JPH036025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高圧直流架線を電源として運転さ
れる車両用空気調和装置に関し、特に、モータを
インバータ駆動にし、電源として直流降圧装置で
高圧を低圧に変換して車間に引き通すことによ
り、安価で小型にできるようにしたものである。

〔従来の技術〕

第５図ないし第７図は従来の車両用空気調和装
置を示す図であり、例えば第７図は特公昭53−
22725号公報に示された従来の車両用空気調和装
置を示すものである。

これらの第５図ないし第７図のうち、第５図は
従来の車両用空気調和装置の組合せを示す図であ
る。この第５図において、１は車体であり、複数
両連結されている場合を示している。

また、２は高圧直流架線であり、高圧給電線３
を介して直流交流変換式電源装置８（例えば、静
止形三相交流インバータ）に接続されている。こ
の直流交流変換式電源装置８の出力側低圧三相交
流引通し母線９には、各車体１ごとに設けられた
空気調和装置１０が接続されている。

また、第６図は従来の空気調和装置に給電する
直流交流変換式電源装置を示す回路図である。こ
の第６図において、８は第５図で示した直流交流
変換式電源装置の一例を示しており、高圧直流架
線２より高圧給電線３を通して受電して、サイリ
スタインバータ８ａ，８ｂを並列にして直流電力
に変換して、低圧三相交流引通し母線９へ三相交
流電力を出力するように構成されている。

次に、第７図の従来の空気調和装置について説
明する。この空気調和装置１０は第５図の空気調
和装置１０と同一のものであり、第６図で示した
低圧三相交流引通し母線９より三相交流電力が配
線用しや断器１４、電磁接触器２１，２２の常開
接点２１ａ，２２ａ、過電流リレー２３，２４，
２５をそれぞれ介して、蒸発器用フアンモータ１
１、凝縮器用フアンモータ１２、冷媒圧縮機モー
タ１３に供給するようにしている。

また、配線用しや断器１４の出力側の二相間に
は、温度調節用サーモスタツト２６、電磁接触器
２１の常開接点２１a₂、過電流リレー２４の常閉
接点２４ａ、過電流リレー２５の常閉接点２５
ｂ、電磁接触器２２の直列回路が接続されてい
る。

この直列回路に並列に、冷房入切用スイツチ１
５、過電流リレー２３の常閉接点２３ｂ、電磁接
触器２１の直列回路が接続されている。

次に、動作について説明する。第６図に示した
直流交流変換式電源装置８から出力された低圧三
相交流電源は第７図で示した低圧三相交流引通し
母線９を通して、空気調和装置１０へ入力され
る。

この空気調和装置１０における配線用しや断器
１４は閉路されている。次いで、冷房入切スイツ
チ１５を閉路することにより、電磁接触器２１が
励磁される。これにより、この常開接点２１a₁，
２１a₂がともに閉成される。この常開接点２１a₁
が閉成することにより、蒸発器用フアンモータ１
１が送風運転を開始する。

次いで、車内の温度が温度調節用サーモスタツ
ト２６の設定温度よりも高い場合において、この
温度調節用サーモスタツト２６が閉路し、この結
果、電磁接触器２２を励磁する。この動作によ
り、その常開接点２２ａが閉成され、凝縮器用フ
アンモータ１２と冷媒圧縮機モータ１３が始動
し、冷房運転を開始する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の空気調和装置は以上のように構成されて
いるので、第５図および第６図に示す直流交流変
換式電源装置８の出力側に接続される低圧三相交
流引通し母線９に複数台の空気調和装置１０を接
続して冷房運転を行う場合において、車内温度を
検出して個々の空気調和装置が任意に起動、停止
を繰り返すため、凝縮器用フアンモータ１２と冷
媒圧縮機モータ１３の始動時に、定格運転電流の
５〜６倍の過電流を生じる。このため、過電流に
よる電源装置出力電圧低下を招来する。

また、この過電流を軽減するためには、個々の
モータの同時起動を防止するための順序起動を行
うための制御回路（図示せず）を別に設ける必要
があつた。

さらに、空気調和装置の冷房能力の調節は、冷
媒圧縮機モータの運転台数を変更することによつ
て行なつていたため、１台ごとの空気調和装置に
おいては、冷房能力が100％かあるいは０％のい
ずれかの選択しかできないため、車内温度の変動
幅が大であり、乗客に不快感を与えるなどの問題
があつた。

加えて、電源装置として、大型で高価なものを
必要とし、かつ車両用空気調和装置を車両に搭載
する場合において、車両間の主回路引通し母線が
少なくとも３本は必要であるなど、車両空気調和
装置を車両に搭載して冷房運転を行うためには、
相当の取付スペースと高額な費用を必要とするな
どの問題点があつた。

