(57)【要約】【課題】  鉄道車両用空気調和装置における振動を軽減できるとともに、配管の応力調整作業や圧縮機の防振支持構造を不要にでき、配管に因る冷媒漏れを防止できる鉄道車両用空気調和装置を得る。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒を液化する凝縮器３と、凝縮器３を支持する防振材８を有するピン部材１０とを備え、鉄道車両を空調する鉄道車両用空気調和装置であって、圧縮機３の振動に基づく装置の振動を凝縮器３およびピン部材１０の振動で軽減する。【選択図】図４
2012240572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を液化または気化する熱交換器と、前記熱交換器を支持する支持部とを備え、鉄道車両を空調する鉄道車両用空気調和装置であって、前記圧縮機の振動に基づく装置の振動を前記熱交換器および前記支持部の振動で軽減することを特徴とする鉄道車両用空気調和装置。
【請求項２】
前記熱交換器を、冷媒を液化する凝縮器または／および冷媒を気化する蒸発器とすることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用空気調査装置。
【請求項３】
前記熱交換器を横配置することを特徴とする請求項１〜２記載の鉄道車両用空気調査装置。
【請求項４】
前記熱交換器を縦配置することを特徴とする請求項１〜２記載の鉄道車両用空気調査装置。
【請求項５】
前記熱交換器を斜め配置することを特徴とする請求項１〜２記載の鉄道車両用空気調査装置。
【請求項６】
前記支持部は前記熱交換器を弾性支持することを特徴とする請求項１〜５記載の鉄道車両用空気調査装置。
【請求項７】
前記支持部はゴムであることを特徴とする請求項６記載の鉄道車両用空気調査装置。
【請求項８】
前記支持部はバネであることを特徴とする請求項６記載の鉄道車両用空気調査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両に用いられ、冷媒を液化する凝縮器及び冷媒を気化する蒸発器として使用する熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機とを備えた鉄道車両用空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両用空気調和装置において、振動源である圧縮機への対策として、圧縮機の振動による応力が配管に集中するため、応力分散を目的とした配管延長及び配管取り回し等の調整を実施している。あるいは、圧縮機を防振支持構造とする、例えば、圧縮機の支持部に防振ゴムを採用し、防振ゴムのバネ特性を低下させることで、振動を吸収する構造とし、防振対策を実施している。
【０００３】
また、自動車分野においては、凝縮器への振動対策を実施したものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０６４８号公報(第４−５頁、図１−５)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の鉄道車両用空気調和装置では、圧縮機の振動による配管への応力集中を分散させるために配管延長及び配管取り回し等の応力調整が必須であるが、この調整は試行錯誤せざるを得ず、多くの時間を要してしまい、現実的に実施し難いという課題があった。
【０００６】
また、上記の自動車分野においては、振動源となるエンジンアイドリング時の振動（一般的に２０〜３０Ｈｚ上下の振動）、および路面からの微細な凸凹振動の軽減を目的とした振動対策が実施されており、特許文献１の図５のように車体側への振動伝播防止のため１０〜２０Ｈｚの振動軽減策が示されているが、鉄道車両用空気調和装置では、主たる振動源が圧縮機、室外送風機、及び室内送風機であるため５０〜６０Ｈｚ上下の振動が軽減対象となり、自動車における振動軽減策が直接的に実施できない。
【０００７】
さらに、鉄道車両用空気調和装置は、基本仕様として長期間(例えば８年間)メンテナンスフリーであることが義務付けられ、自動車のような定常的な冷媒補充は不可であるため、配管からの冷媒漏れ防止が必須となり、上記配管延長及び配管取り回しの応力調整不良による配管からの冷媒漏れを防止しなければならない。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、鉄道車両用空気調和装置における振動を軽減できるとともに、配管の応力調整作業や圧縮機の防振支持構造を不要にでき、配管に因る冷媒漏れを防止できる鉄道車両用空気調和装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係わる鉄道車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を液化または気化する熱交換器と、熱交換器を支持する支持部とを備え、鉄道車両を空調する鉄道車両用空気調和装置であって、圧縮機の振動に基づく装置の振動を熱交換器および支持部の振動で軽減するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、圧縮機の振動に基づく装置の振動を熱交換器および支持部の振動で軽減するので、配管の応力調整作業や圧縮機の防振支持構造を不要にでき、配管に因る冷媒漏れを防止できる
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１を示す鉄道用車両用空調装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す鉄道車両用空気調和装置の冷凍サイクル図である。
【図３】この発明の鉄道車両用空気調和装置の振動に関わる取付脚(ユニット防振ゴム上：空調側)の振動波形図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す鉄道用車両用空調装置の熱交換器の横置き図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示す鉄道用車両用空調装置の熱交換器の横置き図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示す鉄道用車両用空調装置の熱交換器の縦置き図である。
【図７】この発明の実施の形態２を示す鉄道用車両用空調装置の熱交換器の縦置き図である。
【図８】この発明の実施の形態３を示す鉄道用車両用空調装置の熱交換器の斜め置き図である。
【図９】この発明の実施の形態３を示す鉄道用車両用空調装置の熱交換器の斜め置き図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１.
