WO2009150724A1 - 車両用空調装置、車両空調管理システム及び車両空調管理方法 - Google Patents
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- B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
Definitions
- the present invention relates to a vehicle air-conditioning apparatus that can quickly detect the fouling / deterioration state of the components of the refrigeration cycle, a vehicle air-conditioning management system and a vehicle air-conditioning management method that accurately determine the necessity and urgency of maintenance.
- railway vehicle air conditioners mounted on vehicles such as railways.
- maintenance work such as investigation, inspection, repair, cleaning, and maintenance in order to make the interior environment comfortable.
- the optimal maintenance day varies depending on the use condition of the railway vehicle air conditioner, and the in-vehicle temperature may vary even during one train due to a decrease in capacity.
- maintenance personnel, crews, and other workers check the temperature status of each vehicle on the cab monitor, and if there is a vehicle with an abnormal temperature, contact the maintenance department to perform maintenance work. .
- the maintenance department removes the cover of the railway vehicle air conditioner and visually checks each component (compressor, condenser, evaporator, etc.) in the railway vehicle air conditioner. I had to check in. Therefore, it takes a lot of time to determine the necessity of maintenance work. Along with this, the labor and cost of the workers required for the maintenance work will increase.
- a vehicle air conditioning management system including a refrigerant cycle in which a compressor, a condenser, a decompression unit, and an evaporator are sequentially connected by refrigerant piping, and the compressor is configured based on a predetermined condition.
- a control device that controls the compressor, and the control device sets in advance a reference operation pattern indicating an appropriate operation state of the compressor, and an actual operation pattern obtained when the compressor is actually operated.
- a “vehicle air-conditioning management system that compares the reference operation pattern and determines the contamination / deterioration of components constituting the refrigeration cycle based on the comparison result” (see, for example, Patent Document 1). This vehicle air conditioning management system makes it possible to quickly determine the necessity of maintenance work.
- a vehicle air-conditioning control device that periodically transmits data including operating information of the air conditioner installed in the vehicle of the train and mounted on the vehicle and position information of the vehicle, and transmitted from the vehicle air-conditioning control device.
- a vehicle air-conditioning management system having a management computer that stores and processes the data thus obtained has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
- This vehicle air-conditioning management system periodically sends data including any of the outdoor heat exchanger image of the vehicle air-conditioner, the indoor heat exchanger image, and the filter image or the current value of the blower to the management computer. This makes it possible to specify the maintenance time.
- JP 2004-291899 A (5th page, FIG. 7 etc.)
- the vehicle air-conditioning management system described in Patent Document 1 it is not described how to transmit the necessity of maintenance work to the maintenance department, and countermeasures such as when urgent is required have been an issue.
- the vehicle air conditioning management system described in Patent Document 2 can regularly transmit video information and the current value of the blower, and can perform detailed investigation and analysis in relation to the route and position. However, there are still issues to be addressed when urgent matters are required.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and grasps changes in the in-vehicle temperature from various environmental information that is a standard indicating a comfortable in-vehicle environment and actual environment information, and is generated in the components. It is an object of the present invention to provide a vehicle air conditioner that can detect abnormalities at an early stage. It is another object of the present invention to provide a vehicle air-conditioning management system and a vehicle air-conditioning management method that can accurately determine the necessity and urgency of maintenance based on information from a vehicle air-conditioning apparatus.
- a vehicle air conditioner is a vehicle air conditioner comprising: a refrigeration cycle including at least a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator; and an air conditioning control device that controls the refrigeration cycle.
- the air-conditioning control apparatus determines the refrigeration cycle based on the difference between at least the vehicle interior temperature T1 associated with the boarding rate and the outside air temperature and the actual vehicle interior temperature T2 of each vehicle for each air conditioning set temperature of each vehicle. It is characterized by predicting the fouling / deterioration state of the components.
- the vehicle air-conditioning management system is installed in the vehicle air-conditioning apparatus and the maintenance department, and the comparison result from the air-conditioning control apparatus is applied to a predetermined evaluation criterion that is set in advance. And a management computer for judging the maintenance time of the components of the cycle.
- a vehicle air-conditioning management method is a vehicle air-conditioning management method that predicts an abnormality of components of a refrigeration cycle mounted on a vehicle and determines a maintenance timing of the components, for each air-conditioning set temperature.
- the vehicle interior temperature T1 stored in the storage means in association with at least the boarding rate and the outside air temperature is compared with the vehicle interior temperature T2 obtained when the refrigeration cycle is actually driven.
- the maintenance time of the components of the refrigeration cycle is determined, and this determination result is determined by the maintenance department. It is characterized by being transmitted directly to.
- the vehicle air-conditioning apparatus of the present invention by comparing the preset vehicle interior temperature T1 and the actual vehicle interior temperature T2, it is possible to determine the capacity reduction of the refrigeration cycle and to configure the components of the refrigeration cycle.
- the occurrence of abnormalities can be predicted. In other words, it is possible to detect abnormalities in the components of the refrigeration cycle at an early stage without requiring regular maintenance work, and it becomes possible to easily maintain a comfortable in-vehicle environment.
- the vehicle air-conditioning management system it is possible to appropriately determine the maintenance time of the components of the refrigeration cycle based on information from the vehicle air-conditioner, and it is easy to maintain a comfortable in-vehicle environment. It becomes feasible.
- the in-vehicle temperature T1 associated with at least the boarding rate and the outside air temperature is compared with the actual in-vehicle temperature T2, thereby reducing the capacity of the refrigeration cycle.
- the occurrence of abnormalities in the components of the refrigeration cycle can be predicted, and the maintenance time of the components of the refrigeration cycle can be appropriately determined from the prediction results, thereby maintaining a comfortable in-vehicle environment. Can be easily realized.
