JP2019189211A - 軌条車両及び軌条車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい場合であっても、ライフサイクルコストを低減できる軌条車両及び軌条車両の制御方法を提供する。【解決手段】鉄道車両３００は、鉄道車両３００の客室に供給する調和空気を生成する空調装置１００と、前記空調装置１００に隣接して備えられるとともに推進装置１１０と、を前記鉄道車両３００の長手方向に沿って床下に備えており、前記空調装置１００が前記鉄道車両３００の幅方向、上側、下側のいずれかから吸い込んだ外気空気の流れ方向を変えて前記鉄道車両３００の長手方向に吹き出すとともに、前記推進装置１１０を冷却する。【選択図】図２

Description

本発明は、軌条車両及び軌条車両の制御方法に関する。

一般に、屋根上に集電装置を搭載する郊外電車等の鉄道車両は、屋根上の車両限界に比較的余裕があるので、車内の温湿度環境を調整する空調装置を屋根上に搭載する。空調装置は、車内から回収した空気と車外から取り入れた外気を混合した混合気の温湿度を調和して調和空気を調製した後、この調和空気を電車の天井に長手方向に沿って敷設されるダクトを通じて客室の各部に供給する。

また、鉄道車両の床下には、台車に備えられる主電動機に供給する電力の電圧と周波数を任意に制御する主変換装置（推進装置）が備えられる。推進装置は、発熱を伴う制御部などを有するため、この制御部を強制冷却する冷却装置を内蔵している。

特開平０８−２５３１３９号公報

一般に、鉄道車両はその製品寿命が長いため、そのライフサイクルコスト（以下、ＬＣＣ）を削減することが望まれている。ＬＣＣは、鉄道車両を製造するための製造コスト、運行に要する電気代や保守に係わる運行コスト、各種機器を点検したり保守したりする保守コスト、廃車する場合の廃棄コストから主に構成される。ＬＣＣに占める運行コストの割合が非常に大きいため、高効率電気品の開発による消費電力の低減、および、車体や電気品等の軽量化によって、運行コストを低減してＬＣＣを削減する取組がなされている。

トンネル等が多い路線やトンネル断面積が小さい地下鉄などの建築限界が小さい路線で運行される鉄道車両の場合、建築限界に合わせて車両限界も小さくなるため、その屋根上に空調装置を搭載することが難しい場合がある。かかる鉄道車両では、屋根上に代えて鉄道車両の床下へ空調装置を搭載することが多い。

しかしながら、鉄道車両の床下には、台車が備える主電動機に電力を供給する推進装置、放送設備や照明等に電力を供給する補助電源装置、空気圧縮機およびブレーキ抵抗器などが既設されているため、鉄道車両の床下の限られた空間に空調装置を搭載することを余儀なくされる。

また、床下に搭載される各機器の小型軽量化を進めることによって、鉄道車両の編成全体の軽量化を進めて運行コスト（ＬＣＣ）を削減しようとする要請もあるが、例えば、床下に搭載される推進装置が発熱する内部機器を冷却するための冷却装置を内蔵している場合など、一層の小型軽量化を進めることが困難である。

本発明の目的は、車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい場合であっても、ライフサイクルコストを低減できる軌条車両及び軌条車両の制御方法を提供することである。

上記課題を解決するために、代表的な本発明の軌条車両の一つは、
軌条車両の客室に供給する調和空気を生成する空調装置と、
前記空調装置に隣接して備えられるとともに発熱部を有する発熱機器と、を前記軌条車両の長手方向に沿って床下に備えており、
前記空調装置が前記軌条車両の幅方向、上側、下側のいずれかから吸い込んだ外気空気の流れ方向を変えて前記軌条車両の長手方向に吹き出すとともに、前記発熱機器を冷却することにより達成される。

本発明によれば、車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい場合であっても、ライフサイクルコストを低減できる軌条車両及び軌条車両の制御方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、床下に空調装置と推進装置を備える鉄道車両の側面図である。 図２は、床下に空調装置と推進装置を備える鉄道車両の機器取付面における平面図（図１のＤ−Ｄ断面図）である。 図３は、空調装置の外観を示す斜視図である。 図４は、空調装置の内部に備えられる機器の配置を示す斜視図である。 図５は、空調装置の床板の構成を示す図である。 図６は、推進装置の内部に備えられる機器の配置を示す平面図（図１のＤ−Ｄ断面図）である。 図７は、推進装置の内部に備えられる機器の配置を示す側面図である。 図８は、推進装置の内部に備えられる機器を構成する電気回路を示す図である。 図９は、空調装置を制御する空調制御装置の動作を示すフローチャートである。 図１０は、空調制御装置の制御管理テーブルを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図に従って説明する。まず、実施形態の説明にあたり、各方向を定義する。編成車両または鉄道車両のレール（長手）方向をＸ方向、それらの枕木（幅）方向をＹ方向、そして、高さ方向をＺ方向とし、以下では単に、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向と記す

