JP2572552B2 - 車両用換気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速で走行する鉄道車
両などの車両用換気装置、特にトンネルなどを通過する
ときのように車外圧力が変動しても車内の乗客に不快感
を与えない車両用換気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から多量の乗客を高速で運ぶ鉄道車
両では、狭い車内の汚染した空気を排気ファンから車外
に排出し、車外の新鮮な空気を給気ファンによって導入
する強制換気が行われている。車両用換気装置には、車
内の空気を新鮮に保つとともに、車内圧力の急変によっ
て引き起こされる「耳つん」など、乗客に不快感を与え
る現象を防ぐ機能も要求される。

【０００３】トンネル外の明かり区間を鉄道車両が走行
中は、車外圧力は大気圧であり、急激に変動することは
ない。しかし、トンネルに突入すると、車外圧力は上昇
し、その後、下降する。トンネル内で対向する鉄道車両
とすれ違うと車外圧力は急上昇し、その後、急下降す
る。トンネルから抜け出すと車外圧力は大気圧に戻る。
車外圧力が急激に変化すると換気ファンを通して通風さ
れる通風量が変化し、車内圧力を変化させる。このよう
に車内圧力の変動値や変化率が大きくなると、車内の乗
客や乗員は「耳つん」現象を発生し、不快感を感じる。

【０００４】鉄道車両がトンネル内を高速で走行して
も、車内の圧力変動を抑える先行技術としては、たとえ
ば特開昭６０−１３５３６３「軌条車両における客室を
換気し空気調和するための装置」では、給気口と排気口
に流量センサまたは速度センサを設けて給気通風路の絞
りを調整して車内圧力の変動を抑えている。

【０００５】また他の先行技術では、排気通風路に絞り
を設けて車内圧力の変動を抑える。

【０００６】この給気風量または排気風量を調整するた
めに、上述のように給気口および排気口にそれぞれ設け
てあるセンサの出力に応答して動作を行う構成としてい
るので、通風路でのむだ時間や車両容積による圧力変動
の緩慢さが風量調整に遅れをもたらして車外圧力の急激
な変化に追従する制御ができない。また、車外圧力を直
接計測し車外圧力信号により給気風量や排気風量を調節
すると、給気風量や排気風量は車外圧力の高低だけでは
決まらず車内圧力の影響も受ける。また、車外圧力は測
定する場所により車両壁面の影響を受け、また脈動も大
きいので、車外圧力を制御に用いると、かえって車内圧
力制御を難しくする場合が多い。

【０００７】そこで、車内圧力は車外から吸入する給気
風量と車外に排出する排気風量の差により車内圧力が変
化することを利用して、前述の先行技術の特開昭６０−
１３５３６３では、空気の流入速度や排出速度を測定す
るための流量センサや速度センサを給気口や排気口に設
置して給気風量や排気風量を求めて、車内圧力の変動を
小さくする方法が述べられている。この先行技術におい
て、流量を計測する場合に一般に用いられる絞り流量計
や面積流量計では通風路にオリフィスを設ける必要があ
り、このオリフィスを設置することでオリフィスがない
場合に比べて、通風路が絞られるために風量が少なくな
る。

【０００８】また容積流量計や翼車流量計においても、
通風路に回転子や翼車を設けるために流量計がない通風
路に比べて風量が少なくなる。

【０００９】またピトー管により流量を測定する構成も
あるが、ピトー管は本来流速を求めるものであって、ピ
トー管で得られた平均流速から断面積を乗じて風量を求
めることになる。この構成でも通風路の断面積が小さい
場合はピトー管自身が通風路での障害物となるので、通
風路の断面積を大きくする必要があり、またダストを含
んだ空気では計測孔の目詰まりを起こし風量を計測でき
なくなる場合もある。

【００１０】また通風路に突起物を出さないものとして
超音波流量計があるが、通風路に発信器と受信器を設け
る必要があり、設備として大掛かりで高価なものとな
る。

【００１１】風量計測において通風路を絞ると、換気フ
ァンとしては圧力損失となり、必要換気風量を得ようと
すれば、その圧力損失を補うだけ、換気ファンの動力を
大きくする必要がある。したがって、流量を計測する際
に流量を減少させることなく、かつ安価でコンパクトに
計測するセンサはないために、風量センサや風速センサ
を用いた先行技術を実現しようとした場合に非常に高価
なものとなる。

【００１２】今後の鉄道車両、ことに車外圧力が大きく
変動する高速車両においては、車内圧力の変動を小さく
抑えるとともに、小型で安価な換気装置が求められてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、小型
で安価で、車内圧力の変動を抑え乗客や乗員に不快感を
与える「耳つん」現象を発生しない車両用換気装置を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両内外間を
連通する通風路に設けられる第１および第２ファンＦ
１，Ｆ２と、第１ファンＦ１に直列に接続される第１絞
り手段Ｓ１と、車両内外間に接続され、車内空気を車外
に排出する排気通路１８と、排気通路１８に介在される
第２絞り手段Ｓ２と、切換え手段Ｖ１〜Ｖ３であって、
並列運転モードと直列運転モードとを切換え、（ａ）並
列運転モードでは、第１ファンＦ１によって車外の空気
を、第１絞り手段Ｓ１を介して車内に給気するととも
に、第２ファンＦ２によって車内の空気を車外に排出
し、排気通路１８は閉じておき、（ｂ）直列運転モード
では、第１および第２ファンＦ１，Ｆ２を直列に接続し
て車外の空気を車内に給気するとともに、車内空気を、
排気通路１８および第２絞り手段Ｓ２を介して車外に排
気する切換え手段Ｖ１〜Ｖ３と、第２ファンＦ２の吐出
圧Ｐ２ｏｕｔと吸入圧Ｐ２ｉｎとの前後差圧ΔＰ２を検
出する前後差圧検出手段ＰＤ２と、前後差圧検出手段Ｐ
Ｄ２の出力に応答して、第２ファンＦ２の風量を推定す
る風量推定手段と、車内圧力Ｐ１ｉｎを検出する車内圧
力検出手段ＰＤ３と、車内圧力検出手段ＰＤ３と風量推
定手段との各出力に応答し、並列運転モードでは、第１
ファンＦ１による給気風量が第２ファンＦ２による排気
風量と同一になるように第１絞り手段Ｓ１の開度を制御
し、直列運転モードでは、第１絞り手段Ｓ１の開度を予
め定める開度に保ったままで、第１および第２ファンＦ
１，Ｆ２による給気風量が第２絞り手段Ｓ２を経て排気
される排気風量と同一になるように第２絞り手段Ｓ２を
制御する制御手段とを含むことを特徴とする車両用換気
装置である。

【００１５】また本発明は、車両内外間を連通する通風
路に設けられる第１および第２ファンＦ１，Ｆ２と、第
１ファンＦ１に直列に接続される第１絞り手段Ｓ１と、
車両内外間に接続され、車内空気を車外に排出する排気
通路１８と、排気通路１８に介在される第２絞り手段Ｓ
２と、切換え手段Ｖ１〜Ｖ３であって、並列運転モード
と直列運転モードとを切換え、（ａ）並列運転モードで
は、第１ファンＦ１によって車外の空気を、第１絞り手
段Ｓ１を介して車内に給気するとともに、第２ファンに
よって車内の空気を車外に排出し、排気通路１８は閉じ
ておき、（ｂ）直列運転モードでは、第１および第２フ
ァンＦ１，Ｆ２を直列に接続して車外の空気を車内に給
気するとともに、車内空気を、排気通路１８および第２
絞り手段Ｓ２を介して車外に排気する切換え手段Ｖ１〜
Ｖ３と、車外圧力Ｐ１ｏｕｔと車内圧力Ｐ１ｉｎとの車
内外差圧ΔＰ１を検出する車内外差圧検出手段ＰＤ１
と、制御手段であって、車内外差圧検出手段ＰＤ１と微
分回路との各出力に応答して、（ｃ１）車内外差圧ΔＰ
１が予め定める第１の値Ｐ１１ａ未満であるとき、なら
びに（ｃ２）車内外差圧ΔＰ１が予め定める第２の値Ｐ
１２ａ未満であって、かつ車内外差圧ΔＰ１の時間変化
率が負の予め定める第３の値Ｄ１ａ未満であるとき、並
列運転モードから直列運転モードに運転モードを切換
え、（ｄ１）車内外差圧ΔＰ１が予め定める第４の値Ｐ
１１ｂ以上であるとき、ならびに（ｄ２）車内外差圧Δ
Ｐ１が予め定める第５の値Ｐ１２ｂ以上であって、かつ
車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が正の予め定める第６の
値Ｄ１ｂ以上であるとき、直列運転モードとから並列運
転モードに運転モードを切換える制御手段とを含むこと
を特徴とする車両用換気装置である。

【００１６】また本発明は、車両内外間を連通する通風
路に設けられる第１および第２ファンＦ１，Ｆ２と、第
１ファンＦ１に直列に接続される第１絞り手段Ｓ１と、
車両内外間に接続され、車内空気を車外に排出する排気
通路１８と、排気通路１８に介在される第２絞り手段Ｓ
２と、切換え手段Ｖ１〜Ｖ３であって、並列運転モード
と直列運転モードとを切換え、（ａ）並列運転モードで
は、第１ファンＦ１によって車外の空気を、第１絞り手
段Ｓ１を介して車内に給気するとともに、第２ファンに
よって車内の空気を車外に排出し、排気通路１８は閉じ
ておき、（ｂ）直列運転モードでは、第１および第２フ
ァンＦ１，Ｆ２を直列に接続して車外の空気を車内に給
気するとともに、車内空気を、排気通路１８および第２
絞り手段Ｓ２を介して車外に排気する切換え手段Ｖ１〜
Ｖ３と、第２ファンＦ２の吐出圧Ｐ２ｏｕｔと吸入圧Ｐ
２ｉｎとの前後差圧ΔＰ２を検出する前後差圧検出手段
ＰＤ１と、前後差圧検出手段ＰＤ２の出力に応答して、
前後差圧ΔＰ２の時間変化率を求める微分回路と、制御
手段であって、前後差圧検出手段ＰＤ２と微分回路との
各出力に応答して、（ｅ１）前後差圧ΔＰ２が予め定め
る第１の値Ｐ２１ａ未満であるとき、ならびに（ｅ２）
前後差圧ΔＰ２が予め定める第２の値Ｐ２２ａ未満であ
って、かつ前後差圧ΔＰ２の時間変化率が負の予め定め
る第３の値Ｄ２ａ未満であるとき、並列運転モードから
直列運転モードに運転モードを切換え、（ｆ１）前後差
圧ΔＰ２が予め定める第４の値Ｐ２１ｂ未満であると
き、ならびに（ｆ２）前後差圧ΔＰ２が予め定める第５
の値Ｐ２２ｂ未満であって、かつ前後差圧ΔＰ２の時間
変化率が負の予め定める第６の値Ｄ２ｂ未満であると
き、直列運転モードから並列運転モードに運転モードを
切換える制御手段とを含むことを特徴とする車両用換気
装置である。

