JP4849909B2

JP4849909B2 - 車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム

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Publication number: JP4849909B2
Application number: JP2006050444A
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Inventors: 長和緒方
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
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Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-02-27
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Description

この発明は、複数台の空気圧縮機とその周辺機器にて１台の装置を構成している車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムに関するものである。

一般的な車両用空気圧縮装置は、１台の大容量空気圧縮機とフィルタ類、オイルクーラ、アフタークーラ等の周辺機器で１台の装置が構成されており、運転状態の監視としては、空気圧縮装置の上流に設置されたノーヒューズブレーカのトリップ信号と潤滑油回路に設けた温度スイッチの信号を制御装置またはモニタに取り込む程度であった。

しかし、複数台の小容量の空気圧縮機により１台の装置を構成する車両用空気圧縮装置もある。
このような車両用空気圧縮装置は、主要な構成要素として例えば３台の空気圧縮機が並列に接続された空気圧縮機と、上記各空気圧縮機の吸気吸入部（図示せず）に共通に設けられたエアフィルタと、上記各空気圧縮機に共通に設けられ、潤滑油を分離するオイルセパレータと、オイルセパレータによって分離された潤滑油を浄化するオイルフィルタと、オイルフィルタによって浄化された潤滑油を冷却して各空気圧縮機に戻すオイルクーラと、上記オイルクーラからの吐出空気の温度を外気温度＋１０℃程度に冷却するアフタークーラと、アフタークーラとで冷却された空気を除湿して図示しない空気だめに供給する除湿器とを有するものである（例えば、特許文献１参照）。

このような特許文献１に記載の車両用空気圧縮装置は、各空気圧縮機に対してそれぞれ独立した起動回路を設け、且つそれぞれに独立した保護回路を設けているものであり、装置本体の運転状態を正確に監視するためには、個々の空気圧縮機の動作信号及び故障信号をそれぞれ制御装置に取り込む必要がある。
特に列車の場合に公共性が高く、且つ車両用空気圧縮機装置は保安機器であり、故障が発生した場合に迅速な復旧が要求されるため、各空気圧縮機の故障信号を個別に認識することが望ましい。
その故障信号の出力方法としては、信号の入出力に係るインターフェースがシンプルで、且つ信号電圧の正確性から、各保護回路の信号を一対一で制御装置へ伝送するのが一般的である。

また、保護回路にバイメタルサーモ等の単一接点を使用した場合、通常時は制御電圧が印加されると、電磁接触器で構成される起動回路の動作により空気圧縮機が起動されるが、油量不足等により吐出温度がバイメタルサーモの設定値まで上昇すると、バイメタルサーモの動作により起動回路を切断して空気圧縮機の起動を停止すると同時に、バイメタルサーモの温度上昇側の接点から故障信号を出力させるのが一般的である。
特開２００５−０７５０５５号公報（第１頁、図１）

従来の車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムでは、複数台の小容量の空気圧縮機により１台の装置を構成する車両用空気圧縮装置と、車両用空気圧縮装置の運転制御を行う制御装置との間で、各空気圧縮機の故障信号を個別に制御装置へ出力しているため、１台の装置を構成する空気圧縮機の数だけ空気圧縮装置と制御装置間の艤装配線が必要であり、単一の空気圧縮機とその周辺機器から構成される一般的な空気圧縮装置と比較すると、艤装配線が多くなる。特に列車の場合、車両用空気圧縮装置と制御装置が必ずしも近接している訳ではないため、艤装配線が多くなると車両を引き通される配線も増え、車体重量が増加するのと同時に、配線ダクトのスペースが大きくなるという問題が発生する。
また、１つの空気圧縮機に対して過電流保護、温度保護等の複数の保護回路を設け、個別に故障信号を出力する場合には、更に保護回路の種類だけ艤装配線が多くなるという問題がある。また、アフタークーラやオイルクーラ用として、空気圧縮機とは別置の冷却ファンを装置に内蔵し、それらの故障信号も個別に出力する場合には、更に艤装配線が多くなるという問題がある。

また、出力する故障信号の数が増加すると制御装置の入力点数が多くなるため、入力点数の増加に応じて装置内の基板が大きくなり、結果として装置の外形寸法が大きくなるので、限られたスペースに多数の機器を搭載する列車においては、大きな障害となるものであった。