図１はこの発明を実施するための実施の形態１における鉄道車両用空気調和装置の構成図、図２はこの鉄道車両用空気調和装置の動作を示す冷凍サイクル図、図３はこの鉄道車両用空気調和装置の振動に関わる取付脚(ユニット防振ゴム上：空調側)の振動波形図であり、横軸は周波数、縦軸は振動加速度を示す。図４はこの鉄道車両用空気調和装置の熱交換器の横置き状態を示す図、(a)は平面図、(b)は正面図、図５はこの鉄道車両用空気調和装置の熱交換器の別の設置状態を示す図であり、(a)は正面図、(b)は熱交換器取付部の拡大図である
図１において、鉄道車両用空気調和装置本体１上に、複数基の圧縮機２、凝縮器３、蒸発器４、室外送風機５、室内送風機６及びアキュムレータ７が設置され、室外送風機５、室内送風機６以外の各構成機器間を冷媒が流通する配管(図示せず)で接続される。
【００１３】
図１、図２に示す鉄道車両用空気調和装置において、冷媒は圧縮機２により圧縮された後、圧力スイッチ２７を経由し凝縮器３に送られ、周囲に熱を放出することで液化される。このときに暖められた空気は室外送風機５により、車両外部に放出される。液化された冷媒はドライヤ２３、電磁弁２４、キャピラリーチューブ２５を経由し、蒸発器４に送られ、周囲から熱を奪うことで気化し、周囲を冷却させる。このときに冷却された空気が室内送風機６により車両内に送り込まれ、車両内部を冷房する。次に冷媒はアキュムレータ７に送られ、気化しきれなかった液化冷媒と分離された後、気化された冷媒のみが逆止弁２６を経由し再度圧縮機２に送り込まれ、再循環される。
【００１４】
このような冷凍サイクルを循環する鉄道車両用空気調和装置では、圧縮機２、室外送風機５及び室内送風機６等から振動が発生する。鉄道車両用空気調和装置における底面振動周波数は、図３に示すように５０〜６０Ｈｚ上下の振動が主となる。この振動に対応した逆位相の振動を凝縮器３や蒸発器４等の熱交換器で発生させることにより、鉄道車両用空気調和装置全体の振動を抑制させることになる。圧縮機２に対する防振措置（圧縮機支持部の防振ゴムのバネ特性の変更）も実施しないため、圧縮機２との接続配管に対する応力調整は不要となる。
【００１５】
図４は鉄道車両用空調装置本体１における横置き配置の熱交換器として、例えば凝縮器３の設置例を示す。（ａ）は凝縮器３の平面図を示しており、凝縮器３の両端部に取付板１７をそれぞれ設け、取付板１７上部にはピン部材１１を４箇所設置する。凝縮器３は、鉄道車両用空調装置本体１に溶接された取付板１４上にボルト１６で取り付けられた取付板１５に、ピン部材１１を介して取り付けられる。
【００１６】
取付板１５には、取付板１７上部に設置したピン部材１１との取付部に穴部が設けられ、穴部周囲にはゴム等の材質により形成された防振材９が取り付けられる。ピン部材１１は取付板１５の中央穴部に取付板１５の下方向からはめ込む構造とする。このとき取付板１５は、取付板１７に対してピン部材１１がはずれない程度に上下方向の隙間を確保して取り付けられる。