【００１７】また本発明は、車両内外間を連通する通風
路に設けられる第１および第２ファンＦ１，Ｆ２と、第
１ファンＦ１に直列に接続される第１絞り手段Ｓ１と、
車両内外間に接続され、車内空気を車外に排出する排気
通路１８と、排気通路１８に介在される第２絞り手段Ｓ
２と、切換え手段Ｖ１〜Ｖ３であって、並列運転モード
と直列運転モードとを切換え、（ａ）並列運転モードで
は、第１ファンＦ１によって車外の空気を、第１絞り手
段Ｓ１を介して車内に給気するとともに、第２ファンに
よって車内の空気を車外に排出し、排気通路１８は閉じ
ておき、（ｂ）直列運転モードでは、第１および第２フ
ァンＦ１，Ｆ２を直列に接続して車外の空気を車内に給
気するとともに、車内空気を、排気通路１８および第２
絞り手段Ｓ２を介して車外に排気する切換え手段Ｖ１〜
Ｖ３と、車外圧力Ｐ１ｏｕｔと車内圧力Ｐ１ｉｎとの車
内外差圧ΔＰ１を検出する車内外差圧検出手段ＰＤ１
と、車内外差圧検出手段ＰＤ１の出力に応答して、車内
外差圧ΔＰ１の時間変化率を求める第１微分回路と、第
２ファンＦ２の吐出圧Ｐ２ｏｕｔと吸入圧Ｐ２ｉｎとの
前後差圧ΔＰ２を検出する前後差圧検出手段ＰＤ２と、
前後差圧検出手段ＰＤ２の出力に応答して、前後差圧Δ
Ｐ２の時間変化率を求める第２微分回路と、制御手段で
あって、車内外差圧検出手段ＰＤ１と、第１微分回路
と、前後差圧検出手段ＰＤ２と、第２微分回路との各出
力に応答して、（ｇ１）車内外差圧ΔＰ１が予め定める
第１の値Ｐ１１ａ未満であるとき、（ｇ２）車内外差圧
ΔＰ１が予め定める第２の値Ｐ１２ａ未満であって、か
つ車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が負の予め定める第３
の値Ｄ１ａ未満であるとき、（ｇ３）前後差圧ΔＰ２が
予め定める第４の値Ｐ２１ａ未満であるとき、および
（ｇ４）前後差圧ΔＰ２が予め定める第５の値Ｐ２２ａ
未満であって、かつ前後差圧ΔＰ２の時間変化率が負の
予め定める第６の値Ｄ２ａ未満であるとき、並列運転モ
ードから直列運転モードに運転モードを切換え、（ｈ
１）前後差圧ΔＰ２が予め定める第７の値Ｐ２１ｂ未満
であるとき、（ｈ２）前後差圧ΔＰ２が予め定める第８
の値Ｐ２２ｂ未満であって、かつ前後差圧ΔＰ２の時間
変化率が負の予め定める第９の値Ｄ２ｂ未満であると
き、（ｈ３）車内外差圧ΔＰ１が予め定める第１０の値
Ｐ１１ｂ以上であるとき、および（ｈ４）車内外差圧Δ
Ｐ１が予め定める第１１の値Ｐ１２ｂ以上であって、か
つ車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が正の予め定める第１
２の値Ｄ１ｂ以上であるとき、直列運転モードから並列
運転モードに運転モードを切換える制御手段とを含むこ
とを特徴とする車両用換気装置である。

【００１８】

【作用】本発明に従えば、鉄道車両の車外圧力は車内圧
力より低くなる場合がほとんどであり、高くなる場合も
そのピーク圧力は低くなる場合のピーク圧力に比べて小
さい。したがって、その鉄道車両特有の現象に換気装置
を合わせ、車外圧力が車内圧力よりも高い場合もファン
Ｆ１，Ｆ２を２台直列にして排気することをしないこと
で切換え手段や配管が少ない構成にしている。また、第
２ファンＦ２の前後差圧を計測することで、通風路を絞
ったり障害物を設けたりすることなく、かつ簡易に風量
を演算することができるので、省動力で、軽量コンパク
トな換気装置となる。

【００１９】本発明に従えば、車外圧力が車内圧力より
高い場合は、並列運転モードとし、この並列運転モード
にすると、第１ファンＦ１は給気用、第２ファンＦ２は
排気用となる。このために本発明では、車内圧力を一定
に保つためには給気風量と排気風量を同量にする必要が
ある。そこで、特殊な排気流量を計測する流量計を用い
ることなく、第２ファンＦ２の吸入側と吐出側の圧力差
を第２ファンＦ２前後差圧検出手段で検出して、その差
圧から第２ファンＦ２に流れる排気風量を計算すること
ができる。この計算した排気風量は、車内圧力とは異な
り、通風路での遅れもないので、この変動を捕え、給気
通風路の絞りの動作を制御することによって、遅れのな
い制御を実現することができる。このように、通風路な
どでの遅れのない排気風量を検出することによって、遅
れのない排気風量制御ができ、車内圧力の変動を小さく
抑える制御が簡単に実現できる。

【００２０】また本発明に従えば、車外圧力が車内圧力
よりも低い場合は、直列運転モードとし、この直列運転
モードにすると、第１ファンＦ１の吐出側は第１絞り手
段Ｓ１および第１切換え手段Ｖ１を介して第２ファンＦ
２の吸入側につながり、給気風量を送り込む。このよう
に、第２ファンＦ２は、給気用として働く。ここで、車
内圧力を一定に保つためには、給気風量と排気風量を同
量にする必要がある。このために本発明では、特殊な排
気流量を計測する流量計を用いることなく、第２ファン
Ｆ２の吸入側と吐出側の圧力差を第２ファンＦ２前後差
圧検出手段で検出して、その差圧から第２ファンＦ２に
流れる給気風量を計算することができる。前述したよう
に、ここで求めた給気風量は車内圧力と異なり、通風路
などでの遅れを含んでいないので、この給気風量に従
い、排気風量を第２絞り手段Ｓ２の開度を調整すること
によって、車内圧力の変動を小さく抑える制御が簡易に
実現できる。このとき、第１絞り手段Ｓ１は、予め定め
る開度、たとえば全開として、一定の値に保つ。

【００２１】さらに本発明に従えば、並列運転モードと
直列運転モードとの運転モードの切換えにあたっては、
車内外差圧ΔＰ１と、それを微分した時間変化率とに基
づいて行うことができる。

【００２２】さらに本発明に従えば、並列運転モードと
直列運転モードとの運転モードの切換えにあたっては、
第２ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２と、それを微分した時
間変化率とに基づいて行うことができる。

【００２３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の全体の構成を示
す系統図である。鉄道車両などの車両には、図１に示さ
れる車両用換気装置が設けられ、車内２１と車外２２と
の間で換気を行うことができる。車内２１には、新鮮な
外気を噴出する噴出口１と、汚染された空気を吸入する
吸入口２が設けられる。車外２２には、新鮮な空気を導
入する給気口３と、車内の汚染された空気を排出する排
気口４が設けられる。給気口３には通風路１１が接続さ
れ、第１ファンＦ１の吸入側に接続する。第１ファンＦ
１の吐出側には通風路１２が接続され、絞り弁Ｓ１に接
続する。絞り弁Ｓ１には、通風路１３が接続する。切換
え弁Ｖ１は、通風路１３を共通ポートＣ１、通風路１４
にＡポートＡ１または通風路１５にＢポートＢ１を接続
する。通風路１５は、切換え弁Ｖ１のＢポートＢ１と、
切換え弁Ｖ３のＡポートＡ３と、第２ファンＦ２の吸入
側を接続する。

【００２４】第２ファンＦ２の吐出側には、通風路１６
を接続する。切換え弁Ｖ２は、通風路１６に共通ポート
Ｃ２、通風路１７にＡポートＡ２、通風路１４にＢポー
トＢ２を接続する。通風路１７は、切換え弁Ｖ２のＢポ
ートＢ２と排気口４に接続する。

【００２５】切換え弁Ｖ３は、通風路２０を共通ポート
Ｃ３、通風路１５にＡポートＡ３、排気通風路１８にＢ
ポートＢ３を接続する。通風路２０は、切換え弁Ｖ３と
吸入口を接続する。絞り弁Ｓ２は、通風路１８と通風路
１９に接続する。通風路１９は、絞り弁Ｓ２と排気口４
に接続する。

【００２６】車内と車外の圧力差ΔＰ１は、車内外差圧
検出手段ＰＤ１で検出する。第２ファンＦ２の吸入側と
吐出側の圧力差ΔＰ２は、前後差圧検出手段ＰＤ２で検
出する。車内圧力Ｐ３は、車内圧力検出手段ＰＤ３で検
出する。制御装置Ｃ１は、差圧検出手段ＰＤ１と差圧検
出手段ＰＤ２と圧力検出手段ＰＤ３の信号を入力して、
切換え弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、絞り弁Ｓ１，Ｓ２の動作
を制御する。

【００２７】図２は、第１および第２ファンＦ１，Ｆ２
の構成を簡略化して示す図である。これらのファンＦ
１，Ｆ２は、単一のモータ３１の出力軸３２，３３に接
続され、同一速度で回転駆動され、その定格は同一であ
る軸流ファンである。これらのファンＦ１，Ｆ２は、常
時、駆動される。

【００２８】絞り弁Ｓ１の具体的な構成は、図３に示さ
れている。図３（１）では、通風路１２，１３の間に介
在されるバタフライ弁３４によって、絞り弁Ｓ１が実現
される。

【００２９】図３（２）に示される絞り弁Ｓ１の他の具
体的な構成では、通風路１２，１３が複数（この実施例
では３）の分岐通風路３５に分岐されており、それらの
分岐通風路３５には開閉駆動される電磁弁３６がそれぞ
れ介在されている。これらの電磁弁３６を選択的に開閉
して、開弁状態の電磁弁３６の数を定めることによっ
て、絞り機能を達成することができる。絞り弁Ｓ１は、
図３に示される構造だけでなく、その他の構造を有して
いてもよい。もう１つの絞り弁Ｓ２もまた、絞り弁Ｓ１
と同様な構成を有する。

【００３０】図４は、切換え弁Ｖ１の具体的な構成を示
す断面図である。弁箱３７内には、軸線３８まわりに１
２０°の角度だけ往復角変位する弁体３９が収納されて
いる。この切換え弁Ｖ１では、図４の状態では、共通の
ポートＣ１がＡポートＡ１に連通して接続された状態を
示している。矢符４０の方向に、弁体３９を１２０°だ
け角変位すると、仮想線４１で示すように、共通のポー
トＣ１がＢポートＢ１に接続された状態となって切換え
られる。切換え弁Ｖ１は、図４に示される構造だけでな
く、その他の構造を有していてもよい。残余の切換え弁
Ｖ２，Ｖ３もまた、切換え弁Ｖ１と同様な構造を有す
る。

【００３１】図１に示される実施例では、絞り弁Ｓ１は
第１ファンＦ１の吐出口と絞り弁Ｖ１の共通ポートＣ１
との間の通風路１２，１３に介在されているけれども、
他の実施例として、給気口３と第１ファンＦ１の吸入口
との間の通風路１１に介在されていてもよい。さらに、
他の実施例では、絞り弁Ｓ１は、切換え弁Ｖ１のＡポー
トＡ１と切換え弁Ｖ２のＢポートＢ２との共通接続個所
４２と、外気噴出口１との間の通風路１４の部分の途中
に介在されていてもよい。

【００３２】鉄道車両がトンネル内を高速で走行する
と、車外圧力は明かり区間を走行する場合に比べて非常
に大きく変動する。さらに、車外圧力の変動が車内圧力
に影響し車内圧力も大きく変動させる。これらを数式表
現すれば次式のように表すことができる。

