(57)【要約】【課題】従来の鉄道車両の室内空調手段の構成を大きく変更することなく、車内の暖房能力を確保する。【解決手段】還気吸込み口３６に隣接する位置に設けられたヒータ２０が、空調制御器によって冷房機器１８と連携して作動するように作動制御される。そして、冷房機器１８に還流される空気が、適切な温度へと暖められ、暖められた空気が冷房機器１８によって送風ダクト３４へと送風され、車内の複数個所に配置された送風口から、車内へと吹き出されることで、車内が暖められる。空調制御器により、ヒータ２０の発熱量の増減に応じて、冷房機器１８の送風量が増減されることで、冷房機器１８に還流される空気の流量が、ヒータ２０から放射される熱量に応じた適切な流量となり、冷房機器１８に還流される空気は、適切な温度へと暖められる。このため、送風口から適切な熱量の温風が吹き出すことによって、車内を均一に暖めることが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷房機能及び送風機能を有する冷房機器と、該冷房機器から車内の複数個所に配置された送風口へと送風を行うための送風路と、車内の少なくとも一箇所に設けられた還気吸込み口を介して前記冷房機器へと車内空気を還流するための還流路と、前記冷房機器の制御手段を備える空調装置であって、
前記還流路中の、前記還気吸込み口に隣接する位置にヒータが配置され、前記制御手段には前記ヒータと前記冷房機器とを連携して作動させる制御ロジックが含まれることを特徴とする鉄道車両用空調装置。
【請求項２】
前記制御手段には、前記ヒータの発熱量の増減に応じて、前記冷房機器の送風量を増減させる制御ロジックが含まれることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用空調装置。
【請求項３】
前記還流路中の、前記還気吸込み口に隣接する位置に設けられた還気フィルタの、前後位置の一方又は双方に、前記ヒータが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用空調装置。
【請求項４】
前記ヒータは、前記還流路を介して車内側に着脱可能に設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の鉄道車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄道車両の車内空調装置の構成として、冷房機器と暖房機器を各々搭載し、冷房機器は車内の複数個所に配置された送風口から冷風を吹き出すことにより車内を冷やすものが一般的である。冷房機器は車両の屋根上等に設置され、冷房機器から車内の複数個所に配置された送風口へと送風を行うための送風路と、車内の少なくとも一箇所に設けられた還気吸込み口を介して冷房機器へと車内空気を還流するための還流路とを備える構造が、広く採用されている。
一方、暖房機器は腰掛の下方に設置したヒータの輻射熱により、車内を暖めるものが一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平１−１５８２７３号公報
【特許文献２】実開平４−１０１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、イベント列車等の腰掛の数が少ない車両などの場合には、ヒータに必要な容量を確保するために、側壁の下方にヒータを設置し、若しくは、パネルヒータ等を増設して対応している。しかしながら、車両毎の制約条件等から適切な位置にヒータを設置することができないような場合には、車内の暖房能力を確保することが困難となる。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の鉄道車両の室内空調手段の構成を大きく変更することなく、車内の暖房能力を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）冷房機能及び送風機能を有する冷房機器と、該冷房機器から車内の複数個所に配置された送風口へと送風を行うための送風路と、車内の少なくとも一箇所に設けられた還気吸込み口を介して前記冷房機器へと車内空気を還流するための還流路と、前記冷房機器の制御手段を備える空調装置であって、前記還流路中の、前記還気吸込み口に隣接する位置にヒータが配置され、前記制御手段には前記ヒータと前記冷房機器とを連携して作動させる制御ロジックが含まれることを特徴とする鉄道車両用空調装置（請求項１）。
本項に記載の鉄道車両用空調装置は、還流路中の、還気吸込み口に隣接する位置に設けられたヒータが、制御手段によって冷房機器と連携して作動するように作動制御される。そして、還流路を介して冷房機器に還流される空気が、還流路中に設置されたヒータによって適切な温度へと暖められる。更に、暖められた空気が冷房機器の送風機能によって送風路へと送風され、車内の複数個所に配置された送風口から、車内へと吹き出されることで、車内が暖められる。
【０００８】
（２）上記（１）項において、前記制御手段には、前記ヒータの発熱量の増減に応じて、前記冷房機器の送風量を増減させる制御ロジックが含まれる鉄道車両用空調装置（請求項２）。
本項に記載の鉄道車両用空調装置は、制御手段により、ヒータの発熱量の増減に応じて、冷房機器の送風量が増減されることで、冷房機器に還流される空気の流量が、ヒータから放射される熱量に応じた適切な流量となり、冷房機器に還流される空気は、適切な温度へと暖められるものである。
【０００９】
（３）上記（１）（２）項において、前記還流路中の、前記還気吸込み口に隣接する位置に設けられた還気フィルタの、前後位置の一方又は双方に、前記ヒータが設けられている鉄道車両用空調装置（請求項３）。
