特許 7011693 鉄道車両のトイレ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】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-18

(45)【発行日】2022-01-27

(54)【発明の名称】鉄道車両のトイレバックアップシステム

(51)【国際特許分類】

   B61D 35/00 20060101AFI20220119BHJP

【ＦＩ】

B61D35/00 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020157377

(22)【出願日】2020-09-18

【審査請求日】2020-09-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000221616

【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000196587

【氏名又は名称】西日本旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】521475989

【氏名又は名称】川崎車両株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】黒岩 順子

(72)【発明者】

【氏名】田中 修司

(72)【発明者】

【氏名】中村 哲也

(72)【発明者】

【氏名】土屋 良雄

(72)【発明者】

【氏名】山中 拓也

(72)【発明者】

【氏名】木村 晋也

(72)【発明者】

【氏名】塩田 嶺明

(72)【発明者】

【氏名】三宅 修

【審査官】志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特許第６３３８９６９（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｄ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力及び圧縮空気によって作動し、通常時にトイレ電源から電力供給を受けるトイレユニットと、
停電時に電力を供給するためのサブバッテリと、
通常時に通常電源から電力が供給され、圧縮空気を生成する通常空気圧縮機と、
前記通常空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための通常エア通路と、
通常時には電力供給されず、停電時に前記サブバッテリから電力が供給され、圧縮空気を生成するトイレ用空気圧縮機と、
前記トイレ用空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための補助エア通路と、
前記トイレユニットに供給するための圧縮空気のエア通路を、前記通常エア通路または前記補助エア通路のいずれかに切り替える切替装置と、
停電時に操作される切替操作スイッチと、
前記トイレユニットに供給するための電力供給源を、前記トイレ電源と前記サブバッテリとの間で切り替え可能であるとともに、停電時に前記切替操作スイッチが操作されると、前記サブバッテリと前記トイレ用空気圧縮機との間の電気回路を接続する電源切替回路と、
停電時に前記トイレユニット及び前記トイレ用空気圧縮機とは異なる機器に電力を供給するメインバッテリと、を備え、
前記電源切替回路は、前記通常時及び前記停電時の何れの状態でも、前記トイレ用空気圧縮機に対して前記メインバッテリを電気的に分離している、鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項2】

前記メインバッテリからの電力によって駆動してパンタグラフを動作させる圧縮空気を生成する補助空気圧縮機を更に備え、
前記補助空気圧縮機は、前記切替操作スイッチの操作に拘らず、前記トイレユニットに対して流体的に分離されている、請求項１に記載の鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項3】

電力及び圧縮空気によって作動するトイレユニットと、
停電時に電力を供給するためのサブバッテリと、
通常時に通常電源から電力が供給され、圧縮空気を生成する通常空気圧縮機と、
前記通常空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための通常エア通路と、
通常時には電力供給されず、停電時に前記サブバッテリから電力が供給され、圧縮空気を生成するトイレ用空気圧縮機と、
前記トイレ用空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための補助エア通路と、
前記トイレユニットに供給するための圧縮空気のエア通路を、前記通常エア通路または前記補助エア通路のいずれかに切り替える切替装置と、
停電時に操作される切替操作スイッチと、
前記トイレユニットに供給するための電力供給源を、トイレ電源と前記サブバッテリとの間で切り替え可能であるとともに、停電時に前記切替操作スイッチが操作されると、前記サブバッテリと前記トイレ用空気圧縮機との間の電気回路を接続する電源切替回路と、を備え、
前記切替装置は、電磁弁であり、
停電時に前記切替操作スイッチが操作されると、前記電源切替回路が、前記トイレユニットに供給するための電力供給源を、前記トイレ電源と前記サブバッテリとの間で切り替えて、前記サブバッテリと前記トイレ用空気圧縮機との間の電気回路を接続し、かつ前記電磁弁を動作させて、前記トイレユニットに圧縮空気を供給するエア通路を前記通常エア通路から前記補助エア通路に切り替える、鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項4】

電力及び圧縮空気によって作動するトイレユニットと、
停電時に電力を供給するためのサブバッテリと、
通常時に通常電源から電力が供給され、圧縮空気を生成する通常空気圧縮機と、
前記通常空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための通常エア通路と、
通常時には電力供給されず、停電時に前記サブバッテリから電力が供給され、圧縮空気を生成するトイレ用空気圧縮機と、
前記トイレ用空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための補助エア通路と、
前記トイレユニットに供給するための圧縮空気のエア通路を、前記通常エア通路または前記補助エア通路のいずれかに切り替える切替装置と、
停電時に操作される切替操作スイッチと、
前記トイレユニットに供給するための電力供給源を、トイレ電源と前記サブバッテリとの間で切り替え可能であるとともに、停電時に前記切替操作スイッチが操作されると、前記サブバッテリと前記トイレ用空気圧縮機との間の電気回路を接続する電源切替回路と、
前記補助エア通路に配置され、前記補助エア通路の圧縮空気の圧力が閾値未満であるか否かを検知する圧力検知器と、を備えた鉄道車両であって、
前記電源切替回路は、前記圧力検知器によって前記圧縮空気の圧力が前記閾値未満であることが検知されると、前記サブバッテリと前記トイレ用空気圧縮機との間の電気回路を接続する起動回路を有し、
前記鉄道車両は、複数の車両が互いに連結されてなり、
前記圧力検知器及び前記起動回路は、前記トイレ用空気圧縮機が搭載された車両と同一の車両に搭載される、鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項5】

