JPH0685165U - 鉄道車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 「鉄道車両用空気調和装置」において、電源
の瞬間停電に対してシステムの稼働率を向上させる。 【構成】 コンプレッサ６とこれを駆動するためのモー
タ１０とを備えた鉄道車両用空気調和装置において、電
源の瞬間停電時にモータ１０を再起動してから所定時間
（３秒）経過後にコンプレッサ６をオンする制御回路１
３を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、鉄道車両用空気調和装置に係り、特に電源の瞬間停電に対してシス テムの稼働率の向上を図ったものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

今日、鉄道車両における空調は一般化されつつあり、こうした鉄道車両用空気 調和装置として、たとえば図３に示すようなシステムが開発されている。このシ ステムは冷房用であって、室内に配置される室内機１と車両の床下に配置される 室外機２とで構成されている。室内機１にはエバポレータ３、膨張弁４、送風用 のブロア５等が配置され、室外機２にはコンプレッサ６、コンデンサ７、リキッ ドタンク８、冷却用ファン９、コンプレッサ駆動用の交流モータ１０等が配置さ れている。ここでのコンプレッサ６はベルト駆動型のもので、コンプレッサ６に 内蔵された図示しないマグネットクラッチのオンオフによって、交流モータ１０ の回転力がベルト１１を介してコンプレッサ６に伝達されるようになっている。 なお、コンプレッサの駆動タイプとしては、ベルト駆動型のほかに、モータとコ ンプレッサとを直結してモータの回転力を直接コンプレッサに伝えるようにした いわゆる密閉型コンプレッサもある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、一般に、コンプレッサ駆動用モータ１０の電源はＡＣ４４０Ｖであ り、コンプレッサ６のマグネットクラッチの電源はＤＣ１２Ｖであって、前者は 鉄道線路に設けられた架線（送電線）から供給され、後者はそれを変換して使用 されている。そのため、鉄道車両が架線の切れ目を通過する時には、電源が瞬間 的に（たとえば０．３〜０．５秒）停電する現象が発生し、こうした瞬間停電時 にはコンプレッサ駆動用モータ１０が停止することになる。

【０００４】 ところが、従来のシステムにあっては、ベルト駆動型コンプレッサであれ密閉 型コンプレッサであれ前記モータ１０の再起動時にコンプレッサ６も同時に回転 させようとするとモータ１０に大きな起動トルクが要求されるため（過負荷）、 コンプレッサ６を安定的に立ち上げるのが困難である。というのは、図４に示す ように、コンプレッサ６停止後、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧は時間の経過 とともに小さくなっていくが、一般に差圧が大きいほどコンプレッサ６を立ち上 げるのに大きなトルクを必要とするからである。そこで、従来は、モータ１０が 停止を余儀なくされる瞬間停電時の対策として、一般的に、停止からたとえば１ 〜３分間モータ１０を回さないといった再復帰待機の処理を施して、前記差圧の 減少を待って差圧に対応するコンプレッサ６の必要立ち上げトルクがモータトル クにまで下がるのを待っていた。したがって、瞬間停電時には再復帰待機（１〜 ３分）の間システムが作動しなくなり、稼働率の点で一定の限界があった。

【０００５】 本考案は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、電源の 瞬間停電に対してシステムの稼働率を向上させた鉄道車両用空気調和装置を提供 することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するための本考案は、コンプレッサとこれを駆動するための モータとを備えた鉄道車両用空気調和装置において、電源の瞬間停電時に前記モ ータを再起動してから所定時間経過後に前記コンプレッサをオンする制御回路を 有することを特徴とする。

