[0001]本開示は、車載機器に関する。
[0002]車両の一例である鉄道車両に搭載される車載機器には、筐体の外部の空気を筐体の内部に流入させ、筐体に収容されている電子部品で生じた熱を空気に放熱することで、電子部品を冷却するものがある。この種の車載機器の一例が特許文献１に開示されている。車載機器の一例として特許文献１に開示されている車両用電力変換装置は、筐体の内部に設けられた風洞と、風洞に設けられた熱交換器と、風洞に筐体の外部の空気を供給するブロワと、を備える。
[0003]特開２０１４－１１７１２１号公報
[0004]特許文献１に開示されている電力変換装置において、筐体の外部の空気が高い場合は、風洞を流れる空気の温度も高くなるため、電子部品で生じた熱が十分に放熱されなくなる。換言すれば、電力変換装置の冷却性能が低下し、電子部品の温度が過度に上昇してしまうことが起こり得る。この課題は、電力変換装置に限られず、車載機器で起こり得る。
[0005]本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、高い冷却性能を有する車載機器を提供することを目的とする。
[0006]上記目的を達成するために、本開示の車載機器は、筐体と、開度が制御可能な空気供給弁と、空気供給弁制御部と、を備える。筐体は、発熱する電子部品を収容し、車両に取り付けられる。筐体には、内部の空気を外部に流出させる空気排出孔が形成される。空気供給弁は、 圧縮空気が溜められている空気溜めに連通している 空気管および筐体の内部に連通する。 空気供給弁は、開かれた状態で空気管を介して空気溜めから供給される圧縮空気を筐体の内部に流出させる。 空気供給弁制御部は、 車両の走行位置および走行位置と空気供給弁の開閉状態の対応付けから、空気供給弁を開く状態であるか否かを判別し、空気供給弁を開く状態であれば 、空気管の内部の圧縮空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかに 基づいて空気供給弁を開く時間を決定し、決定した 時間だけ空気供給弁を開く。
[0007]本開示により、筐体の外部の空気が高温であっても、電子部品の冷却が可能となり、高い冷却性能を有する車載機器が得られる。
[0008]実施の形態１に係る空気供給システムから車載機器および機械ブレーキ装置までの空気の流路を示す図 実施の形態１に係る車載機器の断面図 実施の形態１に係る車載機器の図２におけるIII-III線での矢視断面図 実施の形態１に係る車載機器の断面図 実施の形態１に係る車載機器の電気的構成を示すブロック図 実施の形態１に係る車載機器のハードウェア構成を示すブロック図 実施の形態１に係る車載機器が行う弁制御の動作を示すフローチャート 実施の形態２に係る車載機器の断面図 実施の形態３に係る車載機器の断面図 実施の形態３に係る車載機器の図９におけるX-X線での矢視断面図 実施の形態３に係る車載機器の断面図 実施の形態３に係る車載機器が行う弁制御の動作を示すフローチャート 実施の形態４に係る車載機器の断面図 実施の形態４に係る車載機器の図１３におけるXIV-XIV線での矢視断面図 実施の形態４に係る車載機器の電気的構成を示すブロック図 実施の形態４に係る車載機器が行う弁制御の動作を示すフローチャート 実施の形態５に係る車載機器の断面図 実施の形態５に係る車載機器の電気的構成を示すブロック図 実施の形態５に係る車載機器が行う弁制御の動作を示すフローチャート 実施の形態に係る車載機器の第１変形例の断面図 実施の形態に係る車載機器の第２変形例の断面図 実施の形態に係る車載機器の第３変形例の断面図 実施の形態に係る車載機器が行う弁制御の動作の変形例を示すフローチャート 実施の形態に係る車載機器の第４変形例の電気的構成を示すブロック図 実施の形態に係る車載機器のハードウェア構成の変形例を示すブロック図
