(57)【要約】【課題】鉄道車両の現在の車内温度に基づいて車内の温度を調整する空調装置を制御する空調制御方法を提供する。【解決手段】車外に設置される車外温度センサ４によって、車外温度を測定するステップと、空調装置２が車内から空気を吸入する吸入部２２に設置される吸入部温度センサ５ａ，５ｂによって、吸入部温度を測定するステップと、車内の壁１１に設置される壁部温度センサ６によって、壁部温度を測定するステップと、車外温度に基づいて定められる重み値によって吸入部温度および壁部温度をそれぞれ重み付けして特定される第１数式によって現在の車内温度を算出する算出ステップと、車内温度に基づいて空調装置２を制御する制御信号を出力する出力ステップとを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の現在の車内温度に基づいて車内の温度を調整する空調装置を制御する空調制御方法であって、
車外に設置される車外温度センサによって、車外温度を測定するステップと、
前記空調装置が車内から空気を吸入する吸入部に設置される吸入部温度センサによって、吸入部温度を測定するステップと、
前記車内の壁部に設置される壁部温度センサによって、壁部温度を測定するステップと、
前記車外温度に基づいて定められる重み値によって前記吸入部温度および前記壁部温度をそれぞれ重み付けして特定される第１数式を用いて現在の車内温度を算出する第１算出ステップと、
前記車内温度に基づいて空調装置を制御する制御信号を出力する出力ステップと、
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項２】
鉄道車両の現在の車内温度に基づいて車内の温度を調整する空調装置を制御する空調制御方法であって、
車外に設置される車外温度センサによって、車外温度を測定するステップと、
前記車内の壁部に設置される壁部温度センサによって、壁部温度を測定するステップと、
前記車内の座席下部に設置される座席下部温度センサによって、座席下部温度を測定するステップと、
前記車外温度に基づいて定められる重み値によって前記壁部温度および前記座席下部温度をそれぞれ重み付けして特定される第２数式を用いて現在の車内温度を算出する第２算出ステップと、
前記車内温度に基づいて空調装置を制御する制御信号を出力するステップと、
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項３】
前記車内の座席下部に設置される座席下部温度センサによって、座席下部温度を測定するステップと、
前記車外温度に基づいて定められる重み値によって前記壁部温度および前記座席下部温度をそれぞれ重み付けして特定される第２数式を用いて現在の車内温度を算出する第２算出ステップと、
を更に有し、
前記出力ステップでは、冷房に設置されているとき、前記第１算出ステップで算出した前記車内温度に基づいて求めた制御信号を出力し、暖房に設定されているとき、前記第２算出ステップで算出した前記車内温度に基づいて求めた制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御方法。
【請求項４】
前記空調装置の換気口に設置される換気口温度センサによって、換気口からの新鮮空気の温度である換気口温度を測定するステップと、
メモリから前記換気口温度に対応する補正値を読み出すとともに、前記現在の車内温度に前記補正値を加算して現在の車内温度を補正するステップと、
を更に有し、
前記出力ステップでは、補正後の前記現在の車内温度を出力する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の空調制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用の空調装置を制御して車内温度を調整する空調制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に鉄道車両には空調装置が搭載されており、車両室内の温度は、空調制御装置によって制御されている。
【０００３】
図１２に示すように、車両１の上部には、空調装置２が設けられている。空調装置２は、吹出部２１ａ，２１ｂ及び吸入部２２を有しており、吹出部２１ａ，２１ｂからは空調装置２によって温度調整された空気が吹き出され、吸入部２２からは車両１の室内を循環した戻り空気が吸入される。
【０００４】
空調装置２を制御する空調制御装置３は、例えば、図１２に示すように吸入部２２に設置される吸入部温度センサ５ａ，５ｂ、車両１の壁１１に設置される壁部温度センサ６、車両１の座席１２下に設置される座席下部温度センサ７でそれぞれ測定された温度T21〜T4を用いて求められる現在の車内温度Tnと予め定められた目標温度との温度偏差から吹出部２１ａ，２１ｂからの吹き出し空気の温度や風量等を制御する制御信号Ｓを出力し、車内が目標温度になるように調整している。
