JPWO2012017939A1 - Air compressor for railway vehicles - Google Patents
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Abstract
装置の大型化及び複雑化を抑制してコストの増大を抑制できるとともに、油の乳化が発生することを回避することができる、鉄道車両用空気圧縮装置を提供する。制御装置30は、油回収器21内の油温を検出する温度センサ26及び圧縮空気を蓄積する空気溜め19の空気圧を検出する圧力センサ27での検出結果に基づいて、通常運転モード又は暖機運転モードにて運転状態を制御する。通常運転モードでは、圧力センサ27での検出圧力値が第1の圧力値未満となったときに圧縮機12を作動させて検出圧力値が高圧の第2の圧力値以上となったときに圧縮機12の作動を停止させる。暖気運転モードでは、温度センサ26での検出温度が所定の温度未満のときであって検出圧力値が第2の圧力値以上になったときに、圧縮機12を作動させ、油回収器21を通過した圧縮空気を外部へ放出可能な排気弁29を作動させて圧縮空気を外部へ放出させる。Provided is an air compressor for a railway vehicle that can suppress an increase in cost by suppressing an increase in size and complexity of the device and can avoid occurrence of oil emulsification. Based on the detection results of the temperature sensor 26 that detects the oil temperature in the oil recovery unit 21 and the pressure sensor 27 that detects the air pressure of the air reservoir 19 that accumulates compressed air, the control device 30 performs normal operation mode or warm-up. Controls the operation state in the operation mode. In the normal operation mode, the compressor 12 is operated when the pressure value detected by the pressure sensor 27 is less than the first pressure value, and compression is performed when the detected pressure value is equal to or higher than the second high pressure value. The operation of the machine 12 is stopped. In the warm-up operation mode, when the temperature detected by the temperature sensor 26 is lower than a predetermined temperature and the detected pressure value is equal to or higher than the second pressure value, the compressor 12 is operated and the oil collector 21 is turned on. The exhaust valve 29 capable of releasing the compressed air that has passed through is operated to release the compressed air to the outside.
Description
本発明は、鉄道車両に設置され、この鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置に関する。 The present invention relates to an air compressor for a railway vehicle that is installed in a railway vehicle and generates compressed air used in the railway vehicle.
鉄道車両に設置されてその鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置として、特許文献1に開示されたものが知られている。特許文献1に開示された鉄道車両用空気圧縮装置は、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成されている。これにより、この鉄道車両用空気圧縮装置は、油膜によるシール及び潤滑を行うことができるように構成されている。 As an air compressor for a railway vehicle that is installed in a railway vehicle and generates compressed air used in the railway vehicle, one disclosed in Patent Document 1 is known. The railway vehicle air compressor disclosed in Patent Document 1 is configured as a device that generates compressed air by compressing air with oil and then separating the oil from the compressed air. Thereby, this air compressor for rail vehicles is comprised so that sealing and lubrication with an oil film can be performed.
また、特許文献1に開示された鉄道車両用空気圧縮装置には、油の温度が低温のときに発生する油の乳化(エマルジョン化)を回避するために、油に予熱を与えるための電気的な予熱装置が設けられている。 In addition, in the railway vehicle air compressor disclosed in Patent Document 1, in order to avoid the emulsification (emulsification) of oil that occurs when the temperature of the oil is low, an electrical device for preheating the oil is provided. A preheating device is provided.
特許文献1に開示されているような油を用いて圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置においては、圧縮機の作動に影響を生じる油の低温時の乳化を抑制する必要があり、前述した予熱装置が設けられている。しかしながら、予熱装置が設けられるため、装置の大型化や複雑化を招いてしまい、コストの増大を招くことになる。また、予熱装置の故障が発生すると、油の低温時の乳化を回避することができなくなり、圧縮機の作動に影響が生じてしまうことになる。 In an air compressor for a railway vehicle that generates compressed air using oil as disclosed in Patent Document 1, it is necessary to suppress oil emulsification at low temperatures that affects the operation of the compressor. A preheating device is provided. However, since the preheating device is provided, the size and complexity of the device are increased, and the cost is increased. In addition, when a failure of the preheating device occurs, it becomes impossible to avoid emulsification of the oil at a low temperature, thereby affecting the operation of the compressor.
本発明は、上記実情に鑑みることにより、装置の大型化及び複雑化を抑制してコストの増大を抑制できるとともに、油の乳化が発生することを回避することができる、鉄道車両用空気圧縮装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention can suppress an increase in cost by suppressing an increase in size and complexity of the device, and can avoid the occurrence of oil emulsification. The purpose is to provide.
上記目的を達成するための第1発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、鉄道車両に設置され、当該鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置であって、外部から吸い込んだ空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機に油を供給する油供給経路と、油タンクを有し、前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気が誘導され、誘導された圧縮空気から油を分離して前記油タンクに回収するとともに前記油供給経路に連通する油回収器と、前記油回収器内の油の温度を検出する温度センサと、前記油回収器を通過した圧縮空気を蓄積する空気溜めにおける空気圧を検出する圧力センサと、前記油回収器を通過した圧縮空気を外部へ放出可能な排気弁と、前記温度センサ及び前記圧力センサでの検出結果に基づいて、通常運転モード及び暖機運転モードのいずれかの運転モードにて運転状態を制御する制御装置と、を備えている。そして、第1発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記通常運転モードは、前記圧力センサで検出される圧力値である検出圧力値が所定の第1の圧力値未満となったときに前記圧縮機を作動させるとともに前記検出圧力値が前記第1の圧力値よりも高い所定の第2の圧力値以上となったときに前記圧縮機の作動を停止させる運転モードとして構成され、前記暖気運転モードは、前記温度センサで検出される温度である検出温度が所定の温度未満のときであって前記検出圧力値が前記第2の圧力値以上になったときに、前記圧縮機を作動させるとともに前記排気弁を作動させて圧縮空気を外部へ放出させる運転モードとして構成されることを特徴とする。 A railcar air compressor according to a first aspect of the present invention for achieving the above object is a railcar air compressor that is installed in a railcar and generates compressed air used in the railcar. A compressor for compressing air, an oil supply path for supplying oil to the compressor, and an oil tank, in which compressed air compressed with oil is induced, and the compressed air thus induced The oil is separated from the oil tank and collected in the oil tank and communicated with the oil supply path, the temperature sensor for detecting the temperature of the oil in the oil collector, and the compressed air that has passed through the oil collector Based on the detection results of the pressure sensor for detecting the air pressure in the air reservoir that accumulates the pressure, the exhaust valve that can discharge the compressed air that has passed through the oil collector, and the temperature sensor and the pressure sensor, And and a control unit for controlling the operating state at atmospheric operating mode and any mode of operation of the warm-up operation mode. In the railcar air compressor according to the first aspect of the present invention, in the normal operation mode, the detected pressure value, which is a pressure value detected by the pressure sensor, is less than a predetermined first pressure value. The warm-up operation is configured as an operation mode for operating the compressor and stopping the operation of the compressor when the detected pressure value is equal to or higher than a predetermined second pressure value higher than the first pressure value. In the mode, when the detected temperature, which is the temperature detected by the temperature sensor, is lower than a predetermined temperature and the detected pressure value becomes equal to or higher than the second pressure value, the compressor is operated. The operation mode is configured to operate the exhaust valve to release compressed air to the outside.
