JP4849909B2 - 車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム - Google Patents
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このような車両用空気圧縮装置は、主要な構成要素として例えば3台の空気圧縮機が並列に接続された空気圧縮機と、上記各空気圧縮機の吸気吸入部(図示せず)に共通に設けられたエアフィルタと、上記各空気圧縮機に共通に設けられ、潤滑油を分離するオイルセパレータと、オイルセパレータによって分離された潤滑油を浄化するオイルフィルタと、オイルフィルタによって浄化された潤滑油を冷却して各空気圧縮機に戻すオイルクーラと、上記オイルクーラからの吐出空気の温度を外気温度+10℃程度に冷却するアフタークーラと、アフタークーラとで冷却された空気を除湿して図示しない空気だめに供給する除湿器とを有するものである(例えば、特許文献1参照)。
特に列車の場合に公共性が高く、且つ車両用空気圧縮機装置は保安機器であり、故障が発生した場合に迅速な復旧が要求されるため、各空気圧縮機の故障信号を個別に認識することが望ましい。
その故障信号の出力方法としては、信号の入出力に係るインターフェースがシンプルで、且つ信号電圧の正確性から、各保護回路の信号を一対一で制御装置へ伝送するのが一般的である。
また、1つの空気圧縮機に対して過電流保護、温度保護等の複数の保護回路を設け、個別に故障信号を出力する場合には、更に保護回路の種類だけ艤装配線が多くなるという問題がある。また、アフタークーラやオイルクーラ用として、空気圧縮機とは別置の冷却ファンを装置に内蔵し、それらの故障信号も個別に出力する場合には、更に艤装配線が多くなるという問題がある。
図1は本発明の実施の形態1に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムの構成を示すブロック図、図2は同運転状況監視システムにおける空気圧縮機の過電流検出の故障信号を出力する電気回路図、図3は同運転状況監視システムにより監視される車両用空気圧縮装置のサイクル構成を示すブロック図、図4は同運転状況監視システムの過電流故障検出のフローチャート、図5は同運転状況監視システムの信号受信装置内の過電流故障判定の論理回路図である。
図3に示すように、車両用空気圧縮装置10は、主要な構成要素として例えば3台が並列に接続された空気圧縮機1A、1B、1Cと、各空気圧縮機1A、1B、1Cの吸気吸入部(図示せず)に共通に設けられたエアフィルタ2と、各空気圧縮機1A、1B、1Cに共通に設けられ、潤滑油を分離するオイルセパレータ3と、オイルセパレータ3によって分離された潤滑油を浄化するオイルフィルタ4と、オイルフィルタ4によって浄化された潤滑油を冷却して各空気圧縮機1A、1B、1Cに戻すオイルクーラ5と、オイルクーラ5からの吐出空気の温度を外気温度+10℃程度に冷却するアフタークーラ6と、アフタークーラ6とで冷却された空気を除湿して図示しない空気だめに供給する除湿器7を有する。
また、信号受信装置11は車両用空気圧縮装置10に対して起動信号を出力し、車両用空気圧縮装置10から出力される動作信号および故障信号を受信する。
は同じなので、代表して空気圧縮機1Aに対応する起動回路8A及び保護回路9Aの具体的な構成について説明する。
図2に示すように、13Aは図1の起動回路8Aを構成する電磁接触器で、14Aは図1の保護回路9Aを構成する過電流継電器である。
電磁接触器13Aの一方の主接点Caは主回路路電源に接続され、他方の主接点Cbは過電流継電器14AのリレーコイルLを介して空気圧縮機1Aに接続されている。
さらに、電磁接触器13Aの一方の補助接点Eaは制御回路電源に接続され、他方の補助接点Ebは動作信号線16aに接続されている。
また、過電流継電器14Aの一方の接点Faは制御回路電源に接続され、他方の接点Fbは故障信号17aに接続されている。
信号受信装置11から起動信号線15(15a)を介して起動信号が与えられると、その起動信号は過電流継電器14Aの常閉接点Ga、Gbを介して電磁接触器13Aの電磁コイルDに流れ、電磁接触器13Aが動作して主接点Ca、Cbが閉じ、過電流継電器14aのリレーコイルLを介して空気圧縮機1Aに電流が流れ運転を開始する。その運転の開始と同時に電磁接触器13Aの補助接点Ea、Ebも閉じ、起動信号が動作信号として動作信号線16aを介して信号受信回路11に送られる。
