JP2014152744A - 空気圧縮装置及び潤滑油劣化報知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気圧縮装置内の潤滑油の劣化状態の検出・報知をより正確にし、確認作業負担を軽減する。
【解決手段】給油式の空気圧縮機２と、空気圧縮機２により生成された圧縮空気から油を分離して、供給空気溜３１に出力するオイルセパレータ３と、空気圧縮機２を駆動するモータ４を備える。空気圧縮機２の起動タイミングで、オイルセパレータ３の内部圧力を一旦低減し、その後、モータ４を起動し、内部圧力が基準値に到達した後、モータ４に流れる電流の実効値を一定期間にわたって検出し、検出した電流実効値と電流閾値とを比較する。電流実効値が電流閾値以上の場合には、電流閾値以上となっている経過期間を求める。経過期間が基準期間以上の場合に、定められた報知を出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、空気圧縮装置及び潤滑油劣化報知方法に関する。

鉄道車両においては、ブレーキ装置、ドアの開閉装置等の駆動源として圧縮空気が用いられている。このため、鉄道車両には、圧縮空気を生成する空気圧縮機が装備されている。空気圧縮機の圧縮方式は、レシプロ式、スクリュー式、スクロール式、無給油式等、いくつか種類があるが、無給油式以外の空気圧縮機では、摺動部や回転部の潤滑のために潤滑油が使用されている。潤滑油の使用により、微少な隙間から圧縮空気が漏れることを防ぐシール効果も得ることができる。

潤滑油を使用する給油式の空気圧縮機では、空気を圧縮する際、潤滑油の一部が圧縮空気に混入してしまう。このため、通常、オイルセパレータで潤滑油成分を分離してから、圧縮空気を空気溜に保存し、貯蔵した圧縮空気をブレーキ等に利用している。一方、分離された潤滑油は、オイル溜に蓄えられ、オイルクーラを経て再び空気圧縮機に送り込まれる。このようにして潤滑油は、空気圧縮装置内で循環利用される。

通常、圧縮空気は、圧縮過程での凝縮熱及び空気圧縮機自体の温度により加熱され、ある程度の温度を維持している。しかし、低外気温、低稼働率等の原因により低温になることがある。この場合、圧縮空気に溶け込んでいた水蒸気が凝縮し、オイル溜に蓄積され、潤滑油と水が循環・攪拌されることによって潤滑油が白濁して乳化する。さらに、潤滑油が金属摩耗粉と化学反応を起こして、金属石鹸を生成して、潤滑油がヘドロ化し、潤滑性能が低下する問題が生ずる。この問題に着目し、特許文献１に開示された技術では、潤滑油の温度が予め定められた温度以下になると、圧縮空気の使用量に関わらず、空気圧縮機を運転し続け、潤滑油の温度を一定の範囲内に維持することにより、潤滑油の劣化を防止する。

しかし、程度の差はあれ、潤滑油の劣化は避けがたい。従って、定期的な、潤滑油の劣化状態の確認が必須である。しかし、このような作業は、煩雑であり、保守員の負担も大きい。また、劣化状態の確認を怠ると、潤滑油の劣化が進み、効率の低下、部品或いは装置の損傷の危険を招く。
この点に関し、潤滑油の劣化を圧縮機の電流／電圧の瞬時値から求める技術が存在する（特許文献２参照）。

特開２０００−２９１５６１号公報 特開２００７−１７０４１１号公報

特許文献２の技術は、冷媒が閉空間に密封されている冷凍サイクルに関するものであり、圧縮空気と潤滑油と水とが混合・攪拌される空気圧縮機とは、潤滑油の劣化の程度と原因が全く異なる。また、電圧／電流の瞬時値と定常状態でのデータとを比較することにより潤滑油の不良を検出しているが、乳化等による劣化の場合、負荷が常時大きくなるため、瞬時値を比較するだけでは、劣化状態を正確に測定することはできない。また、検出結果がノイズの影響を強く受けてしまう。特に、モータをＰＷＭ制御する場合、断続電流によるノイズの影響が大きい。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、空気圧縮装置内の潤滑油の劣化状態の検出・報知をより正確にし、確認作業の負担を軽減することを目的とする。

本発明に係る空気圧縮装置は、給油式の空気圧縮機と、空気圧縮機が生成した圧縮空気から潤滑油を除去して出力するオイルセパレータと、空気圧縮機を駆動するモータと、モータに供給された電力の実効値を検出する電力検出手段と、電力検出手段により検出された電力の実効値と予め定められた基準値とを比較し、比較結果に基づいて、オイルセパレータ内の潤滑油の劣化状態を報知する報知手段と、を備える。