「軌条車両」は、敷設される軌道に沿って運行される車両であり、鉄道車両、モノレール車両、路面電車、新交通車両等を含む。軌条車両の代表例として、鉄道車両を取り上げて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、床下に空調装置と推進装置を備える鉄道車両の側面図である。この鉄道車両３００は、断面積の小さいトンネル等を含む比較的小さい建築限界の路線で運行されるため、それに応じてその車両限界も小さい。このため、鉄道車両３００は、台車が備える主電動機に電力を供給する推進装置１１０、客室内の温湿度を調整する空調装置１００、ブレーキ制御装置（図示なし）と、高圧空気を生成する空気圧縮機（図示なし）と、鉄道車両３００の始動時および非常時に電力を供給する蓄電池装置および照明装置や放送設備等へ電力を供給する補助電源装置（図示なし）等を床下に備える。

より具体的には、鉄道車両３００は、その床下にＸ方向に沿って、空調装置１００と、空調装置１００に隣接する推進装置１１０を備える。ただし、推進装置１１０は、発熱部を有する発熱機器の代表例であり、発熱機器は推進装置に限定されない。

図２は、床下に空調装置と推進装置を備える鉄道車両の機器取付面における平面図（図１のＤ−Ｄ断面図）である。図３は空調装置の外観を示す斜視図であり、図４は空調装置の内部に備えられる機器の配置を示す斜視図である。

図に示すように、鉄道車両３００の床下に、Ｘ方向に沿って空調装置１００と推進装置１１０を備える。推進装置１１０は、後述する図８を参照して、台車に備えられる主電動機１４５の駆動を制御する機器であり、その筺体内に、推進装置１１０を制御する制御部（図示なし）とブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０を備える。

図２において、空調装置１００は、Ｘ方向に沿ってそれぞれ区画される室外送風機室Ａと、室外機器室Ｂと、室内機器室Ｃを備える。室外送風機室Ａは、空調装置１００のＸ方向の端部で推進装置１１０側に置かれ、この室外送風機室Ａに接するように室外機器室Ｂが備えられる。空調装置１００は、室外機器室Ｂ内に、圧縮機８、アキュムレータ９、室外熱交換器４を備え、室内機器室Ｃ内に、室内熱交換器５、膨張弁（図示なし）、室内送風機７、電気ヒータ１０、ドレンポンプ１２を備える。また、アキュムレータ９、圧縮機８、室外熱交換器４、膨張弁（図示なし）、室内熱交換器５が順次接続されるとともにその内部に封入される冷媒が循環する冷凍サイクルを備える。

空調装置１００は、圧縮機８、室内送風機７および室外送風機６を作動することによって車内の熱を車外へ排出して車内の温度を下げる冷房運転と、電気ヒータ１０（図４参照）および室内送風機７の作動によって加熱した空気を車内へ供給して車内の温度を高める暖房運転と、室内送風機７のみを作動して車内の空気を循環するとともに換気する送風運転を選択できる。

これら冷房運転、暖房運転、送風運転は、空調装置１００の運転モードを制御する空調制御装置１１によって制御される。空調制御装置１１は、外気温度、車内温度、推進装置１１０の稼働状況、乗車率等を監視しており、後述する運転方法を示すフローチャート（図９参照）及び制御管理テーブル（図１０参照）に基づいて、空調装置１００を制御運転する。

室外送風機室Ａは、室外機器室Ｂから空気を誘引した後、Ｘ方向に隣接した推進装置１１０側に空気を吐出する室外送風機６（例えば、Ｘ方向に沿う軸を有する遠心送風機など）が設置される区画である。

室外送風機６は、室外送風機室Ａと室外機器室Ｂとを区画する仕切壁１４または室外送風機室Ａの底板に固定される。仕切壁１４には、室外機器室Ｂから室外送風機室Ａへ導かれる空気が通過する開口部（図示なし）が備えられる。

室外送風機６の空気流れ方向下流には推進装置１１０が備えられており、上述したように推進装置１１０は、その内部に、ブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０などを備える。これらブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０は、鉄道車両３００の加速、停止等の鉄道車両の運転に応じて熱を帯びる（発熱する）部位である。