本項に記載の鉄道車両用空調装置は、還流路中の、還気吸込み口に隣接する位置に設けられた還気フィルタの、前後位置の一方又は双方にヒータが設置されることで、還気フィルタをメンテナンスのために着脱する作業と同様に、ヒータの設置、メンテナンスのための着脱を行うものとなる。
【００１０】
（４）上記（１）から（３）項において、前記ヒータは、前記還流路を介して車内側に着脱可能に設置されている鉄道車両用空調装置（請求項４）。
本項に記載の鉄道車両用空調装置は、ヒータが還流路を介して車内側に着脱可能に設置されていることから、ヒータの点検交換が還流路を介して室内側から行われる。又、既存の鉄道車両用空調装置へのヒータの増設も、還流路を介して室内側から行われる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明はこのように構成したので、従来の鉄道車両の室内空調手段の構成を大きく変更することなく、車内の暖房能力を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る、鉄道車両用空調装置の構成を概略的に示したブロック図である。
【図２】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図３の応用例を示すものであり、（ａ）は図２のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る、鉄道車両用空調装置の制御フロー図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る、二階建て車両の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは、相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本実施の形態では、図６に示されるような二階建て車両１０、具体的には、車両の前後方向両端部に位置する一階建て部分１２と、車両中央部の二階建て部分１４とを備える鉄道車両への適用例を例示して、詳しく説明する。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る鉄道車両用空調装置１６は、図１に概略構成が示されているように、冷房機器１８と、ヒータ２０と、これらを作動制御する制御手段としての空調制御器２２とを備えている。空調制御器２２は、従来から鉄道車両に採用されている、冷房機器１８を冷房運転又は送風運転させるための制御ロジックを有する空調制御器２２を基礎として、冷房機器１８とヒータ２０とを連携して作動させる制御ロジック２２ａを付加したものである。なお、空調制御器２２は、リレー回路、ＰＬＣ（programmable logic controller）、電子演算器等が適宜選択されて構成されている。そして、図示の例では、空調制御器２２は、空調接触器２４及びヒータ接触器２６を制御することにより、冷房機器１８とヒータ２０との作動制御を行うものである。
【００１５】
又、本実施の形態では、図１の鉄道車両用空調装置１６は、図６に示される二階建て車両１０に搭載されており、空調制御器２２は、車内外に設置された温度センサ２８及び車内に設置された湿度センサ３０の検知信号を受けて、冷房機器１８とヒータ２０との作動制御を行うことが可能である。更に、空調制御器２２は列車情報管理装置３２とも連携しており、運転中の列車情報も考慮して、冷房機器１８とヒータ２０との作動制御を行うことが可能となっている。
なお、列車情報管理装置３２は、鉄道車両に装備された各種機器の状態を表示し、乗務員により監視するための機器管理装置である。一般的には、鉄道車両の乗務員室（運転台等）に設けられたディスプレイを介して、必要な情報の表示および乗務員による各種機器（冷房機器１８、ヒータ２０を含む）の、操作を行うことが可能となっている。
【００１６】
本実施の形態では、ヒータ２０の発熱量は、通常は強、中、弱といったように、段階的に設定され、各段階における発熱量も、予め最適な値に調整される。そして、冷房機器１８の送風量についても、強、弱といったように段階的に設定されるとともに、ヒータ２０の使用時にヒータ温度が異常に上昇しないように、送風量が調節される。
又、ヒータ接触器２６は、上述のように空調制御器２２からの作動制御信号を受けて運転されるものであっても良く、或いは、列車情報管理装置３２からの作動制御信号を受けて運転されるものであっても良い。この場合、列車情報管理装置３２が空調制御器２２と共に、冷房機器１８とヒータ２０とを連携して作動させる制御ロジックを備え、空調制御手段としての機能を具備するものとなる。
【００１７】
図６に示される二階建て車両１０において、冷房機器１８及びヒータ２０は、図２、図３にも示されるように、一階建て部分１２の屋根上に設置されている。図３には、冷房機器１８が概略的に示されているが、この冷房機器１８については、従来から鉄道車両用として採用されているものを用いることが可能である。又、冷房機器１８から、一階建て部分１２及び二階建て部分１４の車内の、複数個所に配置された送風口（図示省略）へと送風を行うための送風路（送風ダクト）３４と、車内の少なくとも一箇所に設けられた還気吸込み口３６を介して冷房機器１８へと車内空気を還流するための還流路（還流ダクト）３８とを備えている。
【００１８】