本発明によれば、空気圧縮装置は、空気圧縮機を駆動するモータに供給する電力の実効値を検出し、検出した実効値に基づいて、油の劣化状態に関する報知を出力する。これにより、瞬時値で油の劣化状態を推定する装置に比較して、潤滑油の劣化状態を的確に検出・報知することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る鉄道車両用ブレーキシステムの構成を示すブロック図である。 図１に示す空気圧縮装置の構成図である。 図１に示す圧縮機制御器のブロック図である。 圧縮機制御器が実行する圧縮空気生成処理のフローチャートである。 圧縮機制御器が実行する潤滑油劣化状態報知処理のフローチャートである。 モータに供給される電流実効値を測定する処理を説明するための図である。 潤滑油の劣化状態を報知する処理を説明するための図である。 温度計と水分センサを使用する実施の形態に係る空気圧縮装置の構成図である。

以下、本発明に係る空気圧縮装置を空気ブレーキシステムに使用する実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る空気ブレーキシステム１００は、空気溜に蓄積しておいた、圧縮空気を使用して車両ブレーキを駆動制御するシステムであり、大きく分けて、図１に示すように、ブレーキ部１０１と圧縮空気生成部１０２とを備える。

ブレーキ部１０１の制御方式は、任意である。圧縮空気を使用するブレーキ制御方式は、直通空気ブレーキ方式、自動空気ブレーキ方式、電気指令式空気ブレーキ方式に大別される。ここでは、各方式の詳細な説明は省略するが、いずれにおいても、圧縮空気生成部１０２で生成された圧縮空気を、供給空気溜３１に一時的に溜め、ブレーキ使用時にブレーキシリンダ２３に送り込み、制輪子２４を車輪２５の踏面に押しつけてブレーキを作用させる方式である。

次に、ブレーキ力の発生源である圧縮空気を生成する圧縮空気生成部１０２の構成を説明する。

圧縮空気生成部１０２は、図示するように、空気圧縮装置１と調圧器３４を備える。

空気圧縮装置１は、図１及び図２に示すように、空気圧縮機２と、オイルセパレータ３と、モータ４と、ＣＴ（Current Transformer:電流トランス)５と、スイッチ６と、圧縮機起動装置３２と、圧縮機制御器３３とを備える。

図２に示すように、空気圧縮機２は、給油式のもので、空気フィルタ４７と逆止弁４８を介して外部より吸入した空気を、回転するスクリューロータ４２により圧縮する。この際、オイルフィルタ４９により濾過された潤滑油は、空気圧縮機２内の差圧により空気圧縮機２内に導入され、スクリューロータ４２に噴射され、油膜を形成する。このため、生成された圧縮空気には、潤滑油が混入する。空気圧縮機２は、潤滑油が混入した圧縮空気を、オイルセパレータ３に吐出する。

オイルセパレータ３は、オイルセパレータエレメント５０による濾過等により圧縮空気と潤滑油とを分離する。潤滑油と分離（除去）された圧縮空気は、逆止弁５２を介してエアクーラ４６に流入し、冷却された後に供給空気溜３１に備蓄される。なお、このとき、逆止弁５２の作用により、供給空気溜３１に貯蔵されている圧縮空気の逆流はない。

また、オイルセパレータ３（その圧力容器内）には、圧力センサ５３が配置されている。圧力センサ５３の測定値は、圧縮機制御器３３に供給される。また、オイルセパレータ３（その圧力容器）には、内部の圧力を低下させる圧力調整弁５１が配置されている。

一方、オイルセパレータ３内で圧縮空気から分離された潤滑油は、一旦オイルセパレータ３内下部のオイル溜４５に貯留される。その後、潤滑油はオイルクーラ４４及び冷却ファン４３により冷却され、オイルフィルタ４９により濾過されて、空気圧縮機２内に再導入される。

モータ４は、交流モータから構成される。モータ４は、カップリング４１を介して空気圧縮機２に連結され、空気圧縮機２の動力源として、スクリューロータ４２を回転駆動する。

ＣＴ５は、ＳＩＶ（Static Inverter；APU（Auxiliary Power Unit）：静止型インバータ）３８からモータ４に供給される電流を測定可能レベルの電流に変換して、圧縮機制御器３３に供給する。

スイッチ６は、ＳＩＶ３８とモータ４との接続をオン・オフするスイッチである。

ブレーキ部１０１の供給空気溜３１には供給圧力センサ３５が取り付けられており、供給空気溜３１の内部圧力を測定し、調圧器３４に供給する。

図１に示す調圧器３４は、供給圧力センサ３５が測定した供給空気溜３１の内部圧力Ｐrと、予め設定されている圧力の目標値Ｐtとの偏差ｅ（＝Ｐｔ−Ｐｒ）に基づいて、例えば、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御により、空気圧縮機２の稼働（モータ４の稼働）・非稼働を制御する。また、調圧器３４は、何らかの異常により供給空気溜３１の内部圧力が設定値以上になった場合には、供給空気溜３１の圧縮空気を外部に放出させ、圧力を適正値まで低下させる。圧縮機制御器３３は、通常動作状態では、調圧器３４が出力した稼働・非稼働の指示を圧縮機起動装置３２に供給する。