電力及び圧縮空気によって作動するトイレユニットと、
停電時に電力を供給するためのサブバッテリと、
通常時に通常電源から電力が供給され、圧縮空気を生成する通常空気圧縮機と、
前記通常空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための通常エア通路と、
通常時には電力供給されず、停電時に前記サブバッテリから電力が供給され、圧縮空気を生成するトイレ用空気圧縮機と、
前記トイレ用空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための補助エア通路と、
前記トイレユニットに供給するための圧縮空気のエア通路を、前記通常エア通路または前記補助エア通路のいずれかに切り替える切替装置と、
停電時に操作される切替操作スイッチと、
前記トイレユニットに供給するための電力供給源を、トイレ電源と前記サブバッテリとの間で切り替え可能であるとともに、停電時に前記切替操作スイッチが操作されると、前記サブバッテリと前記トイレ用空気圧縮機との間の電気回路を接続する電源切替回路と、を備えた鉄道車両であって、
前記補助エア通路は、前記通常エア通路に合流接続され、
前記切替装置は、前記通常エア通路において前記補助エア通路が合流する合流点よりも上流側に配置され、
前記通常エア通路は、幹線エア通路と、前記幹線エア通路を前記トイレユニットに接続する支線エア通路と、を含み、
前記切替装置は、前記幹線エア通路に配置され、
前記合流点は、前記鉄道車両の車体の床上空間において前記支線エア通路に配置される、鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項6】

前記トイレユニットは、同一車両に搭載された第１トイレユニット及び第２トイレユニットを含み、
前記支線エア通路は、前記幹線エア通路を前記第１トイレユニットに接続する第１支線エア通路と、前記幹線エア通路を前記第２トイレユニットに接続する第２支線エア通路と、を含み、
前記合流点は、前記鉄道車両の車体の床上空間において前記第１支線エア通路に配置される、請求項５に記載の鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項7】

前記切替操作スイッチは、停電時から通常時への復旧時に操作されることによって、前記トイレユニットへの電力の供給源を、前記サブバッテリから前記トイレ電源に切り替える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項8】

前記鉄道車両は、複数の車両が互いに連結されてなり、
前記トイレ用空気圧縮機及び前記補助エア通路は、前記トイレユニットが搭載された車両と同一の車両に搭載される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項9】

停電時に前記トイレユニット及び前記トイレ用空気圧縮機とは異なる機器に電力を供給するメインバッテリと、
前記メインバッテリからの電力によって駆動してパンタグラフを動作させる圧縮空気を生成する補助空気圧縮機と、を更に備え、
前記電源切替回路は、前記通常時及び前記停電時の何れの状態でも、前記トイレ用空気圧縮機に対して前記メインバッテリを電気的に分離しており、
前記補助空気圧縮機は、前記切替操作スイッチの操作に拘らず、前記トイレユニットに対して流体的に分離されている、請求項３乃至８のいずれか１項に記載の鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項10】

前記電源切替回路は、通常時に前記メインバッテリと前記サブバッテリとを互いに電気的に接続する一方で、停電時に前記切替操作スイッチが操作されると、前記メインバッテリと前記サブバッテリとを互いに電気的に分離するように構成されている、請求項１、２又は９に記載のトイレバックアップシステム。

【請求項11】

前記トイレ用空気圧縮機は、前記鉄道車両の車体内に配置される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項12】

前記トイレ用空気圧縮機は、前記車体の側構体と前記トイレユニットの間の隙間に配置される、請求項１１に記載の鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項13】

電力によって作動して水を前記トイレユニットに供給する水揚装置を更に備える、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の鉄道車両のトイレバックアップシステム。

【請求項14】

前記トイレユニットは、
便器と、
前記水揚装置から供給された水を前記便器に供給するために貯留する給水加圧タンクと、
前記通常エア通路及び前記補助エア通路から供給される圧縮空気の圧力を調節し、当該圧縮空気を前記給水加圧タンクに供給するレギュレータと、
空気圧によって作動して前記便器から汚物タンクに向けた流路を開閉するフラッパ弁と、を有する、請求項１３に記載の鉄道車両のトイレ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、鉄道車両のトイレバックアップシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両には、電気及び圧縮空気によって作動するトイレユニットを備えたものがある。特許文献１には、停電時でもトイレユニット（汚物処理装置）を作動可能にするバックアップシステムが開示されている。このシステムでは、通常時は、通常エア通路から圧縮空気をトイレユニットに供給し、停電時には補助電動空気圧縮機から補助エア通路を介してトイレユニットに圧縮空気を供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６３３８９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

