(57)【要約】【課題】より簡素な構成で車両内圧力の急激な変動を抑制することができ、しかもファンやダクトの汚れによる換気風量の減少をも防止できる車両の換気制御方法および換気制御装置を提供する。【解決手段】給気ファン２１および排気ファン３１を制御して車両Ａ内の空気を換気する制御するものであって、車外の圧力を検出する車外圧センサ５０と、該車外圧センサ５０の検出値に基づいて車内圧力の変動を抑制する圧力変動抑制手段４２とを備え、前記圧力変動抑制手段４２により、給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、その回転数補正指令により補正された回転数で給気ファン２１および排気ファン３１が駆動させられ、車外圧力の急激な上昇が車内へ伝播するのが抑制される。【選択図】　図２
2004136804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御方法であって、
前記回転式給気手段および回転式排気手段をそれぞれ基準回転数で駆動しながら車両外部の圧力を検出し、
検出された圧力に変動があった場合、その圧力変動の車内への伝播を抑制するよう前記回転式給気手段の回転数および回転式排気手段の回転数を補正する
ことを特徴とする車両の換気制御方法。
【請求項２】
回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御方法であって、
前記回転式給気手段および回転式排気手段をそれぞれ電動機により基準回転数で駆動しながら、各電動機の回転数および供給電流値を検出し、
検出された回転数および供給電流値に基づいて、前記回転式給気手段および回転式排気手段により送風される空気の質量流量が、それぞれ所望質量流量となるよう前記各電動機の回転数を補正する
ことを特徴とする車両の換気制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の車両の換気制御方法と、請求項２に記載の車両の換気制御方法とを組み合わせて車両の換気をなす車両の換気制御方法であって、前者の換気制御方法が適用されている間は、後者の換気制御方法の適用が禁止されることを特徴とする車両の換気制御方法。
【請求項４】
車外の圧力が上昇した場合、回転式給気手段の回転数を減少させるとともに、回転式排気手段の回転数を増加させることを特徴とする請求項１または３記載の車両の換気制御方法。
【請求項５】
前記検出された供給電流値と、前記検出された回転数に対応した標準電流値との差に応じて、前記各電動機の回転数を補正することを特徴とする請求項２または３記載の車両の換気制御方法。
【請求項６】
回転数を補正係数を用いて補正するとともに、その補正係数を一定時間毎度に見直すことを特徴とする請求項２または３記載の車両の換気制御方法。
【請求項７】
回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、
車外の圧力を検出する車外圧力検出手段と、該車外圧力検出手段の検出値に基づいて車内圧力の変動を抑制する圧力変動抑制手段とを備え、
前記圧力変動抑制手段により、給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成される
ことを特徴とする車両の換気制御装置。
【請求項８】
回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、
前記回転式給気手段を駆動する給気電動機と、前記回転式排気手段を駆動する排気電動機と、前記給気電動機への供給電流を検出する給気供給電流検出手段と、前記排気電動機への供給電流を検出する排気供給電流検出手段と、前記給気電動機の回転数を検出する給気電動機回転数検出手段と、前記排気電動機の回転数を検出する排気電動機回転数検出手段と、前記回転式給気手段の回転数を補正する給気質量流量制御手段と、前記回転式排気手段の回転数を補正する排気質量流量制御手段とを備え、
前記給気質量流量制御手段により、前記給気供給電流検出手段および給気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、給気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、
前記排気質量流量制御手段により、前記排気供給電流検出手段および排気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成される
ことを特徴とする車両の換気制御装置。
【請求項９】
回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、
車外の圧力を検出する車外圧力検出手段と、該車外圧力検出手段の検出値に基づいて車内圧力の変動を抑制する圧力変動抑制手段と、前記回転式給気手段を駆動する給気電動機と、前記回転式排気手段を駆動する排気電動機と、前記給気電動機への供給電流を検出する給気供給電流検出手段と、前記排気電動機への供給電流を検出する排気供給電流検出手段と、前記給気電動機の回転数を検出する給気電動機回転数検出手段と、前記排気電動機の回転数を検出する排気電動機回転数検出手段と、前記回転式給気手段の回転数を補正する給気質量流量制御手段と、前記回転式排気手段の回転数を補正する排気質量流量制御手段とを備え、
前記圧力変動抑制手段により、給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、
前記給気質量流量制御手段により、前記給気供給電流検出手段および給気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、給気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、
