JP2007085642A - 空調制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 保護機器の状態を監視しながらバックアップ運転を行う必要のない空調制御装置を提供する。
【解決手段】 手動運転時に所定のシーケンスに基づいて空気調和装置を運転する手動運転回路30と、空気調和装置の圧縮機の保護のために設けられた複数の保護機器70と、保護機器70の何れかの作動を検知したときにその情報を出力し、かつ手動運転回路30による圧縮機の運転を無効にする保護情報入力回路20と、自動運転時に空気調和装置を自動的に制御し、保護情報入力回路20からの情報を検知したときは圧縮機の運転を停止する空調制御器40と、バックアップ用空調制御器50とを備え、空調制御器40は、自己に異常を検知したとき異常情報をバックアップ用空調制御器50に通知し、バックアップ用空調制御器50は、異常情報の通知を受けたとき、手動運転回路30を通じて空気調和装置を制御する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば鉄道車輌に使用される空気調和装置の空調制御装置、特にその制御装置内に異常が発生したときに空気調和装置の運転をバックアップする機能を備えた空調制御装置に関するものである。
従来、この種の空気調和装置は、室内ファン及び室外ファン、複数の圧縮機、各圧縮機を保護するために圧縮機毎に複数設けられた保護機器、保護機器を通じて圧縮機を監視すると共に、室内ファン及び室外ファン、複数の圧縮機の運転を制御する制御器を有する空調制御装置などを備えている。空気調和装置が2台設置されている場合、双方の空調制御装置の制御器は、自己の異常を検知する機能を有し、また、異常を検知した際にはその旨を通知し、異常通知を受けたときは、異常を発した制御器に代わって、その空気調和装置をバックアップ運転すると共に、保護機器を通じて複数の圧縮機を監視するようになっている(この従来技術が記載された刊行物はなかった)。
前述した従来の空調制御装置では、空気調和装置が2台設置されていた場合、異常を通知する手段と保護機器の監視状態を通知する手段が必要であるため、入出力ポートが必要であり、しかも空調制御装置間の配線が多くなっていた。また、異常通知を受けた側では、保護機器の状態を監視しながらバックアップ運転を行わなければならなず、回路構成が複雑で、かつ制御ソフトも複雑とならざるを得なかった。
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、保護機器の監視状態を通知する手段を用いることなく、また、保護機器の状態を監視しながらバックアップ運転を行う必要のない空調制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る空調制御装置は、手動運転時に予め設定されたシーケンスに基づいて空気調和装置を運転する手動運転回路と、空気調和装置の圧縮機の保護のために設けられた複数の保護機器と、保護機器の何れかの作動を検知したときにその情報を出力し、かつ手動運転回路による圧縮機の運転を無効にする保護情報入力回路と、自動運転時に空気調和装置を自動的に制御し、保護情報入力回路からの情報を検知したときは圧縮機の運転を停止する空調制御器と、バックアップ用空調制御器とを備え、空調制御器は、自己に異常を検知したとき異常情報をバックアップ用空調制御器に通知し、バックアップ用空調制御器は、異常情報の通知を受けたとき、手動運転回路を通じて空気調和装置を制御する。
また、本発明に係る空調制御装置は、手動運転時に予め設定されたシーケンスに基づいて空気調和装置を運転する手動運転回路と、空気調和装置の圧縮機の保護のために設けられた複数の保護機器と、保護機器の何れかの作動を検知したときにその情報を出力し、かつ手動運転回路による圧縮機の運転を無効にする保護情報入力回路と、自動運転時に空気調和装置を自動的に制御し、保護情報入力回路からの情報を検知したときは圧縮機の運転を停止する空調制御器とを複数の空気調和装置にそれぞれ備えてなり、複数の空気調和装置に備えられた各空調制御器は、自己に異常を検知したとき異常情報を通知し、異常情報の通知を受けたときは、異常情報を通知した空調制御器に代わって、異常側の手動運転回路を通じて空気調和装置を制御する。
