JP2786301B2 - 車両用換気装置 - Google Patents
車両用換気装置Info
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- JP2786301B2 JP2786301B2 JP6420790A JP6420790A JP2786301B2 JP 2786301 B2 JP2786301 B2 JP 2786301B2 JP 6420790 A JP6420790 A JP 6420790A JP 6420790 A JP6420790 A JP 6420790A JP 2786301 B2 JP2786301 B2 JP 2786301B2
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- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title description 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両に用いられる車両用換気装置に係り、
特に高速で走行する鉄道車両に好適な車両用換気装置に
関するものである。
特に高速で走行する鉄道車両に好適な車両用換気装置に
関するものである。
従来、高速で走行する鉄道車両に用いられる車両用換
気装置としては、1975年−３月発行「日立評論Vol.57
No.3」の第51頁から第56頁に記載されているような高圧
ファンを給・排気装置に用いたもの、あるいは、特開昭
60−67257号公報に記載されているような往復動式のも
のが知られている。
気装置としては、1975年−３月発行「日立評論Vol.57
No.3」の第51頁から第56頁に記載されているような高圧
ファンを給・排気装置に用いたもの、あるいは、特開昭
60−67257号公報に記載されているような往復動式のも
のが知られている。
しかしながら、前者の場合は200〜230Km/hの速度で走
行する車両に適用するのが限界であり、それ以上の速度
で走行する車両においては、トンネル内で該列車が擦れ
違う際の車外圧力変動が500mmH2Oを超えるため、該現象
を上回る圧力特性を有するファンを用いる必要があっ
た。ところが、現状のシロッコファンやターボファンで
は、形状・寸法が大型化し、屋根上，床下等の取付スペ
ースを確保するのが困難になる恐れがある。すなわち、
車外圧力変動が給・排気ファンの最高圧力を超えると、
車内圧力が急激に変動するようになり、乗客の耳に不快
感を与えることになる。したがって、一般には給・排気
ファンの圧力特性における最高値は、車両がトンネル内
で擦れ違う際に発生する車外圧力変動の最大値を下回ら
ないようになっている。
行する車両に適用するのが限界であり、それ以上の速度
で走行する車両においては、トンネル内で該列車が擦れ
違う際の車外圧力変動が500mmH2Oを超えるため、該現象
を上回る圧力特性を有するファンを用いる必要があっ
た。ところが、現状のシロッコファンやターボファンで
は、形状・寸法が大型化し、屋根上，床下等の取付スペ
ースを確保するのが困難になる恐れがある。すなわち、
車外圧力変動が給・排気ファンの最高圧力を超えると、
車内圧力が急激に変動するようになり、乗客の耳に不快
感を与えることになる。したがって、一般には給・排気
ファンの圧力特性における最高値は、車両がトンネル内
で擦れ違う際に発生する車外圧力変動の最大値を下回ら
ないようになっている。
また、車両の走行速度が300Km/hを超えた場合、前述
の車外圧力変動は1,000mmH2Oを超えるため、シロッコフ
ァンやターボファンでは車内圧力の変動を抑えることは
不可能な状況となることが予想される。
の車外圧力変動は1,000mmH2Oを超えるため、シロッコフ
ァンやターボファンでは車内圧力の変動を抑えることは
不可能な状況となることが予想される。
一方、後者について見れば、往復動式であるため、摺
動部分のシールの耐久性あるいは高速運転が困難である
ため、形状・寸法が大型化することなどが予想される。
したがって、設置スペースの確保が困難になる恐れがあ
った。
動部分のシールの耐久性あるいは高速運転が困難である
ため、形状・寸法が大型化することなどが予想される。
したがって、設置スペースの確保が困難になる恐れがあ
った。
また、別の従来技術として高圧力，小風量のボルテッ
クスブロワを給・排気に複数台ずつ適用する方式も考え
られるが、その場合は換気に要する消費動力が膨大にな
るという問題があった。
クスブロワを給・排気に複数台ずつ適用する方式も考え
られるが、その場合は換気に要する消費動力が膨大にな
るという問題があった。
