(57)【要約】【課題】  排気口を備えた移動車両の車両移動中の排気効率良化、および排気口周辺部からの空力騒音の低減を図る。【解決手段】  排気口４の車両進行方向に対して前側および車両進行方向に対して後側の車両表面に、排気口４に向かって排気口４の車両内側方向に傾斜を持つ傾斜部７を設け、さらに排気口４の車両進行方向に対して前側および車両進行方向に対して後側の端部に、突起傾斜部８ａ，８ｂからなる車両表面の車両外側法線方向に突出した突起８を設ける。【選択図】図１
2009023572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内の空気を車両外に排出するための排気口を車両の表面に備えた移動車両において、
前記排気口にはこの排気口を閉塞するための仕切板が設けられ、この仕切板の表面と前記車両の外表面よりも突出する突起を車両の進行方向であって、前記排気口の前側と後側に設けたことを特徴とする移動車両。
【請求項２】
請求項１記載の移動車両において、
前記突起は車両表面の車両外側方向に傾斜する傾斜部と、この傾斜部と前記排気口の開口部方向に向かって連続した曲率を有する曲率部によって形成されていることを特徴とする移動車両。
【請求項３】
請求項１記載の移動車両において、
前記突起の車両表面の車両外側方向へ突出する高さが前記排気口の車両進行方向に対して前後端に沿う方向に変化することを特徴とする移動車両。
【請求項４】
請求項１記載の移動車両において、
前記傾斜部の傾斜角度が前記排気口の車両進行方向に対して前後端に沿う方向に変化することを特徴とする移動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内の空気を車両外へ排気する排気口を備えた移動車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動車両には、空気調和装置や機器冷却風を車両外へ排気するために車両外表面に排気口が設けられている。しかしこの排気口には移動車両が走行する際に発生する走行風が排気口内に進入してくるため、この走行風によって車両内から車両外への排気が阻害されて排気の効率が低下するという問題がある。
【０００３】
移動車両の排気口からの排気効率向上に関する従来技術としては、例えば特許文献１のように、移動車両用排気口の車両進行方向前後の端部に沿って柱状の整流用突起を設けることで排気効率の向上を提案したものがある。
【０００４】
車両表面に排気口を設けた移動車両には、移動車両走行時の排気効率の低下に関する問題とは別に、移動車両走行時に発生する空力騒音に関する問題がある。この空力騒音は移動車両の走行速度の６〜８乗に比例して増加するため、移動車両の高速化に伴い急激に増加する。
【０００５】
一方、環境の保全に対する要求は今後ますます高まると予想され、高速で走行する車両に関しては空力騒音の低減が必要不可欠である。また、移動車両走行時に発生する空力騒音も騒音源の一つであり、移動車両用排気口の低騒音化は重要な問題となっている。
【０００６】
移動車両走行時の吸排気口からの空力騒音低減に関する従来技術としては、例えば特許文献２のように移動車両用吸排気口の外枠形状を平行四辺形にし、さらにフィン状の仕切り板を流れ方向に対し平行に設置することで移動車両用排気口周辺部からの空力騒音の低減を提案したものがある。
【０００７】
【特許文献１】実開平７−２８７７３号公報
【特許文献２】特開２００２−１２７８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記背景技術の特許文献１に記載された移動車両用排気口の車両進行方向前側と後側端部には地上方向へ突出した整流部材が設けられている。
【０００９】
しかしながら、この特許文献１では、
（１）整流部材が走行風に直接曝されるため、整流部材自身から空力騒音が発生してしまうこと、
（２）車両床下高さに制限がある移動車両の排気口には、整流部材の設置により車両床下高さが変わってしまうため整流部材を設置できないこと、
（３）整流部材の地上方向への突出量が、排気口の、車両進行方向前後端部に沿う方向に一様となっていて、なおかつ整流部材の車両進行方向に対する側面断面形状が排気口の車両進行方向前後端部に沿う方向に一様であるため、整流部材で剥離した剥離渦の位相が排気口前後の端部に沿う方向に揃いやすくなり、空力騒音の増加を招くことなどの問題がある。
【００１０】
また特許文献２に記載の移動車両用排気口では、排気口周辺部からの空力騒音低減策として、排気口外枠を平行四辺形にすることや排気口外枠の内周端部の断面形状に１０〜５０mmの丸みを持たせることが記載されている。また、排気口内に仕切り板を車両進行方向に対して平行に設置することや、排気口内に補強板を設置しない構造としている。
【００１１】
しかしながら、この特許文献２に記載の移動車両用排気口では、排気口外枠の内周端部を丸めることで、排気口外枠を騒音源とする空力騒音の低減は可能であるが、筆者が前記特許文献２に記載の、排気口外枠の内周端部を丸めるという構成で排気試験を行った結果、