この発明によると、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成される鉄道車両用空気圧縮装置の運転状態が、制御装置によって通常運転モード及び暖気運転モードのいずれかにて制御される。そして、空気溜め内の空気圧である検出圧力値が所定の第1の圧力値未満のときに圧縮機が作動して空気溜めに圧縮空気が蓄積され、検出圧力値がより高圧の第2の圧力値以上となったときに圧縮機の作動を停止させるように、通常運転モードでの運転が行われる。一方、油回収器内の油温である検出温度が所定の温度未満で検出圧力値が第2の圧力値以上になったときは、排気弁を介して圧縮空気を外部へ放出させながら圧縮機を作動させるように、暖気運転モードでの運転が行われる。このため、空気溜め内の空気圧が低下した際には、通常運転モードにて、優先的に空気溜めへの圧縮空気の蓄積が行われる。一方、空気溜め内の空気圧が確保されていて油温が低いときには、暖気運転モードにて、空気の圧縮で発生する熱によって油温を上昇させて油の乳化の発生が回避されることになる。よって、本発明の鉄道車両用空気圧縮装置によると、暖気運転モードによって油の乳化が発生することが回避され、特許文献1に開示されたような予熱装置が不要となる。そして、予熱装置が不要となることで、装置の大型化及び複雑化を抑制してコストの増大を抑制することができる。 According to the present invention, the operating state of the rail car air compressor configured as a device that generates compressed air by separating the oil from the compressed air after compressing the air with the oil is controlled by the control device in the normal operation mode and It is controlled in one of the warm-up operation modes. Then, when the detected pressure value, which is the air pressure in the air reservoir, is less than the predetermined first pressure value, the compressor is operated to accumulate the compressed air in the air reservoir, and the detected pressure value is the second pressure with a higher pressure. The operation in the normal operation mode is performed so that the operation of the compressor is stopped when the value becomes equal to or greater than the value. On the other hand, when the detected temperature, which is the oil temperature in the oil recovery device, is lower than the predetermined temperature and the detected pressure value is equal to or higher than the second pressure value, the compressor is discharged while discharging compressed air to the outside via the exhaust valve. The operation in the warm-up operation mode is performed so as to operate. For this reason, when the air pressure in the air reservoir decreases, the compressed air is preferentially accumulated in the air reservoir in the normal operation mode. On the other hand, when the air pressure in the air reservoir is secured and the oil temperature is low, the oil temperature is raised by the heat generated by the air compression in the warm-up operation mode, thereby avoiding the occurrence of oil emulsification. . Therefore, according to the air compressor for a railway vehicle of the present invention, oil emulsification is prevented from occurring in the warm-up operation mode, and the preheating device as disclosed in Patent Document 1 is not necessary. And since a preheating apparatus becomes unnecessary, the enlargement and complexity of an apparatus can be suppressed and the increase in cost can be suppressed.
従って、本発明によると、装置の大型化及び複雑化を抑制してコストの増大を抑制できるとともに、油の乳化が発生することを回避することができる、鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an air compressor for a railway vehicle that can suppress an increase in cost by suppressing an increase in size and complexity of the device and can avoid occurrence of oil emulsification. Can do.
第2発明に係鉄道車両用空気圧縮装置は、第1発明の鉄道車両用空気圧縮装置において、前記制御装置は、前記暖気運転モードにて運転状態を制御中において前記検出圧力値が前記第1の圧力値未満となったときに、前記検出温度に関わらず前記通常運転モードに切り替えて運転状態を制御することを特徴とする。 A railcar air compressor according to a second aspect of the present invention is the railcar air compressor of the first aspect of the present invention, wherein the control device controls the operating state in the warm-up operation mode while the detected pressure value is the first. When the pressure value is less than, the operation state is controlled by switching to the normal operation mode regardless of the detected temperature.
この発明によると、暖気運転モードでの運転中であっても空気溜め内の空気圧が第1の圧力値未満になると、通常運転モードに移行し、空気溜め内の空気圧が確実に確保される。このため、暖気運転モードでの運転中であっても、空気溜め内の空気圧が所定圧以上に確保され、鉄道車両における制動機器等の空圧機器への圧縮空気の供給が不足してしまうことが確実に防止されることになる。 According to the present invention, even during operation in the warm air operation mode, when the air pressure in the air reservoir becomes less than the first pressure value, the operation mode is shifted to the normal operation mode, and the air pressure in the air reservoir is reliably ensured. For this reason, even during operation in the warm air operation mode, the air pressure in the air reservoir is ensured to be equal to or higher than a predetermined pressure, and supply of compressed air to pneumatic equipment such as braking equipment in a railway vehicle is insufficient. Is surely prevented.
第3発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、第1発明又は第2発明の鉄道車両用空気圧縮装置において、前記制御装置は、前記暖気運転モードにて運転状態を制御中において前記検出圧力値が前記第2の圧力値よりも高い所定の第3の圧力値以上となったときに、前記検出温度に関わらず前記通常運転モードに切り替えて運転状態を制御することを特徴とする。 A railcar air compressor according to a third aspect of the present invention is the railcar air compressor of the first or second aspect, wherein the control device is configured to detect the detected pressure value while controlling the operating state in the warm air operation mode. When the pressure becomes a predetermined third pressure value higher than the second pressure value, the operation state is controlled by switching to the normal operation mode regardless of the detected temperature.
この発明によると、排気弁が故障して閉弁したままの状態となってしまい、暖気運転モードでの運転中に外部へ圧縮空気が放出されずに空気溜め内の空気圧が高圧になってしまった場合であっても、第3の圧力値以上となったときに通常運転モードに移行することになる。このため、排気弁の故障が発生した場合であっても、空気溜め内の空気圧が過度に高圧になってしまうことが確実に防止されることになる。 According to this invention, the exhaust valve fails and remains closed, and compressed air is not released outside during operation in the warm-up operation mode, and the air pressure in the air reservoir becomes high. Even if it is a case, when it becomes more than 3rd pressure value, it will transfer to normal operation mode. For this reason, even if a failure of the exhaust valve occurs, it is reliably prevented that the air pressure in the air reservoir becomes excessively high.
本発明によると、装置の大型化及び複雑化を抑制してコストの増大を抑制できるとともに、油の乳化が発生することを回避することができる、鉄道車両用空気圧縮装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing the enlargement and complication of an apparatus, the increase in cost can be suppressed, and it can avoid that oil emulsification generate | occur | produces, and the railway vehicle air compressor can be provided. .
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本実施形態は、鉄道車両に設置されてこの鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置であって、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置において広く適用することができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is an air compressor for a railway vehicle that is installed in a railway vehicle and generates compressed air that is used in the railway vehicle, and separates the oil from the compressed air after compressing the air with the oil. Therefore, the present invention can be widely applied to an air compressor for railway vehicles that generates compressed air.
図1は、本発明の一実施の形態に係る鉄道車両用空気圧縮装置1(以下、単に「空気圧縮装置1」ともいう)のシステム構成を模式的に示す系統図である。図1に示す空気圧縮装置1は、図示しない鉄道車両に設置される。そして、この空気圧縮装置1において生成された圧縮空気は、鉄道車両において制動機器等の空圧機器を作動させるために用いられる。尚、この空気圧縮装置1は、例えば、鉄道車両の編成における各車両に設置される。 FIG. 1 is a system diagram schematically showing a system configuration of a railway vehicle air compressor 1 (hereinafter also simply referred to as “air compressor 1”) according to an embodiment of the present invention. The air compressor 1 shown in FIG. 1 is installed in a railway vehicle (not shown). And the compressed air produced | generated in this air compressor 1 is used in order to operate pneumatic equipment, such as braking equipment, in a railway vehicle. In addition, this air compression apparatus 1 is installed in each vehicle in the formation of a railway vehicle, for example.
