JP5936360B2

JP5936360B2 - 車両用空気調和装置

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Publication number: JP5936360B2
Application number: JP2012003490A
Authority: JP
Inventors: 知樹古賀; 石川　博章; 博章石川; 知之北尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP2013141924A

Description

本発明は、鉄道車両に搭載される車両用空気調和装置に関するものである。

従来の車両用空気調和装置は、天井形、床下形、セパレート形などさまざまな搭載方式があり、空気の吹出し方にも集中式や拡散式などさまざまな方式がある。

また、車両用空気調和装置は、室外熱交換器、室外送風機、圧縮機等を含む室外機と、室内熱交換器、室内送風機等を含む室内機と、から構成されている。そして、室外機に搭載されている圧縮機などの要素機器と室内機に搭載されている要素機器とが配管接続され、冷媒を循環させることで冷凍サイクルを形成している。このような車両用空気調和装置は、室外機では室外送風機により吸い込んだ外気を用いて室外熱交換器を冷却し、熱交換した外気を再び外に吐き出し、室内機では室内送風機を稼動させ、車内の空気および車外の空気を室内熱交換器で熱交換させ、熱交換した空気を室内に吐き出すようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−３８２６４号公報（第３−４頁、第１図）

特許文献１に記載されているような従来の車両用空気調和装置は、室外熱交換器の冷却には室外送風機によって車外から取り込まれた外気を利用するため、以下のような問題点があった。
（あ）空気調和装置の稼動時には、室外送風機による振動、騒音が生じる。
（い）車両の高速走行時には、走行風の影響により吸い込みの抵抗が増大するため、十分な風量を確保するには大型の室外送風機を搭載する必要がある。
（う）近年の車両用空気調和装置には、小型化、軽量化が求められており、大型の送風機はその要請に適さず、さらにはコストやランニングコストの面においても好ましくない。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、小型化や軽量化の要請に応え、稼動時における振動や騒音を抑制し、車両の走行時における十分な風量を確保することができる車両用空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る車両用空気調和装置は、室外機を備え、前記室外機に取り込む空気の風路が形成されている車両に設置される車両用空気調和装置であって、前記室外機は、前記風路と連通する筐体と、前記筐体の底部から前記風路に一部を突出させて対向配置された２つの室外熱交換器と、前記筐体の内部に設置され、前記室外熱交換器に空気を供給する室外送風機と、を備え、前記２つの室外熱交換器は、前記車両の走行方向に対して前後に分けて、各室外熱交換器の上端及び下端の両端部のうち、前記車両に接続される方の上端同士の幅が、他方の下端同士の幅よりも広くなるように傾斜配置され、前記風路の導入角度が１５〜３５°であるものである。

本発明に係る車両用空気調和装置によれば、車両の走行により得られる走行風を有効に利用することができるので、室外送風機の騒音、振動を抑えることができ、また室外送風機の小型化、軽量化が可能になる。

本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の高速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の高速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の低速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の低速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の停車時における風流れを説明するための概略縦断面図である。本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置の停車時における風流れを説明するための概略斜視図である。本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置の高速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置の高速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置の停車時における風流れを説明するための概略縦断面図である。本発明の実施の形態３に係る車両用空気調和装置の高速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。本発明の実施の形態３に係る車両用空気調和装置の高速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。本発明の実施の形態４に係る車両用空気調和装置の高速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。本発明の実施の形態４に係る車両用空気調和装置の高速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。本発明の実施の形態１〜４に係る車両用空気調和装置の構造を決定するパラメータを示した概略縦断面図である。本発明の実施の形態１〜４に係る車両用空気調和装置の風路の高さと得られる風量との関係を説明するための説明図である。本発明の実施の形態１〜４に係る車両用空気調和装置の風路の導入角度と得られる風量との関係を説明するための説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用空気調和装置１００の高速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。図２は、車両用空気調和装置１００の高速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。図１及び図２に基づいて、車両用空気調和装置１００の高速走行時における風流れについて説明する。なお、図１及び図２を含め、以下の各図面は、模式的に描かれたものであって、本発明はそれらの図面に描かれた形態に限定されるものではない。また、図１及び図２を含め、以下の図面においては、各構成部材同士の大きさの関係を限定するものではなく、実際のものとは異なる場合がある。