- the determination result of the maintenance time can be transmitted directly to the maintenance department, the necessity of periodic maintenance work can be improved, and the cost required for personnel expenses and the like can be reduced.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration of a vehicle air conditioning management system 100 according to an embodiment of the present invention. Based on FIG. 1, the structure of the vehicle air-conditioning management system 100 is demonstrated.
- This vehicle air-conditioning management system 100 grasps changes in the vehicle interior temperature from various environmental information (for example, outside air temperature, vehicle interior humidity, boarding rate, etc.) serving as a reference indicating a comfortable vehicle interior environment, and actual environment information, It has a function to detect abnormalities that occur in the components that make up the cycle at an early stage and to accurately determine the necessity and urgency of maintenance.
- the relationship of the size of each component may be different from the actual one.
- the vehicle air conditioning management system 100 is installed in a vehicle and connected to the refrigeration cycle 10 for supplying air for air conditioning into the vehicle, the air conditioning control device 20 for controlling the refrigeration cycle 10, and the air conditioning control device 20.
- the management computer 41 and a service computer 42 connected via the dedicated line 3 are included. That is, the vehicle air-conditioning management system 100 is configured to comfortably maintain the vehicle interior environment by the air-conditioning control device 20.
- the refrigeration cycle 10 and the air conditioning control device 20 constitute a vehicle air conditioning device 50.
- the refrigeration cycle 10 is configured such that a compressor 11, a condenser 12, a pressure reducing device 13, and an evaporator 14 are connected so as to circulate through a refrigerant pipe 15, and perform cooling operation and heating operation in a railway car. This is what you actually do.
- the compressor 11 compresses a refrigerant into a high-temperature and high-pressure refrigerant.
- the condenser 12 condenses and liquefies the refrigerant by heat exchange between the refrigerant and air.
- the decompression device 13 decompresses the refrigerant, and may be constituted by, for example, a decompression valve, an expansion valve, a capillary tube, or the like.
- the evaporator 14 evaporates the refrigerant by heat exchange between the refrigerant and air.
- the refrigerant pipe 15 conducts the refrigerant that has been compressed into a gas and the refrigerant that has been reduced in pressure into a liquid.
- the component parts of the refrigeration cycle 10 are a generic term for the compressor 11, the condenser 12, the decompression device 13, the evaporator 14, and the like.
- the air conditioning control device 20 performs overall control of the refrigeration cycle 10 so as to reach a predetermined in-vehicle set temperature according to the air-conditioning load situation in the vehicle. That is, the air conditioning control device 20 performs overall control of the refrigeration cycle 10 based on vehicle information 31 (boarding rate information, in-vehicle set temperature information, outside air temperature information, etc.) stored in the database 30 and current vehicle information. It is like that.
- vehicle information 31 boarding rate information, in-vehicle set temperature information, outside air temperature information, etc.
- the air conditioning control device 20 has a function of predicting an abnormality such as a contamination / deterioration state of the components of the refrigeration cycle 10. From this prediction result, the air-conditioning control device 20 determines the maintenance time of the components of the refrigeration cycle 10 (which will be described in detail later). That is, the air conditioning control device 20 determines the necessity for maintenance and the urgency based on the vehicle information (including the vehicle information 31).
- the air-conditioning control device 20 displays the result predicted as described above on a monitor (see FIG. 4) installed in the vehicle, and also causes the maintenance department 61 that performs maintenance work for the components of the refrigeration cycle 10 to perform the maintenance work. It has a function to transmit. Information transmitted from the air conditioning controller 20 is transmitted to the maintenance department 61 via the regional management station 60. Further, the air conditioning control device 20 has a function of transmitting operation information of the refrigeration cycle 10 to a management computer 41 that periodically transmits the operation information. The air conditioning control device 20 controls the refrigeration cycle 10 by adjusting, for example, the driving frequency of the compressor 11 and the rotational speed of a blower provided in the vicinity of the condenser 12 and the evaporator 14.
- the database 30 serves as a storage means and stores vehicle information 31.
- the vehicle information 31 stored in the database 30 serves as a reference for determining the operation pattern of the refrigeration cycle 10 and is used to maintain the in-vehicle environment such as boarding rate information, in-vehicle set temperature information, and outside air temperature information. It is a general term for necessary information.
- the vehicle information 31 may be easily changed, modified, added, or deleted. Then, environment setting according to the place where the railway is assigned can be easily performed. Further, the type of the database 30 is not particularly limited.
- the vehicle information 31 may be stored in the database 30 as raw data. However, since the amount of data increases, it may be stored in a matrix form. Furthermore, it is desirable that the vehicle air-conditioning management system 100 is provided with detection means such as a pressure detection means, an in-vehicle temperature detection means, an outside air temperature detection means, an in-vehicle humidity detection means, etc. (not shown) at predetermined locations. And it is good to transmit these detection information to the air-conditioning control apparatus 20, or to store as the vehicle information 31 in the database 30.
- the boarding rate may be calculated using boarding rate detecting means such as a variable load sensor that detects the weight of the vehicle.
- the components of the refrigeration cycle 10 for example, the compressor 11, the condenser 12, the evaporator 14, etc.
- these devices cannot perform their original performance.
- the performance of the refrigeration cycle 10 is reduced. Focusing on this tendency, in the vehicle air conditioning management system 100, data serving as a reference for various conditions (boarding rate, vehicle interior temperature, vehicle interior humidity, outside air temperature, etc.) is stored in advance in the database 30 as vehicle information 31. By predicting the in-vehicle temperature and the in-vehicle humidity from the actually detected information and comparing it with the actually measured values, it becomes possible to determine the cleaning time and replacement time of the component parts.