図1に示す空気圧縮装置1は、収容ケース11、圧縮機12、圧縮機駆動部13、カップリング14、カップリングケース15、冷却ファン16、アフタークーラー17、空気吸込み部18、元空気溜め(本実施形態における空気溜め)19、油供給経路20、油回収器21、油分離エレメント22、水油用分離器23、除湿器24、オイルクーラー25、温度スイッチ(本実施形態における温度センサ)26、圧力センサ27、油温調整弁28、排気弁29、制御装置30、等を備えて構成されている。
1 includes a
そして、空気圧縮装置1は、空気吸込み部18から吸い込んだ空気を圧縮機12で圧縮し、アフタークーラー17で冷却した後に、元空気溜め19に圧縮空気として蓄積する装置として構成されている。また、空気圧縮装置1は、油供給経路20、油回収器21、油分離エレメント22、水油用分離器23、オイルクーラー25、等を備えることで、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成されている。これにより、圧縮熱の除去、油膜によるシール及び潤滑を行うことができるように構成されている。以下、空気圧縮装置1における各構成要素について、詳しく説明する。
The air compressor 1 is configured as a device that compresses the air sucked from the
収容ケース11は、圧縮機12、圧縮機駆動部13、カップリングケース15、冷却ファン16、アフタークーラー17、油供給経路20、油回収器21、油分離エレメント22、水油用分離器23、除湿器24、オイルクーラー25、制御装置30、等を収容する箱状の筐体として設けられている。そして、この収容ケース11には、その壁部において空気吸込み部18が設置されている。
The
収容ケース11に設置される空気吸込み部18は、圧縮機12で圧縮される空気(外気)を吸い込むための機構として設けられ、圧縮機12に連通するように形成されている。そして、この空気吸込み部18には、吸い込まれる空気が通過する際に砂塵等の粉塵の通過を抑制する吸込みフィルタ18aが設けられている。
The
また、収容ケース11には、冷却ファン16によって発生する冷却空気の流れの上流側に位置する壁部において、フィルタ部31が設置されている。このフィルタ部31は、例えば、収容ケース11に取り付けられた金網として設けられている。そして、冷却ファン16が回転することで、冷却空気となる外気がフィルタ部31を介して吸い込まれることになる。尚、図1においては、吸い込まれた外気の流れや乾燥した状態の空気の流れについては、白抜きで外形のみの状態の太い矢印で示している。また、油滴、水滴、水蒸気を含む空気の流れについては、斜線のハッチングを付した状態の太い矢印で示している。また、油の流れについては、細い矢印で示している。
Further, the
また、収容ケース11の外部には、元空気溜め19が設置されている。元空気溜め19は、圧縮機12で圧縮された後に油回収器21を通過して油が分離されて更にアフタークーラー17で冷却された圧縮空気を蓄積するエアタンクを有して構成されている。この元空気溜め19には、圧力センサ27が設置されている。圧力センサ27は、元空気溜め19における空気圧(即ち、元空気溜め19に蓄積されている圧縮空気の圧力)を検出するセンサとして設けられている。そして、圧力センサ27は、制御装置30に対して信号を出力可能に接続されており、圧力センサ27で検出される圧力値の信号が制御装置30に入力されるように構成されている。
In addition, an
圧縮機12は、空気吸込み部18に連通し、空気吸込み部18を介して外部から吸い込んだ空気を圧縮するように構成されている。尚、圧縮機12は、圧縮機本体に一体的に形成された吸込み弁32を介して空気吸込み部18に連通するように構成されている。吸込み弁32は、弁体と、この弁体が着座及び離座が可能な弁座と、弁体を弁座に着座させる方向に付勢するバネと、を備えて構成されている。そして、圧縮機12が作動して圧縮機12側が負圧となることで外気の圧力によって弁体がバネのバネ力に抗して弁座から離座し、圧縮機12内に空気が吸い込まれることになる。
The
また、圧縮機12は、例えば、互いに逆方向に回転して空気を圧縮する一対のスクリューを有するスクリュー式の空気圧縮機として設けられている。スクリューが配置される圧縮機本体の内部では、吸込み弁32に連通する部分から油回収器21に連通する部分にかけて空気の圧力が上昇することになる。尚、本実施形態では、圧縮機12が、スクリュー式の空気圧縮機として設けられる場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。圧縮機12が、スクロール式の空気圧縮機、或いは、圧縮機駆動部13からの回転駆動力がクランク軸を介して往復駆動力に変換されて伝達されて駆動されるレシプロ式の空気圧縮機、等として設けられていてもよい。
The
圧縮機駆動部13は、電動モータ13aを有し、圧縮機12を回転駆動する駆動機構として設けられている。そして、電動モータ13aは、制御装置30からの指令信号に基づいて、図示しないドライブ装置によって供給電力が制御されて作動するように構成されている。尚、本実施形態では、圧縮機駆動部13が、電動モータ13aのみで減速機部分が設けられていない駆動機構として設けられている場合を例示しているが、この通りでなくてもよい。即ち、圧縮機駆動部13が、電動モータ13aに連結される減速機部分を備える減速機付モータとして設けられていてもよい。
The
カップリング14は、圧縮機駆動部13と圧縮機12とを連結して圧縮機駆動部13の駆動力を圧縮機12に伝達するように構成されており、例えば、軸継手として設けられている。カップリングケース15は、カップリング14を収容する箱状体として設けられている。そして、カップリングケース15は、圧縮機12及び圧縮機駆動部13と間に配置されるとともに、これらの圧縮機12及び圧縮機駆動部13に対して結合されている。
The
冷却ファン16は、圧縮機駆動部13に対して、カップリング15が連結される側と反対側の端部において取り付けられている。この冷却ファン16は、軸流ファンとして設けられ、プロペラ部とこのプロペラ部の周囲に設置される筒状のケース部(図示せず)とを備えて構成されている。そして、冷却ファン16は、電動モータ13aの回転軸の駆動力がカップリング側と反対側でプロペラ部に伝達されるように設置されている。このように、冷却ファン16は、電動モータ13aからの駆動力によって回転駆動され、これにより、フィルタ部31から吸い込まれる空気による冷却空気の流れを発生させるように構成されている。尚、本実施形態では、冷却ファン16が軸流ファンである場合を例示しているが、この通りでなくてもよく、シロッコファン等の他の形態の冷却ファンを用いることもできる。
The cooling
アフタークーラー17は、圧縮機12で圧縮されて圧縮熱が残っている圧縮空気を冷却する熱交換器として設けられている。このアフタークーラー17は、冷却ファン16に対して、この冷却ファン16によって発生する冷却空気の流れの上流側に配置されている(尚、図1は、模式的に示す系統図であり、収容ケース11内でのアフタークーラー17の配置を特定するものではない)。これにより、アフタークーラー17が冷却ファン16によって発生する冷却空気によって外部から冷却され、更に、アフタークーラー17の内部を通過する圧縮空気が冷却されることになる。尚、アフタークーラー17は、後述するオイルクーラー25と一体的に結合されて形成されている。また、アフタークーラー17は、冷却ファン16に対して、この冷却ファン16によって発生する冷却空気の流れの下流側に配置されていてもよい。
The
油回収器21は、油入り圧縮空気吐出経路21aと、油タンク21bとを備えて構成されている。油入り圧縮空気吐出経路21aは、圧縮機12と油タンク21bとに連通する経路として設けられている。圧縮機12において油を伴って圧縮された圧縮空気は、油入り圧縮空気吐出経路21aを介して油タンク21bに誘導され、圧縮空気とともに油入り圧縮空気吐出経路21aから吐出された油が、油タンク21bに回収されることになる。
The
また、油入り圧縮空気吐出経路21aにおける油タンク21b内での吐出部分には分離機33が設置されている。油を伴った圧縮空気が油入り圧縮空気吐出経路21aを通過して誘導されてその吐出部分から吐出されると、分離機33によって圧縮空気から油が分離されて油タンク21b内で飛散しながら重力で落下して油タンク21b内に回収されることになる。そして、油タンク21b内は、回収された油34が貯留された状態となる。
Moreover, the
温度スイッチ26は、油タンク21b内の油34の温度である油温を検出する温度センサとして設けられている。この温度センサとしての温度スイッチ26での検出結果に基づいて、油タンク21b内の油温が、制御装置30において運転状態を制御する際の判断基準となる所定の温度未満の状態であるか否かが判断されることになる。そして、この温度スイッチ26は、例えば、油タンク21b内の油温として温度スイッチ26で検出される温度である検出温度が所定の温度未満の場合と所定の温度以上の場合とで制御装置30に対してオンオフ信号を出力するスイッチとして構成されている。尚、温度スイッチ26においては、所定の温度の近傍でのチャタリングの発生を抑制するため、オン信号出力温度とオフ信号出力温度との間のディファレンシャルが適宜設定されていてもよい。また、温度スイッチ以外の形態として構成された温度センサが用いられてもよい。例えば、検出温度の信号を制御装置30に対して出力するように構成された温度センサが用いられ、制御装置30において、この検出温度の信号に基づいて所定の温度未満の状態であるか否かが判断される形態であってもよい。
The
油供給経路20は、油回収器21の油タンク21bと圧縮機12とに連通するように設置されており、圧縮機12に油タンク21bから油を供給する経路として設けられている。油供給経路20は、圧縮機12における圧縮機本体に対して、吸込み弁32に連通する吸い込み側であって圧力が低い低圧側に連通している。また、油供給経路20は、油タンク21bに対して、油タンク21b内の油34の油面よりも低い位置で連通するように構成されている。このように油供給経路20が圧縮機12及び油タンク21bに連通しているため、油入り圧縮空気吐出経路21aから吐出された圧縮空気が油34の油面を押し下げることで、油供給経路20を介して圧縮機12に油が供給されることになる。尚、油供給経路20の途中には、フィルタ要素としての油チリコシ20aが配置されており、油タンク21b内の異物(例えば、劣化した油が凝集したスカム状の物質等)が圧縮機12内に供給されてしまうことが防止されている。