【００３３】 Ｑｉｎ ＝ ｆ１（Ｐ１ｏｕｔ−Ｐ１ｉｎ） …（１） Ｑｏｕｔ ＝ ｆ２（Ｐ１ｉｎ−Ｐ１ｏｕｔ） …（２） ｄＰｉｎ ／ ｄｔ ＝ Ｒ・Ｔ・ρ ／ Ｖｉｎ・（Ｑｉｎ−Ｑｏｕｔ） …（３） Ｑｉｎは給気風量、Ｑｏｕｔは排気風量、Ｐ１ｉｎは車
内圧力、Ｐ１ｏｕｔは車外圧力、Ｒは気体定数、Ｔは空
気温度、Ｖｉｎは車両容積、ρは空気密度である。ｆ
１，ｆ２は、関数である。

【００３４】この式１〜３より、たとえば車外圧力が上
昇すると、車内圧力との圧力差（Ｐ１ｏｕｔ−Ｐ１ｉ
ｎ）が大きくなり、給気風量Ｑｉｎが増え、排気風量Ｑ
ｏｕｔが減り、車内圧力の時間微分は正となり車内圧力
を上昇させる。また、車外圧力が下降すると、車内圧力
との圧力差（Ｐ１ｏｕｔ−Ｐ１ｉｎ）が小さくなり、給
気風量Ｑｉｎが減り、排気風量Ｑｏｕｔが増え、車内圧
力の時間微分が負となり車内圧力を下降させる。

【００３５】このように、車内圧力が変化してある程度
以上大きく変動すると、車内の乗客や乗員は「耳つん」
現象と呼ばれる不快感を感じる。そこで、本件実施例で
は、車内圧力の変動を抑えるために給気通風路や排気通
風路に風量を調整する機構を設けている。

【００３６】図５は、図１〜図４に示される実施例にお
ける運転モードの動作を示す図である。締切り運転モー
ドｍ１，ｍ４と、並列運転モードｍ２と、直列運転モー
ドｍ３とが定められ、後述の図２９におけるように車両
がトンネルに入るときには、図５の矢符で示されるよう
に、定常状態で走行時における直列運転モードｍ３から
並運転モードｍ２、締切り運転モードｍ１、並列運転モ
ードｍ２、直列運転モードｍ３および締切り運転モード
ｍ４に移り、トンネル内での定常走行時には、直列運転
モードｍ３となる。トンネルを車両が出るときには、直
列運転モードｍ３から締切り運転モードｍ４に移り、ま
た定常走行状態になると、直列運転モードｍ３に戻る。

【００３７】車外圧力が車内圧力よりも高い場合は、次
のように切換える。このときの切換え状態を図６に示
す。この切換え状態を並列運転モードとする。

【００３８】

【表１】

【００３９】この並列運転モードでは、第１ファンＦ１
は給気ファンとして、第２ファンＦ２は排気ファンとし
て働く。

【００４０】この並列運転モードでは、車内圧力Ｐ１ｉ
ｎを監視して、さらに車外圧力が上昇して、第１ファン
Ｆ１による給気風量が増え、第２ファンＦ２による排気
風量が減ると、車内圧力は上昇するので、絞り弁Ｓ１の
開度を絞り込み給気風量を減らすことで車内圧力を一定
にする。

【００４１】反対に車外圧力が車内圧力よりも高いが、
下降傾向にあるときは、絞り弁Ｓ１がそのままでは、排
気風量に対して相対的に給気風量が不足するので、絞り
込んだ絞り弁Ｓ１の開度を広げて給気風量を増やすこと
によって、車内圧力を一定にする。

【００４２】次に、車外圧力が車内圧力よりも低い場合
は、次のように切換える。このときの切換え状態を図７
に示す。この切換え状態を直列運転モードとする。

【００４３】

【表２】

【００４４】この直列運転モードでは、第１ファンＦ１
と第２ファンＦ２は直列で給気ファンとして働き、排気
は車内と車外を連通して絞り弁Ｓ２で調整する。

【００４５】この直列運転モードでは、車内圧力を監視
して、さらに車外圧力が降下して、第１ファンＦ１と第
２ファンＦ２を直列にして送風する給気風量が減り、絞
り弁Ｓ２を介して排気する排気風量が増えると、車内圧
力は降下するので、絞り弁Ｓ１の開度を広げて給気風量
を増やすことによって、車内圧力を一定にする。ここ
で、絞り弁Ｓ１の開度を全開にしているにも拘らず給気
風量が排気風量に対して不足している場合は、絞り弁Ｓ
２の開度を絞り、排気風量を減らすことによって車内圧
力を一定にする。

【００４６】反対に車外圧力が車内圧力よりも低いが、
上昇傾向にあるときは、絞り弁Ｓ１や絞り弁Ｓ２がその
ままでは、給気風量に対して相対的に排気風量が不足す
るので、車内圧力は上昇する。したがって絞り弁Ｓ２の
開度を広げて排気風量を増やして、車内圧力を一定にす
る。ここで、絞り弁Ｓ２を全開にしているにも拘らず排
気風量が給気風量に対して不足している場合は、絞り弁
Ｓ１の開度を絞り給気風量を減らして車内圧力を一定に
する。

【００４７】鉄道車両の車外圧力は、車内圧力より低く
なる場合がほとんどであって、高くなる場合もそのピー
ク圧力は低くなる場合のピーク圧力に比べて小さい。し
たがって、その鉄道車両特有の現象に本件換気装置を合
わせ、車外圧力が車内圧力よりも高い場合もファンＦ
１，Ｆ２を２台直列にして排気することがないので、切
換え手段Ｖ１〜Ｖ３や配管が少ない軽量、コンパクトな
換気装置としている。

【００４８】しかし、特別な場合、たとえばトンネル区
間で対向車両とすれ違う場合のように車外圧力が大きく
変化して、車外圧力がファンの排気できる限界よりも高
くなったり、ファンＦ１，Ｆ２が給気できる限界よりも
低くなった場合には次のように切換える。このときの切
換え状態を図８に示す。この切換え状態を締切り運転モ
ードとする。

【００４９】

【表３】

【００５０】この締切り運転モードでは、車内を密閉し
て車外圧力の変動に対して影響されないようにしなが
ら、第１ファンＦ１、第２ファンＦ２は、車外の空気を
吸い込み、車外に吐き出すので、動力が小さくてすみ、
省力化できる。

【００５１】もしも仮に、このような特別な車外圧力の
場合に引起こされる車外圧力のピーク圧力に合わせて、
ファンＦ１，Ｆ２の昇圧を選定すると大型のものとなる
が、本件実施例では、そのわずかな期間だけ、車内を密
閉して車内圧力の変動を抑えることによって昇圧能力の
高い高価なファンを選定することなく、安価で軽量なフ
ァンＦ１，Ｆ２を用いることができる。

【００５２】図９は、上述の実施例における制御装置Ｃ
ＮＬの具体的な構成を示すブロック図である。図６の並
列運転モードと、図７の直列運転モードと、図８の締切
り運転モードとの切換えのために、運転モード切換え信
号発生回路ＭＯ１ａ〜ＭＯ１ｆが設けられる。これらの
運転モード切換え信号発生回路Ｍ０１ａ〜ＭＯ１ｆは類
似した構成を有し、対応する部分には同一の数字に添え
字ａ〜ｆを付して示す。並列運転モードから直列運転モ
ードへの切換えのために、２つの運転モード切換え信号
発生回路Ｍ０１ａ，ＭＯ２ａが設けられ、これらの切換
え信号はＯＲゲート４３ａを介して制御回路４４に与え
られる。制御回路４４は、切換え弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の
各共通ポートＣ１，Ｃ２，Ｃ３をＡポートＡ１，Ａ２，
Ａ３またはＢポートＢ１，Ｂ２，Ｂ３に切換えるための
動作を行わせる。

【００５３】図１０は、並列運転モードから直列運転モ
ードに切換えるための運転モード切換え信号発生回路Ｍ
Ｏ１ａ，ＭＯ２ａの具体的な構成を示す電気回路図であ
る。車内外差圧ΔＰ１（＝Ｐ１ｏｕｔ−Ｐ１ｉｎ）を検
出する車内外差圧検出手段ＰＤ１からの出力は、運転モ
ード切換え信号発生回路ＭＯ１ａに、ライン４５から与
えられ、減算回路４６ａに与えられる。この減算回路４
６ａには、圧力設定回路４７ａからの予め定める設定圧
力Ｐ１１ａを表す信号が与えられる。この設定圧力Ｐ１
１ａは、並列運転モードから直列運転モードに切換える
べき車内外差圧の設定値である。減算回路４６ａは、
（ΔＰ１−Ｐ１１ａ）を演算し、論理信号発生回路４８
ａに与える。

【００５４】論理信号発生回路４８ａは、図１１に示さ
れるように、入力が零未満で論理「１」の論理信号を発
生し、零以上で論理「０」の論理信号を導出してＯＲゲ
ート４９ａに与える。したがって、論理信号発生回路４
８ａからは、車内外差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１１ａ未満
であるとき、論理「１」の論理信号が発生され、並列運
転モードから直列運転モードへの指令を行う切換え信号
がＯＲゲート４９ａ，４３ａを経て制御回路４４に与え
られることになる。

【００５５】運転モード切換え信号発生回路ＭＯ１ａに
おいてはまた、ライン４５を介する車内外差圧検出手段
ＰＤ１からの出力は、減算回路５１ａに与えられ、この
減算回路５１ａには、圧力設定回路５２ａからの設定圧
力Ｐ１２ａを表す信号が与えられ、これによって（ΔＰ
１−Ｐ１２ａ）の減算が行われ、論理信号発生回路５３
ａに与えられる。論理信号発生回路５３ａは、図１１に
示される動作を行って論理信号を、ＡＮＤゲート５４ａ
に与える。また、車内外差圧検出手段ＰＤ１からの出力
は、微分回路５５ａに与えられて、車内外差圧ΔＰ１の
時間変化率（ｄΔＰ１／ｄｔ）を演算し、その時間変化
率を表す信号を減算回路５６ａに与える。この減算回路
５６ａには、時間変化率設定回路５７ａからの予め設定
された時間変化率Ｄ１ａを表す信号が与えられ、こうし
て減算回路５６ａからは（ｄΔＰ１／ｄｔ−Ｄ１ａ）の
減算動作が行われて論理信号発生回路５８ａに与えられ
る。論理信号発生回路５８ａは、前述と同様に図１１に
示される論理信号を導出してＡＮＤゲート５４ａに与え
る。したがって論理信号発生回路５３ａからは、車内外
差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１２ａ未満であるとき、論理
「１」の論理信号が導出され、また論理信号発生回路５
８ａからは、車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が負の予め
定める時間変化率Ｄ１ａ未満であるとき、換言すると、
車内外差圧ΔＰ１の時間変化率の絶対値が、設定した時
間変化率Ｄ１ａの絶対値を超えて、その車内外差圧ΔＰ
１の時間変化率が負であるとき、論理「１」の論理信号
が導出され、こうしてＡＮＤゲート５４ａからの論理
「１」の信号は、並列運転モードから直列運転モードへ
の切換えのために用いられる。