（車両用空気調和装置１００の概略構成）
図１に示すように、車両用空気調和装置１００は、室外機３と、図示しない室内機と、これらを接続する接続手段とから構成されており、室外機３に取り込む空気の風路２０が形成されている車両５０に設置される。室外機３は、たとえば図２に示すように車両５０の床下に設置されている。室内機は、たとえば車両５０の天井裏や床下等、空調対象空間となる客室に空調空気を供給できる場所に設置されている。接続手段は、冷媒配管や冷媒配管の開閉を行うバルブなどで構成されている。

室外機３は、筐体３ａと、筐体３ａの底部の開口部から一部が斜めに突出するように対向配置された二つの室外熱交換器５、６と、筐体３ａの内部に設置され、室外熱交換器５、６に外気を供給する室外送風機４と、を有している。

室外熱交換器５、６は、図２に示す風路入口１０側と風路出口１１側に一つずつ配置されている。室外熱交換器５、６は、車両５０の走行方向に対して前後に分けられ、それぞれの下端が近接し、上端が離れるように傾斜されている。つまり、室外熱交換器５、６は、それぞれの下端同士の幅が上端同士の幅よりも狭くなるように傾斜配置されている。図２では、室外熱交換器５が風路入口１０側に、室外熱交換器６が風路出口１１に、それぞれ配置されている。室外熱交換器５、６は、例えば室外送風機４よって取り込まれた空気や後述する走行風との間で熱交換を行う複数枚のフィン（放熱板）と、該フィンを貫通し、内部を冷媒が通過する伝熱管とによって構成されている。

室外機３には、図示しない圧縮機が搭載されており、室外熱交換器５、６と配管接続されている。また、室外機３あるいは図示省略の室内機のいずれかには、減圧手段が搭載されており、圧縮機、室外熱交換器５、６と配管接続されている。さらに、図示省略の室内機には、室内熱交換器が搭載されており、圧縮機、室外熱交換器５、６、減圧手段と配管接続されている。すなわち、車両用空気調和装置１００は、圧縮機、室外熱交換器５、６、減圧手段、及び、室内熱交換器が要素機器として配管接続されて構成される冷凍サイクルを備えている。

車両５０は、窓部１６を有する車両側壁１５を備えている。車両側壁１５の室外機３の設置場所に対応する位置には、室外送風機４によって導入された空気を排出する排出口１４が設けられている。また、車両５０の室外機３の設置場所に対応する底部には、凹部が形成されており、この凹部が風路２０として作用する。つまり、風路２０は、室外機３の底面の下方に形成されている。なお、室外熱交換器５、６は、凹部を介して外部に露出するように設置されている。

風路２０は、紙面左側から室外熱交換器５に向かって上昇するように傾斜している傾斜壁面７ａと、紙面右側から室外熱交換器６に向かって上昇するように傾斜している傾斜壁面７ｂと、を上部壁面として有している。そして、傾斜壁面７ａと傾斜壁面７ｂとの間の上部壁面７ｃ位置に筐体３ａが設置されている。なお、筐体３ａの底部を上部壁面７ｃの上面に載置してもよく、上部壁面７ｃを設けずに筐体３ａの底部が上部壁面７ｃを構成するようにしてもよく、筐体３ａの底部を設けずに上部壁面７ｃが筐体３ａの底部を構成するようにしてもよい。つまり、いずれの場合であっても、筐体３ａと風路２０とが連通された状態であればよい。ただし、実施の形態１では、室外機３の底部が開口されている状態を例に説明している。