また、圧縮機制御器３３は、ＴＩＳ（Train-control Information management System：車両制御情報管理装置）３６から空気圧縮機２の起動が指示されたときに、圧縮機起動装置３２に起動信号を出力する。また、圧縮機制御器３３は、ＣＴ５と共に、ＳＩＶ３８からモータ４に供給される電力を測定する電力検出手段としても機能する。なお、ＳＩＶ３８の出力電圧は固定であるため、モータ４のコイルに流れる電流を検出すれば、実質的に、電力を測定したものと等価となる。そこで、本実施の形態では、圧縮機制御器３３は、ＣＴ５を介して、モータ４にＳＩＶ３８から供給される電流を測定する。圧縮機制御器３３は、検出された実効値（電力、電流）に基づいて、潤滑油の劣化を検出し、検出した劣化の状態に従って、複数の報知を出力する報知手段の一部としても機能する。

圧縮機制御器３３の構成を具体的に説明すると、図３に示すとおり、圧縮機制御器３３は、ＣＰＵ７１と、メモリ７２と、ＲＴＣ（Real Time Clock）７３と、Ｉ／Ｏ７４と、電流測定部７５とを備える。

ＣＰＵ７１は、メモリ７２に格納されている動作プログラムを実行し、処理を実行する。まず、ＣＰＵ７１は、図４を参照して後述するように、空気圧縮機２の運転とその制御に係る通常の処理を実行する。さらに、ＣＰＵ７１は、図５を参照して後述するように、モータ４に流れる電流の実効値を求め、求めた実効値から潤滑油の劣化を検出し、ＴＩＳ３６を介して、運転台とのインタフェース処理により、適当な報知を行う。

メモリ７２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等から構成され、ＣＰＵ７１の動作プログラム（例えば、空気圧縮機２の運転を制御するプログラム、潤滑油の劣化を検出し、適当な報知を行うプログラム）を記憶し、ＣＰＵ７１のワークメモリとして機能し、後述する処理で使用する各種基準値（閾値）、例えば、第１電流閾値Ｉｔ１、第２電流閾値Ｉｔ２、第１基準期間Ｔｔ１、第２基準期間Ｔｔ２、第１基準圧力ＰＲ１、第２基準圧力ＰＲ２、各種フラグＣ１、Ｃ２、基準日時Ｒ１、Ｒ２等を記憶する。

ＲＴＣ７３は、現在日時を計時するタイマである。
Ｉ／Ｏ７４は、外部装置とＣＰＵ７１との間でデータを授受するためのインタフェースである。

電流測定部７５は、ＣＴ５から供給される交流電流に基づいて、ＳＩＶ３８からモータ４の巻き線に流れる電流の実効値を求め、求めた電流実効値ＩＥをＩ／Ｏ７４を介してＣＰＵ７１に通知する。

図１に示す圧縮機起動装置３２は、圧縮機制御器３３から空気圧縮機２の起動が指示されたときに、オイルセパレータ３内の圧力調整弁５１を開放して、オイルセパレータ３内の圧力を低下させる。その後、圧縮機起動装置３２は、圧力調整弁５１を閉じ、スイッチ６を閉成して、ＳＩＶ３８からモータ４に電流を流し、モータ４を起動させ、これにより、空気圧縮機２を起動する。

ＴＩＳ３６は、運転台等に配置され、圧縮空気生成部１０２の圧縮機制御器３３をはじめとする各種機器と情報伝達を行うことにより、車両制御用の種々の情報を管理する。また、ＴＩＳ３６は、圧縮機制御器３３からの通知に基づき、運転台に設置された表示部３７に潤滑油の劣化状態（程度）を示す注意や警告等を表示する。

表示部３７は、運転台等に配置され、様々な情報を表示する。本実施の形態においては、潤滑油の劣化状態を示す注意、警告などのメッセージを表示する。表示部３７とＴＩＳ３６とは、潤滑油の劣化状態を報知するための報知手段の一部として機能する。

ＳＩＶ３８は、固定電圧・固定周波数の交流電圧を出力するインバータ装置であり、モータ４の交流電源として機能する。

次に、上記構成を有する圧縮空気生成部１０２が、圧縮空気を生成する処理を、空気圧縮機２の起動から停止までのプロセスに基づいて、図４を参照しながら説明する。

車両の起動時、空気圧縮機２を起動する旨の起動指令が運転台等から圧縮機制御器３３に出力される。また、車両の運転中、供給空気溜３１の内部圧力が予め定められた下限基準値を下回ると、調圧器３４は、再起動指令を圧縮機制御器３３に出力する。