上記の配線および装置の設置スペースが増加する問題に関しては、新規設計車両の場合には予め設置スペースを確保することで車両に与える影響は小さくできるが、同一形式の車両において、空気圧縮装置だけを単一の大容量空気圧縮機から構成される一般的な空気圧縮装置から複数台の小容量の空気圧縮機により１台の装置を構成する空気圧縮装置に変更しようとする場合には、機器配置や配線ダクトに関する設計変更もしくは改造が生じるなど、特に大きな障害となっていた。

また、保護回路としてバイメタルサーモ等の単一接点を使用した場合、バイメタルサーモの温度上昇側の接点から故障信号を出力させ、その接点信号を制御装置へそのまま出力すると有電圧接点となり、制御装置の制約等で無電圧接点の故障信号出力が要求されるときには故障信号出力用リレーの追加が必要となり、しかも各空気圧縮機で個別に故障信号を出力するため、保護回路を設けている空気圧縮機の数だけ故障信号出力用リレーを追加する必要があるという問題もあった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、空気圧縮装置と信号受信装置間の艤装配線および信号受信装置の入力点数を減らすと共に、単一接点の保護回路を使用し、且つ、故障信号が無電圧接点出力の場合に必要なリレーの追加を最小限に抑えることができ、また、信号受信装置に故障判定回路を設けることにより、各機器の故障だけでなく起動回路の故障も検出することができる車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムを提供することを目的とする。

この発明に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムは、空気圧縮装置と、信号受信装置とを備え、前記空気圧縮装置は、複数の主要機器と、各主要機器に対応して設けられ、起動信号が供給されて前記主要機器を駆動する起動回路と、各主要機器に対応して設けられ、前記起動回路の駆動を停止して前記主要機器を保護する保護回路とを備え、前記複数の主要機器は、複数の空気圧縮機を含み、前記信号受信装置は、各主要機器に対応して設けられ、前記主要機器の故障を判定する主要機器故障判定回路を備え、各起動回路は、対応する主要機器が駆動しているときに動作信号を前記主要機器故障判定回路に出力し、各保護回路は、対応する主要機器が故障したときに故障信号を出力し、出力された各前記故障信号は、同一の１本の故障信号線を介して前記主要機器故障判定回路に出力され、前記主要機器故障判定回路は、前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて前記主要機器が故障しているか否かを判定するものである。

以上説明したようにこの発明によれば、信号受信装置からの起動信号が車両用空気圧縮装置の複数の例えば空気圧縮機等の主要機器にそれぞれ対応する起動回路に入力されると、各起動回路が各主要機器をそれぞれ起動させると同時に、動作信号を個別に信号受信装置に伝送し、各主要機器は運転を開始し、その運転中に例えば過電流、温度上昇等の異常時には各主要機器にそれぞれ対応した保護回路が動作し、異常が発生した主要機器の起動回路を切断して運転を停止させると同時に、各主要機器の故障信号を１本の故障信号線を介してまとめて信号受信装置へ出力し、信号受信装置内に設けた複数の主要機器の数に対応した数の各主要機器故障判定回路は起動信号と故障信号と各主要機器の動作信号とに基づいて当該動作信号を出力する主要機器の故障を個別に判定することができるので、いずれの主要機器の故障かを判定して運転手等の管理者に知らせることができ、さらに複数台の主要機器により１台の装置を構成する車両用空気圧縮装置における各主要機器についての故障信号を個別に信号受信装置へ出力する際に問題となっていた、車両用空気圧縮装置と信号受信装置間の艤装配線の増加による車体重量の増加や配線ダクトのスペース増加を抑えることができ、また信号受信装置における故障信号の入力点数増加も抑えることができるため、信号受信装置の外形寸法の増加を抑えることができるという効果がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムの構成を示すブロック図、図２は同運転状況監視システムにおける空気圧縮機の過電流検出の故障信号を出力する電気回路図、図３は同運転状況監視システムにより監視される車両用空気圧縮装置のサイクル構成を示すブロック図、図４は同運転状況監視システムの過電流故障検出のフローチャート、図５は同運転状況監視システムの信号受信装置内の過電流故障判定の論理回路図である。
図３に示すように、車両用空気圧縮装置１０は、主要な構成要素として例えば３台が並列に接続された空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃと、各空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの吸気吸入部（図示せず）に共通に設けられたエアフィルタ２と、各空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃに共通に設けられ、潤滑油を分離するオイルセパレータ３と、オイルセパレータ３によって分離された潤滑油を浄化するオイルフィルタ４と、オイルフィルタ４によって浄化された潤滑油を冷却して各空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃに戻すオイルクーラ５と、オイルクーラ５からの吐出空気の温度を外気温度＋１０℃程度に冷却するアフタークーラ６と、アフタークーラ６とで冷却された空気を除湿して図示しない空気だめに供給する除湿器７を有する。

