JP6942075B2 - Ventilation and air conditioning system for vehicles and ventilation method - Google Patents

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Description

本発明は、車両用換気空調システム及び換気方法に関する。 The present invention relates to a vehicle ventilation air conditioning system and a ventilation method.

鉄道車両用の空調装置では、調和空気を客室内に送風するのみならず、新鮮な外気を車内に導入するため、換気運転を行う場合がある。従来、このような空調装置の換気運転においては、換気量は常に一定であるのが一般的である。また、特許文献１には、トンネルに入る直前に換気量を上げて客室内に流入する外気量を増やすことが開示されている。 Air conditioners for railroad vehicles not only blow harmonious air into the cabin, but also introduce fresh outside air into the vehicle, so ventilation operation may be performed. Conventionally, in the ventilation operation of such an air conditioner, the ventilation volume is generally always constant. Further, Patent Document 1 discloses that the ventilation volume is increased immediately before entering the tunnel to increase the amount of outside air flowing into the guest room.

特開２００１−８８６９９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-88699

上記特許文献１では、鉄道車両の乗降扉が開状態であるときには換気を停止することが開示されている。しかしながら、乗降扉が開いているときに換気を停止すれば、十分な換気ができなくなるおそれがある。一方で、換気量を常に一定とした場合には、乗降扉が開いているときに空調装置が過負荷となり、客室内の温度が目標温度から大きくずれたままとなって乗客が不快に感じるようになるおそれがあるうえ、消費電力が増大するおそれがある。 The above-mentioned Patent Document 1 discloses that ventilation is stopped when the entrance / exit door of a railway vehicle is in an open state. However, if ventilation is stopped when the entrance / exit door is open, sufficient ventilation may not be possible. On the other hand, if the ventilation volume is always constant, the air conditioner will be overloaded when the doors are open, and the temperature inside the cabin will remain significantly different from the target temperature, making passengers feel uncomfortable. In addition, the power consumption may increase.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、過不足のない適切な換気を行うことができる車両用換気空調システム及び換気方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a ventilation air-conditioning system for a vehicle and a ventilation method capable of performing appropriate ventilation in just proportion.

上記目的を達成するため、本発明の車両用換気空調システムは、鉄道車両の換気及び空調を行う車両用換気空調システムであって、換気部と、空調部と、駆動部と、監視部と、制御部と、を備える。換気部には、外気を取り入れる換気送風機が設けられている。空調部は、換気部と一体化して設けられ、換気送風機で取り入れられた外気と鉄道車両の客室から排出された戻り空気とを混合して取り込み、取り込んだ空気に対して熱交換を行った後で客室に送ることにより、客室の室内温度を目標温度に制御する。駆動部は、入力される指令に従って、換気送風機をインバータにより周波数駆動する。監視部は、客室における開状態にある扉枚数を含む乗降扉の開閉状態と、鉄道車両の走行速度とを監視する。制御部は、監視部で監視される客室における乗降扉の開閉状態と、鉄道車両の走行速度とに基づいて、換気送風機に強制的に換気させる強制換気量に応じた指令を駆動部に出力する。制御部は、監視部で監視される乗降扉の開閉状態に基づいて、乗降扉が開状態にあるか否かを判定する。制御部は、乗降扉が開状態にないと判定した場合に、監視部で監視される鉄道車両の走行速度が基準速度を下回ると、第１の換気量に応じた指令を駆動部に出力し、鉄道車両の走行速度が基準速度を上回り、かつ、室内温度と目標温度との差が基準値を越えると、第１の換気量よりも多い第２の換気量に応じた指令を駆動部に出力する。制御部は、乗降扉が開状態にあると判定した場合に、第１の換気量よりも少ない第３の換気量に応じた指令を駆動部に出力する。 In order to achieve the above object, the vehicle ventilation and air conditioning system of the present invention is a vehicle ventilation and air conditioning system that ventilates and air-conditions a railroad vehicle, and includes a ventilation unit, an air conditioning unit, a drive unit, a monitoring unit, and the like. It includes a control unit. The ventilation section is provided with a ventilation blower that takes in outside air. The air-conditioning unit is provided integrally with the ventilation unit, and after mixing and taking in the outside air taken in by the ventilation blower and the return air discharged from the passenger compartment of the railcar, and exchanging heat with the taken-in air. By sending to the guest room with, the room temperature of the guest room is controlled to the target temperature. The drive unit frequency-drives the ventilation blower by the inverter according to the input command. The monitoring unit monitors the open / closed state of the entrance / exit doors including the number of open doors in the passenger cabin and the traveling speed of the railroad vehicle. The control unit outputs a command to the drive unit according to the forced ventilation volume for forcibly ventilating the ventilation blower based on the open / closed state of the entrance / exit door in the passenger cabin monitored by the monitoring unit and the traveling speed of the railway vehicle. .. The control unit determines whether or not the entrance / exit door is in the open state based on the open / closed state of the entrance / exit door monitored by the monitoring unit. When the control unit determines that the entrance / exit door is not in the open state and the traveling speed of the railroad vehicle monitored by the monitoring unit falls below the reference speed, the control unit outputs a command corresponding to the first ventilation volume to the drive unit. , When the traveling speed of the railroad vehicle exceeds the reference speed and the difference between the room temperature and the target temperature exceeds the reference value, a command corresponding to the second ventilation volume, which is larger than the first ventilation volume, is sent to the drive unit. Output. When the control unit determines that the entrance / exit door is in the open state, the control unit outputs a command corresponding to the third ventilation volume, which is smaller than the first ventilation volume, to the drive unit.

本発明によれば、鉄道車両の走行速度が基準速度を上回り、かつ、客室の室内温度と空調の目標温度との差が大きい場合には、制御部が換気送風機による換気量を多くする。さらに、鉄道車両の乗降扉が開状態にある場合には、制御部が換気送風機による換気量を少なくする。このように、換気送風機による換気量を、鉄道車両の客室の状況に応じて増減することができるので、過不足のない適切な換気を行うことができる。 According to the present invention, when the traveling speed of the railroad vehicle exceeds the reference speed and the difference between the room temperature of the passenger compartment and the target temperature of the air conditioner is large, the control unit increases the ventilation volume by the ventilation blower. Further, when the entrance / exit door of the railway vehicle is in the open state, the control unit reduces the ventilation volume by the ventilation blower. In this way, the ventilation volume of the ventilation blower can be increased or decreased according to the condition of the passenger compartment of the railway vehicle, so that appropriate ventilation can be performed without excess or deficiency.

（Ａ）は、低速走行中の鉄道車両を示す模式図、（Ｂ）は、高速走行中の鉄道車両を示す模式図、（Ｃ）は、乗降扉が開状態にある鉄道車両を示す模式図(A) is a schematic diagram showing a railroad vehicle traveling at low speed, (B) is a schematic diagram showing a railroad vehicle traveling at high speed, and (C) is a schematic diagram showing a railroad vehicle with an open door. 本発明の実施の形態１に係る車両用換気空調システムを構成する換気空調装置の構成及び空気の流れを示す模式図Schematic diagram showing the configuration and air flow of the ventilation air-conditioning apparatus constituting the vehicle ventilation air-conditioning system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態１に係る車両用換気空調システムの制御系の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the control system of the ventilation air-conditioning system for a vehicle which concerns on Embodiment 1 of this invention. 空調制御装置の換気制御処理のフローチャートFlow chart of ventilation control processing of air conditioning control device 乗降扉の開閉状態を判定する処理に関するタイミングチャートTiming chart related to the process of determining the open / closed state of the entrance / exit door 鉄道車両の走行速度と換気量との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the traveling speed of a railroad vehicle and the ventilation volume 本発明の実施の形態２に係る車両用換気空調システムの制御系の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the control system of the ventilation air-conditioning system for a vehicle which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る車両用換気空調システムを構成する空調制御装置の換気制御処理のフローチャートFlow chart of ventilation control processing of the air conditioning control device constituting the vehicle ventilation air conditioning system according to the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態４に係る車両用換気空調システムを構成する空調制御装置の換気制御処理のフローチャートFlow chart of ventilation control processing of the air conditioning control device constituting the vehicle ventilation air conditioning system according to the fourth embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図中、同一又は対応する部分には同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。本実施の形態に係る車両用換気空調システムは、高速鉄道に用いられる鉄道車両の換気及び空調を行う。 (Embodiment 1)
First, Embodiment 1 of the present invention will be described. The vehicle ventilation and air conditioning system according to the present embodiment ventilates and air-conditions a railway vehicle used for a high-speed railway.

図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、鉄道車両１には、内部に客室２が設けられている。客室２には、定員人数が定められている。定員人数は、一般的には、客室２の床面積の大きさによって決まる。図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）では、便宜的に、鉄道車両１の定員人数を５人として示しており、３人が実際に乗車していることを表している。 As shown in FIGS. 1 (A), 1 (B), and 1 (C), the railroad vehicle 1 is provided with a passenger compartment 2 inside. The number of people in guest room 2 is fixed. The capacity is generally determined by the size of the floor area of the guest room 2. In FIGS. 1 (A), 1 (B), and 1 (C), for convenience, the capacity of the railway vehicle 1 is shown as 5 people, indicating that 3 people are actually on board. There is.

鉄道車両１の下部には、台車４が２台設けられている。台車４には、それぞれ車軸が２本設けられている。台車４が、鉄道車両１を支持しつつ車軸が線路Ｓ上で回転することにより、鉄道車両１が線路Ｓ上を走行する。台車４には、鉄道車両１の台車４にかかる客室２の荷重を検出する荷重センサ５が設けられており、荷重センサ５で検出される荷重の増分から、乗車人数を推定することができる。図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）では、荷重センサ５での荷重の増分を人間の平均体重で除算すれば、乗車人数が３人であることを割り出すことができる。 Two bogies 4 are provided below the railroad vehicle 1. Each of the bogies 4 is provided with two axles. The bogie 4 supports the railroad vehicle 1 and the axle rotates on the railroad track S, so that the railroad car 1 travels on the railroad track S. The bogie 4 is provided with a load sensor 5 that detects the load of the passenger compartment 2 on the bogie 4 of the railroad vehicle 1, and the number of passengers can be estimated from the increment of the load detected by the load sensor 5. In FIGS. 1 (A), 1 (B) and 1 (C), it can be determined that the number of passengers is 3 by dividing the increase in the load by the load sensor 5 by the average human body weight. ..