（１）排気を行う際の圧力損失の上昇、つまり、排気効率の低下が見られた。この排気効率の低下は、排気口外枠の内周端部を丸めたことにより走行風が排気口内に進入しやすくなったためであると考えられる。また、前記特許文献２に記載の移動車両用排気口では、仕切り板の補強用板を設置していないことから、
（２）仕切り板の強度に関する問題がある。さらに、仕切り板が開口部表面である車両面と同一面に設置されているため、
（３）仕切り板に走行風が衝突することによる空力騒音も問題となると考えられる。
【００１２】
このように、従来技術では排気口周辺部から発生する空力騒音の発生が問題となっていた。
【００１３】
本発明の目的は、移動車両に搭載される排気口の排気効率の向上と排気口周辺部からの空力騒音を低減した移動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、車両内の空気を車両外に排出するための排気口を車両の表面に備えた移動車両において、前記排気口にはこの排気口を閉塞するための仕切板が設けられ、この仕切板の表面と前記車両の外表面よりも突出する突起を車両の進行方向であって、前記排気口の前側と後側に設けたことにより達成される。
【００１５】
また上記目的は、前記突起は車両表面の車両外側方向に傾斜する傾斜部と、この傾斜部と前記排気口の開口部方向に向かって連続した曲率を有する曲率部によって形成されていることにより達成される。
【００１６】
また上記目的は、前記突起の車両表面の車両外側方向へ突出する高さが前記排気口の車両進行方向に対して前後端に沿う方向に変化することにより達成される。
【００１７】
また上記目的は、前記傾斜部の傾斜角度が前記排気口の車両進行方向に対して前後端に沿う方向に変化することにより達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、移動車両に搭載される排気口の排気効率の向上と排気口周辺部からの空力騒音を低減した移動車両を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図６〜図９に代表的な移動車両用排気口を示したので説明する。  
図６は代表的な排気口を備えた移動車両の斜視図である。  
図７は代表的な排気口の斜視図である。  
図８は図７に示した排気口の排気口上流側端部より生じる剥離渦の様子を示す車両の部分断面図である。  
図９は図８に示した排気口による排気効率低下要因を示す車両の部分断面図である。  
図６において、４は移動車両５の左右側面部に取付けられた排気口である。この排気口４はレール１２（軌道ともいう）から近い位置に設けられ、移動車両５内に搭載された空気調和装置や機器冷却風を車両外へ排気するための排気口となっている。
【００２０】
図７において、移動車両５用の排気口４は、排気口外枠１に流れ方向に対して平行にフィン状の仕切板２を設け、この仕切板２と交叉する方向に延び、仕切板２と連結されている補強板３を有している。
【００２１】
さて、図７に示した排気口４の主騒音源は排気口外枠１の車両進行方向に対して後側端部およびフィン形状を有する仕切板２および補強板３である。排気口外枠１の車両進行方向に対して後側端部では、排気口外枠１の車両進行方向に対して前側端部で流れが剥離することにより剥離渦が生じる。この剥離渦が排気口外枠１の車両進行方向に対して後側端部に衝突することにより騒音が発生する。
【００２２】
この騒音のメカニズムを図９で説明すると、図６に示した移動車両５が走行すると走行風Ａが発生する。排気風Ｂは移動車両５の内部に搭載された空気調和機等によって発生する熱を排気するための送風機１１によって発生する。この排気風Ｂによって排気口４から廃熱が排出されるため、走行風Ａが排気口４の前側端部で剥離して剥離渦Ｄが発生する。この剥離渦Ｄは補強板３，仕切板２，排気口４の後側端部と衝突することにより圧力変動が生じて空力騒音が発生する。また、走行風Ａが仕切板２および補強板３に衝突することによっても仕切板２および補強板３において空力騒音が発生する。
【００２３】
図９で高速走行時の排気効率低下と騒音発生の要因について説明すると、車両表面１０に送風機１１からの排気風Ｂを排気するための排気口４，補強板３，仕切板２を備えた移動車両は、図８に示した走行風Ａは走行風Ｃのように排気口４内に進入してしまう。侵入してきた走行風Ｃによって排気風Ｂは阻害されてしまうため排気効率が著しく低下してしまう。また走行風Ｃの排気口４内に侵入してしまい排気風Ｂと衝突すると空力騒音が発生してしまう。
【００２４】
このような代表的な排気口は排気効率低下要因と空力騒音の発生要因を有しており、この要因を無くすために本発明は種々検討した結果、以下の実施例を得たので図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１〜図３を用いて、本発明の第一の実施例を説明する。  