なお、車両用空気圧縮装置１０は１ユニット分の吐出空気容量を複数台の空気圧縮機で分担するもので、図３では３台で分担する場合を示しており、１ユニット内に３台の誘導電動機を有している。ただし、オイルクーラ５またはアフタークーラ６が空気圧縮機１とは別置の冷却ファンを用いた強制空冷方式であれば、１台ないし２台の冷却ファンが含まれる為、１ユニット内に４台ないし５台の誘導電動機を有している。

図１に示すように、本発明の実施の形態１の車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムは、車両用空気圧縮装置１０と、車両用空気圧縮装置１０を運転を制御すると共に運転状態を監視する信号受信装置１１とから構成されている。その車両用空気圧縮装置１０は各空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃに対してそれぞれ独立した起動回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び保護回路９Ａ、９Ｂ、９Ｃを有している。
また、信号受信装置１１は車両用空気圧縮装置１０に対して起動信号を出力し、車両用空気圧縮装置１０から出力される動作信号および故障信号を受信する。

そして、信号受信装置１１から出力される起動信号は起動信号線１５及び途中から分岐した分岐起動信号線１５ａ、１５ｂ、１５ｃを介して各起動回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃに伝送される。また、各起動回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃから出力される動作信号はそれぞれ動作信号線１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介して信号受信装置１１に伝送される。さらに、各保護回路９Ａ、９Ｂ、９Ｃから各故障信号線１７ａ、１７ｂ、１７ｃを介して出力される故障信号は、１本の故障信号線１７にまとめられて信号受信装置１１に伝送される。

次に、各空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃに対応して設けられた起動回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び保護回路９Ａ、９Ｂ、９Ｃの具体的な構成について図２に基づいて説明する。なお、図２ではこれら起動回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び保護回路９Ａ、９Ｂ、９Ｃの具体的な構成
は同じなので、代表して空気圧縮機１Ａに対応する起動回路８Ａ及び保護回路９Ａの具体的な構成について説明する。
図２に示すように、１３Ａは図１の起動回路８Ａを構成する電磁接触器で、１４Ａは図１の保護回路９Ａを構成する過電流継電器である。
電磁接触器１３Ａの一方の主接点Ｃａは主回路路電源に接続され、他方の主接点Ｃｂは過電流継電器１４ＡのリレーコイルＬを介して空気圧縮機１Ａに接続されている。

また、電磁接触器１３Ａの電磁コイルＤの一方の端子は過電流継電器１４Ａの常閉接点Ｇａ、Ｇｂを介して信号受信回路１１から出力される起動信号を含む制御回路電源に接続され、他方の端子は接地されている。
さらに、電磁接触器１３Ａの一方の補助接点Ｅａは制御回路電源に接続され、他方の補助接点Ｅｂは動作信号線１６ａに接続されている。
また、過電流継電器１４Ａの一方の接点Ｆａは制御回路電源に接続され、他方の接点Ｆｂは故障信号１７ａに接続されている。

次に、図２に示す電磁接触器１３Ａと過電流継電器回路１４Ａの動作を説明する。
信号受信装置１１から起動信号線１５（１５ａ）を介して起動信号が与えられると、その起動信号は過電流継電器１４Ａの常閉接点Ｇａ、Ｇｂを介して電磁接触器１３Ａの電磁コイルＤに流れ、電磁接触器１３Ａが動作して主接点Ｃａ、Ｃｂが閉じ、過電流継電器１４ａのリレーコイルＬを介して空気圧縮機１Ａに電流が流れ運転を開始する。その運転の開始と同時に電磁接触器１３Ａの補助接点Ｅａ、Ｅｂも閉じ、起動信号が動作信号として動作信号線１６ａを介して信号受信回路１１に送られる。