本発明においては、バックアップ用空調制御器が手動運転回路を通じて空気調和装置を制御しているときに、複数の保護機器の何れかが作動すると、保護情報入力回路が手動運転回路による圧縮機の運転を無効にするようにしたので、バックアップ用空調制御器においては保護機器の状態を監視しながらバックアップ運転をする必要がなくなり、制御ソフトを簡略できるという効果がある。
また、本発明においては、異常情報の通知を受けたとき、異常情報を通知した空調制御器に代わって、異常側の手動運転回路を通じて空気調和装置を制御し、複数の保護機器の何れかが作動すると、保護情報入力回路が手動運転回路による圧縮機の運転を無効にするようにしたので、異常情報の通知を受けた空調制御機器においては保護機器の状態を監視しながらバックアップ運転をする必要がなくなり、制御ソフトを簡略できる。また、保護機器の監視状態を通知する手段が不要になるので、空調制御装置間の配線を少なくできる。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1を示す空調制御装置の回路図、図2は空調制御装置の保護情報入力回路を示す回路図、図3は空調制御装置の手動運転回路を示す回路図である。
実施の形態1の空調制御装置は、例えば3台の圧縮機(図示せず)を有する鉄道車輌用の空気調和装置に設けられ、自動/手動切換スイッチ10と、3つの保護情報入力回路20を有する手動運転回路30と、空調制御器40と、バックアップ用空調制御器50と、バックアップ回路60とを備えている。
保護情報入力回路20は、3台の圧縮機にそれぞれ設置された保護機器70に対応して設けられている。その保護機器70は、図2に示すように、圧縮機の圧縮機能による冷媒の圧力が上限値を超えたときに作動する高圧圧力スイッチ71と、その冷媒の圧力が下限値より低下したときに作動する低圧圧力スイッチ72と、圧縮機内部の巻線の温度が異常温度になったときに作動する巻線温度サーモスイッチ73とからなっている。
保護情報入力回路20は、同図に示すように、保護機器70の各スイッチ71,72,73にそれぞれ対応して設けられた保護情報入力用リレー21,22,23と、この保護情報入力用リレー21,22,23の何れか一つが励磁されたときに圧縮機駆動用接触器への通電を遮断する手動用保護情報集約用リレー24とを備えている。保護情報入力用リレー21,22,23は、各b接点が手動用保護情報集約用リレー24の入力側に直列に接続されており、また、各a接点が空調制御器40の保護情報通知線41とそれぞれ接続されている。手動用保護情報集約用リレー24は、a接点が圧縮機駆動用接触器の入力側の手動運転制御線12に挿入されている。
手動運転回路30は、図3に示すように、自動/手動切換スイッチ10に手動運転制御線12を介して接続された3つの保護情報入力回路20と、手動運転制御線12に接続された室内ファン・室外ファン起動遅延タイマ31と、室内ファン・室外ファン起動遅延タイマ31にそれぞれ並列に接続された第1、第2及び第3圧縮機起動遅延タイマ32,33,34と、室内ファン・室外ファン起動遅延タイマ31の各接点を介して手動運転制御線12にそれぞれ接続された室内ファン駆動用接触器35及び室外ファン駆動用接触器36とを備えている。3つの保護情報入力回路20は、前述したように、入力側が各圧縮機にそれぞれ設置された保護機器70と接続されており、出力側がそれぞれ保護情報通知線41を介して空調制御器40に接続されている。また、3つの保護情報入力回路20のうち左側の保護情報入力回路20は、第1圧縮機起動遅延タイマ32の接点を介して第1圧縮機駆動用接触器1に接続され、中央の保護情報入力回路20は、第2圧縮機起動遅延タイマ33の接点を介して第2圧縮機駆動用接触器2に接続され、右側の保護情報入力回路20は、第3圧縮機起動遅延タイマ34の接点を介して第3圧縮機駆動用接触器3に接続されている。