補助電動空気圧縮機は、車両の電源投入時等にパンタグラフを上昇させたり、真空遮断器を動作させたりするための圧縮空気を生成する。特許文献１のバックアップシステムでは、本来、パンタグラフの上昇に使うための補助電動空気圧縮機からの圧縮空気を、停電時にはトイレユニットにも供給する。しかし、補助電動空気圧縮機は、通常パンタグラフが搭載された車両に搭載され、他方、トイレユニットは、パンタグラフが搭載されていない車両に搭載される場合がある。その場合、補助電動空気圧縮機からトイレユニットまでの空気配管は車両間を亘って設けられることになり、経路も長くなることから、圧縮空気をトイレユニットに確実に供給できるように、空気漏れが生じないような配管構成が求められる。

【0005】

さらに、特許文献１のバックアップシステムは、トイレユニットへの圧縮空気の供給路を通常エア通路から補助エア通路に切り替えるために、トイレユニットが搭載された車両に三方弁が設けられ、補助電動空気圧縮機が搭載された車両にも別の三方弁が設けられる。乗務員は、停電時にはこの２つの三方弁を手動で操作せねばならず、停電復旧時にもこの２つの三方弁を手動で元に戻さねばならない。

【0006】

そこで本発明は、空気回路及び電源回路を複雑にすることなく、乗務員の作業負担を軽減した鉄道車両のトイレ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】

【0007】

本発明の一態様に係る鉄道車両のトイレバックアップシステムは、電力及び圧縮空気によって作動するトイレユニットと、停電時に電力を供給するためのサブバッテリと、通常時に通常電源から電力が供給され、圧縮空気を生成する通常空気圧縮機と、前記通常空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための通常エア通路と、前記サブバッテリから電力が供給され、圧縮空気を生成するトイレ用空気圧縮機と、前記トイレ用空気圧縮機からの圧縮空気を前記トイレユニットに供給するための補助エア通路と、前記トイレユニットに供給するための圧縮空気のエア通路を、前記通常エア通路または前記補助エア通路のいずれかに切り替える切替装置と、前記トイレユニット及び前記トイレ用空気圧縮機に供給するための電力供給源を、トイレ電源と前記サブバッテリとの間で切り替える電源切替回路と、停電時に操作されることによって、前記電源切替回路を動作させ、前記トイレユニット及び前記トイレ用空気圧縮機への電力の供給源を前記トイレ電源から前記サブバッテリに切り替える切替操作スイッチと、を備える。

【0008】

前記構成によれば、停電時に切替操作スイッチを操作すれば、トイレユニット及びトイレ用空気圧縮機への電力供給源がサブバッテリに切り替えられる。よって、空気回路及び電源回路を複雑にすることなく、乗務員の作業負担を軽減した鉄道車両のトイレバックアップシステムを提供できる。

【0009】

本発明の他態様に係る鉄道車両のトイレバックアップシステムは、複数の車両が互いに連結された編成車両におけるトイレバックアップシステムであって、電力及び圧縮空気によって作動するトイレユニットと、通常エア通路を介して前記トイレユニットに供給するための圧縮空気を生成する通常空気圧縮機と、補助エア通路を介して前記トイレユニットに供給するための圧縮空気を生成するトイレ用空気圧縮機と、を備え、前記トイレ用空気圧縮機及び前記補助エア通路は、前記トイレユニットが搭載された車両と同一の車両に搭載される。

【0010】

前記構成によれば、トイレ用空気圧縮機、補助エア通路及びトイレユニットが同一車両内で完結するため、隣接車両間に跨る配管を不要にできる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、空気回路及び電源回路を複雑にすることなく、乗務員の作業負担を軽減した鉄道車両のトイレバックアップシステムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態に係るトイレバックアップシステムを備えた鉄道車両の車両長手方向から見た断面図である。

【図2】図２は、図１に示すトイレユニット等のブロック図である。

【図3】図３は、図１に示すトイレバックアップシステムのエア切替回路における通常時状態の回路図である。

【図4】図４は、図１に示すトイレバックアップシステムの電源切替回路における通常時状態の回路図である。

【図5】図５は、図４に示す電源切替回路における停電直後の状態の回路図である。

【図6】図６は、図５に示す電源切替回路における停電時に切替操作スイッチが操作された非常時状態の回路図である。

【図7】図７は、図６に示す電源切替回路における圧力検知器の検知状態の回路図である。

【図8】図８は、図３に示すエア切替回路における非常時状態の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