以上の説明は、空気圧縮機1Aについてのものであるが、空気圧縮機1B、1Cについても図2に示すのと同様の回路が設けられ、同様の動作をする。
図5に示す過電流故障判定回路20は、空気圧縮機1Aの過電流故障を判定するためのもので、アンド回路21の入力側には過電流信号と起動信号と反転素子22を介した空気圧縮機1Aの動作信号が入力され、アンド回路21の出力側からは過電流の判定信号が出力される。
従って、空気圧縮機1Bの過電流故障を判定するための過電流故障判定回路20ではアンド回路21の入力側には過電流信号と起動信号と反転素子22を介した空気圧縮機1Bの動作信号が入力され、空気圧縮機1Cの過電流故障を判定するための過電流故障判定回路20ではアンド回路21の入力側には過電流信号と起動信号と反転素子22を介した空気圧縮機1Cの動作信号が入力されることとなる。
さらに、オイルクーラ5及びアフタークーラ6の冷却ファンの機器がユニット内に含まれる場合はそれらの機器に対してもそれぞれに同様の過電流故障判定回路が設けられる。
なお、図に示すとおり、車両用空気圧縮装置10の起動信号は信号受信装置11から出力される場合と圧力スイッチ等の外部機器から出力される場合の両者があるが、外部機器から出力される場合でも、通常信号受信装置11に取り込んでいるため、いずれの場合でも起動信号は信号受信装置11で認識しており、結果的に信号受信装置11から起動信号が出力される形態となる。
空気圧縮機および冷却ファンの保護としては、過電流保護、温度保護等、複数の保護形態が考えられるが、代表例として過電流発生時の故障検出について説明する。
ステップS1で3台の空気圧縮機1A、1B、1Cの起動回路8A、8B、8Cに信号受信装置11から起動信号線15及び15a、15b、15cを介して起動信号が与えられ、ステップS2で各起動回路8A、8B、8Cによって3台の空気圧縮機1A、1B、1Cは運転開始となる。運転が開始されると、各起動回路8A、8B、8Cから動作信号が動作信号線16a、16b、16cを介して信号受信回路11に出力される。
また、ステップS3で過電流が発生していない場合は、空気圧縮機1の運転を継続し、ステップS6で起動回路8は動作信号ONを動作信号線16a、16b、16cを介して出力する。
なお、ステップS6の動作信号は各空気圧縮機1の起動回路8から動作信号線16a、16b、16cを介して個別に出力しているが、ステップS7の過電流信号は各保護回路9からの信号を1本の故障信号線17を介してまとめて出力している。
次に、図5に示す空気圧縮機1Aの過電流故障を判定する過電流故障判定回路20の過電流故障の判定について説明する。
空気圧縮機1B、1Cの過電流故障を判定する過電流故障判定回路20についても、空気圧縮機1Aの過電流故障を判定する過電流故障判定回路20の過電流故障の判定と同様に、空気圧縮機1B、1Cについてそれぞれ過電流故障を判定することができる。
更に、過電流だけではなく温度保護等の保護装置が設けられている場合は、それぞれの保護回路に対して同様の回路で構成される故障判定回路を機器ごとに設けることで、どの機器の何の故障かを判定することができる。
この実施の形態1では3台の空気圧縮機により構成される車両用空気圧縮装置を例に説明したが、装置に内蔵される空気圧縮機や冷却ファン等の主要機器の数量が多ければ多いほど、また、保護装置の種類が多ければ多いほど、この発明の効果は大きくなる。
図6は本発明の実施の形態2に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムにおける温度異常を検知する単一接点のバイメタルサーモからの故障信号を無電圧接点で出力する電気回路図である。
図6において、13A、13B、13Cは図2に示す実施の形態1と同様な電磁接触器、18A、18B、18Cは図1の保護回路9Aに相当するバイメタルサーモ回路である。
電磁接触器13A、13B、13Cの一方の主接点Caは主回路路電源に接続され、他方の主接点Cbは空気圧縮機1Aに接続されている。
また、電磁接触器13A、13B、13Cの電磁コイルDの一方の端子はバイメタルサーモ回路18A、18B、18Cのb接点と接続され、他方の端子は接地されている。
さらに、電磁接触器13A、13B、13Cの一方の補助接点Eaは制御回路電源に接続され、他方の補助接点Ebは動作信号線16a、16b、16cにそれぞれ接続されている。