上記従来技術は、車両が高速化した際に生じる車外圧
力変動の増大に伴い、換気装置として前記圧力変動の車
内への伝播を抑制するとともに占有スペースの増大を防
止する点において十分な配慮がなされていなかった。
力変動の増大に伴い、換気装置として前記圧力変動の車
内への伝播を抑制するとともに占有スペースの増大を防
止する点において十分な配慮がなされていなかった。
さらに、乗客に不快感を与えないように車内圧力を最
適に制御する点について配慮がされておらず、高地を走
行したり、外気温度や気圧が著しく変化する際にも乗客
に不快感を与えるという問題があった。
適に制御する点について配慮がされておらず、高地を走
行したり、外気温度や気圧が著しく変化する際にも乗客
に不快感を与えるという問題があった。
本発明の目的は、車両の高速走行時における車外圧力
変動の車内への伝播を小さな動力で制御して快適な室内
空間を確保することにある。
変動の車内への伝播を小さな動力で制御して快適な室内
空間を確保することにある。
上記目的は、 車外の空気を車内に取入れる低圧力、大風量の第１の
給気ファンと、 車外の空気を車内に取入れる高圧力、小風量の第２の
給気ファンと、 車内の空気を車外に排出する低圧力、大風量の第１の
排気ファンと、 車内の空気を車外に排出する高圧力、小風量の第２の
排気ファンと、 前記第１の給気ファンの給気ダクトに設置した第１の
締切弁と、 前記第２の排気ファンの排気ダクトに設置した第２の
締切弁と、 前記第１の給気ファン、前記第２の給気ファン、前記
第１の排気ファン、前記第２の排気ファン、前記第１の
締切弁、および前記第２の締切弁を制御する制御器と、 トンネルかトンネル外かを出力するトンネル情報出力
装置と、からなり、 前記第２の給気ファンの給気ダクトおよび前記第２の
排気ファンの排気ダクトには締切弁を設けておらず、 前記トンネル情報出力装置からの出力を得て、前記制
御器は、トンネル外において、少なくとも前記第１の給
気ファンおよび前記排気ファンを運転させると共に前記
第１の締切弁および前記第２の締切弁を開路させるもの
であり、トンネルにおいて、前記第１の給気ファンおよ
び前記第１の排気ファンの運転を停止させると共に前記
第１の締切弁および前記第２の締切弁を閉路させるもの
であること、 によって達成できる。
給気ファンと、 車外の空気を車内に取入れる高圧力、小風量の第２の
給気ファンと、 車内の空気を車外に排出する低圧力、大風量の第１の
排気ファンと、 車内の空気を車外に排出する高圧力、小風量の第２の
排気ファンと、 前記第１の給気ファンの給気ダクトに設置した第１の
締切弁と、 前記第２の排気ファンの排気ダクトに設置した第２の
締切弁と、 前記第１の給気ファン、前記第２の給気ファン、前記
第１の排気ファン、前記第２の排気ファン、前記第１の
締切弁、および前記第２の締切弁を制御する制御器と、 トンネルかトンネル外かを出力するトンネル情報出力
装置と、からなり、 前記第２の給気ファンの給気ダクトおよび前記第２の
排気ファンの排気ダクトには締切弁を設けておらず、 前記トンネル情報出力装置からの出力を得て、前記制
御器は、トンネル外において、少なくとも前記第１の給
気ファンおよび前記排気ファンを運転させると共に前記
第１の締切弁および前記第２の締切弁を開路させるもの
であり、トンネルにおいて、前記第１の給気ファンおよ
び前記第１の排気ファンの運転を停止させると共に前記
第１の締切弁および前記第２の締切弁を閉路させるもの
であること、 によって達成できる。
トンネル外においては低圧力、高風量の第１の給気フ
ァンと第１の排気ファンとによって換気が行われる。
ァンと第１の排気ファンとによって換気が行われる。
トンネルにおいては高圧力、小風量の第２の給気ファ
ンと第２の排気ファンとによって換気が行われる。この
ため、トンネルにおいてはファンの圧力特性が車外圧変
動を上回るため、車外圧力変動による車内への影響を抑
制することができる。一般に、トンネルの距離は短いの
で、トンネルにおいて高圧力、小風量のファンを用いて
換気を行っても最低限の換気を行うことができるもので
ある。
ンと第２の排気ファンとによって換気が行われる。この
ため、トンネルにおいてはファンの圧力特性が車外圧変
動を上回るため、車外圧力変動による車内への影響を抑
制することができる。一般に、トンネルの距離は短いの
で、トンネルにおいて高圧力、小風量のファンを用いて
換気を行っても最低限の換気を行うことができるもので
ある。
そして、締切弁は高圧力、小風量のファンの給気ダク
ト、排気ダクトには設けず、低圧力、高風量のファンの
給気ダクト、排気ダクトにのみ設けているので、構成を
簡単にできるものである。