【０００７】

【作用】

このように構成した本考案にあっては、制御回路は、電源の瞬間停電時にコン プレッサ駆動用モータを再起動してから所定時間経過後にコンプレッサをオンす る。したがって、コンプレッサ駆動用モータが定常回転に達し、コンプレッサの 立ち上げに十分なトルクを発生する状態になってからコンプレッサがオンされる ことになり、再起動時にコンプレッサを短時間で確実に立ち上げられる。よって 、システムの稼働率が向上する。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の一実施例による鉄道車両用空気調和装置の制御回路図、図２は 制御のタイムチャートである。

【０００９】 本実施例による鉄道車両用空気調和装置は、鉄道車両が架線の切れ目を通過す る時に生じる電源の瞬間停電に配慮したものであって、そのシステム構成はたと えば図３に示した装置と同じである。すなわち、室内に配置される室内機１と車 両の床下に配置される室外機２とからなり、室内機１にはエバポレータ３、膨張 弁４、送風用のブロア５等が配置され、室外機２にはコンプレッサ６、コンデン サ７、リキッドタンク８、冷却用ファン９、コンプレッサ駆動用の交流モータ１ ０等が配置されている。そして、本実施例では、コンプレッサ６はベルト駆動型 のものであって、コンプレッサ６に内蔵されたマグネットクラッチ１２（図１参 照）のオンオフによって、交流モータ１０の回転力がベルト１１を介してコンプ レッサ６に伝達されるようになっている。このように、マグネットクラッチ１２ 内蔵のベルト駆動型コンプレッサ６を採用することによって、モータ１０とコン プレッサ６とを任意に結合しまた切断することができ、後述する制御が可能とな る。

【００１０】 このコンプレッサ６の制御は図１に示す制御回路によって行われる。この制御 回路１３は、同図（Ａ）に示すコンプレッサ駆動用モータ１０の駆動回路１３ａ と同図（Ｂ）に示すコンプレッサ６の駆動回路１３ｂとで構成されている。図１ （Ａ）の回路は、コンプレッサ駆動用の交流モータ１０と、電圧の低下を検出す る電圧検出器１４と、リレーＲ1 のコイル部とで構成されている。交流モータ１ ０には架線からＡＣ４４０Ｖの交流電圧が供給されるようになっており、電圧検 出器１４はこの交流モータ１０と並列に接続されている。電源の瞬間停電時にモ ータ１０への印加電圧が低下すると（たとえば３２０Ｖ以下）、電圧検出器１４ はこれを検出してリレーＲ1 のコイル部を消磁する。一方、図１（Ｂ）の回路は 、リレーＲ1 のａ接点とタイマＴの限時動作ａ接点とリレーＲ2 のコイル部を直 列に接続し、後二者に並列にタイマＴの駆動部（コイル部）を接続し、さらにこ れらに並列に、リレーＲ2 のａ接点とコンプレッサ６のマグネットクラッチ１２ を直列接続したものを接続して形成されている。この回路には架線の電圧を変換 したＤＣ１２Ｖの直流電圧が印加される。タイマＴは限時動作形であって、電圧 を切ると瞬時に接点が開き、電圧が加えられてから一定時間たって接点が閉じる ようになっている。本実施例では、タイマＴの設定時間はたとえば約３秒であっ て、コンプレッサ駆動用モータ１０が再起動から定常回転となり、コンプレッサ ６の立ち上げに十分なトルクを発生する状態に達するのに必要な時間に設定され ている。つまり、タイマ時間は、コンプレッサ６の特性とモータ１０の性能との 相関関係においてモータ１０がコンプレッサ６の立ち上げに十分なトルクを発生 する状態になるのに要する時間以上であれば何秒でも良いが、好ましくはその最 小時間に設定しておく。

【００１１】 このように構成された回路は、電源の瞬間停電時に、図２のタイムチャートに 示すように動作する。

【００１２】 すなわち、通常時、コンプレッサ駆動用モータ１０は架線からＡＣ４４０Ｖの 電圧が加えられて回転しており、一方で、マグネットクラッチ１２はＤＣ１２Ｖ の電圧が加えられてオン状態にある。よって、コンプレッサ６はベルト１１を介 してモータ１０と結合され、回転している。