起動指令または再起動指令を受信すると、圧縮機制御器３３のＣＰＵ７１は、図４に示す圧縮空気生成処理を開始し、まず、Ｉ／Ｏ７４を介して圧縮機起動装置３２に空気圧縮機２の起動指令を出力する（ステップＳ１１）。

この起動指令に応答し、圧縮機起動装置３２は、空気圧縮機２の圧力調整弁５１を制御して、図６に示すように、空気圧縮機２のオイルセパレータ３内の圧力を一旦低下させる。なお、このとき、逆止弁５２の作用により、供給空気溜３１に貯蔵されている圧縮空気の逆流はない。

圧縮機制御器３３のＣＰＵ７１は、圧力センサ５３により、オイルセパレータ３内の圧力をモニタし、オイルセパレータ３内の圧力がモータ４の起動に適した圧力である第１基準圧力ＰＲ１まで低減したか否かを判別し（ステップＳ１２）、圧力が第１基準圧力ＰＲ１以下になるまで待機する（ステップＳ１２；ＮＯ）。オイルセパレータ３内の圧力を開放することにより、モータ４に過負荷がかかることを防止すると共に、圧縮空気の影響を抑えて潤滑油の劣化状態の検出精度を向上させることが可能となる。

オイルセパレータ３内の圧力が、第１基準圧力ＰＲ１以下になったと判別すると（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、圧縮機起動装置３２にスイッチ６の閉成を指示する（ステップＳ１３）。指示に従って、圧縮機起動装置３２は、スイッチ６を閉成（オン）する。これにより、ＳＩＶ３８からモータ４への電流の供給が開始する。これにより、モータ４が回転を開始し、空気圧縮機２が圧縮空気の生成を開始する。モータ４に流れる電流は、図６に示すように、急峻に増加し、その後、ほぼ一定値を維持するように変化する。

空気圧縮機２は、生成した圧縮空気を供給空気溜３１に供給し、供給空気溜３１は、供給された圧縮空気を蓄積する。

続いて、ＣＰＵ７１は、調圧器３４から停止指令を受信したか否かを判別する（ステップＳ１４）。

ここで、調圧器３４は、供給圧力センサ３５を介して供給空気溜３１の内部圧力をモニタしており、供給圧力センサ３５が検出した圧力が予め定められた上限圧力以上になると、即ち、供給空気溜３１への圧縮空気の供給が進み、内部圧力が十分に高くなると、停止指令を圧縮機制御器３３に出力する。

圧縮機制御器３３のＣＰＵ７１は、Ｉ／Ｏ７４を介して、調圧器３４からの停止指令を受信する。ＣＰＵ７１は、停止指令を受信すると（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、圧縮機起動装置３２に停止指令を出力する（ステップＳ１６）。
また、調圧器３４から停止指令の出力がない場合であっても（ステップＳ１４；ＮＯ）、ＴＩＳ３６から停止指令を受け取った場合にも（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、圧縮機起動装置３２にスイッチ６の閉成を指示する（ステップＳ１６）。

停止指令に応答して、圧縮機起動装置３２は、スイッチ６を開成する。これにより、モータ４への電力の供給が停止し、モータ４が回転を停止し、空気圧縮機２が停止する。

ブレーキング、ドアの開閉などにより、供給空気溜３１内の圧力が予め定められた下限圧力を下回ると、調圧器３４は、供給圧力センサ３５を介してこれを検出し、圧縮機制御器３３に再起動指令を出力する。これにより、ＣＰＵ７１は、圧縮空気生成処理を再開する。

このような動作を繰り返すことにより、圧縮空気生成部１０２は、圧縮空気の生成及び供給空気溜３１への供給を断続的に繰り返す。

この間、空気圧縮装置１内では、潤滑油が循環再利用され、徐々に劣化し、その粘性が徐々に高くなっていく。これにより、モータ４の負荷も徐々に増加する。

圧力機制御器３３は、潤滑油の劣化を検出するため、上述の空気圧縮機２の起動処理の度に、潤滑油の劣化を検出し、劣化状態を必要に応じて報知する処理を実行する。

次に、図５を参照しながら、潤滑油劣化状態報知処理について説明する。

圧縮機制御器３３のＣＰＵ７１は、圧縮空気生成処理を開始し、ステップＳ１３の処理を行って圧縮機起動装置３２にスイッチ６の閉成を指示すると、並行して、図５に示す潤滑油劣化状態報知処理を実行する。
ＣＰＵ７１は、潤滑油劣化状態報知処理を開始すると、まず、圧力センサ５３によりオイルセパレータ３内の圧力を計測し（ステップＳ２１）、圧力が第２基準圧力ＰＲ２に達するまで待機する（ステップＳ２１；ＮＯ）。ここで、第２基準圧力ＰＲ２は、図６に示すように、モータ４の起動後、急激に増加した電流値が安定してほぼ一定値となる圧力である。