The
油分離エレメント22は、油回収器21の油タンク21bとアフタークーラー17とを連通する経路に配置されており、圧縮機12において油を伴って圧縮されて油回収器21を通過した圧縮空気から更に油を分離するフィルタ要素を備えて構成されている。この油分離エレメント22において、油回収器21において回収されなかった細かい油滴が圧縮空気から分離されることになる。
The
また、油分離エレメント22からは、圧縮機連通路35が、圧縮機12又は吸込み弁29に向かって延びるように設けられている。この圧縮機連通路35は、油分離エレメント22のハウジング部分の内部における下部と圧縮機12とを連通するように設置されており、油分離エレメント22で分離された油が圧縮空気によって押し上げられて圧縮機12に供給されるように構成されている。尚、圧縮機連通路35には、圧縮空気の通過量を抑制するための絞りが設置されている。
Further, a
また、油分離エレメント22とアフタークーラー17とを連通する経路には、所定の圧力以上の圧縮空気のアフタークーラー17側への通過を許容する保圧逆止弁36と、圧縮空気の圧力が所定の過大な圧力以上になったときに外部に対して圧縮空気を逃がすための安全弁37と、が設けられている。
In addition, the path connecting the
オイルクーラー25は、油供給経路20における油タンク21b側と圧縮機12側とに連通するように設けられ、油タンク21b内の油を冷却して油供給経路20に供給可能な熱交換器として設けられている。このオイルクーラー25は、前述のように、アフタークーラー17と一体的に結合されて形成されている。また、オイルクーラー25は、冷却ファン16に対して冷却空気の流れの上流側に配置されている(尚、図1は、模式的に示す系統図であり、収容ケース11内でのオイルクーラー25の配置を特定するものではない)。そして、オイルクーラー25が冷却ファン16によって発生する冷却空気によって外部から冷却されることで、オイルクーラー25の内部を通過する油が冷却されることになる。尚、オイルクーラー25は、冷却ファン16に対して冷却空気の流れの下流側に配置されていてもよい。
The
上記のように、オイルクーラー25は、油供給経路20に対して、油タンク21bに連通する側と圧縮機12に連通する側との2箇所で連通するように設けられている。これにより、オイルクーラー25は、油タンク21bから油供給経路20に流入した油の一部を油供給経路20から分岐する油経路38aを経て取り込んで冷却し、その冷却した油を油経路38bを経て油供給経路20に戻すように構成されている。尚、オイルクーラー25での冷却を経て油供給経路20に戻る油の流動は、油入り圧縮空気吐出経路21aから吐出された圧縮空気が油34の油面を押し下げることで行われる。
As described above, the
また、油供給経路20と油経路38aとが連通する箇所には、油経路38aへの油の流入口を連通状態とする連通位置と遮断状態とする遮断位置とにおいて切り替え可能な油温調整弁28が設置されている。この油温調整弁28は、例えば、温度により体積変化するワックスやバイメタル機構によって作動する自立式のバルブ機構として構成されており、制御装置30による制御に基づかずに油タンク21b内の油温に応じて独立して作動するように構成されている。即ち、油温調整弁28は、油タンク21b内の油温に応じて独立して上記の連通位置と遮断位置とのいずれかの位置に切り替わるように構成されている。これにより、油温調整弁28は、油タンク21b内の油温に応じてオイルクーラー25に油を循環させる状態と油を循環させない状態とのいずれかに切り替えて油タンク21b内の油温を調整するように構成されている。尚、この油温調整弁28の作動により、油タンク21b内の油温が所定の温度を超えない範囲に収まるように制御され、油温が高すぎることによる油の酸化が防止されることになる。
An oil temperature adjusting valve that can be switched between a communication position where the oil inlet to the
水油用分離器23は、アフタークーラー17と除湿器24とを連通する経路に配置されており、アフタークーラー17で冷却された圧縮空気から水分と油分とを分離する複数のフィルタ要素を備えて構成されている。この水油用分離器23において、圧縮空気から水分が分離されるとともに、油分離エレメント22において分離されなかった微量の油分も圧縮空気から分離されることになる。尚、水油用分離器23において分離された水分と油分とは、ドレン弁39から排出されることになる。
The water-
排気弁29は、油回収器21及びアフタークーラー17を通過した圧縮空気を外部へ放出可能な弁として構成され、例えば、電磁弁として設けられている。この排気弁29は、制御装置30からの指令信号に基づいて作動するように構成されている。そして、排気弁29は、励磁状態になって作動することで開弁して圧縮空気を外部へ放出し、消磁状態になることでその作動を停止して閉弁することで外部への圧縮空気の放出を停止するように構成されている。尚、排気弁29が作動を停止して閉弁した状態では、油回収器21及びアフタークーラー17を通過した圧縮空気は、水油用分離器23及び除湿器24を経て元空気溜め19へと送出されて蓄積されることになる。
The
除湿器24は、水油用分離器23と元空気溜め19との間に配置され、水油用分離器23で水分と油分とが分離された圧縮空気に対して更に除湿を行う乾燥剤が含まれたフィルタ要素あるいは中空糸膜方式の除湿を行うフィルタ要素を備えて構成されている。この除湿器24において、元空気溜め19へと送出される圧縮空気に対する最終的な除湿が行われることになる。尚、除湿器24から元空気溜め19へと連通する経路には、所定の圧力以上の圧縮空気の元空気溜め19側への通過を許容する逆止弁40が設けられている。
The
制御装置30は、空気圧縮装置1の運転状態を制御する制御装置として設けられている。そして、この制御装置30は、例えば、図示しないCPU(Central Processing Unit)、メモリ、インターフェース回路等を備えて構成され、上位のコントローラ(図示せず)との間で信号の送受信が可能に構成されている。
The
また、制御装置30は、温度スイッチ26からの信号と、元空気溜め19における空気圧を検出する圧力センサ27からの信号とを受信可能に構成されている。また、制御装置30は、電動モータ13aの運転を制御することで圧縮機12の作動を制御するように構成されている。また、制御装置30は、排気弁29の作動を制御するように構成されている。
The
制御装置30は、温度スイッチ26及び圧力センサ27での検出結果に基づいて、後述する通常運転モード及び暖気運転モードのいずれかの運転モードにて運転モードを切り替えながら空気圧縮装置1の運転状態を制御するように構成されている。尚、通常運転モード及び暖気運転モードの切り替えは、温度スイッチ26で検出される温度である検出温度と圧力センサ27で検出される空気圧の圧力値である検出圧力値とに基づいて、制御装置30において行われる。
Based on the detection results of the
通常運転モードは、圧力センサ27での検出圧力値(即ち、元空気溜め19の空気圧)が所定の第1の圧力値未満となったときに圧縮機12を作動させるとともに上記検出圧力値が第1の圧力値よりも高い所定の第2の圧力値以上となったときに圧縮機12の作動を停止させる運転モードとして構成されている。即ち、通常運転モードにおいては、検出圧力値が、予め設定されている第1の圧力値未満となったときに、制御装置30からの指令信号に基づいて、電動モータ13aの運転が開始されて圧縮機12が作動し、圧縮空気の生成が行われる。このとき、排気弁29は消磁されて作動を停止した状態で閉弁状態が維持されており、生成された圧縮空気は元空気溜め19に蓄積されることになる。そして、検出圧力値が、上昇し、予め設定されている第2の圧力値(例えば、880kPa)以上となったときに、制御装置30からの指令信号に基づいて、電動モータ13aの運転が停止されて圧縮機12が停止し、圧縮空気の元空気溜め19への圧縮空気の蓄積が停止される。
In the normal operation mode, the
鉄道車両における制動機器等の空圧機器の作動によって元空気溜め19に蓄積された圧縮空気が消費されて元空気溜め19内の空気圧が低下した場合には、上記のように通常運転モードでの運転が行われて圧縮機12が作動することで、元空気溜め19への圧縮空気の蓄積が行われることになる。そして、通常運転モードでは、元空気溜め19での空気圧低下の状況に応じて圧縮機12が間欠的に繰り返し作動して、元空気溜め19の空気圧の回復が随時図られることになる。
When compressed air accumulated in the
一方、暖気運転モードは、温度スイッチ26での検出温度(即ち、油タンク21b内の油温)が所定の温度未満のときであって圧力センサ27での検出圧力値が前述の第2の圧力値以上になったときに、圧縮機12を作動させるとともに排気弁29を作動させて圧縮空気を外部へ放出させる運転モードとして構成されている。即ち、検出温度が所定の温度未満で検出圧力値が第2の圧力値以上のときに、暖気運転モードとして運転状態が制御され、圧縮機12の作動によって生成された圧縮空気が、油回収器21及びアフタークーラー17を経た後、元空気溜め19に蓄積されずに排気弁29から外部へ放出される。
On the other hand, the warm-up operation mode is when the temperature detected by the temperature switch 26 (that is, the oil temperature in the