室外送風機室Ａを区画する外壁１５には、室外送風機６の排風を空調装置１００の外部へ吐出す開口部１６が備えられる（図４参照）。空調装置１００と推進装置１１０は、ダクト１０５を介して連通しており、室外送風機６の排風が推進装置１１０のブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０などの冷却に供される。あるいは、ダクト１０５に代えて、空調装置１００の外壁１５と、推進装置１１０の空調装置１００の側の機器外壁を連結壁２０で接続してチャンバ（流路）を構成して、室外送風機６の排風を推進装置１１０のブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０に導いて、これらを冷却してもよい。

室外機器室Ｂは、冷凍サイクルを構成する圧縮機８、アキュムレータ９、室外熱交換器４、及び外気取り入れ口３（図３参照）を備える。鉄道車両の両側面に設けられた外気取り入れ口３（図３参照）から室外機器室Ｂに取り入れられた外気は、室外熱交換器４を通過する過程において、室内熱交換器５で鉄道車両３００の車内の熱を吸収して高温となった冷媒から熱を受け取って（冷媒を冷却して）、空調装置１００の外へ（推進装置１１０へ）排出される。なお、室外熱交換器４の空気流れの上流側には汚損防止のためにフィルタ１８が備えられる。図２では、フィルタ１８の図示を省略している。

室内機器室Ｃは、室内熱交換器５、電気ヒータ１０、室内送風機７、空調制御装置１１、ドレンポンプ１２、接触器箱１３などを備える。接触器箱１３は、圧縮機８や室外送風機６や電気ヒータ１０等をオンオフする接触器類を格納する。空調装置１００を鉄道車両３００から取り外すことなく、接触器類を保守点検するために、接触器箱１３を室内機器室Ｃの外にを配置しても良い。例えば、図４に示すように、圧縮機８、室外送風機６、電気ヒータ１０などの高圧機器をオンオフする接触器類を室内機器室ＣのＹ方向の一方の端部に設けられる接触器箱１３ａに格納し、車体に備えられる流路に設置されるダンパ（図示なし）、室内送風機７などの低圧機器をオンオフする接触器類を室内機器室ＣのＹ方向の他方の端部に設けられる接触器箱１３ｂに格納しても良い。

室内機器室Ｃでは、図３、４に示すように、鉄道車両３００の客室から室内機器室Ｃ（空調装置１００）に還流するリターン空気および車外からの新鮮外気が、矢印２１０で示すように室内機器室上面カバーＣ１のリターン空気取り入れ口２から取り込まれる。室内機器室Ｃに取り込まれた空気は、室内熱交換器５（冷房運転の場合）または電気ヒータ１０（暖房運転の場合）を通過する過程において温湿度が調和された調和空気となる。生成された調和空気は、室内機器室Ｃに備えられる室内送風機７によって、矢印２２０で示すように室内機器室上面カバーＣ１の調和空気吐き出し口１から鉄道車両３００の車内へ供給される。

なお、リターン空気および車外からの新鮮外気が、室内機器室Ｃに備えられる室内熱交換器５を通過する過程で、空気中の水分が凝縮された凝縮水を排出するドレンポンプ１２（図２）が室内機器室Ｃに備えられる。

空調装置１００のＸ方向の端部に配設される室外送風機室Ａに室外機器室Ｂを並設することによって、図３の矢印２００で示すように、外気取り入れ口３から室外機器室Ｂに取り入れられるＹ方向に沿う外気の流れ方向をＸ方向に変えて、空調装置１００に隣接して配置される推進装置１１０の内部に搭載されるブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０に冷却風を供給することができる。

本実施形態では、室外機器室ＢのＹ方向両側に外気取り入れ口３を設ける例を示したが、外気取り入れ口３を室外機器室Ｂの下側（レール側）、若しくは上側（客室側）に設けて、室外機器室Ｂの下側、もしくは上側の客室と空調装置１００の隙間から外気を取り入れることも可能である。

上述したように、空調装置１００の排風を利用することで、推進装置１１０等は冷却装置（強制空冷手段）を備える必要が無くなり、推進装置１１０の小型軽量化を実現でき、ひいては、この推進装置１１０を搭載する鉄道車両の軽量化も促進できる。このため、車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい場合であっても、ライフサイクルコストを低減できる鉄道車両を提供することができる。

図３に示す通り、室外送風機室Ａと室外機器室Ｂは、共通の一枚の上面カバーＡＢ１によって覆われる。上面カバーＡＢ１は、Ｙ方向の両端部に室外熱交換器４に外気を取り入れる外気取り入れ口３を有する。

外気取り入れ口３から取り入れられた外気は、矢印２００に沿ってフィルタ１８と室外熱交換器４を通過した後、室外送風機６によって外壁１５に設けられる開口部１６から空調装置１００の外（推進装置１１０側）へ排出されて、推進装置１１０内に搭載されたブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０を冷却する（図２、図４参照）。

