(57)【要約】【課題】高速鉄道車両において、乗客の乗降用のプラグドアを容易に開放できるようにすることにある。【解決手段】第１の手段は、換気用の給気用送風機３３の入り口側の空気を加熱（６０）して、給気を行う。これにより、給気空気の密度を下げ、給気することにより、暖房による車内の圧力上昇を防止し、圧力上昇によるプラグドアの開放が困難になることを防止する。第２の手段は、列車の速度が所定の速度以下になった場合に、換気装置の送風装置２０を停止し、車内圧力を低下させることにより、問題の発生を阻止する。この場合、停車直後にから、換気装置の送風装置２０を再度、運転する開始すると良い。【選択図】  図１
2004161186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車外の空気を車内の送風するための給気用送風機と、前記車内の空気を車外へ排気するための排気用送風機と、を備えた換気装置において、
前記給気用送風機の上流側に位置する給気用流路に、空気加熱装置を設けたこと、
を特徴とする車両用換気装置。
【請求項２】
車両の停止位置の直前または車両の走行速度が所定速度以下になると、車外の空気を車内に送風するための給気用送風機と、前記車内の空気を車外へ排気するための排気用送風機と、を備えた換気装置に対して、その運転を停止するか、またはそれぞれの送風機の送風量を所定以下に指示すること、
を特徴とする車両用換気装置の運転方法。
【請求項３】
請求項２の記載において、走行速度を検知して、前記所定速度になったと判断すること、
を特徴とする車両用換気装置の運転方法。
【請求項４】
請求項２の記載において、車両の走行位置の情報を基に、次の停止位置の近傍になることによって前記所定速度になったと判断すること、
を特徴とする車両用換気装置の運転方法。
【請求項５】
請求項２の記載において、
前記換気装置の運転の停止指令を出力した後であって、乗客の乗降用のドアを開放した後、前記換気装置の送風量を所定に復帰させること、
を特徴とする車両用換気装置の運転方法。
【請求項６】
車両の停止位置の直前または車両の走行速度が所定速度以下になると、排気用流路を開放すること、
を特徴とする車両用換気装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気密構体から成る高速鉄道車両の換気装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
新幹線に代表される高速車両は、気密構体であるため、所定の割合で、車内の空気と車外の空気を強制的に入れ替える換気装置を備える。この換気装置は、トンネルを通過する際の圧縮波（正圧）、及び、膨張波（負圧）に対して車内の圧力変動を所定の範囲内に維持しながら換気できる性能を有する。
【０００３】
この換気装置は、
【特許文献１】に記載されているように、回転軸を水平にした電動機の両端に、排気ファンと給気ファンを設けている。また、電動機を囲むケース内に、客室（車内）からの排気空気を導くことにより、排気空気で電動機を冷却する。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２５４４２８号公報（ＥＰ１１４３１５０Ａ１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記
【特許文献１】のように、高速鉄道車両用換気装置は、１台の電動機の両軸端に、給気用及び排気用羽根車をそれぞれ備えた送風機を、給排気流路を備える筐体に固定して構成される。そして、この換気装置を車体（気密構体）へ艤装した後、車内の圧力が大気圧にほぼ等しくなるように、給気量と排気量を調整する。この換気量の調整は、換気装置の給排気流路に備えた流量調整板を動かして、開口率を変更することにより実施する。
【０００６】
しかし、このように、車内の圧力が大気圧にほぼ等しくなるように、給気量と排気量を調整しても、季節によって車内外温度が変化した場合、車内圧力が上昇し、極まれに側引戸の開閉が困難になることがある。
【０００７】
これは、換気装置の給気用送風機と排気用送風機の吸込み空気の密度差が、ある程度大きくなると発生する。例えば、冬季に外気温度が−３℃で、車内温度は暖房で２６℃に維持されていると仮定する。この場合、外気空気の密度は１．３ｋｇ／ｍ３であり、車内の空気密度は、１．１７ｋｇ／ｍ３  である。そして、給気量と排気量が共に、３０ｍ３／ｍｉｎであれば、３９ｋｇ／ｍｉｎ  の空気が車内に給気され、３５ｋｇ／ｍｉｎ  の空気が車外へ排気される。このため、給気空気の質量が、排気空気の質量より大きくなるため、結果的に車内圧力が大気圧より高くなる。
【０００８】
そして、極まれにであるが、乗降用のプラグドアを開けることができなくなる。
【０００９】
この現象を回避するため、必ずしも必要ではないが、年に数回、車内圧力の季節調整と称して、換気装置の給気量と排気量を微調整することがある。
【００１０】
このため、この調整作業が必要になり、作業が面倒である。
【００１１】