空気圧縮機１Ａの運転中に、空気圧縮機１Ａに過電流が流れると、それを過電流継電器１４Ａが検知し、過電流継電器１４Ａが動作して常閉接点Ｇａ、Ｇｂが開き、電磁コイルＤに電流が流れなくなり、電磁接触器１３Ａの主接点Ｃａ、Ｃｂが開いて空気圧縮機１Ａの運転を停止させると同時に、過電流継電器１４Ａの接点Ｆａ、Ｆｂが閉じ、起動信号が故障信号として故障信号線１７（１７ａ）を介して信号受信回路１１に送られる。
以上の説明は、空気圧縮機１Ａについてのものであるが、空気圧縮機１Ｂ、１Ｃについても図２に示すのと同様の回路が設けられ、同様の動作をする。

さらに、信号受信装置１１内には、図５に示すような過電流故障判定回路２０が各空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃに対応して３つ設けられている。
図５に示す過電流故障判定回路２０は、空気圧縮機１Ａの過電流故障を判定するためのもので、アンド回路２１の入力側には過電流信号と起動信号と反転素子２２を介した空気圧縮機１Ａの動作信号が入力され、アンド回路２１の出力側からは過電流の判定信号が出力される。
従って、空気圧縮機１Ｂの過電流故障を判定するための過電流故障判定回路２０ではアンド回路２１の入力側には過電流信号と起動信号と反転素子２２を介した空気圧縮機１Ｂの動作信号が入力され、空気圧縮機１Ｃの過電流故障を判定するための過電流故障判定回路２０ではアンド回路２１の入力側には過電流信号と起動信号と反転素子２２を介した空気圧縮機１Ｃの動作信号が入力されることとなる。

この図１は車両空気圧縮装置の運転状況監視システムにおける３台の空気圧縮機に対する制御を示すブロック図であるが、オイルクーラ５及びアフタークーラ６の冷却ファンの機器がユニット内に含まれる場合は、更に同等の回路が空気圧縮機と並列に接続され、その場合にも、故障信号は図１と同様に全ての機器に関して同類の故障信号を１本の故障信号線にまとめて出力する。
さらに、オイルクーラ５及びアフタークーラ６の冷却ファンの機器がユニット内に含まれる場合はそれらの機器に対してもそれぞれに同様の過電流故障判定回路が設けられる。
なお、図に示すとおり、車両用空気圧縮装置１０の起動信号は信号受信装置１１から出力される場合と圧力スイッチ等の外部機器から出力される場合の両者があるが、外部機器から出力される場合でも、通常信号受信装置１１に取り込んでいるため、いずれの場合でも起動信号は信号受信装置１１で認識しており、結果的に信号受信装置１１から起動信号が出力される形態となる。

次に、本発明の実施の形態１の車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムについて、過電流故障検出の動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。
空気圧縮機および冷却ファンの保護としては、過電流保護、温度保護等、複数の保護形態が考えられるが、代表例として過電流発生時の故障検出について説明する。
ステップＳ１で３台の空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの起動回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃに信号受信装置１１から起動信号線１５及び１５ａ、１５ｂ、１５ｃを介して起動信号が与えられ、ステップＳ２で各起動回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃによって３台の空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃは運転開始となる。運転が開始されると、各起動回路８Ａ、８Ｂ、８Ｃから動作信号が動作信号線１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介して信号受信回路１１に出力される。

運転開始後、軸受潤滑不良等による軸ロックが発生したとすると、ステップＳ３で過電流が発生し、ステップＳ４で保護回路９の過電流継電器１４が動作し、ステップＳ５で空気圧縮機１を停止させる。ステップＳ６で起動回路８は動作信号OFFを動作信号線１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介して出力すると同時に、ステップＳ７で保護回路９は故障信号である過電流信号を故障信号線１７を介して信号受信回路１１に出力する。
また、ステップＳ３で過電流が発生していない場合は、空気圧縮機１の運転を継続し、ステップＳ６で起動回路８は動作信号ONを動作信号線１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介して出力する。
なお、ステップＳ６の動作信号は各空気圧縮機１の起動回路８から動作信号線１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介して個別に出力しているが、ステップＳ７の過電流信号は各保護回路９からの信号を１本の故障信号線１７を介してまとめて出力している。

