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公開番号2025013002
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023116246
出願日2023-07-14
発明の名称空調制御装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B61D 27/00 20060101AFI20250117BHJP(鉄道)
要約【課題】列車の走行に伴う空気の流れや車内の温度変化を予測し、空調を制御する空調制御装置を提供する。
【解決手段】一つの実施形態によれば、空調制御装置は、設定温度、車内温度、車外温度、隣接車内温度、速度または加速度を含む車両の運動に関する情報を取得データとして取得する取得部を備える。さらに前記空調制御装置は、空調機の空調強度を計算する計算部を備える。さらに前記空調制御装置は、前記空調強度を変換し、空調指令値を出力する出力部を備える。さらに前記計算部は、前記取得データに基づいて、車外または隣接車両から流入する空気による前記車内温度の変化を推定し、前記車内温度を補正する車内温度補正部を含む。さらに前記計算部は、前記車内温度補正部により補正された補正後車内温度から、前記空調強度を計算する空調強度設定部を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
設定温度、車内温度、車外温度、隣接車内温度、速度または加速度を含む車両の運動に関する情報を取得データとして取得する取得部と、
空調機の空調強度を計算する計算部と、
前記空調強度を変換し、空調指令値を出力する出力部とを備え、
前記計算部は、
前記取得データに基づいて、車外または隣接車両から流入する空気による前記車内温度の変化を推定し、前記車内温度を補正する車内温度補正部と、
前記車内温度補正部により補正された補正後車内温度から、前記空調強度を計算する空調強度設定部とを含む、
空調制御装置。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記車内温度補正部は、
前記速度または前記加速度の値に基づいて、空気の流入元となる前記車外または前記隣接車両における前記車外温度または前記隣接車内温度Ｔｃａｒ_ａｄｊを取得し、
前記車外または前記隣接車両から流入する空気の流入量Ｑ=α×βを計算し、
前記空気の流入量から、前記車外または隣接車両から流入する空気によって自車両内で入れ替わる空気の割合である換気割合δ＝Ｑ／γを計算し、
前記車内温度と、前記車外温度または前記隣接車内温度と、前記換気割合とを用いて前記補正後車内温度Ｔｃａｒ’＝（１－δ）Ｔｃａｒ＋δＴｃａｒ_ａｄｊを計算する、
請求項１に記載の空調制御装置。
【請求項３】
前記空調強度設定部は、
前記補正後車内温度と、前記設定温度との差に基づいて前記空調強度を決定し、
冷房運転時に、空気の流入元となる前記車外または前記隣接車両の温度が自車両の温度よりも高い場合、前記空調強度を強め、
前記冷房運転時に、空気の流入元となる前記車外または前記隣接車両の温度が前記自車両の温度よりも低い場合、前記空調強度を弱め、
暖房運転時に、空気の流入元となる前記車外または前記隣接車両の温度が前記自車両の温度よりも高い場合、前記空調強度を弱め、
前記暖房運転時に、空気の流入元となる前記車外または前記隣接車両の温度が前記自車両の温度よりも低い場合、前記空調強度を強める、
請求項１に記載の空調制御装置。
【請求項４】
前記計算部は、基準となる第１時刻から前記第１時刻よりも後の時刻である第２時刻における加減速予測を行う加減速予測部をさらに含み、
前記加減速予測部は、
列車の時刻別における速度または加速度を表した運転曲線と、前記第１時刻と、前記第２時刻とに基づいて、前記第１時刻と、前記第２時刻との間における加減速の推移を予測する、
請求項１に記載の空調制御装置。
【請求項５】
前記加減速予測部は、
前記運転曲線から、前記第１時刻と、前記第２時刻との間における加速度の値及び加減速時間β’を抽出し、
前記車内温度補正部は、
前記第１時刻と、前記第２時刻との間における前記加速度の値から、将来の空気の流入元となる前記車外または前記隣接車両における前記車外温度または前記隣接車内温度Ｔｃａｒ_ａｄｊを取得し、
前記加減速時間に基づいて、前記車外または前記隣接車両から流入する将来の空気の流入量Ｑ=α×β’を計算し、
前記将来の空気の流入量から、前記車外または隣接車両から流入する空気によって自車両内で入れ替わる空気の割合である換気割合δ＝Ｑ／γを計算し、
前記車内温度と、前記車外温度または前記隣接車内温度と、前記換気割合とによって将来の補正後車内温度Ｔｃａｒ’＝（１－δ）Ｔｃａｒ＋δＴｃａｒ_ａｄｊを計算する、
請求項４に記載の空調制御装置。
【請求項６】
設定温度、車内温度、車外温度、隣接車内温度、速度または加速度を含む車両の運動に関する情報を取得データとして取得する取得部と、
空調機の空調強度を計算する計算部と、
前記空調強度を変換し、空調指令値を出力する出力部とを備え、
前記計算部は、
前記車内温度と前記設定温度の差から、前記空調強度を設定する空調強度設定部と、
前記取得データに基づいて、車外または隣接車両から流入する熱量を推定し、これを打ち消すように前記空調強度を補正する空調強度補正部と、を含む、
空調制御装置。
【請求項７】
前記空調強度補正部は、
前記速度または前記加速度の値から、空気の流入元となる前記車外または前記隣接車両における前記車外温度または前記隣接車内温度Ｔｃａｒ_ａｄｊを取得し、
前記車外または前記隣接車両から流入する空気の流入量Ｑ=α×βを計算し、
前記車内温度と、前記車外温度または前記隣接車内温度と、前記空気の流入量と、熱負荷算出係数とによって、前記車外または前記隣接車両から流入する熱量Ｊａｄｊ＝Ｃｃｏｅｆ×Ｑ×（Ｔｃａｒ_ａｄｊ－Ｔｃａｒ）を計算し、
前記流入する熱量に基づいて、空調強度を補正する、
請求項６に記載の空調制御装置。
【請求項８】