【0014】

［鉄道車両］
図１は、実施形態に係るトイレバックアップシステム１０を備えた鉄道車両１の車両長手方向から見た断面図である。なお、鉄道車両１が走行する方向を車両長手方向（前後方向）と定義し、それに直交する横方向を車幅方向（左右方向）と定義する。鉄道車両１は、複数の車両５が互いに連結されてなる編成車両である。図１に示すように、複数の車両５の各々は、車体２と、二次サスペンション４（例えば、空気バネ）を介して車体２を下方から支持する台車３とを有する。

【0015】

車体２は、台枠２ａと、台枠２ａの車幅方向両端から上方に突出した一対の側構体２ｂと、一対の側構体２ｂの上端に接続された屋根構体２ｃとを備える。台車３は、台車枠３ａと、輪軸３ｂと、輪軸３ｂを回転自在に支持する軸箱３ｃと、台車枠３ａと軸箱３ｃとの間に介設された一次サスペンション３ｄ（例えば、コイルバネ）とを備える。

【0016】

車体２内には、電力及び圧縮空気によって作動する第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７が配置されている。即ち、第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７は、同一車両５に搭載されている。例えば、第１トイレユニット６は車体２の車幅方向一方側に配置され、第２トイレユニット７は車体２の車幅方向他方側に配置される。第１トイレユニット６と第２トイレユニット７との間には乗員空間Ｓ（通路）が設けられている。第１トイレユニット６と側構体２ｂとの間には隙間Ｇが設けられている。なお、第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７は、車体２における車幅方向の同じ側において車両長手方向に並んで配置されてもよい。また、同一車両５内にトイレユニットを１つのみ設ける構成としてもよい。

【0017】

［トイレバックアップシステム概要］
鉄道車両１には、停電時に第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７を作動させるためのトイレバックアップシステム１０が搭載されている。トイレバックアップシステム１０は、後述するようにエア切替回路１１（図３参照）及び電源切替回路１２（図４参照）を備える。トイレバックアップシステム１０は、後述するトイレ用空気圧縮機２３及びトイレ用エアタンク２７を有する。トイレ用空気圧縮機２３及びトイレ用エアタンク２７は、車体２内に配置されている。

【0018】

具体的には、トイレ用空気圧縮機２３及びトイレ用エアタンク２７は、第１トイレユニット６と側構体２ｂとの間の隙間Ｇに配置されている。トイレ用空気圧縮機２３及びトイレ用エアタンク２７は、例えば、互いに上下方向に並べて配置されている。なお、図１では、トイレ用空気圧縮機２３がトイレ用エアタンク２７の上側に配置されているが、トイレ用空気圧縮機２３がトイレ用エアタンク２７の下側に配置されるように互いの上下配置関係を逆転させてもよい。或いは、トイレ用空気圧縮機２３及びトイレ用エアタンク２７は、互いに車両長手方向に並べて配置されてもよい。また、トイレ用空気圧縮機２３及びトイレ用エアタンク２７は、他の場所（例えば、ゴミ箱の裏や荷物置き場等）に配置されてもよい。

【0019】

［トイレユニット］
図２は、図１に示すトイレユニット６，７等のブロック図である。なお、第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７の基本的な構造は互いに略同一であるため、第１トイレユニット６について代表して説明する。図２に示すように、トイレユニット６は、清水空圧式であり、真空吸引式とは異なり必要な圧縮空気を少なくすることができ、機器構成も簡素化できる。具体的には、トイレユニット６は、便器６ａ、フラッパ弁６ｂ、給水加圧タンク６ｃ、レギュレータ６ｄ及び手洗い装置６ｅを備える。フラッパ弁６ｂは、電磁弁によって制御される空気圧によって作動し、便器６ａから汚物タンク８に向けた流路を開閉する。

【0020】

給水加圧タンク６ｃは、洗浄時に便器６ａに水及び圧縮空気を供給するために水揚装置９から供給された水を貯留する。水揚装置９は、電力によって作動するポンプを有する。レギュレータ６ｄは、後述する通常エア通路２２及び補助エア通路２４から供給される圧縮空気の圧力を調節し、便器６ａの洗浄時に給水加圧タンク６ｃに圧縮空気を供給する。即ち、トイレユニット６の作動には、フラッパ弁６ｂ用の電磁弁及び水揚装置９に対する電力の供給と、フラッパ弁６ｂ及びレギュレータ６ｄに対する圧縮空気の供給とを必要とする。なお、トイレユニット６，７は、清水空圧式とする代わりに、真空吸引式としてもよい。

【0021】

［エア切替回路（通常時状態）］
図３は、図１に示すトイレバックアップシステム１０のエア切替回路１１における通常時状態の回路図である。図３に示すように、エア切替回路１１は、通常エア通路２２、トイレ用空気圧縮機２３、トイレ用エアタンク２７、補助エア通路２４、電磁弁２５（切替装置）、逆止弁２８及び圧力検知器２６を備える。トイレ用空気圧縮機２３、トイレ用エアタンク２７、補助エア通路２４、電磁弁２５、逆止弁２８及び圧力検知器２６は、第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７が搭載された車両５と同一の車両５に搭載されている。トイレ用空気圧縮機２３、トイレ用エアタンク２７、補助エア通路２４、逆止弁２８及び圧力検知器２６は、車体２の床上空間（即ち、車内空間）に配置され、電磁弁２５は、車体２の床下空間（即ち、車外空間）に配置されている。