- the regional management station computer 40 is installed in a regional management station 60 arranged in a plurality of regions along the railroad track, and transmits and receives data to and from the air conditioning control device 20 via the radio 1.
- the management computer 41 receives, stores and processes data transmitted from the air conditioning control device 20 via the regional management station computer 40 connected via the network 2 such as the Internet. Further, the management computer 41 directly transmits the maintenance time of the components of the refrigeration cycle 10 determined by the air conditioning control device 20 to the service computer 42 installed in the maintenance department 61.
- the service computer 42 is installed in a maintenance department 61 existing in a vehicle base or the like, and is connected to the management computer 41 via the dedicated line 3. That is, the service computer 42 has a function of transmitting the maintenance necessity and urgency determined by the air conditioning control device 20 to the maintenance department 61.
- FIG. 2 is a graph showing a schematic change in the in-vehicle temperature in association with the boarding rate and the outside air temperature.
- the process operation movement according to the change of the vehicle interior temperature which the air-conditioning control apparatus 20 of the vehicle air conditioner 50 performs first is demonstrated.
- the horizontal axis represents the boarding rate [%]
- the vertical axis represents the in-vehicle temperature [° C.].
- the outside air temperature is shown in five patterns. These five patterns are represented by lines (A) to (O) in order from the highest outside air temperature to the lowest.
- the air conditioning control device 20 first calculates an in-vehicle temperature T1 that serves as a reference based on the performance of the refrigeration cycle 10 based on the performance of the refrigeration cycle 10 based on the vehicle information 31 stored in the database 30.
- the in-vehicle temperature T1 is calculated for each vehicle, and air conditioning is performed for each vehicle.
- the air conditioning controller 20 compares the calculated in-vehicle temperature T1 with the in-vehicle temperature T2 obtained from actual measurement.
- the air-conditioning control apparatus 20 predicts abnormalities such as contamination and deterioration of the components of the refrigeration cycle 10 from the comparison result between the in-vehicle temperature T1 and the in-vehicle temperature T2, and determines the necessity or urgency of maintenance ( The process flow will be described in detail with reference to FIG.
- the in-vehicle temperature T1 obtained by the refrigeration cycle 10 for each air conditioning set temperature is stored in the database 30 in association with the boarding rate and the outside air temperature.
- FIG. 3 is an explanatory diagram showing an evaluation example of the contamination and deterioration status of the components of the refrigeration cycle 10.
- the air-conditioning control device 20 determines the necessity of maintenance work by applying the comparison result calculated based on the vehicle information to a predetermined evaluation criterion set in advance.
- the air conditioning controller 20 predicts an abnormality of the components of the refrigeration cycle 10 from the comparison result between the in-vehicle temperature T1 and the in-vehicle temperature T2, and determines the necessity of maintenance.
- the air-conditioning control apparatus 20 transmits this result to the management computer 41 as data.
- the air-conditioning control device 20 is free from abnormalities such as fouling and deterioration in the components of the refrigeration cycle 10, and maintenance work such as investigation, inspection, repair, cleaning, and maintenance to make the interior environment comfortable. It can be determined that there is no need for The average value is 1 deg. ⁇ 2 deg. (No. 2), it can be determined that there is little influence on the performance although there is some contamination. Therefore, the air conditioning control device 20 can determine that the maintenance time is approaching, although it is not necessary to perform maintenance immediately.
- the average value is 2 deg. ⁇ 3 deg. (No. 3), it can be determined that the stain is progressing. Therefore, the air conditioning control device 20 can determine that performance will be affected if maintenance is not performed immediately. Furthermore, 4 deg. When it is above (No. 4), it can be judged that deterioration is progressing beyond fouling. Therefore, the air-conditioning control device 20 can determine that it is time to replace the component as preventive maintenance. Thus, it is possible to appropriately determine the maintenance time.
- This information is transmitted to the maintenance department 61 via the regional management station computer 40, the management computer 41 and the service computer 42.
- an abnormality alarm means such as a display unit such as an operation panel or a screen, a buzzer, or a signal.
- FIG. 4 is an image diagram for explaining information communication from the air conditioning control device 20 to the maintenance department 61. Based on FIG. 4, information communication from the air conditioning control device 20 installed in the vehicle to the maintenance department 61 existing in the vehicle base or the like will be described.
- FIG. 4 although the case where the air-conditioning control apparatus 20 is installed in each vehicle is shown as an example, it is not limited to this.
- the air conditioning control device 20 may be installed in any vehicle, and the air conditioning control device 20 may execute the air conditioning control of each vehicle.
- the air conditioning control device 20 determines the contamination and deterioration status of the components of the refrigeration cycle 10, and determines an appropriate maintenance time. This information is transmitted from the air conditioning controller 20 to the management computer 41 via the regional management station computer 40. Further, the air conditioning control device 20 directly displays this information on a display unit (monitor) 102 or the like installed in the cab 101 of the leading vehicle or the like. Then, the management computer 41 transmits determination information about an appropriate maintenance time determined by the air conditioning control device 20 to the service computer 42 connected via the dedicated line 3. The service computer 42 may display the maintenance time determination information directly in the same manner as that displayed on the display unit 102 of the cab 101.
- FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing executed by the vehicle air conditioning management system 100. Based on FIG. 5, the flow of the process which the vehicle air-conditioning management system 100 performs is demonstrated in detail.
- the vehicle air conditioning management system 100 calculates reference data (in-vehicle temperature T1) in advance and stores it in the database 30 as vehicle information 31.