19は無電圧接点を出力するための共用の故障信号出力用リレーで、一対のリレー接点Ia、IbとリレーコイルHとからなり、一方の接点Iaは接地され、他方の接点Ibは故障信号線17に接続され、リレーコイル18の一方の端子はバイメタルサーモ回路18A、18B、18Cのa接点と接続され、他方の端子は接地されている。
この場合も、信号受信装置11に出力される故障信号は1つであり、実施の形態1と同様に起動信号と故障信号と動作信号とで信号受信装置11に設けた実施の形態1の過電流故障判定回路20に過電流信号の代わりに温度上昇に基づく故障信号を入力することにより、どの空気圧縮機が温度上昇に基づく故障かを判定することができる。
他の空気圧縮機1B、1Cおよびオイルクーラやアフタークーラの冷却ファンに関しても、図6と同様の回路構成を設けることで、各機器の温度上昇による故障を出力できる。
この実施の形態2では3台の空気圧縮機1により構成される車両用空気圧縮装置の温度異常保護を例に説明したが、装置に内蔵される空気圧縮機等の主要機器の数量が多ければ多いほど、また、故障信号出力用リレーが必要な保護装置の種類が多ければ多いほど、この発明の効果は大きくなる。
図7は本発明の実施の形態1に係る車両用空気圧縮装置の運転状況監視システムの信号受信装置内の起動回路故障判定の論理回路図である。
図7は、実施の形態3における信号受信装置内に設ける起動回路故障判定の論理回路図であり、代表として空気圧縮機1Aの起動回路故障判定回路を示している。
さらに、信号受信装置11内には、図6に示すような起動回路故障判定回路30が各空気圧縮機1A、1B、1Cに対応して3つ設けられている。
図6に示す起動回路故障判定回路30は、空気圧縮機1Aの起動回路の故障を判定するためのもので、第1のアンド回路31の入力側には起動回路8Aの故障信号Aと起動回路8Bの故障信号Bと起動回路8Cの故障信号Cがそれぞれ反転素子32を介して入力され、さらに起動信号と反転素子32を介して空気圧縮機1Aの動作信号が入力される。
第2のアンド回路33の入力側には起動信号と反転素子32を介して空気圧縮機1Aの動作信号が入力される。そして、オア回路34の入力側には第1のアンド回路31の出力と第2のアンド回路33の出力が入力され、オア回路34の出力側からは起動回路8Aの故障判定信号が出力される。
第2のアンド回路33の入力側には起動信号と反転素子32を介して空気圧縮機1Bの動作信号が入力される。そして、オア回路34の入力側には第1のアンド回路31の出力と第2のアンド回路33の出力が入力され、オア回路34の出力側からは起動回路8Bの故障判定信号が出力される。
第2のアンド回路33の入力側には起動信号と反転素子32を介して空気圧縮機1Cの動作信号が入力される。そして、オア回路34の入力側には第1のアンド回路31の出力と第2のアンド回路33の出力が入力され、オア回路34の出力側からは起動回路8Cの故障判定信号が出力される。
第1のアンド回路31の入力側に例えば電磁接触器の動作不良が発生したと見られるような場合、各故障信号A、B、Cは何も入力されていない、且つ、起動信号が入力されているにもかかわらず、空気圧縮機1Aの動作信号が入力されていないとき、反転素子22で故障信号A、B、Cと空気圧縮機1Aの動作信号があるように反転されて入力され、第1のアンド回路31はアンド信号をオア回路34の一方の入力側に出力する。
また、第2のアンド回路32には起動信号が入力されており、且つ空気圧縮機1Aの動作信号が入力されていない場合、反転素子22で起動信号がないように反転されて入力され、第2のアンド回路32はアンド信号をオア回路34の他方の入力側に出力しない。
従って、オア回路34は空気圧縮機1Aの起動回路に故障があると判定する。
また、第2のアンド回路32には起動信号が入力されておらず、且つ空気圧縮機1Aの動作信号が入力されている場合、反転素子22で起動信号があるように反転されて入力され、第2のアンド回路32はアンド信号をオア回路34の他方の入力側に出力する。
従って、オア回路34は空気圧縮機1Aの起動回路に故障があると判定する。
他の空気圧縮機1B、1Cおよびオイルクーラやアフタークーラの冷却ファンに関しても、図7と同様の判定回路を設けることで、各機器の起動回路故障を出力できる。