空調制御器40は、図1及び図3に示すように、入力側が自動/手動切換スイッチ10に自動運転制御線11を介して接続され、出力側が室内ファン及び室外ファン駆動用接触器35,36と第1、第2及び第3圧縮機駆動用接触器1,2,3とにそれぞれ接続されている。また、3つの保護情報入力回路20にそれぞれ保護情報通知線41を介して接続され、異常通知線42を介してバックアップ用空調制御器50と接続されている。
この空調制御器40は、自動/手動切換スイッチ10の切換操作による自動運転を自動運転制御線11を通じて確認すると、予め設定されている制御プログラムに基づいて空気調和装置の運転を制御する。まず、手動運転回路30に設けられた室内ファン駆動用接触器35及び室外ファン駆動用接触器36に通電して、室内ファン及び室外ファンに電源を印加させ、次いで、第1圧縮機駆動用接触器1、第2圧縮機駆動用接触器2及び第3圧縮機駆動用接触器3に通電して、3台の圧縮機に電源を印加させる。そして、3つの保護情報入力回路30を通じて各圧縮機に設けられた保護機器70の動作を監視し、何れかの保護機器70の動作を確認したときは、該当する圧縮機の運転を接触器(第1、第2及び第3圧縮機駆動用接触器1,2,3の何れか)を通じて停止させる。また、空調制御器40は、自己に異常があることを確認したときは、その旨をバックアップ用空調制御器50に異常通知線42を介して通知する。
前述したバックアップ用空調制御器50は、手動運転回路30に手動運転制御線12を介して接続され、バックアップ制御線51を介してバックアップ回路60と接続され、空調制御器40からの異常通知を受けたとき、手動運転制御線12を介して手動運転回路30に制御電源を印加し、空気調和装置の運転を空調制御器40に代わって行う。バックアップ回路60は、バックアップ用空調制御器50からの制御に基づいて各圧縮機をそれぞれ運転或いは停止させる第1、第2及び第3圧縮機制御用リレー61,62,63を備えている。第1、第2及び第3圧縮機制御用リレー61,62,63の各b接点が保護情報入力回路20に接続されている手動運転制御線12にそれぞれ挿入されている。
次に、実施の形態1に係る空調制御装置の動作を説明する。
空調制御器40に自動/手動切換スイッチ10を介して自動用の制御電源が印加されると、空調制御器40は、まず、手動運転回路30に設けられた室内ファン駆動用接触器35及び室外ファン駆動用接触器36に通電して、室内ファン及び室外ファンに電源を印加させ、次いで、第1圧縮機駆動用接触器1、第2圧縮機駆動用接触器2及び第3圧縮機駆動用接触器3に通電して、3台の圧縮機に電源を印加させ、空気調和装置の運転を開始する。そして、3つの保護情報入力回路30を通じて各圧縮機に設けられた保護機器70の動作を監視する。
空気調和装置の運転中に、例えば1台目の圧縮機に設けられた保護機器70の高圧圧力スイッチ71が作動すると、保護情報入力回路20の保護情報入力用リレー21が励磁されて、そのb接点がオフすると共に、a接点がオンする。b接点のオフにより手動運転による圧縮機の運転を阻止し、また、a接点のオンによって保護機器70の高圧圧力スイッチ71が作動した旨を空調制御器40に通知される。一方、空調制御器40は、その通知を確認したときは、1台目の圧縮機の運転を停止させるために、第1圧縮機駆動用接触器1への通電を停止する。
また、自動/手動切換スイッチ10の切換操作により手動運転が選択されると、手動運転回路30の各保護情報入力回路20にバックアップ回路60の各b接点を介して手動用の制御電源が印加され、手動運転回路30の室内ファン・室外ファン起動遅延タイマ31と第1、第2及び第3圧縮機起動遅延タイマ32,33,34とに手動用の制御電源が印加される。この時、各タイマ31,32,33,34は、それぞれ時間のカウントを開始し、予め設定された時間に達したときにそれぞれのa接点をオフ状態にする。この場合、まず、室内ファン駆動用接触器35及び室外ファン駆動用接触器36が励磁されて室内ファンと室外ファンとが運転を開始し、次いで、第1圧縮機駆動用接触器1、第2圧縮機駆動用接触器2及び第3圧縮機駆動用接触器3が励磁されて3台の圧縮機が運転を開始する。