- the various vehicle information 31 stored in the database 30 can be changed, modified, added, deleted, and the like. Therefore, it is possible to change the vehicle information 31 due to a change in season, to correct the vehicle information 31 due to a change in the climate, and to add or delete the vehicle information 31 due to a change in the model of components. ing. *
- the vehicle air conditioning management system 100 When the railway travels, the vehicle air conditioning management system 100 also starts to operate (step S101). That is, the air conditioning control device 20 drives the refrigeration cycle 10.
- step S102 actual data corresponding to the situation is measured (step S102).
- This actual data is calculated from information detected by a detection means such as a compressor pressure sensor (not shown), an in-vehicle temperature sensor, an outside air temperature sensor, a humidity sensor, and a variable load sensor for obtaining a boarding rate. Yes. That is, information detected by these detection means is sent to the air conditioning control device 20 and converted into data. In addition, you may utilize these detection information with raw data.
- the air conditioning control device 20 calculates a reference vehicle interior temperature T1 based on the actual data (step S103).
- the air conditioning controller 20 compares the calculated in-vehicle temperature T1 with the in-vehicle temperature T2 obtained from actual measurement (step S104). Then, the air conditioning control device 20 predicts an abnormality such as contamination or deterioration of the components of the refrigeration cycle 10 from the comparison result between the in-vehicle temperature T1 and the in-vehicle temperature T2 (step S105). That is, the air conditioning control device 20 predicts abnormalities such as contamination and deterioration of the components of the refrigeration cycle 10 from the temperature difference between the in-vehicle temperature T1 and the in-vehicle temperature T2, as described with reference to FIG.
- the air conditioning control device 20 determines an appropriate maintenance time from the prediction result.
- the air conditioning control device 40 transmits this information to the management computer 41 via the regional management station computer 40.
- the management computer 41 stores and processes the received information and transmits it directly to the service computer 42.
- the service computer 42 displays the received maintenance time on the maintenance department 61 (step S106).
- the service computer 42 transmits to the maintenance department 61 the occurrence of an abnormality such as contamination or deterioration of the components of the refrigeration cycle 10 transmitted from the management computer 41 and an appropriate maintenance time. (Step S107).
- the maintenance department 61 it becomes possible for the maintenance department 61 to appropriately determine the maintenance time, eliminating the need for regular maintenance, and reducing costs such as labor costs.