上記のように、油タンク21b内の油温が低い状態において、暖気運転モードでの運転が行われることで、圧縮機12による空気の圧縮によって発生する熱によって油温が上昇し、油34の乳化(エマルジョン化)の発生が回避されることになる。すなわち、鉄道車両用空気圧縮装置1は一般的に稼働率は低いため、暖機運転モードがない場合に比べ、暖機運転モードがある場合は、油温が低い状態である時間を短くすることができる。その結果、油34の乳化(エマルジョン化)の発生が回避若しくは早期に解消されることになる。尚、制御装置30では、検出温度が上記の所定の温度未満の状態であるか否かは、温度スイッチ26からのオンオフ信号に基づいて(即ち、温度スイッチ26での検出結果に基づいて)判断されることになる。
As described above, when the oil temperature in the
また、制御装置30は、暖気運転モードにて運転状態を制御中において圧力センサ27での検出圧力値が前述の第1の圧力値未満となったときに、温度スイッチ26での検出温度に関わらず通常運転モードに切り替えて運転状態を制御するように構成されている。即ち、暖気運転モードでの運転中であっても、元空気溜め19内の空気圧の低下が生じた場合には、元空気溜め19への圧縮空気の供給が行われるように通常運転モードへの切り替えが行われることになる。そして、この場合、制御装置30は、排気弁29の作動を停止して閉弁させた状態で圧縮機12を運転させて元空気溜め19に圧縮空気を蓄積させるように運転状態を制御することになる。
Further, the
また、制御装置30は、暖気運転モードにて運転状態を制御中において圧力センサ27での検出圧力値が前述の第2の圧力値よりも高い所定の第3の圧力値以上となったときに、温度スイッチ26での検出温度に関わらず通常運転モードに切り替えて運転状態を制御するように構成されている。即ち、暖気運転モードでの運転中であっても、元空気溜め19内の空気圧が過度に上昇した場合には、排気弁29に故障が発生して開弁不能な状態(閉弁状態のままの状態)のまま暖気運転モードでの運転が継続されてしまうことを回避するために、通常運転モードへの切り替えが行われることになる。
Further, the
次に、上述した空気圧縮装置1の作動について説明する。まず、空気圧縮装置1において、通常運転モードにて圧縮空気が生成される運転が行われている状態について説明する。この状態では、まず、外気である空気が、圧縮機12の作動によって発生する負圧によって、空気吸込み部18から吸い込まれる。そして、吸い込まれた空気の圧力によって開いた状態の吸込み弁32をこの吸い込まれた空気が通過し、圧縮機12内に流入する。このとき、圧縮機12には、前述したように、油供給経路20から油が供給されており、圧縮機12内において、吸い込まれた空気が油を伴って圧縮されることになる。
Next, the operation of the above-described air compressor 1 will be described. First, the state in which the operation | movement which generate | occur | produces compressed air in the normal operation mode is performed in the air compressor 1 is demonstrated. In this state, first, air that is outside air is sucked from the
油を伴って圧縮された圧縮空気は、油入り圧縮空気吐出経路21aを通過し、更に分離機33を経て油タンク21b内に吐出される。また、分離機33で圧縮空気から分離された油は、油タンク21b内に回収されることになる。この回収された油は、油供給経路20を経て圧縮機12に対して供給されることになる。即ち、油は、油回収器21と圧縮機12との間を循環することになる。また、油タンク21b内の油34の油温が上昇して所定の高温の状態になると、油温調整弁28が遮断位置から連通位置に切り替わり、オイルクーラー25による油の冷却が行われることになる。
The compressed air compressed with oil passes through the oil-containing compressed
油タンク21b内に吐出された圧縮空気は、油分離エレメント22を通過し、更に油が分離されることになる。そして、油分離エレメント22を通過した圧縮空気は、アフタークーラー17へ誘導され、アフタークーラー17において冷却される。更に、アフタークーラー17で冷却された圧縮空気は、水油用分離器23において水分と油分とが分離され、除湿器24において更に除湿が行われ、元空気溜め19に蓄積されることになる。
The compressed air discharged into the
次に、制御装置30によって運転状態が制御される空気圧縮装置1の運転モードの切り替えフローについて、図2及び図3に示すフローチャートを参照しながら更に説明する。上位のコントローラからの指令信号に基づいて空気圧縮装置1の運転が開始されると、制御装置30においては、温度スイッチ26での検出結果に基づいて、油タンク21b内の油温が所定の温度未満であるか否かが判断される(ステップS101)。
Next, the operation mode switching flow of the air compressor 1 whose operation state is controlled by the
制御装置30において油タンク21b内の油温が所定の温度未満でない(即ち、油温が所定の温度以上)と判断されると(ステップS101、No)、図2に示すように、通常運転モードでの運転(ステップS102〜S108、S110〜S112)に移行することになる。一方、制御装置30において油タンク21b内の油温が所定の温度未満と判断されると(ステップS101、Yes)、図3に示すように、暖気運転モードでの運転(ステップS201〜S208)に移行することになる。尚、図2においては、通常運転モードのフローについて破線で囲んで示している。また、図3においては、暖気運転モードのフローについて破線で囲んで示している。
When the
図2に示すように、通常運転モードでは、まず、制御装置30において、元空気溜め19内の空気圧(即ち、圧力センサ27での検出圧力値)が第3の圧力値以上であるか否かが判断される(ステップS102)。そして、元空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値未満である場合(ステップS102、No)は、更に、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満であるか否かが制御装置30にて判断される(ステップS103)。尚、空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値以上である場合(ステップS102、Yes)については、後述するように、暖気運転モードのフローとの関係で説明する。
As shown in FIG. 2, in the normal operation mode, first, in the
元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満でない(即ち、空気圧が第1の圧力値以上である)場合(ステップS103、No)は、元空気溜め19内の空気圧が十分に確保されている状態であり、ステップS101以降の処理が繰り返される。一方、元空気溜め19の空気圧が第1の圧力値未満の場合(ステップS103、Yes)は、制御装置30は、排気弁29の作動を停止させて閉弁状態とし(ステップS104)、圧縮機12を作動させる(ステップS105)。そして、元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値未満である間、圧縮機12の作動が継続される(ステップS106、No)。これにより、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満のときは、空気圧が第2の圧力値に達するまで、圧縮機12によって生成される圧縮空気の元空気溜め19への蓄積が行われる。
When the air pressure in the
元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値以上となると(ステップS106、Yes)、制御装置30からの指令信号に基づいて圧縮機12の作動が停止される(ステップS107)。この通常運転モードでの運転は、上位のコントローラからの運転停止指令の信号が制御装置30に送信されるまでの間、油タンク21b内の油温が所定の温度を超えている場合に、継続される(ステップS101〜S108)。また、上位のコントローラからの運転停止指令の信号が制御装置30で受信されると(ステップS108、Yes)、空気圧縮装置1における各機器の作動が停止され、空気圧縮装置1の運転が停止されることになる(ステップS109)。
When the air pressure in the
また、前述したステップS101において、油タンク21b内の油温が所定の温度未満と判断されると(ステップS101、Yes)、図3に示す暖気運転モードでの運転(ステップS201〜S208)に移行することになる。この場合、まず、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満であるか否かが制御装置30にて判断される(ステップS201)。そして、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満の場合(ステップS201、Yes)は、元空気溜め19内の空気圧が不足している状態であり、図2に示す通常運転モードに切り替えられ、ステップS102以降の処理が行われることになる。
If it is determined in step S101 described above that the oil temperature in the
元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満でない(即ち、空気圧が第1の圧力値以上)と判断された場合(ステップS201、No)は、更に、元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値以上であるか否かが制御装置30にて判断される(ステップS202)。元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値以上でない(即ち、空気圧が第2の圧力値未満)と判断された場合(ステップS202、No)は、圧縮機12の運転は行われず、ステップS101以降の処理が繰り返されることになる。