また、鉄道車両１には、乗降扉３が設けられている。乗降扉３は開閉して、乗客が客室２に出入りするのに用いられる。鉄道車両１は高速に走行する車両であるため、乗降扉３は、鉄道車両１の進行方向に向かって前後左右にのみ設けられている。 Further, the railroad vehicle 1 is provided with an entrance / exit door 3. The entrance / exit door 3 is opened and closed to allow passengers to enter and exit the guest room 2. Since the railroad vehicle 1 is a vehicle that travels at high speed, the entrance / exit doors 3 are provided only on the front, rear, left, and right sides in the traveling direction of the railroad vehicle 1.

鉄道車両１の２台の台車４の間には、換気空調装置１０及び空調装置１１が設けられている。換気空調装置１０は、客室２の換気及び空調制御を行い、空調装置１１は、客室２の空調制御を行う。高速車両である鉄道車両１は、一般の通勤用の鉄道車両と比較して、乗客の呼気により客室２の二酸化炭素の濃度が増えやすい傾向があり、より多くの新鮮な空気による換気を必要とする。このため、鉄道車両１には、換気と空調とを同時に行う換気空調装置１０が取り付けられている。 A ventilation air conditioner 10 and an air conditioner 11 are provided between the two bogies 4 of the railroad vehicle 1. The ventilation air conditioner 10 controls the ventilation and air conditioning of the guest room 2, and the air conditioner 11 controls the air conditioning of the guest room 2. Compared to general commuter railcars, railcars 1, which are high-speed vehicles, tend to have a higher concentration of carbon dioxide in cabin 2 due to the exhalation of passengers, and require more ventilation with fresh air. do. Therefore, the railway vehicle 1 is equipped with a ventilation air-conditioning device 10 that simultaneously performs ventilation and air-conditioning.

図１（Ａ）に示すように、乗降扉３が閉状態にあり、鉄道車両１が低速で走行している場合、換気空調装置１０は、客室２の乗車人数に応じた換気制御を行う。図１（Ａ）に示すように、客室２に３人乗車している場合には、換気空調装置１０は、定員人数である５人が乗車していた場合よりも小さい５分の３の換気量で換気制御を行う。 As shown in FIG. 1A, when the entrance / exit door 3 is in the closed state and the railroad vehicle 1 is traveling at a low speed, the ventilation air conditioner 10 performs ventilation control according to the number of passengers in the passenger cabin 2. As shown in FIG. 1 (A), when three passengers are in the cabin 2, the ventilation air conditioner 10 has three-fifths of ventilation, which is smaller than that when five passengers are on board. Ventilation is controlled by the amount.

ここで、低速とは、後述する基準速度を下回る走行速度で鉄道車両１が走行する状態をいう。また、換気量とは、単位時間当たりで換気される空気の量であり、換気速度ともいう。なお、以下では、客室の換気に必要な換気量を必要換気量という。 Here, the low speed means a state in which the railway vehicle 1 travels at a traveling speed lower than the reference speed described later. The ventilation volume is the amount of air ventilated per unit time, and is also called the ventilation rate. In the following, the ventilation volume required for ventilation of the guest room is referred to as the required ventilation volume.

また、図１（Ｂ）に示すように、乗降扉３が閉状態で、鉄道車両１が高速で走行し、客室２の室内温度と、換気空調装置１０及び空調装置１１の目標温度との乖離が大きい場合には、換気空調装置１０は、客室２の乗車人数に応じた換気量より多い換気量で換気を行う。 Further, as shown in FIG. 1B, the railroad vehicle 1 travels at high speed with the entrance / exit door 3 closed, and the difference between the indoor temperature of the cabin 2 and the target temperatures of the ventilation air conditioner 10 and the air conditioner 11 When is large, the ventilation air conditioner 10 ventilates with a ventilation volume larger than the ventilation volume according to the number of passengers in the guest room 2.

ここで、高速とは、後述する基準速度を越える走行速度で鉄道車両１が走行する状態をいう。換気空調装置１０では、換気量を一定にした場合であっても、鉄道車両１が高速で走行しているときには、低速に走行しているときよりも客室２に供給される新鮮な空気の量が減る。このため、空調された客室２の室内温度が目標温度に到達することが難しくなり、乗客に不快感を与えるおそれがある。そこで、本実施の形態では、鉄道車両１が高速で走行し、客室２の室内温度と目標温度との乖離が大きい場合に、換気空調装置１０は、換気量を増やしている。 Here, the high speed means a state in which the railway vehicle 1 travels at a traveling speed exceeding a reference speed described later. In the ventilation air conditioner 10, even when the ventilation volume is constant, the amount of fresh air supplied to the cabin 2 when the railroad vehicle 1 is traveling at high speed is higher than that when traveling at low speed. Is reduced. For this reason, it becomes difficult for the room temperature of the air-conditioned cabin 2 to reach the target temperature, which may cause discomfort to the passengers. Therefore, in the present embodiment, when the railroad vehicle 1 travels at a high speed and the difference between the indoor temperature of the guest room 2 and the target temperature is large, the ventilation air conditioner 10 increases the ventilation volume.

さらに、図１（Ｃ）に示すように、鉄道車両１が駅のホームＨに到着し、乗降扉３が開状態にある場合には、換気空調装置１０は、乗降扉３を介して出入りする空気の分だけ、乗車人数に応じた換気量よりも小さい換気量で換気を行う。換気空調装置１０が必要以上に客室２の換気を行うのを防ぐためである。ここで、開状態にある乗降扉３を介して自然に換気される換気量を自然換気量ともいう。 Further, as shown in FIG. 1C, when the railroad vehicle 1 arrives at the platform H of the station and the entrance / exit door 3 is in the open state, the ventilation air conditioner 10 enters / exits through the entrance / exit door 3. Ventilate with a ventilation volume smaller than the ventilation volume according to the number of passengers by the amount of air. This is to prevent the ventilation air conditioner 10 from ventilating the guest room 2 more than necessary. Here, the ventilation volume naturally ventilated through the entrance / exit door 3 in the open state is also referred to as a natural ventilation volume.

上述の制御を行う換気空調装置１０は、図２に示すように、客室２の空調を行う室内機２０と、室内機２０と協働して動作する室外機２１とを備える。室内機２０は、客室２の換気を行う換気部２０Ａと、客室２の空調を行う空調部２０Ｂと、を備える。 As shown in FIG. 2, the ventilation air-conditioning device 10 that performs the above-mentioned control includes an indoor unit 20 that air-conditions the guest room 2 and an outdoor unit 21 that operates in cooperation with the indoor unit 20. The indoor unit 20 includes a ventilation unit 20A for ventilating the guest room 2 and an air conditioning unit 20B for air-conditioning the guest room 2.

換気部２０Ａには、外部と連通する開口である外気吸入口２０ａと、外気を取り入れる換気送風機２０ｂとが設けられている。換気送風機２０ｂが動作すると、新鮮な空気である外気は、外気吸入口２０ａから取り込まれて換気送風機２０ｂにより室内機２０に送られる。 The ventilation unit 20A is provided with an outside air suction port 20a, which is an opening that communicates with the outside, and a ventilation blower 20b that takes in outside air. When the ventilation blower 20b operates, the outside air, which is fresh air, is taken in from the outside air suction port 20a and sent to the indoor unit 20 by the ventilation blower 20b.

空調部２０Ｂは、換気部２０Ａと一体化して設けられている。空調部２０Ｂには、客室２と連通する戻り空気口２０ｃと、空調部２０Ｂ内に取り込まれた空気を送る室内送風機２０ｄと、熱交換を行う熱交換器２０ｅとが設けられている。室内送風機２０ｄは、換気送風機２０ｂで取り入れられた外気と、鉄道車両１の客室２から戻り空気口２０ｃを介して排出された戻り空気とを混合して取り込み、その混合空気を熱交換器２０ｅに送る。熱交換器２０ｅは、空調部２０Ｂと室外機２１との間を循環する冷媒回路の一部であり、混合空気と熱交換を行う。熱交換が行われた混合空気は、冷気として吹き出し口２０ｆを介して客室２に送られる。このように、空調部２０Ｂは、取り込んだ混合空気に対して熱交換を行った後に客室２に送ることにより、客室２の室内温度を目標温度に制御する。客室２の車内温度は、温度センサ７で検出され、フィードバック制御に用いられる。 The air conditioning unit 20B is provided integrally with the ventilation unit 20A. The air-conditioning unit 20B is provided with a return air port 20c that communicates with the guest room 2, an indoor blower 20d that sends air taken into the air-conditioning unit 20B, and a heat exchanger 20e that exchanges heat. The indoor blower 20d mixes and takes in the outside air taken in by the ventilation blower 20b and the return air discharged from the passenger compartment 2 of the railway vehicle 1 through the return air port 20c, and the mixed air is taken into the heat exchanger 20e. send. The heat exchanger 20e is a part of a refrigerant circuit that circulates between the air conditioning unit 20B and the outdoor unit 21, and exchanges heat with the mixed air. The heat-exchanged mixed air is sent to the guest room 2 as cold air through the outlet 20f. In this way, the air-conditioning unit 20B controls the room temperature of the guest room 2 to the target temperature by sending the mixed air taken in to the guest room 2 after heat exchange. The temperature inside the cabin 2 is detected by the temperature sensor 7 and used for feedback control.

上述のように、換気空調装置１０では、換気部２０Ａで吸入された新鮮な空気が、空調部２０Ｂで戻り空気と混合され、客室２に送られる。このようにして、換気空調装置１０は、換気と空調とを同時に行う。なお、換気送風機２０ｂにより、客室２に送られる換気量を以下では、強制換気量という。 As described above, in the ventilation air-conditioning device 10, the fresh air sucked in by the ventilation unit 20A is mixed with the return air in the air-conditioning unit 20B and sent to the guest room 2. In this way, the ventilation air conditioner 10 performs ventilation and air conditioning at the same time. The ventilation volume sent to the guest room 2 by the ventilation blower 20b is hereinafter referred to as a forced ventilation volume.

図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に戻り、空調装置１１は、図２の換気空調装置１０の構成のうち、換気部２０Ａを有しない構成となっている。 Returning to FIGS. 1 (A), 1 (B) and 1 (C), the air conditioner 11 has a configuration in which the ventilation air conditioner 10 of FIG. 2 does not have the ventilation unit 20A.