この手動運転回路30による空気調和装置の運転中に、前記と同様に1台目の圧縮機に設けられた保護機器70の高圧圧力スイッチ71が作動すると、保護情報入力回路20の保護情報入力用リレー21が励磁されて、そのa接点がオンすると共に、b接点がオフする。この時、保護情報集約用リレー24への通電が遮断されてそのa接点がオフ状態となり、出力側の第1圧縮機駆動用接触器1への通電が遮断されて1台目の圧縮機の運転を停止させる。
また、空調制御器40による自動運転中に、空調制御器40が自己に異常があることを確認したときは、その旨をバックアップ用空調制御器50に通知する。一方、バックアップ用空調制御器50は、空調制御器40からの異常通知を検知すると、手動運転制御線12を介して手動運転回路30に手動用の制御電源を印加して、室内ファン・室外ファン起動遅延タイマ31と第1、第2及び第3圧縮機起動遅延タイマ32,33,34とを作動させ、手動運転時と同様に、まず、室内ファン駆動用接触器35及び室外ファン駆動用接触器36を通じて室内ファンと室外ファンの運転を再開させ、次いで、第1圧縮機駆動用接触器1、第2圧縮機駆動用接触器2及び第3圧縮機駆動用接触器3を通じて3台の圧縮機の運転を再開させる。
この3台の圧縮機運転中に、バックアップ用空調制御器50が、例えばバックアップ回路60の第1、第2及び第3圧縮機制御用リレー61,62,63に通電して励磁させると、その制御用リレー61,62,63の各b接点がオフし、バックアップ用空調制御器50からの手動用の制御電源を遮断させる。この時、各保護情報入力回路20の出力側の第1、第2及び第3圧縮機駆動用接触器1,2,3がオフ状態となり、それぞれの圧縮機の運転を停止させる。
以上のように実施の形態1によれば、バックアップ用空調制御器50が手動運転回路30を通じて空気調和装置を制御しているときに、複数の保護機器70の何れかが作動すると、保護情報入力回路20が手動運転回路30による圧縮機の運転を無効にするようにしたので、バックアップ用空調制御器50においては保護機器70の状態を監視しながらバックアップ運転をする必要がなくなり、制御ソフトを簡略できるという効果がある。
実施の形態2.
図4は本発明の実施の形態2を示す空調制御装置の回路図である。なお、図1で説明した実施の形態1と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態2は、第1及び第2空調制御装置80a,80bがそれぞれ空気調和装置を自動運転しているときに、例えば、空調制御装置80aの空調制御器40aが異常を起こした場合、その異常を起こした空調制御器40aに代わって空調制御装置80bの空調制御器40bがバックアップ制御するようにしたものである。
空調制御器40a及び空調制御器40bは、相互に第1異常通知線42aと第2異常通知線42bとを介して接続されている。また、空調制御器40aは、第2異常通知線42bを介して空調制御器40bの異常を検知したとき、第1分別回路90a→手動運転制御線12→第2分別回路90bを介して手動運転回路30に手動用の制御電源を供給してバックアップ運転を行い、第2空調制御装置80b側の圧縮機(3台)の運転又は停止を行うときは、第1バックアップ制御線51aを介して第2空調制御装置80b側のバックアップ回路60の各制御用リレー61,62,63(図1参照)を制御する。また、空調制御器40bは、第1異常通知線42aを介して空調制御器40aの異常を検知したとき、第2分別回路90a→手動運転制御線12→第1分別回路90aを介して手動運転回路30に手動用の制御電源を供給してバックアップ運転を行い、第1空調制御装置80a側の圧縮機(3台)の運転又は停止を行うときは、第2バックアップ制御線51bを介して第1空調制御装置80a側のバックアップ回路60の各制御用リレー61,62,63(図1参照)を制御する。
