(57)【要約】【課題】新鮮空気を利用する場合でも、熱負荷を低減し小型で高効率化を図り、消費電力を低減した車両用空調換気装置を得る。【解決手段】車外空気を給気する給気装置１１と、車内空気を排出する排気装置１３と、を有し、車外空気を冷却し車内へ送風する鉄道車両用空調装置３において、給気装置１１の吐出口の下流から排気装置１３の給気口の上流側へ至る間に熱交換器６０を設け、車外空気と排出される車内空気とを熱交換させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車外空気を給気する給気装置と、車内空気を排出する排気装置と、を有し、車外空気を冷却し車内へ送風する鉄道車両用空調装置において、
前記給気装置の吐出口の下流から前記排気装置の給気口の上流側へ至る間に熱交換器を設け、前記車外空気と排出される前記車内空気とを熱交換させることを特徴とする鉄道車両用空調換気装置。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記車外空気は前記熱交換器を通り、車内の循環空気と混合されてから冷却されることを特徴とする鉄道車両用空調換気装置。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、前記熱交換器は、給気される前記車外空気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発部と、該蒸発部で発生した冷媒ガスを上昇させるガス配管と、排出される前記車内空気へ放熱して冷媒を凝縮させる凝縮部と、該凝縮部で発生した液冷媒を重力によって降下させる液配管を順次連通した冷媒流路と、を有するヒートパイプ式熱交換器とすることを特徴とする鉄道車両用空調換気装置。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記車外空気は前記熱交換器を通り、車内の循環空気と混合され、補助冷却部で冷却され、その後、再び冷却部で冷却されることを特徴とする鉄道車両用空調換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の空調換気装置に係り、空調装置の熱負荷を低減させて、空調装置の運転動力を低減するのに好適な鉄道車両用空調換気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両が高速でトンネル内を走行する時、トンネル内に大きな圧力変動が発生し、車外の圧力変動の影響を受けて乗客の耳に不快感を与えるので、車両の走行時の状態から送風機の吸込送風量を制御することが知られ、例えば特開昭６２−２２７８５０号公報に記載されている。
【０００３】
また、車外の新鮮空気を利用して空調装置の熱負荷を低減することが知られ、特開平７−２２３５３８号公報に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−２２７８５０号公報
【特許文献２】
特開平７−２２３５３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、高静圧の送風機を給気装置として使用するため、送風機を通過した空気は断熱圧縮により温度上昇し、車外温度よりも高温となるので、空調負荷を増大させることとなる。
また、新鮮空気を利用するものでは、雨天時など霧状の雨が給気空気として吸入され、全熱交換機が空気中の水分により脆弱化し、長期に渡る信頼性を低下する恐れがあった。さらに、新鮮空気が換気装置を通過する際の断熱圧縮による負荷を除去するために全熱交換機を使用したとしても、その熱交換器が大型化する。
【０００６】
本発明の目的は、新鮮空気を利用する場合でも、熱負荷を低減し小型で高効率化を図り、消費電力を低減した車両用空調換気装置を提供することにある。また、本発明は、乗客の不快感をより低減すると共に、長期間の信頼性を向上することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車外空気を給気する給気装置と、車内空気を排出する排気装置と、を有し、車外空気を冷却し車内へ送風する鉄道車両用空調装置において、前記給気装置の吐出口の下流から前記排気装置の給気口の上流側へ至る間に熱交換器を設け、前記車外空気と排出される前記車内空気とを熱交換させるものである。
【０００８】
また、上記のものにおいて、車外空気は前記熱交換器を通り、車内の循環空気と混合されてから冷却されることが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、熱交換器は、給気される前記車外空気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発部と、該蒸発部で発生した冷媒ガスを上昇させるガス配管と、排出される前記車内空気へ放熱して冷媒を凝縮させる凝縮部と、該凝縮部で発生した液冷媒を重力によって降下させる液配管を順次連通した冷媒流路と、を有するヒートパイプ式熱交換器とすることが望ましい。