オイルセパレータ３内の圧力が徐々に上昇し、第２基準圧力ＰＲ２に達したと判別すると（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、測定期間ＴＤの間、電流測定部７５を介して、ＳＶＩ３８からモータ４に供給される交流電流の実効値ＩＥを測定する（ステップＳ２２）。測定期間ＴＤは、少なくとも測定対象の電流の数サイクル期間以上の期間であり、ノイズの影響を低減する観点からは、３秒程度から５分程度が望ましい。ただし、空気圧縮機２の全稼働期間に亘って測定する必要はない。測定期間ＴＤの間、連続して実行値を測定してその平均値を取得してもよく、或いは、断続的に複数回実効値を取得してそれらの平均値を求める等してもよい。

測定期間ＴＤが経過すると、ＣＰＵ７１は、測定期間ＴＤの間に測定した電流実効値ＩＥの平均値である平均実効電流値ＩＥＡを求める（ステップＳ２３）。従って、ノイズなどにより電流値が瞬時的に変化したとしても、実効値を求めることにより、その影響は低減される。さらに、測定期間ＴＤの間の電流実効値ＩＥが平均化されるため、ノイズ等の影響がさらに低減される。

次に、ＣＰＵ７１は、求めた平均実効電流値ＩＥＡを、予め設定されている潤滑油劣化検出用の第１電流閾値Ｉｔ１と比較する（ステップＳ２４）。

ＣＰＵ７１は、平均実効電流値ＩＥＡ＜第１電流閾値Ｉｔ１と判別した場合（ステップＳ２４；ＮＯ）、潤滑油がほとんど劣化していないと推定されるので、特段の報知を行うことなく、今回の処理を終了する。

ＣＰＵ７１は、平均実効電流値ＩＥＡ≧第１電流閾値Ｉｔ１と判断した場合（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、さらに、平均実効電流値ＩＥＡ≧第２電流閾値Ｉｔ２か否かを判別する（ステップＳ２５）。

ＣＰＵ７１は、平均実効電流値ＩＥＡ＜第２電流閾値Ｉｔ２と判別した場合（ステップＳ２５；ＮＯ）、平均実効電流値ＩＥＡが第１電流閾値Ｉｔ１以上となったのが、今回初めてか否かを、フラグＣ１の値から判別する（ステップＳ２８）。なお、フラグＣ１は、潤滑油交換時等に初期値０にリセットされている。

ＣＰＵ７１は、フラグＣ１＝０、即ち、第１電流基準値以上となったのが、今回初めてであると判別した場合（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、フラグＣ１に１をセットし、基点日時Ｒ１にＲＴＣ７３が計時している現在日時をセットし（ステップＳ２９）、処理を終了する。

ＣＰＵ７１は、フラグＣ１＝１、即ち、平均実効電流値ＩＥＡが第１電流閾値Ｉｔ１以上となったのが今回初めてではないと判別した場合（ステップＳ２８；ＮＯ）、基点日時Ｒ１に設定されている日時とＲＴＣ７３が計測している現在日時との差、即ち、平均実効電流値ＩＥＡが第１電流閾値Ｉｔ１以上となってからの経過日数を求め、経過日数が、第１基準期間Ｔｔ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ３０）。経過日数が第１基準期間Ｔｔ１以上であると判別した場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）には、潤滑油の劣化がある程度進んでいる可能性があるため、ＣＰＵ７１は、ＴＩＳ３６に、報知（注意）を指示する（ステップＳ３１）。ＴＩＳ３６は、指示に応答し、潤滑油の劣化状態に注意すべきことを示すメッセージ（注意メッセージ）を、運転台の表示部３７に表示する（ステップＳ３１）。経過日数が第１基準期間Ｔｔ１未満であると判別した場合は、劣化はさほど進んでいないと推定されるので、特に報知は行わず、今回の処理を終了する。

次に、ステップＳ２５で、平均実効電流値ＩＥＡ≧第２電流閾値Ｉｔ２と判別した場合（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、平均実効電流値ＩＥＡが第２電流閾値Ｉｔ２以上となったのが、今回初めてか否かを、フラグＣ２の値から判別する（ステップＳ２６）。なお、フラグＣ２は、潤滑油交換時等に初期値０にリセットされている。