- Countermeasures maintenance work and parts replacement are possible, and a stable in-vehicle environment can be maintained.
- the adjustment of the in-vehicle environment is described as an example of the cooling operation or the heating operation.
- the present invention is not limited to this.
- a humidity control device such as a dehumidifying unit or a humidifying unit that adjusts the humidity environment inside the vehicle
- the regional management station computer 40, the management computer 41, and the service computer 42 are arranged at different locations has been described as an example, they may be arranged as one computer at the same location. Further, the lines connecting the computers are not limited to those described above.
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Abstract
快適な車内環境を示す基準となる種々の環境情報と実際の環境情報とから車内温度の変化を把握し、構成部品類で発生した異常を早期に発見でき、保守の必要性や緊急性を的確に判断することのできる車両空調管理システム及び車両空調管理方法を提供する。
本発明に係る車両空調管理システム１００は、冷凍サイクル１０を実際に駆動させたときに得られる車内温度Ｔ２を、予め設定してある基準となる車内温度Ｔ１と比較することで、冷凍サイクル１０の構成部品類の異常を予測する空調制御装置２０を備えたことを特徴とする。
Description
本発明は、冷凍サイクルの構成部品の汚損・劣化状態を早期に発見できる車両用空調装置、保守の必要性や緊急性を的確に判断する車両空調管理システム及び車両空調管理方法に関するものである。
従来から、鉄道等の車両に搭載される鉄道車両用空調装置が存在する。このような鉄道車両用空調装置では、車内環境を快適にするために調査や点検、修理、清掃、メンテナンス等の保守作業を定期的に行なうことが一般的である。しかしながら、鉄道車両用空調装置の使用状況によって最適な保守日に変動があり、能力の低下によって１編成中においても車内温度にバラツキが生じてしまうことがある。現状では、保守員や乗務員等の作業員が各車両の温度状況を運転室のモニタで確認し、異常な温度の車両が有れば保守部門に連絡し、保守作業を行なうようになっている。
また、作業員がモニタで確認する車内温度は、乗車率や外気温度によって差が生じている可能性がある。そのため、そのままの温度では、保守作業の必要性を的確に判断することができない。保守作業の必要性を的確に判断するには、保守部門により鉄道車両用空調装置のカバーを外し、鉄道車両用空調装置内の各構成部品類（圧縮機や凝縮機、蒸発機等）を目視で確認しなければならなかった。したがって、保守作業の必要性を判断するために多くの時間を要することになっていた。それに伴い、保守作業に要する作業員の労力及びコストが増大してしまうことにもなっていた。
そこで、「圧縮機と、凝縮器と、減圧手段と、蒸発器とを冷媒配管で順次接続して構成する冷媒サイクルを備えた車両空調管理システムであって、所定の条件に基づいて前記圧縮機を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記圧縮機の適正な運転状態を示す基準運転パターンを予め設定しておき、前記圧縮機を実際に運転させたときに得られる実運転パターンと前記基準運転パターンとを比較し、その比較結果に基づいて前記冷凍サイクルを構成する構成部品の汚損・劣化を判断する車両空調管理システム」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この車両空調管理システムは、保守作業の必要性を早期に判断することを可能にしたものである。
また、「列車の車両に設置され、前記車両に搭載された空調機の運転情報と前記車両の位置情報とを有するデータを定期的に送信する車両空調制御装置と、前記車両空調制御装置から送信された前記データを蓄積・処理する管理コンピュータとを有する車両空調管理システム」が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この車両空調管理システムは、車両空調の室外熱交換器映像、室内熱交換器映像、フィルタ映像のいずれかを含むデータあるいは送風機の電流値を定期的に管理コンピュータに送信し、管理コンピュータがこの映像を解析することで保守時期を特定可能にしたものである。
特許文献１に記載の車両空調管理システムでは、保守作業の必要性の有無を保守部門にどうやって伝達するかについては記載されておらず、緊急性を要する場合等の対策が課題となっている。また、特許文献２に記載の車両空調管理システムは、映像情報や送風機の電流値を定期的に送信し、きめ細かい調査・解析を、路線や位置等に関係づけて行なうことができるようになっているが、やはり緊急性を要する場合等の対策が課題となっている。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、快適な車内環境を示す基準となる種々の環境情報と実際の環境情報とから車内温度の変化を把握し、構成部品類で発生した異常を早期に発見できる車両用空調装置を提供することを目的とする。また、車両用空調装置からの情報に基づいて保守の必要性や緊急性を的確に判断することのできる車両空調管理システム及び車両空調管理方法を提供することを目的とする。
本発明に係る車両用空調装置は、少なくとも圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を構成部品とした冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルを制御する空調制御装置と、を備えた車両用空調装置であって、前記空調制御装置は、各車両の空調設定温度ごとに、少なくとも乗車率及び外気温度に関連付けられた車内温度Ｔ１と、各車両の実際の車内温度Ｔ２と、の差から、前記冷凍サイクルの構成部品の汚損・劣化状態を予測することを特徴とするものである。
本発明に係る車両空調管理システムは、上記の車両用空調装置と、前記保守部門に設置され、前記空調制御装置からの比較結果を予め設定してある所定の評価基準に当てはめることで、前記冷凍サイクルの構成部品の保守時期を判断する管理コンピュータと、を備えたことを特徴とするものである。