前述した第1分別回路90a及び第2分別回路90bは、自動/手動切換スイッチ10の切り換えによる手動用の制御電源が入力されたとき、それぞれ手動運転回路30に供給するようになっている。各手動運転回路30には、図4に示していないが、それぞれ3台の圧縮機の保護機器70に対応して設けられた3つの保護情報入力回路20が備えられている。その3つの保護情報入力回路20は、それぞれの入力側がバックアップ回路60に設けられた制御用リレー61,62,63の各b接点を介して第1分別回路90a側(第2分別回路90b側)に接続され、各出力側が保護情報通知線41を介して空調制御器40a(空調制御器40b)と接続され、また、遅延タイマ32,33,34のa接点を介して第1、第2及び第3圧縮機駆動用接触器1,2,3にそれぞれ接続されている。
次に、実施の形態2の動作を説明する。なお、第1空調制御装置80aと第2空調制御装置の自動運転時及び手動運転時の動作、自動運転時及び手動運転時に保護機器が作動したときの動作については、前述した実施の形態1と同様であるため割愛する。
第1空調制御装置80aの空調制御器40aと第2空調制御装置80bの空調制御器40bとが、それぞれ空気調和装置を自動運転しているときに、例えば、第1空調制御装置80aの空調制御器40aが自己に異常が発生したことを検知すると、室内ファン及び室外ファンの運転を停止すると共に、3台の圧縮機の運転を停止し、かつ、その異常を第1異常通知線42aを介して第2空調制御装置80bの空調制御器40bに通知する。
一方、その空調制御器40bは、異常通知の入力を検知すると、手動用の制御電源を第2分別回路90b→手動運転制御線12→第1空調制御装置80aの第1分別回路90aを介して手動運転回路30に供給し、室内ファン・室外ファン起動遅延タイマ31と第1、第2及び第3圧縮機起動遅延タイマ32,33,34とを作動させて時間のカウントを開始させる。この時、手動用の制御電源は、第1空調制御装置80aのバックアップ回路60に設けられた制御用リレー61,62,63の各b接点を介して手動運転回路30の各保護情報入力回路20に印加される。
各タイマ31,32,33,34がそれぞれに設定された時間までカウントをすると内設のa接点をオフ状態にする。この場合、まず、室内ファン駆動用接触器35及び室外ファン駆動用接触器36が励磁されて室内ファンと室外ファンとが再び運転を開始し、次いで、手動運転回路30の各保護情報入力回路20に印加された手動用の制御電源により第1圧縮機駆動用接触器1、第2圧縮機駆動用接触器2及び第3圧縮機駆動用接触器3がそれぞれ励磁されて3台の圧縮機が再び運転を開始する。
空調制御器40bのバックアップ運転により第1空調制御装置80aが空気調和装置を手動運転しているときに、その空気調和装置の3台の圧縮機のうち1台目の圧縮機の保護機器70、例えば高圧圧力スイッチ71が作動すると、第1空調制御装置80aの手動運転回路30に設けられた3つの保護情報入力回路20のうち、その1台目の圧縮機を監視している保護情報入力回路20が手動用の制御電源を遮断して、該当する第1圧縮機駆動用接触器1を無励磁状態にし、1台目の圧縮機の運転を停止させる。
また、空調制御器40bのバックアップ運転により第1空調制御装置80aが空気調和装置を手動運転しているときに、空調制御器40bが第2バックアップ制御線51bを介して第1空調制御装置80a側のバックアップ回路60に手動用の制御電源を供給すると、そのバックアップ回路60の第1、第2及び第3圧縮機制御用リレー61,62,63が励磁される。この時、各リレー61,62,63のb接点がオフ状態となって、3つの保護情報入力回路20に入力されている手動用の制御電源を遮断し、バックアップ運転されている3台の圧縮機を停止させる。
なお、ここでは、3台の圧縮機を停止させることを述べたが、1台或いは2台の圧縮機を停止させることも可能である。また、空気調和装置を停止させる場合は、手動運転制御線12を介して第1空調制御装置80aの手動運転回路30に供給している手動用の制御電源を遮断し、第2バックアップ制御線51bを介してバックアップ回路60に手動用の制御電源を供給することで可能になる。
