JP6448552B2 - 電子コンバータを備えた給気設備 - Google Patents

Description

本発明は、モーターによって駆動され、圧縮空気を生成する圧縮機と、生成された圧縮空気を除湿する除湿設備と、必要に応じて圧縮機を制御する電子コンバータと、電気信号を生成する複数のアナログおよび／またはデジタルセンサとを有している給気設備に関する。

本発明の使用領域は、特に鉄道車両である。鉄道車両の圧縮空気供給システムは、第１に、車両制動部に対して制動圧を提供するために用いられる。しかし、空気循環を維持するために、給気設備をあらゆる様式の輸送用車両内に配置することも可能である。

一般的に公知の従来技術から、鉄道車両における給気設備用の圧縮機駆動部が、いわゆる補助駆動コンバータによって供給されることが公知である。ここで、入力コンバータが入力電圧の整合を行い、多数の出力コンバータが種々の負荷での整合を行う。補助駆動コンバータによって給気設備だけが供給されるのではなく、例えば機器用のファンおよび空調設備等の他の機器も供給される。

給気設備の圧縮機の駆動部に供給する特別なコンバータは、殊に、鉄道車両においては例外である。圧縮機に診断設備が使用される場合には、これは、付加的な制御機器として、コンバータに依存しないで設計される。さらに、殊に鉄道運転用に設計されたコンバータのサイズは大きく、これによって、多くの構造空間が必要となり、多くの場合には重さも重い。各負荷が独自のコンバータを有しているという傾向が駆動技術においてますます定着している。これによって、新たな制御手法が生じる。ここでは、コンバータに組み込まれた付加的な電子回路によって、機器診断と信号処理とが、コンバータを介して実現される。

独国特許公開第１０２００９０５０７２０号明細書から、鉄道車両の圧縮装置が公知である。ここで制御装置は、圧縮機装置と接続可能である。第１の検出手段は、利用可能な再生制動エネルギーを検出するために設けられている。さらに、制御手段が設けられている。これは、圧縮機装置を、第１の検出手段によって検出された制動エネルギーに依存して起動させるために設けられている。この制御手段は次のように構築されている。すなわち、第１の検出手段が、設定可能な量の、利用可能な制動エネルギーを検出するとすぐに、圧縮機装置を起動させるように構築されている。さらに、第２の検出手段が設けられている。これは、鉄道車両の圧縮空気案内システム内の圧力を検出するために設けられている。制御装置の課題は、鉄道車両の圧縮機装置に対して、エネルギー消費を低減させることである。

発明の開示
本発明の課題は、圧縮機の回転数を、必要に応じて制御し、かつ、圧縮機の診断の信号も処理する給気設備を提供することである。

上述の課題は、請求項１の特徴部分に記載された構成を有する、請求項１の上位概念に記載された給気設備に基づいて解決される。

本発明の有利な発展形態は、後続の従属請求項に記載されている。

本発明では、電気信号は、電子コンバータを制御するため、および、圧縮機監視、制御するために使用可能である。ここでこの電子コンバータでは、センサによって生成された電気信号が処理され、バス信号にされる。このバス信号は、バスインタフェースでの評価のために提供可能である。有利には、電子コンバータは、電気信号を処理して、ＣＡＮバス信号にする。圧縮機とモーターを電子的に監視する特別な制御機器を省くことができる。さらに、圧縮機制御部の診断信号をインテリジェントに、コンバータの他の診断信号および制御信号と結合させて、さらに処理し、圧縮機および／または給気設備用の制御機器間のコミュニケーションによって有利な動作状態を設けることが可能になる。

本発明は、電子コンバータが、プログラマブルロジックコントローラを備えた周波数コンバータである、という技術的な教示を含む。集積されたプログラマブルロジックコントローラを介して、ユーザが規定した制御プログラムが、電子コンバータ内に実装される。このプログラムは、アナログ入力側およびデジタル入力側で信号を読み取り、これをさらに処理し、プログラミングに応じて出力周波数を調整する。電子コンバータは、有利には、圧縮機を監視するために、センサ信号を処理する８つのアナログ入力側を有している。