【０００５】
このように、車内の空調制御には現在の車内温度を基準としているが、例えば、図１３に示すように、空調制御装置９は、冷房設定時には、吸入部温度センサ５ａ，５ｂと壁部温度センサ６でそれぞれ測定された温度T2，T3の平均値Tn5を現在の車内温度Tnとして利用している。また、空調制御装置９は、暖房設定時には、壁部温度センサ６と座席下部温度センサ７でそれぞれ測定された温度T3，T4の平均値Tn6を現在の車内温度Tnとして利用している。
【０００６】
また、吹出部の温度と吸入部の温度との温度差（温度偏差）を算出し、算出した温度差に応じて温度を設定する設定値を求めて空調装置を制御する技術もある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、温度差に応じて設定値を補正することも記載されている。
【特許文献１】特開平11-348780号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のような複数の温度センサ５ａ〜７で測定された温度の平均値Tn5，Tn6を現在の車内温度として利用する方法や、特許文献１のように固定された単純な方法で現在の車内温度を決定して利用する方法では、車内環境や車外環境の影響を受けた正確な現在の車内温度を算出することはできない。
【０００８】
例えば、車内温度は、車外温度、換気で室内に入る新鮮空気の換気等の影響を受けている。そのため、従来の車内温度の算出方法では、実際の車内温度と温度センサ５ａ〜７からの温度によって算出された車内温度との間に乖離が生じている。実際の車内温度と算出された車内温度との間に乖離が生じていた場合、空調制御装置３による空調制御の結果、車内が寒すぎたり、暑すぎたりするように正確な調整が行われないことがあった。
【０００９】
また、車内温度は場所によって異なるとともに窓やドアからも空気が排出されるなど、実際の車内の温度と吸入部の温度とが大きく異なるため、特許文献１に記載されているような吹出部の温度と吸入部の温度のみに基づいて温度を調整する方法でも、広い車内を快適な温度に調整することは困難である。
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明は、車両用の空調装置を制御して車内温度を調整する際の測定によって得られる車内温度と実際の車内温度との乖離を減少させて車内温度を制御する空調測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴に係る空調制御方法は、鉄道車両の現在の車内温度に基づいて車内の温度を調整する空調装置を制御する空調制御方法であって、車外に設置される車外温度センサによって、車外温度を測定するステップと、空調装置が車内から空気を吸入する吸入部に設置される吸入部温度センサによって、吸入部温度を測定するステップと、車内の壁部に設置される壁部温度センサによって、壁部温度を測定するステップと、車外温度に基づいて定められる重み値によって吸入部温度および壁部温度をそれぞれ重み付けして特定される第１数式を用いて現在の車内温度を算出する第１算出ステップと、車内温度に基づいて空調装置を制御する制御信号を出力する出力ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、鉄道車両の車両用の空調装置を制御して車内温度を調整する際の測定によって得られる車内温度と実際の車内温度との乖離を減少させて車内温度を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図面を用いて本発明の最良の実施形態に係る空調制御方法について説明する。図１は、最良の実施形態に係る空調制御方法を実現する空調制御装置３を備える鉄道車両（車両）１を表わす図である。車両１の上部に設けられる空調装置２は、温度調整された空気を吹出部２１ａ，２１ｂから吹き出し、車両１の内部（車内）を循環した空気を吸入部２２から吸入する。空調装置２は、複数の温度センサと接続される空調制御装置３からの制御に従って、空気を温度調整する。
【００１４】
空調装置２は、図２に示すように換気口２３を備えており、車両１の外部（車外）の新鮮空気を換気口２３から車内に入れて換気を行っている。この換気口２３は、翼２３０を備えている。翼２３０は軸２３１によって支えられて角度を変えることで、車内に入れる新鮮空気の量すなわち、換気量を調整することができる。