換気空調装置１０による換気制御及び空調制御を行うため、図３に示すように、鉄道車両１には、空調制御装置５０を中心とした換気及び空調制御の制御系、すなわち車両用換気空調システム１００が構築されている。車両用換気空調システム１００は、鉄道車両１の１両単位の構成要素として、上述の換気空調装置１０及び空調装置１１に加え、駆動部としての換気送風機２０ｂを駆動する換気インバータ５２と、室内送風機２０ｄを駆動する室内インバータ５３と、鉄道車両１の状態を監視する監視部５１と、客室２の換気及び空調を制御する空調制御装置５０と、を備える。 In order to perform ventilation control and air conditioning control by the ventilation air conditioning device 10, as shown in FIG. 3, the railroad vehicle 1 is provided with a ventilation and air conditioning control control system centered on the air conditioning control device 50, that is, a vehicle ventilation air conditioning system 100. Has been built. In addition to the above-mentioned ventilation air-conditioning device 10 and air-conditioning device 11, the vehicle ventilation air-conditioning system 100 includes a ventilation inverter 52 for driving a ventilation blower 20b as a drive unit and an indoor blower as components of one car unit of the railway vehicle 1. It includes an indoor inverter 53 that drives 20d, a monitoring unit 51 that monitors the state of the railway vehicle 1, and an air conditioning control device 50 that controls ventilation and air conditioning of the cabin 2.

駆動部としての換気インバータ５２は、換気空調装置１０に組み込まれている。換気インバータ５２は、入力される換気量に応じた指令に従って、換気送風機２０ｂを周波数駆動する。換気インバータ５２は、指令された換気量に対応する回転数で換気送風機２０ｂのコンプレッサを回転させる可変周波数制御、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行って、換気送風機２０ｂの換気量を可変に駆動する。 The ventilation inverter 52 as a drive unit is incorporated in the ventilation air conditioner 10. The ventilation inverter 52 frequency-drives the ventilation blower 20b according to a command corresponding to the input ventilation volume. The ventilation inverter 52 variably drives the ventilation volume of the ventilation blower 20b by performing variable frequency control and PWM (Pulse Width Modulation) control to rotate the compressor of the ventilation blower 20b at a rotation speed corresponding to the commanded ventilation volume. ..

室内インバータ５３は、換気空調装置１０に組み込まれている。室内インバータ５３は、入力される換気量に応じた指令に従って、室内送風機２０ｄを周波数駆動する。具体的には、室内インバータ５３は、可変周波数制御を行って、室内送風機２０ｄの換気量を可変に駆動する。 The indoor inverter 53 is incorporated in the ventilation air conditioner 10. The indoor inverter 53 frequency-drives the indoor blower 20d according to a command according to the input ventilation volume. Specifically, the indoor inverter 53 performs variable frequency control to variably drive the ventilation volume of the indoor blower 20d.

なお、換気空調装置１０には、客室２の室内温度を検出する温度センサ７が設けられている。温度センサ７は、客室２内に設けられていてもよい。 The ventilation air conditioner 10 is provided with a temperature sensor 7 that detects the room temperature of the guest room 2. The temperature sensor 7 may be provided in the guest room 2.

監視部５１は、この他、客室２における乗客の乗車率と、客室２における乗降扉３の開閉状態を監視する。具体的には、監視部５１は、荷重センサ５によって検出される荷重と、自号車の定員人数とに基づいて、上述のようにして、鉄道車両１の客室２における乗車率を算出する。さらに、監視部５１は、乗降扉３の開閉状態を制御する乗降扉制御部８からの信号に基づいて、乗降扉３の開閉状態を監視する。乗降扉３の開閉状態には、乗降扉３の開口面積、開状態にある乗降扉３の枚数の情報が含まれる。監視部５１は、空調制御装置５０から、空調に関する情報を受信する。このような情報には、室内温度、目標温度、湿度、気圧、換気に関する情報がある。 In addition, the monitoring unit 51 monitors the passenger occupancy rate in the passenger cabin 2 and the open / closed state of the entrance / exit door 3 in the passenger cabin 2. Specifically, the monitoring unit 51 calculates the occupancy rate of the railway vehicle 1 in the passenger compartment 2 as described above based on the load detected by the load sensor 5 and the capacity of the own vehicle. Further, the monitoring unit 51 monitors the open / closed state of the boarding / alighting door 3 based on the signal from the boarding / alighting door control unit 8 that controls the open / closed state of the boarding / alighting door 3. The opened / closed state of the boarding / alighting door 3 includes information on the opening area of the boarding / alighting door 3 and the number of the boarding / alighting doors 3 in the open state. The monitoring unit 51 receives information on air conditioning from the air conditioning control device 50. Such information includes information on room temperature, target temperature, humidity, air pressure, and ventilation.

中央制御装置６０は、鉄道車両１が連結された先頭車両に設けられており、複数の鉄道車両１で編成された列車全体を統括制御する。速度センサ６は、鉄道車両１の走行速度を検出して、中央制御装置６０に送る。中央制御装置６０は、速度センサ６から送られた鉄道車両１の走行速度を、監視部５１に送る。監視部５１は、中央制御装置６０から送られる鉄道車両１の走行速度を空調制御装置５０に送る。一方で、中央制御装置６０は、監視部５１からの監視情報を入力する。中央制御装置６０は、編成された全ての号車の鉄道車両１の監視部５１と、各種情報の送受信を行っている。 The central control device 60 is provided on the leading vehicle to which the railway vehicles 1 are connected, and controls the entire train formed by the plurality of railway vehicles 1. The speed sensor 6 detects the traveling speed of the railway vehicle 1 and sends it to the central control device 60. The central control device 60 sends the traveling speed of the railway vehicle 1 sent from the speed sensor 6 to the monitoring unit 51. The monitoring unit 51 sends the traveling speed of the railway vehicle 1 sent from the central control device 60 to the air conditioning control device 50. On the other hand, the central control device 60 inputs the monitoring information from the monitoring unit 51. The central control device 60 transmits and receives various information to and from the monitoring unit 51 of the railroad vehicle 1 of all the organized cars.

監視部５１で監視される乗車率、乗降扉３の開閉状態、鉄道車両１の走行速度の情報は、空調制御装置５０に送られる。空調制御装置５０は、これらの情報に基づいて、換気送風機２０ｂによって換気される強制換気量に応じた回転数の指令を換気インバータ５２に出力して換気制御を行う。さらに、空調制御装置５０は、室内送風機２０ｄを駆動する回転数の指令を室内インバータ５３に出力して空調制御を行う。 Information on the boarding rate monitored by the monitoring unit 51, the open / closed state of the boarding / alighting door 3, and the traveling speed of the railroad vehicle 1 is sent to the air conditioning control device 50. Based on this information, the air conditioning control device 50 outputs a command of the number of rotations corresponding to the forced ventilation volume ventilated by the ventilation blower 20b to the ventilation inverter 52 to perform ventilation control. Further, the air conditioning control device 50 outputs a command of the number of revolutions for driving the indoor blower 20d to the indoor inverter 53 to control the air conditioning.

より具体的には、空調制御装置５０は、監視部５１で監視される乗降扉３の開閉状態に基づいて、乗降扉３が開状態にあるか否かを判定する。また、空調制御装置５０は、乗降扉３が開状態にないと判定した場合に、監視部５１で監視される鉄道車両１の走行速度が基準速度を下回ると、第１の換気量、すなわち必要換気量に応じた回転数の指令を換気インバータ５２に指令する。なお、ここでの基準速度は、図６に示す第２の基準速度Ｈ２となる。 More specifically, the air conditioning control device 50 determines whether or not the entrance / exit door 3 is in the open state based on the open / closed state of the entrance / exit door 3 monitored by the monitoring unit 51. Further, when the air conditioning control device 50 determines that the entrance / exit door 3 is not in the open state and the traveling speed of the railway vehicle 1 monitored by the monitoring unit 51 is lower than the reference speed, the first ventilation volume, that is, is required. The ventilation inverter 52 is instructed to command the number of revolutions according to the ventilation volume. The reference speed here is the second reference speed H2 shown in FIG.

一方、空調制御装置５０は、鉄道車両１の走行速度が基準速度を上回り、かつ、温度センサ７で検出される室内温度と空調の目標温度との差が基準値を越えると、必要換気量よりも多い第２の換気量に応じた回転数を、換気インバータ５２に指令する。なお、ここでの基準速度は、図６に示す第１の基準速度Ｈ１となる。 On the other hand, in the air conditioning control device 50, when the traveling speed of the railroad vehicle 1 exceeds the reference speed and the difference between the indoor temperature detected by the temperature sensor 7 and the target temperature of the air conditioning exceeds the reference value, the required ventilation amount is increased. The ventilation inverter 52 is instructed to rotate at a speed corresponding to the second ventilation volume, which is often large. The reference speed here is the first reference speed H1 shown in FIG.

さらに、空調制御装置５０は、乗降扉３が開状態にあると判定した場合に、必要換気量よりも自然換気量だけ少ない第３の換気量に応じた回転数を換気インバータ５２に指令する。 Further, when the air conditioning control device 50 determines that the entrance / exit door 3 is in the open state, the air conditioning control device 50 commands the ventilation inverter 52 to instruct the ventilation inverter 52 to rotate according to the third ventilation volume, which is smaller than the required ventilation volume by the natural ventilation volume.

なお、空調制御装置５０は、上述のように換気空調装置１０を制御するとともに、空調装置１１も制御している。 The air conditioning control device 50 controls the ventilation air conditioning device 10 as described above, and also controls the air conditioning device 11.

空調制御装置５０は、ハードウエアの構成要素として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０ａ、メモリ５０ｂ、記憶部５０ｃ及び入出力部５０ｄを備える。メモリ５０ｂ、記憶部５０ｃ、入出力部５０ｄはいずれも内部バス５０ｅを介してＣＰＵ５０ａに接続されている。 The air conditioning control device 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 50a, a memory 50b, a storage unit 50c, and an input / output unit 50d as hardware components. The memory 50b, the storage unit 50c, and the input / output unit 50d are all connected to the CPU 50a via the internal bus 50e.

ＣＰＵ５０ａは、情報処理を行う中央処理装置である。空調制御装置５０では、ＣＰＵ５０ａが、記憶部５０ｃに記憶されているプログラムを実行することにより、空調制御装置５０の上述の機能が実現される。 The CPU 50a is a central processing unit that performs information processing. In the air conditioning control device 50, the above-mentioned function of the air conditioning control device 50 is realized by the CPU 50a executing the program stored in the storage unit 50c.

メモリ５０ｂは、ＲＡＭ（Random-Access Memory）である。メモリ５０ｂには、記憶部５０ｃに記憶されているプログラムがロードされる。この他、メモリ５０ｂは、ＣＰＵ５０ａの作業領域（データの一時記憶領域）として用いられる。 The memory 50b is a RAM (Random-Access Memory). The program stored in the storage unit 50c is loaded into the memory 50b. In addition, the memory 50b is used as a work area (temporary data storage area) of the CPU 50a.