【００５６】第２ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２（＝吐出
圧Ｐ２ｏｕｔ−吸入圧Ｐ２ｉｎ）の検出手段ＰＤ２から
の出力は、ライン６５から、もう１つの運転モード切換
え信号発生回路ＭＯ２ａに与えられて減算回路６６ａに
与えられる。この減算回路６６ａには、圧力設定回路６
７ａにおける設定圧力Ｐ２１ａを表す信号が与えられ、
これによって減算回路６６ａでは、（ΔＰ２−Ｐ２１
ａ）を演算して論理信号発生回路６８ａに与える。論理
信号発生回路６８ａは、図１１に示されるように、その
入力が零未満では論理「１」の論理信号を導出し、入力
が零以上であるとき、論理「０」の論理信号を導出して
ＯＲゲート６９ａに与え、その論理信号はさらにＯＲゲ
ート４３ａを経て制御回路４４に与えられて並列運転モ
ードから直列運転モードへの切換えのために用いられ
る。したがってファンＦ２の前後差圧ΔＰ２が設定圧力
Ｐ２１ａ未満であるとき、論理信号発生回路６８ａから
は論理「１」の論理信号が導出されることになる。

【００５７】ファンＦ２の前後差圧検出手段ＰＤ２から
ライン６５を介する出力はまた、減算回路７１ａに与え
られ、この減算回路７１ａには圧力設定回路７２ａから
の設定圧力Ｐ２２ａを表す信号が与えられ、これによっ
て減算回路７１ａでは、（ΔＰ２−Ｐ２２ａ）が演算さ
れて論理信号発生回路７３ａに与えられる。論理信号発
生回路７３ａは、図１１のように論理信号を導出し、す
なわち前後差圧ΔＰ２が設定圧力Ｐ２２ａ未満であると
き、論理「１」の論理信号を導出してＡＮＤゲート７４
ａに与える。

【００５８】この運転モード切換え信号発生回路ＭＯ２
ａにおいてはまた、ライン６５を介する前後差圧検出手
段ＰＤ２からの出力が微分回路７５ａに与えられてその
時間変化率（ｄΔＰ２／ｄｔ）が得られ、減算回路７６
ａに与えられる。減算回路７６ａには、時間変化率設定
回路７７ａからの予め定める時間変化率Ｄ２ａを表す信
号が与えられ、これによって減算回路７６ａでは、（ｄ
ΔＰ２／ｄｔ−Ｄ２ａ）が演算され、論理信号発生回路
７８ａに与えられる。論理信号発生回路７８ａは、前述
と同様に図１１の動作を行い、その論理出力はＡＮＤゲ
ート７４ａに与えられる。したがって前後差圧ΔＰ２の
時間変化率が負の予め定める時間変化率Ｄ２ａ未満であ
るとき、論理信号発生回路７８ａからは、論理「１」の
論理信号が導出される。したがってＡＮＤゲート７４ａ
からの論理「１」の論理信号は、前後差圧ΔＰ２が予め
定める設定圧力Ｐ２２ａ未満であって、かつ前後差圧Δ
Ｐ２の時間変化率が負の予め定める時間変化率Ｄ２ａ未
満であるとき、論理「１」の信号が導出されて、ＯＲゲ
ート６９ａ，４３ａを経て制御回路４４に与えられ、並
列運転モードから直列運転モードに切換えられる。

【００５９】図１３は、直列運転モードから並列運転モ
ードへの運転モード切換え信号を発生するための回路Ｍ
Ｏ１ｂ，ＭＯ２ｂの具体的な構成を示す電気回路図であ
り、これらの出力は、図９に示されるＯＲゲート４３ｂ
を介して制御回路４４に与えられ、これによって直列運
転モードから並列運転モードへの切換えが行われる。運
転モード切換え信号発生回路ＭＯ１ｂは、図１０に示さ
れる回路ＭＯ１ａの構成に類似し、対応する部分には同
一の数字に添え字ｂを付して示す。圧力設定回路４７
ｂ，５２ｂでは、設定圧力Ｐ１１ｂ，Ｐ１２ｂが定めら
れ、また時間変化率設定回路５７ｂでは、予め定める時
間変化率Ｄ１ｂが設定される。論理信号発生回路４８
ｂ，５３ｂ，５８ｂは、図１０の回路ＭＯ１ａとは異な
り、図１２に示される論理信号の発生のための動作を行
う。したがって論理信号発生回路４８ｂからは、車内外
差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１１ｂ以上であるとき、論理
「１」の論理信号が導出され、ＯＲゲート４９ｂ，４３
ｂを経て制御回路４４に与えられて、直列運転モードか
ら並列運転モードへの切換えが行われる。

【００６０】また論理信号発生回路５３ｂからは、車内
外差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１２ｂ以上であるとき、論理
「１」の論理信号が導出され、しかも車内外差圧ΔＰ１
の時間変化率（ｄΔＰ１／ｄｔ）が、正の予め定める設
定された時間変化率Ｄ１ｂ以上であるとき、論理信号発
生回路５８ｂからは論理「１」の論理信号が発生され、
こうしてＡＮＤゲート５４ｂからの論理「１」の論理信
号によって、直列運転モードから並列運転モードへの切
換えが行われる。

【００６１】前後差圧検出手段ＰＤ２からのライン６５
を介する信号が与えられる運転モード切換え信号発生回
路ＭＯ２ｂは、図１０に示される回路ＭＯ２ａに類似し
た構成を有し、対応する部分には同一の数字に添え字ｂ
を付して示す。圧力設定回路６７ｂ，７２ｂでは、設定
圧力Ｐ２１ｂ，Ｐ２２ｂを表す信号が導出され、また時
間変化率設定回路７７ｂでは、予め定める時間変化率Ｄ
２ｂが設定される。論理信号発生回路６８ｂ，７３ｂ，
７８ｂは、図１１に示される動作を行う。したがって、
論理信号発生回路６８ｂからは、ファンＦ２の前後差圧
ΔＰ２が設定圧力Ｐ２１ｂ以上であるとき、論理「１」
の論理信号が導出されて、直列運転モードから並列運転
モードへの切換えが行われることになる。またＡＮＤゲ
ート７４ｂからは、ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２が設定
圧力Ｐ２２ｂ未満であることによって論理信号発生回路
７３ｂから論理「１」の論理信号が発生され、しかも前
後差圧ΔＰ２の時間変化率が負の予め定める時間変化率
Ｄ２ｂ未満であるとき、換言すると、前後差圧ΔＰ２の
時間変化率の絶対値が設定された時間変化率Ｄ２ｂの絶
対値を超えて大きい負の値であるとき、論理信号発生回
路７８ｂから論理「１」の論理信号が発生され、これに
よってＡＮＤゲート７４ｂから論理「１」が導出される
ことによって、直列運転モードから並列運転モードに切
換えられる。

【００６２】図１４は、並列運転モードから締切り運転
モードへの切換えのための信号を発生する回路ＭＯ１
ｃ，ＭＯ２ｃの具体的な構成を示す電気回路図であり、
この構成は、前述の図１０および図１３に示される構成
に類似し、対応する部分には同一の数字に添え字ｃを付
して示す。圧力設定回路４７ｃ，５２ｃ；６７ｃ，７２
ｃでは、設定圧力Ｐ１１ｃ，Ｐ１２ｃ；Ｐ２１ｃ，Ｐ２
２ｃがそれぞれ設定され、また時間変化率設定回路５７
ｃ，７７ｃでは、予め定める時間変化率Ｄ１ｃ，Ｄ２ｃ
がそれぞれ設定される。論理信号発生回路４８ｃ，５３
ｃ，５８ｃは、図１２に示される動作を行い、同様にし
て論理信号発生回路６８ｃ，７３ｃ，７８ｃもまた図１
２に示される動作を行う。

【００６３】したがって運転モード切換え信号発生回路
ＭＯ１ｃにおいて、車内外差圧検出手段ＰＤ１からの車
内外差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１１ｃ以上であるとき、論
理信号発生回路４８ｃからは論理「１」の論理信号が導
出されて並列運転モードから締切り運転モードへの切換
えが行われる。また、車内外差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１
２ｃ以上であって、かつその車内外差圧ΔＰ１の時間変
化率が正の予め設定した時間変化率Ｄ１ｃ以上であると
き、ＡＮＤゲート５４ｃから論理「１」の論理信号が得
られ、並列運転モードから締切り運転モードへの切換え
が行われる。

【００６４】運転モード切換え信号発生回路ＭＯ２ｃで
は、ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２が設定圧力Ｐ２１ｃ以
上であるとき、論理信号発生回路６８ｃから論理「１」
の論理信号が発生される。また、前後差圧ΔＰ２が設定
圧力Ｐ２２ｃ以上であって、かつその前後差圧ΔＰ２の
時間変化率が正の予め設定された時間変化率Ｄ２ｃ以上
であるとき、ＡＮＤゲート７４ｃから論理「１」の論理
信号が得られて並列運転モードから締切り運転モードに
切換える動作が制御回路４４において行われる。

【００６５】図１５は、締切り運転モードから並列運転
モードへの切換えを行うための運転モード切換え信号発
生回路ＭＯ１ｄの具体的な構成を示す電気回路図であ
る。この回路ＭＯ１ｄの構成は、前述の図１０の運転モ
ード切換え信号発生回路ＭＯ１ａの構成に類似し、対応
する部分には同一の数字に添え字ｄを付して示す。圧力
設定回路４７ｄ，５２ｄでは、設定圧力Ｐ１１ｄ，Ｐ１
２ｄがそれぞれ設定され、時間変化率設定回路５７ｄで
は、時間変化率Ｄ１ｄが設定される。論理信号発生回路
４８ｄ，５３ｄ，５８ｄは、前述の図１１に示される動
作を行う。

【００６６】この運転モード切換え信号発生回路ＭＯ１
ｄにおいて、論理信号発生回路４８ｄからは、車内外差
圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１１ｄ未満であるとき、論理
「１」の論理信号が導出されて、締切り運転モードから
並列運転モードに切換わるための切換え信号が導出され
る。

【００６７】また、車内外差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１２
ｄ未満であって、かつ車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が
負の予め定める設定された時間変化率Ｄ１ｄ未満である
ときにも、論理信号発生回路５３ｄ，５８ｄから論理
「１」の論理信号が発生され、したがってＡＮＤゲート
５４ｄから論理「１」の論理信号が導出されて締切り運
転モードから並列運転モードへの切換えが行われること
になる。

【００６８】図１６は、直列運転モードから締切り運転
モードへの切換え信号を発生する運転モード切換え信号
発生回路ＭＯ１ｅ，ＭＯ２ｅの具体的な構成を示す電気
回路図である。この回路ＭＯ１ｅ，ＭＯ２ｅの具体的な
構成は、図１４に示される構成に類似し、対応する部分
には同一の数字に添え字ｅを付して示す。圧力設定回路
４７ｅ，５２ｅ；６７ｅ，７２ｅでは、設定圧力Ｐ１１
ｅ，Ｐ１２ｅ；Ｐ２１ｅ，Ｐ２２ｅがそれぞれ設定さ
れ、また時間変化率設定回路５７ｅ，７７ｅでは、予め
定める設定時間変化率Ｄ１ｅ，Ｄ２ｅがそれぞれ設定さ
れる。論理信号発生回路４８ｅ，５３ｅ，５８ｅは図１
１に示される動作を行い、同様にして論理信号発生回路
６８ｅ，７３ｅ，７８ｅは、図１２に示される動作を行
う。