なお、この問題が生じる前記プラグドアについて説明する。このプラグドアは、車体の側面に有り、車体の側面に沿って移動することにより、ドアが開閉する。ドアは、ドア開閉駆動機によって、車体の側面に沿って移動する。ドアは車体の気密を保つために、ドアを閉めたとき、ドアを車体に押し付けて、ドアを車体に密着させている。このため、冬季の暖房によって車内温度が上昇し、車外圧力よりも車内圧力が高くなると、前記プラグドアが車体の側面に押し付けられ、ドア駆動機の力ではドアを開くことができなくなるものである。
【００１２】
本発明の目的は、気密車両の季節毎の車内圧力調整を不要にすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、
換気装置の給気用送風機の上流に位置する給気流路中に、空気を加熱する手段を備えることにより、達成できる。
【００１４】
また、上記目的は、
車両の走行速度が所定速度以下になると、換気装置の運転を停止するか、またはそれぞれの送風機の送風量を所定以下に指示することにより給気用達成できる。
【００１５】
また、上記目的は、
車両の停止位置の直前または車両の走行速度が所定速度以下になると、排気用流路を開放することにより、達成できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を、図１から図６によって説明する。空気は、給気フィルタ箱３０のフィルタ２９を通過した後、送風機の上流側の給気流路３２を経て、給気用送風機３３へ吸込まれる。その後、給気用送風機ケーシング３４の出口３５，出口流路３６を経て、図示はしないが空調装置へ送風される。出口流路の出口は換気装置の箱１００の側面にある。
【００１７】
給気流路３２の内部には、フィン付シーズ線ヒータ６０を設置しており、外気温度が所定温度以下（冬季）になると給気空気を加熱する。冬季には給気用送風機３３には加熱された空気が入る。給気流路３２に備えるフィン付きシーズ線ヒータ６０は、給気の流れ方向に複数列備える。ヒータ６０の間隔は、流動抵抗を少なくするように決める。
【００１８】
給気フィルタ箱３０および給気流路３２は換気装置の箱１００の側面の板（蓋）３１に設置されている。この蓋３１は、給気用送風機３３，排気用送風機４３および電動機１０から成る送風装置２０を、換気装置の箱１００内の排気流路に挿入した箱１００の側面の開口を塞ぐ。送風装置２０は箱１００の側面の開口から挿入する。給気流路の下流端には給気用送風機の入り口に密着させるようにパッキン７０を設けている。蓋を箱１００に固定することにより、給気流路３２はパッキン７０を介して給気用送風機ケーシング３４の入り口に密着する。
【００１９】
図１において、４０は車内からの排気空気の入り口である。箱１００の上面に有り、送風装置は収納する箱１００の排気流路に開口している。排気空気の入り口４０から排気流路４１に入った空気は送風装置２０の周囲を通過することによって送風装置２０を冷却し、右端の排気用送風機４３の入り口から排気用送風機ケーシング４４に入る。そして、出口４５，排気流路４６を経由して、箱１００の背面（図１の上側）から大気に放出される。排気流路４６内には、送風装置の制御機器（リレーユニット５０，インバータ５１，トランス５２）があり、これらを冷却する。排気流路４１と排気流路４４とは仕切られている。各流路３６，４１，４６には適宜吸音材（ハッチングで示すもの）を貼り付けている。
【００２０】
８０は箱１００を車体に取り付けるブラケットであり、箱の上部に設けている。
【００２１】
かかる構成において、冬季（所定温度が低いとき）には、シーズ線ヒータ６０に通電され、給気を過熱する。この過熱された空気を給気用送風機３３は取り入れる。このため、加熱しない場合に比べて、車内に取り入れる給気空気の質量は低下する。このため、空調装置等により加熱され車内温度が上昇しても、給気用送風機取り入れ前の加熱がない場合に比べて、車内圧力は低下する。
【００２２】
図４において、車内温度２１℃に維持した時の車外温度と車内圧力の関係を示す。図中、点線が従来の場合であり、実線が本発明の場合である。従来の場合は、外気温度が低下するのに伴い給気空気の質量流量が増加する。ところが、車内温度は一定に維持されるため、排気空気の質量は変化しない。このため、外気温度が低下し、車内温度との差が大きくなり、車内圧力が高くなる傾向が強い。そして、前述した季節毎の手動による車内圧力調整を実施しない場合、および季節毎の手動による車内圧力調整を実施しても、極まれに、プラグドアの開閉が困難になることがある。
【００２３】
一方、本発明は、外気温度が低下しても給気流路３２中に備えたヒータ６０で空気を加熱し、空気密度を小さくするため、給気空気の質量流量と排気空気の質量流量の差を小さくできるので、車内圧力の上昇を抑制できる。さらに、本発明は、結果的に冷えた外気を加熱して空調装置へ供給するため、外気温度の低下に伴う車内圧力の上昇を抑制するだけでなく、暖房時のエネルギを節約できるものである。
【００２４】
上記では、側面に開口を設けた箱１００を設け、これに側面から送風装置２０を挿入するようにしているが、箱の上面に開口を設け、上方から送風装置２０を挿入したり、開口を下面に設け、送風装置をここから挿入するようにしたりできる。
【００２５】