室内機器室上面カバーＣ１は、Ｙ方向の両端部にＸ方向に沿って隣接する調和空気吐き出し口１およびリターン空気取り入れ口２を有する。鉄道車両３００の客室から空調装置１００に取り入れられるリターン空気（新鮮外気を含む）は矢印２１０に示される経路に沿って室内機器室Ｃの内部に取り込まれて室内熱交換器５や電気ヒータ１０を通過する。温湿度が調和された調和空気は室内送風機７によって、矢印２２０によって示される経路に沿って鉄道車両３００に供給される。

図５は、空調装置１００の床板の構成を示す模式図である。室外機器室Ｂの床板の室外熱交換器４よりもＹ方向の中央側（冷却風の下流側）に、空調制御装置１１により開閉が制御される開閉機構２１を備える。この開閉機構２１は、空調装置１００が冷房運転される時には閉鎖されて、空調装置１００が暖房運転または送風運転される時には開かれるよう開閉が制御される。

この開閉機構２１を開けた場合には、室外熱交換器４（フィルタ１８）を通過することなく、開閉機構２１から室外機器室Ｂに流入する外気（車外の空気）が室外送風機６（図２参照）に吸い込まれ、これにより推進装置１１０を冷却することができる。

空調装置１００が冷房運転される時にはこの開閉機構２１が閉じられるので、外気は矢印２００（図３、４参照）に示される経路に沿って室外熱交換器４を通過した後、室外送風機６を経由して、推進装置１１０（ブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０等）に向かって吹き出される。

一方、空調装置１００が暖房運転（または送風運転）される時には、この開閉機構２１が開放されるので、室外熱交換器４をバイパスして、この開閉機構２１から室内機器室Ｃに流入する空気が室外送風機６に吸い込まれて、推進装置１１０（ブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０等）に向かって吹き出される。

冷房運転時には、外気が冷凍サイクル内の冷媒が吸収した車内の熱を取り除くために、室外送風機６を運転して室外熱交換器４を通風しなければならないが、暖房運転時または送風運転時には室外熱交換器４に通風する必要はない。また、室外熱交換器４は、塵埃等を含む外気が室外熱交換器４を通過する際にこれら塵埃等によって汚損されるため、フィルタ１８および室外熱交換器４の定期的な清掃が望ましいとされる。

そこで、室外熱交換器４の清掃頻度を小さくして保守コスト（ＬＣＣの一部）を低減するために、空調装置１００は室外機器室Ｂの室外熱交換器の下流側（例えば、図５に示すように、室外熱交換器４の下流の底板など）に、空調装置１００の冷房運転または暖房運転および送風運転時に開閉できる開閉機構２１を備える。

この開閉機構２１を備えることによって、暖房運転または送風運転が選択されるときには、フィルタ１８および室外熱交換器４を通過する外気量を低減することができるので、外気に含まれる塵埃などに起因するフィルタ１８および室外熱交換器４の汚損を抑制することができる。これによりフィルタ１８および室外熱交換器４の清掃サイクルの延長を図ることができ、保守コスト（ＬＣＣの一部）を削減できる空調装置１００を提供することができる。

なお、詳述はしないが、開閉機構を開閉する手段は、例えば、空気圧等で動作するアクチュエータを有する開閉（シャッター）装置、またはボルト等で簡単に着脱できる蓋などであっても良い。

図６は、推進装置１１０の内部に備えられる機器の配置を示す平面模式図（図１のＤ−Ｄ断面図）、図７は、推進装置の内部に備えられる機器の配置を示す側面模式図である。図６の上面視で明らかなように、推進装置１１０には、空調装置１００と連結されたダクト１０５、あるいは、連結壁２０が構成するチャンバを介して、矢印２００で示すように冷却風が送り込まれる。

推進装置１１０は、冷却風２００の経路上に、風上側から、インバータ回路１４０、フィルタリアクトル１３０、ブレーキ抵抗器１２０、の順で設けられており、推進装置１１０の下側床板に設けられた排気口１５０から推進装置１１０の筐体外へ、冷却風２００が排気される。

図７の側面視で明らかなように、推進装置１１０の筐体内へ取り込まれた冷却風２００は、まずインバータ回路１４０の上側に設けられたインバータ冷却フィン１４１のフィンの間を通過し、鉄心とコイルで構成されるフィルタリアクトル１３０の鉄心及びコイルの隙間を通過し、さらにブレーキ抵抗器１２０を構成する発熱抵抗体の間を通過して、各発熱装置から熱を奪った後、排気口１５０から推進装置１１０の筐体外へ、冷却風２００が排気される。