【００１５】
例えば、図２中の（ｉ）では翼２３０によって換気口２３が閉じられており、車内に新鮮空気が入らない状態である。また、図２中の（ii）では翼２３０が傾いて換気口２３が開かれて車内に新鮮空気が入る状態であり、（iii）では翼２３０が更に傾いて（ii）の状態よりも多くの新鮮空気が車内に入る（換気量が多い）状態である。
【００１６】
空調制御装置３には、図１に示すように車両１の外部に設置される車外温度センサ４によって測定された車外温度T1、吸入部２２に設置される吸入部温度センサ５ａ，５ｂによって測定された吸入部温度T2、車両１内の壁１１に設置される壁部温度センサ６によって測定された壁部温度T3、及び車両１内の座席１２の下部に設置される座席下部温度センサ７によって測定された座席下部温度T4が入力される。
【００１７】
空調制御装置３は、図３に示すように、入力した温度T1〜T4をＡ/Ｄ変換回路３１ａ〜３１ｅによってアナログ値からディジタル値に変換し、マイコン３０によってディジタル値の温度T1〜T4を用いて現在の車両１内の車内温度Tnを求め、求めた現在の車内温度Tnに基づいて空調制御を行う制御信号Ｓを出力し、空調装置２を制御する。
【００１８】
マイコン３０は、図３に示すように、係数特定部３２、平均値算出部３３、算出部３４、出力部３５及び空調制御部３６を備えている。
【００１９】
係数特定部３２は、車外温度センサ４で測定された車外温度T1を用いて、算出部３４で用いる重み値を求める係数αを特定する。例えば、係数特定部３２は、予め定められメモリ（図示せず）に記憶される車外温度T1と係数αとの関係を表わす係数グラフ（図５，７）から、車外温度T1に対応する係数αを特定して算出部３４に出力する。ここで、冷房設定時と暖房設定時に用いられる係数グラフはそれぞれ異なっており、各車外温度T1に対する係数αは、例えば、人為的に車外温度が変化する環境下において、各センサによって測定された温度T1〜T4等を考慮して予め求められた値が用いられている。なお、図３に示す例では、吸入部温度T2には、吸入部温度センサ５ａで測定された吸入部温度T21と吸入部温度センサ５ｂで測定された吸入部温度T22との平均値を用いる。
【００２０】
図４及び図５を用いて、冷房設定時に利用される係数αの一例について説明する。図４に示すのは、車外温度T1が２０℃〜６０℃まで変化した時の吸入部温度T2、壁部温度T3、実測値の車内温度である実測車内温度T5の変化である。ここで、実測車内温度T5は、係数αを定めるために、車外温度T1を各温度環境に人為的に設定した理想的な測定条件で求めた車両１内の温度である。
【００２１】
図４に示された関係から、実測車内温度T5は、車外温度T1が６０℃の時には壁部温度T3と一致する傾向にあり、車外温度T1が低くなる（２０℃に近づく）につれて吸入部温度T2と壁部温度T3の平均値に近づく傾向にあることがわかる。したがって、重みを定める係数αは、図５のように０〜０．５の間で設定される。すなわち、図５に示すように、車外温度T1が２０℃のときの係数αは「０．５」、車外温度T1が４０℃のときの係数αは「０．２５」、車外温度T1が６０℃のときの係数αは「０」である。
【００２２】
この係数αにより、冷房設定時の車内温度Tnは、吸入部温度T2、壁部温度T3及び係数αによって、式１（第１数式）のように表される。
【００２３】
Ｔｎ＝（Ｔ2×α）＋（Ｔ3×（１−α））  ・・・（１）
すなわち、冷房設定時の吸入部温度T2の重みは「α」であり、壁部温度T3の重みは「１−α」である。したがって、図５を用いて上述したように車外温度T1が２０℃のときの係数αは「０．５」であるので、吸入部温度T2の重みは「０．５」、壁部温度T3の重みも「０．５」になる。また、車外温度T1が仮に６０℃のときの係数αは「０」であるので、吸入部温度T2の重みは「０」、壁部温度T3の重みは「１」になる。
【００２４】
続いて、図６及び図７を用いて、暖房設定時に利用される係数αについて説明する。図６に示すのは、車外温度T1が−２０℃〜２０℃まで変化した時の壁部温度T3、座席下部温度T4、実測車内温度T5の変化である。実測車内温度T5は上述したように、理想的な測定条件下で求めた温度であるが、暖房設定時には車外温度T1が同一であっても換気量が多い場合（換気量：大）の実測車内温度T51と換気量が少ない場合（換気量：小）の実測車内温度T52とは異なる。ここで、空調制御装置３は、換気口２３から入力される翼２３０の調整のレベルＬによって、換気量の大小を判断する。空調制御装置３は、例えば、換気口２３の翼２３０が図２の（iii）で示したような状態を換気量大とし、換気口２３の翼２３０が図２の（ｉ）や（ii）で示したような状態を換気量小とする。