記憶部５０ｃは、フラッシュメモリ、ハードディスクの不揮発性メモリである。記憶部５０ｃは、空調制御装置５０における換気制御及び空調制御に必要な情報を記憶する。 The storage unit 50c is a flash memory or a non-volatile memory of a hard disk. The storage unit 50c stores information necessary for ventilation control and air conditioning control in the air conditioning control device 50.

入出力部５０ｄは、外部機器との入出力インターフェイスである。入出力部５０ｄは、監視部５１、温度センサ７、換気インバータ５２、室内インバータ５３及び空調装置１１と接続されており、これらとの間でデータ入力又はデータ出力を行う。 The input / output unit 50d is an input / output interface with an external device. The input / output unit 50d is connected to a monitoring unit 51, a temperature sensor 7, a ventilation inverter 52, an indoor inverter 53, and an air conditioner 11, and data input or data output is performed between them.

次に、本実施の形態に係る車両用換気空調システム１００の動作について説明する。ここでは、車両用換気空調システム１００を構成する空調制御装置５０のＣＰＵ５０ａによる換気空調装置１０を用いた換気制御処理の流れについて説明する。 Next, the operation of the vehicle ventilation air conditioning system 100 according to the present embodiment will be described. Here, the flow of the ventilation control process using the ventilation air-conditioning device 10 by the CPU 50a of the air-conditioning control device 50 constituting the vehicle ventilation air-conditioning system 100 will be described.

図４に示すように、まず、ＣＰＵ５０ａは、監視部５１から送られる乗降扉３の開閉状態に基づいて、乗降扉３が開状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。図５に示すように、監視部５１から送られる乗降扉３の開閉状態の監視情報が、乗降扉３が閉状態から開状態に移行したことを示した時点ｔ１で、ＣＰＵ５０ａは、乗降扉３が開状態にあると判定する。 As shown in FIG. 4, first, the CPU 50a determines whether or not the entrance / exit door 3 is in the open state based on the open / closed state of the entrance / exit door 3 sent from the monitoring unit 51 (step S10). As shown in FIG. 5, at the time t1 when the monitoring information of the open / closed state of the boarding / alighting door 3 sent from the monitoring unit 51 indicates that the boarding / alighting door 3 has changed from the closed state to the open state, the CPU 50a has the boarding / alighting door 3 Is determined to be in the open state.

一方、乗降扉３が実際に開状態から閉状態に移行した時点ｔ２でも、ＣＰＵ５０ａは、乗降扉３が閉状態になったとは判定しない。時点ｔ２経過後、走行速度が閾値αを越えるまで、ＣＰＵ５０ａは、乗降扉３が開状態にあると判定する。時点ｔ３において、走行速度が閾値αを越えると、ＣＰＵ５０ａは、閉状態に移行したと判定する。なお、閾値αは、図６の第２の基準速度Ｈ２よりも低く設定されている。 On the other hand, even at t2 when the entrance / exit door 3 actually shifts from the open state to the closed state, the CPU 50a does not determine that the entrance / exit door 3 is in the closed state. After the passage of the time point t2, the CPU 50a determines that the entrance / exit door 3 is in the open state until the traveling speed exceeds the threshold value α. At the time point t3, when the traveling speed exceeds the threshold value α, the CPU 50a determines that the state has shifted to the closed state. The threshold value α is set lower than the second reference speed H2 in FIG.

乗降扉３が閉状態に移行した後は、客室２に乗り込んできた乗客の移動が発生する。このため、乗降扉３が実際に開状態から閉状態に移行した後、鉄道車両１の走行速度が閾値α以上に達するまでは客室２の換気状態は安定しない。そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ５０ａは、時点ｔ３となり客室２の状態が安定するまでは乗降扉３が開状態にあるとみなす。このようにすることで、安定した換気制御が実現される。 After the boarding / alighting door 3 is closed, the passengers who have boarded the cabin 2 move. Therefore, after the entrance / exit door 3 actually shifts from the open state to the closed state, the ventilation state of the passenger cabin 2 is not stable until the traveling speed of the railroad vehicle 1 reaches the threshold value α or more. Therefore, in the present embodiment, the CPU 50a considers that the entrance / exit door 3 is in the open state until the time point t3 is reached and the state of the guest room 2 stabilizes. By doing so, stable ventilation control is realized.

なお、時点ｔ４で鉄道車両１が再び停止後、乗降扉３が開いた時点ｔ５で、ＣＰＵ５０ａは、乗降扉３が開状態に移行したと判定する。 It should be noted that the CPU 50a determines that the boarding / alighting door 3 has moved to the open state at the time t5 when the boarding / alighting door 3 is opened after the railroad vehicle 1 is stopped again at the time point t4.

続いて、ＣＰＵ５０ａは、乗降扉３が開状態にないと判定する場合（ステップＳ１０；ＮＯ）、自然換気量に「０」を設定する（ステップＳ１５）。閉状態となった乗降扉３からは、外気が換気されることはないためである。 Subsequently, when the CPU 50a determines that the entrance / exit door 3 is not in the open state (step S10; NO), the CPU 50a sets the natural ventilation volume to “0” (step S15). This is because the outside air is not ventilated from the entrance / exit door 3 in the closed state.

次に、ＣＰＵ５０ａは、客室２の乗車人数Ｎ（Ｎは０又は自然数）を、監視部５１から送られた乗車率に基づいて算出する（ステップＳ２０）。具体的には、ＣＰＵ５０ａは、乗車率に定員人数を乗算することにより、乗車人数Ｎを算出する。なお、乗車率が０である場合には、換気量が０となるのを防ぐため、乗車人数Ｎを１以上の数値としてもよい。 Next, the CPU 50a calculates the number of passengers N (N is 0 or a natural number) in the cabin 2 based on the passenger rate sent from the monitoring unit 51 (step S20). Specifically, the CPU 50a calculates the number of passengers N by multiplying the passenger rate by the number of passengers. When the occupancy rate is 0, the number of occupants N may be set to 1 or more in order to prevent the ventilation volume from becoming 0.

続いて、ＣＰＵ５０ａは、以下の式を用いて乗車人数Ｎに基づいて必要換気量Ｖを算出する（ステップＳ２５）。
Ｖ＝（ａ１／（ｎ−ｐ））×Ｎ…（１）
ここで、上記式（１）の各変数は、以下の通りに定義される。
Ｖ：必要換気量（ｍ３／ｈ）
ａ１：１人あたりが吐き出すＣＯ２の量である。ただし、１５．０×１０−３（ｍ３／ｈ）とする。空気調和・衛生工学会規格の中の換気基準では、エネルギー代謝率“０：安静時”の１人あたりが吐き出すＣＯ２の量は、１３．２×１０−３である。しかし、乗客には立っている人も含まれている。このため、この規格ではエネルギー代謝率“1：極軽作業の下限”に近い１５．０×１０−３を選択するのが望ましい。
ｎ：車内の標準清浄度（体積濃度）である。ただし、１５．０×１０−３とする。空気の汚れを表す総合的な指標である二酸化炭素の設計基準濃度としては、一般には１．０×１０−３が採用されている。しかし、これまで旅客車では“乗り心地環境を良好に保つための最低の基準濃度値”として１．５×１０−３という数値が使われているので、この数値を採用するのが望ましい。
ｐ：外気の清浄度（体積濃度）である。ただし、ｐの値を０．３５×１０−３とする。
Ｎ：乗車人数である。 Subsequently, the CPU 50a calculates the required ventilation volume V based on the number of passengers N using the following formula (step S25).
V = (a1 / (n−p)) × N ... (1)
Here, each variable of the above equation (1) is defined as follows.
V: Required ventilation volume (m 3 / h)
a1: The amount of CO 2 exhaled per person. However, it shall be 15.0 × 10 -3 (m 3 / h). According to the ventilation standards in the standards of the Air Conditioning and Sanitary Engineering Society, the amount of CO 2 emitted per person at the energy metabolism rate "0: at rest" is 13.2 × 10 -3 . However, passengers also include standing people. Therefore, in this standard, it is desirable to select 15.0 × 10 -3, which is close to the energy metabolism rate “1: lower limit of ultra-light work”.
n: Standard cleanliness (volume concentration) in the vehicle. However, it shall be 15.0 × 10 -3. Generally, 1.0 × 10 -3 is adopted as the design standard concentration of carbon dioxide, which is a comprehensive index showing air pollution. However, since passenger cars have used a value of 1.5 x 10 -3 as the "minimum standard concentration value for maintaining a good riding comfort environment", it is desirable to adopt this value.
p: Cleanliness (volume concentration) of the outside air. However, the value of p is 0.35 × 10 -3 .
N: The number of passengers.

次に、ＣＰＵ５０ａは、鉄道車両１の走行速度と、客室２の温度とが、補正条件を満たす場合に、ステップＳ２５で算出した必要換気量Ｖを補正する（ステップＳ３０）。具体的には、ＣＰＵ５０ａは、鉄道車両１の走行速度が、低速域にある場合と、高速域にある場合とで、必要換気量をＶ又はＶ＋ΔＶのいずれかに切り替える。 Next, the CPU 50a corrects the required ventilation volume V calculated in step S25 when the traveling speed of the railroad vehicle 1 and the temperature of the passenger cabin 2 satisfy the correction conditions (step S30). Specifically, the CPU 50a switches the required ventilation volume to either V or V + ΔV depending on whether the traveling speed of the railway vehicle 1 is in the low speed range or in the high speed range.

まず、図６に示すように、鉄道車両１の走行速度が、第１の基準速度Ｈ１より低い低速域にある場合には、ＣＰＵ５０ａは、乗車人数Ｎに基づいて算出した必要換気量Ｖを強制換気量として、換気インバータ５２を介して換気送風機２０ｂを駆動させる。ここで、ＣＰＵ５０ａは、鉄道車両１が加速し、走行速度が第１の基準速度Ｈ１を上回ると、空調される客室２の温度と目標温度を検出し、その差が基準値β以上である場合、必要換気量Ｖを補正値ΔＶだけ減らしたＶ＋ΔＶに補正して、Ｖ＋ΔＶを強制換気量として、換気インバータ５２を介して換気送風機２０ｂを駆動させる。 First, as shown in FIG. 6, when the traveling speed of the railway vehicle 1 is in the low speed range lower than the first reference speed H1, the CPU 50a forces the required ventilation volume V calculated based on the number of passengers N. As the ventilation volume, the ventilation blower 20b is driven via the ventilation inverter 52. Here, when the railroad vehicle 1 accelerates and the traveling speed exceeds the first reference speed H1, the CPU 50a detects the temperature of the ventilated cabin 2 and the target temperature, and the difference is equal to or greater than the reference value β. The required ventilation volume V is corrected to V + ΔV, which is reduced by the correction value ΔV, and the ventilation blower 20b is driven via the ventilation inverter 52 with V + ΔV as the forced ventilation volume.