【００６９】運転モード切換え信号発生回路ＭＯ１ｅで
は、車内外差圧検出手段ＰＤ１からの車内外差圧ΔＰ１
が設定圧力Ｐ１１ｅ未満であるとき、論理信号発生回路
４８ｅからは論理「１」の論理信号が導出されて直列運
転モードから締切り運転モードへの切換えが行われる。
また、車内外差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１２ｅ未満であっ
て、かつその車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が負の予め
設定した時間変化率Ｄ１ｅ未満であるとき、ＡＮＤゲー
ト５４ｅから論理「１」の論理信号が得られ、直列運転
モードから締切り運転モードへの切換えが行われる。

【００７０】運転モード切換え信号発生回路ＭＯ２ｅで
は、ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２が設定圧力Ｐ２１ｅ以
上であるとき、論理信号発生回路６８ｅから論理「１」
の論理信号が発生される。また、前後差圧ΔＰ２が設定
圧力Ｐ２２ｅ以上であって、かつその前後差圧ΔＰ２の
時間変化率が正の予め設定された時間変化率Ｄ２ｅ以上
であるとき、ＡＮＤゲート７４ｅから論理「１」の論理
信号が得られて直列運転モードから締切り運転モードに
切換える動作が制御回路４４において行われる。

【００７１】図１７は、締切り運転モードから直列運転
モードへの切換え信号を発生するための運転モード切換
え信号発生回路ＭＯ１ｆの具体的な構成を示す電気回路
図である。この回路ＭＯ１ｆは、図１０に示される運転
モード切換え信号発生回路ＭＯ１ａの構成に類似し、対
応する部分には同一の数字に添え字ｆを付して示す。圧
力設定回路４７ｆ，５２ｆでは、設定圧力Ｐ１１ｆ，Ｐ
１２ｆが設定される。時間変化率設定回路５７ｆでは、
時間変化率Ｄ１ｆが設定される。論理信号発生回路４８
ｆ，５３ｆ，５８ｆは、図１２の動作を行う。

【００７２】この運転モード切換え信号発生回路ＭＯ１
ｆでは、車内外差圧ΔＰ１（＝Ｐ１ｏｕｔ−Ｐ１ｉｎ）
を検出する車内外差圧検出手段ＰＤ１からの出力は、運
転モード切換え信号発生回路ＭＯ１ｆに、ライン４５か
ら与えられ、減算回路４６ｆに与えられる。この減算回
路４６ｆには、圧力設定回路４７ｆからの予め定める設
定圧力Ｐ１１ｆを表す信号が与えられる。この設定圧力
Ｐ１１ｆは、締切り運転モードから直列運転モードに切
換えるべき車内外差圧の設定値である。減算回路４６ｆ
は、（ΔＰ１−Ｐ１１ｆ）を演算し、論理信号発生回路
４８ｆに与える。

【００７３】論理信号発生回路４８ｆは、図１２に示さ
れるように、入力が零未満で論理「０」の論理信号を発
生し、零以上で論理「１」の論理信号を導出してＯＲゲ
ート４９ｆに与える。したがって、論理信号発生回路４
８ｆからは、車内外差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１１ｆ以上
であるとき、論理「１」の論理信号が発生され、締切り
運転モードから直列運転モードへの指令を行う切換え信
号がＯＲゲート４９ｆを経て制御回路４４に与えられる
ことになる。

【００７４】運転モード切換え信号発生回路ＭＯ１ｆに
おいてはまた、ライン４５を介する車内外差圧検出手段
ＰＤ１からの出力は、減算回路５１ｆに与えられ、この
減算回路５１ｆには、圧力設定回路５２ｆからの設定圧
力Ｐ１１ｆを表す信号が与えられ、これによって（ΔＰ
１−Ｐ１２ｆ）の減算が行われ、論理信号発生回路５３
ｆに与えられる。論理信号発生回路５３ｆは、図１２に
示される動作を行って論理信号を、ＡＮＤゲート５４ｆ
に与える。また、車内外差圧検出手段ＰＤ１からの出力
は、微分回路５５ｆに与えられて、車内外差圧ΔＰ１の
時間変化率（ｄΔＰ１／ｄｔ）を演算し、その時間変化
率を表す信号を減算回路５６ｆに与える。この減算回路
５６ｆには、時間変化率設定回路５７ｆからの予め設定
された時間変化率Ｄ１ｆを表す信号が与えられ、こうし
て減算回路５６ｆからは（ｄΔＰ１／ｄｔ−Ｄ１ｆ）の
減算動作が行われて論理信号発生回路５８ｆに与えられ
る。論理信号発生回路５８ｆは、前述と同様に図１２に
示される論理信号を導出してＡＮＤゲート５４ｆに与え
る。したがって論理信号発生回路５３ｆからは、車内外
差圧ΔＰ１が設定圧力Ｐ１２ｆ以上であるとき、論理
「１」の論理信号が導出され、また論理信号発生回路５
８ｆからは、車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が正の予め
定める時間変化率Ｄ１ｆ以上であるとき、換言すると、
車内外差圧ΔＰ１の時間変化率の絶対値が、設定した時
間変化率Ｄ１ｆの絶対値を超えて、その車内外差圧ΔＰ
１の時間変化率が正であるとき、論理「１」の論理信号
が導出され、こうしてＡＮＤゲート５４ｆからの論理
「１」の信号は、締切り運転モードから直列運転モード
への切換えのために用いられる。

【００７５】再び図９を参照して、絞り弁Ｓ１，Ｓ２の
開度を制御するために制御回路８１が設けられる。この
制御回路８１には、車内圧力検出手段ＰＤ３によって検
出された車内圧力Ｐ１ｉｎを表す信号がライン８２から
与えられ、またファンＦ２の前後差圧ΔＰ２を表す信号
がライン６５を介して与えられる。さらに制御回路４４
からは、ライン８３を介して、絞り弁Ｓ１，Ｓ２を開閉
するための信号、絞り弁Ｓ１，Ｓ２の開度を調整するた
めの制御を行うべきことを表す信号、およびフィードフ
ォワード制御を行ったり行わなかったりするための信号
が与えられる。開度制御回路８４，８５は、絞り弁Ｓ
１，Ｓ２の開度を希望する値となるように、制御回路８
１からの出力によって駆動する。

【００７６】図１８は、制御回路８１の具体的な構成を
示すブロック図である。絞り弁Ｓ１の開度を負帰還回路
８６が備えられ、また絞り弁Ｓ２の開度を制御するため
にもう１つの負帰還回路８７が備えられる。車内圧力設
定回路８８では、車内圧力Ｐ１０が設定され、減算回路
８９に与えられ、この減算回路８９には、車内圧力検出
手段ＰＤ３からの検出された車内圧力Ｐ１ｉｎがライン
８２から与えられ、こうして減算回路８９は、偏差（＝
Ｐ１０−Ｐ１ｉｎ）を演算してライン９１に導出し、Ｐ
ＩＤ（比例、積分、微分）制御回路９２に与える。この
制御回路９２の出力は、加算回路９３に与えられる。

【００７７】前後差圧検出手段ＰＤ２からライン６５に
導出される前後差圧ΔＰ２を表す信号は、排気風量推定
回路９３に与えられ、このファンＦ２から、並列運転モ
ードで排気される風量が推定されて求められ、その排気
風量はライン９４からスイッチ９５を介して加算回路９
３に与えられる。スイッチ９５は、制御回路４４からラ
イン８３を介して与えられるフィードフォワード制御を
行うための信号によって導通しており、フィードフォワ
ード制御を遮断するための信号９６によって遮断され
る。

【００７８】加算回路９３からの出力は、スイッチ９７
からライン９８を介して、絞り弁Ｓ１の開度を制御する
制御回路８４に与えられる。こうして前述の図６に示さ
れる並列運転モードでは、絞り弁Ｓ１の開度が制御され
て、車内圧力Ｐ１ｉｎが設定車内圧力Ｐ１０になるよう
に制御される。すなわち車内圧力設定回路８８で設定し
た設定車内圧力Ｐ１０に対して、車内圧力検出手段ＰＤ
３からの検出された車内圧力Ｐ１ｉｎを表す信号をフィ
ードバック信号として用いて、負帰還制御を施す。この
ような負帰還回路８６において、実際には、前述したよ
うに給気ファンＦ１から送風した空気は車内にまで連通
した通風路を流れていくため、車内圧力の変化として表
れるまでには大きなむだ時間がある。このため車内圧力
の変動だけに着目して絞り弁Ｓ１を開閉すると、その効
果がむだ時間経過後に表れるため車内圧力が大きく変動
する。

【００７９】そこで並列運転モードでは、排気風量を求
めるために第２ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２、つまり吐
出側と吸入側の圧力差を検出する。この圧力差と第２フ
ァンＦ２の固有の特性である図１９に示すような圧力−
流量特性（すなわちＰ−Ｑ特性）から排気風量を計算す
る。このように計算して求めた排気風量は、第２ファン
Ｆ２を通過した風量であり、むだ時間のない信号であ
る。この排気風量の変化から給気風量を決める絞り弁Ｓ
１の開度を演算することによって、前述したむだ時間の
影響を考慮した制御が可能となる。

【００８０】この並列運転モードでは、制御回路４４か
らはライン８３を介して絞り弁Ｓ１の開度を制御するた
めの指令信号９９が与えられ、これによってスイッチ９
７が導通しており、この信号９９が与えられたときには
スイッチ１００は遮断している。絞り弁Ｓ１を閉じるた
めの信号を発生する閉設定回路１０１および絞り弁Ｓ１
を開くための開設定信号を発生する回路１０２からの各
出力は、スイッチ１０３，１０４を介して、さらにスイ
ッチ１００を介してライン９８から開度設定回路８４に
与えられる。制御回路４４からは、絞り弁Ｓ１を閉じる
ための信号１０５が与えられ、これによってスイッチ１
０３が閉じ、スイッチ１０４が開く。

【００８１】直列運転モードのために負帰還回路８７が
設けられ、この負帰還回路８７では、減算回路８９から
ライン９１に導出される圧力偏差信号を反転する反転回
路１０６が設けられ、その反転回路１０６の出力は、Ｐ
ＩＤ（比例、積分、微分）制御回路１０７に与えられ、
さらにその出力は加算回路１０８に与えられる。

【００８２】前後差圧検出手段ＰＤ２からライン６５を
介するファンＦ２の前後差圧ΔＰ２を表す信号は、給気
風量推定回路１０９に与えられ、その出力は加算回路１
０８に与えられる。加算回路１０８の出力は、スイッチ
１１０からライン１１１を介して絞り弁Ｓ２の開度制御
回路８５に与えられる。制御回路４４からの絞り弁Ｓ２
の開度を制御すべきことを指令する信号１１２がライン
８３を介して与えられることによって、スイッチ１１０
が導通し、このときスイッチ１１３は開く。絞り弁Ｓ２
を閉じるように設定する信号を与える閉設定回路１１４
と、絞り弁Ｓ２が開くための信号を与える開設定回路１
１５とからの各出力は、スイッチ１１６，１１７をそれ
ぞれ経て、スイッチ１１３からライン１１１を介して開
度制御回路８５に与えられる。制御回路４４からの絞り
弁Ｓ２を閉じるための信号１１８が与えられることによ
って、スイッチ１１６は閉じ、スイッチ１１７が開く。
直列運転モードでは、絞り弁Ｓ２の開度を制御するため
の信号１１２が与えられ、これによってスイッチ１１０
が導通する。