ＣＰＵ７１は、フラグＣ２＝０、即ち、平均実効電流値ＩＥＡが第２電流閾値Ｉｔ２以上となったのが、今回初めてであると判別した場合（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、フラグＣ２に１をセットし、基点日時Ｒ２にＲＴＣ７３が計時している現在日時をセットし（ステップＳ２７）、処理を終了する。

ＣＰＵ７１は、フラグＣ２＝１、即ち、第２電流閾値Ｉｔ２以上となったのが今回初めてではないと判別した場合（ステップＳ２６；ＮＯ）、基点日時Ｒ２に記憶されている日時とＲＴＣ７３が計測している現在日時との差、即ち、平均実効電流値ＩＥＡが第２電流閾値Ｉｔ２以上となってからの経過日数を求め、経過日数が、第２基準期間Ｔｔ２以上であるか否かを判別する（ステップＳ３２）。

ＣＰＵ７１は、経過日数が第２基準期間Ｔｔ２以上であると判別した場合（ステップＳ３２；ＹＥＳ）、潤滑油の劣化が相当進んでいる可能性が高いため、報知（警告）をＴＩＳ３６に出力する。ＴＩＳ３６は、通知に応答し、潤滑油の劣化状態が進んでおり、交換すべき事を示すメッセージ（警告メッセージ）を、ＴＩＳ３６を介して運転台の表示部３７に表示する（ステップＳ３３）。

ＣＰＵ７１は、経過日数が第２基準期間Ｔｔ２未満であると判別した場合（ステップＳ３２；ＮＯ）、特段の報知を行うことなく、今回の処理を終了する。なお、ステップＳ３１と同等の報知（注意）を行ったり、注意よりは厳しく警告よりは軽いメッセージを表示したりしてもよい。

このようにして、本実施の形態の圧縮空気生成部１０２では、図７に模式的に示すように、潤滑油交換後、時間の経過に伴って、測定される平均実効電流値ＩＥＡが徐々に増加する。
そして、平均実効電流値ＩＥＡが第１電流閾値Ｉｔ１以上となってから、第１基準期間Ｔｔ１を経過すると、潤滑油が劣化状態にあり注意すべき旨の注意が報知される。

さらに、平均実効電流値ＩＥＡが第２電流閾値Ｉｔ２以上となってから、第２基準期間Ｔｔ２を経過すると、潤滑油を交換すべき旨の警告が報知される。

これにより、保守員は、容易に潤滑油の劣化状態、交換タイミング等を推定或いは判断できる。また、常時点検を行わなくても、適宜のタイミングで、目視での確認・交換等を行うことができる。

なお、基点日時Ｒ１、Ｒ２の設定データ、フラグＣ１、Ｃ２の値等は、潤滑油を交換した際に、圧縮機制御器３３にコマンドを送る等して、リセットすることが望ましい。
また、第１電流閾値Ｉｔ１、第２電流閾値Ｉｔ２、第１基準期間Ｔｔ１、第２基準期間Ｔｔ２は、潤滑油の劣化状態に応じて適切な報知が成されるように、潤滑油の種類や運転環境等に応じて、実験などにより、適宜設定されることが望ましい。
また、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ２４、Ｓ３０、Ｓ３２において、ＮＯと判別された場合にも、対応する報知を行うようにしてもよい。

（実施の形態２）
上記実施の形態においては、車両の運転中、空気圧縮機２を起動する度に、潤滑油の劣化状態を検出している。しかし、車両運行中の潤滑油の状態は変動し、例えば、その温度は、始発時の低温・常温状態から最大稼働時の高温状態まで様々に変化する。温度の変化に伴って、潤滑油の粘度も変化し、モータ４の負荷も変化する。従って、平均実効電流値ＩＥＡの取得条件もばらついてしまう。

この問題を避けるため、例えば、潤滑油の温度が基準温度以下の場合にのみ平均実効電流値ＩＥＡを測定するようにしてもよい。

この場合、例えば、図８に示すように、オイルセパレータ３内に潤滑油の温度を測定する温度計６１を配置する。

ＣＰＵ７１は、図５の潤滑油劣化状態報知処理の開始後、温度計６１の測定温度（潤滑油の温度）をチェックし、測定温度が基準温度未満であれば、図５のステップＳ２１以降の処理を実行し、測定温度が基準温度以上であれば、処理を終了する。

また、１日の最初の起動指令を出力した場合にのみ、平均実効電流値ＩＥＡを測定するようにしてもよい。
この場合、例えば、ＣＰＵ７１は、空気圧縮機２の稼働履歴情報（ログ）をＲＴＣ７３の現在日時の情報に基づいて、メモリ７２に記録する。
ＣＰＵ７１は、図５の潤滑油劣化状態報知処理の開始後、稼働履歴情報から、今回の稼働が、１日のうちの最初の稼働であるか否かを判別し、最初の稼働であれば、ステップＳ２１以降の処理を実行し、測定温度が基準温度以上であれば、処理を終了する。