ト、排気ダクトには設けず、低圧力、高風量のファンの
給気ダクト、排気ダクトにのみ設けているので、構成を
簡単にできるものである。
以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により
説明する。第１図において、１は車両の客室、２は新鮮
空気を取り入れる給気ファン（第１の給気ファン）であ
り、低圧力で大風量の特性を有する。３は外気と車内と
を締め切るために給気ダクト内に設置された締切弁、４
は該締切弁３を駆動するアクチュエータである。５は車
内の汚染空気を車外へ排出するための排気ファン（第１
の排気ファン）であり、低圧力で大風量の特性を有す
る。６は外気と車内とを締め切るために排気ダクト内に
設置された締切弁で、７は該締切弁６を駆動するアクチ
ュエータである。14は新鮮外気を取り入れるために前記
給気ファン２と併設された高圧力で小風量の特性を有す
る給気用のボルテックスブロワ（以下、ファンという。
第２の給気ファン）である。15は該給気用ファンを駆動
するインバータである。16は車内の汚染空気を車外へ排
出するために前記排気ファン５と併設された高圧力で小
風量の特性を有する排気用のボルテックスブロワ（以
下、ファンという。第２の排気ファン）である。17は該
排気用ファンを駆動するインバータである。10は走行速
度を検出する走行速度検出器で、11は地上の特定点を検
知し、そこからの走行距離を走行速度検出器10の出力す
なわち、走行速度Ｖから計算し、かつトンネル入口距離
X,トンネル長さl,車内圧力変動Pioなどのトンネル情報
を記憶しておいて必要に応じて適切なタイミングでトン
ネル情報を出力するトンネル情報出力装置である。９は
走行速度検出器10の出力とトンネル情報出力装置11の出
力を用いて制御指令ｉを演算する演算器で、12は車内の
圧力を検出する車内圧検出器で、13は車内圧検出器12の
出力に適切なゲインを与えて演算器９の出力へフィード
バックするフィードバック回路である。８は演算器９と
フィードバック回路13の出力差すなわち制御信号ｊに応
じて給・排気用ファン14,16の風量を制御するようにイ
ンバータ15,17に制御指令を与える制御器である。ま
た、該制御器８はトンネル情報出力装置11からの情報を
もとにトンネル位置を検知し、前記給・排気ファン2,5
およびアクチュエータ4,7に制御指令j1を与えるもので
ある。
説明する。第１図において、１は車両の客室、２は新鮮
空気を取り入れる給気ファン（第１の給気ファン）であ
り、低圧力で大風量の特性を有する。３は外気と車内と
を締め切るために給気ダクト内に設置された締切弁、４
は該締切弁３を駆動するアクチュエータである。５は車
内の汚染空気を車外へ排出するための排気ファン（第１
の排気ファン）であり、低圧力で大風量の特性を有す
る。６は外気と車内とを締め切るために排気ダクト内に
設置された締切弁で、７は該締切弁６を駆動するアクチ
ュエータである。14は新鮮外気を取り入れるために前記
給気ファン２と併設された高圧力で小風量の特性を有す
る給気用のボルテックスブロワ（以下、ファンという。
第２の給気ファン）である。15は該給気用ファンを駆動
するインバータである。16は車内の汚染空気を車外へ排
出するために前記排気ファン５と併設された高圧力で小
風量の特性を有する排気用のボルテックスブロワ（以
下、ファンという。第２の排気ファン）である。17は該
排気用ファンを駆動するインバータである。10は走行速
度を検出する走行速度検出器で、11は地上の特定点を検
知し、そこからの走行距離を走行速度検出器10の出力す
なわち、走行速度Ｖから計算し、かつトンネル入口距離
X,トンネル長さl,車内圧力変動Pioなどのトンネル情報
を記憶しておいて必要に応じて適切なタイミングでトン
ネル情報を出力するトンネル情報出力装置である。９は
走行速度検出器10の出力とトンネル情報出力装置11の出
力を用いて制御指令ｉを演算する演算器で、12は車内の
圧力を検出する車内圧検出器で、13は車内圧検出器12の
出力に適切なゲインを与えて演算器９の出力へフィード
バックするフィードバック回路である。８は演算器９と
フィードバック回路13の出力差すなわち制御信号ｊに応
じて給・排気用ファン14,16の風量を制御するようにイ
ンバータ15,17に制御指令を与える制御器である。ま
た、該制御器８はトンネル情報出力装置11からの情報を
もとにトンネル位置を検知し、前記給・排気ファン2,5
およびアクチュエータ4,7に制御指令j1を与えるもので
ある。
このような構成において、車両が通常トンネル外を走
行する場合は、締切弁3,6は開けられており、給・排気
ファン2,5および給・排気用ファン14,16により常に換気