前記排気質量流量制御手段により、前記排気供給電流検出手段および排気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成される
ことを特徴とする車両の換気制御装置。
【請求項１０】
補正可否判定手段を備え、圧力変動抑制手段により給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、該回転数補正指令による回転数の補正がなされている間は、前記給気質量流量制御手段および排気質量流量制御手段による制御が禁止されてなることを特徴とすると請求項９記載の車両の換気制御装置。
【請求項１１】
車外の圧力が上昇した場合、回転式給気手段の回転数を所定速度で減少させるよう制御するとともに、回転式排気手段の回転数を所定速度で増加させるよう制御するようにされてなることを特徴とする請求項７または９記載の車両の換気制御装置。
【請求項１２】
検出された供給電流値と、検出された回転数に対応した標準電流値との差に応じて、回転式給気手段および回転式排気手段の回転数を補正するようにされてなることを特徴とする請求項８または９記載の車両の換気制御装置。
【請求項１３】
請求項７ないし請求項１２のいずれか一項に記載の車両の換気制御装置を備えてなることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の換気制御方法および換気制御装置に関する。さらに詳しくは、新幹線車両などのように気密性の高い車両の換気制御方法および換気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、新幹線などの長距離高速交通機関では車両の自然換気が困難であるため、車両をある程度気密性の高い構造とするとともに、給気ファンおよび排気ファンを備えた換気装置により各車両を定員に応じた風量で強制換気することが行われている。したがって、各車両内部は換気装置を介して外部と連通されているため、例えば車両同士のすれちがいや車両のトンネルへの進入により車外圧力が変動した場合は、そのままでは車内圧力が急激に変動することになり、その結果乗客の耳部に、いわゆる耳つんと呼ばれる不快感を生じさせることがある。
【０００３】
また、気候の変動などによっても車両内外で定常的な気圧差が生じるため、気密が解除されたときに車両内の気圧が急激に変動する。例えば、冬季のように外気温が車内気温よりも低くなる条件下では、給気風量と排気風量とを等しくしても、給気の質量流量が排気の質量流量よりも大きくなる。このため、給気風量と排気風量とが等しくなるように各ファンの回転数を設定すると、車内の気圧が外気圧よりも高めとなる。その逆に、夏季は車内気圧が外気圧よりも低めとなる。
【０００４】
この結果、このような状態でドアを開放したときには、車内の気圧が急激に変動して乗客が耳部に不快感を覚えることとなる。
【０００５】
かかる問題を解決すべく、本発明者等は、外気圧を検出する外気圧センサの検出値を参照して、車内圧力が急激に変動しないように制御するとともに、車両内外に設置された温度センサの検出値を参照して、車両内外の温度差に応じて車両内外の気圧差を解消するように制御する方法および装置を既に提案している（特開２００１−１８０４８４号公報）。
【０００６】
本発明者等の先の提案によれば、前述した車内圧力の急激な変動を抑制できるので、乗客が耳部に不快感を覚えるという問題は解消できるが、車両内外に温度センサを設置する必要があるため、その配線を含め換気装置全体の構造が複雑になるという問題がある。
【０００７】
また、装置を継続的に使用していると、タバコの煙に含まれる異物や衣服の繊維などがファンやダクト表面に付着して送風に対する抵抗が増加するため、ファンをあらかじめ設定された基準回転数で駆動させていたのでは必要換気風量を維持できなくなる。
【０００８】
しかしながら、本発明者等の先の提案では、かかるファンやダクトの汚れによる換気風量の減少に対応できないため、作業員が定期的にファンやダクトなどの点検・清掃を行う必要があるという問題もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は本発明者等の先の提案の課題に鑑みなされたものであって、より簡素な構成で車両内圧力の急激な変動を抑制することができ、しかもファンやダクトの汚れによる換気風量の減少をも防止できる車両の換気制御方法および換気制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両の換気制御方法の第１形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御方法であって、前記回転式給気手段および回転式排気手段をそれぞれ基準回転数で駆動しながら車両外部の圧力を検出し、検出された圧力に変動があった場合、その圧力変動の車内への伝播を抑制するよう前記回転式給気手段の回転数および回転式排気手段の回転数を補正することを特徴とする。
【００１１】
本発明の車両の換気制御方法の第２形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御方法であって、前記回転式給気手段および回転式排気手段をそれぞれ電動機により基準回転数で駆動しながら、各電動機の回転数および供給電流値を検出し、検出された回転数および供給電流値に基づいて、前記回転式給気手段および回転式排気手段により送風される空気の質量流量が、それぞれ所望質量流量となるよう前記各電動機の回転数を補正することを特徴とする。
【００１２】