【0022】

通常エア通路２２は、通常空気圧縮機２１（図４参照）からの圧縮空気を第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７に供給するように構成されている。具体的には、通常エア通路２２は、幹線エア通路２２ａ、第１支線エア通路２２ｂ及び第２支線エア通路２２ｃを有する。幹線エア通路２２ａは、通常空気圧縮機２１（図４参照）に接続されている。第１支線エア通路２２ｂは、幹線エア通路２２ａから分岐し、幹線エア通路２２ａを第１トイレユニット６（のレギュレータ６ｄ）に接続する。第２支線エア通路２２ｃは、第１支線エア通路２２ｂに対して並列的に幹線エア通路２２ａから分岐し、幹線エア通路２２ａを第２トイレユニット７に接続する。幹線エア通路２２ａに対する第１支線エア通路２２ｂ及び第２支線エア通路２２ｃの分岐点Ｐ１は、車体２の床下空間に配置されている。

【0023】

トイレ用空気圧縮機２３は、停電時にトイレユニット６，７を作動させるための圧縮空気を生成し、生成された圧縮空気はトイレ用エアタンク２７に蓄えられる。補助エア通路２４は、トイレ用エアタンク２７から第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７に圧縮空気を供給するように構成されている。

【0024】

補助エア通路２４は、通常エア通路２２に合流している。具体的には、補助エア通路２４は、トイレ用エアタンク２７を通常エア通路２２の第１支線エア通路２２ｂに接続している。通常エア通路２２に対する補助エア通路２４の合流点Ｐ２は、車体２の床上空間において第１支線エア通路２２ｂの途中に配置されている。なお、合流点Ｐ２は、車体２の床下空間に配置されてもよい。

【0025】

電磁弁２５は、通常エア通路２２から第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７へのエア供給を遮断可能なノーマルオープン型の電磁弁である。なお、電磁弁２５は、ノーマルオープン型でなくてもよい。具体的には、電磁弁２５は、通常エア通路２２における補助エア通路２４が合流する合流点Ｐ２よりも上流側（通常空気圧縮機２１側）にある幹線エア通路２２ａに配置される。なお、切替装置として電磁弁２５を用いる代わりに、切替装置として手動切替弁を用いてもよい。逆止弁２８は、補助エア通路２４に配置されている。逆止弁２８は、通常エア通路２２から補助エア通路２４に向けた流れを遮断し、且つ、補助エア通路２４から通常エア通路２２（の第１支線エア通路２２ｂ）に向けた流れを許容する。なお、逆止弁２８は、無くしてもよい。また、電磁弁２５の代わりに、電磁的に駆動可能な三方弁を合流点Ｐに配置してもよい。

【0026】

電磁弁２５は、通常時状態と非常時状態との間で動作するように構成されている。通常時状態の電磁弁２５は、通常エア通路２２から第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７に向けた流れを許容する。非常時状態の電磁弁２５は、通常エア通路２２から第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７に向けた流れを遮断して且つ補助エア通路２４から第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７に向けた流れを許容する。具体的には、電磁弁２５は、通常時状態では開状態となり、非常時状態では閉状態となる。

【0027】

圧力検知器２６は、補助エア通路２４に配置されている。圧力検知器２６は、補助エア通路２４の圧縮空気の圧力が所定の閾値未満であるか否かを検知する。圧力検知器２６は、例えば、圧力スイッチであり、補助エア通路２４の圧縮空気の圧力が閾値以上であるとオフ状態になり、補助エア通路２４の圧縮空気の圧力が閾値未満であるとオン状態になる。圧力検知器２６がオン状態になるとトイレ用空気圧縮機２３が起動する。

【0028】

［電源切替回路（通常時状態）］
図４は、図１に示すトイレバックアップシステム１０の電源切替回路１２における通常時状態の回路図である。なお、図４では簡略化のため、第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７のうち一方のトイレユニット６のみを図示しているが、他方のトイレユニット７も一方のトイレユニット６と同条件である。図４に示すように、電源切替回路１２には、通常空気圧縮機２１、通常電源３１、水揚装置９、補助空気圧縮機３２、メインバッテリ３３、トイレ電源３５、サブバッテリ３４、トイレユニット６、トイレ用空気圧縮機２３等が接続されている。電源切替回路１２は、導線４０～４９、接点５０～５４、コイル６０，６１、切替操作スイッチ７０、インバータ７１、電磁弁２５、圧力検知器２６及び起動回路７２を備える。