図１は本発明の一実施例を備えた排気口の斜視図である。  
図２は本発明の第一の実施形態を備えた車両の部分断面図である。  
図１，図２において、移動車両用の排気口４には水平方向に複数枚の仕切板２が設けられている。この仕切板２には補強用支持具９が交叉するように設けられている。排気口４には矢印で示した車両進行方向に対して前側および後側の車両表面１０に傾斜部７が設けられている。この傾斜部７は排気口４方向に向かいつつ車両表面１０が車両の客室方向に沈み込む方向に傾斜している。さらに排気口４の車両進行方向に対して前側および後側の端部には傾斜部７と連続して突起傾斜部８ａ，８ｂが設けられている。この突起傾斜部８ａ，８ｂは排気口４に向かって車両表面１０の車両外側方向に傾斜している。これらの突起傾斜部８ａ，８ｂによって車両表面１０や排気口４の表面よりも高くなった突起８が形成されている。Ａは走行風であり、Ｂは排気風である。
【００２６】
このような構成の排気口４とすることにより排気効率が向上するとともに、排気口周辺部の空力騒音が低減することになる。  
そこで、空力騒音低減のメカニズムを以下に説明する。
【００２７】
図１，図２に示すように、排気口４の車両進行方向に対して前後端部に突起８を設けることにより、車両走行時の走行風Ａを、車両表面の車両外側法線方向に偏流し、走行風Ａが排気口４内へ進入することを防ぐことができる。また、排気口４の車両進行方向前側の端部に設けた突起８の車両進行方向反対側に負圧領域６が形成されるので、排気効率の向上を図ることができる。
【００２８】
一方、突起８には突起傾斜部８ｂが設けられているため、排気口４の車両進行方向に対して後側端部での剥離渦の衝突の低減および発生する空力騒音の低減が可能となる。
【００２９】
さらに、車両表面に傾斜部７を設けることで、車両幅や車両高さや車両床下高さを変えることなく突起８を設置可能となる。
【００３０】
以上より、本実施例では排気効率の良化と排気口周辺部から発生する空力騒音の低減を車両幅や車両高さや車両床下高さを変えることなく可能としている。
【００３１】
傾斜部７の車両表面から車両表面内側法線方向への傾斜角度は緩ければ緩いほど良いが、望ましくは１５度以下が良い。この範囲より、最適な角度を選んで実施することが望ましい。また、突起傾斜部８ａの車両表面から車両表面外側法線方向への傾斜角度は５〜２５度が良く、この範囲より最適な角度を選んで実施することが望ましい。さらに、傾斜部７と突起傾斜部８ａの接合部に丸みを帯びさせることで、さらなる騒音低減効果を図ることができる。
【００３２】
車両進行方向が一方向のみの移動車両であれば、傾斜部７と突起８は排気口４の車両進行方向に対して前側にのみに設けても良い。
【００３３】
本実施例では排気口４に設けられた仕切板２や補強用支持具９を設けているが、これらの部材の代わりにメッシュとしても良い。また補強用支持具９は円柱などの丸みを帯びた柱状体を用いても良い。ただしその際には、補強用支持具９の本数は適宜適した数を用いると良いが、望ましくは２本が良い。
【００３４】
排気口４が枠体や外枠を有する場合には、傾斜部７および突起８を枠体の表面に設けても良い。また、突起８のみを枠体の表面に設けても良い。
【実施例２】
【００３５】
図３は第２の実施例を示す図である。  
図３において、本実施例は排気口４の車両進行方向に対して前後の端部に設けた突起８の形状を車両の幅方向に対して高低差を設けたものである。
【００３６】
すなわち、突起８の高さが全て同じであると剥離渦が揃うことにより均一な剥離渦が発生してしまい、その分発生する空力騒音も高くなってしまう。そのため、本実施例では表面の車両外側法線方向に突出する量を排気口４の車両進行方向に対して前後の端部に沿う方向に変化させたものである。
【００３７】
これにより、突起８で生じる剥離渦の位相が排気口４の車両進行方向に対して前後端部に沿う方向に揃わなくなるので空力騒音が低減される。つまり突起８の突出量が変化しているので排気口４に対する剥離渦が分散し、従来一括で発生していた空力騒音が分散されて騒音が低下することになる。
【実施例３】
【００３８】
図４に、第３の実施例を示す図である。  
図４において、本実施例では排気口４の開口部長さが変化するように前後方向で向い合う突起８の面を波形にしたものである。
【００３９】
これにより、実施例２で説明したように突起８で生じる剥離渦の位相が排気口４の車両進行方向に対して前後端部に沿う方向に揃わなくなるので空力騒音が低減される。つまり突起８の面が変化しているので排気口４に対する剥離渦が分散し、従来一括で発生していた空力騒音が分散されて騒音が低下することになる。
【実施例４】
【００４０】
図５に、本発明の第４の実施例を示す。  