されているので、客室１内の空気は清潔に保たれてい
る。ところが、車両が高地を走行したり、外気の温度や
気圧の変化が著しい場合に、それに伴って車内圧力が変
動することが予想される。その場合、車内圧検出器12は
その車内圧変動を検知し、フィードバック回路13におい
てフィードバック信号ibを出力する、すなわち、フィー
ドバック信号ibは車内圧Piとフィードバック定数Ｋの積
であり、次式で与えられる。
行する場合は、締切弁3,6は開けられており、給・排気
ファン2,5および給・排気用ファン14,16により常に換気
されているので、客室１内の空気は清潔に保たれてい
る。ところが、車両が高地を走行したり、外気の温度や
気圧の変化が著しい場合に、それに伴って車内圧力が変
動することが予想される。その場合、車内圧検出器12は
その車内圧変動を検知し、フィードバック回路13におい
てフィードバック信号ibを出力する、すなわち、フィー
ドバック信号ibは車内圧Piとフィードバック定数Ｋの積
であり、次式で与えられる。
ib＝Ｋ・Pi ……（１） そうすると、制御器８からのインバータ15,17への制御
信号ｊは制御指令ｉとフィードバック信号ibとの差で示
される。
信号ｊは制御指令ｉとフィードバック信号ibとの差で示
される。
ｊ＝ｉ−jb ……（２） この場合、トンネル外であるので、演算器９からの制御
指令値ｉは零が出力される。
指令値ｉは零が出力される。
ｉ＝０ ……（３） 従って、制御信号ｊはインバータ15,17を動作させ、給
・排気用ファン14,16の給・排気風量のバランスを調整
し、車内圧が零となるように制御する。
・排気用ファン14,16の給・排気風量のバランスを調整
し、車内圧が零となるように制御する。
このような状態で走行中、列車がトンネルに突入しよ
うとしたとき、第２図のタイミングチャートに示すよう
に、トンネル情報出力装置11は、地上の特定点を検知
し、そこから走行距離を走行速度検出器10から検出した
走行速度Ｖにより計算し、トンネル位置を予知して適切
なタイミングで演算器９へ出力する。トンネル予知信号
を受信した演算器９は制御器８へ制御信号i1を出力し、
制御指令j1を給・排気ファン2,5および締切弁3,6を駆動
するアクチュエータ4,7へ与え、給・排気ファン2,5を停
止させると同時に締切弁3,6を締める。また、制御指令j
1はトンネル通過を検知すると適切なタイミングで給・
排気ファン2,5を起動すると同時に締切弁3,6を開放する
ように発せられる。
うとしたとき、第２図のタイミングチャートに示すよう
に、トンネル情報出力装置11は、地上の特定点を検知
し、そこから走行距離を走行速度検出器10から検出した
走行速度Ｖにより計算し、トンネル位置を予知して適切
なタイミングで演算器９へ出力する。トンネル予知信号
を受信した演算器９は制御器８へ制御信号i1を出力し、
制御指令j1を給・排気ファン2,5および締切弁3,6を駆動
するアクチュエータ4,7へ与え、給・排気ファン2,5を停
止させると同時に締切弁3,6を締める。また、制御指令j
1はトンネル通過を検知すると適切なタイミングで給・
排気ファン2,5を起動すると同時に締切弁3,6を開放する
ように発せられる。
一方、トンネル情報出力装置11には、あらかじめテス
トランにおいて把握した低速でのトンネル走行時の車内
圧力変動のデータPioが記憶されており、トンネル予知
と同時に演算器９へ出力する。演算器９はトンネル情報
をもとに、制御指令ｉを演算する。すなわち、トンネル
内走行時の車外圧力変動は走行速度の２乗に比例して増
加するため、車内圧力の変動もその影響を受けて増加す
るので、制御指令ｉは、車内圧力変動値Pioと走行速度
の２乗、さらに比例定数βの積で与えられる。
トランにおいて把握した低速でのトンネル走行時の車内
圧力変動のデータPioが記憶されており、トンネル予知
と同時に演算器９へ出力する。演算器９はトンネル情報
をもとに、制御指令ｉを演算する。すなわち、トンネル
内走行時の車外圧力変動は走行速度の２乗に比例して増
加するため、車内圧力の変動もその影響を受けて増加す
るので、制御指令ｉは、車内圧力変動値Pioと走行速度
の２乗、さらに比例定数βの積で与えられる。
ｉ＝β・Pio・V2 ……（４） 従って、制御信号ｊは、（２）式のように前記フィード
バック信号ibとの差で出力され、インバータ15,17を動
作させることにより、給・排気用ファン14,16の給・排
気風量のバランスを調整し、乗客に車内圧の変動を感じ
させることのない最適な制御ができる。
バック信号ibとの差で出力され、インバータ15,17を動
作させることにより、給・排気用ファン14,16の給・排
気風量のバランスを調整し、乗客に車内圧の変動を感じ