【0029】

通常電源３１は、交流電源である。通常電源３１は、導線４０を介して通常空気圧縮機２１に接続されていると共に、導線４１を介して水揚装置９に接続されている。導線４１には、接点５０が配置されている。通常空気圧縮機２１及び水揚装置９は、交流で駆動されるように構成されている。

【0030】

メインバッテリ３３は、停電時にトイレユニット６及びトイレ用空気圧縮機２３とは異なる機器（例えば、照明機器、無線機器、放送機器等）に電力を供給する。すなわち、トイレ用空気圧縮機２３は、メインバッテリ３３から電力供給を受けていない。トイレ電源３５及びメインバッテリ３３は、互いに並列的に導線４２を介して補助空気圧縮機３２に接続されている。補助空気圧縮機３２は、停電時にメインバッテリ３３から電力の供給を受けて圧縮空気を生成し、パンタグラフを動作させる。補助空気圧縮機３２は、後述する切替操作スイッチ７０がオフ位置及びオン位置のいずれのときも、トイレユニット６（レギュレータ６ｄ）に対して流体的に接続されることはない。

【0031】

トイレ電源３５は、直流電源である。トイレ電源３５及びメインバッテリ３３は、導線４３を介してトイレユニット６に接続されている。導線４３には、接点５１が配置されている。導線４３における接点５１に対してトイレ電源３５側の部分には、導線４４が接続されている。導線４４には、接点５２及びコイル６０が直列的に配置されている。導線４３における接点５１とトイレユニット６との間の部分には、導線４５を介してサブバッテリ３４が接続されている。サブバッテリ３４は、停電時にトイレユニット６に電力を供給可能に構成されている。

【0032】

導線４３における接点５１に対してトイレユニット６側の部分には、導線４６が接続されている。導線４６には、切替操作スイッチ７０及びコイル６１が直列的に配置されている。切替操作スイッチ７０は、鉄道車両１の乗務員によって手動で操作されるように構成されている。切替操作スイッチ７０は、オフ位置とオン位置との間で操作可能に構成されている。

【0033】

導線４３における接点５１に対してトイレユニット６側の部分には、導線４７を介して電磁弁２５が接続されている。導線４７には、接点５３が配置されている。導線４７における接点５３と電磁弁２５との間の部分には、導線４８を介して水揚装置９が接続されている。導線４８には、インバータ７１及び接点５４が直列的に配置されている。導線４７における接点５３に対して導線４３とは反対側の部分には、導線４９を介してトイレ用空気圧縮機２３が接続されている。導線４９には、起動回路７２が配置されている。起動回路７２には、圧力検知器２６が設けられている。圧力検知器２６及び起動回路７２は、トイレ用空気圧縮機２３が搭載された車両５と同一の車両５に搭載されている。

【0034】

起動回路７２は、導線８０，８１、コイル９１及び接点９２を有する。導線８０及び導線８１は、互いに並列に配置された状態で導線４９に接続されている。導線８０には、圧力検知器２６及びコイル９１が直列的に配置されている。導線８１には、接点９２が配置され、トイレ用空気圧縮機２３が接続されている。

【0035】

接点５０，５２はノーマルクローズ型であり、接点５１，５３，５４，９２は、ノーマルオープン型である。コイル６０が励磁されると、接点５１が閉じられる。コイル６１が励磁されると、接点５０，５２が開かれると共に接点５３，５４が閉じられる。コイル９１が励磁されると、接点９２が閉じられる。

【0036】

電源切替回路１２が通常時状態の際は、接点５０～５２が閉状態であり且つ接点５３，５４が開状態である。通常空気圧縮機２１及び水揚装置９は、通常電源３１の電力によって作動する。補助空気圧縮機３２は、メインバッテリ３３の電力によって作動する。メインバッテリ３３及びサブバッテリ３４は、トイレ電源３５の電力によって充電される。

【0037】

コイル６０が励磁されて接点５１が閉状態であるため、トイレ電源３５とトイレユニット６との間の電気回路が通電状態になる。よって、トイレユニット６（のフラッパ弁６ｂ用の電磁弁）は、トイレ電源３５の電力によって作動する。他方、コイル６１が励磁されず接点５３，５４が開状態であるため、トイレ電源３５の電力は、トイレ用空気圧縮機２３、電磁弁２５及び水揚装置９には供給されない。即ち、電源切替回路１２が通常時状態の際は、電磁弁２５が開状態（図３参照）になってエア切替回路１１が通常時状態となる。

【0038】

［電源切替回路（停電直後）］
図５は、図４に示す電源切替回路１２における停電直後の状態の回路図である。図５に示すように、停電が発生して通常電源３１及びトイレ電源３５が給電不能になると、水揚装置９が作動不能になるが、メインバッテリ３３の電力によってコイル６０が励磁されることで、接点５１の閉状態が維持される。