前記空調強度補正部は、前記流入する熱量と、所定の前記空調強度における前記空調機の出力との比率Ｊａｄｊ／Ｑｕｎｉｔに基づいて、前記空調強度の補正値である空調強度補正値を決定する、請求項６に記載の空調制御装置。
【請求項９】
前記計算部は、基準となる第１時刻から前記第１時刻よりも後の時刻である第２時刻における加減速予測を行う加減速予測部をさらに含み、
前記加減速予測部は、
列車の時刻別における速度または加速度を表した運転曲線と、前記第１時刻と、前記第２時刻とに基づいて、前記第１時刻と、前記第２時刻との間における加減速の推移を予測する、
請求項６に記載の空調制御装置。
【請求項１０】
前記加減速予測部は、
前記運転曲線から、前記第１時刻と、前記第２時刻との間における加速度の値及び加速時間β’を抽出し、
前記空調強度補正部は、
前記第１時刻と、前記第２時刻との間における前記加速度の値から、将来の空気の流入元となる前記車外または前記隣接車両における前記車外温度または前記隣接車内温度Ｔｃａｒ_ａｄｊを取得し、
前記加速時間に基づいて、前記車外または前記隣接車両から流入する将来の空気の流入量Ｑ=α×β’を計算し、
前記車内温度と、前記車外温度または前記隣接車内温度と、前記将来の空気の流入量と、熱負荷算出係数とによって、前記車外または前記隣接車両から将来流入する熱量Ｊａｄｊ＝Ｃｃｏｅｆ×Ｑ×（Ｔｃａｒ_ａｄｊ－Ｔｃａｒ）を計算し、
前記将来流入する熱量に基づいて、前記空調強度を補正する、
請求項９に記載の空調制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、空調制御装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
感染症等の流行下において、鉄道空調は、車外との換気を確保するために、車両の窓を開けた状態で運用され、または、鉄道事業者によっては、連結部の扉を開けた状態で運用されている。窓や連結部の扉を開けて空調を運用した場合、車両内には車両の走行に応じて外部から空気が流入するほか、車両間でも空気が移動する。このような環境下で空調を行うと、車外から温度の高い空気が流入し、車内の温度が想定通りに冷えない場合や、隣接車両から冷たい空気が流入し、想定以上に車内が冷えてしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１／０２４７３０号
特開２０２１－１３８１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の運行情報を用いて空調を制御する技術がある。この技術では、運行情報として、車両の走行に関する情報を用いて空調を制御する。しかし、上述した技術では、走行に伴う気流の変化に対応し、空調を制御することはできなかった。
【０００５】
そこで、本実施形態によれば、この問題に鑑みて、列車の走行に伴う空気の流れあるいは車内の温度変化を予測し、空調を制御する空調制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態によれば、空調制御装置は、設定温度、車内温度、車外温度、隣接車内温度、速度または加速度を含む車両の運動に関する情報を取得データとして取得する取得部を備える。さらに前記空調制御装置は、空調機の空調強度を計算する計算部を備える。さらに前記空調制御装置は、前記空調強度を変換し、空調指令値を出力する出力部を備える。さらに前記計算部は、前記取得データに基づいて、車外または隣接車両から流入する空気による前記車内温度の変化を推定し、前記車内温度を補正する車内温度補正部を含む。さらに前記計算部は、前記車内温度補正部により補正された補正後車内温度から、前記空調強度を計算する空調強度設定部を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態における空調制御装置及び車両の概要図である。
第１実施形態における車両が加減速を行う際の空気の流れについて説明する図である。
第１実施形態における空調制御装置のブロック図である。
第１実施形態における空調強度の計算方法について説明する図である。
第１実施形態における強度判定テーブルの例である。
第１実施形態における空調強度と、空調機内のコンプレッサの動作との対応関係を説明する図の例である。
第１実施形態における車内温度の補正方法について説明する図である。
第１実施形態における車内温度補正部の動作フローを示すフローチャートの例である。
第２実施形態における空調制御装置のブロック図である。
第２実施形態における空調強度の補正方法について説明する図である。
第２実施形態における空調強度補正テーブルの例である。
第３実施形態における車内温度の補正方法について説明する図である。
第３実施形態における加減速予測部の入出力について説明する図である。
第３実施形態における標準走行パタンの例である。
第３実施形態における加減速予測結果の抽出例である。
第３実施形態の変形例における車内温度の補正方法について説明する図である。
第４実施形態における空調制御装置のハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における空調制御装置及び車両の概要図である。
【００１０】
図１は、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を示している。Ｘ方向は、鉄道車両（以下、単に車両１００と呼ぶ）の鉄道レール方向（車両１００の進行方向）に相当する。Ｙ方向は、車両１００の幅方向に相当する。Ｚ方向は、車両１００の縦方向（垂直方向）に相当する。また、＋Ｚ方向は上方向に相当し、－Ｚ方向は下方向に相当している。なお、－Ｚ方向は、厳密に重力方向に一致していてもよいし、厳密には重力方向に一致していなくてもよい。また、ある車両１００において、一台前の車両１００または一台後ろの車両１００のことを隣接車両と呼ぶ。
（【００１１】以降は省略されています）

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