JPH07194187A - 車両用空調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のインバータのうちのいずれかのインバー
タが故障しても、運転を続行することができる車両用空
調制御装置を得ること。 【構成】送風機用のインバータ３の負荷側に接続された
三相交流電磁接続器６の負荷側と圧縮機用のインバータ
５の負荷側に接続された三相交流電磁接触器７の負荷側
を三相交流電磁接触器８で接続する。もし、インバータ
３が故障すると、三相交流電磁接触器６を開極し、三相
交流電磁接触器８を投入して、インバータ５から供給さ
れる電力で室内送風機１と室外送風機２への送風を続行
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のインバータを用
いた鉄道車両用空調制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、インバータを用いた従来の鉄道
車両用空調制御装置の一例を示す接続図である。図４に
おいて、例えば、ＡＣ４４０Ｖの図示しない補助電源装
置に接続された配線用遮断器12の負荷側には、送風機用
のインバータ３の電源側が接続されている。同じく、図
示しない補助電源装置に接続された配線用遮断器13の負
荷側には、冷媒を圧縮する圧縮機用のインバータ５の電
源側が接続されている。

【０００３】このうち、インバータ３の負荷側には、三
相交流電磁接触器（以下、電磁接触器という）６を介し
て、車両内に冷却風を送る室内送風機１と、後述する圧
縮機で圧縮された冷媒を冷却してその熱を車両の外に排
出する室外送風機２がそれぞれ接続されている。一方、
インバータ５の負荷側には、同じく電磁接触器７を介し
て、前述した冷媒を圧縮する圧縮機４を駆動する電動機
に接続されている。

【０００４】さらに、インバータ３，５に隣設された制
御装置９は、制御信号線９ａを介してインバータ３に接
続され、同じく制御信号線９ｂを介してインバータ５に
接続されている。同様に、電磁接触器６の操作コイル
は、信号線９ｃを介して制御装置９に接続され、電磁接
触器７の操作コイルは、信号線９ｄを介して制御装置９
に接続されている。

【０００５】このように構成された鉄道車両用空調制御
装置においては、制御装置９から信号線９ａを介してイ
ンバータ３に入力される信号によって、インバータ３の
出力周波数が所定の値に制御され、この周波数によって
室内送風機１と室外送風機２の回転数が制御され、各送
風機から出力される風量が制御される。

【０００６】同様に、制御装置９から信号線９ｂを介し
てインバータ５に入力される信号によって、インバータ
５の出力周波数が所定の値に制御され、この周波数によ
って圧縮機４の回転数が所定の値に制御される。なお、
各インバータ３，５は、周波数とともに出力電圧も制御
される場合もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された鉄道車両用空調制御装置においては、例えば
盛夏において、いづれか片側のインバータが故障する
と、例えば、客車内に所定の温度又は所定の風量の冷却
風を送ることができないので、乗客に対するサービスが
低下する。すなわち、もし、インバータ５が停止する
と、他方のインバータ３が正常でも、冷却風を冷却する
ことはできず、逆に、インバータ３が停止すると、他側
のインバータ５が正常でも送風することができない。

【０００８】そこで、本発明の目的は、複数のインバー
タを備えた鉄道車両用空調制御装置において、いずれか
のインバータが故障したときでも、乗客へのサービスの
低下を減らすことのできる鉄道車両用空調制御装置を得
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、第１の負荷に第１の開閉器を介して可変周波数の電
力を供給する第１のインバータと、第２の負荷に第２の
開閉器を介して可変周波数の電力を供給する第２のイン
バータと、第１，第２の開閉器と第１，第２のインバー
タを制御する制御装置を備えた車両用空調制御装置にお
いて、第１，第２の開閉器の負荷側に制御装置で入・切
される第３の開閉器を設けたことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、第１の開
閉器を介して可変周波数の電力を送風機に供給する第１
のインバータと、第２の開閉器を介して可変周波数の電
力を圧縮機に供給する第２のインバータと、第１，第２
の開閉器と第１，第２のインバータを制御する制御装置
を備えた車両用空調制御装置において、第１，第２の開
閉器の負荷側に、第１又は第２のインバータの故障信号
が入力された制御装置で入・切される第３の開閉器を設
けたことを特徴とする。

【００１１】さらに、請求項３に記載の発明は、第１の
開閉器を介して送風機に電力を供給する第１のインバー
タと、複数のインバータに開閉器を介して圧縮機がそれ
ぞれ接続され、第１及び複数の開閉器と第１及び複数の
インバータを制御する制御装置を備えた車両用空調制御
装置において、第１の開閉器と複数の開閉器の負荷側
に、制御装置で入・切される開閉器を設けたことを特徴
とする。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明においては、第１，第２
のインバータのうち、片側のインバータが故障したとき
には、この片側のインバータに接続された負荷には、制
御装置で投入された第３の開閉器を介して他側のインバ
ータから電力が供給される。

