(57)【要約】【課題】換気装置と空調装置を備えた車両において、空調機の負荷を低減する。【解決手段】給気側流路においては、給気送風機３を通過し断熱圧縮にて温度上昇したところにヒートパイプ熱交換器２１，２２を設置し、排気側流路においては、車内６から引いた排気７が電動機９を冷却した後排気送風機１０に吸い込まれる手前にヒートパイプ熱交換器２１のヒートパイプ式熱交換器２３を設置して熱交換を行う。これにより、新鮮気（概ね猛暑時は４０℃以上）が給気送風機３による断熱圧縮による温度上昇で４０℃を超えた状態になっても、車内空気温度は約２６℃で電動機９を冷却した後で約２８℃であるので、両者をヒートパイプ熱交換器２０により熱交換させることにより、給気側の温度を３０℃程度に低下させて、空調負荷を低減することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車外の空気を車内へ供給する給気用送風機と、車内の空気を車外へ排出する排気用送風機と、からなる車両用換気装置において、
一端側が前記給気用送風機の吐き出し側空気流路にあり、他端側が前記排気用送風機の吸い込み側空気流路にあるヒートパイプ式熱交換器と、
からなる車両用換気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の換気装置において、
前記給気用送風機，前記排気用送風機の少なくとも一方の電動機は前記排気用送風機の前記吸い込み側空気流路にあり、
前記ヒートパイプ式熱交換器の前記他端側は、前記吸い込み側空気流路における空気の流れ方向において、前記電動機の下流側に設置していること、
を特徴とする車両用換気装置。
【請求項３】
請求項１に記載の換気装置において、
ヒートパイプ式熱交換器の上流側に、該ヒートパイプ式熱交換器の上流端に接触し、該ヒートパイプ式熱交換器を通る前記空気により回転するブラシを設置していること、
を特徴とする換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高速車両の換気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速鉄道車両、特にトンネル内走行時に車外圧力が変動し、この車外圧力変動によって、車内の圧力が変化する可能性のある速度で走行する鉄道車両においては、車外の新鮮な空気を車内に取り入れる給気送風機と、車内の空気を車外へ排出する排気送風機とを備えている。給気送風機と排気送風機は、車外圧力変動よりもトップ圧の高い能力を有した送風機で構成し、給気，排気の送風量を同等にして、車内の圧力変動をなくしている。この車体は気密車体になっている。この換気装置は、例えば、特開平７−１７２３０８号公報に示されている。
【０００３】
こうした換気装置では、例えば、特許第２６７５５２１号公報に記載されているように、回転軸を水平にした電動機の軸の両端に、給気送風機と排気送風機を設けている。また、電動機の冷却のために、電動機をケースで囲み、車内からの排気空気を利用して冷却している。
【０００４】
ところで、換気装置の送風機は前述の通りトップ圧が高いため、送風機を通過した空気は断熱圧縮により温度上昇することを余儀無くされ、車外より取り入れた新鮮気が高温となり、空調装置の負荷を増大させていた。一方、排気側の空気は空調の効いた冷たい風が来るため、空気比重が高く、その結果排気送風機の仕事量が増大し、消費電力の増加につながっていた。
【０００５】
また、熱交換に関するものとしては、特開平７−２２３５３８号に示すように全熱交換器により、換気装置により排気される車内の空気と給気される外気を熱交換させて、熱を回収する方式が提案されている。
【０００６】
なお、熱交換に関するものとしては、特開平７−２２３５３８号に示すように全熱交換器により、換気装置により排気される車内の空気と給気される外気を熱交換させて、熱を回収する方式が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
換気装置の送風機は前述の通りトップ圧が高いため、送風機を通過した空気は断熱圧縮により温度上昇することを余儀無くされ、車外より取り入れた新鮮気が高温となり、特に、夏季は空調装置の負荷を増大させていた。一方、排気側の空気は空調の効いた冷たい風が来るため、空気比重が高く、その結果排気送風機の仕事量が増大し、消費電力の増加につながっていた。
【０００８】
一方、廃熱を回収する全熱交換器は、空気中の水分により素材が脆弱化し易いため、雨天時など霧状の雨が吸入される場合には長期信頼性に難点があった。また、列車のトンネル走行時にはトンネル内には大きな気圧変動が発生するため、全熱交換器の給気側と排気側には差圧が発生し、全熱交換器の素材は疲労により劣化していくという問題があった。さらに、経年により、全熱交換器に塵埃が堆積する結果、給気量が排気量を上回る恐れがある。この現象は、車内圧力が大気圧より高くなることを助長するため、ドア開閉に支障が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、空調負荷を低減できる換気装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、
車外の空気を車内へ供給する給気用送風機と、車内の空気を車外へ排出する排気用送風機と、からなる車両用換気装置において、
一端側が前記給気用送風機の吐き出し側空気流路にあり、他端側が前記排気用送風機の吸い込み側空気流路にあるヒートパイプ式熱交換器と、
からなる換気装置を構成することにより、
達成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１，図２により説明する。車外の新鮮空気は給気吸い込み口から給気ダクト３ｂ，給気送風機４，ヒートパイプ熱交換器２０の一端の熱交換器部（給気側という。）２２，給気ダクト３ｄを経由して、空調装置５に入る。空調装置５では過熱または冷却され、車内６へ送り込まれる。