この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、それぞれの空気調和装置が車内温
度をあらかじめ設定された設定温度に常に一定に
保つようにきめ細かく冷房能力を調節することが
できるとともに、複数台の空気調和装置を運転す
る場合において、全数の蒸発器用フアンモータお
よび凝縮器用フアンモータと冷媒圧縮機モータを
同時起動する場合においても、また、任意に起
動、停止を繰り返す場合においても、始動時の突
入電流による過電流が全く生じないようにでき、
電源容量を小容量にし、かつ車両間の主回路引通
し母線数を減少でき、しかも小型かつ安価にでき
る車両用空気調和装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る車両用空気調和装置は、空気調
和装置の内部に２台の直流交流変換装置を備え、
そのうちの第１の直流交流変換装置に蒸発器用フ
アンモータを接続し、第２の直流交流変換装置に
凝縮器用フアンモータと冷媒圧縮機モータを接続
し、車内温度の検出により、この２台の第１およ
び第２の直流交流変換装置のうちの少なくとも一
方の出力電圧と出力周波数を自動的に変化できる
制御回路を設け、空気調和装置に駆動用電源を供
給する部分に従来の直流交流変換式電源装置の代
わりに直流降圧装置を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、直流高圧架線より受電し
た高圧直流電源を直流降圧装置で低圧直流電源に
降圧し、２本の低圧直流引通し母線を使つて編成
車両間を引通し、この２本の低圧直流引通し母線
と各車両に搭載した複数台の車両用空気調和装置
の入力側電源給電線とを接続し、空気調和装置の
内部に設けた２台の直流交流変換装置に低圧直流
電源を入力して、それぞれの直流交流変換装置が
車内温度の検出により制御回路で出力電圧と出力
周波数を変化することによつて、空気調和装置の
運転を行うように作用する。

〔実施例〕

以下、この発明の車両用空気調和装置の実施例
について図面に基づき説明する。第１図ないし第
４図はその一実施例を示す図であり、このうち、
第１図は全体の構成を示したものであり、複数の
車体を編成し、それぞれに空気調和装置を搭載し
ている状態を示している。この第１図ないし第４
図において、第５図ないし第７図と同一部分には
同一符号を付して説明する。

まず、第１図において、車体１が複数編成さ
れ、それぞれ車体１に空気調和装置７が搭載され
ている。高圧直流架線２から高圧給電線３を通し
て直流降圧装置４に受電されるようになつてい
る。

この直流降圧装置４の出力側に２本の低圧直流
引通し母線５が接続されている。この２本の低圧
直流引通し母線５に、各空気調和装置７ごとに設
けられた２台の第１の直流交流変換装置６ａと第
２の直流交流変換装置６ｂがそれぞれ接続されて
いる。

第２図および第３図は上記直流降圧装置４の一
例を示す回路図である。この第２図、第３図にお
いて、それぞれ直流高圧架線２の直流電圧を高圧
給電線３を通して、直流降圧装置４に加え、そこ
で所定の直流電圧に降圧して、低圧直流引通し母
線５に出力するようになつており、第２図の例で
は、直流高圧架線のDC1500Vが低圧直流引通し
母線５にDC600Vの直流電圧を出力するようにし
ている。なお、この第２図、第３図の直流降圧装
置４におけるＬはインダクタンス要素、Ｃはキヤ
パシタンス要素である。

次に、第４図により、空気調和装置７内の第１
の直流交流変換装置６ａ、第２の直流交流変換装
置６ｂの部分について説明する。この第４図にお
いて、上述の低圧直流引通し母線５は配線用しや
断器１４を通して、第１の直流交流変換装置６
ａ、第２の直流交流変換装置６ｂの入力側に接続
されている。

この第１の直流交流変換装置６ａ、第２の直流
交流変換装置６ｂはともに、トランジスタを主体
にして構成され、第１の直流交流変換装置６ａの
出力側には、蒸発器用フアンモータ１１が接続さ
れており、第２の直流交流変換装置６ｂの出力側
には、凝縮器用フアンモータ１２、冷媒圧縮機モ
ータ１３が接続されている。

蒸発器用フアンモータ１１に流れる過電流は過
電流検出器１７で検出されるようになつており、
この過電流検出器１７の出力は制御回路１６に入
力されるようになつている。

同様にして、凝縮器用フアンモータ１２および
冷媒圧縮機モータ１３に流れる過電流はそれぞれ
過電流検出器１８，１９により検出されるように
なつている。これらの過電流検出器１８，１９の
出力も制御回路１６に入力されるようになつてい
る。

制御回路１６には、車内温度検出器２０の検出
出力も入力されるようになつている。車内温度検
出器２０、過電流検出器１７〜１９の出力によ
り、制御回路１６は第１の直流交流変換装置６
ａ、第２の直流交流変換装置６ｂの各トランジス
タのベースに制御信号を送り、これらの第１の直
流交流変換装置６ａ、第２の直流交流変換装置６
ｂの出力電圧と出力周波数を自動的に変えるよう
になつている。１５は冷房入切スイツチである。