【００８３】車内圧力設定回路８８で設定された設定車
内圧力Ｐ１０に対して、車内圧力検出手段ＰＤ３によっ
て検出された車内圧力Ｐ１ｉｎを表す信号は、直列運転
モード時の負帰還回路８７においてフィードバック信号
として用いられ、フィードバック制御が施される。この
場合も、前述の並列運転モードと同様に、絞り弁Ｓ１の
制御でも述べたように通風路でのむだ時間があるので、
フィードバック制御だけでは車内圧力の変化を充分に抑
え込むことはできない。そこで給気系統である第２ファ
ンＦ２の前後差圧を検出すると、この圧力差ΔＰ２と、
前述した図１９に示した圧力−流量特性（Ｐ−Ｑ特性）
から、給気風量推定回路１０９では、給気風量を計算す
る。このように計算して求めた給気風量は、第２ファン
Ｆ２を通過した風量であり、むだ時間のない信号であ
る。この給気風量の変化から、排気風量を決める絞り弁
Ｓ２の開度を演算することにによって、むだ時間の影響
を考慮した制御が可能となる。

【００８４】このように並列運転モードでも、直列運転
モードでもいずれも、第２ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２
を検出することによって、それぞれ必要とする並列運転
モードでは排気風量を、直列運転モードでは給気風量を
計算することができるので、車内圧力制御用の差圧検出
手段ＰＤ２は、１台で賄うことができる。

【００８５】図２０は、並列運転モードから直列運転モ
ードに切換える場合の動作を説明するための図であり、
図２１は制御回路４４から導出される信号を示す図であ
る。これらの図面を参照して、並列運転モードにおい
て、図２０（６）に示されるように車外圧力Ｐ１ｏｕｔ
が低下してゆくとき、切換え弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、図
２０（１）〜図２０（３）にそれぞれ示されるように各
共通ポートＣ１，Ｃ２，Ｃ３が切換わり、また絞り弁Ｓ
１，Ｓ２が図２０（４）および図２０（５）にそれぞれ
示されるように開閉動作し、またその開度が制御され
る。このような運転モードの切換え時には、表４に示さ
れる動作が行われる。

【００８６】

【表４】

【００８７】時刻ｔ１以前においては、並列運転モード
が行われており、時刻ｔ１において、制御回路４４から
の信号１２５によって切換え弁Ｖ３の共通ポートＣ３を
ＡポートＡ３からＢポートＢ３に切換えると、排気風量
が減るおそれがある。このときフィードフォーワード制
御を遮断するための信号９６を制御回路４４から導出し
て、図１８に示されるスイッチ９５を遮断する。このフ
ィードフォーワード制御を遮断する信号９６は、図１８
において「ＦＦをＯＦＦ」として示してある。タイマＴ
１１の時間が経過した後に、絞り弁Ｓ１の制御を遮断す
るための「Ｓ１制御ＯＦＦ」の信号１２０を導出し、図
１８のスイッチ９７を遮断したままとしてスイッチ１０
０を導通し、絞り弁Ｓ１を閉じるための信号１０５によ
って、閉設定回路１０１からの信号がスイッチ１０３を
経て、スイッチ１００からライン９８を経て開度制御回
路８４に与えられ、絞り弁Ｓ１の開度が制御され、その
開度が絞り込まれて時刻ｔ２で閉じられ、給気風量と排
気風量とはいずれも零となる。

【００８８】タイマＴ１２の時間経過後に、切換え弁Ｖ
１，Ｖ２をＢポートＢ１，Ｂ２に切換えるための信号１
２１，１２２が導出されてこれらの切換え弁Ｖ１，Ｖ２
の切換え動作が、絞り弁Ｓ１，Ｓ２が遮断している時刻
ｔ２〜ｔ３において、行われる。したがってこのように
給気風量と排気風量とがともに零の状態で、切換え弁Ｂ
１，Ｂ２の切換え動作を行うので、車内圧力に悪影響を
与えることはない。

【００８９】タイマＴ１３の時間経過後の時刻ｔ３で
は、絞り弁Ｓ２を全閉から全開に開くための信号１２３
を導出し、図１８の開設定回路１１５の出力は、スイッ
チ１１７，１１３を経て導出され、このとき同時に絞り
弁Ｓ１の開度を制御するための信号９９を導出して、絞
り弁Ｓ１を、車内圧力が変動しないように開度調整す
る。

【００９０】タイマＴ１４の時間経過後の時刻ｔ４で
は、絞り弁Ｓ１の制御を遮断するための信号１２０を導
出し、また絞り弁Ｓ１を全開とするための信号１２４を
導出し、これによって図１８に示されるようにスイッチ
９７を遮断し、スイッチ１００を導通し、スイッチ１０
３を開き、スイッチ１０４を導通した状態とし、さらに
絞り弁Ｓ２の開度を制御するための信号１１２を導出し
て図１８のスイッチ１１０を導通し、スイッチ１１３を
遮断して、絞り弁Ｓ２の開度を制御する。これによって
車内圧力の変動を抑えながら、並列運転モードから直列
運転モードからに切換えることが可能となる。

【００９１】図２２は、直列運転モードから並列運転モ
ードに切換える場合における制御回路４４から発生され
る信号を示す図である。絞り弁Ｓ２の開度を制御する動
作を遮断するための信号１２６を導出して図１８のスイ
ッチ１１０を遮断し、スイッチ１１３を導通したままと
し、絞り弁Ｓ２を閉じるための信号１１８を導出するこ
とによってスイッチ１１６が導通して閉設定回路１１４
からの信号が開度制御回路８５に与えられて絞り弁Ｓ２
が閉じられる。このとき絞り弁Ｓ１の開度を制御するた
めの信号９９が与えられて図１８のスイッチ９７が導通
し、フィードフォーワード制御を遮断する信号９６によ
ってスイッチ９５が遮断する。

【００９２】その後、タイマＴ２１の時間経過後に、絞
り弁Ｓ１の制御を遮断する信号１２０が導出設定し、図
１８のスイッチ９７が遮断され、スイッチ１００が導通
され、絞り弁Ｓ１を閉じるための信号１０５によってス
イッチ１０３が導通され、閉設定回路１０１からの信号
が開度制御回路８４に与えられて絞り弁Ｓ１が閉じられ
る。

【００９３】タイマＴ２２の時間経過後には、切換弁Ｖ
１，Ｖ２の共通ポートＣ１，Ｃ２がＡポートＡ１，Ａ２
に、ＢポートＢ１，Ｂ２から切換えられる。その後のタ
イマＴ２３の時間経過後には、絞り弁Ｓ１の制御を行う
ための信号９９が発生されて図１８のスイッチ９７が導
通され、絞り弁Ｓ１の開度が制御され、これとともに切
換え弁Ｖ３の共通ポートＣ３がＡポートＡ３に切換えら
れる。タイマＴ２４の時間経過後には、フィードフォー
ワード制御を行うための信号１２７が発生されて、図１
８のスイッチ９５が導通される。このようにして直列運
転モードから並列運転モードへの切換え時にも、車内圧
力Ｐ１ｉｎの変動が抑制される。

【００９４】図２３は並列運転モードから締切り運転モ
ードに運転モードを切換えるときの動作を示す図であ
り、図２４はその運転モード切換え時の制御回路４４か
ら発生される信号を示す。このときの動作は、表５に示
される。

【００９５】

【表５】

【００９６】車外圧力Ｐ１ｏｕｔが図２３（６）に示さ
れるように上昇してゆくとき、切換え弁Ｖ１〜Ｖ３は図
２３（１）〜図２３（３）にそれぞれ示されるように開
閉動作され、絞り弁Ｓ１，Ｓ２は図２３（４）および図
２３（５）にそれぞれ示されるようにその開度が制御さ
れる。図２４を参照して切換え弁Ｖ３は、共通ポートＣ
３のＡポートＡ３からＢポートＢ３に図２３の時刻ｔ６
で切換えられる。

【００９７】タイマＴ３１の時間経過後の時刻ｔ７で
は、絞り弁Ｓ１の制御を遮断するための信号１２０が発
生されて図１８のスイッチ９７が遮断され、スイッチ１
００が導通され、絞り弁Ｓ１を閉じるための信号１０５
が発生されてスイッチ１０３が導通し、閉設定回路１０
１からの信号が開度制御回路８４に与えられて絞り弁Ｓ
１が時刻ｔ７において全閉とされる。切換え弁Ｖ１は、
ＡポートＡ１からＢポートＢ１に切換えられる。

【００９８】時刻ｔ７からタイマＴ３２の時間経過後の
時刻ｔ８では、絞り弁Ｓ１を開くための信号１２４が与
えられて、図１８のスイッチ１０４が導通され、開設定
回路１０２の出力が開度制御回路８４に与えられて絞り
弁Ｓ１が全開状態となる。

【００９９】並列運転時には前述の図２２に示されるよ
うに、絞り弁Ｓ２は全閉状態とされ、このことは、締切
り運転モードでも同様であり、したがって排気通風路１
８は遮断されたままとなっている。この並列運転モード
および締切り運転モードでは、図２２に示されるように
フィードフォーワード制御を行う信号１２７が発生さ
れ、図１８のスイッチ９５は導通しているけれども、ス
イッチ９７は前述のように遮断しており、スイッチ１０
０は導通している。

【０１００】図２５は、締切り運転モードから並列運転
モードに切換えるときの制御回路４４の出力を示す図で
ある。絞り弁Ｓ１を閉じるための信号１０５が制御回路
４４から８１に与えられることによって、図１８のスイ
ッチ１０３が導通して閉設定回路１０１の出力が開度制
御回路８４に与えられて絞り弁Ｓ１が全閉状態となる。
その後、タイマＴ４１の時間経過後に、切換え弁Ｖ１の
共通ポートＣ１をＢポートＢ１からＡポートＡ１に切換
え、これとともに絞り弁Ｓ１の開度を制御するための信
号９９が与えられることによって、図１８のスイッチ９
７が導通し、これによって開度制御回路８４によって絞
り弁Ｓ１の開度が制御される。その後、タイマＴ４２の
時間経過後に、切換え弁Ｖ３は、共通ポートＣ３がＡポ
ートＡ３に連通する。こうして絞り弁Ｓ１の開度の制御
によって、室内圧力Ｐ１ｉｎの変動が抑制される。

【０１０１】図２６は直列運転モードから締切り運転モ
ードに切換えるときの動作を示す図であり、図２７はそ
の運転モード切換え時の制御回路４４から発生される信
号を示す。図２６において車外圧力が図２６（６）に示
されるように低下してゆくとき、切換え弁Ｖ１〜Ｖ３は
図２６（１）〜図２６（３）に示されるように切換え動
作を行い、絞り弁Ｓ１，Ｓ２は図２６（４）および図２
６（５）に示されるように開度が制御される。このとき
の動作は表６に示される。

【０１０２】

【表６】

【０１０３】時刻ｔ１１以前では、直列運転モードで運
転が行われており、時刻ｔ１１において絞り弁Ｓ２の制
御を遮断する信号１２６が与えられることによって、図
１８のスイッチ１１３が導通し、そこで絞り弁Ｓ２を閉
じる信号１１８が発生されて、図１８のスイッチ１１６
が導通し、したがって閉設定回路１１４からの閉設定信
号がスイッチ１１６，１１３を経て開度制御回路８５に
与えられ、絞り弁Ｓ２が全閉状態とされる。またこれと
ともに、絞り弁Ｓ１の開度を制御するための信号９９が
発生されて図１８のスイッチ９７が導通し、またフィー
ドフォワード制御を遮断する信号９６の働きによって、
スイッチ９５が遮断する。こうして絞り弁Ｓ２を締める
ときに、排気風量が減るけれども、これに併せるように
絞り弁Ｓ１の開度を、車内圧力Ｐ１ｉｎが一定になるよ
うに、絞り込む。