【００１３】請求項２に記載の発明においては、第１，
第２のインバータのうち、片側のインバータが故障した
ときには、この片側のインバータに接続された送風機又
は圧縮機には、制御装置で投入された第３の開閉器を介
して他側のインバータから電力が供給される。

【００１４】さらに、請求項３に記載の発明において
は、第１及び複数のインバータのうちの故障したインバ
ータに接続された送風機又は圧縮機には、健全なインバ
ータの開閉器の負荷側に接続され制御装置で投入される
開閉器を介して電力が供給される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の鉄道車両用空調制御装置の一
実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の鉄
道車両用空調制御装置の一例を示す接続図で、従来の技
術で示した図４に対応する図である。

【００１６】図１において、図４と異なるところは、電
磁接触器６，７の負荷側を接続する電磁接触器８が設け
られ、この電磁接触器８の操作コイルは、信号線９ｅを
介して制御装置９に接続されている。

【００１７】このように構成された鉄道車両用制御装置
においては、正常時には、電磁接触器８は開極状態と
し、電磁接触器６，７を投入し、負荷側の主回路を接続
することにより、室内送風機１および室外送風機２をイ
ンバータ３で運転する。一方、圧縮機４は、インバータ
５で運転する。

【００１８】ここで、もし、インバータ３が故障で停止
した場合には、このインバータ３の負荷側に接続された
電磁接触器６を開極し、電磁接触器８を投入することに
より、インバータ５を使用して、室内送風機１および室
外送風機２をインバータ５の容量に対応した範囲（例え
ば、周波数）で圧縮機４とともに運転する。

【００１９】同様に、もし、インバータ５が故障で停止
した場合には、このインバータ５の負荷側に接続された
電磁接触器７を開き、電磁接触器８を投入することによ
って、インバータ３から供給される電力で室内送風機１
と室外送風機２とともに圧縮機４を運転する。このよう
にして、インバータ３が故障し停止しても、また、イン
バータ５が故障しても、空調装置としての冷房運転を各
インバータの容量の範囲内で続行することができる。

【００２０】以下、図２を参照して更に詳細に説明す
る。図２は、インバータを用いた能力可変方式の空調装
置における本発明の実施例を示す詳細接続図で、室内送
風機１および室外送風機２を運転するための電力変換装
置であるインバータ３と、冷却用の圧縮機４を運転する
ためのインバータ５と、室内送風機１および室外送風機
２とインバータ３との間の主回路を入・切する電磁接触
器６と、圧縮機４とインバータ５との間の主回路を入・
切する電磁接触器７と、インバータ３の故障停止時に室
内送風機１および室外送風機２とインバータ５との間の
主回路を接続する電磁接触器８と、これらのインバータ
３，５の制御信号とこれらのインバータ３，５の故障信
号が入力され、圧縮機４によって圧縮される冷媒の圧力
異常を検知する高圧スイッチ10からの圧力異常信号と車
内の温度を検出する温度検出器11から入力された信号に
よって電磁接触器６〜８を制御する制御装置９とから構
成される。なお、電磁接触器７は、圧縮機４とインバー
タ５とを切り離す必要が特にないシステムで不要であ
る。

【００２１】図２において、各インバータが正常時に
は、制御装置９からの指令により、電磁接触器６，７を
閉じ、さらにインバータ３およびインバータ５を運転す
ることにより、室内送風機１および室外送風機２はイン
バータ３によって運転され、また、圧縮機４はインバー
タ５によって運転される。

【００２２】ここで、インバータ３およびインバータ５
は、温度検出器11で検出された温度に応じて制御装置９
が指令する運転周波数で運転され、空調装置の冷房能力
は可変制御される。例えば、インバータ３およびインバ
ータ５の運転周波数の組合せの例として、次の６通りの
モードが考えられる。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１において、モード１は、車内の温度が
適温で換気だけを行うときを示し、車内の温度の上昇に
応じてモード２〜５となって、インバータ３，５の出力
周波が順に増え、モード６は、例えば、盛夏の日中で車
内の温度が最高になって、定格で運転しているときを示
す。

【００２５】次に、もし、インバータ３が故障で停止し
た場合の動作について説明する。インバータ３が故障し
停止すると、室内送風機１および室外送風機２の運転が
できなくなる。この状態で、もし、圧縮機４の運転を続
行すると、圧縮機４の内部の冷媒の圧力が上昇し、高圧
圧力スイッチ10が動作して圧力異常信号が制御装置９に
入力され、冷房運転ができなくなる。