【００１７】
（ｂ）は凝縮器３の正面図を示しており、取付板１７下部にピン部材１０を４箇所設置し、凝縮器３は鉄道車両用空調装置本体１に溶接された取付板１４とピン部材１０を介して取り付けられる。このとき取付板１４のピン部材１０との取付部には、中央部に穴部を設けたゴム等の材質により形成された防振材８が取り付けられており、ピン部材１０は防振材８の中央穴部に取付板１４の上方向からはめ込む構造となる。
【００１８】
この構造によれば、鉄道車両用空調装置本体１に横置きされた凝縮器３が圧縮機２、室外送風機５、室内送風機６を発信源として鉄道車両用空調装置本体１に伝達される振動に対して、防振材８を有するピン部材１０と防振材９を有するピン部材１１を介して取り付けられた凝縮器３の取付板１７の防振効果により逆位相の振動を発生させ、振動エネルギーを吸収することで、鉄道車両用空調装置本体１の振動を抑制し、鉄道車両本体に伝達される振動を軽減することができ、また、凝縮器３の縦方向の設置空間を少なくでき、省スペース化を図ることができる。
このとき、凝縮器３の取付板１７により発生する逆位相の振動周波数は以下の算出式で求めることが可能であり、取付板１７に設置するピン部材１０、ピン部材１１は、凝縮器３の質量・寸法に合わせて任意の個数を増減させても良い。
ｆ（周波数）＝（１／２π）* √（ｋ（弾性定数）／ｍ（質量））
【００１９】
ここで、圧縮機２支持部のバネ特性は低下させていないため、冷媒が流通する配管への振動応力は最小限に抑えられ、配管のずれ等により発生する冷媒漏れの発生を抑止する。
【００２０】
また、上述の防振材８を有するピン部材１０以外に、スタッドボルト２８に金属バネ１９を取り付けてもよく、スタッドボルト２８に金属バネ１９を取り付けた場合の構成図を図５に示す。図５において、凝縮器３の両端部の取付板１７下部はフラットな構造とし、別途凝縮器３の両端に取付板１８を設ける。スタッドボルト２８は取付板１４上部に金属バネ１９とともに設けられ、取付板１８のスタッドボルト２８との取付部に穴部を設け、取付板１８の穴部に上方向からはめ込み、ナット２０で固定される。
【００２１】
この構造によれば、鉄道車両用空調装置本体１に横置きされた凝縮器３が圧縮機２、室外送風機５、室内送風機６を発信源として鉄道車両用空調装置本体１に伝達される振動に対して、金属バネ１９を有するスタッドボルト２８と防振材９を有するピン部材１１を介して取り付けられた凝縮器３の取付板１７と取付板１８の防振効果により逆位相の振動を発生させ、振動エネルギーを吸収することで、鉄道車両用空調装置本体１の振動を抑制し、鉄道車両本体に伝達される振動を軽減することに加え、金属バネ１９を用いることにより、防振効果のより長い寿命を実現することができ、また、凝縮器３の縦方向の設置空間を少なくでき、省スペース化を図ることができる。
【００２２】
実施の形態２.