【０１０４】タイマＴ５１の時間経過後には、絞り弁Ｓ
１の開度の制御を遮断する信号１２０が発生されて図１
８のスイッチ１００が導通し、絞り弁Ｓ１を閉じる信号
１０５が発生され、閉設定回路１０１からの信号がスイ
ッチ１０３，１００を経て開度制御回路８４に与えら
れ、絞り弁Ｓ１を時刻ｔ１２で全閉状態とする。この時
刻ｔ１２からタイマＴ５２の時間経過後に、切換え弁Ｖ
２の共通ポートＣ２を、ＢポートＢ２からＡポートＡ２
に切換える。その後タイマＴ５３の時間経過後の時刻ｔ
１３で、絞り弁Ｓ１を開く信号１２４を発生し、これに
よって図１８のスイッチ１０４が導通し、開設定回路１
０２からの信号がスイッチ１０４，１００をへて開度制
御回路８４に与えられ、絞り弁Ｓ１が全開状態となる。
このような切換え動作を行うことによって、車内圧力Ｐ
１ｉｎの変動を抑えながら、運転モードを切換えること
ができる。

【０１０５】またこれとは逆に締切り運転モードから直
列運転モードに切換える場合には、図２８に示されるよ
うな動作が行われ、この動作は、図２７の動作順序とは
逆シーケンスで行われ、車内圧力の変動が抑えられる。
すなわち図２８においてまず絞り弁Ｓ１を閉じるための
信号１０５が発生されて図１８のスイッチ１０３が閉じ
られ、閉設定回路からの信号がスイッチ１０３，１００
を経て開度制御回路８４に与えられる。タイマＴ６１の
時間経過後には、切換え弁Ｖ２がＡポートＡ２からＢポ
ートＢ２に切換え、その後、タイマＴ６２の時間経過後
に、絞り弁Ｓ１の開度を制御する信号９９が発生され、
図１８のスイッチ９７が導通し、これとともにフィード
フォワード制御を遮断するための信号９６が発生されて
スイッチ９５が遮断され、これと同時に絞り弁Ｓ２を開
くための信号１２３が発生され、スイッチ１１７が導通
する。こうして絞り弁Ｓ１の開度の制御が行われて車内
圧力Ｐ１ｉｎの圧力の変動が抑えられ、また開設定回路
１１５の出力がスイッチ１１７，１１３を経て開度制御
回路８５に与えられて、全開状態となる。

【０１０６】タイマＴ６３の時間経過後に、絞り弁Ｓ１
の開度の制御を遮断する信号１２０が発生されて図１８
のスイッチ１００が導通され、そこで絞り弁Ｓ１を開く
ための信号１２４が発生され、スイッチ１０４が導通さ
れ、これによって開設定回路１０２からの出力がスイッ
チ１０４，１００を経て開度制御回路８４に与えられて
絞り弁Ｓ１が全開状態とされる。これとともに絞り弁Ｓ
２の開度を制御する信号１１２が発生され、図１８のス
イッチ１１０が導通され、開度制御回路８５によって絞
り弁Ｓ２の開度が直列運転モードにおいて制御される。

【０１０７】図２９は、車両がトンネルに入り、そのト
ンネルを走行し、さらにそのトンネルを出るまでの運転
モードの状態を示す図である。図２９（１）に示される
ように車外圧力が変化し、ファンＦ１，Ｆ２によって換
気風量が図２９（２）に示されるように変化される。切
換え弁Ｖ１〜Ｖ３は、図２９（３）〜図２９（５）に示
されるように切換え動作が行われる。絞り弁Ｓ１，Ｓ２
の開度は図２９（６）および図２９（７）にそれぞれ示
されるように制御される。トンネルに入る前において、
並列運転モードとされ、前述の図５に関連して述べたよ
うに、次に締切り運転モード、並列運転モードを経て直
列運転モードとされ、さらに締切り運転モードとなり、
その後定常状態で直列運転モードが持続され、トンネル
から出るとき、並列運転モードとなる。

【０１０８】本発明は、鉄道車両に関連して実施される
だけでなく、その他の車両に関連して広範囲に実施され
ることができる。

【０１０９】上述のような実施例では、ファンＦ２の吐
出側の圧力Ｐ２ｏｕｔと吸入側の圧力Ｐ２ｉｎとの前後
差圧ΔＰ２（＝Ｐ２ｏｕｔ−Ｐ２ｉｎ）を監視していた
けれども、本発明の他の実施例として、第１ファンＦ１
の吐出側の圧力と吸入側の圧力との前後の差圧を監視す
るようにしてもよく、さらに他の実施例では、第２ファ
ンＦ２の吐出側の圧力と第１ファンＦ１の吸入側の圧力
との前後差圧を監視し、これらの前後差圧が大きくなっ
て給気できなくなる、または給気できなくなると予想さ
れる場合に、直列運転モードから締切り運転モードに運
転モードを切換えるようにしてもよく、またその他の運
転モードの切換えを行うようにしてもよい。

【０１１０】上述の実施例における圧力Ｐ１１ａ〜Ｐ１
２ｆは表７のとおりである。

【０１１１】

【表７】

【０１１２】また上述の実施例において時間変化率Ｄ１
ａ〜Ｄ１ｆは、表８のとおりである。

【０１１３】

【表８】

【０１１４】上述の実施例における時間Ｔ１１〜Ｔ１
４，Ｔ２１〜Ｔ２４，Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４
２，Ｔ５１〜Ｔ５３，Ｔ６１〜Ｔ６３は、たとえば０．
５ｓｅｃに選ばれる。

【０１１５】

【発明の効果】本発明によれば、給気風量や排気風量を
計測するために流量センサや風速センサを設けることな
く、第２ファンＦ２である換気ファン固有の圧力−流量
特性と換気ファンの前後差圧から簡易に風量が求められ
るので、安価で軽量コンパクトな換気装置となり、引い
ては車体の軽量化を図ることができる。

【０１１６】また本発明によれば、車外圧力が車内圧力
よりも高い場合も低い場合も、運転モードを切換えるこ
とによって、第２ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２だけで、
必要とする風量が求められるので、さらにコンパクトな
換気装置を実現できる。

【０１１７】また本発明によれば、給気風量や排気風量
を第２ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２から求めることによ
って、通風路での検出遅れのない車内圧力の制御が可能
となり、車内圧力変動を小さく抑える制御を簡易に行う
ことができる。

【０１１８】また本発明によれば、並列運転モードと直
列運転モードとの運転モードの切換えにあたっては、車
内外差圧ΔＰ１とそれの時間変化率とによって、または
第２ファンＦ２の前後差圧ΔＰ２とそれの時間変化率と
によって行うことができ、このような構成によってもま
た、時間遅れのない適確な運転モードの切換えを行うこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体の構成を示す系統図で
ある。

【図２】ファンＦ１，Ｆ２を、モータ３１によって駆動
する具体的な構成を示す図である。

【図３】絞り弁Ｓ１の具体的な構成を示す図である。

【図４】切換え弁Ｖ１の具体的な構成を示す断面図であ
る。

【図５】本発明の一実施例の車両用換気装置の運転モー
ドの切換え順序を示す図である。

【図６】本発明の一実施例の車両用換気装置の並列運転
モードを示す系統図である。

【図７】本発明の一実施例の車両用換気装置の直列運転
モードを示す系統図である。

【図８】本発明の一実施例の車両用換気装置の締切り運
転モードを示す系統図である。

【図９】制御装置ＣＮＬの具体的な構成を示すブロック
図である。

【図１０】図９に示される運転モード切換え信号発生回
路ＭＯ１ａ，ＭＯ２ａの具体的な構成を示すブロック図
である。

【図１１】論理信号発生回路４８ａ，５３ａ，５８ａの
動作を説明するための図である。

【図１２】論理信号発生回路６８ａ，７３ａ，７８ａの
動作を説明するための図である。

【図１３】図９に示される直列運転モードから並列運転
モードに切換えるための運転モード切換え信号発生回路
ＭＯ１ｂ，ＭＯ２ｂの具体的な構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】図９に示される制御装置ＣＮＬにおける並列
運転モードから締切り運転モードに切換えるための運転
モード切換え信号発生回路ＭＯ１ｃ，ＭＯ２ｃの具体的
な構成を示すブロック図である。

【図１５】図９の制御装置ＣＮＬにおける締切り運転モ
ードから並列運転モードに切換えるための運転モード切
換え信号発生回路ＭＯ１ｄの具体的な構成を示すブロッ
ク図である。

【図１６】図９の制御装置ＣＮＬにおける直列運転モー
ドから締切り運転モードに切換えるための運転モード切
換え信号発生回路ＭＯ１ｅ，ＭＯ２ｅの具体的な構成を
示すブロック図である。

【図１７】図９の制御装置ＣＮＬにおける締切り運転モ
ードから直列運転モードに切換える運転モード切換え信
号発生回路ＭＯ１ｆの具体的な構成を示すブロック図で
ある。