本発明の車両の換気制御方法の第３形態は、第１形態と第２形態とを組み合わせて車両の換気をなす車両の換気制御方法であって、前者の換気制御方法が適用されている間は、後者の換気制御方法の適用が禁止されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の車両の換気制御方法の第１形態および第３形態においては、車外の圧力が上昇した場合、回転式給気手段の回転数を減少させるとともに、回転式排気手段の回転数を増加させるものとされるのが好ましい。
【００１４】
本発明の車両の換気制御方法の第２形態および第３形態においては、前記検出された供給電流値と、前記検出された回転数に対応した標準電流値との差に応じて、前記各電動機の回転数を補正するとようにされるのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の車両の換気制御方法の第２形態および第３形態においては、回転数を補正係数を用いて補正するとともに、その補正係数を一定時間毎度に見直すようにされてもよい。
【００１６】
一方、本発明の車両の換気制御装置の第１形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、車外の圧力を検出する車外圧力検出手段と、該車外圧力検出手段の検出値に基づいて車内圧力の変動を抑制する圧力変動抑制手段とを備え、前記圧力変動抑制手段により、給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の車両の換気制御装置の第２形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、前記回転式給気手段を駆動する給気電動機と、前記回転式排気手段を駆動する排気電動機と、前記給気電動機への供給電流を検出する給気供給電流検出手段と、前記排気電動機への供給電流を検出する排気供給電流検出手段と、前記給気電動機の回転数を検出する給気電動機回転数検出手段と、前記排気電動機の回転数を検出する排気電動機回転数検出手段と、前記回転式給気手段の回転数を補正する給気質量流量制御手段と、前記回転式排気手段の回転数を補正する排気質量流量制御手段とを備え、前記給気質量流量制御手段により、前記給気供給電流検出手段および給気電動機回数検出手段の各検出値に基づいて、給気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、前記排気質量流量制御手段により、前記排気供給電流検出手段および排気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の車両の換気制御装置の第３形態は、回転式給気手段および回転式排気手段を制御して車両内空気を換気する車両の換気制御装置であって、車外の圧力を検出する車外圧力検出手段と、該車外圧力検出手段の検出値に基づいて車内圧力の変動を抑制する圧力変動抑制手段と、前記回転式給気手段を駆動する給気電動機と、前記回転式排気手段を駆動する排気電動機と、前記給気電動機への供給電流を検出する給気供給電流検出手段と、前記排気電動機への供給電流を検出する排気供給電流検出手段と、前記給気電動機の回転数を検出する給気電動機回転数検出手段と、前記排気電動機の回転数を検出する排気電動機回転数検出手段と、前記回転式給気手段の回転数を補正する給気質量流量制御手段と、前記回転式排気手段の回転数を補正する排気質量流量制御手段とを備え、前記圧力変動抑制手段により、給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、前記給気質量流量制御手段により、前記給気供給電流検出手段および給気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、給気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、前記排気質量流量制御手段により、前記排気供給電流検出手段および排気電動機回転数検出手段の各検出値に基づいて、排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の車両の換気制御装置の第３形態においては、補正可否判定手段を備え、圧力変動抑制手段により給気回転数指令および排気回転数指令を補正する回転数補正指令が生成され、該回転数補正指令による回転数の補正がなされている間は、前記給気質量流量制御手段および排気質量流量制御手段による制御が禁止されてなるのが好ましい。
【００２０】
本発明の車両の換気制御装置の第１形態および第３形態においては、車外の圧力が上昇した場合、回転式給気手段の回転数を所定速度で減少させるよう制御するとともに、回転式排気手段の回転数を所定速度で増加させるよう制御するようにされてなるのが好ましい。
【００２１】
本発明の車両の換気制御装置の第２形態および第３形態においては、検出された供給電流値と、検出された回転数に対応した標準電流値との差に応じて、回転式給気手段および回転式排気手段の回転数を補正するようにされてなるのが好ましい。
【００２２】
しかして、本発明の車両の換気制御装置は車両に備えられる。
【００２３】
【作用】
本発明は前記のごとく構成されているので、簡素な構成により、車両内圧力の急激な変動および換気質量流量の変動を抑制することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２５】
実施形態１
本発明の実施形態１にかかる車両の換気制御方法が適用される車両換気システム（以下、単に換気システムという）のブロック図を図１に示す。この換気システム１０は、新幹線などの長距離高速交通機関における車両換気システムとして使用されるものであって、図１に示すように、外気を車両内部に供給する給気機構２０と、車両内部の空気を車外に排出する排気機構３０と、給気機構２０および排気機構３０を制御する制御ユニット４０と、外気圧を検出してこの検出値を制御ユニット４０に出力する圧力センサ５０とを主要構成要素としてなる。