車両５０が進行方向１に進む場合、風路２０には、風路入口１０から風路出口１１に向かって直進する走行風２Ａのうちの一部が、風路入口１０から傾斜壁面７ａに沿って流れ、室外熱交換器５、６を介して傾斜壁面７ｂに沿って風路出口１１に向かって流れる走行風２Ｂとして発生する。なお、走行風２Ａ、２Ｂを図１及び図２では白抜き矢印で表している。また、車両用空気調和装置１００が搭載されている車両５０の進行方向を黒塗り矢印で表している（以下、進行方向１と称する）。

（高速走行時）
図１および図２において、車両用空気調和装置１００は、車両５０の高速走行時において、室外熱交換器５、６に走行風２Ｂを導き、熱交換を行っている。すなわち、車両用空気調和装置１００は、車両５０が進行方向１に高速で進行する場合、車両５０の前方から取り込んだ走行風２Ｂによって、筐体３ａの底部に斜めに設置された室外熱交換器５、６において熱交換させて室外熱交換器５、６を冷却する。

風路入口１０から取り込まれた走行風２Ｂは、傾斜壁面７ａに沿って流れ、風路入口１０側の室外熱交換器５を通過、熱交換し、さらに風路出口１１側の室外熱交換器６を通過、熱交換し、傾斜壁面７ｂに沿って流れ、風路出口１１から車両５０の後方へ排出される。このように、車両５０の高速走行時においては、室外送風機４を稼動せず、走行風２Ａ、２Ｂのみを利用して室外熱交換器５、６を冷却する。

なお、車両５０が高速で走行すると、車両側壁１５にも車両５０の走行速度と同速度の風が流れることになり、車両側壁１５に設けた排出口１４ではその風によって大きな圧力損失が生じている。そのため、室外熱交換器５、６で熱交換された走行風２Ｂは、排出口１４からほとんど排出されることはなく、風路出口１１から略全量が排出される。

ここで「高速走行」とは、室外送風機４が停止しているとき、室外熱交換器５、６において所定の熱交換が実行される程度に、走行風２Ｂを室外熱交換器５、６内に流入させることができる速さの走行を意味している。例えば、１８０ｋｍ／ｈｒ以上を高速走行時、１８０ｋｍ／ｈｒ未満を低速走行時として室外送風機４を停止、稼動させる。ただし、この定義は一定ではなく、構造や条件によって変わることに留意が必要である。そして、低速走行から高速走行への移行の判断要領を特に限定するものではなく、例えば実際に走行している車両５０の走行する速さから判断しても、あるいは、走行風２Ｂの室外熱交換器５、６への流入速度、温度や圧力等に基づいて判断してもよい。

また、車両５０の進行方向が、図１に示す進行方向１と逆になった場合、走行風２Ａ、２Ｂの流れは逆になり、走行風２Ｂは、風路出口１１から流入し、風路出口１１側の室外熱交換器６を通過、熱交換し、風路入口１０側の室外熱交換器５を通過、熱交換し、風路入口１０から排出されることになる。

（低速走行時）
図３は、車両用空気調和装置１００の低速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。図４は、車両用空気調和装置１００の低速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。図３及び図４に基づいて、車両用空気調和装置１００の低速走行時における風流れについて説明する。

図３および図４において、車両用空気調和装置１００は、車両５０の低速走行時において、高速走行時とは異なり十分な走行風２Ａを得られないため、室外送風機４を稼動させ、風路入口１０から取り込まれる走行風２Ｂと共に、外気８を強制的に風路入口１０から取り込む。走行風２Ｂ及び外気８によって、筐体３ａの底部に斜めに設置された室外熱交換器５、６において熱交換させて室外熱交換器５、６を冷却する。なお、図３及び図４では、走行風２Ａ、走行風２Ｂ及び外気８のいずれも白抜き矢印で示している。

風路入口１０から取り込まれた走行風２Ｂおよび外気８は、傾斜壁面７ａに沿って流れ、風路入口１０側の室外熱交換器５を通過、熱交換し、室外送風機４により室外機３内、つまり筐体３ａ内に取り込まれ、車両側壁１５に設けられた排出口１４から排出されるものと、室外熱交換器５と風路出口１１側の室外熱交換器６を通過、熱交換し、傾斜壁面７ｂに沿って流れ、風路出口１１から車両５０の後方へ排出されるものとに分かれる。このように、車両５０の低速走行時においては、室外送風機４を稼動し、走行風２Ａ、２Ｂだけでなく外気８を利用して室外熱交換器５、６を冷却する。