また、鉄道車両１が減速し、走行速度が第２の基準速度Ｈ２を下回ると、必要換気量をＶに戻す。このように、必要換気量の切換点となる基準速度には、ヒステリシスが設定されている。すなわち、鉄道車両１が加速し、走行速度が低速から高速に移行する場合には、ＣＰＵ５０ａは、走行速度が第１の基準速度Ｈ１に達したことをもって、必要換気量を、ＶからＶ＋ΔＶに切り換える。一方、鉄道車両１が減速し、走行速度が第２の基準速度Ｈ２を越えて、高速から低速に移行する場合には、ＣＰＵ５０ａは、走行速度が第２の基準速度Ｈ２に達した時点で、必要換気量を、Ｖ＋ΔＶからＶに戻す。このようなヒステリシスを設けるのは、鉄道車両１が細かく加減速することによって、必要換気量の切り換えが頻繁に発生して、制御が不安定になることを防ぐためである。 Further, when the railroad vehicle 1 decelerates and the traveling speed falls below the second reference speed H2, the required ventilation volume is returned to V. As described above, hysteresis is set at the reference speed which is the switching point of the required ventilation volume. That is, when the railway vehicle 1 accelerates and the traveling speed shifts from low speed to high speed, the CPU 50a switches the required ventilation volume from V to V + ΔV when the traveling speed reaches the first reference speed H1. .. On the other hand, when the railroad vehicle 1 decelerates and the traveling speed exceeds the second reference speed H2 and shifts from high speed to low speed, the CPU 50a determines when the traveling speed reaches the second reference speed H2. The required ventilation volume is returned from V + ΔV to V. The reason for providing such hysteresis is to prevent the required ventilation volume from being frequently switched and the control from becoming unstable due to the fine acceleration / deceleration of the railway vehicle 1.

図４に戻り、続いて、ＣＰＵ５０ａは、必要換気量から自然換気量を差し引くことにより、強制換気量を算出する（ステップＳ３５）。ここで、必要換気量は、ステップＳ２５で求められた必要換気量Ｖか、ステップＳ３０で補正された必要換気量Ｖ＋ΔＶかのいずれかである。一方、自然換気量は、ステップＳ１５で設定された自然換気量「０」である。よって、ここでは、強制換気量は、必要換気量に等しくなる。そのため、ステップＳ３５の処理は省略することができる。 Returning to FIG. 4, the CPU 50a subsequently calculates the forced ventilation volume by subtracting the natural ventilation volume from the required ventilation volume (step S35). Here, the required ventilation volume is either the required ventilation volume V obtained in step S25 or the required ventilation volume V + ΔV corrected in step S30. On the other hand, the natural ventilation volume is the natural ventilation volume "0" set in step S15. Therefore, here, the forced ventilation volume is equal to the required ventilation volume. Therefore, the process of step S35 can be omitted.

次に、ＣＰＵ５０ａは、ステップＳ３５で算出された強制換気量に応じた回転数を算出して換気インバータ５２にその回転数の指令を出力し、強制換気を実施する（ステップＳ４０）。なお、強制換気量と換気インバータ５２の回転数との関係は、予め試験にて算出されており、その関係が記憶部５０ｃに記憶されている。ＣＰＵ５０ａは、記憶部５０ｃに記憶された強制換気量と換気インバータ５２の回転数との関係に基づいて、強制換気量に対応する換気インバータ５２の回転数を算出する。 Next, the CPU 50a calculates the rotation speed according to the forced ventilation amount calculated in step S35, outputs a command of the rotation speed to the ventilation inverter 52, and performs forced ventilation (step S40). The relationship between the forced ventilation volume and the rotation speed of the ventilation inverter 52 has been calculated in advance by a test, and the relationship is stored in the storage unit 50c. The CPU 50a calculates the rotation speed of the ventilation inverter 52 corresponding to the forced ventilation volume based on the relationship between the forced ventilation volume stored in the storage unit 50c and the rotation speed of the ventilation inverter 52.

一方、乗降扉３が開状態にあると判定する場合（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０ａは、必要換気量Ｖを記憶部５０ｃから呼び出す（ステップＳ５０）。必要換気量Ｖは、直前にステップＳ２５にて算出された値である。なお、この時点では、鉄道車両１は、駅のホームＨで停止しているので、必要換気量はＶ＋ΔＶではなく、Ｖとなる。なお、ステップＳ５０を実行する際に、ステップＳ２５が実行されていなかった場合には、ＣＰＵ５０ａは、上記式（１）の乗車人数Ｎに定員人数を入力して、必要換気量Ｖを求める。 On the other hand, when it is determined that the entrance / exit door 3 is in the open state (step S10; YES), the CPU 50a calls the required ventilation volume V from the storage unit 50c (step S50). The required ventilation volume V is a value calculated in step S25 immediately before. At this point, since the railroad vehicle 1 is stopped at the platform H of the station, the required ventilation volume is V instead of V + ΔV. When step S50 is executed, if step S25 is not executed, the CPU 50a inputs the number of passengers N in the above formula (1) to obtain the required ventilation volume V.

続いて、ＣＰＵ５０ａは、監視部５１で監視されている乗降扉３の開閉状態に基づいて、開状態にある乗降扉３の枚数を検出する（ステップＳ５５）。 Subsequently, the CPU 50a detects the number of the doors 3 in the open state based on the open / closed state of the doors 3 monitored by the monitoring unit 51 (step S55).

続いて、ＣＰＵ５０ａは、監視部５１で監視される乗降扉３の開閉状態に基づいて、乗降扉３の開口面積を算出する（ステップＳ６０）。具体的には、ＣＰＵ５０ａは、開状態にある乗降扉３の枚数に、記憶部５０ｃに記憶される乗降扉３の１枚当たりの開口面積を乗算して、乗降扉３の開口面積を算出する。 Subsequently, the CPU 50a calculates the opening area of the boarding / alighting door 3 based on the open / closed state of the boarding / alighting door 3 monitored by the monitoring unit 51 (step S60). Specifically, the CPU 50a calculates the opening area of the boarding / alighting door 3 by multiplying the number of the boarding / alighting doors 3 in the open state by the opening area of each boarding / alighting door 3 stored in the storage unit 50c. ..

続いて、ＣＰＵ５０ａは、以下の式（２）を用いて、すなわち算出された客室２の開口面積と客室２の床面積との比率に基づいて、開状態にある乗降扉３を介して自然に換気される自然換気量を算出する（ステップＳ６５）。
自然換気量＝開口面積／床面積×係数…（２）
ここで、係数としては、外気の温度と室内温度との偏差及び車外の風速に応じて異なる数値を用いることができる。外気の温度と室内温度との偏差及び車外の風速と、自然換気量を精度良く得ることができる係数との関係は、予め実験により求められ、それらの関係を示すテーブルが記憶部５０ｃに記憶されている。ＣＰＵ５０ａは、記憶部５０ｃに格納されたテーブルを参照し、外気温及び車外の風速を検出するセンサの検出値に対応する係数を読み出し、その係数を上記式（２）の計算に用いる。また、係数として、所与の一定値を用いるようにしてもよい。 Subsequently, the CPU 50a naturally uses the following equation (2), that is, based on the calculated ratio of the opening area of the guest room 2 to the floor area of the guest room 2, through the entrance / exit door 3 in the open state. The natural ventilation volume to be ventilated is calculated (step S65).
Natural ventilation = opening area / floor area x coefficient ... (2)
Here, as the coefficient, different numerical values can be used depending on the deviation between the outside air temperature and the indoor temperature and the wind speed outside the vehicle. The relationship between the deviation between the outside air temperature and the room temperature, the wind speed outside the vehicle, and the coefficient at which the natural ventilation volume can be obtained with high accuracy is obtained in advance by an experiment, and a table showing the relationship is stored in the storage unit 50c. ing. The CPU 50a refers to the table stored in the storage unit 50c, reads out the coefficient corresponding to the detection value of the sensor that detects the outside air temperature and the wind speed outside the vehicle, and uses the coefficient in the calculation of the above equation (2). Further, a given constant value may be used as the coefficient.

続いて、ＣＰＵ５０ａは、以下の式（３）を用いて、必要換気量から、自然換気量を差し引くことにより、強制換気量を算出する（ステップＳ７０）。
強制換気量＝必要換気量−自然換気量…（３）
ここで、必要換気量は、ステップＳ５０で得られた必要換気量であり、自然換気量は、ステップＳ６５で求めた自然換気量である。 Subsequently, the CPU 50a calculates the forced ventilation volume by subtracting the natural ventilation volume from the required ventilation volume using the following formula (3) (step S70).
Forced ventilation = Required ventilation-Natural ventilation ... (3)
Here, the required ventilation volume is the required ventilation volume obtained in step S50, and the natural ventilation volume is the natural ventilation volume obtained in step S65.

続いて、ＣＰＵ５０ａは、強制換気の実施を行う（ステップＳ７５）。具体的には、ＣＰＵ５０ａは、ステップＳ３５で算出された強制換気量に応じた回転数で換気する指令を算出して換気インバータ５２に出力する。 Subsequently, the CPU 50a performs forced ventilation (step S75). Specifically, the CPU 50a calculates a command for ventilation at a rotation speed corresponding to the forced ventilation volume calculated in step S35 and outputs the command to the ventilation inverter 52.

続いて、ＣＰＵ５０ａは、乗降扉３が閉状態にあるか否かを判定する（ステップＳ８０）。乗降扉３が閉状態にあると判定した場合（ステップＳ８０；ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０ａは、ステップＳ１０に戻る。一方、ＣＰＵ５０ａは、乗降扉３が閉状態にないと判定した場合（ステップＳ８０；ＮＯ）、すなわち、鉄道車両１が停車状態にあり、乗降扉３が開いていると判定される場合、ＣＰＵ５０ａは、ステップＳ５５（開いた乗降扉の数の検出）に戻る。 Subsequently, the CPU 50a determines whether or not the entrance / exit door 3 is in the closed state (step S80). When it is determined that the entrance / exit door 3 is in the closed state (step S80; YES), the CPU 50a returns to step S10. On the other hand, when the CPU 50a determines that the entrance / exit door 3 is not in the closed state (step S80; NO), that is, when the railway vehicle 1 is in the stopped state and the entrance / exit door 3 is determined to be open, the CPU 50a , Return to step S55 (detection of the number of open doors).