次に、以上のように構成されたこの発明の車両
用空気調和装置の動作について説明する。まず、
第２図および第３図において、高圧直流架線２よ
り高圧給電線３を通して受電した高圧直流電圧を
直流降圧装置４によつて低圧直流電圧に変換し、
低圧直流引通し母線５へ電力が供給される。

次いで、第４図に示す空気調和装置７の主回路
電源として、低圧直流引通し母線５の低圧直流電
圧が配線用しや断器１４を通して入力され、第１
の直流交流変換装置６ａ、第２の直流交流変換装
置６ｂに印加される。この第１の直流交流変換装
置６ａ、第２の直流交流変換装置６ｂは並列に接
続されており、したがつて、低圧直流引通し母線
５の低圧直流電圧が同時に印加される。

次いで、冷房入切スイツチ１５をオンすること
により、第１の直流交流変換装置６ａが始動し、
その出力側に三相交流電圧が発生する。この出力
電圧が蒸発器用フアンモータ１１に印加される
が、この出力電圧と出力周波数が比例して、同時
に変化するように制御されて、蒸発器用フアンモ
ータ１１に印加されて、この蒸発器用フアンモー
タ１１が運転される。

次いで、第２の直流交流変換装置６ｂが上記と
同様にして始動し、その出力側に三相交流電圧を
発生する。この三相交流電圧は、出力電圧と出力
周波数が比例して同時に変化するように制御さ
れ、凝縮器フアンモータ１２と冷媒圧縮機モータ
１３が同時に運転される。

このとき、第２の直流交流変換装置６ｂは車内
温度の変化を車内温度が上昇するにしたがつて出
力側の三相交流電圧の電圧と周波数がともに増大
するように制御回路１６で制御される。

一方、車内温度が下降するにしたがい、第２の
直流交流変換装置６ｂの出力側の三相交流電圧の
電圧と周波数がともに減少するように制御回路１
６で制御される。

なお、上記実施例では、第２の直流交流変換装
置６ｂを車内温度の変化によつて出力側の三相交
流電圧の電圧と周波数を同時に変化する場合につ
いて説明したが、第１の直流交流変換装置６ａも
第２の直流交流変換装置６ｂと同様に変化するよ
うに制御してもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、空気調和装置
の第１の直流交流変換装置に蒸発器フアンモータ
を接続し、第２の直流交流変換装置に凝縮器フア
ンモータと冷媒圧縮機フアンモータを接続し、第
１および第２の直流交流変換装置の入力側に直流
降圧装置から出力され、車両間に引通した低圧直
流電圧を２本の低圧直流引通し母線で供給し、第
１の直流交流変換装置と第２の直流交流変換装置
の少なくともいずれか一方の出力側の三相交流電
圧を、車内温度の変化に正比例して出力電圧と周
波数が同時に変化するようにしたので、車内温度
の変化に応じてきめ細かな冷房能力の調節ができ
る。

したがつて、車内の快適性を向上するととも
に、車両間の引通し母線数を減らすことができ、
かつ従来の電源装置が不要となり、小容量の直流
降圧装置のみでよく、装置が小型かつ安価にで
き、経済性のよい車両用空気調和装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の車両用空気調和装置の一実
施例の全体の構成を示すブロツク図、第２図およ
び第３図はそれぞれこの発明の車両用空気調和装
置に適用される直流降圧装置の回路図、第４図は
この発明の車両用空気調和装置における第１およ
び第２の直流交流変換装置を主体にして示す回路
図、第５図は従来の車両用空気調和装置の全体の
組合せを示す図、第６図は従来の空気調和装置に
使用される直流交流変換式電源装置の回路図、第
７図は従来の空気調和装置の内部の回路図であ
る。 １……車体、２……高圧直流架線、３……高圧
給電線、４……直流降圧装置、５……低圧直流引
通し母線、６ａ……第１の直流交流変換装置、６
ｂ……第２の直流交流変換装置、７……空気調和
装置、１１……蒸発器用フアンモータ、１２……
凝縮器用フアンモータ、１３……冷媒圧縮機モー
タ、１６……制御回路、１７〜１９……過電流検
出器、２０……車内温度検出器。なお、図中同一
符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流高圧架線を受電して低圧直流電圧を得る
   直流降圧装置、車体に少なくとも２台以上搭載さ
   れた空気調和装置、上記直流降圧装置の出力側か
   ら車両間を引通して配線され上記低圧直流電圧を
   上記各空気調和装置に印加する２本の低圧直流引
   通し母線、上記各空気調和装置内に設けられ上記
   低圧直流電圧から交流電圧に変換して蒸発器用フ
   アンモータを駆動する第１の直流交流変換装置、
   上記各空気調和装置内にも設けられ上記低圧直流
   電圧から交流電圧に変換して凝縮器用フアンモー
   タおよび冷媒圧縮機モータを駆動する第２の直流
   交流変換装置、車内温度に正比例して上記第１お
   よび第２の直流交流変換装置のうちの少なくとも
   一方の出力側の交流電圧の電圧と周波数を同時に
   変化するように制御する制御手段を備える車両用
   空気調和装置。