（停車時）
図５は、車両用空気調和装置１００の停車時における風流れを説明するための概略縦断面図である。図６は、車両用空気調和装置１００の停車時における風流れを説明するための概略斜視図である。図５及び図６に基づいて、車両用空気調和装置１００の停車時における風流れについて説明する。

図５および図６において、車両用空気調和装置１００は、車両５０の停車時においては走行風を得られないため、室外送風機４を稼動させ、風路入口１０と風路出口１１の双方から外気８を取り込む。取り込まれた外気８によって、筐体３ａの底部に斜めに設置された室外熱交換器５、６において熱交換させて室外熱交換器５、６を冷却する。なお、図５および図６では、外気８を白抜き矢印で示している。

風路入口１０および風路出口１１から取り込まれた外気８は、傾斜壁面７ａおよび傾斜壁面７ｂに沿って流れ、室外熱交換器５、６を通過、熱交換し、室外送風機４により室外機３内、つまり筐体３ａ内に取り込まれ、車両側壁１５に設けられた排出口１４から排出される。このように、車両５０の停車時においては、室外送風機４を稼動し、外気８のみを利用して室外熱交換器５、６を冷却する。

（車両用空気調和装置１００の奏する効果）
車両用空気調和装置１００は、高速走行時には室外送風機４を稼動しないため、騒音や振動を抑えることができる。また、車両用空気調和装置１００は、走行風２Ａ、２Ｂを利用するため室外送風機４の小型化、軽量化が可能になる。室外送風機４の小型化、軽量化が可能になれば、筐体３ａの小型化、軽量化にもつながる。さらに、車両用空気調和装置１００は、室外送風機４の稼動が停車時または低速走行時に限られるため、消費電力の低減にもつながる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る車両用空気調和装置１００Ａの高速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。図８は、車両用空気調和装置１００Ａの高速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。図９は、車両用空気調和装置１００Ａの停車時における風流れを説明するための概略縦断面図である。図７〜図９に基づいて、車両用空気調和装置１００Ａについて説明する。なお、実施の形態２では実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

（車両用空気調和装置１００Ａの概略構成）
図７〜図９に示すように、車両用空気調和装置１００Ａの基本的な構成は、実施の形態１に係る車両用空気調和装置１００と同様である。車両用空気調和装置１００Ａは、室外熱交換器５、６と地面との間に風路板９が設置されている点で、実施の形態１に係る車両用空気調和装置１００と相違している。車両用空気調和装置１００Ａのそれ以外の構成については、実施の形態１に係る車両用空気調和装置１００と同様である。

風路板９は、平板状に構成されており、地面と平行で車両５０の底面と略同じ高さで、室外熱交換器５、６の下方となる位置に設置されている。風路板９を設置することにより、室外熱交換器５、６を飛び石等から保護し、さらに、走行風２Ｂを効率よく室外熱交換器５、６に導くことができるようになっている。風路板９は、たとえば図８に示すように、平板部の両側面（車両５０の進行方向と平行な側面）を、車両５０の風路２０を形成している側面の一部に装着して設置すればよい。なお、風路板９の構成材料を特に限定するものではなく、たとえば金属、樹脂、木材等で構成することができる。また、風路板９の平面部の面積の大きさを特に限定するものではなく、車両５０の底部に形成されている凹部の開口面積、風路入口１０および風路出口１１での圧損、室外熱交換器５、６の大きさなどを考慮して決定するとよい。

（高速走行時）
図７および図８において、車両用空気調和装置１００Ａは、車両５０の高速走行時において、室外熱交換器５、６に走行風２Ｂを導き、熱交換を行っている。すなわち、車両用空気調和装置１００Ａは、車両５０が進行方向１に高速で進行する場合、車両５０の前方から取り込んだ走行風２Ｂによって、筐体３ａの底部に斜めに設置された室外熱交換器５、６において熱交換させて室外熱交換器５、６を冷却する。