なお、本実施の形態では、判定ステップ及び判定手段が、ステップＳ１０に対応し、第１の換気ステップ及び第１の換気手段が、ステップＳ１５〜ステップＳ４０に対応し、第２の換気ステップ及び第２の換気手段が、ステップＳ５０〜ステップＳ８０に対応する。 In the present embodiment, the determination step and the determination means correspond to step S10, the first ventilation step and the first ventilation means correspond to steps S15 to S40, and the second ventilation step and the first ventilation means. The ventilation means of 2 corresponds to steps S50 to S80.

図５に示すように、本実施の形態によれば、乗車人数Ｎに応じた必要換気量Ｖが算出され、客室２の全体の換気量は、基本的に必要換気量Ｖで一定となる。時点ｔ１で乗降扉３が開状態になると、自然換気量が算出され、実際に換気送風機２０ｂで換気されるのは、必要換気量Ｖと自然換気量の差分である強制換気量となる。しかしながら、客室２の総換気量は、必要換気量Ｖで変動しない。 As shown in FIG. 5, according to the present embodiment, the required ventilation volume V is calculated according to the number of passengers N, and the total ventilation volume of the cabin 2 is basically constant at the required ventilation volume V. When the entrance / exit door 3 is opened at the time point t1, the natural ventilation volume is calculated, and what is actually ventilated by the ventilation blower 20b is the forced ventilation volume which is the difference between the required ventilation volume V and the natural ventilation volume. However, the total ventilation volume of the guest room 2 does not fluctuate with the required ventilation volume V.

さらに、乗降扉３が閉状態となり、鉄道車両１の走行速度が閾値αを越えた時点ｔ３で、自然換気量は０となり、再び、換気送風機２０ｂで必要換気量Ｖでの換気が行われる。 Further, when the entrance / exit door 3 is closed and the traveling speed of the railway vehicle 1 exceeds the threshold value α, the natural ventilation volume becomes 0, and the ventilation blower 20b again ventilates at the required ventilation volume V.

さらに、鉄道車両１の走行速度が、第１の基準速度Ｈ１を越えた時点ｔ６で、さらに、室内温度と目標温度との差が基準値βを越えると、必要換気量は、ＶからＶ＋ΔＶに切り換えられる。これにより、室内機２０の動作による換気量の増加がΔＶにより相殺され、実質的な客室２全体の換気量は、一定に保たれるようになる。 Further, when the traveling speed of the railway vehicle 1 exceeds the first reference speed H1 at t6 and the difference between the room temperature and the target temperature exceeds the reference value β, the required ventilation volume changes from V to V + ΔV. Can be switched. As a result, the increase in the ventilation volume due to the operation of the indoor unit 20 is offset by ΔV, and the actual ventilation volume of the entire cabin 2 is kept constant.

さらに、鉄道車両１の走行速度が、第２の基準速度Ｈ２を下回った時点ｔ７で、必要換気量は、Ｖ＋ΔＶからＶへ切り換えられる。なお、室内温度と目標温度との差が基準値βを下回った時点で、必要換気量をＶ＋ΔＶからΔＶに戻すようにしてもよい。 Further, at t7 when the traveling speed of the railway vehicle 1 falls below the second reference speed H2, the required ventilation volume is switched from V + ΔV to V. When the difference between the room temperature and the target temperature falls below the reference value β, the required ventilation volume may be returned from V + ΔV to ΔV.

その後、鉄道車両１が駅で停止し、時点ｔ５で乗降扉３が再び開状態になると、自然換気量が算出され、実際に換気送風機２０ｂで換気されるのは、必要換気量Ｖと自然換気量の差分である強制換気量となる。その後の必要換気量は、乗車人数の増減に従って増減する。 After that, when the railroad vehicle 1 stops at the station and the entrance / exit door 3 is opened again at the time point t5, the natural ventilation volume is calculated, and the ventilation blower 20b actually ventilates the required ventilation volume V and the natural ventilation. It is the forced ventilation volume, which is the difference in volume. The required ventilation volume thereafter increases or decreases as the number of passengers increases or decreases.

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、鉄道車両１の走行速度が第１の基準速度Ｈ１を上回り、かつ、室内温度と空調の目標温度との差が大きい場合には、換気送風機２０ｂによる換気量を多くする。さらに、鉄道車両１の乗降扉３が開状態にあるときには、換気送風機２０ｂによる換気量を少なくする。このように、換気送風機２０ｂによる換気量を、鉄道車両１の客室２の状況に応じて変更することができるので、過不足のない適切な換気を行うことができる。 As described in detail above, according to the present embodiment, when the traveling speed of the railroad vehicle 1 exceeds the first reference speed H1 and the difference between the indoor temperature and the target temperature of the air conditioner is large, Increase the ventilation volume by the ventilation blower 20b. Further, when the entrance / exit door 3 of the railway vehicle 1 is in the open state, the ventilation volume by the ventilation blower 20b is reduced. In this way, the ventilation volume of the ventilation blower 20b can be changed according to the situation of the passenger compartment 2 of the railway vehicle 1, so that appropriate ventilation can be performed without excess or deficiency.

さらに詳細には、本実施の形態に係る車両用換気空調システム１００は、以下の効果を有する。
（１）乗降扉３が開いており、自然換気が行われるときには、換気送風機２０ｂによる強制換気量を減らすことができる。このため、電力使用量を低減することができる。
（２）乗降扉３の開閉状態に応じて、きめ細かい過不足のない換気制御を実現することができる。
（３）乗降扉３が開く直前の乗車人数に応じた必要換気量に基づいて換気を行っているため、乗客の不快感を低減することができるうえ、換気空調装置１０、空調装置１１の負荷が必要以上に大きくなるのを防止することができる。
（４）必要以上の換気を行わないようになるので、換気送風機２０ｂによる騒音を低減することができる。
（５）空調装置１１の換気熱負荷を軽減できるので、高性能な空調装置が不要となり、製造コストを抑えることができる。 More specifically, the vehicle ventilation air conditioning system 100 according to the present embodiment has the following effects.
(1) When the entrance / exit door 3 is open and natural ventilation is performed, the amount of forced ventilation by the ventilation blower 20b can be reduced. Therefore, the amount of electric power used can be reduced.
(2) It is possible to realize fine ventilation control without excess or deficiency according to the open / closed state of the entrance / exit door 3.
(3) Since ventilation is performed based on the required ventilation volume according to the number of passengers immediately before the door 3 opens, it is possible to reduce the discomfort of passengers and the load of the ventilation air conditioner 10 and the air conditioner 11. Can be prevented from becoming larger than necessary.
(4) Since ventilation is not performed more than necessary, the noise caused by the ventilation blower 20b can be reduced.
(5) Since the ventilation heat load of the air conditioner 11 can be reduced, a high-performance air conditioner becomes unnecessary, and the manufacturing cost can be suppressed.

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上記実施の形態１では、図４に示すように、ステップＳ２５で記憶された、乗降扉３が開く直前の状態における乗客数に応じた必要換気量Ｖを、ステップＳ５０で読み出して、乗降扉３が開状態での必要換気量として用いた。しかしながら、本発明は、これに限られるものではない。 (Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described. In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the required ventilation volume V corresponding to the number of passengers in the state immediately before the door 3 opens, which is stored in step S25, is read out in step S50, and the door 3 gets on and off. Was used as the required ventilation volume in the open state. However, the present invention is not limited to this.

図７に示すように、本実施の形態に係る車両用換気空調システム１０１では、乗降扉３が開状態にあるとき、鉄道車両１が入線しているホームＨ上の乗客数を検出する乗客数検出部７０を備える。乗客数検出部７０は、ホームＨ上を撮影するカメラ７０Ａと、カメラ７０Ａで撮影された映像に対する画像処理を行って映像に映る乗客を抽出し、抽出された乗客の数を検出する検出装置７０Ｂと、を備える。車両用換気空調システム１０１のこの他の構成は、上記実施の形態１に係る車両用換気空調システム１００と同じである。 As shown in FIG. 7, in the vehicle ventilation air-conditioning system 101 according to the present embodiment, the number of passengers that detects the number of passengers on the platform H on which the railway vehicle 1 is entering when the entrance / exit door 3 is in the open state. A detection unit 70 is provided. The passenger number detection unit 70 detects the number of passengers extracted by performing image processing on the camera 70A for photographing the home H and the image captured by the camera 70A and extracting the passengers appearing in the image. And. The other configuration of the vehicle ventilation and air conditioning system 101 is the same as that of the vehicle ventilation and air conditioning system 100 according to the first embodiment.

ステップＳ５０において、ＣＰＵ５０ａは、乗客数検出部７０で検出されたホームＨ上の乗客の数を乗車人数に、必要換気量を算出する。これにより、ホームＨから客室２に新しく乗り込む乗客数に応じて適切な換気量を確保することができる。 In step S50, the CPU 50a calculates the required ventilation volume by using the number of passengers on the home H detected by the passenger number detection unit 70 as the number of passengers. As a result, it is possible to secure an appropriate ventilation volume according to the number of passengers newly boarding the passenger compartment 2 from the home H.

車両用換気空調システム１０１のこの他の動作は、上記実施の形態１に係る車両用換気空調システム１００（図４参照）と同じである。 Other operations of the vehicle ventilation and air conditioning system 101 are the same as those of the vehicle ventilation and air conditioning system 100 (see FIG. 4) according to the first embodiment.