図８は、推進装置１１０の内部に備えられる各機器の電気回路上の構成を示す図である。インバータ回路１４０は、鉄道車両３００の外部の直流電源から得られた直流電力を交流電力に変換して主電動機１４５を駆動する機器である。

また、フィルタリアクトル１３０は、主に鉄心とコイルで構成され、インバータ回路１４０と直流電源１６０との間に接続されて、直流電源１６０から得られる電力に含まれるノイズを除去する機器である。また、ブレーキ抵抗器１２０は、主に発熱抵抗体で構成され、鉄道車両がブレーキを掛ける際にスイッチ回路１２１によりインバータ回路１４０と接続され、インバータ回路１４０が回生により出力した直流電力を発熱抵抗体で消費するための機器である。

図９は、空調装置を制御する空調制御装置１１の動作を示すフローチャートである。空調制御装置１１は、推進装置１１０の稼働状況、外気温度、車内温度、乗車率等の情報を受信し、これらの情報に基づいて、室外送風機６の運転判断、及び、冷房運転、暖房運転、送風運転の各運転モードを選択する。

まず、ステップ５００で、無加圧の状態で留置されている鉄道車両３００に第３軌条（または架線）から通電が開始される。ステップ５０１で、空調制御装置１１は推進装置１１０の稼働の有無を判断する(第１ステップ)。空調制御装置１１が「推進装置１１０の稼動有り」を検知した場合には、フローはステップ５０２に進み、空調制御装置１１が「推進装置１１０の稼動無し」を検知した場合には、フローはステップ５０３に進む。

＜空調制御装置１１が推進装置１１０の稼動有りを検知した場合＞
ステップ５０２で、空調制御装置１１は外気温度、車内温度、乗車率等の情報に基づいて、空調装置１００の冷房運転の要否を判断する(第３ステップ)。冷房運転が必要と判断した場合、ステップ５０４において、空調制御装置１１は室外送風機６、圧縮機８、室内送風機７を稼働して冷房運転する(第２ステップ)。

空調装置１００が冷房運転されるときは、ステップ５０５において、空調制御装置１１は開閉機構２１を閉鎖する。このため、室外送風機６によって誘引される外気は、室外熱交換器４を通過する過程で冷凍サイクル中の冷媒が蓄えた車内の熱を車外へ排出する。その後、フローはステップ５１８へと移行する。

一方、ステップ５０２で、空調装置１００の冷房運転が不要と判断した場合、更にステップ５０６において、空調制御装置１１は外気温度、車内温度、乗車率等の情報に基づいて、空調装置１００の暖房運転の要否を判断する。暖房運転が必要と判断した場合、ステップ５０７において、空調制御装置１１は室外送風機６、室内送風機７、電気ヒータ１０で暖房運転を行う。

空調装置１００が暖房運転されるときは、ステップ５０８において、空調制御装置１１は開閉機構２１を開放する。このため、室外送風機６によって誘引される外気の一部は、フィルタ１８および室外熱交換器４を通過することなく、開放された開閉機構２１から室外機器室Ｂに流入した外気は室外送風機室Ａを経て、推進装置１１０の冷却に供される。

このステップ５０８を実行することによって、室外熱交換器４を通過する外気の量を低減できるので、外気に含まれる塵埃やゴミに起因する室外熱交換器４の汚損を抑制するとともに、保守コスト（ＬＬＣの一部）を削減できる空調装置１００を提供することができる。その後、フローはステップ５１８へと移行する。

一方、ステップ５０６で、空調装置１００の暖房運転が不要であると判断した場合、更にステップ５０９において、空調制御装置１１は室外送風機６、室内送風機７を運転して空調装置１００を送風運転する。このように送風運転を行う場合、ステップ５１０において、空調制御装置１１は開閉機構２１を開放する。

このため、室外送風機６によって誘引される外気の一部は、フィルタ１８および室外熱交換器４を通過することなく、開放された開閉機構２１から室外機器室Ｂに流入した外気は室外送風機室Ａを経て、推進装置１１０の冷却に供される。

このステップ５１０を実行することによって、室外熱交換器４を通過する外気の量を低減できるので、外気に含まれる塵埃やゴミに起因する室外熱交換器４（フィルタ１８）の汚損を抑制するとともに保守コストを削減できる。その後、フローはステップ５１８へと移行する。

＜空調制御装置１１が推進装置１１０の稼動無しを検知した場合＞
ステップ５０３で、空調制御装置１１は外気温度、車内温度、乗車率の情報に基づいて、空調装置１００の冷房運転の要否を判断する。空調装置１００の冷房運転が必要であると判断した場合、更にステップ５１１において、空調制御装置１１は室外送風機６、圧縮機８および室内送風機７を作動して冷房運転する。