例えば電磁接触器の動作不良が発生したと見られるような場合や電磁接触器の接点溶着が発生したと見られるような場合には各空気圧縮機1の故障信号を1本の故障信号線を介してまとめて信号受信装置11へ出力し、信号受信装置11に各空気圧縮機1A、1B,1Cに対応して設けられた起動回路故障判定回路30でそれぞれの起動回路の故障を判定することができるので、空気圧縮装置10から信号受信装置11への入力信号の数および艤装配線を増やすことなく、信号受信装置11内への起動回路故障判定回路30の追加だけで、主要機器における例えば起動回路の故障も個別に監視することができ、車両用空気圧縮装置の電気制御回路に故障が発生した場合でも、非常に迅速な対応を取ることが可能である。
Claims (4)
- 空気圧縮装置と、信号受信装置とを備え、
前記空気圧縮装置は、
複数の主要機器と、
各主要機器に対応して設けられ、起動信号が供給されて前記主要機器を駆動する起動回路と、
各主要機器に対応して設けられ、前記起動回路の駆動を停止して前記主要機器を保護する保護回路とを備え、
前記複数の主要機器は、複数の空気圧縮機を含み、
前記信号受信装置は、
各主要機器に対応して設けられ、前記主要機器の故障を判定する主要機器故障判定回路を備え、
各起動回路は、対応する主要機器が駆動しているときに動作信号を前記主要機器故障判定回路に出力し、
各保護回路は、対応する主要機器が故障したときに故障信号を出力し、
出力された各前記故障信号は、同一の1本の故障信号線を介して前記主要機器故障判定回路に出力され、
前記主要機器故障判定回路は、
前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて前記主要機器が故障しているか否かを判定する
ことを特徴とする車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム。 - 前記各保護回路は、
各主要機器に流れる電流を検出し、所定の電流以下では起動回路をオン状態にし、所定の電流を越えると動作して起動回路をオフ状態にすると共に故障信号を出力する過電流継電器で構成され、
前記各主要機器故障判定回路は、
前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて過電流を判定する
ことを特徴とする請求項1記載の車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム。 - 前記各保護回路は、
各空気圧縮機の吐出温度を検出し、設定温度以下では起動回路をオン状態にして動作信号を出力し、設定温度を超えると動作して起動回路をオフ状態にすると共にリレー動作信号を出力するバイメタルサーモ回路と、
前記バイメタルサーモ回路のリレー動作信号に基づいて動作し、無電圧の故障信号を出力する故障信号出力用リレーとで構成され、
前記各主要機器故障判定回路は、
前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて吐出温度が設定温度を超えるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1記載の車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム。 - 空気圧縮装置と、信号受信装置とを備え、
前記空気圧縮装置は、
複数の主要機器と、
各主要機器に対応して設けられ、起動信号が供給されて前記主要機器を駆動する起動回路と、
各主要機器に対応して設けられ、前記起動回路の駆動を停止して前記主要機器を保護する保護回路とを備え、
前記複数の主要機器は、複数の空気圧縮機を含み、
前記信号受信装置は、
各主要機器に対応して設けられ、前記起動回路の故障を判定する起動回路故障判定回路を備え、
各起動回路は、対応する主要機器が駆動しているときに動作信号を前記起動回路故障判定回路に出力するものであり、
各保護回路は、対応する主要機器が故障したときに故障信号を出力するものであり、
各保護回路から出力された各前記故障信号は、同一の1本の故障信号線を介して前記起動回路故障判定回路に出力され、
前記起動回路故障判定回路は、
前記起動信号と、前記起動回路からの出力信号と、前記保護回路からの出力信号とに基づいて前記起動回路が故障しているか否かを判定する
ことを特徴とする車両用空気圧縮装置の運転状況監視システム。
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