[0009]以下、本開示の実施の形態に係る車載機器について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
[0010]（実施の形態１） 車両、具体的には、鉄道車両に搭載される車載機器を例にして、車載機器１について説明する。実施の形態１では、図１に示す車載機器１は、鉄道車両が備える車体の床下に取り付けられる機器であって、空気供給システム７１で圧縮されて空気溜め７２に溜められている圧縮空気の供給を受ける。車載機器１の内部に収容される電子部品は、圧縮空気によって冷却される。
[0011]空気供給システム７１は、空気を取り込み、取り込んだ空気を圧縮し、圧縮空気を生成するコンプレッサ７３を備える。例えば、コンプレッサ７３は、取り込んだ空気を、圧力が７００ｋＰａ（キロパスカル）以上、かつ、８００ｋＰａ以下の範囲になるまで圧縮し、出力する。
[0012]空気供給システム７１はさらに、空気を冷却するアフタークーラー７４と、空気に含まれる水分、塵埃等の異物を除去するフィルタ７５と、空気を乾燥させるエアドライヤー７６と、を備えることが好ましい。アフタークーラー７４は、コンプレッサ７３で圧縮されることで温度が上昇した空気を冷却し、出力する。フィルタ７５は、アフタークーラー７４で冷却された空気に含まれる異物を除去する。例えば、フィルタ７５は、直径１ｍｍ（ミリメートル）以上の異物を除去する。エアドライヤー７６は、フィルタ７５で異物が除去された空気を乾燥させ、乾燥させた空気を空気溜め７２に供給する。
[0013]上述のように空気供給システム７１によって生成される圧縮空気は、空気溜め７２に溜められる。空気溜め７２は、空気供給システム７１から供給される圧縮空気を保持する元空気溜め７７と、元空気溜め７７に接続され、元空気溜め７７から供給される圧縮空気を保持する供給空気溜め７８と、を備える。
[0014]空気供給システム７１の各部は空気管７９によって接続されている。同様に、空気供給システム７１と空気溜め７２とは空気管７９によって接続されている。同様に、元空気溜め７７と供給空気溜め７８とは空気管７９によって接続されている。同様に、空気溜め７２と圧縮空気の供給を受けて動作する機械ブレーキ装置８２への圧縮空気の供給量を制御するブレーキ制御装置８１とは空気管７９で接続され、ブレーキ制御装置８１とブレーキ制御装置８１を介して空気溜め７２から圧縮空気の供給を受けて動作する機械ブレーキ装置８２とは空気管７９で接続されている。空気管７９は、内部を通る圧縮空気によって変形しない程度の剛性と強度を有する部材で形成される。
[0015]元空気溜め７７は、空気管７９および空気管１１を介して車載機器１に圧縮空気を供給し、空気管７９を介して供給空気溜め７８に圧縮空気を供給する。元空気溜め７７は、車載機器１および供給空気溜め７８に加えて、図示しない鉄道車両に搭載されている機器、例えば、ドア開閉装置、警笛、車体を支持する空気ばね装置等に、圧縮空気を供給する。
[0016]供給空気溜め７８に溜められている圧縮空気は、ブレーキ制御装置８１を介して機械ブレーキ装置８２に供給され、鉄道車両の制動力を生じさせるために用いられる。ブレーキ制御装置８１は、図示しない運転台に設けられるマスターコントローラからブレーキ指令を取得する。そして、ブレーキ制御装置８１は、ブレーキ指令に応じて、圧縮空気の圧力を調節し、圧力が調節された空気を機械ブレーキ装置８２が有するブレーキシリンダに供給する。