空調装置１００が冷房運転されるときは、ステップ５１２において、空調制御装置１１は開閉機構２１を閉鎖する。このため、室外送風機６によって誘引される外気は室外熱交換器４を通過する過程で、冷凍サイクル中の冷媒が蓄えた車内の熱を奪って車外へ排出する。その後、フローはステップ５１８へと移行する。

一方、ステップ５０３で、空調装置１００の冷房運転が不要と判断した場合、更にステップ５１３において、空調制御装置１１は外気温度、車内温度、乗車率の情報に基づいて空調装置１００の暖房運転の要否を判断する。

暖房運転が必要と判断した場合、ステップ５１４において、空調制御装置１１は室内送風機７および電気ヒータ１０を作動して暖房運転する。

空調装置１００が暖房運転される場合、ステップ５１５において、空調制御装置１１は開閉機構２１を開放する。このため、室外送風機６によって誘引される外気の一部は、フィルタ１８および室外熱交換器４を通過することなく、開放された開閉機構２１から室外機器室Ｂに流入した外気は室外送風機室Ａを経て、推進装置１１０の冷却に供される。

このステップ５１５を実行することによって、室外熱交換器４を通過する外気の量を低減できるので、外気に含まれる塵埃やゴミに起因する室外熱交換器４の汚損を抑制するとともに、保守コスト（ＬＬＣの一部）を削減できる空調装置１００を提供することができる。その後、フローはステップ５１８へと移行する。

一方、空調装置１００の暖房運転が不要であると判断した場合、ステップ５１６において、空調制御装置１１は室内送風機７を作動して空調装置１００を送風運転する。このように送風運転を行う場合、ステップ５１７において、空調制御装置１１は開閉機構２１を開放する。

このため、室外送風機６によって誘引される外気の一部は、フィルタ１８および室外熱交換器４を通過することなく、開放された開閉機構２１から室外機器室Ｂに流入した外気は室外送風機室Ａを経て、推進装置１１０の冷却に供される。

このステップ５１７を実行することによって、室外熱交換器４を通過する外気の量を低減できるので、外気に含まれる塵埃やゴミに起因する室外熱交換器４（フィルタ１８）の汚損を抑制するとともに保守コストを削減できる。その後、フローはステップ５１８へと移行する。

更に、ステップ５１８において、空調制御装置１１は、運転台からの指令等に基づいて、空調装置の運転継続の要否を判断する。ステップ５１８において、空調装置１００の運転継続が不要と判断された場合には、空調装置の運転が終了され、本フローチャートに基づく空調装置の制御が終了する。一方、ステップ５１８において、空調装置１００の運転継続が必要と判断された場合には、ステップ５０１に戻って、同様の処理を実行する。

図１０は、空調制御装置１１により切替えられる空調装置１００の各機器の制御管理テーブルを示す図である。ステップ５０４、５０５、５０７、５０８、５０９、５１０、５１１、５１２、５１４、５１５、５１６、５１７において実施される各機器の制御は、図１０に示す制御管理テーブルに従い、推進装置の稼動状態、及び空調装置の運転モード状態に応じて、それぞれ切替えられる。

なお、ステップ５０５、ステップ５０８、ステップ５１０、ステップ５１２、ステップ５１５及びステップ５１７に記される事項は、例えば圧力空気で動作するアクチュエータなどからなる開閉機構２１を開閉できる装置を備える場合である。

ただし、開閉機構２１を機械的締結手段（ボルトなど）と蓋とで構成することもできる。かかる場合には、カレンダー等に倣って、冷房運転と暖房運転および送風運転とを期間毎にあらかじめ決めておき、冷房運転時期の直前に作業者が蓋を取り付けて開閉機構２１をそのシーズンを通して閉じておき、一方、暖房運転および送風運転時期の直前に作業者が蓋を取り外して開閉機構２１をそのシーズンを通して開けるようにしてもよい。その場合は、ステップ５０５、ステップ５０８、ステップ５１０、ステップ５１２、ステップ５１５及びステップ５１７を省略することができる。

本実施形態によれば、空調制御装置１１が、推進装置１１０の稼働状態、及び空調装置１００の運転モード（冷房運転、暖房運転、送風運転）の状態に応じて、室外送風機６を作動するステップ（Ｓ５０４、Ｓ５０７、Ｓ５０９、Ｓ５１１）を実行することによって、空調装置１００が冷房運転以外の運転モードである暖房運転および送風運転を実施する場合であっても、稼動状態の推進装置１１０を冷却することができる。また、推進装置１１０が稼動しておらず推進装置１１０を冷却するために室外送風機６の作動が不要である場合であっても、冷房運転を実施する際には、室外送風機６を動作させて車内の熱を車外に排出することができる。