風路入口１０から取り込まれた走行風２Ｂは、傾斜壁面７ａに沿って流れ、風路入口１０側の室外熱交換器５を通過、熱交換し、さらに風路出口１１側の室外熱交換器６を通過、熱交換し、傾斜壁面７ｂに沿って流れ、風路出口１１から車両５０の後方へ排出される（図７〜図９に示す白抜き矢印）。風路２０内の室外熱交換器５、６側では風路板９に沿って走行風２Ｂが流れるため、風路出口１１より前方で風路２０外に走行風２Ｂが逃げることはない。これにより、十分な風量が室外熱交換器５、６に供給される。このように、車両５０の高速走行時においては、室外送風機４を稼動せず、走行風２Ａ、２Ｂのみを利用して室外熱交換器５、６を冷却する。

（低速走行時）
車両用空気調和装置１００Ａの低速走行時における風流れは、実施の形態１に係る車両用空気調和装置１００と同様である。

（停車時）
図９において、車両用空気調和装置１００Ａは、車両５０の停車時においては走行風を得られないため、室外送風機４を稼動させ、風路入口１０と風路出口１１の双方から外気８を取り込む。取り込まれた外気８によって、筐体３ａの底部に斜めに設置された室外熱交換器５、６において熱交換させて室外熱交換器５、６を冷却する。つまり、風路入口１０および風路出口１１から取り込まれた外気８は、傾斜壁面７ａおよび傾斜壁面７ｂに沿って流れ、室外熱交換器５、６を通過、熱交換し、室外送風機４により室外機３内、つまり筐体３ａ内に取り込まれ、車両側壁１５に設けられた排出口１４から排出される。このように、車両５０の停車時においては、室外送風機４を稼動し、外気８のみを利用して室外熱交換器５、６を冷却する。

（車両用空気調和装置１００Ａの奏する効果）
車両用空気調和装置１００Ａは、実施の形態１に係る車両用空気調和装置１００と同様の効果を奏するとともに、風路板９を設けたことにより走行中に地面からの飛び石等から室外熱交換器５、６を保護することができ、補修費用が抑えられるという効果を奏する。また、車両用空気調和装置１００Ａは、風路板９を設けたことにより、室外熱交換器５、６に導かれた走行風２Ｂが、風路入口１０から風路出口１１に至り排出されるまで風路２０外に逃げることはない。つまり、車両用空気調和装置１００Ａでは、走行風２Ｂのロスを低減でき、室外熱交換器５、６の熱交換効率を向上できる。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る車両用空気調和装置１００Ｂの高速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。図１１は、車両用空気調和装置１００Ｂの高速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。図１０および図１１に基づいて、車両用空気調和装置１００Ｂについて説明する。なお、実施の形態３では実施の形態１および２と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

（車両用空気調和装置１００Ｂの概略構成）
図１０および図１１に示すように、車両用空気調和装置１００Ｂの基本的な構成は、実施の形態２に係る車両用空気調和装置１００Ａと同様である。なお、車両用空気調和装置１００Ｂが風路板９Ｂを設置している点では、実施の形態２に係る車両用空気調和装置１００Ａと同様であるが、風路板９Ｂの構成が風路板９と相違している。車両用空気調和装置１００Ｂのそれ以外の構成については、実施の形態１および２に係る車両用空気調和装置と同様である。

風路板９Ｂは、平板部と風向ガイド１３とで構成されており、平板部が地面と平行で車両５０の底面と略同じ高さで、室外熱交換器５、６の下方となる位置に設置されている。風向ガイド１３は、風路板９Ｂの平板部の風路入口１０側と風路出口１１側のそれぞれに地面に対して垂直に設けられ、風路２０内の室外熱交換器５、６側に走行風２Ｂを取り込みやすくする機能を有している。

