平行な方向を指す。
【００４４】
そして、本実施形態に係る鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０は、第１端面３１ａからの気流生成部３２の高さをＸ、第２端面３１ｂからの気流生成部３２の高さをＹとしたとき、Ｘ／Ｙで定義される対称度が１．０である形状を有する。なお、Ｘ、Ｙの値は、具体的には、５０ｍｍである。
【００４５】
なお、本明細書において、第１端面３１ａからの気流生成部３２の高さとは、第１端面３１ａからの気流生成部３２の、モータ４０の回転軸４１に沿って第２端面３１ｂから第１端面３１ａに向かう方向の高さを指すものとする。また、第２端面３１ｂからの気流生成部３２の高さとは、第２端面３１ｂからの気流生成部３２の、モータ４０の回転軸４１に沿って第１端面３１ａから第２端面３１ｂに向かう方向の高さを指すものとする。
【００４６】
対称度が１．０である形状を有するため、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０は、図１Ｂに示したように、裏返して、即ち図１Ａに示す場合とは上下反転させて、モータ４０に取り付けても、カバー１２、モータ４０といった他の部材との接触が起こらない。従って、この鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０によれば、下吹きも可能である。
【００４７】
このように、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０は、上吹きにも下吹きにも対応できる高い汎用性を有する。従って、上吹き用と下吹き用とで２種類の鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車を製造する必要がなくなり、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車の種類を削減できる。
【００４８】
本実施形態ではＸ＝Ｙとしたが、図２において、第１端面３１ａと第２端面３１ｂのうち一方の端面からの気流生成部３２の高さをＡ、他方の端面からの気流生成部３２の高さをＢとしたとき（但し、Ａ≧Ｂとする。）、Ａ／Ｂで定義される対称度が、１．０以上、１．３以下であれば、同様の効果が得られる。裏返した場合に鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０と他の部材とが接触する可能性をより低減させるには、対称度Ａ／Ｂは、１．２以下であることが好ましく、１．１以下であることがより好ましい。
【００４９】
なお、鉄道車両においては、室外機室Ｒ１の高さをできるだけ低くする低背化が求められている。このため、鉄道車両において使用される鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０は、他の用途のものよりも扁平な形状を有する。具体的には、図２において、気流生成部３２の全高をＣ、気流生成部３２の直径をＤとしたとき、Ｃ／Ｄで定義されるアスペクト比は、０.１０以上、０．１６以下である。
【００５０】
ここで、気流生成部３２の全高Ｃとは、気流生成部３２における、第１端面３１ａからの高さがＡである端点と、第２端面３１ｂからの高さがＢである端点との、回転軸４１に平行な方向に関する距離を意味する。また、気流生成部３２の直径Ｄとは、気流生成部３２における、回転軸４１の径方向に関して回転軸４１から最も遠い端点が描く軌跡を表す仮想円の直径を意味する。
【００５１】
アスペクト比Ｃ／Ｄを０．１６以下としたことにより、モータ４０が載置される載置面としての底面１１ａと、気流生成部３２との間隔Ｅを充分に確保することができる。つまり、気流生成部３２が生成する気流の流路を充分に広く確保することができる。従って、圧損が生じにくい。また、アスペクト比Ｃ／Ｄを０．１０以上としたことにより、気流生成部３２が扁平になりすぎることを抑えることができ、気流生成部３２が風を掻く能力が、犠牲となりにくい。
【００５２】
［実施形態２］
図２には、気流生成部３２の、第１端面３１ａ及び第２端面３１ｂに平行な仮想平面に対する傾斜の度合いを表す前傾角が０°の気流生成部３２を示した。Ａ＋Ｂの値が１１５ｍｍ以下であれば、具体的には、Ａが１ｍｍ以上６５ｍｍ以下であり、Ｂが１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であれば、気流生成部３２が充分に扁平であるため、たとえ前傾角を有していても、裏返した場合に鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０と他の部材との接触が起こりにくい。以下、前傾角を設けた具体例を説明する。
【００５３】
図３Ａに示すように、本実施形態に係る鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車６０は、ボス部６１と、ボス部６１から張り出した気流生成部６２とを有する点では、実施形態１と共通するが、気流生成部６２が、前傾角αを有する。
【００５４】
本実施形態では、前傾角αは、４０°以下である。なお、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車６０は、裏返すことで上吹きにも下吹きにも対応しており、裏返した場合には前傾角の符号が反転するため、本明細書において前傾角とは、絶対値で表される概念とする。つまり、前傾角を有するとは、絶対値で表した前傾角の値が０°を超えることを意味する。
【００５５】
図３Ｂを参照して、前傾角αの定義について説明する。図３Ｂに示すように、気流生成部６２を構成する翼６２１の、翼弦の中点の軌跡によって翼中心線ＣＬを定義する。前傾角αとは、図３Ａに示すように、翼中心線ＣＬと、第１端面３１ａ及び第２端面３１ｂに平行な仮想平面ＨＳとのなす角を指す。
【００５６】
本実施形態によれば、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車６０が前傾角αを有するので、実施形態１に係る効果に加えて、気流を形成するエネルギ効率、第１室外熱交換器２１ａと第２室外熱交換器２１ｂの熱交換効率、又は室外機室Ｒ１内の静粛性の少なくともいずれかの最適化を図ることができるという効果を奏する。
【００５７】
［実施形態３］
図２及び図３には、気流生成部３２及び６２の、回転軸４１に平行な仮想平面に対する傾斜の度合いを表す食違い角（stagger angle）を明示しなかったが、Ａ＋Ｂの値が１１５ｍｍ以下であれば気流生成部３２及び６２が充分に扁平であるため、たとえ食違い角が小さくても、裏返した場合に鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車３０及び６０と他の部材との接触が起こりにくい。以下、食違い角を制限した具体例について説明する。