【００２６】そこで、インバータ３が故障し停止して、
制御装置９に故障信号が入力されると、インバータ３の
運転指令を止め、電磁接触器６を開いて、インバータ３
と室内送風機１および室外送風機２とを切り離し、次に
電磁接触器８を閉じてインバータ５と室内送風機１およ
び室外送風機２とを接続することにより、インバータ５
を使用して室内送風機１，室外送風機２および圧縮機４
を運転する。

【００２７】但し、この運転を行うときには、表１で示
した運転モードの例のように、室内送風機１および室外
送風機２の性能による制限から、インバータ３の最高運
転周波数（表１の場合60Ｈｚ）がインバータ５の最高運
転周波数（表１の場合90Ｈｚ）より低い場合には、イン
バータ５の運転周波数は上限が制限され、表１の例の場
合には、以下の四つのモードでの運転になる。

【００２８】

【表２】

【００２９】また、上記説明では、インバータ３が故障
停止したときの故障信号を利用して運転を切り換えた
が、ここで、もし、インバータ３が故障信号を出せない
ような故障（例えば、マイコンプログラム上での異常に
よる暴走など）が発生して停止した場合を、以下、説明
する。

【００３０】前述したように、インバータ３が停止した
状態で圧縮機４の運転を続行すると、高圧圧力スイッチ
10から圧力異常信号が制御装置９に入力される。このと
き、高圧圧力スイッチ10の動作原因は制御装置９には不
明であるが、インバータ３の停止が原因の場合も考えら
れるため、一旦インバータ３およびインバータ５の運転
を停止し、冷媒の圧力が下がるのを待ち、電磁接触器６
を開き、電磁接触器８を閉じて、前述したようにインバ
ータ５を使用して、室内送風機１，室外送風機２および
圧縮機４を運転する。

【００３１】このとき、再度、高圧圧力スイッチ10が動
作すれば、過負荷や冷媒配管の異常等による高圧圧力ス
イッチ10の動作であり、運転を停止する必要があるが、
再度高圧圧力スイッチ10が動作しなければ、インバータ
３の停止によって結果的に高圧圧力スイッチ10が動作し
たものであるから、そのまま運転を継続することができ
る。

【００３２】以上の作用によりインバータ３が故障停止
してもその故障信号を検知し、電磁接触器６，８を開閉
して主回路の接続を切り換えることにより、室内送風機
１および室外送風機２をインバータ５を使用して運転継
続することができる。

【００３３】また、インバータ３が故障信号を出さずに
停止するような故障した場合でも、高圧圧力スイッチ10
の動作時に、同様に回路の接続を切り換えることによ
り、運転を継続することができる。

【００３４】図３は、図２で示した実施例に対して、冷
媒を圧縮する圧縮機４Ｂが追加され、この圧縮機４Ｂの
ためのインバータ５Ｂ及び圧縮機４Ｂを起動・停止する
電磁接触器７Ｂが追加された場合を示す接続図である。
なお、この場合にも、インバータ５Ｂは、配線用遮断器
13Ａを介して図示しない補助電源に接続され、圧縮機４
Ｂに設けられた高圧圧力スイッチ10Ｂの信号線は、制御
装置９に接続され、この制御装置９と電磁接触器７Ｂ
は、開閉指令の信号線で接続され、制御装置９とインバ
ータ５Ｂは、運転指令の信号線と故障信号の信号線で接
続されている。

【００３５】この場合には、図２の実施例と同様にイン
バータ３が故障停止時にその故障信号を検知して、イン
バータ３の運転指令を停止し、電磁接触器６を開いて、
室内送風機１および室外送風機２をインバータ３から切
り離し、電磁接触器８を閉じて、インバータ５に接続す
ることにより、室内送風機１および室外送風機２をイン
バータ２台（５Ａ，５Ｂ）のうち１台（５Ａ）で運転す
る。

【００３６】本実施例においても、インバータ３が故障
信号を出せないような故障で、停止してしまった場合、
故障信号の代りに、高圧圧力スイッチ10Ａの動作を検知
して、同様に電磁接触器６，８開閉して主回路を切り換
え、室内送風機１および室外送風機２をインバータ５Ａ
を使用して運転する。

【００３７】上記作用により、インバータ３が故障停止
しても、故障信号の検知、または、高圧圧力スイッチ10
の圧力異常信号の検知により、室内送風機１および室外
送風機２をインバータ５Ａを使用して運転を維持するこ
とができる。また室内送風機１および室外送風機２に接
続されない方のインバータ５Ｂについては、図２の実施
例に示した運転周波数の上限の制限を受けない利点があ
る。