上述の実施の形態１では熱交換器を横置きしたものを示したが、実施の形態２では熱交換器を縦置きしたものを示す。
図６はこの発明の実施の形態２における鉄道車両用空気調和装置の熱交換器の縦置き状態を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図を示す。図７はこの鉄道車両用空気調和装置の熱交換器の別の設置状態を示す図である。鉄道車両用空調装置本体１における縦置き配置の熱交換器として、例えば蒸発器４の設置例を示す。なお、上記実施形態と同一または相当部分には同一符号を付ける。
【００２３】
図６において、蒸発器４の上部には２箇所ピン部材１１を設置し、蒸発器４の下部には２箇所ピン部材１０を配置している。（ａ）においてピン部材１１は、取付板１２上にボルト１６で設置された取付板１３に取り付けられる。取付板１３にはピン部材１１との取付部に穴部を設け、穴部周囲にはゴム等の材質により形成された防振材９が取り付けられている。ピン部材１１は取付板１３の中央穴部に取付板１３の下方向からはめ込む構造とする。ここで取付板１３は、蒸発器４に対してピン部材１１がはずれない程度に上下方向の隙間を確保して取り付けられる。一方ピン部材１０は、鉄道車両用空調装置本体１に溶接された取付板１２上に取り付けられる。このとき取付板１２上には、中央部に穴部を設けたゴム等の材質により形成された防振材８が取り付けられており、ピン部材１０は防振材８の中央穴部に取付板１２の上方向からはめ込む構造となる。これにより、ピン部材１０、ピン部材１１の基本的なはめ込み構造は実施の形態１の図４と同様となる。
【００２４】
この構造によれば、鉄道車両用空調装置本体１に縦置きされた蒸発器４が圧縮機２、室外送風機５、室内送風機６を発信源として鉄道車両用空調装置本体１に伝達される振動に対して、ピン部材１０、ピン部材１１を有する支持部により逆位相の振動を発生させ、振動エネルギーを吸収することで、鉄道車両用空調装置本体１の振動を抑制し、鉄道車両本体に伝達される振動を軽減することができ、また、蒸発器４の横方向の設置空間を少なくでき、省スペース化を図ることができる。
【００２５】
ここで、ピン部材１０、ピン部材１１は、実施の形態１同様に周波数算出式、及び蒸発器４の質量・寸法に合わせて任意の個数を増減させて設けても良い。
【００２６】
また、実施の形態１の図５のように、上述の防振材８を有するピン部材１０以外に、スタッドボルト２８に金属バネ１９を取り付けても良く、スタッドボルト２８に金属バネ１９を取り付けた場合の構成図を図７に示す。図７において、鉄道車両用空調装置本体１における縦置き配置の熱交換器として、例えば蒸発器４の設置例を示す。ここで、蒸発器４下部両端に取付板２１をそれぞれ設ける。スタッドボルト２８は金属バネ１９とともに取付板１２上に設置する。取付板２１には、取付板１２上部に設置したスタッドボルト２８との取付部に穴部を設け、スタッドボルト２８は取付板２１の穴部に上方向からはめ込み、ナット２０で固定される。
【００２７】
この構造によれば、鉄道車両用空調装置本体１に縦置きされた蒸発器４が圧縮機２、室外送風機５、室内送風機６を発信源として鉄道車両用空調装置本体１に伝達される振動に対して、金属バネ１９を有するスタッドボルト２８と防振材９を有するピン部材１１を介して取り付けられた蒸発器４の取付板１３の防振効果により逆位相の振動を発生させ、振動エネルギーを吸収することで、鉄道車両用空調装置本体１の振動を抑制し、鉄道車両本体に伝達される振動を軽減することに加え、金属バネ１９を用いることにより、防振効果のより長い寿命を実現することができ、また、蒸発器４の横方向の設置空間を少なくでき、省スペース化を図ることができる。
【００２８】
実施の形態３.