一方、信号受信装置１１では、ステップＳ８で動作信号、ステップＳ９で過電流信号を受信し、信号受信装置１１の各過電流故障判定回路２０は、ステップＳ１０で前記動作信号、過電流信号の他に、外部入力または内部出力により信号受信装置で認識している起動信号とに基づき、どの機器の過電流かを判定し、ステップＳ１１で各過電流故障判定回路２０にて判定した故障情報を出力している。
次に、図５に示す空気圧縮機１Ａの過電流故障を判定する過電流故障判定回路２０の過電流故障の判定について説明する。

アンド回路２１の入力側に起動信号が入力されているにも拘わらず、過電流信号が入力され、且つ空気圧縮機１Ａの動作信号が入力されない場合、反転素子２２で動作信号の入力があるように反転され、アンド回路２１は空気圧縮機１Ａの過電流があると判定する。
空気圧縮機１Ｂ、１Ｃの過電流故障を判定する過電流故障判定回路２０についても、空気圧縮機１Ａの過電流故障を判定する過電流故障判定回路２０の過電流故障の判定と同様に、空気圧縮機１Ｂ、１Ｃについてそれぞれ過電流故障を判定することができる。

また、図４は３台の空気圧縮機に対する過電流の故障判定フローチャートであるが、冷却ファンが車両用空気圧縮装置に含まれる場合や、温度保護等の他の保護回路が設けられている場合についても同様に、同類の保護回路の出力を１本にまとめて車両用空気圧縮装置１０から信号受信装置１１に出力し、信号受信装置１１の判定回路でどの機器の何の故障かを判定する。
更に、過電流だけではなく温度保護等の保護装置が設けられている場合は、それぞれの保護回路に対して同様の回路で構成される故障判定回路を機器ごとに設けることで、どの機器の何の故障かを判定することができる。

上述したように、この実施の形態１によれば、信号受信装置１１からの起動信号が車両用空気圧縮装置１０の３台の空気圧縮機１にそれぞれ対応する起動回路８に入力されると、各起動回路８が各空気圧縮機１をそれぞれ起動させると同時に、動作信号を個別に信号受信装置１１に伝送し、各空気圧縮機１は運転を開始し、その運転中に軸ロックによる過電流等の異常時には各空気圧縮機にそれぞれ対応した保護回路９が動作し、異常が発生した空気圧縮機１の起動回路８を切断して運転を停止させると同時に、各空気圧縮機１の故障信号を１本の故障信号線１７を介してまとめて信号受信装置１１へ出力し、信号受信装置１１内に設けた３台の空気圧縮機１に対応した３台の過電流故障判定回路２０は起動信号と故障信号と各空気圧縮機１の動作信号とに基づいて当該動作信号を出力する空気圧縮機１の故障である過電流を判定することができるので、いずれの空気圧縮機の過電流かを判定して運転手等の管理者に知らせることができ、さらに複数台の小容量の空気圧縮機１により１台の装置を構成する車両用空気圧縮装置１０において、各主要機器、例えば空気圧縮機１についての故障信号を個別に信号受信装置１１へ出力する際に問題となっていた、車両用空気圧縮装置１０と信号受信装置１１間の艤装配線の増加による車体重量の増加や配線ダクトのスペース増加を抑えることができる。

また、信号受信装置１１における故障信号の入力点数増加も抑えることができるため、信号受信装置１１の外形寸法の増加を抑えることができる。
この実施の形態１では３台の空気圧縮機により構成される車両用空気圧縮装置を例に説明したが、装置に内蔵される空気圧縮機や冷却ファン等の主要機器の数量が多ければ多いほど、また、保護装置の種類が多ければ多いほど、この発明の効果は大きくなる。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムにおける温度異常を検知する単一接点のバイメタルサーモからの故障信号を無電圧接点で出力する電気回路図である。
図６において、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは図２に示す実施の形態１と同様な電磁接触器、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは図１の保護回路９Ａに相当するバイメタルサーモ回路である。
電磁接触器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの一方の主接点Ｃａは主回路路電源に接続され、他方の主接点Ｃｂは空気圧縮機１Ａに接続されている。
また、電磁接触器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの電磁コイルＤの一方の端子はバイメタルサーモ回路１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃのｂ接点と接続され、他方の端子は接地されている。
さらに、電磁接触器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの一方の補助接点Ｅａは制御回路電源に接続され、他方の補助接点Ｅｂは動作信号線１６ａ、１６ｂ、１６ｃにそれぞれ接続されている。