させることのない最適な制御ができる。
以上説明したように本発明によれば、車両の高速走行
時における車外圧力変動の車内への伝播を小さな動力で
抑制して快適な室内空間を確保することができるもので
あり、また、構成を簡単にできるものである。
時における車外圧力変動の車内への伝播を小さな動力で
抑制して快適な室内空間を確保することができるもので
あり、また、構成を簡単にできるものである。
第１図は本発明の一実施例の空気系路および電気系路を
示す回路図、第２図は第１図に示した換気システムの制
御系のタイミングチャートである。 １……客室、2,5……給・排気ファン、3,6……締切弁、
4,7……アクチュエータ、８……制御器、９……演算
器、10……走行速度検出器、11……トンネル情報出力装
置、12……車内圧検出器、13……フィードバック回路、
14,16……給・排気用ボルテックスブロワ（ファン）、1
5,17……インバータ
示す回路図、第２図は第１図に示した換気システムの制
御系のタイミングチャートである。 １……客室、2,5……給・排気ファン、3,6……締切弁、
4,7……アクチュエータ、８……制御器、９……演算
器、10……走行速度検出器、11……トンネル情報出力装
置、12……車内圧検出器、13……フィードバック回路、
14,16……給・排気用ボルテックスブロワ（ファン）、1
5,17……インバータ
Claims (1)
- 【請求項１】車外の空気を車内に取入れる低圧力、大風
量の第１の給気ファンと、 車外の空気を車内に取入れる高圧力、小風量の第２の給
気ファンと、 車内の空気を車外に排出する低圧力、大風量の第１の排
気ファンと、 車内の空気を車外に排出する高圧力、小風量の第２の排
気ファンと、 前記第１の給気ファンの給気ダクトに設置した第１の締
切弁と、 前記第２の排気ファンの排気ダクトに設置した第２の締
切弁と、 前記第１の給気ファン、前記第２の給気ファン、前記第
１の排気ファン、前記第２の排気ファン、前記第１の締
切弁、および前記第２の締切弁を制御する制御器と、 トンネルかトンネル外かを出力するトンネル情報出力装
置と、からなり、 前記第２の給気ファンの給気ダクトおよび前記第２の排
気ファンの排気ダクトには締切弁を設けておらず、 前記トンネル情報出力装置からの出力を得て、前記制御
器は、トンネル外において、少なくとも前記第１の給気
ファンおよび前記排気ファンを運転させると共に前記第
１の締切弁および前記第２の締切弁を開路させるもので
あり、トンネルにおいて、前記第１の給気ファンおよび
前記第１の排気ファンの運転を停止させると共に前記第
１の締切弁および前記第２の締切弁を閉路させるもので
あること、 を特徴とする車両用換気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6420790A JP2786301B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 車両用換気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6420790A JP2786301B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 車両用換気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03266763A JPH03266763A (ja) | 1991-11-27 |
| JP2786301B2 true JP2786301B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=13251402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6420790A Expired - Lifetime JP2786301B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 車両用換気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2786301B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP6420790A patent/JP2786301B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03266763A (ja) | 1991-11-27 |
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