【0039】

［電源切替回路（非常時状態）］
図６は、図５に示す電源切替回路１２における停電時に切替操作スイッチ７０が操作された非常時状態の回路図である。図６に示すように、乗務員が停電発生後に切替操作スイッチ７０をオフ位置からオン位置に操作すると、コイル６１が励磁され、接点５０～５２が開状態となり、接点５３，５４が閉状態になる。これにより、メインバッテリ３３は補助空気圧縮機３２にのみ給電してトイレユニット６及びトイレ用空気圧縮機２３には給電不能となると共に、サブバッテリ３４の電力がトイレユニット６及び水揚装置９に供給される。即ち、トイレ電源３５及びメインバッテリ３３の両方とトイレユニット６との間の電気回路が遮断されると共に、サブバッテリ３４とトイレユニット６との間の電気回路が接続される。つまり、切替操作スイッチ７０がオン位置に操作されることにより、サブバッテリ３４からトイレ用空気圧縮機２３への電力供給回路が確立される。これと同時に、サブバッテリ３４の電力によって電磁弁２５が作動し、電磁弁２５が閉じられることで、電磁弁２５が非常時状態に切り替えられる（図８参照）。

【0040】

［電源切替回路（非常時状態：圧力検知器オン）］
図７は、図６に示す電源切替回路１２における圧力検知器２６の検知状態の回路図である。図７に示すように、圧力検知器２６が補助エア通路２４（図３参照）の圧縮空気の圧力が閾値未満であることを検知すると、圧力検知器２６がオン状態になって起動回路７２の導線８０にサブバッテリ３４の電力が流れ、コイル９１の励磁によって接点９２が閉じられる。即ち、起動回路７２は、圧力検知器２６が補助エア通路２４（図３参照）の圧縮空気の圧力が閾値未満であることを検知すると、サブバッテリ３４とトイレ用空気圧縮機２３との間の電気回路を接続し、サブバッテリ３４の電力がトイレ用空気圧縮機２３に供給される。

【0041】

［エア切替回路（非常時状態）］
図８は、図３に示すエア切替回路１１における非常時状態の回路図である。図８に示すように、切替操作スイッチ７０（図６参照）のオン操作によって電磁弁２５が閉じられることで、電磁弁２５が非常時状態に切り替えられる。この状態では、幹線エア通路２２ａから第１支線エア通路２２ｂ及び第２支線エア通路２２ｃに向けた圧縮空気の流れが生じない。そのため、トイレ用エアタンク２７の圧縮空気は、補助エア通路２４を流れ、逆止弁２８を通じて第１支線エア通路２２ｂ及び第２支線エア通路２２ｃに導かれ、第１トイレユニット６及び第２トイレユニット７に供給することが可能になる。

【0042】

前述したように、切替操作スイッチ７０をオン操作するだけで、エア切替回路１１（電磁弁２５）及び電源切替回路１２を通常時状態から非常時状態を切り替えることができる一方、その後に切替操作スイッチ７０をオフ操作すれば、エア切替回路１１（電磁弁２５）及び電源切替回路１２を非常時状態から通常時状態に復帰させることができる。

【0043】

以上に説明した構成によれば、切替操作スイッチ７０をオフ位置からオン位置に操作すれば、トイレユニット６，７への圧縮空気の供給路が通常エア通路２２から補助エア通路２４に切り替えられ、かつ、電源切替回路１２が非常時状態に切り替えられる。よって、空気回路及び電源回路を複雑にすることなく、乗務員の作業負担を軽減した鉄道車両のトイレバックアップシステム１０を提供できる。更に、仮に通常電源３１が有効であるときにも、切替操作スイッチ７０を操作して動作確認を行えるため、メンテナンス性も向上する。

【0044】

また、停電復旧時には切替操作スイッチ７０をオン位置からオフ位置に操作すれば、トイレユニット６，７への圧縮空気の供給路が補助エア通路２４から通常エア通路２２に戻り、かつ、電源切替回路１２も通常時状態に戻る。よって、停電復旧時における乗務員の作業負担も軽減できる。

【0045】

また、電源切替回路１２は、通常時状態及び非常時状態の何れの状態でも、トイレ用空気圧縮機２３に対してメインバッテリ３３を電気的に分離しているので、トイレ用空気圧縮機２３はメインバッテリ３３の電力を消費せず、停電時にメインバッテリ３３の残量を十分に確保できる。よって、停電時には、メインバッテリ３３によってトイレユニット６，７及びトイレ用空気圧縮機２３とは異なる機器（例えば、照明機器、無線機器、放送機器等）を安定して動作させることができる。

【0046】

また、トイレ用空気圧縮機２３、補助エア通路２４及びトイレユニット６，７が同一車両５内に配置されるため、隣接車両間に跨る配管を不要にできる。また、圧力検知器２６、起動回路７２及びトイレ用空気圧縮機２３が同一車両内に配置されるため、隣接車両間に跨って配線するワタリ線を不要にできる。