また、各バイメタルサーモ回路１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは、そのバイメタルサーモＳがｂ接点と常時接続されており、温度上昇時にａ接点と接続するよう構成されており、バイメタルサーモＳには信号受信装置１１から起動信号線１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）を介して制御回路電源（起動信号）が印加される。これらバイメタルサーモ回路１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは各空気圧縮機１ａ、１Ｂ、１Ｃに対応して設けられている。
１９は無電圧接点を出力するための共用の故障信号出力用リレーで、一対のリレー接点Ｉａ、ＩｂとリレーコイルＨとからなり、一方の接点Ｉａは接地され、他方の接点Ｉｂは故障信号線１７に接続され、リレーコイル１８の一方の端子はバイメタルサーモ回路１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃのａ接点と接続され、他方の端子は接地されている。

この実施の形態２では、通常時は制御回路電源（起動信号）がバイメタルサーモ回路１８Ａ、１８Ｂ、１８ＣのバイメタルサーモＳ及びｂ接点を介して電磁接触器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの電磁コイルＤに印加され、電磁接触器１３の一対の主接点Ｃａ、Ｃｂが閉じ、主回路電源が一対の主接点Ｃａ、Ｃｂを介して空気圧縮機１に印加され、空気圧縮機１は運転を開始する。

その空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの運転中に、例えば空気圧縮機１Ａの油量不足等により温度が上昇した場合は、バイメタルサーモ回路１８ＡのバイメタルサーモＳが動作してｂ接点と接続し、制御回路電源が電磁コイルＤに印加されなくなり、電磁接触器１３Ａの一対の主接点Ｃａ、Ｃｂが開いて主回路電源が空気圧縮機１に印加されなくなって空気圧縮機１を停止させると同時に、制御回路電源がバイメタルサーモＳ及びａ接点を介してリレーコイルＨに印加され、一対のリレー接点Ｉａ、Ｉｂが閉じ、起動信号が無電圧の故障信号として故障信号線１７を介して信号受信回路１１に送られる。

以上の説明は、空気圧縮機１Ａについてのものであるが、空気圧縮機１Ｂ、１Ｃについても、油量不足等により温度が上昇した場合は、同様の動作をする。
この場合も、信号受信装置１１に出力される故障信号は１つであり、実施の形態１と同様に起動信号と故障信号と動作信号とで信号受信装置１１に設けた実施の形態１の過電流故障判定回路２０に過電流信号の代わりに温度上昇に基づく故障信号を入力することにより、どの空気圧縮機が温度上昇に基づく故障かを判定することができる。
他の空気圧縮機１Ｂ、１Ｃおよびオイルクーラやアフタークーラの冷却ファンに関しても、図６と同様の回路構成を設けることで、各機器の温度上昇による故障を出力できる。

上述したように、この実施の形態２によれば、保護回路として単一接点のバイメタルサーモ回路１８を使用し、且つ無電圧接点の故障信号の出力が必要な場合、故障信号出力用に必要な共用の故障信号出力用リレー１９は、保護回路を取り付けている機器、例えば空気圧縮機１の数に関係なく１つであるので、他に補助接点を有しない単一接点の保護回路を有している場合は、温度や過電流等の保護回路の種類に対して１つのリレーを追加するだけでよく、故障信号出力用リレーの追加を最小限に抑えることができる。
この実施の形態２では３台の空気圧縮機１により構成される車両用空気圧縮装置の温度異常保護を例に説明したが、装置に内蔵される空気圧縮機等の主要機器の数量が多ければ多いほど、また、故障信号出力用リレーが必要な保護装置の種類が多ければ多いほど、この発明の効果は大きくなる。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態１に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムの信号受信装置内の起動回路故障判定の論理回路図である。
図７は、実施の形態３における信号受信装置内に設ける起動回路故障判定の論理回路図であり、代表として空気圧縮機１Ａの起動回路故障判定回路を示している。
さらに、信号受信装置１１内には、図６に示すような起動回路故障判定回路３０が各空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃに対応して３つ設けられている。
図６に示す起動回路故障判定回路３０は、空気圧縮機１Ａの起動回路の故障を判定するためのもので、第１のアンド回路３１の入力側には起動回路８Ａの故障信号Ａと起動回路８Ｂの故障信号Ｂと起動回路８Ｃの故障信号Ｃがそれぞれ反転素子３２を介して入力され、さらに起動信号と反転素子３２を介して空気圧縮機１Ａの動作信号が入力される。
第２のアンド回路３３の入力側には起動信号と反転素子３２を介して空気圧縮機１Ａの動作信号が入力される。そして、オア回路３４の入力側には第１のアンド回路３１の出力と第２のアンド回路３３の出力が入力され、オア回路３４の出力側からは起動回路８Ａの故障判定信号が出力される。