When it is determined that the air pressure in the
一方、元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値以上と判断された場合(ステップS202、Yes)は、制御装置30は、排気弁29を励磁状態にして作動させて開弁状態とし(ステップS203)、圧縮機12を作動させる(ステップS204)。そして、元空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値以上か否かが判断され(ステップS205)、空気圧が第3の圧力値以上の場合(ステップS205、Yes)は、通常運転モードに切り替えられ、ステップS102以降の処理が行われる。元空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値以上でない(即ち、空気圧が第3の圧力値未満である)場合(ステップS205、No)は、更に、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満であるか否かが判断される(ステップS206)。元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満である場合(ステップS206、Yes)も、通常運転モードに切り替えられ、ステップS102以降の処理が行われる。
On the other hand, if it is determined that the air pressure in the
ステップS206において、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満でない(即ち、空気圧が第1の圧力値以上)と判断された場合(ステップS206、No)は、上位のコントローラからの運転停止指令の信号の制御装置30への送信が無ければ(ステップS207、No)、ステップS204以降の処理が繰り返される。即ち、元空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値未満であるとともに第1の圧力値以上である間は、運転停止指令の信号が制御装置30に送信されないかぎり、排気弁29が開弁状態で圧縮空気が外部へ放出されながら暖気運転としての圧縮機12の作動が継続される(ステップS204〜S207)。これにより、空気の圧縮で発生する熱によって油温が上昇し、油34の乳化の発生が回避されることになる。
If it is determined in step S206 that the air pressure in the
尚、ステップS205において元空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値以上と判断された場合(ステップS205、Yes)は、前述のように、ステップS102以降の通常運転モードでの処理が行われる。そして、ステップS102において、元空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値以上と判断され(ステップS102、Yes)、排気弁29にて故障が発生して閉弁状態のままであるか否かに関わらず、一旦、排気弁29を閉弁させるための作動停止指令が制御装置30から排気弁29に対して出力される(ステップS110)。
If it is determined in step S205 that the air pressure in the
上記のステップS110の処理が行われると、次いで、制御装置30の指令信号に基づいて圧縮機12の作動が停止される(ステップS111)。そして、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満でない状態の間(即ち、空気圧が第1の圧力値以上である間)、圧縮機12の作動停止状態が継続される(ステップS112、No)。一方、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満となると(ステップS112、Yes)、ステップS108以降の処理が行われる。これにより、運転停止指令信号が制御装置30に送信されなければ(ステップS108、No)、ステップ(S101〜S104)、又は、ステップ(S101、S201、S102〜S104)の処理を経て、ステップS105以降の処理が行われ、元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値に達するまで圧縮空気の元空気溜め19への蓄積が図られることになる(ステップS105、S106)。
When the process of step S110 is performed, the operation of the
また、ステップS206において元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満と判断された場合(ステップS206、Yes)も、前述のように、ステップS102以降の通常運転モードでの処理が行われる。そして、ステップS102の処理を経て、ステップS103において、元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満と判断され(ステップS103、Yes)、ステップS104以降の処理が行われる。これにより、元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値に達するまで圧縮空気の元空気溜め19への蓄積が図られることになる(ステップS105、S106)。
Also, when it is determined in step S206 that the air pressure in the
また、暖気運転モードにて、元空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値未満であるとともに第1の圧力値以上であって暖気運転が継続されている間において(ステップS204〜S207)、上位のコントローラからの運転停止指令の信号が制御装置30で受信されると(ステップS207、Yes)、一旦、排気弁29の作動が停止され排気弁29が閉弁状態となる(ステップS208)。そして、空気圧縮装置1における各機器の作動が停止され、空気圧縮装置1の運転が停止することになる(ステップS109)。
Further, in the warm air operation mode, while the air pressure in the
ここで、空気圧縮装置1の運転モードの切り替えの形態について、空気圧縮装置1の作動を例示したタイムチャートの模式図である図4を参照しながら更に説明する。図4は、元空気溜め19内の空気圧の変化(図中にて「空気圧」の表示で示すチャート)と、圧縮機12の状態の変化(図中にて「圧縮機」の表示で示すチャート)と、排気弁29の指令信号の状態の変化(図中にて「排気弁指令」の表示で示すチャート)と、油タンク21b内の油温の検出状態の変化(図中にて「油温低下検出」の表示で示すチャート)とについて、時間の経過とともに例示した模式図である。
Here, the mode of switching of the operation mode of the air compressor 1 will be further described with reference to FIG. 4 which is a schematic diagram of a time chart illustrating the operation of the air compressor 1. FIG. 4 shows changes in the air pressure in the original air reservoir 19 (chart indicated by “air pressure” in the figure) and changes in the state of the compressor 12 (chart indicated by “compressor” in the figure). ), A change in the state of the command signal of the exhaust valve 29 (chart indicated by “exhaust valve command” in the drawing), and a change in the detection state of the oil temperature in the
尚、図4において、「空気圧」のチャートでは、低圧側の第1の圧力値近傍から高圧側の第3の圧力値近傍に亘る圧力領域での空気圧を示している。また、「圧縮機」のチャートでは、圧縮機12が、作動状態であるか、又は、停止状態であるかを示している。また、「排気弁指令」のチャートでは、排気弁29に対する作動(開弁)の指令が出力された状態であるか、又は、停止(閉弁)の指令が出力された状態であるかを示している。また、「油温低下検出」のチャートでは、温度スイッチ26にて検出された油タンク21b内の油温が所定の温度未満である状態が検知された状態(図中にて「検知」で表示)か、又は、油温が所定の温度未満である状態が検知されていない状態(図中にて「非検知」で表示)かを示している。
In FIG. 4, the “air pressure” chart shows the air pressure in the pressure range from the vicinity of the first pressure value on the low pressure side to the vicinity of the third pressure value on the high pressure side. The “compressor” chart indicates whether the