[0017]機械ブレーキ装置８２が有するブレーキシリンダに圧力が調節された空気が供給されると、ブレーキシリンダのピストンが摺動する。ピストンの摺動によって、ピストンに取り付けられた摩擦部材が、鉄道車両の走行時に回転する回転体に押し付けられると、鉄道車両の制動力が生じる。摩擦部材は、例えば、制輪子、ブレーキパッド等であり、回転体は、車輪、ディスクロータ等である。
[0018]空気溜め７２から圧縮空気の供給を受ける車載機器１は、図２に示すように、鉄道車両に取り付けられる筐体１０と、空気溜め７２に連通する空気管１１および筐体１０の内部に連通し、開度が制御可能な空気供給弁３１と、を備える。車載機器１はさらに、筐体１０の内部の空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかの値を測定する第１センサ１３を備えることが好ましい。
[0019]筐体１０は、車体の床下に取り付けられ、発熱する電子部品１２を収容する。電子部品１２は、例えば、スイッチング素子、コンデンサ、ダイオード等の通電時に発熱する素子である。
[0020]筐体１０の一面には、空気管１１が挿通される空気供給孔１０ａと筐体１０の内部の空気を外部に流出させる空気排出孔１０ｂとが形成される。実施の形態１では、空気排出孔１０ｂは、空気供給孔１０ａが形成される筐体１０の一面、換言すれば、空気管１１が貫通する筐体１０の一面に対向する筐体１０の他の一面に形成される。
[0021]空気供給孔１０ａが形成される面に平行な面に含まれ、互いに直交する軸として、Ｘ軸およびＺ軸を設定する。さらに、空気供給孔１０ａの貫通方向に平行であって、Ｘ軸およびＺ軸のそれぞれに直交する軸としてＹ軸を設定する。筐体１０は、例えば、Ｘ軸方向が鉄道車両の進行方向に一致し、Ｙ軸が鉄道車両の幅方向に一致する向きで、鉄道車両に取り付けられる。この場合、鉄道車両が水平に位置している状態で、Ｚ軸は鉛直方向を示す。
[0022]空気管１１の一端は、元空気溜め７７と供給空気溜め７８とを接続する空気管７９に連通する。空気管１１の他端は、筐体１０の空気供給孔１０ａを通って筐体１０の内部に引き通され、空気供給弁３１に連通する。
[0023]空気供給弁３１は、開かれた状態では空気管１１を介して空気溜め７２から供給される圧縮空気を筐体１０の内部に流入させ、閉じられた状態では圧縮空気が筐体１０の内部に流入することを抑制する。空気供給弁３１が電磁弁である場合を例にして、空気供給弁３１について説明する。図２におけるIII-III線での矢視断面図である図３に示すように、空気供給弁３１は、空気管１１に取り付けられる弁本体３２と、弁本体３２の内部を仕切る仕切部材３３と、を備える。
[0024]空気供給弁３１はさらに、弁本体３２に取り付けられるカバー３４と、カバー３４に収容されて取り付けられる固定部材３５と、固定部材３５に取り付けられ、可動部材３７を固定部材３５から離隔する方向に付勢する付勢部材３６と、一部が弁本体３２に収容され、他の一部がカバー３４に収容される可動部材３７と、を備える。空気供給弁３１はさらに、付勢部材３６および可動部材３７を覆う筒状の形状を有するガイド３８と、固定部材３５およびガイド３８の周りに巻かれているコイル３９と、を備える。
[0025]実施の形態１では、空気供給弁３１は、付勢部材３６が可動部材３７を付勢する方向がＺ軸負方向に一致する向きで、空気管１１に取り付けられる。
[0026]弁本体３２には、空気管１１の他端に連通する吸気孔３２ａと筐体１０の内部に連通する排気孔３２ｂとが形成される。弁本体３２の内部には、吸気孔３２ａから排気孔３２ｂに至る流路３２ｃが形成される。
[0027]仕切部材３３は、弁本体３２の内部において、排気孔３２ｂを覆って、排気孔３２ｂと吸気孔３２ａとを隔てる。仕切部材３３には、可動部材３７によって開閉可能な開口３３ａが形成される。