【００２６】
図２に示すように、給気機構２０は、給気ファン（回転式給気手段）２１と、給気ファン２１を駆動する給気ファンモータ２１ａと、給気ファンモータ２１ａの回転位置に応じた信号を出力する例えばレゾルバからなる位置センサ２１ｂと、位置センサ２１ｂの出力信号に基づき検出される給気ファンモータ２１ａの回転数を参照しつつ後掲する給気回転数指令ＲＤ１に応じた電力（電流）を給気ファン２１に供給する給気ファンインバータ２２と、給気ファン２１が設置される、車両Ａ内部に外気を通風する給気ダクト２３とから構成される。
【００２７】
また、図２に示すように排気機構３０は、排気ファン（回転式排気手段）３１と、排気ファン３１を駆動する排気ファンモータ３１ａと、排気ファンモータ３１ａの回転位置に応じた信号を出力する例えばレゾルバからなる位置センサ３１ｂと、位置センサ３１ｂの出力信号に基づき検出される排気ファンモータ３１ａの回転数を参照しつつ後掲する排気回転数指令ＲＤ２に応じた電力（電流）を排気ファン３１に供給する排気ファンインバータ３２と、排気ファン３１が設置される、車両Ａ内部の空気を外部に通風する給気ダクト３３とから構成される。
【００２８】
次に、給気ファンインバータ２２および排気ファンインバータ３２の詳細な構成を説明する。
【００２９】
給気ファンインバータ２２は、位置センサ２１ｂの出力信号に基づいてモータ２１ａの回転数を検出する微分器からなる回転数検出器（回転数検出手段）６１Ａと、制御ユニット４０からの給気回転数指令ＲＤ１と回転数検出器６１Ａにより検出される回転数（以下、検出回転数という）ω１との差（偏差）に応じた電流指令を発する回転数制御器６２Ａと、位置センサ２１ｂの出力信号に基づきモータ２１ａに供給される電流を調整するように回転数制御器６２Ａが発する電流指令と後掲する検出電流値ＩＤ１との差（偏差）に応じた制御信号を出力する電流制御器６３Ａと、電流制御器６３Ａが出力する制御信号に応じた電力（電流）をモータ２１ａに供給する電力変換器６４Ａと、電力変換器６４Ａからモータ２１ａに供給される電流値を検出し、検出電流値ＩＤ１として出力する電流検出器（電流検出手段）６５Ａとから構成される。
【００３０】
排気ファンインバータ３２は、位置センサ３１ｂの出力信号に基づいてモータ３１ａの回転数を検出する微分器からなる回転数検出器（回転数検出手段）６１Ｂと、制御ユニット４０からの回転数指令ＲＤ２と回転数検出器６１Ｂにより検出される回転数（以下、検出回転数という）ω２との差（偏差）に応じた電流指令を発する回転数制御器６２Ｂと、位置センサ３１ｂの出力信号に基づきモータ３１ａに供給される電流を調整するように回転数制御器６２Ｂが発する電流指令と後掲する検出電流値ＩＤ２との差（偏差）に応じた制御信号を出力する電流制御器６３Ｂと、電流制御器６３Ｂが出力する制御信号に応じた電力（電流）をモータ３１ａに供給する電力変換器６４Ｂと、電力変換器６４Ｂからモータ３１ａに供給される電流値を検出し、検出電流値ＩＤ２として出力する電流検出器（電流検出手段）６５Ｂとから構成される。
【００３１】
次に、図２および図３を参照して制御ユニット４０を説明する。
【００３２】
制御ユニット４０は、あらかじめ設定される給気ファン２１の基準回転数（以下、給気基準回転数という）ＲＢ１および排気ファン３１の基準回転数（以下、排気基準回転数という）ＲＢ２を後掲する各種回転数補正指令７１、７２、７３を用いて補正するようにして給気回転数指令ＲＤ１および排気回転数指令ＲＤ２を生成し、給気ファンインバータ２２および排気ファンインバータ３２にそれぞれ出力する回転数指令器（基準回転数設定手段）４１と、外気圧の急激な変動が車両Ａ内部に伝わらないように、圧力センサ５０により検出される車外気圧に基づいて給気ファン２１および排気ファン３１の各基準回転数を調節する回転数補正指令７１を生成する車内圧力制御器（圧力変動抑制手段）４２と、車両Ａ内外の温度差により生じる車両Ａ内外の圧力差を解消するとともにファンやダクトの汚れに起因する換気量の減少を補償するように、給気ファン２１および排気ファン３１の各回転数を基準回転数に対して調節する回転数補正指令７２、７３を生成する給気質量流量制御器（給気質量流量制御手段）４３および排気質量流量制御器（排気質量流量制御手段）４４とを備えてなる。
【００３３】
ここで、給気基準回転数ＲＢ１および排気基準回転数ＲＢ２は、例えば車両内外の気圧が等しくかつ気温が後掲する標準気温と一致する条件の下で、車両の定員に応じた所定質量流量の換気を行うことができるように給気ファン２１および排気ファン３１のそれぞれについて設定される回転数とされる。また、このような基準回転数の設定は、以下の原理に従ってなされる。
【００３４】
図４に示すように、一般にファンはその形状、大きさ、回転数によって風量と圧力との関係が決まる。この関係をファンのＰＱ特性と称し、この特性曲線に当該ファンが設置されるダクトの圧力損失特性曲線を重ね合わせることによって、ある回転数Ｎにおける当該ファンの送風量Ｑを求めることができる。このとき送風量Ｑは回転数Ｎに比例し、圧力Ｐは回転数Ｎの２乗に比例する。このことより、例えばある回転数Ｎおよび回転数２Ｎにおける送風量Ｑおよび２Ｑを知ることによって、前掲した所定質量流量Ｑ０に対応する回転数（基準回転数）Ｎ０を算出することができる。
【００３５】
以下、制御ユニット４０の各構成要素を詳細説明する。
【００３６】
