JPH0492764A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は鉄道車両搭載の空調装置の電源に関する。

（従来の技術） 空調装置の冷却機用電動機およびファンの制御は従来オ
ンオフ制御を行っていた。

しかし、近年、トランジスターモジュールの改良により
数キロワットクラスのインバータが比較的容易に実現で
きるようになった。そこで、空調装置におけるこれらの
機器をＶＶＶＦインバーターを用いて、連続可変制御に
よって、よりきめの細かい制御を行い、空調の快適性を
向上させようとすることが行われるようになった。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような制御方式を用いた空調装置が鉄道
車輌搭載用としても採用されるようになったが、鉄道車
輌の車体は台車に組込まれたばねによって支えられてい
るため、空調装置が取付けられる車体の屋根上などは、
支点がら大きく離れた位置となる。

このため、前記ＶＶＶＦインバーター（交流可変電圧可
変周波数制御インバーター）を電源として使用した場合
、制御のため電源周波数を変化させるので、このとき車
体と空調装置とがたまたま機械的共振を生じ、大きく車
体が揺れたり振動によって音を出すなどの問題があった
。

本発明はこのようにインバーターによる空調装置の圧縮
機やファン類を可変速制御する場合発生する機械的共振
現象を最小限に抑える事を目的としている。

〔発明の精成〕

（課題を解決するための手段） そこで、機械的な共振による振動を検出するため、機械
的振動を電気信号に変換する振動センサーを空調装置に
設け、さらにこの振動センサーの信号を受けて、空調装
置の可変速制御の速度を一時的に早める速度制御装置を
設ける。

（作用） 前記の振動センサーが規定値以上の振動値を検出した場
合、制御装置は空調装置が共振していると判断して、こ
のときだけ、速度指令パターンに速度指令信号電圧をス
テップ上に加算または減算して、加速度または減速度を
高めてやり、振幅が大きくならないうちに、空調装置に
内蔵された圧縮機電動機やファン電動機の回転数が共振
点を短時間で通過するように制御する。これにより機械
的な振動を最小限に制御することになる。

このように、ＶＶＶＦインバーターによって、能力可変
制御を行った場合に、その加速または減速時に、早く共
振周波数を通過させてやれば、機械的共振を小さく抑え
ることができる。

（実施例） 本発明を第１図に示す実施例に基づいて説明する。

空調装置の電源装置は、その主回路がパワートランジス
タなどの半導体スイッチ素子で精成された三相インバー
タ回路１で、負荷となる圧縮機電動機２を可変速運転す
ように精成する。

この電源を制御するベース駆動装置３およびパルス幅変
調（ＰＭＷ）制御装置４とそれらのそれぞれの電源５．
６を設け、ＰＭＷ制御装置４に速度制御装置を繁く。

即ち、この電源装置の速度指令（Ａ）は速度指令基準電
源７により供給され、電圧値または電流値が速度指令値
に対応するように定義されるものとする（第１図では電
圧値として図示しである）。

速度指令値（Ａ）はランプ関数回路１０を介して、加算
器１２に与えられる。一方、空調装置内の機械的共振を
起す部分に取付けた振動センサー１３の出力は増幅器１
４を介して、比較回路１５に入力される。比較回路１５
の出力は、三角波発生回路１６に入力される。三角波発
生回路１６の出力は、反転増幅器１７へ与えられる。

一方、加速、減速切り替え回路１１によって三角波発生
回Ｂ１６または反転増幅器１７の出力を切替えるスイッ
チを介して加算器１２へ与えられる。加算器の１２の出
力は、任意の電圧、周波数を出力するＰＷＭ（パルス幅
変調）制御装置４に接続される。

この様に精成された電源装置の加速時の各部（Ａ〜Ｅ）
の動作波形を第２図に、減速時の各部（Ａ−Ｅにダッシ
ュを付す）の動作波形を第３図に示す。

以下、加速時の場合を例にとり電源装置の作用を説明す
る。

インバーターの速度指令（Ａ）は、速度指令基準電源７
および起動停止スイッチ８および速度調整ポテンショメ
ーター９によって、目標速度に対応した電圧として設定
される。

この電圧信号が、ランプ関数発生回路１０に与えられる
と、決められた加速度または減速度となるように徐々に
増加または減少するような電圧信号（Ａ）を発生する。

もし、加速中に機械的振動が特定の速度において発生す
ると、振動しやすい場所に取付けられた振動センサー］
３の出力は第２図（Ｂ）の破線のように振動波形を出力
する。

この信号は比較回路１５により規定値と比較され、それ
以上の信号レベルが入力された場合には、比較回路の出
力には第２図（Ｄ）のような信号が出力される。この信
号が三角波発生回路１６に入力されると第２図に示すよ
うなステップ状に増加し徐々に減少する三角波形が出力
される。

この時三角波形の高さはこの信号が加算器１２を介して
インバーターのＰ　Ｗ　Ｍ　ＩＩ御装置４へ入力され、
最終的にインバーターが急加速するときインバータの主
回路素子が過電流とならない値の範囲に設定する。

また、三角波が減少する時間は、ランプ関数回路１０の
出力と加算器１２で加算されたときに少なくとも値が減
少することがないように十分長く定める。

インバーターが加速途中で特定の周波数で機械的共振を
発生した場合には加算器１２の出力（Ｃ）は第２図に示
すような波形となりインバーターは共振を起こす周波数
を直ちに通過するので、共振は収束して第２図（８）の
実線で示すようになる。

第３図は減速の場合について、各部の波形を示した図で
ある。この場合には、共振が発生した場合には、減速を
速めて共振点を早く通過させるので、共振が検出された
ときは三角波形を減算する必要があるので反転増幅器に
より信号の波形を正負反転し、速度指令が加速中が減速
中かにより、信号を切替える回路１１によって減速中は
、反転増幅器１７の出力が選択される。

尚、以上の本発明の構成および動作の説明は制御がアナ
ロク信号によって動作する場合で説明したが、値をコー
ド化されたデジタル信号によってデジタル演算処理する
場合も同様な構成、作用となる。

以上のごとく本発明により、空調装置のコンプレッサー
やファンモーターを可変速制御を行った場合に機械的な
共振による振動や騒音が発生しても自動的に共振周波数
を飛び越して非共振領域へ運転速度を移し振動や騒音を
小さく押さえることが出来る空調用電源装置をうろこと
が出来る。

〔発明の効果〕

本発明により能力可変の空調装置において機械的な共振
による振動や騒音が小さい空調装置を実現することが出
来る。特に冷却サイクルの圧１１１ｍやファンをばねで
支えた車体の屋根上に搭載する鉄道車両用の空調装置の
場合には顕著な効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御回路の構成ブロック図、第２
図は第１図の回路の加速制御の動作説明図、第３図は第
１図の回路の減速制御動作説明図である。 ２・・・冷却機用電動機 １５・・・比較回路 １３・・振動センサー １６・・三角波発生回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 冷却用圧縮機の駆動電動機およびファンの駆動電動機の
   回転数を変化させて冷房能力を連続的に制御する車両用
   空調装置において、 前記空調装置に機械的振動の大きさが所定値を越えたと
   き、立上がりが急で減衰が緩い三角波形の信号電圧を、
   速度指令パターンに加速時には加算し、減速時には減算
   するように構成した速度制御回路を設けたことを特徴と
   する車両用空調装置。