更には、空調制御装置１１が、推進装置１１０の稼働状態、及び、空調装置１００の運転モード（冷房運転、暖房運転、送風運転）の状態に応じて室外送風機６を作動させるステップ（Ｓ５０４、Ｓ５０７、Ｓ５０９、Ｓ５１１）を実行することによって、推進装置１１０が稼動しておらず、かつ空調装置１００も冷房運転を実施していない場合には、室外送風機６の作動を止めることができるため、必要以上に室外送風機６が作動することを防止して、電力消費量を低減すると供に、室外送風機６の作動に伴う騒音を低減して、その保守期間を延伸してライフサイクルコストを低減できる。

上述した制御フロー（図９参照）により、空調装置１００が備える室外送風機６を利用して、必要に応じて推進装置１１０を冷却することができるので、推進装置１１０自体に冷却手段を設ける必要がないか、もしくは小型の冷却手段を設ければ足り、これにより車両限界が小さく床下機器の取り付け空間を確保することが難しい鉄道車両に対応でき、更にライフサイクルコストを低減できる。

また、推進装置１１０が推進装置１１０筐体内の装置（ブレーキ抵抗器１２０、フィルタリアクトル１３０、インバータ回路１４０等）の温度を取得する温度センサを設け、当該温度情報を空調制御装置１１に通知する機能を設けることにより、下記に説明する機能を追加することが可能となる。

つまり、図９のステップ５０４、５０７、５０９、５１１において、室外送風機６を作動する際に、推進装置１１０筐体内の装置の上記温度情報に基づいて、複数設けられた室外送風機６の中から作動する送風機の台数を決定することができる。例えば、空調装置が２台の室外送風機６を備える場合には、温度が閾値より高いときには２台の室外送風機６を作動し、温度が閾値以下に低いときには１台の室外送風機６を作動する。すなわち、室外送風機６の一部を停止させることができる。

また、別の例として、ステップ５０４、５０７、５０９、５１１において、室外送風機の作動を実施する際に、推進装置１１０筐体内の装置の上記温度情報に基づいて、室外送風機６の送風量（ファンの回転数）を選択することもできる。例えば、温度が閾値より高いときには、室外送風機６のファンを高い回転数で作動させ、第１の送風量で送風を行い、一方、温度が閾値以下に低いときには、室外送風機６のファンを低い回転数で作動させ、第１の送風量よりも小さい第２の送風量で送風を行う。

上述した機能を追加した場合には、推進装置の温度に応じて室外送風機６による冷却性能をより細かく調節できるため、室外送風機６による電力消費量を抑制することができると供に、室外送風機６の作動に伴う騒音を低減することができる。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

Ａ…室外送風機室、 Ｂ…室外機器室、
ＡＢ１…上面カバー、
Ｃ…室内機器室、 Ｃ１…室内機器室上面カバー、
１…調和空気吐き出し口、 ２…リターン空気取り入れ口、
３…外気取り入れ口、 ４…室外熱交換器、
５…室内熱交換器、 ６…室外送風機、
７…室内送風機、 ８…圧縮機、
９…アキュムレータ、 １０…電気ヒータ、
１１…空調制御装置、 １２…ドレンポンプ、
１３、１３ａ、１３ｂ…接触器箱、 １４…仕切壁、
１５…外壁、 １６…開口部、
１８…フィルタ、 ２０…連結壁、
２１…開閉機構、 １００…空調装置、
１０５…ダクト、 １１０…推進装置、
１２０…ブレーキ抵抗器、 １２１…スイッチ回路、
１３０…フィルタリアクトル、 １４０…インバータ回路、
１４１…インバータ冷却フィン、 １４５…主電動機、
１５０…排気口、 １６０…直流電源、
２００…室外熱交換器を通過する空気の流れを示す矢印、
２１０…新鮮外気を含むリターン空気の流れを示す矢印、
２２０…調和空気の流れを示す矢印、
３００…鉄道車両

Claims (14)