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。上記実施の形態１では、図４のステップＳ６５において、ＣＰＵ５０ａが、自然換気量を、以下の式（２）を用いて算出した。
自然換気量＝開口面積／床面積×係数…（２）
これに対して、本実施の形態３では、ＣＰＵ５０ａは、予め設定された一定の値を用いて自然換気量を設定する。記憶部５０ｃに、自然換気量として用いられる一定の値が記憶されている。図８に示すように、ＣＰＵ５０ａは、ステップＳ５５、Ｓ６０、Ｓ６５、Ｓ７０を実行せず、代わりにステップＳ８５を実行する。ステップＳ８５において、ＣＰＵ５０ａは、必要換気量から記憶部５０ｃに記憶された一定値の自然換気量を差し引くことにより、強制換気量を算出する。そして、ステップＳ７５において、その強制換気量に応じた指令が換気インバータ５２に出力され、換気送風機２０ｂによる客室２の強制換気が行われる。このようにすれば、ＣＰＵ５０ａにおける制御演算量を減らし、演算時間を短縮することが可能となる。 (Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described. In the first embodiment, in step S65 of FIG. 4, the CPU 50a calculated the natural ventilation volume using the following formula (2).
Natural ventilation = opening area / floor area x coefficient ... (2)
On the other hand, in the third embodiment, the CPU 50a sets the natural ventilation volume using a predetermined constant value. A constant value used as the natural ventilation volume is stored in the storage unit 50c. As shown in FIG. 8, the CPU 50a does not execute steps S55, S60, S65, and S70, but instead executes step S85. In step S85, the CPU 50a calculates the forced ventilation volume by subtracting a constant value of the natural ventilation volume stored in the storage unit 50c from the required ventilation volume. Then, in step S75, a command corresponding to the forced ventilation amount is output to the ventilation inverter 52, and the ventilation blower 20b performs forced ventilation of the guest room 2. By doing so, it is possible to reduce the amount of control calculation in the CPU 50a and shorten the calculation time.

本実施の形態に係る車両用換気空調システムにおけるこの他の構成及び動作は、上記実施の形態１に係る車両用換気空調システム１００と同じである。 Other configurations and operations in the vehicle ventilation and air conditioning system according to the present embodiment are the same as those of the vehicle ventilation and air conditioning system 100 according to the first embodiment.

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。上記実施の形態１では、乗降扉３が開状態にあると判定された場合（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０ａは、記憶部５０ｃから必要換気量を読み出し（ステップＳ５０）、自然換気量を算出し（ステップＳ６５）、必要換気量から自然換気量を減算して強制換気量を算出した（ステップＳ７０）。これに対し、本実施の形態では、図９に示すように、ＣＰＵ５０ａは、ステップＳ６０、Ｓ６５を実行することなく、代わりにステップＳ９０、Ｓ９５を実行する。 (Embodiment 4)
Next, Embodiment 4 of the present invention will be described. In the first embodiment, when it is determined that the entrance / exit door 3 is in the open state (step S10; YES), the CPU 50a reads out the required ventilation volume from the storage unit 50c (step S50), and calculates the natural ventilation volume. (Step S65), the natural ventilation volume was subtracted from the required ventilation volume to calculate the forced ventilation volume (step S70). On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the CPU 50a does not execute steps S60 and S65, but instead executes steps S90 and S95.

ステップＳ５０実行後、ＣＰＵ５０ａは、監視部５１で監視される乗降扉３の開閉状態に基づいて、開状態にある乗降扉３の枚数を検出する（ステップＳ５５）。続いて、ＣＰＵ５０ａは、客室２における乗降扉３の総数に対する、開状態にある乗降扉３の枚数の比率ｒを求める（ステップＳ９０）。なお、乗降扉３の総数は、記憶部５０ｃに記憶されている。 After executing step S50, the CPU 50a detects the number of doors 3 in the open state based on the open / closed state of the doors 3 monitored by the monitoring unit 51 (step S55). Subsequently, the CPU 50a obtains the ratio r of the number of the entrance / exit doors 3 in the open state to the total number of the entrance / exit doors 3 in the guest room 2 (step S90). The total number of entrance / exit doors 3 is stored in the storage unit 50c.

続いて、ＣＰＵ５０ａは、以下の式（４）を用いて、自然換気量を算出する（ステップＳ９５）。
自然換気量＝必要換気量×ｒ…（４）
すなわち、ＣＰＵ５０ａは、客室２における乗降扉３の総数に対する、開状態にある乗降扉３の枚数の比率と必要換気量とを乗算することにより、自然換気量を算出する。 Subsequently, the CPU 50a calculates the natural ventilation volume using the following formula (4) (step S95).
Natural ventilation = required ventilation x r ... (4)
That is, the CPU 50a calculates the natural ventilation volume by multiplying the total number of the entrance / exit doors 3 in the guest room 2 by the ratio of the number of the entrance / exit doors 3 in the open state and the required ventilation volume.

続いて、ＣＰＵ５０ａは、必要換気量から、自然換気量を差し引くことにより、強制換気量を算出する（ステップＳ７０）。そして、ＣＰＵ５０ａは、換気量に応じた回転数の指令を換気インバータ５２に出力する（ステップＳ７５）。 Subsequently, the CPU 50a calculates the forced ventilation volume by subtracting the natural ventilation volume from the required ventilation volume (step S70). Then, the CPU 50a outputs a command of the rotation speed according to the ventilation volume to the ventilation inverter 52 (step S75).

ここでは、鉄道車両１に設けられた乗降扉３の全枚数をＭ枚とし、そのうち、開状態にある乗降扉３の枚数がＭ枚である場合、乗降扉３を介した自然換気により必要な換気が実現されていると仮定して、ＣＰＵ５０ａは、必要換気量に「０」を設定する。また、開状態にある扉枚数がＮ／２枚である場合、必要換気量の半分量が自然換気で確保されていると仮定して、ＣＰＵ５０ａは、自然換気量を、ステップＳ５０（図４）で算出された必要換気量×１／２に設定する。 Here, the total number of boarding / alighting doors 3 provided in the railroad vehicle 1 is M, and when the number of boarding / alighting doors 3 in the open state is M, it is necessary for natural ventilation through the boarding / alighting door 3. Assuming that ventilation is realized, the CPU 50a sets the required ventilation volume to "0". Further, when the number of doors in the open state is N / 2, assuming that half of the required ventilation volume is secured by natural ventilation, the CPU 50a sets the natural ventilation volume in step S50 (FIG. 4). Set to the required ventilation volume calculated in 1 x 1/2.

本実施の形態に係る車両用換気空調システムにおけるこの他の構成及び動作は、上記実施の形態１に係る車両用換気空調システム１００と同じである。 Other configurations and operations in the vehicle ventilation and air conditioning system according to the present embodiment are the same as those of the vehicle ventilation and air conditioning system 100 according to the first embodiment.

なお、上記各実施の形態では、乗車人数に応じた必要換気量で客室２の換気を行った。しかしながら、本発明はこれには限られない。常に、定員人数での必要換気量を基準として、客室２の換気を行うようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the cabin 2 was ventilated with a required ventilation volume according to the number of passengers. However, the present invention is not limited to this. The guest room 2 may be ventilated at all times based on the required ventilation volume for the maximum number of people.

また、上記各実施の形態では、換気空調装置１０及び空調装置１１を鉄道車両１の下部に設置したが、本発明はこれには限られない。換気空調装置１０及び空調装置１１を、鉄道車両１の上部に設置するようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the ventilation air conditioner 10 and the air conditioner 11 are installed in the lower part of the railway vehicle 1, but the present invention is not limited to this. The ventilation air conditioner 10 and the air conditioner 11 may be installed on the upper part of the railway vehicle 1.

その他、空調制御装置５０のハードウエア構成やソフトウエア構成は一例であり、任意に変更および修正が可能である。 In addition, the hardware configuration and software configuration of the air conditioning control device 50 are examples, and can be arbitrarily changed and modified.

ＣＰＵ５０ａ、メモリ５０ｂ、記憶部５０ｃ、入出力部５０ｄ及び内部バス５０ｅなどを備える空調制御装置５０の処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する空調制御装置５０を構成してもよい。また、インターネットの通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロードすることで換気制御装置を構成してもよい。 The central part that performs the processing of the air conditioning control device 50 including the CPU 50a, the memory 50b, the storage unit 50c, the input / output unit 50d, the internal bus 50e, etc. can be realized by using a normal computer system without using a dedicated system. Is. By storing and distributing a computer program for performing the above operation on a computer-readable recording medium (flexible disk, CD-ROM, DVD-ROM, etc.) and installing the computer program on the computer, The air conditioning control device 50 that executes the above processing may be configured. Further, the ventilation control device may be configured by storing the computer program in a storage device of a server device on an Internet communication network and downloading it by a normal computer system.

空調制御装置５０の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体又は記憶装置に格納してもよい。 When the function of the air conditioning control device 50 is realized by sharing the OS (operating system) and the application program, or by coordinating the OS and the application program, only the application program part is stored in the recording medium or the storage device. May be good.

搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS, Bulletin Board System）にコンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介してコンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行してもよい。 It is also possible to superimpose a computer program on a carrier wave and distribute it via a communication network. For example, a computer program may be posted on a bulletin board system (BBS, Bulletin Board System) on a communication network, and the computer program may be distributed via the network. Then, the above processing may be executed by starting this computer program and executing it in the same manner as other application programs under the control of the OS.

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 The present invention allows for various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the invention. Moreover, the above-described embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated not by the embodiment but by the claims. Then, various modifications made within the scope of the claims and the equivalent meaning of the invention are considered to be within the scope of the present invention.

本発明は、鉄道車両、特に高速車両の客室の換気制御及び空調制御に適用することができる。 The present invention can be applied to ventilation control and air conditioning control in the passenger cabins of railway vehicles, particularly high-speed vehicles.

１ 鉄道車両、２ 客室、３ 乗降扉、４ 台車、５ 荷重センサ、６ 速度センサ、７ 温度センサ、８ 乗降扉制御部、１０ 換気空調装置、１１ 空調装置、２０ 室内機、２０Ａ 換気部、２０Ｂ 空調部、２０ａ 外気吸入口、２０ｂ 換気送風機、２０ｃ 戻り空気口、２０ｄ 室内送風機、２０ｅ 熱交換器、２０ｆ 吹き出し口、２１ 室外機、５０ 空調制御装置、５０ａ ＣＰＵ、５０ｂ メモリ、５０ｃ 記憶部、５０ｄ 入出力部、５０ｅ 内部バス、５１ 監視部、５２ 換気インバータ、５３ 室内インバータ、６０ 中央制御装置、７０ 乗客数検出部、７０Ａ カメラ、７０Ｂ 検出装置、１００，１０１ 換気空調システム、Ｈ ホーム、Ｈ１ 第１の基準速度、Ｈ２ 第２の基準速度、Ｓ 線路 1 Railroad vehicle, 2 guest rooms, 3 entrance / exit doors, 4 trolleys, 5 load sensors, 6 speed sensors, 7 temperature sensors, 8 entrance / exit control units, 10 ventilation air conditioners, 11 air conditioners, 20 indoor units, 20A ventilation units, 20B Air conditioning unit, 20a outside air intake port, 20b ventilation blower, 20c return air port, 20d indoor blower, 20e heat exchanger, 20f outlet, 21 outdoor unit, 50 air conditioning control device, 50a CPU, 50b memory, 50c storage unit, 50d Input / output unit, 50e internal bus, 51 monitoring unit, 52 ventilation inverter, 53 indoor inverter, 60 central control device, 70 passenger number detection unit, 70A camera, 70B detection device, 100, 101 ventilation air conditioning system, H home, H1 No. 1 reference speed, H2 2nd reference speed, S line