【0047】

また、トイレ用空気圧縮機２３は、鉄道車両１の車体２内に配置されるので、車体２内のトイレユニット６，７に対してトイレ用空気圧縮機２３を近づけて配置しやすく、トイレ用空気圧縮機２３とトイレユニット６，７との間の配管を短くできる。また、トイレ用空気圧縮機２３が車体２内に配置されることで、車体床下空間を他の機器のために空けることができる。また、トイレ用空気圧縮機２３が車外に晒されないため、空気圧縮機に対する車外環境に配置させるための処置（例えば、防塵、防水等）を不要とすることができる。

【0048】

また、トイレ用空気圧縮機２３は、車体２の側構体２ｂと第１トイレユニット６の間の隙間Ｇに配置されるので、トイレ用空気圧縮機２３と第１トイレユニット６との間の配管を短くできると共に、トイレ用空気圧縮機２３を乗員空間Ｓから離すことができ、乗客に対するトイレ用空気圧縮機２３の騒音対策を簡素化又は不要にできる。

【0049】

また、電磁弁２５は、通常エア通路２２からトイレユニット６，７へのエア供給を遮断可能なノーマルオープン型であり、通常エア通路２２において補助エア通路２４が合流する合流点Ｐ２よりも上流側に配置されているので、三方弁を用いずに済み、電磁弁２５を簡素化できる。また、分岐点Ｐ１が車体２の床下空間に配置され、合流点Ｐ２が車体２の床上空間において第１支線エア通路２２ｂに配置されているので、補助エア通路２４を床上空間から床下空間に引き出さずに済み、施工性を良好にすることができる。

【0050】

また、電磁弁２５は、通常エア通路２２の幹線エア通路２２ａに配置され、通常エア通路２２に対する補助エア通路２４の合流点Ｐ２は、通常エア通路２２の第１支線エア通路２２ｂに配置されているので、同一車両５内の２つのトイレユニット６，７への圧縮空気供給源の切り替えを１つの電磁弁２５で行うことができる。

【0051】

また、パンタグラフを動作させる圧縮空気を生成可能な補助空気圧縮機３２は、切替操作スイッチ７０がオフ位置及びオン位置のいずれのときも、トイレユニット６，７に対して流体的に分離されているので、トイレユニット６，７は補助空気圧縮機３２の圧縮空気を消費せず、停電時に補助空気圧縮機３２の圧縮空気を十分に確保できる。よって、停電時には、トイレユニット６，７の使用にかかわらず、補助空気圧縮機３２の圧縮空気によってパンタグラフを安定して動作させることができる。また、トイレ用空気圧縮機２３が補助空気圧縮機３２とは別に独立して設けられているため、補助空気圧縮機３２の圧縮空気の消費にかかわらずトイレユニット６，７の動作を継続でき、乗客サービスに制限が生じることを防止できる。

【0052】

また、トイレユニット６，７が清水空圧式であり、便器６ａの汚物が汚物タンク８に排出される際に給水加圧タンク６ｃに貯留された水が圧縮空気と共に用いられ、真空吸引式のような汚物の吸引・搬送のための圧縮空気は不要となる。よって、トイレユニット６，７を清水空圧式とすることで、トイレ用空気圧縮機２３の容量を小さくできる。また、それによりトイレ用空気圧縮機２３に必要な電力も小さくなるため、トイレ用空気圧縮機２３に給電するサブバッテリ３４の容量も小さくできる。

【符号の説明】

【0053】

１ 鉄道車両
２ 車体
２ｂ 側構体
５ 車両
６ 第１トイレユニット
６ａ 便器
６ｂ フラッパ弁
６ｃ 給水加圧タンク
６ｄ レギュレータ
７ 第２トイレユニット
９ 水揚装置
１０ トイレバックアップシステム
１１ エア切替回路
１２ 電源切替回路
２１ 通常空気圧縮機
２２ 通常エア通路
２３ トイレ用空気圧縮機
２４ 補助エア通路
２５ 電磁弁（切替装置）
２６ 圧力検知器
３１ 通常電源
３２ 補助空気圧縮機
３３ メインバッテリ
３４ サブバッテリ
３５ トイレ電源
７０ 切替操作スイッチ
７２ 起動回路
Ｇ 隙間
Ｐ１ 分岐点
Ｐ２ 合流点
Ｓ 乗員空間

【要約】

【課題】空気回路及び電源回路を複雑にすることなく、乗務員の作業負担を軽減した鉄道車両のトイレバックアップシステムを提供する。
【解決手段】鉄道車両のトイレバックアップシステムは、トイレユニットに供給するための圧縮空気のエア通路を、通常エア通路または補助エア通路のいずれかに切り替える切替装置と、前記トイレユニットに供給するための電力をトイレ電源とサブバッテリの間で切り替える電源切替回路と、停電時に操作されることによって、前記電源切替回路を動作させ、前記トイレユニット及び前記トイレ用空気圧縮機への電力供給源を前記トイレ電源から前記サブバッテリに切り替える切替操作スイッチを備える。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】