【００１３】 一方、瞬間停電時には、モータ１０への印加電圧が低下し（３２０Ｖ以下）、 モータ１０が停止するとともに、電圧検出器１４はその電圧低下を検出してリレ ーＲ1 のコイル部を消磁する。これにより、リレーＲ1 のａ接点が開いて、リレ ーＲ2 のコイル部が消磁し、その結果、リレーＲ2 のａ接点が開いて、マグネッ トクラッチ１２がオフされる。よって、コンプレッサ６も停止する。このとき、 タイマＴは、リレーＲ1 のａ接点が開くと同時に自己のａ接点を開く。

【００１４】 それからｔ1 （たとえば０．５）秒後に瞬間停電が回復すると、交流モータ１ ０には所定のＡＣ４４０Ｖが印加されるので、ただちに再起動する。このとき、 マグネットクラッチ１２はオフ状態にあるので、モータ１０にはコンプレッサ６ の負荷はかかってない。したがって、モータ１０は確実に立ち上がる。

【００１５】 また、停電の回復によりモータ１０が再起動すると同時に、電圧検出器１４は 電圧レベルの回復を検出してリレーＲ1 のコイル部を励磁する。これにより、リ レーＲ1 のａ接点が閉じてタイマＴに電圧が印加され、タイマＴは作動を開始す る。この間、マグネットクラッチ１２はオフ状態のままである。タイマ時間ｔ2 （たとえば約３秒）が経過すると、タイマＴのａ接点が閉じて、リレーＲ2 のコ イル部が励磁され、その結果、リレーＲ2 のａ接点が閉じてマグネットクラッチ １２がオンされ、コンプレッサ６とモータ１０とが結合される。この段階では、 モータ１０はすでに定常回転になっており、コンプレッサ６の立ち上げに十分な トルクを発生しうる状態にあるので、確実にコンプレッサ６を再起動させること ができる。

【００１６】 したがって、本実施例によれば、電源の瞬間停電時にモータ１０の再起動から 所定時間（３秒）経過後にマグネットクラッチ１２をオンして、再起動時に十分 なモータトルクでコンプレッサ６を立ち上げるようにしたので、瞬間停電に対し 短時間で確実にシステムを再起動することが可能となり、従来のように再復帰待 機（１〜３分）が不要となるので、稼働率が向上する。

【００１７】 また、ベルト駆動型を前提とした場合、本実施例では、モータとコンプレッサ を結合した状態でモータを再起動させる場合に必要な起動トルクほど大きなトル ク性能が要求されないので、コンプレッサ駆動型モータを小型、軽量化すること ができる。

【００１８】 なお、本実施例では、制御回路をリレー等を用いて構成しているが、マイクロ コンピュータを用いたシステムにあっては、制御プログラムの追加によって対処 することも可能である。

【００１９】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、モータがコンプレッサの立ち上げに十分な トルクを発生する状態になってからコンプレッサがオンされるので、再起動時に コンプレッサを短時間で確実に立ち上げられるようになり、システムの稼働率が 向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による鉄道車両用空気調和装
置の制御回路図である。

【図２】同実施例による制御のタイムチャートである。

【図３】鉄道車両用空気調和装置のシステムブロック図
である。

【図４】コンプレッサの圧力特性を示す図である。

【符号の説明】

６…コンプレッサ １０…交流モータ １１…ベルト １２…マグネットクラッチ １３…制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 大塚 隆 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニック株式会社内 (72)考案者 坂本 三郎 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニック株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサ（６）とこれを駆動するた
   めのモータ（１０）とを備えた鉄道車両用空気調和装置
   において、 電源の瞬間停電時に前記モータ（６）を再起動してから
   所定時間経過後に前記コンプレッサ（１０）をオンする
   制御回路（１３）を有することを特徴とする鉄道車両用
   空気調和装置。