【００２５】
図６に示された関係から、換気量が大の場合、車内温度は、外気温度が２０℃のときには壁部温度T3と一致する傾向にあり、車外温度T1が低くなる（−２０℃に近づく）につれて座席下部温度T4に近づく傾向にある。したがって、換気量が大の場合、重みを定める係数αは、図７のように０〜１．０の間で設定される。すなわち、図７に示すように、車外温度T1が−２０℃のときの係数αは「１．０」、車外温度T1が０℃のときの係数αは「０．５」、車外温度T1が２０℃のときの係数αは「０」である。
【００２６】
また、換気量が小の場合、車内温度は、外気温度が２０℃の時には壁部温度T3と座席下部温度T4の平均値と一致する傾向にあり、車外温度T1が低くなるにつれて座席下部温度T4に近づく傾向にある。したがって、換気量が小の場合、係数αは、図７のように０．５〜１．０の間で設定される。すなわち、図７に示すように、車外温度T1が−２０℃の時の係数αは「１．０」、車外温度T1が０℃のときの係数αは「０．７５」、車外温度T1が２０℃のときの係数αは「０．５」である。
【００２７】
この係数αにより、暖房設定時の車内温度Tnは、壁部温度T3、座席下部温度T4及び係数αによって、式２（第２数式）のように表される。
【００２８】
Ｔｎ＝（Ｔ3×（１−α））＋（Ｔ4×α）  ・・・（２）
すなわち、暖房設定時の壁部温度T3の重みは「１−α」であり、座席下部温度T4の重みは「α」である。したがって、図７を用いて上述したように換気量大で車外温度T1が−２０℃のときの係数αは「１．０」であるので、壁部温度T3の重みは「０」、座席下部温度T4の重みは「１．０」になる。また、換気量大で車外温度T1が２０℃のときの係数αは「０」であるので、壁部温度T3の重みは「１」、座席下部温度T4の重みは「０」になる。
【００２９】
換気量小の場合、図７を用いて上述したように車外温度T1が−２０℃のときの係数αは「１．０」であるので、壁部温度T3の重みは「０」、座席下部温度T4の重みは「１．０」になる。一方、換気量小で車外温度T1が２０℃のときの係数αは「０．５」であるので、壁部温度T3の重みは「０．５」、座席下部温度T4の重みも「０．５」になる。
【００３０】
算出部３４は係数特定部３２によって特定された係数αを用いて上述した式（１）によって算出した車内温度Tn1と、上述した式（２）によって算出した車内温度Tn2を出力する。
【００３１】
出力部３５は、冷房設定時には車内温度Tn1を車内温度Tnとして出力し、暖房設定時には車内温度Tn2を車内温度Tnとして出力する。
【００３２】
空調制御部３６は、出力部３５から出力された車内温度Tnに基づいて、従来と同様に空調装置２に制御信号Ｓを送信する。
【００３３】
なお、上述した例では、暖房設定時の係数αは「換気量大」の場合と「換気量小」の場合の大小二つのレベルに分けて設定されていたが、更に細かいレベルに分けて設定することで、厳密な車内温度Tnの算出をすることができる。
【００３４】
〈変形例〉
続いて、本発明の変形例に係る空調制御方法について説明する。以下の説明において、上述した構成と同一又は類似の構成については同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３５】
図８は、変形例に係る空調制御方法を実現する空調制御装置３ａを備える車両１ａを表わす図である。車両１ａの上部に備えられる空調装置２ａは、図9に示すように、換気口２３に換気口温度センサ８を備えている点で異なる。換気口温度センサ８は、図９（ｂ）に示すように翼２３０が開き、換気口２３を通過して外部から空調装置２ａ内に入る新鮮空気の温度を測定する。
【００３６】
空調制御装置３ａには、温度センサ４〜７によって測定された温度T1〜T4とともに、換気口温度センサ８によって測定された換気口温度T6が入力される。空調制御装置３ａは、入力した温度T1〜T4と同様に換気口温度T6をＡ/Ｄ変換回路３１ｆによってディジタル値に変換し、マイコン３０ａによってディジタル値の温度T1〜T4，T6から現在の車両１ａ内の車内温度Tnを求め、この現在の車内温度Tnに基づいて空調制御を行う制御信号Ｓを出力し、空調装置２を制御する。
【００３７】
マイコン３０ａは、図３で上述したマイコン３０と比較して、換気口温度センサ８によって測定された換気口温度T6が入力される第２係数特定部３７を備えている。
【００３８】
第２係数特定部３７は、換気口温度T6を用いて、算出部３４で車内温度Tnの補正に用いる換気温度係数βを特定する。例えば、第２係数特定部３７は、予め定められてメモリ（図示せず）に記憶される車外温度T1と換気温度係数βとの関係を表わす係数グラフ（図１１）から、車外温度T1に対応する換気温度係数βを特定して算出部３４ａに出力する。
【００３９】
図１１を用いて、換気温度係数βの一例について説明する。図１１に示すのは、車外温度T1が０℃〜６０℃の場合に車内温度Tnの補正に用いる換気温度係数βの一例である。図１１によれば、車外温度T1が０℃の場合には換気温度係数βはβ3であり、車外温度T1が２０℃の場合には換気温度係数βはβ2であり、車外温度T1が４０℃の場合には換気温度係数βは０であり、仮に車外温度T1が６０℃の場合には換気温度係数βはβ1である。
【００４０】
この換気温度係数βにより、冷房設定時の車内温度Tnは、吸入部温度T2、壁部温度T3、係数α及び換気温度係数βによって、式３のように表される。
【００４１】
Tn3＝（T2×α）＋（T3×（１−α））＋β  ・・・（３）
また、暖房設定時の車内温度Tnは、壁部温度T3、座席下部温度T4係数α及び換気温度係数βによって、式４のように表される。
【００４２】
Tn4＝（T3×（１−α））＋（T4×α）＋β  ・・・（４）
算出部３４は、上述した式（３）によって算出した車内温度Tn3と、上述した式（４）によって算出した車内温度Tn4を出力する。
【００４３】
出力部３５は、冷房設定時には車内温度Tn3を車内温度Tnとして出力し、暖房設定時には車内温度Tn4を車内温度として出力する。
【００４４】
空調制御部３６は、出力部３５から出力された車内温度Tnに基づいて、制御信号Ｓを生成し、空調装置２ａに生成した制御信号Ｓを送信する。
【００４５】
なお、換気温度係数βに関する係数グラフは冷房設定時に使用する係数グラフと暖房設定時に使用する係数グラフ等、複数の係数グラフを設定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る空調制御方法を実現する車両の構成を示す図である。
【図２】本発明の最良の実施形態に係る空調制御方法を実現する車両の構成を示す他の図である。
【図３】本発明の最良の実施形態に係る空調制御方法を実現する空調制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図４】本発明の最良の実施形態に係る空調制御方法において冷房制御で使用される温度との関係を説明するグラフである。
【図５】本発明の最良の実施形態に係る空調制御方法において冷房制御で使用される外気温度と係数の関係を表わすグラフである。
【図６】本発明の最良の実施形態に係る空調制御方法において暖房制御で使用される温度との関係を説明するグラフである。
【図７】本発明の最良の実施形態に係る空調制御方法において暖房制御で使用される外気温度と係数の関係を表わすグラフである。
【図８】本発明の最良の実施形態の変形例に係る空調制御方法を実現する車両の構成を示す図である。
【図９】本発明の最良の実施形態の変形例に係る空調制御方法で利用される換気口温度センサについて説明する図である。
【図１０】本発明の最良の実施形態の変形例に係る空調制御方法を実現する空調制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図１１】本発明の最良の実施形態の変形例に係る空調制御方法において使用される外気温度と換気温度係数の関係を表わすグラフである。
【図１２】従来の空調制御方法が実現される車両の構成を説明する図である。
【図１３】従来の空調制御方法を実現する空調制御装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１ａ…車両
１１…壁
１２…座席
２，２ａ…空調装置
２１ａ，２１ｂ…吹出部
２２…吸入部
２３…換気口
２３０…翼
２３１…軸
３，３ａ…空調制御装置
３０，３０ａ…マイコン
３１ａ〜３１ｆ…A/D変換回路
３２…係数特定部
３３…平均値算出部
３４，３４ａ…算出部
３５…出力部
３６…空調制御部
３７…第２係数特定部
４…車外温度センサ
５ａ，５ｂ…吸入部温度センサ
６…壁部温度センサ
７…座席下部温度センサ
８…換気口温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009090739.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009090739.tif 000011
【図１０】
2009090739.tif 000012
【図１１】
2009090739.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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