本発明に係る車両空調管理方法は、車両に搭載された冷凍サイクルの構成部品類の異常を予測し、前記構成部品類の保守時期を判断する車両空調管理方法であって、空調設定温度ごとに、少なくとも乗車率及び外気温度に関連付けられて記憶手段に格納されている車内温度Ｔ１と、前記冷凍サイクルを実際に駆動させたときに得られる車内温度Ｔ２と、を比較し、この比較結果から前記冷凍サイクルの構成部品類の異常を予測し、前記比較結果を予め設定してある所定の評価基準に当てはめることで、前記冷凍サイクルの構成部品類の保守時期を判断し、この判断結果を保守部門に直接伝送することを特徴とする。
本発明に係る車両用空調装置によれば、予め設定してある基準となる車内温度Ｔ１と実際の車内温度Ｔ２とを比較することで、冷凍サイクルの能力低下を判断し、冷凍サイクルの構成部品類での異常の発生を予測することができる。つまり、定期的な保守作業を要することなく、冷凍サイクルの構成部品類の異常を早期に発見することが可能になり、快適な車内環境の維持が容易に実現可能になる。
本発明に係る車両空調管理システムによれば、車両用空調装置からの情報に基づいて、冷凍サイクルの構成部品類の保守時期を適切に判断することができ、快適な車内環境の維持が容易に実現可能になる。
本発明に係る車両空調管理方法によれば、空調設定温度ごとに、少なくとも乗車率及び外気温度に関連付けられている車内温度Ｔ１と実際の車内温度Ｔ２とを比較することで、冷凍サイクルの能力低下を判断し、冷凍サイクルの構成部品類での異常の発生を予測することができ、この予測結果から冷凍サイクルの構成部品類の保守時期を適切に判断することができ、快適な車内環境の維持が容易に実現可能になる。また、この保守時期の判断結果を、保守部門に直接伝送することができ、定期的な保守作業の必要性を改善でき、人件費等に要するコストを低減することができる。
１ 無線、２ 回線網、３ 専用線、１０ 冷凍サイクル、１１ 圧縮機、１２ 凝縮器、１３ 減圧装置、１４ 蒸発器、１５ 冷媒配管、２０ 空調制御装置、３０ データベース、３１ 車両情報、４０ 地域管理局コンピュータ、４１ 管理コンピュータ、４２ サービスコンピュータ、５０ 車両用空調装置、６０ 地域管理局、６１ 保守部門、１００ 車両空調管理システム、１０１ 運転室、１０２ 表示部。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る車両空調管理システム１００の概略構成を示す概略構成図である。図１に基づいて、車両空調管理システム１００の構成について説明する。この車両空調管理システム１００は、快適な車内環境を示す基準となる種々の環境情報（たとえば、外気温度や車内湿度、乗車率等）と実際の環境情報とから車内温度の変化を把握し、冷凍サイクルを構成する構成部品類で発生した異常を早期に発見し、保守の必要性や緊急性を的確に判断する機能を有している。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
図１は、本発明の実施の形態に係る車両空調管理システム１００の概略構成を示す概略構成図である。図１に基づいて、車両空調管理システム１００の構成について説明する。この車両空調管理システム１００は、快適な車内環境を示す基準となる種々の環境情報（たとえば、外気温度や車内湿度、乗車率等）と実際の環境情報とから車内温度の変化を把握し、冷凍サイクルを構成する構成部品類で発生した異常を早期に発見し、保守の必要性や緊急性を的確に判断する機能を有している。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
車両空調管理システム１００は、車両に設置され、車内に空調用空気を供給する冷凍サイクル１０と、この冷凍サイクル１０を制御する空調制御装置２０と、この空調制御装置２０と接続され、車両情報３１をデータとして格納するデータベース３０と、空調制御装置２０と無線１でデータ通信を行なう地域管理局コンピュータ４０と、空調制御装置２０から送信されたデータ（情報）を蓄積・処理する管理コンピュータ４１と、この管理コンピュータ４１と専用線３を介して接続されたサービスコンピュータ４２と、を有するものである。つまり、車両空調管理システム１００は、空調制御装置２０によって車内環境を快適に維持するようになっている。なお、冷凍サイクル１０と、空調制御装置２０とで車両用空調装置５０を構成している。
冷凍サイクル１０は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、減圧装置１３と、蒸発器１４とが冷媒配管１５で循環するように接続されて構成されており、鉄道車内の冷房運転や暖房運転を実際に行なうものである。圧縮機１１は、冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒とするものである。凝縮器１２は、冷媒と空気との熱交換で冷媒を凝縮液化するものである。減圧装置１３は、冷媒を減圧させるものであり、たとえば、減圧弁や膨張弁、キャピラリーチューブ等で構成するとよい。蒸発器１４は、冷媒と空気との熱交換で冷媒を蒸発ガス化するものである。冷媒配管１５は、圧縮されて気体になった冷媒と、減圧されて液体になった冷媒とを導通させるものである。なお、冷凍サイクル１０の構成部品類とは、圧縮機１１や凝縮器１２、減圧装置１３、蒸発器１４等の総称であるものとする。
空調制御装置２０は、車内の空調負荷状況に応じて所定の車内設定温度になるように冷凍サイクル１０を統括制御するものである。つまり、空調制御装置２０は、データベース３０に格納されている車両情報３１（乗車率情報や車内設定温度情報、外気温度情報等）と現在の車両情報とに基づいて、冷凍サイクル１０を統括制御するようになっている。この空調制御装置２０は、冷凍サイクル１０の構成部品類の汚損・劣化状態等の異常を予測する機能を有している。この予測結果から、空調制御装置２０は、冷凍サイクル１０の構成部品類の保守時期を判断するようになっている（後段で詳述する）。つまり、空調制御装置２０は、車両情報（車両情報３１を含む）に基づいて保守の必要性や緊急性を判断するようになっているのである。
また、空調制御装置２０は、上記のように予測した結果を、車両に設置されているモニタ（図４参照）に表示させるとともに、冷凍サイクル１０の構成部品類の保守作業を行なう保守部門６１に伝送する機能を有している。なお、空調制御装置２０からの送信される情報は、地域管理局６０を介して保守部門６１に伝送されるようになっている。さらに、空調制御装置２０は、冷凍サイクル１０の運転情報を定期的に送信する管理コンピュータ４１に送信する機能を有している。なお、空調制御装置２０は、たとえば圧縮機１１の駆動周波数や、凝縮器１２及び蒸発器１４の近傍に設けられている送風機の回転数を調整し、冷凍サイクル１０を制御している。
データベース３０は、記憶手段としての機能を果たすものであり、車両情報３１を格納するものである。データベース３０に格納される車両情報３１は、冷凍サイクル１０の運転パターンを決定するための基準となるものであり、乗車率情報や車内設定温度情報、外気温度情報等の車内環境を維持するために必要な情報の総称である。なお、車両情報３１は、変更や修正、追加、削除を容易にできるようにしておくとよい。そうすれば、鉄道が配属される場所に応じた環境設定が容易に可能になる。また、データベース３０の種類を特に限定するものではない。