【００５８】
図４Ａに示すように、本実施形態に係る鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車７０は、ボス部７１と、ボス部７１から張り出した気流生成部７２とを有する点では、実施形態１及び２と共通するが、気流生成部７２の食違い角βが、７５°以下に制限されている。具体的には、食違い角βは、６０°以下に制限されているが、食違い角βをより小さく設計してもよい。
【００５９】
図４Ｂを参照して、食違い角βの定義について説明する。図４Ｂには、気流生成部７２を構成する翼７２１の、モータ４０の回転軸４１を中心とする仮想円筒の側面で切り取られた断面を、平面に展開した展開図が示されている。食違い角βとは、この展開図において、翼弦を表す翼弦線ＢＣと、モータ４０の回転軸４１に平行な仮想平面ＶＳとのなす角を指す。なお、食違い角が回転軸４１の径方向の位置によって異なる場合は、βの値は最も大きい食違い角を表すものとする。
【００６０】
本実施形態によれば、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車７０の食違い角βを７５°以下に制限したので、実施形態１に係る効果に加えて、鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車７０の回転数が大きくなり過ぎることを防止でき、気流を形成するエネルギ効率、第１室外熱交換器２１ａと第２室外熱交換器２１ｂの熱交換効率、又は室外機室Ｒ１内の静粛性の少なくともいずれかの最適化を図ることができるという効果を奏する。
【００６１】
［実施形態４］
上記実施形態２及び３では、気流生成部６２及び７２におけるＡ＋Ｂの値を１１５ｍｍ以下に制限したが、Ａ＋Ｂの値は１１５ｍｍを超えていてもよい。その場合は、気流生成部６２及び７２に、他の部材との接触を回避する切り欠きが形成されていることが好ましい。以下、その具体例について説明する。
【００６２】
図５に示すように、本実施形態に係る鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車８０は、ボス部８１と、ボス部８１から張り出した気流生成部８２とを有する点では、実施形態１〜３と共通するが、気流生成部８２に、モータ４０の上面の角部との接触を回避する切り欠き８２ａが形成されている点で異なる。
【００６３】
切り欠き８２ａは、気流生成部８２の、回転軸４１の延在方向に関して一端から他端までの高さを局所的に低くしている。具体的には、切り欠き８２ａは、気流生成部８２の、回転軸４１の径方向に関して回転軸４１に近い内周部の高さを局所的に低くしている。
【００６４】
本実施形態に係る気流生成部８２は、Ａ＋Ｂの値が１１５ｍｍを超えているため、実施形態２及び３に係る気流生成部６２及び７２に比べて全高が高いが、切り欠き８２ａが形成されているため、モータ４０との接触を回避できる。
【００６５】
なお、気流生成部８２は、既述の対称度Ａ／Ｂが１．０以上、１．３以下である点では実施形態１〜３と共通するため、切り欠き８２ａが図１Ａに示すカバー１２に面するように裏返してモータ４０に取り付けた場合にも、モータ４０との接触が生じない。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られない。以下に述べる変形も可能である。
【００６７】
上記実施形態１〜４には、モータ４０の回転軸４１が鉛直方向を向いており、室外送風装置２４が上吹き及び下吹きを行う場合を例示したが、モータ４０の回転軸４１は必ずしも鉛直方向を向いていなくてもよい。また、室外送風装置２４が形成する気流の向きは上下方向でなくてもよく、左右方向であっても斜め方向であってもよい。
【００６８】
図７には、３枚の翼３２１を有する気流生成部３２を例示したが、気流生成部３２が有する翼３２１の数は特に限定されない。気流生成部３２は、２枚の翼３２１のみを有していてもよいし、４枚以上の翼３２１を有していてもよい。
【００６９】
実施形態４において、気流生成部８２に形成する切り欠き８２ａの形状は、特に限定されない。切り欠き８２ａの形状は、他の部材との干渉を避けることができるものであればよく、円形、三角形、四角形、又はそれらを組み合わせた形状であってもよい。
【００７０】
本発明は、本発明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。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、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。そして、請求の範囲内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。
【００７１】
本出願は、２０１７年５月３１日に出願された、日本国特許出願特願２０１７−１０７４３６号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１７−１０７４３６号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る鉄道車両空調装置は、鉄道車両における車室の空調に用いることができる。また、本発明に係るプロペラ型羽根車は、特に鉄道車両における車室の空調に用いることに適しているが、鉄道車両以外の用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０…筐体、１１…基枠、１１ａ…底面、１２…カバー、１２１…第１通気口、１２２ａ，１２２ｂ…第２通気口、１３…仕切板、２０…空調機器、２１…室外熱交換器、２１ａ…第１室外熱交換器、２１ｂ…第２室外熱交換器、２２…協働機器群、２２ａ…膨張器、２２ｂ…室内熱交換器、２２ｃ…気液分離器、２２ｄ…圧縮機、２２ｅ…冷媒配管、２３…室内送風装置、２４…室外送風装置、３０，６０，７０，８０…鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車（プロペラ型羽根車）、３１，６１，７１，８１…ボス部、３２，６２，７２，８２…気流生成部、３２１，６２１，７２１…翼、３１ａ…第１端面、３１ｂ…第２端面、４０…モータ、４１…回転軸、４２…座面、５０…ベルマウス、８２ａ…切り欠き、９０…鉄道車両空調装置用プロペラ型羽根車、９１…上端部分、１００…鉄道車両空調装置、Ｒ１…室外機室、Ｒ２…室内機室、ＣＬ…翼中心線、ＨＳ，ＶＳ…仮想平面、ＢＣ…翼弦線。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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