回転数指令器４１は、図３に示すように、給気基準回転数ＲＢ１から車内圧力制御器４２が出力する回転数補正指令７１を減算するようにして補正する第１減算器４１ａと、減算器４１ａの出力値に給気質量流量制御器４３が出力する回転数補正指令７２を加算するようにして補正し、給気回転数指令ＲＤ１として出力する第１加算器４１ｂと、排気基準回転数ＲＢ２に車内圧力制御器４２が出力する回転数補正指令７１を加算するようにして補正する第２加算器４１ｃと、第２加算器４１ｃの出力値から排気質量流量制御器４４が出力する回転数補正指令７３を加算するようにして補正し、排気回転数指令ＲＤ２として出力する第２減算器４１ｄとから構成される。
【００３７】
車内圧力制御器４２は、圧力センサ５０により検出される車外圧力の変動量を抽出する圧力変動量抽出回路４２ａと、抽出された変動量を適宜増幅し回転数補正指令７１として出力するアンプ４２ｂとから構成される。
【００３８】
給気質量流量制御器４３は、検出回転数ω１に対応する標準電流値を出力する標準電流値生成器４３ａと、標準電流値と検出電流値ＩＤ１との差（偏差）に応じた回転数補正指令７２を出力する補正指令生成器４３ｂとを備えてなるものとされる。
【００３９】
ここで、標準電流値とは、ファンやダクトの汚れに起因する送風特性の劣化が生じておらずかつ車内外の気温が春季または秋季の平均気温などを参照して決定される気温（標準気温という）と一致している状態でファンモータ２１ａ（３１ａ）を所望回転数で駆動するのに必要とされる電流値をいう。また、このような標準電流値は、例えば検出回転数ω１を独立変数とし標準電流値を従属変数とする関数を標準電流値生成器４３ａに与え、標準電流値生成器４３ａが入力される検出回転数ω１に対応する標準電流値を出力するようにして生成される。また、所望回転数と標準電流値との関係を示すマップを標準電流値生成器４３ａに与えても良い。
【００４０】
補正指令生成器４３ｂは、所定の補正曲線により検出電流値ＩＤ１の標準電流値との偏差に応じた回転数補正指令７２を生成する。ここで、前記補正曲線は、例えば所定運転時間後のメンテンナス前の車両において給気ファンモータ２１ａの回転数および電流値、車内外圧力、車内外気温などを計測し、それらのデータを統計処理することにより得られるものとされる。また、前記偏差と従属変数との関係を表す関数またはマップとして与えられてもよい。
【００４１】
排気質量流量制御器４４は、検出回転数ω２に対応する標準電流値を出力する標準電流値生成器４４ａと、標準電流値と検出電流値ＩＤ２との差（偏差）に応じた回転数補正指令７３を出力する補正指令生成器４４ｂとを備えてなるものとされる。
【００４２】
以下、図５〜図７を参照しながら、かかる構成とされている制御ユニット４０による制御について説明する。始めに、車内圧力制御器４２による補正処理を説明する。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、車外気圧の急激な変化が生じると、車内気圧との差に応じた風量変化が給排気風量に起こり（同図（ｂ）、（ｃ）参照）、車内圧力の変動を引起す（同図（ｄ）参照）。このとき、車外圧力の変化に対して、車内圧力は近似的に１次遅れで追従する。
【００４４】
車外圧力の変化に対する車内圧力の応答時定数Ｔ１は、車両容積とダクトの圧力損失特性に依存するが、１秒から数秒程度と推定される。一方、回転数指令の変化に対する実用的なモータの回転数の応答も数秒である。
【００４５】
車内圧力制御器４２では、ハイパスフィルタとして機能する圧力変動量抽出回路４２ａにより車外圧力の変動分だけを抽出し、この抽出値をアンプ４２ｂにより適宜増幅して、この増幅値を回転数補正指令７１として回転数指令器４１に送出する。回転数指令器４１では給気基準回転数から回転数補正指令７１を減算する一方、排気基準回転数に回転数補正指令７１を加算するようにして給気基準回転数および排気基準回転数をそれぞれ補正する。
【００４６】
これにより、図６（ａ）に示すような車外圧力の変動の影響が車内圧力に及ぶ前に、給気および排気ファン２１，３１の各回転数を調整して（同図（ｂ）、（ｃ）参照）、給排気風量の変動を抑制する（同図（ｄ）、（ｅ）参照）。こうして、車外圧力の車内への伝播による車内圧力の過渡的な変動を抑制するとともに、車外圧力の変化がある程度持続した場合は、車内圧力を車外圧力に徐々に追従させる（同図（ｆ）参照）ことが可能となる。すなわち、標高の変化や気候の変化による車外圧の変化に車内圧力を追従させることが可能となる。
【００４７】
次に、給気質量流量制御器４３および排気質量流量制御器４４による補正処理を説明する。
【００４８】
前掲したとおり給気基準回転数ＲＤ１および排気基準回転数ＲＤ２は、車両内外の気温が標準気温に一致し、かつ車両内外の気圧が等しい状態（以下、基準状態ともいう）の下で、所定の質量流量（以下、必要質量流量という）の換気を行えるよう定められるものである。ここで、空気密度は気温に反比例するため、同一の回転数でファン２１、３１を駆動していても気温が変化すればそれにつれて送風量（質量流量）も変化する。
【００４９】
特に、車内気温は空調装置によりほぼ前記標準気温程度に維持されるため、排気ファン３１を常に排気基準回転数ＲＤ２で運転していても排気質量流量が必要質量流量から大きくずれることはない。一方、車外気温は、例えば夏季や日中には標準気温よりも高くなり、これにより空気密度が小さくなるため給気質量流量が減少する。逆に、冬季や夜間には標準気温よりも低くなり、空気密度は大きくなるため給気質量流量が増加する。
【００５０】
このようにして給気質量流量が変動すると、車両Ａ内外の気圧に定常的な不均衡が生じることとなるため、例えば列車が駅に到着して扉が開放されたときに、車内圧力が急激に変動して乗客が耳部に不快感を生じるといった結果を招くことになる。
【００５１】
また、長期間の運転によりファン、ダクトが汚れるとファンの送風性能が低下したり、ダクトの流路抵抗が増大するといった現象が起こる。すなわち、送風系の特性（以下、送風特性という）が劣化する。このため、基準回転数でファンを駆動していても必要質量流量が得られなくなる。