ここでは、空調制御装置２０とデータベース３０とを別々に構成している場合を例に示しているが、これに限定するものではない。また、車両情報３１を生データのままデータベース３０に格納してもよいが、データ量が多くなってしまうので、マトリックスのような形態で格納しておくとよい。さらに、車両空調管理システム１００には、図示省略の圧力検知手段や車内温度検知手段、外気温度検知手段、車内湿度検知手段等の検知手段を所定個所に備えておくのが望ましい。そして、これらの検知情報を空調制御装置２０に伝達したり、データベース３０に車両情報３１として格納したりするとよい。なお、乗車率は、車両の重量を検知する応荷重センサ等の乗車率検知手段を用いて算出可能にしておくとよい。
冷凍サイクル１０の構成部品類（たとえば、圧縮機１１や、凝縮器１２、蒸発器１４等）に汚れや目詰まり、劣化が生じると、それらの機器が本来の性能を果たすことができなくなるため、冷凍サイクル１０の性能が低下する。この傾向に着目して、車両空調管理システム１００では、種々の条件（乗車率や車内温度、車内湿度、外気温度等）の基準となるデータを車両情報３１として予めデータベース３０に格納しておき、実際に検知される情報から車内温度や車内湿度を予測し、実測値と比較することで、構成部品類の清掃時期や交換時期を判断可能にしたものである。
地域管理局コンピュータ４０は、鉄道が走行する線路沿いの複数の地域に配置された地域管理局６０に設置されており、空調制御装置２０と無線１を介してデータの送受信を行なうものである。管理コンピュータ４１は、インターネット等の回線網２で接続されている地域管理局コンピュータ４０を介して、空調制御装置２０から送信されたデータを受信し、蓄積・処理するものである。また、管理コンピュータ４１は、空調制御装置２０で判断された冷凍サイクル１０の構成部品類の保守時期を保守部門６１に設置されたサービスコンピュータ４２に直接伝送するようになっている。サービスコンピュータ４２は、車両基地等に存在している保守部門６１に設置され、管理コンピュータ４１と専用線３を介して接続されている。つまり、サービスコンピュータ４２は、空調制御装置２０で判断された保守の必要性や緊急性を保守部門６１に伝達する機能を有している。
ここで、車両空調管理システム１００の処理動作について説明する。
図２は、乗車率と外気温度とを関連付けて車内温度の概略変化を示したグラフである。図２に基づいて、まず車両用空調装置５０の空調制御装置２０が行なう車内温度の変化に応じた処理動作について説明する。図２では、横軸が乗車率［％］を、縦軸が車内温度［℃］をそれぞれ示している。また、外気温度を５つのパターンで示している。この５つのパターンは、外気温度の高い方から低い方に順で線（ア）～線（オ）で表している。
図２は、乗車率と外気温度とを関連付けて車内温度の概略変化を示したグラフである。図２に基づいて、まず車両用空調装置５０の空調制御装置２０が行なう車内温度の変化に応じた処理動作について説明する。図２では、横軸が乗車率［％］を、縦軸が車内温度［℃］をそれぞれ示している。また、外気温度を５つのパターンで示している。この５つのパターンは、外気温度の高い方から低い方に順で線（ア）～線（オ）で表している。
空調制御装置２０は、まず、データベース３０に格納されている車両情報３１から車内温度や乗車率等を冷凍サイクル１０の性能に応じて基準となる車内温度Ｔ１を算出する。この車内温度Ｔ１は、車両ごとに算出され、車両ごとに空調が行なわれるようになっている。空調制御装置２０は、算出した車内温度Ｔ１を実測から得られる車内温度Ｔ２と比較する。そして、空調制御装置２０は、車内温度Ｔ１と車内温度Ｔ２との比較結果から、冷凍サイクル１０の構成部品類の汚損・劣化等の異常を予測し、保守の必要性や緊急性を判断する（処理の流れについては図５で詳細に説明する）。なお、空調設定温度ごとに冷凍サイクル１０によって得られる車内温度Ｔ１は、乗車率と外気温度とに関連付けられてデータベース３０に格納される。
図３は、冷凍サイクル１０の構成部品類の汚損及び劣化状況の評価例を示す説明図である。図３に基づいて、冷凍サイクル１０の構成部品類での異常の発生の予測から、その構成部品類の保守作業の必要性を評価する場合について説明する。つまり、空調制御装置２０は、車両情報に基づいて算出した比較結果を予め設定してある所定の評価基準に当てはめることで保守作業の必要性を判断する。図２で説明したように、空調制御装置２０は、車内温度Ｔ１と車内温度Ｔ２との比較結果から冷凍サイクル１０の構成部品類の異常を予測し、保守の必要性を判断する。また、空調制御装置２０は、この結果をデータとして管理コンピュータ４１に送信する。
たとえば、車内温度Ｔ１と車内温度Ｔ２との温度差の一日の平均値が０ｄｅｇ．～１ｄｅｇ．である場合（Ｎｏ．１）、基準温度と同様であると判断することができる。したがって、空調制御装置２０は、冷凍サイクル１０の構成部品類に汚損及び劣化等の異常が発生しておらず、車内環境を快適にするために調査や点検、修理、清掃、メンテナンス等の保守作業の必要はないと判断可能である。平均値が１ｄｅｇ．～２ｄｅｇ．である場合（Ｎｏ．２）、汚損は多少あるものの性能には影響が少ないと判断することができる。したがって、空調制御装置２０は、直ちに保守を行なう必要はないものの、保守時期が近づいていると判断可能である。
また、平均値が２ｄｅｇ．～３ｄｅｇ．である場合（Ｎｏ．３）、汚損が進行していると判断することができる。したがって、空調制御装置２０は、直ちに保守を行なわないと性能に影響を及ぼすことになると判断可能である。さらに、４ｄｅｇ．以上である場合（Ｎｏ．４）、汚損を超えて劣化が進行しつつあると判断することができる。したがって、空調制御装置２０は、予防保全としての構成部品の交換時期であると判断可能である。このように、保守時期を適切に判断することが可能となっている。そして、この情報は、地域管理局コンピュータ４０、管理コンピュータ４１及びサービスコンピュータ４２を介して保守部門６１に伝達される。なお、異常が発生している場合には、サービスコンピュータ４２に伝達する他、操作パネルや画面等の表示部、ブザー、信号等の異常警報手段で警告するとよい。
図４は、空調制御装置２０から保守部門６１への情報通信を説明するためのイメージ図である。図４に基づいて、車両に設置されている空調制御装置２０から車両基地等に存在している保守部門６１への情報通信について説明する。なお、図４では、各車両に空調制御装置２０が設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、空調制御装置２０をいずれかの車両に設置し、その空調制御装置２０に各車両の空調制御を実行させるようにしてもよい。