さらに、保守員が、運転台よりＴＩＳ３６を介して起動指令を出力した場合にのみ、平均実効電流値ＩＥＡを測定するようにしてもよい。この場合、保守員は、潤滑油が冷えているタイミングで、起動指令を出力することが望ましい。

（実施の形態３）
上記の実施の形態においては、モータ４を流れる電流のみで潤滑油の劣化の程度を検出したが、他の情報（物理量）を加味して検出してもよい。例えば、図８に示すように、オイルセパレータ３内のオイル溜４５に、水分センサ６２を配置し、水分センサの検出（水の有無、量）などを考慮して、潤滑油の劣化の程度を検出してもよい。

例えば、水の量をＱとしたときに、第１電流閾値Ｉｔ１と第２電流閾値Ｉｔ２をそれぞれ次式のように修正してもよい。
Ｉｔ１’＝Ｉｔ１−ｆ（Ｑ）
Ｉｔ２’＝Ｉｔ２−ｆ（Ｑ） ｆは関数。
同様に、例えば、水の量をＱとしたときに、第１基準期間Ｔｔ１と第２基準期間Ｔｔ２をそれぞれ次式のように修正してもよい。
Ｔｔ１’＝Ｔｔ１−ｇ（Ｑ）
Ｔｔ２’＝Ｔｔ２−ｇ（Ｑ） ｇは関数。
このような構成とすると、オイルセパレータ３内のオイル溜４５の潤滑油の量の大小に応じて、第１電流閾値Ｉｔ１、第２電流閾値Ｉｔ２、第１基準期間Ｔｔ１、第２基準期間Ｔｔ２が、それぞれ、Ｉｔ１’、Ｉｔ２’、Ｔｔ１’、Ｔｔ２’に修正される。従って、報知を行うか否かの基準を適切に設定することが可能となる。

（変形例・応用例）
図５では、平均実効電流値ＩＥＡが第１電流閾値Ｉｔ１又は第２電流閾値Ｉｔ２となったときに、基点日時Ｒ１、Ｒ２に現在日時をセットしたが（ステップＳ２７、ステップＳ２９）、ノイズの影響などを除去するため、平均実効電流値ＩＥＡが、ｎ（ｎは２以上の整数）回連続して、第１電流閾値Ｉｔ１又は第２電流閾値Ｉｔ２以上となったことを条件として、フラグＣ１、Ｃ２をセットしたり、基点日時Ｒ１、Ｒ２に現在日時をセットしたりしてもよい。

また、図５のフローチャートのステップＳ３０及びＳ３２では、空気圧縮機２が稼働していない日についても、経過日数に加えている。例えば、基点日時Ｒ１、Ｒ２をセットする代わりに、変数Ｄ１、Ｄ２に初期値１（日）をセットし、以後、ステップＳ２６、Ｓ２８でＮＯと判別されたときに、同一日であれば加算を繰り返さず、別日である場合のみ＋１（日）することにより、空気圧縮機２が実際に稼働した日数のみを経過日数として計数してもよい。

同様に、日を時間に変更して、実際に稼働した経過「時間」のみを計数するようにしてもよい。
モータの種類は、交流モータに限定されず、直流モータでもよい。電流測定手段は、ＣＴ５に限定されず、例えば、ホール素子などを使用してもよい。

上記の実施の形態においては、電流閾値Ｉｔを２つ設置し、各電流閾値に基準期間Ｔｔを１つ設定したが、これらの数は任意である。
電流閾値Ｉｔは１つでも、３つ以上でもよい。１つの電流閾値に２つ以上の基準期間Ｔｔを設定してもよい。また、基準期間Ｔｔを零に設定し、電流閾値を超えた時点で即時報知を行うこととしてもよい。そして、電流実効値ＩＥが越えた電流閾値Ｉｔと、その経過期間とに応じて、報知（表示、通知）のレベルを変更してもよい。さらに、圧縮機制御器３３は、一定レベル以上の場合に、調圧器３４から起動指令を受信しても、圧縮機起動装置３２への起動指令の伝達を停止し、モータ４の起動を停止するように設定してもよい。これは、空気圧縮機２或いは供給空気溜３１が複数配置されている場合に有効である。

上記の実施の形態においては、モータ４に供給する電流の実効値を測定した。これは、上述したように、ＳＩＶ３８の出力電圧が固定であり、電流を測定することが電力の測定と実質的に等価だからである。モータ４に印加する電圧が変動する可能性がある場合には、例えば、電流に代えてモータ４に供給する電力を測定することが望ましい。本明細書において、電力を測定するとは、電力そのものを測定する場合と、電圧が固定の場合に、電流を測定する場合とを共に含むものである。