【００３８】なお、図３で示した実施例において、電磁
接触器７Ｂの負荷側と電磁接触器６の負荷側を図示しな
い電磁接触器で接続して、この電磁接触器と制御装置９
との間にも開閉指令信号を伝達する信号線を接続し、イ
ンバータ５Ａが故障したときには、電磁接触器７Ａ，８
を開極し、インバータ５Ｂから室内送風機１および室外
送風機２に電力を供給してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
第１の負荷に第１の開閉器を介して可変周波数の電力を
供給する第１のインバータと、第２の負荷に第２の開閉
器を介して可変周波数の電力を供給する第２のインバー
タと、第１，第２の開閉器と第１，第２のインバータを
制御する制御装置を備えた車両用空調制御装置におい
て、第１，第２の開閉器の負荷側に制御装置で入・切さ
れる第３の開閉器を設けることで、第１，第２のインバ
ータのうち、片側のインバータが故障したときには、こ
の片側のインバータに接続された負荷には、制御装置で
投入された第３の開閉器を介して他側のインバータから
電力を供給したので、複数のインバータを備えた鉄道車
両用空調制御装置において、いずれかのインバータが故
障したときでも、乗客へのサービスの低下を減らすこと
のできる鉄道車両用空調制御装置を得ることができる。

【００４０】また、請求項２に記載の発明によれば、第
１の開閉器を介して可変周波数の電力を送風機に供給す
る第１のインバータと、第２の開閉器を介して可変周波
数の電力を圧縮機に供給する第２のインバータと、第
１，第２の開閉器と第１，第２のインバータを制御する
制御装置を備えた車両用空調制御装置において、第１，
第２の開閉器の負荷側に、第１又は第２のインバータの
故障信号が入力された制御装置で入・切される第３の開
閉器を設けることで、第１，第２のインバータのうち、
片側のインバータが故障したときには、この片側のイン
バータに接続された送風機又は圧縮機には、制御装置で
投入された第３の開閉器を介して他側のインバータから
電力を供給したので、複数のインバータを備えた鉄道車
両用空調制御装置において、いずれかのインバータが故
障したときでも、乗客へのサービスの低下を減らすこと
のできる鉄道車両用空調制御装置を得ることができる。

【００４１】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
第１の開閉器を介して送風機に電力を供給する第１のイ
ンバータと、複数のインバータに開閉器を介して圧縮機
がそれぞれ接続され、第１及び複数の開閉器と第１及び
複数のインバータを制御する制御装置を備えた車両用空
調制御装置において、第１の開閉器と複数の開閉器の負
荷側に、制御装置で入・切される開閉器を設けること
で、第１及び複数のインバータのうちの故障したインバ
ータに接続された送風機又は圧縮機には、健全なインバ
ータの開閉器の負荷側に接続され制御装置で投入される
開閉器によって電力を供給したので、複数のインバータ
を備えた鉄道車両用空調制御装置において、いずれかの
インバータが故障したときでも、乗客へのサービスの低
下を減らすことのできる鉄道車両用空調制御装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用空調制御装置の一実施例を示す
接続図。

【図２】本発明の車両用空調制御装置の一実施例を示す
詳細接続図。

【図３】本発明の車両用空調制御装置の他の実施例を示
す接続図。

【図４】従来の車両用空調制御装置の一例を示す接続
図。

【符号の説明】

１…室内送風機、２…室外送風機、３，５，５Ａ，５Ｂ
…インバータ、６，７，８，７Ａ，７Ｂ…三相交流電磁
接触器、９…制御装置、10Ａ，10Ｂ…高圧圧力スイッ
チ、11…温度検出器、12，13，13Ａ…配線用遮断器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の負荷に第１の開閉器を介して可変
   周波数の電力を供給する第１のインバータと、第２の負
   荷に第２の開閉器を介して可変周波数の電力を供給する
   第２のインバータと、前記第１，第２の開閉器と前記第
   １，第２のインバータを制御する制御装置を備えた車両
   用空調制御装置において、前記第１，第２の開閉器の負
   荷側に前記制御装置で入・切される第３の開閉器を設け
   たことを特徴とする車両用空調制御装置。
2. 【請求項２】 第１の開閉器を介して可変周波数の電力
   を送風機に供給する第１のインバータと、第２の開閉器
   を介して可変周波数の電力を圧縮機に供給する第２のイ
   ンバータと、前記第１，第２の開閉器と前記第１，第２
   のインバータを制御する制御装置を備えた車両用空調制
   御装置において、前記第１，第２の開閉器の負荷側に、
   前記第１又は第２のインバータの故障信号が入力された
   前記制御装置で入・切される第３の開閉器を設けたこと
   を特徴とする車両用空調制御装置。
3. 【請求項３】 第１の開閉器を介して送風機に電力を供
   給する第１のインバータと、複数のインバータに開閉器
   を介して圧縮機がそれぞれ接続され、前記第１及び複数
   の開閉器と前記第１及び複数のインバータを制御する制
   御装置を備えた車両用空調制御装置において、前記第１
   の開閉器と前記複数の開閉器の負荷側に、前記制御装置
   で入・切される開閉器を設けたことを特徴とする車両用
   空調制御装置。