図５において、本実施例では排気口４の車両進行方向に対して前後の車両表面に設けた傾斜部７の傾斜角度を、排気口４の、車両進行方向に対して前後端に沿う方向に変化させ、排気口４の、車両進行方向に対して前後の端部に設けた突起８の、車両表面の車両外側法線方向に突出する量を、排気口４の、車両進行方向に対して前後端部に沿う方向に一定としている点である。これにより、走行風Ａを、車両表面の車両外側法線方向に偏流するのみならず、走行風Ａを、排気口４の幅方向に、なおかつ排気口４から遠ざける方向に偏流することが可能となり、排気口４内に進入する走行風Ａをより少なくし、その結果、空力騒音の低減、並びに排気効率の良化を図ることができる。
【００４１】
さて、本発明を備えた突起８は各種の形状が考えられる。そこで、図１０（ａ）〜（ｅ）では考えられる突起８の形状各種を示した。
【００４２】
図１０において、（ａ）は排気口４の車両進行方向に対して前後に設ける突起８の断面形状が半円形となったものである。（ｂ）は三角形となったものである。（ｃ）は傾斜部と曲率部の組合わせによるものである。（ｄ）は本発明の第一の実施例として示した形状である。（ｅ）は突起を設けないな場合を示した。
【００４３】
そこで、これらの突起形状（ａ）〜（ｄ）と突起なし（ｅ）に関し、それぞれ数値解析により走行風Ａが排気口４内に流入する流量を比較した。  
図１０に（ａ）〜（ｅ）について、車両表面の車両外側法線方向と車両進行方向からなる断面形状を示す。また、数値解析により求めた、走行風Ａが排気口４内に流入する流量を比較した棒グラフを図１１に示す。
【００４４】
図１１において、図中のマイナスの流量は排気口外側方向への流量を示しており、走行風が排気口内に進入していないことを表している。図１１より、突起８を設ける（（ａ）〜（ｄ））ことで流量がマイナスとなっており、排気口４内から排気口４外への流れを誘起していることが分かる。逆に、突起を設けない場合（ｅ）は流量が正となっており、排気口４内に走行風Ａが進入していることが分かる。
【００４５】
同様に数値解析により、突起８が走行風Ａに曝された際に発生する流体騒音の音源強度分布を、Lilley方程式から予測し、ある閉空間における音源強度の平均値を求めた。この音源強度の平均値を比較した棒グラフを図１２に示す。なお、簡便のため、突起８を設けない排気口４（ｅ）の音源強度の平均値を１として正規化を行った。
【００４６】
図１２において、（ａ）〜（ｄ）のいずれの場合も、突起８を設けない（ｅ）に比べ、音源強度の平均値が増加していることが分かる。しかし、突起（ａ）〜（ｄ）のうち、最も音源強度の平均値が小さいものは（ｄ）の実施例１の形状であることが分かる。
【００４７】
このように、本実施例によれば実施例１は排気効率を高めるとともに、突起８自体から発生する空力騒音の発生量も小さい突起であるといえる。
【００４８】
以上のごとく、本発明は排気口内への走行風の進入を防ぐこと、および排気口の、車両進行方向に対して前後端部に設けた突起の背後に負圧領域を形成することにより、排気効率の良化を図ることができる。また、排気口の、車両進行方向に対して前後端部に設けた突起により、走行風のルーバーや補強板への衝突を低減することができ、空力騒音の低減を図ることができる。
【００４９】
一方、排気口の車両進行方向に対して前後端部に設けた突起に曲率部を設けることにより、排気口の、車両進行方向に対して前側端部での剥離渦の生成の低減、前側端部で生じた剥離渦が排気口の車両進行方向に対して後側端部へ衝突する頻度を減らすことが可能となり、排気口周辺部からの空力騒音を低減することができる。これらの効果は移動車両の車両幅や車両高さや車両床下高さを変えることなく達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施例を備えた排気口の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例を備えた車両の部分断面図である。
【図３】第２の実施例を示す図である。
【図４】第３の実施例を示す図である。
【図５】第４の実施例を示す図である。
【図６】代表的な排気口を備えた移動車両の斜視図である。
【図７】代表的な排気口の斜視図である。
【図８】図７に示した排気口の排気口上流側端部より生じる剥離渦の様子を示す車両の部分断面図である。
【図９】図８に示した排気口による排気効率低下要因を示す車両の部分断面図である。
【図１０】各種突起の形状を表す図である。
【図１１】走行風が排気口内に流入する流量を数値解析により求めた結果である。
【図１２】突起が走行風に曝された場合の音源強度の平均値を数値解析により求めた結果である。
【符号の説明】
【００５１】
１  排気口外枠
２  仕切板
３  補強板
４  排気口
５  移動車両
６  負圧領域
７  傾斜部（傾斜をつけた車両表面）
８  突起
８ａ，８ｂ  突起傾斜部
９  補強用支持具
１０  車両表面
Ｄ  排気口前側端部での剥離渦
【図１】
2009023572.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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