なお、本件実施の形態においては、鉄道車両用のブレーキ制御装置に用いられる空気圧縮装置について説明したが、この例に限らず、給油式の空気圧縮装置に広く適用することができる。

また、圧縮機制御器３３のＣＰＵ７１に上述の処理を実行させるプログラムを、記録媒体に記録して配布したり、通信により送受信してもよい。

１ 空気圧縮装置、２ 空気圧縮機、３ オイルセパレータ、４ モータ、５ ＣＴ（電流トランス）、６ スイッチ、２３ ブレーキシリンダ、２４ 制輪子、２５ 車輪、３１ 供給空気溜、３２ 圧縮機起動装置、３３ 圧縮機制御器、３４ 調圧器、３５ 供給圧力センサ、３６ ＴＩＳ（車両制御情報管理装置）、３７ 表示部、３８ ＳＩＶ（静止型インバータ）、４１ カップリング、４２ スクリューロータ、４３ 冷却ファン、４４ オイルクーラ、４５ オイル溜、４６ エアクーラ、４７ 空気フィルタ、４８ 逆止弁、４９ オイルフィルタ、５０ オイルセパレータエレメント、５１ 圧力調整弁、５２ 逆止弁、５３ 圧力センサ、５４ 水分センサ、６１ 温度計、６２ 水分センサ、１００ 空気ブレーキシステム、１０１ ブレーキ部、１０２ 圧縮空気生成部。

Claims (11)

1. 給油式の空気圧縮機と、
   前記空気圧縮機が生成した圧縮空気から潤滑油を除去して出力するオイルセパレータと、
   前記空気圧縮機を駆動するモータと、
   前記モータに供給される電力の実効値を検出する電力検出手段と、
   前記電力検出手段により検出された電力の実効値と予め定められた基準値とを比較し、比較結果に基づいて、前記オイルセパレータ内の潤滑油の劣化状態を報知する報知手段と、
   を備える空気圧縮装置。
2. 前記報知手段は、電力閾値を記憶し、前記電力の実効値と電力閾値とを比較して、この比較結果に基づいて、前記報知の内容を決定とする、請求項１に記載の空気圧縮装置。
3. 前記報知手段は、前記電力の実効値が前記電力閾値以上となっている経過期間を求める経過期間計測部と、前記経過期間が予め定められた期間閾値以上であるか否かを判別する判別手段と、を備え、前記経過期間が前記期間閾値以上であると判別した場合に、前記電力閾値に対応する報知を行う、請求項２に記載の空気圧縮装置。
4. 前記電力検出手段は、予め定められた期間内継続して前記電力の実効値を測定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の空気圧縮装置。
5. 前記電力検出手段は、予め定められた期間内に前記電力の実効値を複数回測定し、その平均値を求める、請求項１乃至３の何れか１項に記載の空気圧縮装置。
6. 前記電力検出手段は、前記オイルセパレータ内の圧力を予め定められた第１の圧力値まで低減した後、前記モータを起動して圧縮空気を生成し、前記オイルセパレータ内の圧力が予め定められた第２の圧力値に達してから、前記モータに供給される電力の実効値を検出する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の空気圧縮装置。
7. 前記モータに供給される電圧は一定であり、
   前記電力検出手段は、前記モータに流れる電流を測定する、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の空気圧縮装置。
8. 前記電力検出手段は、前記オイルセパレータ内の潤滑油の温度が予め定められた温度範囲内にあるタイミングで、前記電力の実効値を求める、請求項１乃至７の何れか１項に記載の空気圧縮装置。
9. 前記オイルセパレータ内の潤滑油の劣化状態を示す指標となる物理量を測定するセンサをさらに備え、
   前記報知手段は、前記電力の実効値と前記センサで測定した物理量とを各々予め定められた基準値と比較し、比較結果に基づいて、前記オイルセパレータ内の潤滑油の劣化状態を報知する、
   請求項１乃至８の何れか１項に記載の空気圧縮装置。
10. 前記空気圧縮機は、鉄道車両の空気ブレーキに使用される圧縮空気を溜める空気溜に圧縮空気を供給する装置である、請求項１乃至９の何れか１項に記載の空気圧縮装置。
11. 給油式の空気圧縮機を駆動するモータに供給される電力の実効値を検出し、
    前記電力の実効値と予め定められた基準値とを比較し、比較結果に基づいて、オイルセパレータ内の潤滑油の劣化状態を報知する、
    空気圧縮装置の潤滑油劣化報知方法。

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