風向ガイド１３を設けた風路板９Ｂを設置することにより、室外熱交換器５、６を飛び石等から保護し、さらに、走行風２Ｂを効率よく室外熱交換器５、６に導くことができるだけでなく、風路板９Ｂの底面側を流れる走行風２Ａを、くぼみの中の流れを表す矢印１２のように流し、風路出口１１手前で剥離させ、熱交換した走行風２Ｂが風路出口１１から排出しやすくできる。

風路板９Ｂは、たとえば図１１に示すように、平板部の両側面（車両５０の進行方向と平行な側面）を、車両５０の風路２０を形成している側面の一部に装着して設置すればよい。なお、風路板９Ｂの構成材料を特に限定するものではなく、たとえば金属、樹脂、木材等で構成することができる。また、風路板９Ｂの平面部の面積の大きさを特に限定するものではなく、車両５０の底部に形成されている凹部の開口面積、風路入口１０および風路出口１１での圧損、室外熱交換器５、６の大きさなどを考慮して決定するとよい。

風向ガイド１３の高さは、例えば１００ｍｍ程度を目安とするとよい。ただし、構造、条件等により得られる風量等も変化するため、風向ガイド１３の高さを適宜設定する必要がある。つまり、風向ガイド１３の高さは、矢印１２のような流れが形成されるような長さに設定されていればよい。

（高速走行時）
図１０および図１１において、車両用空気調和装置１００Ｂは、車両５０の高速走行時において、室外熱交換器５、６に走行風２Ｂを導き、熱交換を行っている。すなわち、車両用空気調和装置１００Ｂは、車両５０が進行方向１に高速で進行する場合、車両５０の前方から取り込んだ走行風２Ｂによって、筐体３ａの底部に斜めに設置された室外熱交換器５、６において熱交換させて室外熱交換器５、６を冷却する。

風路入口１０から取り込まれた走行風２Ａは、風路入口１０側に設けた風向ガイド１３に衝突し、その一部が走行風２Ｂとして傾斜壁面７ａに沿って流れ、風路入口１０側の室外熱交換器５を通過、熱交換し、さらに風路出口１１側の室外熱交換器６を通過、熱交換し、傾斜壁面７ｂに沿って流れ、風路出口１１から車両５０の後方へ排出される（図１０および図１１に示す白抜き矢印）。このとき、風路出口１１側に設けた風向ガイド１３により風路板９Ｂの底面側を流れる走行風２Ａは、くぼみの中の流れを表す矢印１２のような流れとなって風路出口１１手前で剥離するため、室外熱交換器６を通過した走行風２Ｂが排出しやすい。

風路２０内の室外熱交換器５、６側では風路板９Ｂに沿って走行風２Ｂが流れるため、風路出口１１より前方で風路２０外に走行風２Ｂが逃げることはない。これにより、十分な風量が室外熱交換器５、６に供給される。このように、車両５０の高速走行時においては、室外送風機４を稼動せず、走行風２Ａ、２Ｂのみを利用して室外熱交換器５、６を冷却する。

（低速走行時）
車両用空気調和装置１００Ｂの低速走行時における風流れは、実施の形態１に係る車両用空気調和装置１００と同様である。

（停車時）
車両用空気調和装置１００Ｂの停車時における風流れは、実施の形態２に係る車両用空気調和装置１００Ａと同様である。

（車両用空気調和装置１００Ｂの奏する効果）
車両用空気調和装置１００Ｂは、実施の形態１および２に係る車両用空気調和装置と同様の効果を奏するとともに、風路板９Ｂを設けたことにより走行風２Ｂを室外熱交換器５、６に導きやすく、さらに風路出口１１から排出しやすくなり、得られる風量が増す。つまり、車両用空気調和装置１００Ｂでは、実施の形態２に係る車両用空気調和装置１００Ａに比べて、走行風２Ｂのロスを更に低減でき、室外熱交換器５、６の熱交換効率を更に向上できる。

実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係る車両用空気調和装置１００Ｃの高速走行時における風流れを説明するための概略縦断面図である。図１３は、車両用空気調和装置１００Ｃの高速走行時における風流れを説明するための概略斜視図である。図１２および図１３に基づいて、車両用空気調和装置１００Ｃについて説明する。なお、実施の形態４では実施の形態１〜３と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