以上のように実施の形態2によれば、異常情報の通知を受けたとき、異常情報を通知した空調制御器に代わって、異常側の手動運転回路30を通じて空気調和装置を制御し、複数の保護機器70の何れかが作動すると、保護情報入力回路20が手動運転回路30による圧縮機の運転を無効にするようにしたので、異常情報の通知を受けた空調制御機器40a又は40bにおいては保護機器70の状態を監視しながらバックアップ運転をする必要がなくなり、制御ソフトを簡略できる。また、保護機器70の監視状態を通知する手段が不要になるので、第1及び第2空調制御装置80a,80b間の配線を少なくできる。
本発明の活用例として鉄道車両用空調システムがある。鉄道車両の空調システムは、公共性が高く、2台の空調制御器が内蔵された空気調和装置が存在するときに一方の空気調和装置の空調制御器が異常となったことで当該空気調和装置を停止すると空調サービスの低下が大きな問題となる。従って、一方の空調制御器が異常となたときに他方の空調制御器が健全であれば健全な側が異常な側をバックアップ運転して通常時と変わらない空調運転が行われる。しかしながら、鉄道車両では車両の制約から配線を極力少なくすることも必要である。以上のような状況の下で、本発明は圧縮機の保護機器を相互に監視するための配線をすることなく異常側の空気調和装置を保護機器の動作を有効に機能させながら空調運転できるので、鉄道車両用の空調システムのバックアップ運転として最適である。
本発明の実施の形態1を示す空調制御装置の回路図である。 空調制御装置の保護情報入力回路を示す回路図である。 空調制御装置の手動運転回路を示す回路図である。 本発明の実施の形態2を示す空調制御装置の回路図である。
符号の説明
1 第1圧縮機駆動用接触器、2 第2圧縮機駆動用接触器、3 第32圧縮機駆動用接触器、10 自動/手動切換スイッチ、11 自動運転制御線、12 手動運転制御線、20 保護情報入出力回路、30 手動運転回路、40,40a,40b 空調制御器、41 保護情報通知線、42 異常通知線、42a 第1異常通知線、42b 第2異常通知線、50 バックアップ用空調制御器、60 バックアップ回路、70 保護機器、80a 第1空調制御装置、80b 第2空調制御装置、90a 第1分別回路、90b 第2分別回路。

Claims (2)

  1. 手動運転時に予め設定されたシーケンスに基づいて空気調和装置を運転する手動運転回路と、
    空気調和装置の圧縮機の保護のために設けられた複数の保護機器と、
    前記保護機器の何れかの作動を検知したときにその情報を出力し、かつ前記手動運転回路による圧縮機の運転を無効にする保護情報入力回路と、
    自動運転時に空気調和装置を自動的に制御し、前記保護情報入力回路からの情報を検知したときは圧縮機の運転を停止する空調制御器と、
    バックアップ用空調制御器とを備え、
    前記空調制御器は、自己に異常を検知したとき異常情報を前記バックアップ用空調制御器に通知し、
    前記バックアップ用空調制御器は、異常情報の通知を受けたとき、前記手動運転回路を通じて空気調和装置を制御することを特徴とする空調制御装置。
  2. 手動運転時に予め設定されたシーケンスに基づいて空気調和装置を運転する手動運転回路と、
    空気調和装置の圧縮機の保護のために設けられた複数の保護機器と、
    前記保護機器の何れかの作動を検知したときにその情報を出力し、かつ前記手動運転回路による圧縮機の運転を無効にする保護情報入力回路と、
    自動運転時に空気調和装置を自動的に制御し、前記保護情報入力回路からの情報を検知したときは圧縮機の運転を停止する空調制御器とを複数の空気調和装置にそれぞれ備えてなり、
    複数の空気調和装置に備えられた各空調制御器は、自己に異常を検知したとき異常情報を通知し、異常情報の通知を受けたときは、異常情報を通知した空調制御器に代わって、異常側の手動運転回路を通じて空気調和装置を制御することを特徴とする空調制御装置。
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