【００５２】
給気質量流量制御器４３および排気質量流量制御器４４は、このような車両内外の温度差に起因する車両内気圧の変動、および送風特性の劣化に起因する換気質量流量の減少を防止するための補正動作を行う。
【００５３】
まず、給気質量流量制御器４３が車両内外の温度差に起因する車両内気圧の変動を防止するよう基準回転数を補正する補正動作を説明する。
【００５４】
Ａ．外気温が上昇した場合
【００５５】
（１）外気温が上昇すると空気密度が低下し、これにより一定回転数で駆動されている給気ファン２１の送風量（質量流量）が減少する。この結果、給気ファン２１の送風動力が減少し、これにより給気ファンモータ２１ａに供給されている電流が低下する。
【００５６】
（２）給気ファンモータ２１ａへの供給電流が低下すると検出電流値ＩＤ１が標準電流値よりも小さくなり、その偏差が補正指令生成器４３ｂに入力される。補正指令生成器４３ｂは、この偏差を打ち消すようファン回転数を増加させる回転数補正指令７２を生成し、回転数指令器４１に出力する。
【００５７】
（３）回転数指令器４１は、車内圧制御器４２が出力する回転数補正指令７１により補正された基準回転数ＲＢ１を給気質量流量制御器４３が出力する回転数補正指令７２によりさらに補正するようにして給気回転数指令ＲＤ１を生成し、給気ファンインバータ２２に出力する。
【００５８】
（４）給気ファンインバータ２２は、給気回転数指令ＲＤ１を目標値とするファン回転数のフィードバック制御を実施する。これによって、給気ファン２１の回転数が増大し、車内圧の低下が防止される。
【００５９】
Ｂ．外気温が低下した場合
【００６０】
（１１）逆に外気温が低下すると空気密度が増大し、これにより所定回転数で駆動されている給気ファン２１の送風量（質量流量）が増大する。この結果、給気ファン２１の送風動力が増大し、これにより給気ファンモータ２１ａに供給されている電流が増大する。
【００６１】
（１２）給気ファンモータ２１ａへの供給電流が増大すると、検出電流値ＩＤ１が標準電流値よりも大きくなり、その偏差が補正指令生成器４３ｂに入力される。補正指令生成器４３ｂはこの偏差を打ち消すようファン回転数を減少させる回転数補正指令７２を生成し、回転数指令器４１に出力する。
【００６２】
（１３）回転数指令器４１は、車内圧制御器４２が出力する回転数補正指令７１により補正された基準回転数ＲＢ１を給気質量流量制御器４３が出力する回転数補正指令７２によりさらに補正するようにして給気回転数指令ＲＤ１を生成し、給気ファンインバータ２２に出力する。
【００６３】
（１４）給気ファンインバータ２２は、給気回転数指令ＲＤ１を目標値とするファン回転数のフィードバック制御を実施する。これによって、給気ファン２１の回転数が減少され、車内圧の上昇が防止される。
【００６４】
次に、図７を参照して送風特性の劣化による換気量の減少を補償する場合について説明する。
【００６５】
まず、ファンやダクトの汚れが送風系に与える影響を説明する。
【００６６】
ファンやダクトが汚れた場合の現象としては、（１）ファンに異物（たばこの煙に含まれるヤニ、衣服の繊維など）が付着することによる送風能力の低下、（２）ダクト壁に異物が付着すること、あるいは通風路のフィルタ等が目詰まりすることによる圧損の増加、という二通りが考えられる。以下、これらの現象により給気機構２０および排気機構３０の給排気性能がどのような変化するかを示す。
【００６７】
図７に示すように、ファンの回転数を一定に保持したとき、風量と昇圧量との間には、一般に、図に曲線（以下、風量−圧力特性曲線ともいう）Ｌ１で示すような負の相関がある。また、風量と圧損との間には、図に曲線（以下、風量−圧損特性曲線ともいう）Ｌ２で示すような正の相関がある。この結果、ダクト中に配されるファンにより一定回転数で送風を行う場合、この送風系は曲線Ｌ１と曲線Ｌ２との交点（以下、動作点ともいう）Ｐ１における風量および圧損で動作することになる。
【００６８】
ここで、前記（１）のように、ファンの汚れにより送風能力が低下した場合には、同一の回転数、昇圧量でも風量が低下するため、ファンの送風能力を示す風量−昇圧量特性曲線Ｌ１は、左下方にシフトして曲線Ｌ１１のようになる。この結果、動作点Ｐ１は曲線Ｌ２に沿って点Ｐ１１まで移動し、風量と昇圧量がともに減少する。その結果、これらの積である送風動力が減少し、ファンの軸動力が減少する。ここで、前述したようにファンの回転数は一定に保持されているため、トルクが減少してファンモータの駆動電流が減少する。したがって、検出電流の減少によりファンの汚れに起因する送風能力の低下を検知することができる。
【００６９】
また、前記（２）のようにダクトの汚れに起因して圧損が増大した場合には、風量−圧損特性曲線Ｌ２は傾きが全体的に増加するように変形され、図７（ｃ）の曲線Ｌ１２に示すようになる。この結果、動作点Ｐ１は曲線Ｌ１に沿って点Ｐ１２まで移動する。すなわち、風量は減少するが昇圧量は増加する。
【００７０】
ここで、昇圧量増加の割合が風量減少の割合よりも大きければ、これらの積である送風動力は増加し、逆に風量減少の割合が昇圧量増加の割合よりも大きければ、送風動力は減少する。図より、前者の関係があるのは風量−昇圧量特性曲線Ｌ１の傾きの絶対値が大きな部分、すなわち風量−昇圧量特性曲線Ｌ１において閉曲線Ｌ３で囲まれた横軸（風量軸）との交点に近い部分である。
【００７１】
しかしながら、通常は動作点Ｐ１はこの部分にはなく、圧損の増大により送風動力が減少するという関係が成り立つ。
【００７２】
以上より、ファンの汚れにより送風能力が低下した場合、およびダクトの汚れにより圧損が増大した場合、のいずれの場合にも送風動力が減少する。それ故、基準回転数でファンを駆動するのに要する電流の減少を検出することによって、送風特性の劣化を検知することが可能となる。