有利な実施例では、境界値の識別のため、および、警報信号の生成のための、制御命令を含んでいるソフトウェアが、中央制動制御機器内に格納されている。有利な形態では、マスター機能が直接的に、中央制動制御機器によって実行される。このようにして、圧縮機特有の評価ハードウェアの開発を省くことができる。評価ソフトウェアを有する、境界値識別を計算し、警報信号を生成するプログラムが、有利には、バス−マスター内に格納される。

別の有利な実施例では、境界値の識別のため、および、警報信号の生成のための、制御命令を含んでいるソフトウェアが、電子コンバータのプログラマブルロジックコントローラ内に実装されている。コンバータを有するこの実施の利点は、マスターの計算能力（ＢＳＧ）の負担を軽減する、ということである。なぜならこれは、もはや信号を伝達するだけであり、計算が省かれるからである。

有利には圧縮機は、２段式の無給油式または給油式往復圧縮機である。１段式の無給油式または給油式往復圧縮機も使用可能である。圧縮機の監視部は、２段式の無給油式往復圧縮機の場合には、複数のセンサから成る。これらのセンサは、殊に、少なくとも１つのシリンダー壁温度、冷却空気温度、出力温度並びに圧力、例えば最終圧力、中間圧力および給気フィルターでの低圧を監視する。給油式圧縮機の場合、これに対して、付加的に、殊に、油の温度および空気出力温度を監視することが有利である。

さらに、有利には、この圧縮機は回転圧縮機である。この圧縮機は有利には、１段式の回転ねじ圧縮機である。

本発明では、電子コンバータが直接的にモーターに取り付けられる、という、さらに改善された措置が提案される。これによって、コンパクトな構造様式が実現される。

有利な実施例では、モーターと圧縮機は１つの金属製カプセル内に配置されている。ここで、金属製カプセルと電子コンバータとの間に配置されており、従って、金属製カプセル外に延在しているセンサ線路は、電磁ノイズから遮蔽するシールドを有している。電子コンバータは、構造様式に起因して電磁ノイズを生じさせる。これは、診断信号のセンサ線路内でノイズを生じさせ、誤った信号を生起させる。シールドされたセンサ線路は、金属製カプセルに、有利にはプラグによって固定される。金属製カプセル内でケーブルは、シールドされずに延在する。なぜなら、このカプセル自体がシールドとして用いられるからである。使用可能な構造空間によっては、コンバータを、カプセル内に収容することも可能である。

有利には、センサ線路はシールドされた個別のより線から成る。センサ信号はシールドされて、金属製カプセルからコンバータに導かれる。多芯の、シールドされたケーブルを使用する場合には、遮蔽は、電子コンバータ内のプラグストリップまで案内されない。各個々のセンサ信号をケーブルを介して、有利には、連結ねじを通して、電子コンバータのケーシングに案内することが特に有利であることが判明している。

さらに有利には、モーターは、三相交流モーターである。三相交流モーターは、直流モーターと比べてサイズが小さく、従って、より高い出力密度を有する。さらに、三相交流モーターは、ブラシ摩滅が無いので、摩滅を伴わずに作動する。さらに動作時に電動機が発する音は小さい。

