JP6983697B2 - 鉄道車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
本実施の形態に係る鉄道車両用空気調和装置11は、図1に示すように、鉄道車両に設置されるものであり、1台の室内送風機21と、1台の室外送風機22と、第1と第2の圧縮機23,24と、交流を直流に変換するコンバータ31と、直流を三相の交流に変換する第1〜第3のインバータ装置41〜43と、2台の開閉器CB1,CB2と、3台の接触器MC1〜MC3と、第1〜第3のインバータ装置41〜43の故障を検出する第1〜第3の故障検出センサ51〜53と、制御装置61とを備える。
また、制御装置61は第1〜第3のインバータ装置41〜43に、出力電圧の周波数を指示する周波数指示信号SF1〜SF3を出力する。
制御装置61は、図2に示すように、バス115を介して相互に接続されたプロセッサ111と、メモリ112と、記憶部113と、I/Oポート114とを備える。
また、特性データの記憶形態は任意であり、例えば、テーブル形式、関数の形式、グラフの形式などでよい。
鉄道車両用空気調和装置11が起動されると、プロセッサ111は、記憶部113に記憶されている制御プログラムを読み出し、制御動作を開始する。
具体的には、第1と第2の圧縮機23,24の運転台数と、室外送風機22及び第1と第2の圧縮機23,24の運転周波数との組み合わせを、次の要件(1)〜(4)を満たすように決定する。
(2)車体の共振による振動を抑えること。
(3)車室空洞内の共鳴による騒音を抑えること。
(4)エネルギ効率を示す成績係数(COP)をできるだけ高くすること。
ここでは一例として、優先順位を(1)>(2)>(3)>(4)とした場合を説明する。
その後、フローは、前述のステップS15に進み、以後、前述の共振に関する条件(2)、共鳴に関する条件(3)、エネルギ効率に関する条件(4)を満たす候補を選定する(ステップS15〜S17)。選択された候補で特定される運転台数と運転周波数の組み合わせを、第1のインバータ装置41が故障したとき用の第2の運転パターンとする。続いて、第1〜第3のインバータ装置41〜43に出力電圧の周波数を指示し(ステップS18)、運転を継続する。これにより、空調能力を確保しつつ、低振動及び低騒音で、且つ、高効率で鉄道車両用空気調和装置11の運転が継続される。
例えば、図1に示した鉄道車両用空気調和装置の構成は例示であり、適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態においては、室内送風機21には、インバータ装置を介さずに固定周波数の電力を供給したが、室内送風機21にもインバータ装置から可変周波数の電力を供給してもよい。この場合、室内送風機21の運転周波数を考慮した特性データを準備し、記憶部113に記憶しておけばよい。
また、バックアップ給電用の回路を他の構成部分に配置してもよい。
図6に示すフローチャートも一例であり、適宜変更可能である。
Claims (6)
- 室外送風機と、
前記室外送風機をインバータ駆動する第1のインバータ装置と、
第1の圧縮機と、
前記第1の圧縮機をインバータ駆動する第2のインバータ装置と、
第2の圧縮機と、
前記第2の圧縮機をインバータ駆動する第3のインバータ装置と、
前記第1のインバータ装置の故障時に、前記第2のインバータ装置が出力する電力を前記室外送風機に供給するために、前記第1のインバータ装置と前記室外送風機との間に配置され、回路を開閉する第1の接触器と、一端が前記室外送風機と前記第1の接触器との間の回路に接続され、他端が前記第2のインバータ装置に接続され、第2の接触器と過電流継電器との直列回路を備えるバックアップ用給電回路と、
制御装置と、
を備えるインバータ駆動の鉄道車両用空気調和装置であって、
前記制御装置は、前記室外送風機の運転周波数と前記圧縮機の動作台数と圧縮機の運転周波数と空調能力との関係を示す第1の特性データ、前記室外送風機と前記第1の圧縮機とが同期運転するという条件で、前記室外送風機と前記第1の圧縮機の運転周波数と前記第2の圧縮機の運転周波数と空調能力との関係を示す第2の特性データ、前記圧縮機が1台のみ運転という条件で、前記室外送風機の運転周波数と運転する前記圧縮機の運転周波数と空調能力との関係を示す第3の特性データ、とを記憶する記憶部を備え、
前記第1から第3のインバータ装置の健全時に、前記第1の接触器を閉じて、前記第2の接触器を開き、必要空調能力と前記第1の特性データと車体の共振周波数とエネルギ効率とに基づいて定められた第1の運転パターンを選択し、選択した第1の運転パターンに基づいて、前記第1から第3のインバータ装置を制御し、
前記第1のインバータ装置が故障し、前記第2と第3のインバータ装置が健全な時には、前記第1の接触器を開いて、前記第2の接触器を閉じることにより、前記第2のインバータ装置から前記室外送風機に給電し、必要空調能力と前記第2の特性データと車体の共振周波数とエネルギ効率とに基づいて定められた第2の運転パターンを選択し、選択した第2の運転パターンに基づいて、前記第2と第3のインバータ装置を制御し、
前記第1のインバータ装置が健全で、前記第2又は第3のインバータ装置が故障した時には、必要空調能力と前記第3の特性データと車体の共振周波数とエネルギ効率とに基づいて定められた第3の運転パターンを選択し、選択した第3の運転パターンに基づいて、前記第1から第3のインバータ装置を制御する、
鉄道車両用空気調和装置。 - 前記制御装置の前記記憶部は、さらに、車両の空洞内の共鳴周波数に基づいて、前記第1の運転パターン、前記第2の運転パターン、及び前記第3の運転パターンを選択する、
請求項1に記載の鉄道車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記第1から第3のインバータ装置が健全な時に、必要空調能力と前記第1の特性データとに基づいて、前記室外送風機の運転周波数と圧縮機の動作台数と圧縮機の運転周波数との組み合わせの候補を複数個求め、車体の共振周波数とエネルギ効率と共鳴周波数とに基づいて、複数個の候補のうちから1つの組み合わせを選択し、選択した組み合わせに基づいて、前記第1から第3のインバータ装置を制御し、
前記第1のインバータ装置が故障し、前記第2と第3のインバータ装置が健全な時には、必要空調能力と前記第2の特性データとに基づいて、前記室外送風機の運転周波数と圧縮機の運転台数と前記第2の圧縮機の運転周波数との組み合わせの候補を複数個求め、車体の共振周波数とエネルギ効率と共鳴周波数とに基づいて、複数個の候補のうちから1つの組み合わせを選択し、選択した組み合わせに基づいて、前記第2と第3のインバータ装置を制御し、
前記第1のインバータ装置が健全で、前記第2又は第3のインバータ装置が故障した時には、必要空調能力と前記第3の特性データとに基づいて、前記室外送風機の運転周波数と運転する圧縮機の運転周波数との組み合わせの候補を複数個求め、車体の共振周波数とエネルギ効率と共鳴周波数とに基づいて、複数個の候補のうちから1つの組み合わせを選択し、選択した組み合わせに基づいて、前記第3又は第2インバータ装置を制御する、
請求項2に記載の鉄道車両用空気調和装置。 - さらに、室内送風機を備え、前記室内送風機には、固定周波数または第4のインバータからの可変周波数の電力が供給される、
請求項1から3のいずれか1項に記載の鉄道車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、空調能力を冷房と暖房それぞれ8段階に制御する、請求項1から4のいずれか1項に記載の鉄道車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記第1と第2の圧縮機の運転周波数を30〜90Hz、前記室外送風機の運転周波数を30〜60Hzの範囲で制御する、請求項1から5のいずれか1項に記載の鉄道車両用空気調和装置。
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