（車両用空気調和装置１００Ｃの概略構成）
図１２および図１３に示すように、車両用空気調和装置１００Ｃの基本的な構成は、実施の形態３に係る車両用空気調和装置１００Ｂと同様である。なお、車両用空気調和装置１００Ｃが風路板９Ｃを設置している点では、実施の形態３に係る車両用空気調和装置１００Ｂと同様であるが、風路板９Ｃの構成が風路板９Ｂと相違している。車両用空気調和装置１００Ｃのそれ以外の構成については、実施の形態３に係る車両用空気調和装置１００Ｂと同様である。

風路板９Ｃは、平板部と風向ガイド１３Ｃとで構成されており、平板部が地面と平行で車両５０の底面と略同じ高さで、室外熱交換器５、６の下方となる位置に設置されている。風向ガイド１３Ｃは、実施の形態３で説明した風向ガイド１３とは異なり、風路板９Ｃの平板部の風路入口１０側と風路出口１１側のそれぞれに地面に対して斜めとなるように設けられ、風路２０内の室外熱交換器５、６側に走行風２Ｂをより滑らかに取り込みやすくする機能を有している。

風向ガイド１３Ｃを設けた風路板９Ｃを設置することにより、室外熱交換器５、６を飛び石等から保護し、さらに、走行風２Ｂを効率よく室外熱交換器５、６に導くことができるだけでなく、風路板９Ｃの底面側を流れる走行風２Ａを、くぼみの中の流れを表す矢印１２のように流し、風路出口１１手前で剥離させ、熱交換した走行風２Ｂが風路出口１１から排出しやすくできる。

風路板９Ｃは、たとえば図１３に示すように、平板部の両側面（車両５０の進行方向と平行な側面）を、車両５０の風路２０を形成している側面の一部に装着して設置すればよい。なお、風路板９Ｃの構成材料を特に限定するものではなく、たとえば金属、樹脂、木材等で構成することができる。また、風路板９Ｃの平面部の面積の大きさを特に限定するものではなく、車両５０の底部に形成されている凹部の開口面積、風路入口１０および風路出口１１での圧損、室外熱交換器５、６の大きさなどを考慮して決定するとよい。

風向ガイド１３Ｃの傾斜角度は、例えば傾斜壁面７ａ、７ｂと略平行となるようにするとよい。また、風向ガイド１３Ｃの走行風２Ｂの流れ方向の長さは、例えば１００ｍｍ程度を目安とするとよい。ただし、構造、条件等により得られる風量等も変化するため、風向ガイド１３Ｃの傾斜角度および走行風２Ｂの流れ方向の長さを適宜設定する必要がある。つまり、風向ガイド１３Ｃの傾斜角度および走行風２Ｂの流れ方向の長さは、矢印１２のような流れが形成されるような長さに設定されていればよい。

（高速走行時）
車両用空気調和装置１００Ｃの低速走行時における風流れは、実施の形態３に係る車両用空気調和装置１００Ｂと同様である。

（低速走行時）
車両用空気調和装置１００Ｃの低速走行時における風流れは、実施の形態３に係る車両用空気調和装置１００Ｂと同様である。

（停車時）
車両用空気調和装置１００Ｃの停車時における風流れは、実施の形態３に係る車両用空気調和装置１００Ｂと同様である。

（車両用空気調和装置１００Ｃの奏する効果）
車両用空気調和装置１００Ｃは、実施の形態１〜３に係る車両用空気調和装置と同様の効果を奏するとともに、傾斜させた風向ガイド１３Ｃを備えた風路板９Ｃを設けたことにより走行風２Ｂをより滑らかに室外熱交換器５、６に導きやすくできる。つまり、車両用空気調和装置１００Ｃでは、実施の形態３に係る車両用空気調和装置１００Ｂに比べて、騒音をより低減することが可能になる。