図4のタイムチャートは、元空気溜め19の空気圧が第1の圧力値未満の状態から変化する場合を例示している。この状態では、排気弁29は停止(閉弁)しており、圧縮機12が作動をしている通常運転モードとなっている。このため、時間の経過とともに元空気溜め19の空気圧が上昇する。そして、元空気溜め19の空気圧が第2の圧力値に達すると、制御装置30の制御によって、圧縮機12の作動が停止される。元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値に達した後は、鉄道車両における制動機器等の空圧機器による圧縮空気の消費に伴って、元空気溜め19内の空気圧は低下していくことになる。
The time chart of FIG. 4 illustrates a case where the air pressure of the
空圧機器によって圧縮空気が消費されることで元空気溜め19内の空気圧が低下して第1の圧力値未満となると、再び、圧縮機12が作動を開始し、第2の圧力値に達するまで、元空気溜め19への圧縮空気の蓄積が行われる。そして、図4に例示するように、第2の圧力値に達した時点で、油タンク21b内の油温が所定の温度未満である状態が検知されていると、運転モードが、通常運転モードから暖気運転モードに切り替えられることになる。この場合、排気弁29に作動(開弁)指令が出力され、排気弁29が作動して圧縮空気を外部に放出しながら圧縮機12が作動を継続し、暖気運転が行われることになる。このとき、空圧機器による圧縮空気の消費が無ければ、元空気溜め19内の空気圧は第2の圧力値のまま維持されることになる。
When the compressed air is consumed by the pneumatic device and the air pressure in the
上記の暖気運転モードでの運転中に、空圧機器による圧縮空気の消費が始まると、元空気溜め19内の空気圧は低下を始めることになる。この状態では、圧縮機12は暖気運転としての作動を継続し、排気弁29は作動(開弁)状態のままで、暖気運転モードでの運転が継続される。そして、暖気運転モードでの運転中に元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満となると、通常運転モードに切り替えられ、排気弁29に停止(閉弁)指令が出力され、排気弁29が作動を停止した状態で圧縮機12が作動し、圧縮空気の元空気溜め19への蓄積が行われることになる。
If the consumption of compressed air by the pneumatic device starts during the operation in the warm air operation mode, the air pressure in the
図4では、上記の状態において、排気弁29において故障が発生し、排気弁29が制御装置30からの指令信号に関わらず閉弁したままの状態になってしまった場合を例示している。この場合、油タンク21b内の油温が所定の温度未満である状態が検知されていると、元空気溜め19の空気圧が第2の圧力値に達した段階で、制御装置30から排気弁29に作動(開弁)指令が出力され、暖気運転モードへの切り替えが行われる。しかし、排気弁29は故障して閉弁状態のままであるため、暖気運転のための圧縮機12の作動に伴って、元空気溜め19内の空気圧が第2の圧力値を超えて過度に上昇することになる。
FIG. 4 illustrates a case where a failure occurs in the
空気圧縮装置1では、上記の場合、元空気溜め19内の空気圧が第3の圧力値に達すると、通常運転モードへの切り替えが行われ、圧縮機12の作動が停止され、元空気溜め19内の空気圧の第3の圧力値を越えた過度の上昇が防止されることになる。尚、このとき、排気弁29は故障して閉弁状態であるが、制御装置30から排気弁29に対して停止(閉弁)指令が出力される。そして、上記のように通常運転モードに切り替えられて以降は、空圧機器による圧縮空気の消費とともに元空気溜め19内の空気圧が低下して空気圧が第1の圧力値未満となると、通常運転モードでの圧縮機12の作動が行われ、元空気溜め19への圧縮空気の蓄積が行われる。
In the air compressor 1, in the above case, when the air pressure in the
以上説明したように、本実施形態によると、油を伴った空気を圧縮した後に圧縮空気から油を分離して圧縮空気を生成する装置として構成される鉄道車両用空気圧縮装置1の運転状態が、制御装置30によって通常運転モード及び暖気運転モードのいずれかにて制御される。そして、元空気溜め19内の空気圧である検出圧力値が所定の第1の圧力値未満のときに圧縮機12が作動して元空気溜め19に圧縮空気が蓄積され、検出圧力値がより高圧の第2の圧力値以上となったときに圧縮機12の作動を停止させるように、通常運転モードでの運転が行われる。一方、油回収器21内の油温である検出温度が所定の温度未満で検出圧力値が第2の圧力値以上になったときは、排気弁29を介して圧縮空気を外部へ放出させながら圧縮機12を作動させるように、暖気運転モードでの運転が行われる。このため、元空気溜め19内の空気圧が低下した際には、通常運転モードにて、優先的に元空気溜め19への圧縮空気の蓄積が行われる。一方、元空気溜め19内の空気圧が確保されていて油温が低いときには、暖気運転モードにて、空気の圧縮で発生する熱によって油温を上昇させて油の乳化の発生が回避されることになる。よって、鉄道車両用空気圧縮装置1によると、暖気運転モードによって油の乳化が発生することが回避され、特許文献1に開示されたような予熱装置が不要となる。そして、予熱装置が不要となることで、装置の大型化及び複雑化を抑制してコストの増大を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the operating state of the railway vehicle air compressor 1 configured as a device that generates compressed air by separating the oil from the compressed air after compressing the air accompanied by the oil. The
従って、本実施形態によると、装置の大型化及び複雑化を抑制してコストの増大を抑制できるとともに、油の乳化が発生することを回避することができる、鉄道車両用空気圧縮装置1を提供することができる。 Therefore, according to the present embodiment, there is provided an air compressor 1 for a railway vehicle that can suppress an increase in cost by suppressing an increase in size and complexity of the device, and can avoid occurrence of oil emulsification. can do.
また、空気圧縮装置1によると、暖気運転モードでの運転中であっても元空気溜め19内の空気圧が第1の圧力値未満になると、通常運転モードに移行し、元空気溜め19内の空気圧が確実に確保される。このため、暖気運転モードでの運転中であっても、元空気溜め19内の空気圧が所定圧以上に確保され、鉄道車両における制動機器等の空圧機器への圧縮空気の供給が不足してしまうことが確実に防止されることになる。
Further, according to the air compressor 1, when the air pressure in the
また、空気圧縮装置1によると、排気弁29が故障して閉弁したままの状態となってしまい、暖気運転モードでの運転中に外部へ圧縮空気が放出されずに元空気溜め19内の空気圧が高圧になってしまった場合であっても、第3の圧力値以上となったときに通常運転モードに移行することになる。このため、排気弁29の故障が発生した場合であっても、元空気溜め19内の空気圧が過度に高圧になってしまうことが確実に防止されることになる。
In addition, according to the air compressor 1, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。本実施形態では、アフタークーラー、油分離エレメント、水油用分離器、除湿器、オイルクーラー、等も備えた構成を例にとって説明したが、これらの構成については、必ずしも備えられていなくても良い。また、本実施形態では、圧縮機、油回収器、等の各機器が収容ケースに収容された形態を例にとって説明したが、必ずしもこの形態でなくてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. In the present embodiment, the configuration including an after cooler, an oil separation element, a water oil separator, a dehumidifier, an oil cooler, and the like has been described as an example. However, these configurations may not necessarily be provided. . Moreover, although this embodiment demonstrated taking the case where each apparatus, such as a compressor and an oil recovery device, was accommodated in the storage case, it may not necessarily be this form.
本発明は、鉄道車両に設置されてこの鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置に対して広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to a railway vehicle air compressor that is installed in a railway vehicle and generates compressed air used in the railway vehicle.