次に、給気用送風機取り入れ前の加熱を行わない場合の実施例を図５により説明する。これは前記プラグドアの開閉が困難に成るのは、その開閉時、すなわち、車両が停止し、乗客が乗降する場合であることに着目して成されたものである。
【００２６】
図５において、換気装置は、所定速度以上で走行している場合（例えば高速走行時）のみ運転している。高速走行から低速走行になったり、停止駅の近傍になったりすると、換気装置の運転を停止させる。これによって、車内圧力が高い場合は、車内空気が換気装置の給排気流路を経て車外へ放出され、車内圧力と大気圧力がバランスするので、プラグドアの開閉が困難になることはない。また、換気装置の停止によって、消費電力を低減できる。また、低速度域において換気装置騒音が車内で顕在化することを防止できる。
【００２７】
なお、換気装置からの新鮮空気が空調装置に供給されなくても、空調装置は車内とは循環経路が構成されているので、空調（暖房）は継続される。
【００２８】
前記「換気装置の停止」とは電動機への通電の停止である。換気装置の送風機の羽根車は惰性で回転しているであろう。また、給気用送風機の回転が低下すると、給気流路は圧力差によって排気流路となり、排気が促進され、短時間に車内圧力が低下する。
【００２９】
このための制御装置には、自己の列車番号，停車駅情報が入力されている。制御装置は、走行速度，現在位置情報を求め、走行速度の制御，車両の走行，停止を指令する。そして、停車駅の近傍になると、換気装置への通電を停止する。停車すると、プラグドアの開く指令を与える。ドアを開くと共に、換気装置を再起動させ、車内空気の汚れを防止する。
【００３０】
列車速度または位置情報のみを基に換気装置を制御した場合、事故等で列車が徐行したり長時間停車したりする場合に、換気装置が停止したままになることがある。このため、列車番号及び停車駅情報を参照しながら、所定の停車駅に停車するための減速時に限り、換気装置を停止して前記問題を回避する。
【００３１】
図６で、図５の制御手順および効果を説明する。ここで、換気装置は、消費電力を低減すると共に、低速度域において換気装置騒音が車内で顕在化することを防止するため、列車速度を検知して、換気装置の運転周波数を切替えている。図６では、列車速度検知により、換気装置の運転周波数を２段階に切替える制御例で且つ、冬季に車内圧力が大気圧に比較して若干高くなる現象を例に上げる。列車が高速度（約２００ｋｍ／ｈ以上）で運行する場合、換気装置の給気空気と排気空気の密度差により、車内の圧力が大気圧より若干高くＰ２で推移する。そして、列車の速度が低下して換気装置が低い周波数で運転されると給排気量が換気装置の運転周波数比に比例して低下するため、車内圧力がＰ１へ低下する。しかし、このＰ１は、まだ大気圧に比較して若干高い。列車が駅に接近し、所定の速度ａｋｍ／ｈまで減速すると換気装置は運転を停止する。その後、列車は駅に停車する。換気装置は運転を停止し、駅に停車するまでに、車内の圧力は大気圧とほぼ等しくなる。そして、列車のドアが開いた後に、換気装置の運転を再開する。換気装置の停止によって、換気量の不足に起因して車内環境が若干劣化していたが、換気装置が停止する時間が短時間であること及びその後のドア開により、より短時間で車内環境は回復する。
【００３２】
なお、換気装置の排気流路とは別に、排気流路を設け、停車直前にこの排気流路を開放して、排気を行い、車内圧力が低下してから、プラグドアを開けるようにしても良い。
【００３３】
また、図１の実施例は一つの電動機に給気用送風機と排気用送風機を設けていたが、上記各実施例は、給気用送風機，排気用送風機のそれぞれに電動機を個々に設け、送風機を個々に独立して運転できる送風装置にも適用できるものである。この場合は、車内外の圧力、および温度を検知して、個々の送風機の送風量を制御できるので、プラグドアの開放が困難という恐れは少なくなるが、圧力センサー，温度センサーが必要で、さらに制御アルゴリズムを必要とする。このような換気装置でも、図５の手法で、簡便に車内圧力を大気圧とバランスさせることができ、車内圧力の季節調整を廃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換気装置の平面図である。
【図２】図１の換気装置の給気入り口の側面図である。
【図３】図２の右側面図である。
【図４】車内圧力と車内外温度との関係を示した模式図である。
【図５】本発明の他の実施例の換気装置の制御のブロック線図である。
【図６】列車速度と車内圧力の時間履歴の一例である。
【符号の説明】
１０…送風機用電動機、２０…送風装置、３０…給気フィルタ箱、３１…蓋、３２…給気流路、３３…給気用送風機、３４…出口用給気流路、４０…排気入り口、４１…入口用給気流路、４３…排気用送風機、４４…排気流路、６０…ヒータ、１００…換気装置の箱体。
【図１】
2004161186.tif 000003
【図２】
2004161186.tif 000004
【図３】
2004161186.tif 000005
【図４】
2004161186.tif 000006
【図５】
2004161186.tif 000007
【図６】
2004161186.tif 000008