【００７３】
したがって、送風系統の汚れに起因する特性の劣化についても検出電流値の変化により検知することができ、以下に示すように、前掲した外気温度上昇の場合と同様にして回転数を補正し、換気質量流量の減少を補うことが可能となる。なお、以下の説明においては給気ファン２１を例に取り説明されているが、排気ファン３１についても同様である。
【００７４】
（２１）送風特性の劣化に起因して給気ファンモータ２１ａへの供給電流が低下すると、検出電流値ＩＤ１が標準電流値よりも小さくなり、その偏差が補正指令生成器４３ｂに入力される。
【００７５】
（２２）補正指令生成器４３ｂは、この偏差を打ち消すようファン回転数を増加させる回転数補正指令７２を生成し、回転数指令器４１に出力する。
【００７６】
（２３）回転数指令器４１は、車内圧制御器４２が出力する回転数補正指令７１により補正された基準回転数ＲＢ１を、給気質量流量制御器４３が出力する回転数補正指令７２によりさらに補正するようにして給気回転数指令ＲＤ１を生成し、給気ファンインバータ２２に出力する。
【００７７】
（２４）給気ファンインバータ２２は、給気回転数指令ＲＤ１を目標値とするファン回転数のフィードバック制御を実施する。これによって、給気ファン２１の回転数が増大し、換気質量流量の減少が防止される。
【００７８】
このように、実施形態１の換気システム１０によれば、換気質量流量の変動を検出電流値と標準電流値とを比較するようにして検知し、検出電流値の標準電流値との偏差に応じた回転数補正指令により基準回転数を補正するので、車両内外の温度差に起因する車内圧の変動を防止するとともに、送風系の汚れ（ファンの汚れ、ダクトの汚れ、フィルタの目詰まり等）に起因する換気質量流量の減少をも補償することが可能となる。
【００７９】
したがって、数メートルから数十メートルの配線を必要とし、しかも設置場所の確保にも困難を伴うことが多い温度センサを使用することなく、インバータからファンモータに供給される電流の検出値のみに基づいて、車両内外の温度差に起因する車内圧の変動を防止することが可能となる。これによって、換気システム１０が簡素化される。
【００８０】
また、温度センサ出力では検出できない送風系の特性劣化による換気量の減少をも検出し、補正することが可能となる。
【００８１】
実施形態２
本発明の実施形態２に係る車両換気制御方法が適用される、車両換気システムの要部ブロック図を図８に示す。この実施形態２は実施形態１を改変してなるものであって、車内圧力制御器４２による圧力制御が実行されている間は、給気質量流量制御器４３および排気質量流量制御器４４による制御を禁止しようとするものである。というのは、本来の圧力制御のために車内圧力制御器４２から回転数指令器４１に回転数補正指令が送出されると、その指令に基づいて給気ファン２１および排気ファン３１を加減速させるために電流値が大きく変動する。
【００８２】
このときに、検出電流値に基づいて各質量流量制御器４３、４４が基準回転数を補正したのでは、加減速のための電力調節が行えないこととなって、外圧変動に伴う車内圧力の急激な変動を抑制できなくなるからである。
【００８３】
そこで、この実施形態２では、時々刻々の検出電流値に基づく補正処理を廃止し、外気温の変動および送風特性の劣化は極短時間の間には起こらないものとして、ファンの駆動状態が定常状態であるときに補正量（後掲する補正係数Ｋ１、Ｋ２）を設定し、かつ一定時間毎（例えば１時間毎）に補正量の見直しを行い、この補正量を用いて基準回転数を補正するようにして、車内圧力制御器４２による圧力制御を妨害することなく換気質量流量の変動を防止することを可能とするものとされる。
【００８４】
以下、実施形態２の制御ユニット４０Ａの具体的な構成を説明する。なお、実施形態２の換気システムのその余の構成は実施形態１と同様とされる。
【００８５】
制御ユニット４０Ａは、給気基準回転数ＲＢ１および排気基準回転数ＲＢ２を補正して給気回転数指令ＲＤ３および排気回転数指令ＲＤ４を生成し、給気ファンインバータ２２および排気ファンインバータ３２にそれぞれ出力する回転数指令器（基準回転数設定手段）４１Ａと、実施形態１と同様構成の車内圧力制御器（圧力変動抑制手段）４２と、検出回転数ω１、ω２および検出電流値ＩＤ１、ＩＤ２に基づいて各基準回転数ＲＢ１、ＲＢ２を補正するための補正処理を実施し、この処理結果に応じた補正量修正指令を回転数指令器４１Ａに出力する給気質量流量制御器（質量流量制御手段）４３Ａおよび排気質量流量制御器（質量流量制御手段）４４Ａと、検出回転数ω１、ω２に基づく所定の判定処理を実施し、この判定結果にしたがって補正量修正の許可または禁止する給気補正可否判定部４５および排気補正可否判定部４６とを備えてなる。
【００８６】
回転数指令器４１Ａは、車内圧力制御器４２が出力する回転数補正指令７１を給気基準回転数ＲＢ１から減算するようにして補正する減算器４１ａと、減算器４１ａの出力値に給気質量流量制御器４３Ａが出力する補正係数修正指令７２Ａに基づいて設定される補正係数Ｋ１を乗算するようにして補正し、給気回転数指令ＲＤ３として出力する第１乗算器４１ｅと、車内圧力制御器４２が出力する回転数補正指令７１を排気基準回転数ＲＢ２に加算するようにして補正する加算器４１ｃと、加算器４１ｃの出力値に排気質量流量制御器４４Ａが出力する補正係数修正指令７３Ａに信号に基づいて設定される補正係数Ｋ２を乗算するようにして補正し、排気回転数指令ＲＤ４として出力する第２乗算器４１ｆとから構成される。
【００８７】
また、給気質量流量制御器４３Ａは、給気ファン２１の検出回転数ω１に対応した標準電流値を出力する標準電流値生成器４３ａと、検出電流値ＩＤ１の標準電流値との差（偏差）に応じた補正係数修正指令７２Ａを発する補正係数修正器４３ｃとを備えてなる。