1. 軌条車両の客室に供給する調和空気を生成する空調装置と、
   前記空調装置に隣接して備えられるとともに発熱部を有する発熱機器と、
   を前記軌条車両の長手方向に沿って床下に備えており、
   前記空調装置が前記軌条車両の幅方向、上側、下側のいずれかから吸い込んだ外気空気の流れ方向を変えて前記軌条車両の長手方向に吹き出すとともに、前記発熱機器を冷却すること、
   を特徴とする軌条車両。
2. 請求項１に記載の軌条車両において、
   前記空調装置は、前記軌条車両の長手方向に沿って、
   室外熱交換器を通風する室外送風機を内蔵するとともに前記発熱機器に隣接する位置に設けられた室外送風機室と、
   前記室外送風機室に接するとともに前記室外熱交換器を有する室外機器室と、
   を備えており、
   前記室外機器室に吸い込んだ前記軌条車両の幅方向もしくは上下方向に沿う外気空気の流れ方向を前記室外送風機室に導く過程において、前記流れ方向を前記軌条車両の長手方向に沿う方向に変えること、
   を特徴とする軌条車両。
3. 請求項２に記載の軌条車両は、
   前記室外送風機室をなすとともに前記軌条車両の幅方向に沿って備えられる外壁と、前記発熱機器の前記空調装置に面する側の機器外壁と、を接続する連結壁が構成する流路を有すること、を特徴とする軌条車両。
4. 請求項３に記載された軌条車両において、
   前記室外送風機室は、
   前記空調装置の運転モードに応じて開閉が制御される開閉機構を備えること、
   を特徴とする軌条車両。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された軌条車両において、
   前記発熱機器は、前記軌条車両を駆動する電動機へ駆動電力を供給するインバータ回路を備えた推進装置であること
   を特徴とする軌条車両。
6. 請求項５に記載された軌条車両において、
   前記推進装置は、更に前記インバータ回路に電気的に接続されるブレーキ抵抗器、及びフィルタリアクトルを備え、
   前記インバータ回路と前記フィルタリアクトルと前記ブレーキ抵抗器は、前記空調装置から供給される外気空気の流路上に配置されて、前記外気空気により冷却されること
   を特徴とする軌条車両。
7. 請求項５又は請求項６に記載された軌条車両において、
   前記推進装置は、前記空調装置から供給される外気空気を前記推進装置の筐体外へ排出する排気口を前記推進装置の下側に設けたこと、
   を特徴とする軌条車両。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載された軌条車両において、
   前記空調装置は、
   冷房運転、暖房運転、送風運転を含む複数の運転モードから前記空調装置の運転モードを選択する空調制御装置と、室外熱交換器を通風する室外送風機とを備え、
   前記空調制御装置は、
   前記発熱機器の稼動状態、及び前記空調装置の運転モードに応じて、前記室外送風機を制御すること、
   を特徴とする軌条車両。
9. 請求項８に記載された軌条車両において、
   前記空調制御装置は、
   前記発熱機器が稼動状態、もしくは前記空調装置が冷房運転を行っている場合は、前記室外送風機を運転し、前記発熱機器が稼動しておらず、かつ前記空調装置が暖房運転もしくは送風運転を行っている場合には、前記室外送風機を停止させること、
   を特徴とする軌条車両。
10. 請求項８または請求項９に記載された軌条車両において、
    前記空調装置は、
    前記空調装置の外壁に設けられ、開閉動作可能な開閉機構を備え、
    前記空調制御装置は、
    前記空調装置が冷房運転を行っている場合には、前記開閉機構を閉じ、前記空調装置が暖房運転、もしくは送風運転を行っている場合には、前記開閉機構を開けること、
    を特徴とする軌条車両。
11. 請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載された軌条車両において、
    前記空調装置は、前記室外送風機を複数備え、
    前記空調制御装置は、前記発熱機器が稼動状態であって、前記発熱機器の温度が所定値よりも小さい場合には、前記室外送風機の一部を停止させること、
    を特徴とする軌条車両。
12. 請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載された軌条車両において、
    前記空調制御装置は、
    前記発熱機器が稼動状態であって、前記発熱機器の温度が所定値よりも大きい場合には、前記室外送風機の送風量を第１の送風量で作動させ、
    前記発熱機器が稼動状態であって、前記発熱機器の温度が所定値よりも小さい場合には、前記室外送風機の送風量を前記第１の送風量よりも小さい第２の送風量で作動させること、
    を特徴とする軌条車両。
13. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載される軌条車両の制御方法において、
    前記発熱機器の稼働の有無を判断する第１ステップと、
    前記第１ステップで前記発熱機器が稼働中であると判断した場合に、前記空調装置の室外送風機を作動する第２ステップと、を有すること、
    を特徴とする軌条車両の制御方法。
14. 請求項１３に記載される軌条車両の制御方法において、
    前記第２ステップの後に、前記空調装置の運転モードを判断する第３ステップと、
    前記第３ステップにおいて冷房運転と判断された場合に、開閉機構を閉じる第４ステップと、を有すること、
    を特徴とする軌条車両の制御方法。

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