機関直結式冷房装置

機関直結式冷房装置とは

機関直結式冷房装置は、自動車、鉄道車両、バスなどで、走行用機関の出力軸を動力源とする冷房装置です。一般的に「直結式」と略され、直結クーラーや直結エアコンとも呼ばれます。内燃機関で走行する多くの自動車では、冷房用コンプレッサーの駆動にこの方式が採用されています。

概要

機関直結式冷房装置は、走行用機関の出力で冷房装置の圧縮機を直接駆動します。圧縮機はVベルトなどを介して機関の出力軸に接続されています。この方式の主な特徴は、冷房と走行の両方に同じ駆動機関を使用する点です。これにより、冷房装置を比較的コンパクトにまとめることができ、搭載スペースが限られた自動車に適しています。一方、サブエンジン式冷房装置は、走行用機関とは別の専用機関を動力源として使用します。

長所と短所

長所:
走行機関を動力とするため、サブエンジン式に比べて冷房装置を軽量化できます。
冷房装置がコンパクトにまとまるため、搭載スペースが限られた車両に適しています。

短所:
圧縮機の駆動により、搭載車両の走行性能が低下する場合があります。初期の直結式では、冷房使用時に25PS程度の出力低下が見られました。

近年では、走行用エンジンの高出力化やエアコンユニットの性能向上により、直結式エアコンが見直されています。また、環境保護や省燃費対策により、サブエンジン式の優位性は低下しています。

バスにおける機関直結式冷房装置

路線バス

路線バスの冷房装置としては、直結式が標準的です。バリアフリー化のための低床化には直結式が好都合であり、サブエンジン式は一部にとどまっています。ただし、初期に路線バスの冷房化を進めた事業者の中には、比較的遅くまでサブエンジン式を導入していた例もあります。例えば、伊予[[鉄道]]や土佐電気[[鉄道]]では1982年まで、広島電鉄では1980年代後半までサブエンジン式を採用していました。

東急バスでは、非冷房車への冷房化改造に直結式を採用しましたが、出力低下の問題から、対象車両は最高出力200PS以上のものに限られました。また、国際興業バスや東武バスでも、非冷房車への直結式冷房化改造が行われています。

観光・高速バス

観光バスや高速バスでは、長らくサブエンジン式が主流でした。これは、高いエンジン出力が得られなかったことや、客室の快適性と走行性能・空調性能を重視する必要があったためです。直結式では、エアコン使用時の出力低下が避けられず、特に峠越えのある高速バスには不向きでした。中央高速バスでは、直結式冷房車が出力低下により立ち往生した例もあります。

しかし、床下トランクの容積を増やすために直結式が採用されることもありました。空港リムジンバスや貸切バスの短尺車などで見られます。また、降雪地では融雪剤による故障を防ぐために直結式が採用されることもありました。

1990年代以降は、エンジンの高出力化やエアコンの性能向上により、直結式の制約は解消されています。現在では、海外の観光・高速バス車両を中心に直結式エアコンが主流となっており、日本国内でも多くの車両で採用されています。例えば、2代目日野・セレガ／いすゞ・ガーラでは、直結式エアコンが標準で採用されています。

鉄道車両における機関直結式冷房装置

国鉄時代の冷房装置

国鉄時代には、気動車の冷房装置は客車と同様に、ディーゼルエンジンと発電機を組み合わせた「発電セット」で冷房用電源を確保していました。この方式では、発電セットを持つ車両を編成内に組み込む必要があり、編成の自由度が制限されていました。また、1両で運行できる車両に発電セットを搭載すると、重量が増加し、走行性能に影響を与える問題もありました。

近年の鉄道車両の冷房装置

国鉄末期に製造された気動車では、製造コストを抑制するためバス用部品が導入され、機関直結式のバス用エアコンが採用されるようになりました。これにより、1両でも冷房化が可能となり、編成組成の自由度が高まりました。JRの特急形を含む新形気動車の多くで機関直結式冷房が採用されており、国鉄型気動車の冷房化改造でも、使用条件に応じて機関直結式冷房が採用されています。ただし、一部の電車と共通設計の車両では、電車と同じ冷房装置が搭載され、機関直結式冷房は採用されていません。

まとめ

機関直結式冷房装置は、走行用エンジンの動力を効率的に利用する冷房システムであり、その利便性から多くの車両に採用されています。バス、鉄道車両、自動車など、それぞれの分野で異なる背景と技術的な工夫があり、今後もその発展が期待されます。

関連項目

独立機関式冷房装置（サブエンジン式）
鉄道車両の冷房装置
分散式冷房装置
集約分散式冷房装置
集中式冷房装置

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