1 鉄道車両用空気圧縮装置
12 圧縮機
19 元空気溜め(空気溜め)
20 油供給経路
21 油回収器
21a 油タンク
26 温度スイッチ(温度センサ)
27 圧力センサ
29 排気弁
30 制御装置1 Air Compressor for
20
27
上記目的を達成するための第1発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、鉄道車両に設置され、当該鉄道車両において用いられる圧縮空気を生成する鉄道車両用空気圧縮装置であって、外部から吸い込んだ空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機に油を供給する油供給経路と、油タンクを有し、前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気が誘導され、誘導された圧縮空気から油を分離して前記油タンクに回収するとともに前記油供給経路に連通する油回収器と、前記油回収器内の油の温度を検出する温度センサと、前記油回収器を通過した圧縮空気を蓄積する空気溜めにおける空気圧を検出する圧力センサと、前記油回収器を通過した圧縮空気を外部へ放出可能な排気弁と、前記温度センサ及び前記圧力センサでの検出結果に基づいて、通常運転モード及び暖気運転モードのいずれかの運転モードにて運転状態を制御する制御装置と、を備えている。そして、第1発明に係る鉄道車両用空気圧縮装置は、前記通常運転モードは、前記圧力センサで検出される圧力値である検出圧力値が所定の第1の圧力値未満となったときに前記圧縮機を作動させるとともに前記検出圧力値が前記第1の圧力値よりも高い所定の第2の圧力値以上となったときに前記圧縮機の作動を停止させる運転モードとして構成され、前記暖気運転モードは、前記温度センサで検出される温度である検出温度が所定の温度未満のときであって前記検出圧力値が前記第2の圧力値以上になったときに、前記圧縮機を作動させるとともに前記排気弁を作動させて圧縮空気を外部へ放出させる運転モードとして構成されることを特徴とする。 A railcar air compressor according to a first aspect of the present invention for achieving the above object is a railcar air compressor that is installed in a railcar and generates compressed air used in the railcar. A compressor for compressing air, an oil supply path for supplying oil to the compressor, and an oil tank, in which compressed air compressed with oil is induced, and the compressed air thus induced The oil is separated from the oil tank and collected in the oil tank and communicated with the oil supply path, the temperature sensor for detecting the temperature of the oil in the oil collector, and the compressed air that has passed through the oil collector Based on the detection results of the pressure sensor for detecting the air pressure in the air reservoir that accumulates the pressure, the exhaust valve that can discharge the compressed air that has passed through the oil collector, and the temperature sensor and the pressure sensor, And and a control unit for controlling the operating state at atmospheric operating mode and any mode of operation of the warm air operation mode. In the railcar air compressor according to the first aspect of the present invention, in the normal operation mode, the detected pressure value, which is a pressure value detected by the pressure sensor, is less than a predetermined first pressure value. The warm-up operation is configured as an operation mode for operating the compressor and stopping the operation of the compressor when the detected pressure value is equal to or higher than a predetermined second pressure value higher than the first pressure value. In the mode, when the detected temperature, which is the temperature detected by the temperature sensor, is lower than a predetermined temperature and the detected pressure value becomes equal to or higher than the second pressure value, the compressor is operated. The operation mode is configured to operate the exhaust valve to release compressed air to the outside.
冷却ファン16は、圧縮機駆動部13に対して、カップリング14が連結される側と反対側の端部において取り付けられている。この冷却ファン16は、軸流ファンとして設けられ、プロペラ部とこのプロペラ部の周囲に設置される筒状のケース部(図示せず)とを備えて構成されている。そして、冷却ファン16は、電動モータ13aの回転軸の駆動力がカップリング側と反対側でプロペラ部に伝達されるように設置されている。このように、冷却ファン16は、電動モータ13aからの駆動力によって回転駆動され、これにより、フィルタ部31から吸い込まれる空気による冷却空気の流れを発生させるように構成されている。尚、本実施形態では、冷却ファン16が軸流ファンである場合を例示しているが、この通りでなくてもよく、シロッコファン等の他の形態の冷却ファンを用いることもできる。
The cooling
また、油分離エレメント22からは、圧縮機連通路35が、圧縮機12又は吸込み弁32に向かって延びるように設けられている。この圧縮機連通路35は、油分離エレメント22のハウジング部分の内部における下部と圧縮機12とを連通するように設置されており、油分離エレメント22で分離された油が圧縮空気によって押し上げられて圧縮機12に供給されるように構成されている。尚、圧縮機連通路35には、圧縮空気の通過量を抑制するための絞りが設置されている。
A
上記のように、油タンク21b内の油温が低い状態において、暖気運転モードでの運転が行われることで、圧縮機12による空気の圧縮によって発生する熱によって油温が上昇し、油34の乳化(エマルジョン化)の発生が回避されることになる。すなわち、鉄道車両用空気圧縮装置1は一般的に稼働率は低いため、暖気運転モードがない場合に比べ、暖気運転モードがある場合は、油温が低い状態である時間を短くすることができる。その結果、油34の乳化(エマルジョン化)の発生が回避若しくは早期に解消されることになる。尚、制御装置30では、検出温度が上記の所定の温度未満の状態であるか否かは、温度スイッチ26からのオンオフ信号に基づいて(即ち、温度スイッチ26での検出結果に基づいて)判断されることになる。
As described above, when the oil temperature in the
1 鉄道車両用空気圧縮装置
12 圧縮機
19 元空気溜め(空気溜め)
20 油供給経路
21 油回収器
21b 油タンク
26 温度スイッチ(温度センサ)
27 圧力センサ
29 排気弁
30 制御装置
1 Air Compressor for
20
27
Claims (3)
外部から吸い込んだ空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機に油を供給する油供給経路と、
油タンクを有し、前記圧縮機において油を伴って圧縮された圧縮空気が誘導され、誘導された圧縮空気から油を分離して前記油タンクに回収するとともに前記油供給経路に連通する油回収器と、
前記油回収器内の油の温度を検出する温度センサと、
前記油回収器を通過した圧縮空気を蓄積する空気溜めにおける空気圧を検出する圧力センサと、
前記油回収器を通過した圧縮空気を外部へ放出可能な排気弁と、
前記温度センサ及び前記圧力センサでの検出結果に基づいて、通常運転モード及び暖機運転モードのいずれかの運転モードにて運転状態を制御する制御装置と、
を備え、
前記通常運転モードは、前記圧力センサで検出される圧力値である検出圧力値が所定の第1の圧力値未満となったときに前記圧縮機を作動させるとともに前記検出圧力値が前記第1の圧力値よりも高い所定の第2の圧力値以上となったときに前記圧縮機の作動を停止させる運転モードとして構成され、
前記暖気運転モードは、前記温度センサで検出される温度である検出温度が所定の温度未満のときであって前記検出圧力値が前記第2の圧力値以上になったときに、前記圧縮機を作動させるとともに前記排気弁を作動させて圧縮空気を外部へ放出させる運転モードとして構成されることを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。An air compressor for a railway vehicle that is installed in a railway vehicle and generates compressed air used in the railway vehicle,
A compressor for compressing air sucked from the outside;
An oil supply path for supplying oil to the compressor;
Oil recovery having an oil tank, wherein compressed air compressed with oil in the compressor is induced, oil is separated from the induced compressed air and recovered in the oil tank and communicated with the oil supply path And
A temperature sensor for detecting the temperature of the oil in the oil collector;
A pressure sensor for detecting air pressure in an air reservoir that accumulates compressed air that has passed through the oil collector;
An exhaust valve capable of releasing compressed air that has passed through the oil recovery device to the outside;
Based on the detection results of the temperature sensor and the pressure sensor, a control device that controls the operating state in one of the normal operation mode and the warm-up operation mode;
With
In the normal operation mode, when the detected pressure value, which is a pressure value detected by the pressure sensor, becomes less than a predetermined first pressure value, the compressor is operated and the detected pressure value is the first pressure value. Configured as an operation mode in which the operation of the compressor is stopped when a predetermined second pressure value higher than the pressure value is reached.
In the warm-up operation mode, when the detected temperature, which is the temperature detected by the temperature sensor, is lower than a predetermined temperature, and the detected pressure value becomes equal to or higher than the second pressure value, the compressor is turned on. An air compressor for a railway vehicle, which is configured as an operation mode in which the exhaust valve is operated and the compressed air is discharged to the outside by operating the exhaust valve.
前記制御装置は、前記暖気運転モードにて運転状態を制御中において前記検出圧力値が前記第1の圧力値未満となったときに、前記検出温度に関わらず前記通常運転モードに切り替えて運転状態を制御することを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。The air compressor for a railway vehicle according to claim 1,
The control device switches to the normal operation mode regardless of the detected temperature when the detected pressure value becomes less than the first pressure value while controlling the operation state in the warm air operation mode. An air compressor for railway vehicles, characterized in that
前記制御装置は、前記暖気運転モードにて運転状態を制御中において前記検出圧力値が前記第2の圧力値よりも高い所定の第3の圧力値以上となったときに、前記検出温度に関わらず前記通常運転モードに切り替えて運転状態を制御することを特徴とする、鉄道車両用空気圧縮装置。The air compressor for a railway vehicle according to claim 1 or 2,
The control device relates to the detected temperature when the detected pressure value becomes equal to or higher than a predetermined third pressure value higher than the second pressure value while controlling the operation state in the warm-up operation mode. An air compressor for a railway vehicle, characterized in that the operation state is controlled by switching to the normal operation mode.
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