Claims (10)

鉄道車両の換気及び空調を行う車両用換気空調システムであって、
外気を取り入れる換気送風機が設けられた換気部と、
前記換気部と一体化して設けられ、前記換気送風機で取り入れられた外気と前記鉄道車両の客室から排出された戻り空気とを混合して取り込み、取り込んだ混合空気に対して熱交換を行った後で前記客室に送ることにより、前記客室の室内温度を目標温度に制御する空調部と、
入力される指令に従って、前記換気送風機をインバータにより周波数駆動する駆動部と、
前記客室における開状態にある扉枚数を含む乗降扉の開閉状態と、前記鉄道車両の走行速度とを監視する監視部と、
前記監視部で監視される前記客室における乗降扉の開閉状態と、前記鉄道車両の走行速度とに基づいて、前記換気送風機に強制的に換気させる強制換気量に応じた指令を前記駆動部に出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記監視部で監視される前記乗降扉の開閉状態に基づいて、前記乗降扉が開状態にあるか否かを判定し、
前記乗降扉が開状態にないと判定した場合に、前記監視部で監視される前記鉄道車両の走行速度が基準速度を下回ると、第１の換気量に応じた指令を前記駆動部に出力し、前記鉄道車両の走行速度が前記基準速度を上回り、かつ、前記室内温度と前記目標温度との差が基準値を越えると、前記第１の換気量よりも多い第２の換気量に応じた指令を前記駆動部に出力し、
前記乗降扉が開状態にあると判定した場合に、前記第１の換気量よりも少ない第３の換気量に応じた指令を前記駆動部に出力する、
車両用換気空調システム。 A vehicle ventilation and air conditioning system that ventilates and air-conditions railway vehicles.
A ventilation section equipped with a ventilation blower that takes in outside air,
After being provided integrally with the ventilation unit, the outside air taken in by the ventilation blower and the return air discharged from the passenger compartment of the railcar are mixed and taken in, and heat exchange is performed with the mixed air taken in. And the air-conditioning unit that controls the room temperature of the room to the target temperature by sending it to the room.
A drive unit that drives the ventilation blower at a frequency by an inverter according to an input command, and
A monitoring unit that monitors the open / closed state of the entrance / exit doors including the number of open doors in the passenger cabin and the traveling speed of the railway vehicle.
Based on the open / closed state of the entrance / exit door in the passenger cabin monitored by the monitoring unit and the traveling speed of the railway vehicle, a command corresponding to the forced ventilation volume for forcibly ventilating the ventilation blower is output to the drive unit. Control unit and
With
The control unit
Based on the open / closed state of the entrance / exit door monitored by the monitoring unit, it is determined whether or not the entrance / exit door is in the open state.
When it is determined that the entrance / exit door is not in the open state and the traveling speed of the railway vehicle monitored by the monitoring unit falls below the reference speed, a command corresponding to the first ventilation volume is output to the driving unit. When the traveling speed of the railroad vehicle exceeds the reference speed and the difference between the room temperature and the target temperature exceeds the reference value, the second ventilation volume is larger than the first ventilation volume. The command is output to the drive unit,
When it is determined that the entrance / exit door is in the open state, a command corresponding to the third ventilation volume, which is smaller than the first ventilation volume, is output to the drive unit.
Ventilation and air conditioning system for vehicles. 前記制御部は、
前記乗降扉が開状態から閉状態に移行しても、前記走行速度が前記基準速度よりも低い閾値を超えるまで、前記乗降扉が開状態にあると判定する、
請求項１に記載の車両用換気空調システム。 The control unit
Even if the entrance / exit door shifts from the open state to the closed state, it is determined that the entrance / exit door is in the open state until the traveling speed exceeds a threshold value lower than the reference speed.
The vehicle ventilation and air conditioning system according to claim 1. 前記制御部は、
前記乗降扉が閉状態にあると判定した場合に、前記鉄道車両の走行速度が前記基準速度としての第１の基準速度を越え、かつ、前記室内温度と前記目標温度との差が基準値を越えると、前記第２の換気量を前記駆動部に指令し、
前記鉄道車両が減速して走行速度が前記第１の基準速度よりも低い第２の基準速度を下回ると、前記第１の換気量を前記駆動部に指令する、
請求項１又は２に記載の車両用換気空調システム。 The control unit
When it is determined that the entrance / exit door is in the closed state, the traveling speed of the railway vehicle exceeds the first reference speed as the reference speed, and the difference between the room temperature and the target temperature sets the reference value. When it exceeds, the second ventilation volume is commanded to the drive unit, and the second ventilation volume is commanded to the drive unit.
When the railroad vehicle decelerates and the traveling speed falls below the second reference speed lower than the first reference speed, the first ventilation volume is commanded to the drive unit.
The vehicle ventilation and air conditioning system according to claim 1 or 2. 前記制御部は、
前記監視部で監視される前記乗降扉の開閉状態に基づいて、開状態にある前記乗降扉の枚数を求め、
開状態にある前記乗降扉の枚数に基づいて、前記客室の開口面積を算出し、
算出された前記客室の開口面積と前記客室の床面積との比率に基づいて、開状態にある前記乗降扉を介して自然に換気される自然換気量を算出し、
前記第１の換気量から、前記自然換気量を差し引くことにより、前記第３の換気量を算出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用換気空調システム。 The control unit
Based on the open / closed state of the entrance / exit doors monitored by the monitoring unit, the number of the entrance / exit doors in the open state is obtained.
Based on the number of doors in the open state, the opening area of the guest room is calculated.
Based on the calculated ratio of the opening area of the guest room to the floor area of the guest room, the natural ventilation volume that is naturally ventilated through the entrance / exit door in the open state is calculated.
The third ventilation volume is calculated by subtracting the natural ventilation volume from the first ventilation volume.
The vehicle ventilation and air conditioning system according to any one of claims 1 to 3. 前記制御部は、
開状態にある前記乗降扉を介して自然に換気される自然換気量を一定の値に設定し、
前記第１の換気量から、前記自然換気量を差し引くことにより、前記第３の換気量を算出する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用換気空調システム。 The control unit
Set the natural ventilation volume that is naturally ventilated through the entrance / exit door in the open state to a constant value, and set it to a constant value.
The third ventilation volume is calculated by subtracting the natural ventilation volume from the first ventilation volume.
The vehicle ventilation and air conditioning system according to any one of claims 1 to 4. 前記制御部は、
前記監視部で監視される前記乗降扉の開閉状態に基づいて、開状態にある前記乗降扉の枚数を求め、
前記客室における前記乗降扉の総数に対する、開状態にある前記乗降扉の枚数の比率と前記第１の換気量とを乗算して、開状態にある前記乗降扉を介して自然に換気される自然換気量を算出し、
前記第１の換気量から、前記自然換気量を差し引くことにより、前記第３の換気量を算出する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用換気空調システム。 The control unit
Based on the open / closed state of the entrance / exit doors monitored by the monitoring unit, the number of the entrance / exit doors in the open state is obtained.
Naturally ventilated through the open doors by multiplying the ratio of the number of open doors to the total number of doors in the guest room by the first ventilation volume. Calculate the ventilation volume,
The third ventilation volume is calculated by subtracting the natural ventilation volume from the first ventilation volume.
The vehicle ventilation and air conditioning system according to any one of claims 1 to 4. 前記制御部は、前記客室の乗車人数に応じた換気量を、前記第１の換気量として算出する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用換気空調システム。 The control unit calculates the ventilation volume according to the number of passengers in the passenger cabin as the first ventilation volume.
The vehicle ventilation and air conditioning system according to any one of claims 1 to 6. 前記鉄道車両の台車にかかる前記客室の荷重を検出する荷重センサを備え、
前記監視部は、前記荷重センサで検出される荷重と、前記客室の定員人数とに基づいて、前記客室の乗車率を算出し、
前記制御部は、前記監視部で算出される前記乗車率に基づいて、前記乗車人数を算出する、
請求項７に記載の車両用換気空調システム。 A load sensor for detecting the load of the passenger compartment on the bogie of the railway vehicle is provided.
The monitoring unit calculates the occupancy rate of the cabin based on the load detected by the load sensor and the number of passengers in the cabin.
The control unit calculates the number of passengers based on the occupancy rate calculated by the monitoring unit.
The vehicle ventilation and air conditioning system according to claim 7. 前記乗降扉が開状態にあるとき、前記鉄道車両が入線しているホーム上の乗客数を数える乗客数検出部を備え、
前記制御部は、
前記乗客数検出部で検出された乗客数に応じた換気量を、前記第１の換気量として算出する、
請求項７に記載の車両用換気空調システム。 A passenger number detection unit for counting the number of passengers on the platform on which the railroad vehicle is entering when the entrance / exit door is open is provided.
The control unit
The ventilation volume corresponding to the number of passengers detected by the passenger number detection unit is calculated as the first ventilation volume.
The vehicle ventilation and air conditioning system according to claim 7. コンピュータが、鉄道車両の乗降扉が開状態にあるか否かを判定する判定ステップと、
コンピュータが、前記乗降扉が開状態にないと判定した場合に、前記鉄道車両の走行速度が基準速度を下回ると、第１の換気量で前記鉄道車両の客室を換気し、前記鉄道車両の走行速度が前記基準速度を上回り、かつ、前記客室の室内温度と空調の目標温度との差が基準値を越えると、前記第１の換気量よりも多い第２の換気量で前記客室を換気する第１の換気ステップと、
コンピュータが、前記乗降扉が開状態にあると判定した場合に、前記第１の換気量よりも少ない第３の換気量で前記客室を換気する第２の換気ステップと、
を含む換気方法。 A determination step in which the computer determines whether or not the entrance / exit door of the railroad vehicle is open.
When the computer determines that the entrance / exit door is not in the open state and the traveling speed of the railway vehicle falls below the reference speed, the passenger compartment of the railway vehicle is ventilated with the first ventilation volume, and the railway vehicle travels. When the speed exceeds the reference speed and the difference between the room temperature of the guest room and the target temperature of air conditioning exceeds the reference value, the guest room is ventilated with a second ventilation volume larger than the first ventilation volume. The first ventilation step and
A second ventilation step that ventilates the cabin with a third ventilation volume that is less than the first ventilation volume when the computer determines that the entrance / exit door is in the open state.
Ventilation methods including.
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