【００８８】
排気質量流量制御器４４Ａは、排気ファン３１の検出回転数ω２に対応した標準電流値を出力する標準電流値生成器４４ａと、検出電流値ＩＤ２の標準電流値との差（偏差）に応じた補正係数修正指令７３Ａを発する補正係数修正器４４ｃとを備えてなる。
【００８９】
以下、図９を参照して給気補正実施可否判定部４５および排気補正可否判定部４６が実施する判定処理と補正処理のアルゴリズムを示す。なお、この補正処理は、有意な温度変動が生じ得る一定時間毎、例えば１時間毎に実施されるものとされる。
【００９０】
ステップＳ１：ファン回転数ωおよびファンモータに供給される電流値ｉを検出するとともに、ファン回転数ωに対応する標準電流値を生成し、ステップＳ２に進む。
【００９１】
ステップＳ２：ファン回転数ωの変化率が所定値εよりも小さいか否かを判定する。ただし、所定値εはファン回転数が変化したかを判定するためにあらかじめ定められる上限値とされる。ファン回転数ωの変化率が上限値εよりも小さいとき（Ｙｅｓ）はステップＳ３に進み、そうでないとき（Ｎｏ）はステップＳ１に戻る。
【００９２】
ステップＳ３：ファン回転数ωの変化率が上限値εよりも小さい状態が持続している持続時間Ｔを計測し、ステップＳ４に進む。
【００９３】
ステップＳ４：持続時間Ｔが所定時間Ｔ０を超えたかを判定する。ただし、所定時間Ｔ０は、ファン回転数が一定回転数で定常状態となったことを判定するためにあらかじめ定められる下限時間とされる。持続時間Ｔが所定時間Ｔ０を超えているとき（Ｙｅｓ）にはステップＳ５に進み、そうでないとき（Ｎｏ）はステップＳ２に戻る。
【００９４】
ステップＳ５：適正電流値ＩＰと、検出電流値ＩＤとを比較し、ステップＳ６に進む。
【００９５】
ステップＳ６：検出電流値ＩＤの適正電流値ＩＰからの偏差に応じて補正係数Ｋを修正し、処理を終了する。
【００９６】
このように、実施形態２においては、ファン回転数が一定回転で定常状態であることが確認されたときの検出電流値ＩＤに基づいて、基準回転数ＲＤを補正するための補正係数Ｋ１、Ｋ２を設定するものとされるため、車内圧力制御器４２による車内圧制御を妨害することなく車両内外の気温差によって生じる車両内外の圧力差を解消し、換気質量流量の変動を防止することが可能となる。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、車外圧力の急激な変動が車内に伝播されるのが抑制されるという優れた効果が得られる。
【００９８】
また、本発明の好ましい形態によれば、温度センサを設けることなく外気温の変動による給気質量流量の変動を抑制することができるととともに、ファンやダクトの汚れに起因する換気質量流量の減少も同様に防止できるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１にかかる車両の換気制御方法が適用される車両換気システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】同システムのより詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】制御ユニットのより詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】各ファンの基準回転数を決定する原理を説明するためのグラフ図である。
【図５】車内圧の変動を抑制する制御を実行しない場合の各物理量の変化の様子を示すグラフ図であり、（ａ）は車外気圧の変化を示し、（ｂ）および（ｃ）はこれに伴う給排気風量それぞれの変化を示し、（ｄ）はこの結果生じる車内気圧の変化を示す。
【図６】車内圧の変動を抑制する制御を実行する場合の各物理量の変化の様子を示すグラフ図であり、（ａ）は車内気圧の変化を示し、（ｂ）および（ｃ）はこの変化に対応して前記制御を行ったときの給排気ファンそれぞれの回転数の変化を示し、（ｄ）および（ｅ）はこれに伴う給排気風量それぞれの変化を示し、（ｆ）はこの結果生じる車内気圧の変化を示す。
【図７】送風特性の劣化による送風量の減少を補償する制御を実行する場合の各物理量の関係を示すグラフ図であり、（ａ）は基準状態における送風量と圧力との関係を示し、（ｂ）はこの関係に対するファンの汚れによる影響を示し、（ｃ）はこの関係に対するダクトの汚れによる影響を示す。
【図８】本発明の実施形態２にかかる車両の換気制御方法が適用される車両換気システムの要部を示すブロック図である。
【図９】同システムの制御ユニットにおける補正処理のアルゴリズムを示す流れ図である。
【符号の説明】
１０　　車両換気システム
２０　　給気機構
２１　　給気ファン（回転式給気手段）
３０　　排気機構
３１　　排気ファン（回転式排気手段）
４０　　制御ユニット
４１　　回転数指令器（基準回転数設定手段）
４２　　車内圧力制御器（圧力変動抑制手段）
４３　　給気質量流量制御器（質量流量制御手段）
４４　　排気質量流量制御器（質量流量制御手段）
５０　　圧力センサ
６２Ａ、６２Ｂ　回転数検出器（回転数検出手段）
６６Ａ、６６Ｂ　電流検出器（電流検出手段）
Ａ　　車両
【図１】
2004136804.tif 000003
【図２】
2004136804.tif 000004
【図３】
2004136804.tif 000005
【図４】
2004136804.tif 000006
【図５】
2004136804.tif 000007
【図６】
2004136804.tif 000008
【図７】
2004136804.tif 000009
【図８】
2004136804.tif 000010
【図９】
2004136804.tif 000011