従って、空気圧縮機１Ｂの起動回路の故障を判定する起動回路故障判定回路３０では、第１のアンド回路３１の入力側には起動回路８Ａの故障信号Ａと起動回路８Ｂの故障信号Ｂと起動回路８Ｃの故障信号Ｃがそれぞれ反転素子３２を介して入力され、さらに起動信号と反転素子３２を介して空気圧縮機１Ｂの動作信号が入力される。
第２のアンド回路３３の入力側には起動信号と反転素子３２を介して空気圧縮機１Ｂの動作信号が入力される。そして、オア回路３４の入力側には第１のアンド回路３１の出力と第２のアンド回路３３の出力が入力され、オア回路３４の出力側からは起動回路８Ｂの故障判定信号が出力される。

また、空気圧縮機１Ｃの起動回路の故障を判定する起動回路故障判定回路３０では、第１のアンド回路３１の入力側には起動回路８Ａの故障信号Ａと起動回路８Ｂの故障信号Ｂと起動回路８Ｃの故障信号Ｃがそれぞれ反転素子３２を介して入力され、さらに起動信号と反転素子３２を介して空気圧縮機１Ｃの動作信号が入力される。
第２のアンド回路３３の入力側には起動信号と反転素子３２を介して空気圧縮機１Ｃの動作信号が入力される。そして、オア回路３４の入力側には第１のアンド回路３１の出力と第２のアンド回路３３の出力が入力され、オア回路３４の出力側からは起動回路８Ｃの故障判定信号が出力される。

次に、図７に示す空気圧縮機１Ａの起動回路８Ａの故障を判定する起動回路故障判定回路３０の起動回路故障の判定について説明する。
第１のアンド回路３１の入力側に例えば電磁接触器の動作不良が発生したと見られるような場合、各故障信号Ａ、Ｂ、Ｃは何も入力されていない、且つ、起動信号が入力されているにもかかわらず、空気圧縮機１Ａの動作信号が入力されていないとき、反転素子２２で故障信号Ａ、Ｂ、Ｃと空気圧縮機１Ａの動作信号があるように反転されて入力され、第１のアンド回路３１はアンド信号をオア回路３４の一方の入力側に出力する。
また、第２のアンド回路３２には起動信号が入力されており、且つ空気圧縮機１Ａの動作信号が入力されていない場合、反転素子２２で起動信号がないように反転されて入力され、第２のアンド回路３２はアンド信号をオア回路３４の他方の入力側に出力しない。
従って、オア回路３４は空気圧縮機１Ａの起動回路に故障があると判定する。

また、例えば電磁接触器の接点溶着が発生したと見られるような場合、各故障信号Ａ、Ｂ、Ｃは何も入力されていない、且つ、起動信号が入力されていないにもかかわらず、空気圧縮機１Ａの動作信号が入力されているとき、反転素子２２で故障信号Ａ、Ｂ、Ｃがあるように反転され、空気圧縮機１Ａの動作信号がないように反転されて入力され、第１のアンド回路３１はアンド信号をオア回路３４の一方の入力側に出力しない。
また、第２のアンド回路３２には起動信号が入力されておらず、且つ空気圧縮機１Ａの動作信号が入力されている場合、反転素子２２で起動信号があるように反転されて入力され、第２のアンド回路３２はアンド信号をオア回路３４の他方の入力側に出力する。
従って、オア回路３４は空気圧縮機１Ａの起動回路に故障があると判定する。
他の空気圧縮機１Ｂ、１Ｃおよびオイルクーラやアフタークーラの冷却ファンに関しても、図７と同様の判定回路を設けることで、各機器の起動回路故障を出力できる。