【０００９】
さらに、上記のものにおいて、車外空気は熱交換器を通り、車内の循環空気と混合され、補助冷却部で冷却され、その後、再び冷却部で冷却されることが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１および図２を参照して説明する。図１は車両用空調換気装置３が搭載された鉄道車両１を示す概略図であり、図２は車両用空調換気装置３における排熱回収用の熱交換器を示したものである。
車両空調換気装置３は、車外の新鮮空気ＦＡを給気する給気装置１１及び車内の空気ＥＡを排気する排気装置１３から構成される換気装置１０と車内の循環空気と新鮮空気を混合する混合部２０、混合気を冷却する冷却部４０、冷却部を通過した調和空気ＣＡを車内へ送風する送風機５０、新鮮空気と排気空気を熱交換させるヒートパイプ式熱交換器６０から構成されている。
【００１１】
車両用空調換気装置３は次のように動作する。換気装置１０により給気された新鮮空気ＦＡは給気装置１１の吐出口１２で断熱圧縮により温度上昇し、ヒートパイプ式熱交換器６０の蒸発部６１で熱交換し冷却される。その後、混合部２０で新鮮空気ＦＡと循環器ＲＡが混合されて混合気ＭＡとなり、冷却部４０で調和空気ＣＡとなる。調和空気ＲＡは送風機５０により車内２に設けてある吹出し口から車内２へ通気される。排気空気ＥＡ及び循環空気ＲＡは車内２に設けてある排気空気ＲＡ及び循環器ＥＡの吸込み口から空調換気装置３へ排出され、一部は排気空気ＥＡとなり、一部は循環空気ＲＡとなる。循環器ＲＡはその後、新鮮空気ＦＡと混合し、混合気ＭＡとなる。排気空気ＥＡは排出装置１３の給気口１４上流にあるヒートパイプ式熱交換器６０の凝縮部６３で加熱された後、排気装置１３の給気口１４から排気装置１３へ給気され、その後、車外へ排出される。
【００１２】
図２に示すヒートパイプ熱交換器は、新鮮空気ＦＡと熱交換する蒸発部６１、ガス配管６２、排気空気ＥＡと熱交する凝縮部６３、及び液配管６４を順次連通することによって構成される。凝縮部６３は液化した冷媒が重力落下により蒸発部６１へ循環するようにするために、蒸発部６１よりも高い位置に設置されている。
冷媒は蒸発部６１で新鮮空気ＦＡと熱交換して蒸発しガス冷媒となり、この時、新鮮空気ＦＡは冷媒によって冷却される。その後、冷媒はガス配管６２を通って凝縮部６３へ導入され、凝縮部６３において車内から排出された排気空気ＥＡと熱交換して液冷媒となる。この時、排気空気ＥＡは加熱され、液冷媒は液配管６４を通過して蒸発部６１へ戻る循環を繰り返す。本方式では、ガス冷媒はガス配管を流れ、液冷媒は液配管６４を流れるので、ガス流れによる上昇流と液冷媒の重力落下による下降流が干渉しないため熱輸送量の限界を向上することが可能となる。この結果、熱交換器を小型化することができる。以上により、蒸気の流れと凝縮液の流れが干渉しなくなり、熱交換器を小型・高効率化し、空調換気装置そのものも小型化することが出来る。
【００１３】
図３は他の実施形態を示し、図３において、新鮮空気ＭＡと循環器ＲＡを混合した混合気ＭＡを補助冷却部３０で冷却することによって、冷却部４０へ給気される空気の熱負荷を低減できる。本例では補助冷却部３０、冷却部４０の上流側で排気空気ＥＡと新鮮空気ＦＡとが熱交換することによって排熱回収が行なわれるので、より効率向上を図ることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、新鮮空気を利用する場合でも、熱負荷を低減し小型で高効率化を図り、消費電力を低減した車両用空調換気装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一の実施形態を示す構成図。
【図２】一実施の形態によるヒートパイプ式熱交換器を示す平面図。
【図３】本発明による他の実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
１…鉄道車両、２…車内、３…空調換気装置、１０…換気装置、１１…給気装置、１２…給気装置の吐出口、１３…排気装置、１４…排気装置の給気口、２０…混合部、３０…補助冷却部、４０…冷却部、５０…送風機、６０…ヒートパイプ式熱交換器、６１…凝縮部、６２…液配管、６３…蒸発部、６４…ガス配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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