実施の形態３では熱交換器を斜め置きしたものを示す。
図８はこの発明の実施の形態３における鉄道車両用空気調和装置の熱交換器の斜め置き状態を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図、（c）は背面図、(d)は側面図を示す。図９はこの鉄道車両用空気調和装置の熱交換器の別の設置状態を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図、（c）は側面図を示す。鉄道車両用空調装置本体１における斜め置き配置の熱交換器として、例えば蒸発器４の設置例を示す。なお、上記実施形態と同一または相当部分には同一符号を付ける。
【００２９】
図８において、取付板１７を蒸発器４の背面上部に鉄道車両用空調装置本体１の底面と並行となる角度で設け、蒸発器４の背面側に取付板２２を鉄道車両用空調装置本体１に２箇所溶接して設置し、取付板２２上部に各１箇所ピン部材１１を設置する。
蒸発器４の背面側には、別途鉄道車両用空調装置本体１とボルト１６で取り付けられた取付板１３を設置し、蒸発器４の取付板１７と取付板１３は取付板２２上のピン部材１１を介して取り付けられる。
【００３０】
取付板１７と取付板１３は、ピン部材１１との取付部に穴部を設け、取付板１７と取付板１３の穴部周囲にはゴム等の材質により一体形成された防振材９を取り付け、取付板１７と取付板１３の下方向からピン部材１１をはめ込む構造とする。
【００３１】
取付板１８を、鉄道車両用空調装置本体１に溶接された取付板１２と並行となる角度で、蒸発器４の下部に設ける。取付板１８下部には２箇所ピン部材１０を設置し、蒸発器４の取付板１８と取付板１２とはピン部材１０を介して取り付けられる。
取付板１２には、中央部に穴部を設けたゴム等の材質により形成された防振材８が取り付けられており、ピン部材１０の基本的なはめ込み構造は実施の形態２の図６と同様となる。
【００３２】
この構造によれば、鉄道車両用空調装置本体１に斜め置きされた蒸発器４が圧縮機２、室外送風機５、室内送風機６を発信源として鉄道車両用空調装置本体１に伝達される振動に対して、防振材８を有するピン部材１０と防振材９を有するピン部材１１を介して取り付けられた蒸発器４の取付板１７と取付板１８の防振効果により逆位相の振動を発生させ、振動エネルギーを吸収することで、鉄道車両用空調装置本体１の振動を抑制し、鉄道車両本体に伝達される振動を軽減することができ、また、蒸発器４の縦横両方向の設置空間を少なくでき、省スペース化を図ることができる。
【００３３】
ここで、取付台２２、ピン部材１０、ピン部材１１は、実施の形態１同様に周波数算出式、及び蒸発器４の質量・寸法に合わせて任意の個数を増減させて設けても良い。
【００３４】
また、実施の形態１の図５のように、上述の防振材８を有するピン部材１０以外に、スタッドボルト２８に金属バネ１９を取り付けても良い。スタッドボルト２８に金属バネ１９を取り付けた場合の構成図を図９に示す。図９において、鉄道車両用空調装置本体１における斜め置き配置の熱交換器として、例えば蒸発器４の設置例を示す。
【００３５】
ここで、スタッドボルト２８は、金属バネ１９とともに、鉄道車両用空調装置本体１に溶接された取付板１２上に２箇所設置する。蒸発器４下部の取付板１８には、取付板１２上部に設置したスタッドボルト２８との取付部に穴部を設け、スタッドボルト２８は取付板１８の穴部に上方向からはめ込み、ナット２０で固定される。
【００３６】
この構造によれば、鉄道車両用空調装置本体１に縦置きされた蒸発器４が圧縮機２、室外送風機５、室内送風機６を発信源として鉄道車両用空調装置本体１に伝達される振動に対して、金属ネジ１９を有するスタッドボルト２８と防振材９を有するピン部材１１を介して取り付けられた支持部により逆位相の振動を発生させ、振動エネルギーを吸収することで、鉄道車両用空調装置本体１の振動を抑制し、鉄道車両本体に伝達される振動を軽減することに加え、金属バネ１９を用いることにより、防振効果のより長い寿命を実現することができ、また、蒸発器４の縦横両方向の設置空間を小さくでき、省スペース化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・車両用空調装置本体
２・・・圧縮機
３・・・凝縮器
４・・・蒸発器
５・・・室外送風機
６・・・室内送風機
７・・・アキュムレータ
８・・・防振材
９・・・防振材
１０・・・ピン部材
１１・・・ピン部材
１２・・・取付板
１３・・・取付板
１４・・・取付板
１５・・・取付板
１６・・・ボルト
１７・・・熱交換器側取付板
１８・・・熱交換器側取付板
１９・・・金属バネ
２０・・・ナット
２１・・・取付板
２２・・・取付板
２３・・・ドライヤ
２４・・・電磁弁
２５・・・キャピラリーチューブ
２６・・・逆止弁
２７・・・圧力スイッチ
２８・・・スタッドボルト
【図１】
2012240572.tif 000003
【図２】
2012240572.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012240572.tif 000008
【図７】
2012240572.tif 000009
【図８】
2012240572.tif 000010
【図９】
2012240572.tif 000011