そして、還流路３８中の、還気吸込み口３６に隣接する位置に設けられた還気フィルタ４０の、図示の例では空気の慣れ方向の手前側（上流側）にヒータ２０が配置されている。ここで用いられるヒータは、シーズヒータであり、図２に仮想線で示されるように、還流路３８の開口断面全体に渡るように、所定の水平方向の面に沿って蛇行する態様で配置されている。又、ヒータ２０は適切な取り付けブラケット２０ａを介して、還流路３８の壁面等に対して、着脱自在に取り付けられている。更に、還流路３８は、開閉可能な点検蓋４２によって覆われている。
【００１９】
又、図４に示されるように、空調接触器２４の配線４４等の、他の設備機器の配置に応じて、ヒータ２０の配置は適宜変更される。図４の例におけるヒータ２０は、配線４４を避け、かつ、配線４４に対するヒータ２０からの放射熱の直接的な影響を避けるように、還気吸込み口３６の配線４４とは反対側の辺に沿って、垂直方向に蛇行するように配置されている。
なお、ヒータ２０は、還気吸込み口３６に隣接する位置に設けられた還気フィルタ４０の、図示の例では空気の慣れ方向の手前側（上流側）ではなく、還流フィルタ４０の後側（下流側）に配置されていても良い。更に、必要とされる発熱量に応じて、ヒータ２０を、図３、図４の例のごとく一系統ではなく、複数系統設けることとしても良い。例えば、還流路３８を流れる空気流の流れ方向に対して、還気フィルタ４０の、前後位置の双方に設けることとしても良い。なお、還気フィルタ４０の後方に配置されるヒータ２０の着脱は、点検蓋４２を開放し、還流路３８を介して、還気フィルタ４０の着脱作業と同様に行うものである。
【００２０】
上記構成を有する鉄道車両用空調装置１６は、図５に示される制御フローにそって車内の空調が行われる。
Ｓ０：空調制御器２２は、列車情報管理装置３２から起動信号を受け、車内の空調が開始される。
Ｓ１０：空調制御器２２は、車内温度及び湿度の目標値を、列車情報管理装置３２から取得する。
Ｓ２０：空調制御器２２は、環境情報（カレンダー、乗車率等）を、列車情報管理装置３２から取得する。
Ｓ３０：空調制御器２２は、温度センサ２８から車内温度及び車外温度の検知データを受信し、及び、湿度センサ３０から車内湿度の検知データを受信する。
Ｓ４０：空調制御器２２は、上記Ｓ１０〜Ｓ３０の各ステップを総合的に勘案して、適切な作動モード（冷房モード、暖房モード）を決定する。
Ｓ５０：空調制御器２２によって、冷房モード又は暖房モード、更に、適宜送風モードのいずれかの作動モードにより、空調運転が開始される。冷房モードの場合には、冷房機器１８は冷房運転を行う。暖房モードの場合には、冷房機器１８は送風運転を行うと共に、ヒータ２０が発熱する。送風モードの場合には、冷房機器１８は送風運転を行い、ヒータ２０は発熱しない。
なお、運転の停止については、適宜、乗務員により列車情報管理装置３２を介して行われる。
【００２１】
さて、上記のごとく、本発明の実施の形態によれば、還流路３８中の、還気吸込み口３６に隣接する位置に設けられたヒータ２０が、空調制御器２２によって冷房機器１８と連携して作動するように作動制御される。そして、冷房機器１８に還流される空気が、適切な温度へと暖められ、暖められた空気が冷房機器１８によって送風ダクト３４へと送風され、車内の複数個所に配置された送風口から、車内へと吹き出されることで、車内が暖められるものである。すなわち、ヒータ２０を作動させると共に、冷房機能及び送風機能を有する冷房機器１８を送風運転することで、冷房機器１８暖房機器としても機能することとなる。
しかも、空調制御器２２により、ヒータ２０の発熱量の増減に応じて、冷房機器１８の送風量が増減されることで、冷房機器１８に還流される空気の流量が、ヒータ２０から放射される熱量に応じた適切な流量となり、冷房機器１８に還流される空気は、適切な温度へと暖められることとなる。
このため、送風口から適切な熱量の温風が吹き出すことによって、車内を均一に暖めることが可能となる。
【００２２】
又、還流路中２８の、還気吸込み口３６に隣接する位置に設けられた還気フィルタ４０の、前後位置の一方又は双方にヒータ２０が設置されることで、還気フィルタ４０をメンテナンスのために着脱する作業と同様に、ヒータ２０の設置、メンテナンスのための着脱を行うことが可能となる。
そして、ヒータ２０が還流路３８を介して車内側に着脱可能に設置されていることから、ヒータ２０の点検交換を、還流路３８を介して室内側から行うことが可能である。又、既存の鉄道車両用空調装置へのヒータ２０の増設も、還流路３８を介して室内側から行うことが可能となる。
【００２３】
以上のごとく、本発明の実施の形態によれば、新造車両であると、既存車両であるとを問わず、従来の鉄道車両の室内空調手段の構成を大きく変更することなく、暖房運転時において、車内の暖房能力を確保することが可能となる。
なお、詳しい説明は省略するが、ヒータ２０を、還流路３８ではなく送風路３４の中間部や、車内の複数個所に配置された送風口に隣接させて配置することとしても良い。又、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用空調装置１６は、二階建て車両１０に限らず、他の構造を有する鉄道車両にも、適宜採用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１６：鉄道車両用空調装置、  １８：冷房機器、  ２０：ヒータ、  ２２：空調制御器、  ２２ａ：冷房機器とヒータとを連携して作動させる制御ロジック、  ２４：空調接触器、  ２６：ヒータ接触器、  ２８：温度センサ、  ３０：湿度センサ、  ３２：列車情報管理装置、  ３４：送風ダクト、  ３６：還気吸込み口、  ３８：還流路、  ４０：還気フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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