上述したように、この実施の形態３によれば、空気圧縮機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの運転中に
例えば電磁接触器の動作不良が発生したと見られるような場合や電磁接触器の接点溶着が発生したと見られるような場合には各空気圧縮機１の故障信号を１本の故障信号線を介してまとめて信号受信装置１１へ出力し、信号受信装置１１に各空気圧縮機１Ａ、１Ｂ，１Ｃに対応して設けられた起動回路故障判定回路３０でそれぞれの起動回路の故障を判定することができるので、空気圧縮装置１０から信号受信装置１１への入力信号の数および艤装配線を増やすことなく、信号受信装置１１内への起動回路故障判定回路３０の追加だけで、主要機器における例えば起動回路の故障も個別に監視することができ、車両用空気圧縮装置の電気制御回路に故障が発生した場合でも、非常に迅速な対応を取ることが可能である。

本発明の実施の形態１に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムの構成を示すブロック図。同運転状況監視システムにおける空気圧縮機の過電流検出の故障信号を出力する電気回路図。同運転状況監視システムにより監視される車両用空気圧縮装置のサイクル構成を示すブロック図。同運転状況監視システムの過電流故障検出のフローチャート。同運転状況監視システムの信号受信装置内の過電流故障判定の論理回路図。本発明の実施の形態２に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムにおける温度異常を検知する単一接点のバイメタルサーモからの故障信号を無電圧接点で出力する電気回路図。本発明の実施の形態３に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムの信号受信装置内の起動回路故障判定の論理回路図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ空気圧縮機、２エアフィルタ、３オイルセパレータ、４オイルフィルタ、５オイルクーラ、６アフタークーラ、７除湿器、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ起動回路、９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ保護回路、１０車両用空気圧縮装置、１１信号受信装置。

Claims

空気圧縮装置と、信号受信装置とを備え、
前記空気圧縮装置は、
複数の主要機器と、
各主要機器に対応して設けられ、起動信号が供給されて前記主要機器を駆動する起動回路と、
各主要機器に対応して設けられ、前記起動回路の駆動を停止して前記主要機器を保護する保護回路とを備え、
前記複数の主要機器は、複数の空気圧縮機を含み、
前記信号受信装置は、
各主要機器に対応して設けられ、前記主要機器の故障を判定する主要機器故障判定回路を備え、
各起動回路は、対応する主要機器が駆動しているときに動作信号を前記主要機器故障判定回路に出力し、
各保護回路は、対応する主要機器が故障したときに故障信号を出力し、
出力された各前記故障信号は、同一の１本の故障信号線を介して前記主要機器故障判定回路に出力され、
前記主要機器故障判定回路は、
前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて前記主要機器が故障しているか否かを判定する
ことを特徴とする車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム。
前記各保護回路は、
各主要機器に流れる電流を検出し、所定の電流以下では起動回路をオン状態にし、所定の電流を越えると動作して起動回路をオフ状態にすると共に故障信号を出力する過電流継電器で構成され、
前記各主要機器故障判定回路は、
前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて過電流を判定する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム。
前記各保護回路は、
各空気圧縮機の吐出温度を検出し、設定温度以下では起動回路をオン状態にして動作信号を出力し、設定温度を超えると動作して起動回路をオフ状態にすると共にリレー動作信号を出力するバイメタルサーモ回路と、
前記バイメタルサーモ回路のリレー動作信号に基づいて動作し、無電圧の故障信号を出力する故障信号出力用リレーとで構成され、
前記各主要機器故障判定回路は、
前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて吐出温度が設定温度を超えるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム。
空気圧縮装置と、信号受信装置とを備え、
前記空気圧縮装置は、
複数の主要機器と、
各主要機器に対応して設けられ、起動信号が供給されて前記主要機器を駆動する起動回路と、
各主要機器に対応して設けられ、前記起動回路の駆動を停止して前記主要機器を保護する保護回路とを備え、
前記複数の主要機器は、複数の空気圧縮機を含み、
前記信号受信装置は、
各主要機器に対応して設けられ、前記起動回路の故障を判定する起動回路故障判定回路を備え、
各起動回路は、対応する主要機器が駆動しているときに動作信号を前記起動回路故障判定回路に出力するものであり、
各保護回路は、対応する主要機器が故障したときに故障信号を出力するものであり、
各保護回路から出力された各前記故障信号は、同一の１本の故障信号線を介して前記起動回路故障判定回路に出力され、
前記起動回路故障判定回路は、
前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて前記起動回路が故障しているか否かを判定する
ことを特徴とする車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム。