特開 2016-43714 鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-43714(P2016-43714A)

(43)【公開日】2016年4月4日

(54)【発明の名称】鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステム

(51)【国際特許分類】

   B61D 35/00 20060101AFI20160307BHJP

【ＦＩ】

   B61D35/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-166928(P2014-166928)

(22)【出願日】2014年8月19日

(71)【出願人】

【識別番号】000004617

【氏名又は名称】日本車輌製造株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】室田 満秋

(72)【発明者】

【氏名】中尾 稔

(72)【発明者】

【氏名】中村 康介

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 肇

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 英明

(72)【発明者】

【氏名】田中 慎一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 恭平

(57)【要約】

【課題】停電時に汚物処理装置に電力及び圧縮空気を供給して、汚物処理装置を作動させることができる鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムを提供すること。
【解決手段】停電時に、通常電源２０と汚物処理装置１０との電気的な接続状態、及びメインバッテリ３０と補助電動空気圧縮装置４０との電気的な接続状態が遮断され、且つバックアップバッテリ５０と汚物処理装置１０との電気的な接続状態、及びバックアップバッテリ５０と補助電動空気圧縮装置４０との電気的な接続状態が確保される。よって、バックアップバッテリ５０の電力を汚物処理装置１０及び補助電動空気圧縮装置４０に供給できる。また、圧縮空気がメイン配管を通って汚物処理装置１０に供給される状態から、補助配管を通って汚物処理装置１０に供給される状態へ切換わる。こうして、停電時に、補助電動空気圧縮装置４０が生成した圧縮空気を汚物処理装置１０に送り込むことができる。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄道車両に設けられて電力及び圧縮空気によって作動する汚物処理装置と、
電力によって駆動して圧縮空気を生成する電動空気圧縮装置と、
前記汚物処理装置に電力を供給可能な通常電源と、
前記電動空気圧縮装置に電力を供給可能なメインバッテリと、
前記汚物処理装置へ圧縮空気を送り込むための通常エア通路とを備えた鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、
停電時に電力を供給するためのバックアップバッテリと、
停電時に前記通常電源と前記汚物処理装置との電気的な接続状態、及び前記メインバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を遮断し、且つ前記バックアップバッテリと前記汚物処理装置との電気的な接続状態、及び前記バックアップバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を確保する電源切換回路と、
前記電動空気圧縮装置から前記汚物処理装置へ圧縮空気を送り込むための補助エア通路と、
停電時に前記通常エア通路のエア供給状態を遮断し、且つ前記補助エア通路のエア供給状態を確保するエア通路切換手段と、
を設けたことを特徴とする鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステム。

【請求項2】

請求項１に記載された鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、
前記電動空気圧縮装置は、パンタグラフを動かすための圧縮空気を貯留する補助エアタンクと、前記補助エアタンクに生成した圧縮空気を送り込む補助電動空気圧縮機とを備えた補助電動空気圧縮装置であることを特徴とする鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステム。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載された鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、
前記電源切換回路は、停電時から電力復旧したとき、前記通常電源と前記汚物処理装置との電気的な接続状態、及び前記メインバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を確保し、且つ前記バックアップバッテリと前記汚物処理装置との電気的な接続状態、及び前記バックアップバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を遮断する停電検知リレーを有することを特徴とする鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステム。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れかに記載された鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、
前記通常電源と前記バックアップバッテリとが充電用回路で接続されていて、
前記充電用回路には、前記通常電源から前記バックアップバッテリへ電力を供給して前記バックアップバッテリを充電可能な充電器が設けられていることを特徴とする鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステム。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４の何れかに記載された鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、
前記補助エア通路には、前記汚物処理装置へ送り込む圧縮空気の空気圧が不足しているか否かを検知する圧力スイッチが設けられていて、
前記電源切換回路は、前記圧力スイッチが前記空気圧の不足を検知したときにのみ、前記バックアップバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を確保することを特徴とする鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、停電時に汚物処理装置を確実に作動させることができる鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、下記特許分献１に記載されているように、鉄道車両には汚物処理装置が設けられている。この汚物処理装置は、圧縮空気が供給されることによって、移送タンク内の排泄物を汚物タンクへ送り込むことができるようになっている。また、汚物処理装置は、電源回路及び制御回路を備えているため、電力が供給されることによって、作動できるようになっている。

【0003】

ここで、従来において、汚物処理装置に電力を供給するための電気回路を、図１２を用いて説明する。図１２に示すように、汚物処理装置２１０は通常電源２２０に電気的に接続されている。このため、通常時において、汚物処理装置２１０は、通常電源２２０から電力が供給されることによって作動している。また、この電気回路ＤＫ１において、停電時のように通常電源２２０からの電力供給が遮断された場合に備え、メインバッテリ２３０と補助電動空気圧縮装置２４０が設けられている。

【0004】

補助電動空気圧縮装置２４０は、図示しないパンタグラフを如何なる時でも動かすことができるように、パンタグラフに供給する圧縮空気を生成するものである。このため、補助電動空気圧縮装置２４０は、メインバッテリ２３０に電気的に接続されている。そして、メインバッテリ２３０は、図示しない照明、放送、列車無線等の重要機器に電気的に接続されるとともに、汚物処理装置２１０に電気的に接続されている。このため、この電気回路ＤＫ１では、停電時に、メインバッテリ２３０の電力が汚物処理装置２１０及び補助電動空気圧縮装置２４０に供給されることになる。

【0005】

また、従来において、汚物処理装置２１０に圧縮空気を供給するための空気回路（空気回路ツナギ図）を、図１３を用いて説明する。図１３に示すように、鉄道車両の進行方向に延びる１本のメイン配管３１０が、各車両の床下に配置されていて、圧縮空気がメイン配管３１０を流れるようになっている。メイン配管３１０を流れる圧縮空気は、鉄道車両に設けられている図示しないブレーキ制御装置、側引戸装置、車体傾斜装置等に供給される。また、メイン配管３１０から１本の分岐配管３１０ｄが分岐していて、汚物処理装置２１０に接続されている。このため、この空気回路ＫＫ１では、メイン配管３１０を流れる空気が分岐配管３１０ｄを通って汚物処理装置２１０に供給されることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−１０６８５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来では、長時間停電した場合に、電力及び圧縮空気が汚物処理装置に供給されなくなり、確実に作動させることができないという問題点があった。即ち、停電によって通常電源２２０からの電力供給が遮断されると、図１２に示すように、汚物処理装置２１０は、通常電源２２０から電力を得ることができなくなるため、メインバッテリ２３０から電力を得る必要がある。これに対して、メインバッテリ２３０は、照明、放送、列車無線等の重要機器に対して優先的に電力を供給するようになっている。そして、メインバッテリ２３０は、圧縮空気を生成する補助電動空気圧縮装置２４０に電力を供給し続けると、やがてメインバッテリ２３０がすぐに上がってしまうことになる。こうして、停電時に、汚物処理装置２１０にメインバッテリ２３０の電力を供給することができないという問題点があった。

【0008】

また、停電時には、圧縮空気の消費が抑えられるようになっている。しかし、汚物処理装置２１０を作動させるためには、大量の圧縮空気を供給する必要がある。このため、停電時に、図１３に示すように、仮に汚物処理装置２１０がメイン配管３１０を流れる圧縮空気を使用すると、空気回路ＫＫ１が落ちてしまうことがある。その結果、停電から電力復旧したとき、緊急ブレーキが作動した状態になるとともに、パンタグラフを動かすことができなくなる。こうして、停電時に、汚物処理装置２１０にメイン配管３１０を流れる圧縮空気を供給することができないという問題点があった。

【0009】

そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、停電時に汚物処理装置に電力及び圧縮空気を供給して、汚物処理装置を確実に作動させることができる鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムは、鉄道車両に設けられて電力及び圧縮空気によって作動する汚物処理装置と、電力によって駆動して圧縮空気を生成する電動空気圧縮装置と、前記汚物処理装置に電力を供給可能な通常電源と、前記電動空気圧縮装置に電力を供給可能なメインバッテリと、前記汚物処理装置へ圧縮空気を送り込むための通常エア通路とを備えたものであって、停電時に電力を供給するためのバックアップバッテリと、停電時に前記通常電源と前記汚物処理装置との電気的な接続状態、及び前記メインバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を遮断し、且つ前記バックアップバッテリと前記汚物処理装置との電気的な接続状態、及び前記バックアップバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を確保する電源切換回路と、前記電動空気圧縮装置から前記汚物処理装置へ圧縮空気を送り込むための補助エア通路と、停電時に前記通常エア通路のエア供給状態を遮断し、且つ前記補助エア通路のエア供給状態を確保するエア通路切換手段と、を設けたことを特徴とする。

【0011】

この場合には、停電時に、電源切換回路が、通常電源と汚物処理装置との電気的な接続状態、及びメインバッテリと電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を遮断する。同時に、電源切換回路は、バックアップバッテリと汚物処理装置との電気的な接続状態、及びバックアップバッテリと電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を確保する。このため、停電時に、バックアップバッテリの電力を汚物処理装置及び電動空気圧縮装置に供給することができる。従って、汚物処理装置は、電気的に作動することができ、補助電動空気圧縮装置は、大量の圧縮空気を生成することができる。

【0012】

また、停電時に、エア通路切換手段により、通常エア通路のエア供給状態が遮断され、且つ補助エア通路のエア供給状態が確保される。このため、停電時に、電動空気圧縮装置が大量に生成した圧縮空気を補助エア通路を通して汚物処理装置に送り込むことができる。従って、停電時であっても、汚物処理装置に電力及び圧縮空気を供給することができ、確実に作動させることができる。

【0013】

また、本発明に係る鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、前記電動空気圧縮装置は、パンタグラフを動かすための圧縮空気を貯留する補助エアタンクと、前記補助エアタンクに生成した圧縮空気を送り込む補助電動空気圧縮機とを備えた補助電動空気圧縮装置であることが好ましい。

【0014】

この場合には、汚物処理装置に圧縮空気を送り込むための装置として、既存の補助電動空気圧縮装置を用いる。このため、新たな電動空気圧縮装置を設置する必要がなくて、既存設備を利用するため、スペース面及びコスト面において優れたシステムになる。

【0015】

また、本発明に係る鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、前記電源切換回路は、停電時から電力復旧したとき、前記通常電源と前記汚物処理装置との電気的な接続状態、及び前記メインバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を確保し、且つ前記バックアップバッテリと前記汚物処理装置との電気的な接続状態、及び前記バックアップバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を遮断する停電検知リレーを有することが好ましい。

【0016】

この場合には、停電時から電力復旧したとき、停電検知リレーによって、汚物処理装置では、バックアップバッテリからの電力供給から、通常電源からの電力供給へ自動的に切換えることができる。また、同時に、補助電動空気圧縮装置では、バックアップバッテリからの電力供給から、メインバッテリからの電力供給へ自動的に切換えることができる。

【0017】

また、本発明に係る鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、前記通常電源と前記バックアップバッテリとが充電用回路で接続されていて、前記充電用回路には、前記通常電源から前記バックアップバッテリへ電力を供給して前記バックアップバッテリを充電可能な充電器が設けられていることが好ましい。

【0018】

この場合には、通常時に、通常電源の電力がバックアップバッテリに供給されて、バックアップバッテリを充電できる。このため、停電時において、十分に充電されたバックアップバッテリの電力を、汚物処理装置及び補助電動空気圧縮装置に供給することができる。

【0019】

また、本発明に係る鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムにおいて、前記補助エア通路には、前記汚物処理装置へ送り込む圧縮空気の空気圧が不足しているか否かを検知する圧力スイッチが設けられていて、前記電源切換回路は、前記圧力スイッチが前記空気圧の不足を検知したときにのみ、前記バックアップバッテリと前記電動空気圧縮装置との電気的な接続状態を確保することが好ましい。

【0020】

この場合には、圧力スイッチが汚物処理装置へ送り込む圧縮空気の空気圧の不足を検知したときにのみ、バックアップバッテリと電動空気圧縮装置との電気的な接続状態が確保される。このため、このときには、バックアップバッテリから電動空気圧縮装置へ電力が供給され、汚物処理装置が圧縮空気を必要とする状況で、電動空気圧縮装置は圧縮空気を生成することができる。逆に言えば、汚物処理装置へ送り込む圧縮空気の空気圧が十分足りているときには、バックアップバッテリと電動空気圧縮装置との電気的な接続状態が遮断される。このため、このときには、バックアップバッテリから電動空気圧縮装置へ電力が供給されず、圧縮空気が無駄に生成されるのを防止できる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムによれば、停電時に汚物処理装置に電力及び圧縮空気を供給して、汚物処理装置を確実に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】汚物処理装置を模式的に示した図である。

【図2】本実施形態において、汚物処理装置に電力を供給するための電気回路を示した図である。

【図3】電気回路の動作を示したフローチャートである。

【図4】通常時の電気回路の電力供給状態を示した図である。

【図5】停電したときの電気回路の電力供給状態を示した図である。

【図6】電源切換スイッチを押圧した後の電気回路の電力供給状態を示した図である。

【図7】停電時から電力復旧した直後の電力供給状態を示した図である。

【図8】リセットスイッチを押圧したときの電力供給状態を示した図である。

【図9】本実施形態において、汚物処理装置に圧縮空気を供給するための空気回路を示した図である。

【図10】通常時の空気回路で圧縮空気が流れる状態を示した図である。

【図11】停電時の空気回路で圧縮空気が流れる状態を示した図である。

【図12】従来において、汚物処理装置に電力を供給するための電気回路を示した図である。

【図13】従来において、汚物処理装置に圧縮空気を供給するための空気回路を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明に係る鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムの実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、汚物処理装置１０を模式的に示した図である。

【0024】

＜汚物処理装置１０の構成＞
汚物処理装置１０は、鉄道車両に設けられていて、図１に示すように、洋式便器１１と、小便器１２と、汚物タンク１３とを備えている。洋式便器１１及び小便器１２は、それぞれ汚水配管１４，１５を介して汚物タンク１３に接続されている。

【0025】

洋式便器１１は、真空処理構造が採用されたものである。この洋式便器１１では、排泄物を直接受けるボウル１１ａが移送タンク１１ｂに接続されていて、移送タンク１１ｂは汚水配管１４を介して汚物タンク１３に接続されている。

【0026】

ボウル１１ａ内の排泄物を流す際、先ず、密閉された移送タンク１１ｂ内の圧力を下げて、真空引きが行われる。そして、ボウル１１ａと移送タンク１１ｂとを連通状態にする。これにより、ボウル１１ａ内の排泄物が移送タンク１１ｂへ引き込まれる。

【0027】

次に、移送タンク１１ｂ内を密閉にして、移送タンク１１ｂに圧縮空気を送り込み、移送タンク１１ｂ内を加圧する。そして、移送タンク１１ｂと汚水配管１４とを連通状態にする。これにより、移送タンク１１ｂ内の排泄物が押し出されて、汚水配管１４を通って汚物タンク１３へ送り込まれる。

【0028】

一方、小便器１２では、排泄物が汚水配管１５を通ってそのまま汚物タンク１３へ流れる。汚水配管１５には、ノーマルオープン型のホースバルブ１６が設けられている。このホースバルブ１６の開閉動作は、電力が供給されることによって制御されている。

【0029】

上述したように、加圧された移送タンク１１ｂから排泄物が汚物タンク１３へ送り込まれる際、汚物タンク１３も加圧されることになる。これにより、汚物タンク１３内の臭気が、汚水配管１５及び小便器１２を通って、車内へ漏れ出るおそれがある。従って、ホースバルブ１６は、排泄物が汚物タンク１３へ送り込まれる際、臭気が汚水配管１５を逆流しないように、閉じられる。

【0030】

こうして、汚物処理装置１０は、圧縮空気が供給されることによって排泄物を流すことができるとともに、電力が供給されることによってホースバルブ１６等の機器を操作できるようになっている。ここで、図２は、本実施形態において、汚物処理装置１０に電力を供給するための電気回路ＤＫを示した図である。

【0031】

＜電気回路ＤＫの構成＞
図２に示すように、電気回路ＤＫでは、汚物処理装置１０の他に、通常電源２０と、メインバッテリ３０と、補助電動空気圧縮装置４０とが設けられている。なお、汚物処理装置１０は、電源回路１７と制御回路１８とを有し、電源回路１７及び制御回路１８に電力が供給されることによって作動する。

【0032】

通常電源２０は、通常時に、汚物処理装置１０に電力を供給するとともに、図示しない照明、放送、列車無線等の重要機器に電力を供給するものである。この通常電源２０は、導線２１を介して上記した重要機器に電気的に接続されている。

【0033】

導線２１から分岐した導線２２は、汚物処理装置１０の電源回路１７に電気的に接続されていて、リレー７０の接点７０ａが閉じている状態で電源回路１７に電力供給可能である。また、導線２１から分岐した導線２３は、汚物処理装置１０の制御回路１８に電気的に接続されていて、リレー７０の接点７０ｂが閉じている状態で制御回路１８に電力供給可能である。

【0034】

メインバッテリ３０は、停電時のように通常電源２０からの電力供給が遮断された場合であっても、重要機器に電力を供給するものである。メインバッテリ３０は、導線３１から分岐した導線３２に電気的に接続されていて、導線３１，３２を介して重要機器に電力を供給できるようになっている。なお、メインバッテリ３０は、停電時であっても確実に重要機器に電力を供給できるように、通常電源２０とは電気的に切り離されている。

【0035】

補助電動空気圧縮装置４０は、図示しないパンタグラフを如何なる時でも動かすことができるように、パンタグラフに供給する圧縮空気を生成するための既存の電動空気圧縮装置である。この補助電動空気圧縮装置４０は、導線３１から分岐した導線４１に電気的に接続されていて、リレー８０の接点８０ａが閉じている状態でメインバッテリ３０から電力が供給される。

【0036】

ところで、鉄道車両が事故等によって停電すると、通常電源２０からの電力供給が遮断されることになる。このため、汚物処理装置１０は、通常電源２０から電力を得ることができない。また、停電時に、メインバッテリ３０は、重要機器に優先的に電力を供給するようになっている。このため、補助電動空気圧縮装置４０及び汚物処理装置１０は、メインバッテリ３０が上がってしまうことを防止するため、メインバッテリ３０から電力を得ることが好ましくない。

【0037】

そこで、本実施形態では、メインバッテリ３０とは別に、バックアップバッテリ５０が新たに設けられている。更に、従来の電気回路に、電源切換回路６０が新たに設けられている。この電源切換回路６０は、通常電源２０と汚物処理装置１０との電気的な接続状態を遮断し、バックアップバッテリ５０と汚物処理装置１０との電気的な接続状態を確保するようになっている。また、電源切換回路６０は、メインバッテリ３０と補助電動空気圧縮装置４０との電気的な接続状態を遮断し、バックアップバッテリ５０と補助電動空気圧縮装置４０との電気的な接続状態を確保するようになっている。

【0038】

バックアップバッテリ５０は、停電時に、汚物処理装置１０及び補助電動空気圧縮装置４０に電力を供給するものである。ここで、導線５１の一端５１ａが補助電動空気圧縮装置４０に電気的に接続され、導線５１の他端５１ｂがバックアップバッテリ５０に電気的に接続されている。そして、通常時には、リレー８０の接点８０ｂが開いているため、バックアップバッテリ５０の電力が、補助電動空気圧縮装置４０に供給されないようになっている。

【0039】

また、バックアップバッテリ５０と通常電源２０とを電気的に接続するために、導線５２が設けられている。導線５２の一端５２ａは導線５１に接続され、導線５２の他端５２ｂは導線２１に接続されている。この導線５２には充電器１００が設けられていて、通常時には、リレー９０の接点９０ａが閉じている。このため、通常時には、通常電源２０の電力がバックアップバッテリ５０に供給されて、バックアップバッテリ５０が充電されるようになっている。

【0040】

ここで、導線２１のうちバックアップバッテリ５０から導線５２の一端５２ａまでの部分と、導線５２と、導線２１のうち通常電源２０から導線５２の他端５２ｂまでの部分とが、本発明の「充電用回路」に相当する。

【0041】

電源切換回路６０では、導線５１から分岐した導線６１が、上流側（図２上側）と下流側（図２下側）とで並列状になっている。導線６１の上流側の並列状の部分のうち一方では、電源切換スイッチ６２とリレー９０の接点９０ｂが設けられ、他方では、リレー７０の接点７０ｆとリレー９０の接点９０ｃとリセットスイッチ６５が設けられている。また、導線６１の下流側の並列状の部分のうち一方では、圧力スイッチ６３とリレー８０のコイル８０ｃが設けられ、他方では、リレー７０のコイル７０ｃが設けられている。

【0042】

また、導線６１から分岐した導線６６は、汚物処理装置１０の電源回路１７に電気的に接続されている。そして、電源回路１７は、通常時にリレー７０の接点７０ｄが開いているため、バックアップバッテリ５０から電力が供給されない。また、導線６１から分岐した導線６７は、汚物処理装置１０の制御回路１８に電気的に接続されている。そして、制御回路１８は、通常時にリレー７０の接点７０ｅが開いているため、バックアップバッテリ５０から電力が供給されない。

【0043】

電源切換スイッチ６２は、手動で押圧されると接点を閉じて、通常電源２０からの電源系統をバックアップバッテリ５０からの電源系統に切換えるものである。圧力スイッチ６３は、汚物処理装置１０へ送り込む圧縮空気の空気圧が不足しているか否かを検知するものである。そして、圧力スイッチ６３は、その空気圧の不足を検知したときにのみ、接点を閉じるようになっている。リセットスイッチ６５は、手動で押圧されると接点を開いて、バックアップバッテリ５０からの電源系統を通常電源２０からの電源系統に切換えるものである。

【0044】

リレー７０は、コイル７０ｃが通電されて励磁すると、接点７０ａ，７０ｄを開閉するとともに、接点７０ｂ，７０ｅを開閉するようになっている。また、リレー８０は、コイル８０ｃが通電されて励磁すると、接点８０ａ，８０ｂを開閉するようになっている。

【0045】

ここで、通常電源２０から延びる導線２１には、リレー９０のコイル９０ｄが設けられている。リレー９０のコイル９０ｄは、通常時に通常電源２０によって、通電されている。このため、通常時に、リレー９０のコイル９０ｄが励磁することで、リレー９０の接点９０ｂ，９０ｃが開くようになっている。

【0046】

一方、リレー９０のコイル９０ｄは、停電時に通常電源２０の電力供給が遮断されるため、通電されなくなる。このため、停電時に、リレー９０のコイル９０ｄが消磁して、リレー９０の接点９０ｂ，９０ｃが閉じるようになっている。なお、リレー９０の接点９０ａは、コイル９０ｄが励磁されることで閉じ、コイル９０ｄが消磁されることで開くようになっている。このリレー９０が、本発明の「停電検知リレー」に相当する。

【0047】

次に、本実施形態の電気回路ＤＫの動作について、図３〜図８を用いて説明する。図３は、電気回路ＤＫの動作を示したフローチャートである。なお、図４〜図８において、通電状態である導線が太線で示されている。

【0048】

＜通常時＞
図４は、通常時の電気回路ＤＫの電力供給状態を示した図である。図４に示すように、通常時（図３のステップＳ１）、通常電源２０からの電力供給が確保されている。これにより、通常電源２０の電力は、汚物処理装置１０の電源回路１７及び制御回路１８に供給される。このため、汚物処理装置１０は、電気的に作動することができる。また、通常電源２０の電力は、充電器１００によってバックアップバッテリ５０に供給される。このため、バックアップバッテリ５０を充電することができる。

【0049】

一方、リレー９０のコイル９０ｄは通電されて励磁しているため、接点９０ｂ，９０ｃが開いている。このため、バックアップバッテリ５０の電力は、電源切換回路６０へ供給されない。また、リレー８０の接点８０ａが閉じているのに対して、リレー８０の接点８０ｂが開いている。このため、補助電動空気圧縮装置４０は、メインバッテリ３０から電力を得ることができる。

【0050】

＜停電したとき＞
図５は、停電したときの電気回路ＤＫの電力供給状態を示した図である。図５に示すように、停電したとき（図３のステップＳ２）、通常電源２０からの電力供給が遮断される。これにより、汚物処理装置１０の電源回路１７及び制御回路１８は、電力を得ることができなくなる。そして、リレー９０のコイル９０ｄが通電されなくて消磁するため、接点９０ｂ，９０ｃが閉じる。なお、このときには、接点９０ａが開くため、バックアップバッテリ５０の電力が通常電源２０に供給されることはない。

【0051】

＜停電時に電源切換スイッチを押圧したとき＞
図６は、電源切換スイッチ６２を押圧した後の電気回路ＤＫの電力供給状態を示した図である。停電した後、電源切換スイッチ６２を押圧すると（図３のステップＳ３）、図５に示した状態から電源切換スイッチ６２の接点が閉じる。これにより、リレー７０のコイル７０ｃ及びリレー８０のコイル８０ｃが通電される。なお、圧力スイッチ６３は、汚物処理装置１０へ送り込む圧縮空気の空気圧が不足していることを検知していて、その接点を閉じている。

【0052】

この結果、リレー７０のコイル７０ｃが励磁されるため、図５に示した状態から図６に示すように、接点７０ａが開くのに対して接点７０ｄが閉じ、且つ接点７０ｂが開くのに対して接点７０ｅが閉じる。これにより、バックアップバッテリ５０の電力は、汚物処理装置１０の電源回路１７及び制御回路１８に供給される。こうして、汚物処理装置１０では、停電時に、通常電源２０からの電力供給から、バックアップバッテリ５０からの電力供給に切換えられて、電気的に作動することができる。

【0053】

また、リレー８０のコイル８０ｃが励磁されるため、接点８０ａが開くのに対して接点８０ｂが閉じる。これにより、バックアップバッテリ５０の電力は、補助電動空気圧縮装置４０に供給される。こうして、補助電動空気圧縮装置４０では、停電時に電源切換スイッチ６２が押圧されることで、メインバッテリ３０からの電力供給から、バックアップバッテリ５０からの電力供給に切換えられて、駆動することができる。

【0054】

従って、補助電動空気圧縮装置４０の駆動により、パンタグラフを動かすための圧縮空気を十分確保できて、停電時であってもパンタグラフが動かない事態を確実に防止できる。また、メインバッテリ３０では、停電時に、補助電動空気圧縮装置４０及び汚物処理装置１０に電力を供給することがないため、照明、放送、列車無線等の重要機器に供給する電力を十分確保できる。

【0055】

この電源切換回路６０では、図６に示すように、リレー７０のコイル７０ｃが励磁されると、接点７０ｆが閉じる。このため、電流が導線６１の上流側の並列状の部分のうち他方に流れるようになり、リレー７０のコイル７０ｃが励磁され続ける。これにより、接点７０ｄ，７０ｅが閉じ且つ接点７０ａ，７０ｂが開いた状態が維持される。こうして、電源切換回路６０は、自己保持回路になっている。

【0056】

＜停電時から電力復旧したとき＞
図７は、停電時から電力復旧した直後の電力供給状態を示した図である。図７に示すように、通常電源２０からの電力供給が復活する（図３のステップ４）。これにより、リレー９０のコイル９０ｄが通電されて励磁して、リレー９０の接点９０ｂ，９０ｃが開く。このため、リレー７０のコイル７０ｃ及びリレー８０のコイル８０ｃが通電されなくなって、消磁する。

【0057】

従って、図７に示した状態から図４に示すように、接点７０ａが閉じるのに対して接点７０ｄが開き、且つ接点７０ｂが閉じるのに対して接点７０ｅが開く。こうして、汚物処理装置１０では、停電時から電力復旧したとき、バックアップバッテリ５０からの電力供給から、通常電源２０からの電力供給へ自動的に切換えられるようになっている。

【0058】

また、図７に示した状態から図４に示すように、接点８０ａが閉じるのに対して接点８０ｂが開く。こうして、補助電動空気圧縮装置４０では、停電時から電力復旧したとき、バックアップバッテリ５０からの電力供給から、メインバッテリ３０からの電力供給へ自動的に切換えられるようになっている。

【0059】

＜停電時にリセットスイッチを押圧したとき＞
図８は、リセットスイッチ６５を押圧したときの電力供給状態を示した図である。図６に示した停電時の状態からリセットスイッチ６５を押圧すると（図３のステップＳ５）、図８に示すように、リセットスイッチ６５の接点が開く。これにより、リレー７０のコイル７０ｃ及びリレー８０のコイル８０ｃが通電されなくなって、消磁する。

【0060】

従って、図８に示した状態から図２に示すように、接点７０ａが閉じるのに対して接点７０ｄが開き、且つ接点７０ｂが閉じるのに対して接点７０ｅが開く。また、接点８０ａが閉じるのに対して接点８０ｂが開く。こうして、通常電源２０の電力が復旧するのを待機した状態になる。そして、通常電源２０の電力供給が復活すれば、図４に示すように、通常電源２０の電力が汚物処理装置１０の電源回路１７及び制御回路１８に供給され、メインバッテリ３０の電力が補助電動空気圧縮装置４０に供給されることになる。よって、リセットスイッチ６５を手動で操作することによって、汚物処理装置１０及び補助電動空気圧縮装置４０の電源を切換えることができる。

【0061】

ところで、上述したように、汚物処理装置１０は、電力だけでなく圧縮空気が供給されることによって、適切に作動することができる。このため、以下に、停電時であっても圧縮空気が汚物処理装置１０に供給される構成について説明する。図９は、本実施形態において、汚物処理装置１０に圧縮空気を供給するための空気回路ＫＫを示した図（空気回路ツナギ図）である。

【0062】

＜空気回路ＫＫの構成＞
図９に示すように、空気回路ＫＫでは、鉄道車両の進行方向に延びる１本のメイン配管１１０が、各車両の床下に配置されている。このメイン配管１１０には、圧縮空気が流れるようになっている。ここで、図９には、２つの車両を跨ぐ空気回路が示されていて、図９の中央に２つの車両を連結する連結器１２０が示されている。

【0063】

メイン配管１１０は、図示しない分岐した配管を介して、各車両に設けられたブレーキ制御装置、側引戸装置、車体傾斜装置等に接続されている。このため、メイン配管１１０を流れる圧縮空気が、ブレーキ制御装置、側引戸装置、車体傾斜装置に送り込まれて、これら各装置が作動するようになっている。

【0064】

ここで、図９の左側のメイン配管１１０をメイン配管１１０ａと呼び、図９の右側のメイン配管１１０をメイン配管１１０ｂと呼ぶことにする。メイン配管１１０ａ，１１０ｂを流れる圧縮空気は、連結器１２０を介して互いに行き来することができるようになっている。

【0065】

上述した補助電動空気圧縮装置４０は、パンタグラフを動かすための圧縮空気を貯留する補助エアタンク４２と、補助エアタンク４２に生成した圧縮空気を送り込む補助電動空気圧縮機４３とを備えている。補助エアタンク４２は、メイン配管１１０ａから分岐した分岐配管１１０ｃに接続されている。なお、上述した電気回路ＤＫにおいて、補助電動空気圧縮装置４０に供給される電力は、詳細には補助電動空気圧縮機４３に送り込まれている。

【0066】

また、上述した汚物処理装置１０は、メイン配管１１０ｂから分岐した分岐配管１１０ｄに接続されている。このため、通常時には、メイン配管１１０ｂを流れる圧縮空気が分岐配管１１０ｄを通って汚物処理装置１０に送り込まれて、汚物処理装置１０が作動する。

【0067】

ところで、停電時には、圧縮空気の消費が抑えられるようになっている。しかし、汚物処理装置１０を作動させるには、大量の圧縮空気を供給する必要がある。このため、仮に汚物処理装置１０がメイン配管１１０ｂを流れる圧縮空気を使用すると、空気回路ＫＫが落ちてしまうおそれがある。

【0068】

そこで、本実施形態では、既存の補助電動空気圧縮装置４０を用いて、停電時に汚物処理装置１０に圧縮空気を供給することに特徴がある。即ち、停電時であっても、上述したように、バックアップバッテリ５０から補助電動空気圧縮機４３に電力が供給される。このため、補助電動空気圧縮機４３は、大量の圧縮空気を生成して、生成した圧縮空気を補助エアタンク４２に送り込むことができる。これにより、補助エアタンク４２内の圧縮空気を汚物処理装置１０に供給して、汚物処理装置１０を作動させることができる。以下、補助エアタンク４２内の圧縮空気を汚物処理装置１０に供給する構成について説明する。

【0069】

空気回路ＫＫでは、従来の空気回路に対して、補助配管１３０と三方弁１３１及び補助配管１４０と三方弁１４１が、新たに設けられている。補助配管１３０の一端１３０ａは、連結器１２０に接続され、補助配管１３０の他端１３０ｂは、分岐配管１１０ｃの途中に接続されている。

【0070】

三方弁１３１は、補助配管１３０の他端１３０ｂに設けられている。このため、三方弁１３１を手動で回すことで、補助エアタンク４２内の圧縮空気が分岐配管１１０ｃを通ってメイン配管１１０ａに送り込まれる状態と、補助エアタンク４２内の圧縮空気が分岐配管１１０ｃの一部を通って補助配管１３０に送り込まれる状態とを切換えることができる。なお、三方弁１３１は、簡単に操作できるように、床下ではなく車内に配置されている。

【0071】

補助配管１４０の一端１４０ａは、連結器１２０に接続され、補助配管１４０の他端１４０ｂは、分岐配管１１０ｄの途中に接続されている。補助配管１３０，１４０を流れる圧縮空気は、連結器１２０を介して互いに行き来することができるようになっている。

【0072】

三方弁１４１は、補助配管１４０の他端１４０ｂに設けられている。このため、三方弁１４１を手動で操作することで、補助配管１４０内の圧縮空気が分岐配管１１０ｄの一部を通って汚物処理装置１０に送り込まれる状態と、メイン配管１１０ｂ内の圧縮空気が分岐配管１１０ｄを通って汚物処理装置１０に送り込まれる状態とを切換えることができる。なお、三方弁１４１は、簡単に操作できるように、床下ではなく車内に配置されている。

【0073】

これら三方弁１３１，１４１が、本発明の「エア通路切換手段」に相当する。また、メイン配管１１０ａ，１１０ｂと分岐配管１１０ｄとが、本発明の「通常エア通路」に相当する。また、分岐配管１１０ｃの一部と補助配管１３０，１４０と分岐配管１１０ｄの一部とが、本発明の「補助エア通路」に相当する。

【0074】

ここで、図９に示すように、電気回路ＤＫで説明した圧力スイッチ６３（図４参照）は、補助配管１４０内の圧縮空気の空気圧を検知できるように、補助配管１４０に設けられている。この圧力スイッチ６３は、補助配管１４０から汚物処理装置１０へ送り込む圧縮空気の空気圧が不足していると検知したときにのみ、接点を閉じる。このため、汚物処理装置１０が圧縮空気を必要としている状況で、補助電動空気圧縮装置４０が生成した圧縮空気を汚物処理装置１０に送り込むようになっている。

【0075】

言い換えると、補助配管１４０から汚物処理装置１０へ送り込む圧縮空気の空気圧が十分足りているときには、圧力スイッチ６３の接点が開く。これにより、リレー８０のコイル８０ｃが通電されなくて消磁するため、接点８０ｂが開くのに対して接点８０ａが閉じる（図４参照）。従って、バックアップバッテリ５０から補助電動空気圧縮装置４０（補助電動空気圧縮機４３）へ電力が供給されず、圧縮空気が無駄に生成されるのを防止できるようになっている。

【0076】

次に、本実施形態の空気回路ＫＫの動作について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１において、圧縮空気が流れる配管が太線で示されている。

【0077】

＜通常時＞
図１０は、通常時に空気回路ＫＫで圧縮空気が流れる状態を示した図である。図１０に示すように、通常時、補助エアタンク４２内の圧縮空気は、分岐配管１１０ｃを通って、メイン配管１１０ａに送り込まれる。また、メイン配管１１０ｂを流れる圧縮空気は、分岐配管１１０ｄを通って、汚物処理装置１０に送り込まれる。こうして、通常時に汚物処理装置１０は作動することができる。なお、メイン配管１１０ａ，１１０ｂを流れる圧縮空気は、ブレーキ制御装置、側引戸装置、車体傾斜装置にも送り込まれるようになっている。

【0078】

＜停電時＞
図１１は、停電時に空気回路ＫＫで圧縮空気が流れる状態を示した図である。停電時では、上述したように、補助電動空気圧縮機４３は、バックアップバッテリ５０からの電力供給によって（図６参照）、大量の圧縮空気を生成する。これにより、補助エアタンク４２は、停電時であっても大量の圧縮空気を供給することができる状態になる。

【0079】

そこで、停電時において、三方弁１３１及び三方弁１４１を手動で切換える。これにより、補助エアタンク４２内の圧縮空気は、分岐配管１１０ｃの一部と補助配管１３０，１４０と分岐配管１１０ｄの一部を通って、汚物処理装置１０に送り込まれる。このため、停電時であっても、汚物処理装置１０は、メイン配管１１０ａ，１１０ｂを流れる圧縮空気を使用せずに、作動することができる。

【0080】

＜本実施形態の作用効果＞
本実施形態によれば、停電時に、電源切換スイッチ６２を押圧すると、図６に示すように、電源切換回路６０が、通常電源２０と汚物処理装置１０との電気的な接続状態、及びメインバッテリ３０と補助電動空気圧縮装置４０との電気的な接続状態を遮断する。同時に、電源切換回路６０は、バックアップバッテリ５０と汚物処理装置１０との電気的な接続状態、及びバックアップバッテリ５０と補助電動空気圧縮装置４０との電気的な接続状態を確保する。このため、停電時に、バックアップバッテリ５０の電力を汚物処理装置１０及び補助電動空気圧縮装置４０に供給することができる。従って、汚物処理装置１０は、電気的に作動することができ、補助電動空気圧縮装置４０は、大量の圧縮空気を生成することができる。

【0081】

また、停電時に、図１１に示すように、三方弁１３１，１４１を手動で回すと、圧縮空気がメイン配管１１０ａ，１１０ｂと分岐配管１１０ｄを通って汚物処理装置１０に供給される状態から、圧縮空気が分岐配管１１０ｃの一部と補助配管１３０，１４０と分岐配管１１０ｄの一部を通って汚物処理装置１０に供給される状態へ、切換わる。このため、停電時に、補助電動空気圧縮装置４０が大量に生成した圧縮空気を汚物処理装置１０に送り込むことができる。従って、停電時であっても、汚物処理装置１０に電力及び圧縮空気を供給することができ、確実に作動させることができる。

【0082】

具体的に、汚物処理装置１０では、図１に示すように、停電時に供給される圧縮空気によって、移送タンク１１ｂ内の排泄物を汚物タンク１３へ流すことができる。また、停電時に供給される電力によって、ホースバルブ１６等を適切に開閉させることができ、汚物タンク１３内の臭気が、汚水配管１５及び小便器１２を通って、車内へ漏れ出ることを防止できる。こうして、停電時であっても、汚物処理装置１０を適切に作動させることができ、万が一の時の旅客サービスを向上させることができる。

【0083】

また、本実施形態によれば、汚物処理装置１０に圧縮空気を送り込むための装置として、既存の補助電動空気圧縮装置４０を用いている。このため、新たな電動空気圧縮装置を設置する必要がなくて、既存設備を利用するため、スペース面及びコスト面において優れたシステムになる。

【0084】

また、本実施形態によれば、停電時から電力復旧したとき、図７に示した状態から図４に示すように、リレー９０によって、汚物処理装置１０では、バックアップバッテリ５０からの電力供給から、通常電源２０からの電力供給へ自動的に切換えることができる。また、同時に、補助電動空気圧縮装置４０では、バックアップバッテリ５０からの電力供給から、メインバッテリ３０からの電力供給へ自動的に切換えることができる。

【0085】

また、本実施形態によれば、図４に示すように、充電器１００が設けられているため、通常時に、通常電源２０の電力がバックアップバッテリ５０に供給されて、バックアップバッテリ５０を充電できる。このため、停電時において、十分に充電されたバックアップバッテリ５０の電力を、汚物処理装置１０及び補助電動空気圧縮装置４０に供給することができる。

【0086】

また、本実施形態によれば、図６に示すように、圧力スイッチ６３が汚物処理装置１０へ送り込む圧縮空気の空気圧の不足を検知したときにのみ、バックアップバッテリ５０と補助電動空気圧縮装置４０との電気的な接続状態が確保される。このため、このときには、バックアップバッテリ５０から補助電動空気圧縮装置４０へ電力が供給され、汚物処理装置１０が圧縮空気を必要とする状況で、補助電動空気圧縮装置４０が圧縮空気を生成することができる。逆に言えば、汚物処理装置１０へ送り込む圧縮空気の空気圧が十分足りているときには、バックアップバッテリ５０と補助電動空気圧縮装置４０との電気的な接続状態が遮断される。このため、このときには、バックアップバッテリ５０から補助電動空気圧縮装置４０へ電力が供給されず、圧縮空気が無駄に生成されるのを防止できる。

【0087】

以上、本発明に係る鉄道車両用汚物処理装置のバックアップシステムの実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施形態では、汚物処理装置１０に圧縮空気を送り込むために、既存の補助電動空気圧縮装置４０を用いたが、新たに設置する電動空気圧縮装置を用いても良い。
また、本実施形態の電気回路ＤＫにおいて、本発明の「電源切換回路」を構成する際に、リレー、スイッチの数及び配置は、適宜変更可能である。
また、本実施形態の空気回路ＫＫにおいて、本発明の「通常エア通路」、「補助エア通路」「エア通路切換手段」を構成する際に、配管、三方弁の数及び配置は適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0088】

１０ 汚物処理装置
２０ 通常電源
３０ メインバッテリ
４０ 補助電動空気圧縮装置
４２ 補助エアタンク
４３ 補助電動空気圧縮機
５０ バックアップバッテリ
６０ 電源切換回路
６２ 電源切換スイッチ
６３ 圧力スイッチ
６５ リセットスイッチ
７０，８０，９０ リレー
１００ 充電器
１１０，１１０ａ，１１０ｂ メイン配管
１１０ｃ，１１０ｄ 分岐配管
１３０，１４０ 補助配管
１３１，１４１ 三方弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】