【００１２】
また、車内６の空気は、排気ダクト８ｂから換気装置に入り、排気ダクト８ｃ中の電動機９を冷却した後、排気ダクト８ｄ中のヒートパイプ熱交換器２１の熱交換器部（排気側という。）２３を通過した後、排気送風機１０を通過し、排気ダクト８ｅを経由し、８ｆから車外へ吐き出される。
【００１３】
ヒートパイプ熱交換器２０，２２を通過する空気の温度は、前述の通り給気送風機３による断熱圧縮により温度上昇するため、猛暑時においては４０℃を超えた状態となる。一方、ヒートパイプ熱交換器２０のヒートパイプ式熱交換器２３を通過する空気の温度は、夏季においては、空調装置５により約２６℃前後まで冷却された車内６の排気７を引き込んで電動機９を冷却した空気のため、約２８℃前後となっている。
【００１４】
かかる構成によれば、換気装置を通過する空気はヒートパイプ熱交換器２０で熱交換が行われるため、前記状態において、空調装置５に入る空気の温度は約
３０℃程度に、排気送風機１０に入る空気の温度は約４０℃程度になる。
【００１５】
このため、猛暑時においても、空調装置にかかる負荷が低減され、消費電力の減少が達成できるものである。また、ヒートパイプ熱交換器２０は内部に冷媒を自然循環させるだけであり、冷媒を強制循環させるサイクルを構成する空調装置のような稼動物が不要であるため、換気装置の消費電力が増加することは無い。
【００１６】
また、排気送風機１０に入る空気の温度は従来の２６〜２８℃から、４０℃程度まで上昇するため、空気比重は約４％の低減となり、空気比重に連動する電動機９の消費動力も低減する。この結果、電動機９の電流が減少し、電動機９内部の発熱も減少し、内部の温度上昇が少なくなるため、電動機９に用いている軸受の潤滑油の温度も低下するため、温度に依存する潤滑油の寿命が延伸できるものである。
【００１７】
なお、ヒートパイプ熱交換器２０，２２とヒートパイプ式熱交換器２３の熱交換を最大にするためには、ヒートパイプ式熱交換器２３は電動機９を冷却する手前に設置する方が良い。しかし、この設置の場合、排気ダクト８ｃの空気はヒートパイプ式熱交換器２３を通過する際に温度上昇するため、電動機９を高温の空気で冷却することになるため、電動機軸受潤滑油の寿命が低下する傾向になる。ヒートパイプ熱交換器２１のヒートパイプ式熱交換器２３を給気側と同じく排気送風機１０の吐き出し側に設置することも考えられるが、送風機の断熱圧縮により温度上昇する（約２６℃であったものが約３５℃以上となる。）ため、ヒートパイプ熱交換器２２を通過する温度との差が少なくなり、交換する熱量が減少するため、ヒートパイプ熱交換器２２の空気を十分冷却できなくなる。
【００１８】
以上のことから、全体的な得失を考慮すると図１に示すように、ヒートパイプ式熱交換器２３は電動機９を通過した排気ダクト８ｄ中に設けるのがよい。
【００１９】
ヒートパイプ熱交換器２０の配置を図２により説明する。図２は換気装置の設置状態図で、給気送風機４が排気送風機１０の上方にある。送風機４，１０を駆動する電動機９の駆動軸は垂直区方向に沿っている。電動機９，送風機４，１０等は箱３０の中に設置されている。箱３０内は仕切られて、前記給排気ダクト３ｂ，３ｃ，８ｃ，８ｄが設置されている。給気ダクト３ｃの出口３ｅは送風機４の送風口よりも下側にあり、ダクト３ｃは右側に曲がっている。ダクト３ｃは電動機９の上方を通過している。
【００２０】
ヒートパイプ熱交換器２０はＬ状に曲げている。Ｌ状の一端（上部側）、すなわち、ヒートパイプ熱交換器２２はダクト３ｃ内にある。Ｌ状の他端（下部側）のヒートパイプ式熱交換器２３は電動機９の前面のダクト８ｄ内にある。
【００２１】
図２では換気装置の軸を垂直に向けたが、水平方向に向けてもよい。
【００２２】
図３，図４の実施例を説明する。このもには、ヒートパイプ式熱交換器２３の塵埃除去装置である。この熱交換器は車内空気の排気ダクトにある。このため、排気空気中には、特に喫煙車両の場合、紫煙及び座席より生じる繊維質の塵埃を含んでいる。このため、経年により、換気装置の排気流路に備えたヒートパイプ式熱交換器２３の上流側に塵埃が堆積することが懸念される。この現象は、排気量の減少を招き、結果的に給気量が排気量を上回り、車内圧力が上昇する原因となる。この結果、ドア開閉に支障が出ることがある。
【００２３】
この実施例は、この現象を防止するためのものであり、ヒートパイプ式熱交換器２３の上流側に、プロペラ式の羽根車４６とブラシ４７から構成される塵埃除去装置を装着したものである。ブラシ４７，プロペラ４６の下流側の面に接着で固定することができる。ブラシ４７は、ヒートパイプ式熱交換器２３のフインの上流端に接触している。
【００２４】
ヒートパイプ式熱交換器２３を通過する排気空気の動圧を受けた羽根車３６が回転し、この羽根車３６と同軸に備えたブラシ３７が共に回転する。ブラシ３７が回転することにより、ヒートパイプ式熱交換器２３の上流側面が常に清掃されるため、ヒートパイプ式熱交換器２３上への塵埃の堆積を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の機器構成図である。
【図２】ヒートパイプ熱交換器の配置図である。
【図３】ヒートパイプ式熱交換器の塵埃除去装置の上面図である。
【図４】図３のヒートパイプ式熱交換器に備えた塵埃除去装置の側面図である。
【符号の説明】
３ｂ，３ｃ，３ｄ…給気ダクト、４…給気送風機、５…空調装置、８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ…排気ダクト、９…電動機、１０…排気送風機、２０，２２…ヒートパイプ熱交換器、２３…ヒートパイプ式熱交換器、３６…羽根車、３７…ブラシ。
【図１】
2004009900.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004009900.tif 000005
【図４】
2004009900.tif 000006