本発明を改善するさらなる措置を以降で、本発明の有利な実施例の説明とともに、図面に基づいてより詳細に説明する。

金属製カプセルを有する、本発明の除湿設備の概略的なブロック回路図 モーターに配置された電子コンバータを有する、本発明の除湿設備の概略的なブロック回路図

図１では、本発明の給気設備は、モーター１によって駆動される圧縮機２を有している。この圧縮機２には、生成された圧縮空気を除湿するための除湿設備３が割り当てられている。モーター１は三相交流モーターであり、圧縮機２は１段式の回転ねじ圧縮機である。除湿設備３は、吸収乾燥原理に基づいて動作する。さらに、圧縮機２には、種々の、アナログセンサおよびデジタルセンサ５が割り当てられている。これらのセンサは、種々の情報を検出し、センサ線路９を介して電子コンバータ４に供給する。モーター１と、圧縮機２と、センサ５は、金属製カプセル８内に配置されている。センサ５と電子コンバータ４との間に配置されているセンサ線路９は、金属製カプセル８と電子コンバータ４との間で、シールド１０を有している。センサ５によって生成された電気信号は、電子コンバータ４の制御のために、および、圧縮機２の監視のために用いられる。電子コンバータ４内では、センサ５によって生成された電気信号がバス信号へと処理される。このバス信号は、バスインタフェース６での評価のために提供される。中央制動制御機器７内には、境界値を識別するため、および、警報信号を生成するための、制御命令を含んでいるソフトウェアが格納されている。

図２には、本発明の別の除湿設備が示されている。ここでは電子コンバータ４は直接的に、モーター１に固定されている。モーターは、圧縮空気を生成するように、圧縮機２を駆動する。除湿設備３は、生成された圧縮空気を除湿する、というタスクを有している。図１とは異なり、境界値の識別のため、および、警報信号の生成のための、制御命令を含んでいるソフトウェアが、電子コンバータ４のプログラマブルロジックコントローラ内に実装されている。センサ５と電子コンバータ４との間の電気的な接続は、シールド１０を有しているセンサ線路９を介して行われる。

本発明は、上述した有利な実施例には制限されない。むしろ、これらの有利な実施例からの変更が可能である。この変更は、後続する請求項の保護範囲に含まれている。従って、例えば、センサ線路９を複数の個別のより線から形成することも可能である。これらの個別のより線は、必要である場合には、シールド１０を有している。さらに圧縮機は、２段式の、無給油式または給油式の往復圧縮機であり得る。

これに加えて、「umfassend」とは、他のエレメントまたはステップを排除するものではなく、「eine」または「ein」は、複数形を排除するものではないということに留意されたい。さらに、上述の実施例のうちの１つを参照して記載された特徴またはステップを、上述した他の実施例の他の特徴またはステップと組み合わせても使用することができる、ということに留意されたい。特許請求の範囲での参照番号は、制限するものと見なされるべきではない。

１ モーター、 ２ 圧縮機、 ３ 除湿設備、 ４ 電子コンバータ、 ５ センサ、 ６ バスインタフェース、 ７ 制動制御機器、 ８ 金属製カプセル、 ９ センサ線路、 １０ シールド

Claims (6)

1. 給気設備であって、当該給気設備は、
   モーター（１）によって駆動され、圧縮空気を生成する圧縮機（２）と、
   当該生成された圧縮空気を除湿する除湿設備（３）と、
   必要に応じて圧縮機を制御する電子コンバータ（４）と、
   電気信号を生成する、複数のアナログおよび／またはデジタルセンサ（５）とを有している、給気設備において、
   前記電気信号は、前記電子コンバータ（４）を制御するため、前記圧縮機（２）を監視するため、および、前記圧縮機（２）を制御するために使用可能であり、
   前記電子コンバータ（４）において、前記センサ（５）によって生成された電気信号が処理されて、バスインタフェース（６）での評価のために提供されるバス信号が形成され、
   前記モーター（１）と前記圧縮機（２）は金属製カプセル（８）内に配置されており、
   前記金属製カプセル（８）と前記電子コンバータ（４）との間に配置されており、前記金属製カプセル（８）外に延在しているセンサ線路（９）は、電磁ノイズから遮蔽するシールド（１０）を有しており、
   前記電子コンバータ（４）は、プログラマブルロジックコントローラを備えた周波数コンバータである、ことを特徴とする給気設備。
2. 前記圧縮機（２）は、２段式の無給油式または給油式の往復圧縮機である、請求項１記載の給気設備。
3. 前記圧縮機（２）は、回転圧縮機である、請求項１記載の給気設備。
4. 前記電子コンバータ（４）は、直接的に、前記モーター（１）に固定されている、請求項１記載の給気設備。
5. 前記センサ線路（９）は、シールドされている、個別のより線から成る、請求項１記載の給気設備。
6. 前記モーター（１）は、三相交流モーターである、請求項１記載の給気設備。

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