［実施の形態１〜４に係る車両用空気調和装置の風路構造について］
図１４は、本発明の実施の形態１〜４に係る車両用空気調和装置の構造を決定するパラメータを示した概略縦断面図である。図１５は、実施の形態１〜４に係る車両用空気調和装置の風路２０の高さと得られる風量との関係を説明するための説明図である。図１６は、実施の形態１〜４に係る車両用空気調和装置の風路２０の導入角度と得られる風量との関係を説明するための説明図である。図１４〜図１６に基づいて、実施の形態１〜４に係る車両用空気調和装置の風路構造について説明する。なお、ここでは、便宜的に実施の形態１に係る車両用空気調和装置１００を代表として説明する。

図１４には、車両用空気調和装置１００の風路２０の高さがパラメータｈとして、風路２０の導入角度（つまり、傾斜壁面７ａの傾斜角度）がパラメータθとして、それぞれ示されている。図１５および図１６には、パラメータｈ、パラメータθの得られる風量に関するシミュレーション結果が示されている。なお、図１５では、横軸がパラメータｈ［ｍｍ］を、縦軸が風量を、それぞれ示している。また、図１６では、横軸がパラメータθ［°］を、縦軸が風量を、それぞれ示している。

図１５および図１６から、パラメータｈが１００〜４００ｍｍ、パラメータθが１５〜３５°のときに十分な風量が得られることが分かる。この結果に基づいて、風路２０を設計すればよいが、上述したように最適なパラメータは構造や条件によって変化するため、適宜設定する必要がある。

１進行方向、２Ａ走行風、２Ｂ走行風、３室外機、３ａ筐体、４室外送風機、５室外熱交換器、６室外熱交換器、７ａ傾斜壁面、７ｂ傾斜壁面、７ｃ上部壁面、８外気、９風路板、９Ｂ風路板、９Ｃ風路板、１０風路入口、１１風路出口、１２矢印、１３風向ガイド、１３Ｃ風向ガイド、１４排出口、１５車両側壁、１６窓部、２０風路、５０車両、１００車両用空気調和装置、１００Ａ車両用空気調和装置、１００Ｂ車両用空気調和装置、１００Ｃ車両用空気調和装置。

Claims

室外機を備え、前記室外機に取り込む空気の風路が形成されている車両に設置される車両用空気調和装置であって、
前記室外機は、
前記風路と連通する筐体と、
前記筐体の底部から前記風路に一部を突出させて対向配置された２つの室外熱交換器と、
前記筐体の内部に設置され、前記室外熱交換器に空気を供給する室外送風機と、
を備え、
前記２つの室外熱交換器は、
前記車両の走行方向に対して前後に分けて、各室外熱交換器の上端及び下端の両端部のうち、前記車両に接続される方の上端同士の幅が、他方の下端同士の幅よりも広くなるように傾斜配置され、
前記風路の導入角度が１５〜３５°である
ことを特徴とする車両用空気調和装置。
前記風路は、
前記車両の底部に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
前記風路の上部壁面を風路入口および風路出口から前記室外熱交換器に向かって上昇するように傾斜させている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空気調和装置。
前記車両が所定速度以上の高速で走行している間、
前記室外送風機を停止状態にして、前記車両の走行により得られる走行風を前記風路に導いて前記室外熱交換器を通過させ、
前記車両が所定速度未満の低速で走行している間、
前記室外送風機を稼動させ、前記車両の走行により得られる走行風とともに前記室外送風機により得られる外気を前記風路に導いて前記室外熱交換器を通過させる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用空気調和装置。
前記車両が停止している間、
前記室外送風機を稼動させることによって、前記室外送風機により得られる外気を前記風路の前後方向から導いて前記室外熱交換器を通過させる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用空気調和装置。
平板部を有する風路板を、地面と平行で前記車両の底部と略同じ高さで、前記２つの室外熱交換器の下部辺に接触する位置に設置した
ことを特徴とする請求項２、及び請求項２に従属する請求項３〜５のいずれか一項に記載の車両用空気調和装置。
前記風路板の走行方向の前後に風向ガイドを設けた
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用空気調和装置。