【図１８】図９に示される制御回路８１の具体的な構成
を示すブロック図である。

【図１９】図１８の排気風量推定回路９３および給気風
量推定回路１０９の動作を説明するためのグラフであ
る。

【図２０】並列運転モードから直列運転モードに切換わ
るときの動作を説明するための図である。

【図２１】並列運転モードから直列運転モードに切換え
るときにおける制御回路４４から発生される信号を示す
図である。

【図２２】直列運転モードから並列運転モードに切換え
るときにおける制御回路４４から発生される信号を示す
図である。

【図２３】並列運転モードから締切り運転モードに切換
わるときの動作を説明するための図である。

【図２４】並列運転モードから締切り運転モードに切換
わるときにおける制御回路４４から発生される信号を示
す図である。

【図２５】締切り運転モードから並列運転モードに切換
わるときにおける制御回路４４から発生される信号を示
す図である。

【図２６】直列運転モードから締切り運転モードに切換
わるときにおける動作を説明するための図である。

【図２７】直列運転モードから締切り運転モードに切換
わるときにおける制御回路４４から発生される信号を示
す図である。

【図２８】締切り運転モードから直列運転運転モードに
切換えるときにおける制御回路４４から発生される信号
を示す図である。

【図２９】本発明の一実施例の車両用換気装置がトンネ
ル内に入り、そのトンネル内を走行し、トンネルから出
るときの一連の動作を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 外気噴出口 ２ 汚染空気吸入口 ３ 給気口 ４ 排出口 １１〜１７，２０ 通風路 １８，１９ 排気通風路 ２１ 車内 ２２ 車外 ４２ 接続個所 ４４，８１ 制御回路 ４６ａ〜４６ｆ，５１ａ〜５１ｆ，５６ａ〜５６ｆ，６
６ａ〜６６ｆ，７１ａ〜７１ｆ，７６ａ〜７６ｆ 減算
回路 ４７ａ〜４７ｆ，５２ａ〜５２ｆ，６７ａ〜６７ｆ，７
２ａ〜７２ｆ 圧力設定回路 ５７ａ〜５７ｆ，７７ａ〜７７ｆ 時間変化率設定回路 ４８ａ〜４８ｆ，５３ａ〜５３ｆ，５８ａ〜５８ｆ，６
８ａ〜６８ｆ，７３ａ〜７３ｆ，７８ａ〜７８ｆ 論理
信号発生回路 ８４ 絞り弁Ｓ１の開度制御回路 ８５ 絞り弁Ｓ２の開度制御回路 ８６，８７ 負帰還回路 ８９ 減算回路 ９２，１０７ ＰＩＤ制御回路 ９３ 排気風量推定回路 １０６ 反転回路 １０８ 加算回路 １０９ 給気風量推定回路 Ｖ１ 第１切換え弁 Ｖ２ 第２切換え弁 Ｖ３ 第３切換え弁 Ｓ１ 第１絞り弁 Ｓ２ 第２絞り弁 Ｆ１ 第１ファン Ｆ２ 第２ファン ＰＤ１ 車内外差圧検出手段 ＰＤ２ 前後差圧検出手段 ＰＤ３ 車内圧力検出手段 ＣＮＬ 制御装置 ＭＯａ１〜ＭＯ１ｆ，ＭＯ２ａ〜ＭＯ２ｅ 運転モード
切換え信号発生回路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両内外間を連通する通風路に設けられ
   る第１および第２ファンＦ１，Ｆ２と、 第１ファンＦ１に直列に接続される第１絞り手段Ｓ１
   と、 車両内外間に接続され、車内空気を車外に排出する排気
   通路１８と、 排気通路１８に介在される第２絞り手段Ｓ２と、 切換え手段Ｖ１〜Ｖ３であって、並列運転モードと直列
   運転モードとを切換え、（ａ）並列運転モードでは、第
   １ファンＦ１によって車外の空気を、第１絞り手段Ｓ１
   を介して車内に給気するとともに、第２ファンＦ２によ
   って車内の空気を車外に排出し、排気通路１８は閉じて
   おき、（ｂ）直列運転モードでは、第１および第２ファ
   ンＦ１，Ｆ２を直列に接続して車外の空気を車内に給気
   するとともに、車内空気を、排気通路１８および第２絞
   り手段Ｓ２を介して車外に排気する切換え手段Ｖ１〜Ｖ
   ３と、 第２ファンＦ２の吐出圧Ｐ２ｏｕｔと吸入圧Ｐ２ｉｎと
   の前後差圧ΔＰ２を検出する前後差圧検出手段ＰＤ２
   と、 前後差圧検出手段ＰＤ２の出力に応答して、第２ファン
   Ｆ２の風量を推定する風量推定手段と、 車内圧力Ｐ１ｉｎを検出する車内圧力検出手段ＰＤ３
   と、 車内圧力検出手段ＰＤ３と風量推定手段との各出力に応
   答し、並列運転モードでは、第１ファンＦ１による給気
   風量が第２ファンＦ２による排気風量と同一になるよう
   に第１絞り手段Ｓ１の開度を制御し、直列運転モードで
   は、第１絞り手段Ｓ１の開度を予め定める開度に保った
   ままで、第１および第２ファンＦ１，Ｆ２による給気風
   量が第２絞り手段Ｓ２を経て排気される排気風量と同一
   になるように第２絞り手段Ｓ２を制御する制御手段とを
   含むことを特徴とする車両用換気装置。
2. 【請求項２】 車両内外間を連通する通風路に設けられ
   る第１および第２ファンＦ１，Ｆ２と、 第１ファンＦ１に直列に接続される第１絞り手段Ｓ１
   と、 車両内外間に接続され、車内空気を車外に排出する排気
   通路１８と、 排気通路１８に介在される第２絞り手段Ｓ２と、 切換え手段Ｖ１〜Ｖ３であって、並列運転モードと直列
   運転モードとを切換え、（ａ）並列運転モードでは、第
   １ファンＦ１によって車外の空気を、第１絞り手段Ｓ１
   を介して車内に給気するとともに、第２ファンによって
   車内の空気を車外に排出し、排気通路１８は閉じてお
   き、（ｂ）直列運転モードでは、第１および第２ファン
   Ｆ１，Ｆ２を直列に接続して車外の空気を車内に給気す
   るとともに、車内空気を、排気通路１８および第２絞り
   手段Ｓ２を介して車外に排気する切換え手段Ｖ１〜Ｖ３
   と、 車外圧力Ｐ１ｏｕｔと車内圧力Ｐ１ｉｎとの車内外差圧
   ΔＰ１を検出する車内外差圧検出手段ＰＤ１と、 制御手段であって、車内外差圧検出手段ＰＤ１と微分回
   路との各出力に応答して、（ｃ１）車内外差圧ΔＰ１が
   予め定める第１の値Ｐ１１ａ未満であるとき、ならびに
   （ｃ２）車内外差圧ΔＰ１が予め定める第２の値Ｐ１２
   ａ未満であって、かつ車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が
   負の予め定める第３の値Ｄ１ａ未満であるとき、並列運
   転モードから直列運転モードに運転モードを切換え、
   （ｄ１）車内外差圧ΔＰ１が予め定める第４の値Ｐ１１
   ｂ以上であるとき、ならびに（ｄ２）車内外差圧ΔＰ１
   が予め定める第５の値Ｐ１２ｂ以上であって、かつ車内
   外差圧ΔＰ１の時間変化率が正の予め定める第６の値Ｄ
   １ｂ以上であるとき、直列運転モードとから並列運転モ
   ードに運転モードを切換える制御手段とを含むことを特
   徴とする車両用換気装置。
3. 【請求項３】 車両内外間を連通する通風路に設けられ
   る第１および第２ファンＦ１，Ｆ２と、 第１ファンＦ１に直列に接続される第１絞り手段Ｓ１
   と、 車両内外間に接続され、車内空気を車外に排出する排気
   通路１８と、 排気通路１８に介在される第２絞り手段Ｓ２と、 切換え手段Ｖ１〜Ｖ３であって、並列運転モードと直列
   運転モードとを切換え、（ａ）並列運転モードでは、第
   １ファンＦ１によって車外の空気を、第１絞り手段Ｓ１
   を介して車内に給気するとともに、第２ファンによって
   車内の空気を車外に排出し、排気通路１８は閉じてお
   き、（ｂ）直列運転モードでは、第１および第２ファン
   Ｆ１，Ｆ２を直列に接続して車外の空気を車内に給気す
   るとともに、車内空気を、排気通路１８および第２絞り
   手段Ｓ２を介して車外に排気する切換え手段Ｖ１〜Ｖ３
   と、 第２ファンＦ２の吐出圧Ｐ２ｏｕｔと吸入圧Ｐ２ｉｎと
   の前後差圧ΔＰ２を検出する前後差圧検出手段ＰＤ１
   と、 前後差圧検出手段ＰＤ２の出力に応答して、前後差圧Δ
   Ｐ２の時間変化率を求める微分回路と、 制御手段であって、前後差圧検出手段ＰＤ２と微分回路
   との各出力に応答して、（ｅ１）前後差圧ΔＰ２が予め
   定める第１の値Ｐ２１ａ未満であるとき、ならびに（ｅ
   ２）前後差圧ΔＰ２が予め定める第２の値Ｐ２２ａ未満
   であって、かつ前後差圧ΔＰ２の時間変化率が負の予め
   定める第３の値Ｄ２ａ未満であるとき、並列運転モード
   から直列運転モードに運転モードを切換え、（ｆ１）前
   後差圧ΔＰ２が予め定める第４の値Ｐ２１ｂ未満である
   とき、ならびに（ｆ２）前後差圧ΔＰ２が予め定める第
   ５の値Ｐ２２ｂ未満であって、かつ前後差圧ΔＰ２の時
   間変化率が負の予め定める第６の値Ｄ２ｂ未満であると
   き、直列運転モードから並列運転モードに運転モードを
   切換える制御手段とを含むことを特徴とする車両用換気
   装置。
4. 【請求項４】 車両内外間を連通する通風路に設けられ
   る第１および第２ファンＦ１，Ｆ２と、 第１ファンＦ１に直列に接続される第１絞り手段Ｓ１
   と、 車両内外間に接続され、車内空気を車外に排出する排気
   通路１８と、 排気通路１８に介在される第２絞り手段Ｓ２と、 切換え手段Ｖ１〜Ｖ３であって、並列運転モードと直列
   運転モードとを切換え、（ａ）並列運転モードでは、第
   １ファンＦ１によって車外の空気を、第１絞り手段Ｓ１
   を介して車内に給気するとともに、第２ファンによって
   車内の空気を車外に排出し、排気通路１８は閉じてお
   き、（ｂ）直列運転モードでは、第１および第２ファン
   Ｆ１，Ｆ２を直列に接続して車外の空気を車内に給気す
   るとともに、車内空気を、排気通路１８および第２絞り
   手段Ｓ２を介して車外に排気する切換え手段Ｖ１〜Ｖ３
   と、 車外圧力Ｐ１ｏｕｔと車内圧力Ｐ１ｉｎとの車内外差圧
   ΔＰ１を検出する車内外差圧検出手段ＰＤ１と、 車内外差圧検出手段ＰＤ１の出力に応答して、車内外差
   圧ΔＰ１の時間変化率を求める第１微分回路と、 第２ファンＦ２の吐出圧Ｐ２ｏｕｔと吸入圧Ｐ２ｉｎと
   の前後差圧ΔＰ２を検出する前後差圧検出手段ＰＤ２
   と、 前後差圧検出手段ＰＤ２の出力に応答して、前後差圧Δ
   Ｐ２の時間変化率を求める第２微分回路と、 制御手段であって、車内外差圧検出手段ＰＤ１と、第１
   微分回路と、前後差圧検出手段ＰＤ２と、第２微分回路
   との各出力に応答して、（ｇ１）車内外差圧ΔＰ１が予
   め定める第１の値Ｐ１１ａ未満であるとき、（ｇ２）車
   内外差圧ΔＰ１が予め定める第２の値Ｐ１２ａ未満であ
   って、かつ車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が負の予め定
   める第３の値Ｄ１ａ未満であるとき、（ｇ３）前後差圧
   ΔＰ２が予め定める第４の値Ｐ２１ａ未満であるとき、
   および（ｇ４）前後差圧ΔＰ２が予め定める第５の値Ｐ
   ２２ａ未満であって、かつ前後差圧ΔＰ２の時間変化率
   が負の予め定める第６の値Ｄ２ａ未満であるとき、並列
   運転モードから直列運転モードに運転モードを切換え、
   （ｈ１）前後差圧ΔＰ２が予め定める第７の値Ｐ２１ｂ
   未満であるとき、（ｈ２）前後差圧ΔＰ２が予め定める
   第８の値Ｐ２２ｂ未満であって、かつ前後差圧ΔＰ２の
   時間変化率が負の予め定める第９の値Ｄ２ｂ未満である
   とき、（ｈ３）車内外差圧ΔＰ１が予め定める第１０の
   値Ｐ１１ｂ以上であるとき、および（ｈ４）車内外差圧
   ΔＰ１が予め定める第１１の値Ｐ１２ｂ以上であって、
   かつ車内外差圧ΔＰ１の時間変化率が正の予め定める第
   １２の値Ｄ１ｂ以上であるとき、直列運転モードから並
   列運転モードに運転モードを切換える制御手段とを含む
   ことを特徴とする車両用換気装置。