空調制御装置２０は、上述したように、冷凍サイクル１０の構成部品類の汚損及び劣化状況を判断し、適切な保守時期を判断する。この情報は、空調制御装置２０から地域管理局コンピュータ４０を介して管理コンピュータ４１に送信される。また、空調制御装置２０は、この情報を先頭車両等の運転室１０１に設置されている表示部（モニタ）１０２等に直接表示する。そして、管理コンピュータ４１は、空調制御装置２０が判断した適切な保守時期の判断情報を、専用線３を介して接続されたサービスコンピュータ４２に送信する。サービスコンピュータ４２は、運転室１０１の表示部１０２に表示させるのと同様にして、保守時期の判断情報を直接表示するようにしておくとよい。
こうすることで、保守部門６１が保守時期を適切に判断することが可能になり、定期的なメンテナンスを行なう必要が無くなり、人件費等のコスト低減を実現できる。また、構成部品類で発生した異常を早期に発見することが可能であるとともに、この異常から保守時期を適切に判断することが可能であるので、冷凍サイクル１０の性能が低下する前に異常の対処（保守作業や部品交換）が可能であり、安定した車内環境を維持することができる。
図５は、車両空調管理システム１００が実行する処理の流れを示すフローチャートである。図５に基づいて、車両空調管理システム１００が実行する処理の流れについて詳細に説明する。車両空調管理システム１００は、予め基準となるデータ（車内温度Ｔ１）を算出し、それを車両情報３１としてデータベース３０に格納しておく。なお、データベース３０に格納されている種々の車両情報３１は、変更や修正、追加、削除等が可能になっている。したがって、季節の変化により車両情報３１を変更したり、気候の変化により車両情報３１を修正したり、構成部品類の機種変更により車両情報３１を追加したり、削除したりすることが可能になっている。
鉄道が走行すると、車両空調管理システム１００も動作を開始する（ステップＳ１０１）。つまり、空調制御装置２０が冷凍サイクル１０を駆動させるのである。冷凍サイクル１０が駆動を開始すると、その状況に応じた実データが計測される（ステップＳ１０２）。この実データは、図示省略の圧縮機圧力センサや車内温度センサ、外気温度センサ、湿度センサ、乗車率を求めるための応荷重センサ等の検知手段で検知される情報から算出されるようになっている。つまり、これらの検知手段で検知される情報が空調制御装置２０に送られて、データ化されるのである。なお、これらの検知情報を生のデータのまま利用してもよい。
空調制御装置２０は、実データに基づいて基準となる車内温度Ｔ１を算出する（ステップＳ１０３）。空調制御装置２０は、算出した車内温度Ｔ１と、実測から得られた車内温度Ｔ２とを、比較する（ステップＳ１０４）。そして、空調制御装置２０は、車内温度Ｔ１と車内温度Ｔ２との比較結果から、冷凍サイクル１０の構成部品類の汚損・劣化等の異常を予測する（ステップＳ１０５）。つまり、空調制御装置２０は、図３で説明したように車内温度Ｔ１と車内温度Ｔ２との温度差から冷凍サイクル１０の構成部品類の汚損・劣化等の異常を予測するのである。
また、空調制御装置２０は、予測結果から適切な保守時期を判断する。そして、空調制御装置４０は、この情報を地域管理局コンピュータ４０を介して管理コンピュータ４１に送信する。管理コンピュータ４１は、受信した情報を蓄積・処理し、サービスコンピュータ４２に直接伝送する。そして、サービスコンピュータ４２は、受信した保守時期を保守部門６１に表示する（ステップＳ１０６）。このとき、サービスコンピュータ４２は、保守部門６１に、管理コンピュータ４１から送信された冷凍サイクル１０の構成部品類の汚損・劣化等の異常の発生、及び適切な保守時期を送信するようになっている（ステップＳ１０７）。
以上のように、保守部門６１が、保守時期を適切に判断することが可能になり、定期的なメンテナンスを行なう必要が無くなり、人件費等のコスト低減を実現できる。また、構成部品類で発生した異常を早期に発見することが可能であるとともに、この異常から保守時期を適切に判断することが可能であるので、冷凍サイクル１０の性能が低下する前に異常の対処（保守作業や部品交換）が可能であり、安定した車内環境を維持することができる。
上述した実施の形態では、車内環境の調整を冷房運転あるいは暖房運転の場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、車内湿度環境を調整する除湿ユニットや加湿ユニット等の調湿装置を設ければ、車内温度のみならずに車内湿度にも対応することが可能になる。そうすれば、快適な車内環境をより効率的に維持することができるようになる。なお、地域管理局コンピュータ４０、管理コンピュータ４１及びサービスコンピュータ４２が別の場所に配置されている場合を例に説明したが、１つのコンピュータとして同一の場所に配置するようにしてもよい。また、各コンピュータを接続している回線を上述したものに限定するものではない。
Claims (5)
- 少なくとも圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を構成部品とした冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルを制御する空調制御装置と、を備えた車両用空調装置であって、
前記空調制御装置は、
各車両の空調設定温度ごとに、少なくとも乗車率及び外気温度に関連付けられた車内温度Ｔ１と、各車両の実際の車内温度Ｔ２と、の差から、前記冷凍サイクルの構成部品の汚損・劣化状態を予測する
ことを特徴とする車両用空調装置。 - 前記空調制御装置は、
前記冷凍サイクルの構成部品の汚損・劣化状態の予測結果を、車両に設置されているモニタに表示するとともに、前記冷凍サイクルの構成部品の保守作業を行なう保守部門に伝送する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。 - 前記空調制御装置は、
前記比較結果を予め設定してある所定の評価基準に当てはめることで、前記冷凍サイクルの構成部品の保守時期を判断する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両空調装置。 - 前記請求項１又は２に記載の車両用空調装置と、
前記保守部門に設置され、前記空調制御装置から送信されたデータを蓄積・処理するとともに、前記冷凍サイクルの構成部品の保守時期を保守部門に設置されたサービスコンピュータに直接伝送する管理コンピュータと、を備えた
ことを特徴とするの車両空調管理システム。 - 車両に搭載された冷凍サイクルの構成部品類の異常を予測し、前記構成部品類の保守時期を判断する車両空調管理方法であって、
空調設定温度ごとに、少なくとも乗車率及び外気温度に関連付けられて記憶手段に格納されている車内温度Ｔ１と、前記冷凍サイクルを実際に駆動させたときに得られる車内温度Ｔ２と、を比較し、この比較結果から前記冷凍サイクルの構成部品類の異常を予測し、前記比較結果を予め設定してある所定の評価基準に当てはめることで、前記冷凍サイクルの構成部品類の保守時期を判断し、この判断結果を保守部門に直接伝送する
ことを特徴とする車両空調管理方法。
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