[0028]カバー３４は、弁本体３２のＺ軸に直交する外面に取り付けられる。カバー３４は、上述の空気供給弁３１の構成要素の内、固定部材３５、付勢部材３６、可動部材３７の一部、ガイド３８の一部、およびコイル３９を収容する。
[0029]固定部材３５は、カバー３４のＺ軸に直交する内面に取り付けられ、付勢部材３６を保持する。固定部材３５には、ガイド３８の一端が取り付けられる。
[0030]付勢部材３６の一端は、固定部材３５に取り付けられ、他端は、可動部材３７に取り付けられる。例えば、付勢部材３６は、弾性部材で形成され、可動部材３７をＺ軸負方向に付勢する。
[0031]可動部材３７は、付勢部材３６に取り付けられる。可動部材３７の一部は弁本体３２に収容され、可動部材３７の他の一部はカバー３４に収容される。可動部材３７は、ガイド３８に沿ってＺ軸方向に摺動可能な形状の磁性体で形成される。
[0032]ガイド３８は、筒状の非磁性体で形成される。ガイド３８の一端は、固定部材３５に取り付けられ、他端は、弁本体３２に取り付けられる。
[0033]コイル３９は、Ｚ軸に平行な軸を中心軸として、固定部材３５およびガイド３８の周りに巻かれている。コイル３９には、図示しない制御用電源から電流が供給される。
[0034]コイル３９に電流が供給されていない間は、図３に示すように、付勢部材３６によってＺ軸負方向に付勢されている可動部材３７が仕切部材３３の開口３３ａを塞ぐため、流路３２ｃは塞がれている。換言すれば、空気供給弁３１は閉じられている。
[0035]コイル３９に電流が供給されると、コイル３９に磁界が発生し、磁性体である可動部材３７がＺ軸正方向に移動するため、図４に示すように、可動部材３７が仕切部材３３から離隔する。この結果、吸気孔３２ａを介して空気管１１から流入した圧縮空気は、流路３２ｃを通って、排気孔３２ｂから筐体１０の内部に流入する。圧縮空気が、圧縮空気よりも圧力が低い筐体１０の内部に放出されると、ボイル・シャルルの法則に従って、圧縮空気の圧力の低下とともに、圧縮空気の温度が低下する。この結果、放出された圧縮空気の周囲にある筐体１０の内部の空気が冷却され、筐体１０に収容されている電子部品１２を冷却することが可能となる。
[0036]上記構成を有する空気供給弁３１の開度を制御する仕組みについて以下に説明する。図５に車載機器１の電気的構成を示す。車載機器１が、図示しない集電装置から供給される電力を負荷装置９０に供給するための電力に変換する電力変換装置である場合を例にして、車載機器１の電気的構成について説明する。
[0037]集電装置は、例えば、変電所から架線を介して電力を取得するパンタグラフ、変電所から第三軌条を介して電力を取得する集電靴等である。車載機器１は、集電装置から供給された電力を負荷装置９０に供給するための三相交流電力に変換し、三相交流電力を負荷装置９０に供給する。負荷装置９０は、例えば、鉄道車両の推進力を生じさせる三相誘導電動機である。
[0038]車載機器１は、集電装置から供給される電力を負荷装置９０に供給するための電力に変換する電力変換回路１４と、図示しない制御用電源から電力の供給を受けて電力変換回路１４が有するスイッチング素子を制御するスイッチング制御部１５と、制御用電源から電力の供給を受けて空気供給弁３１の開度を制御する空気供給弁制御部１６と、制御用電源と空気供給弁３１との間の電気回路に設けられるスイッチ１７と、を備える。
[0039]図１の電子部品１２の一例が、電力変換回路１４、スイッチング制御部１５、空気供給弁制御部１６およびスイッチ１７であり、電力変換回路１４、スイッチング制御部１５、空気供給弁制御部１６およびスイッチ１７は筐体１０の内部に収容される。図５に示すように、実施の形態１では、電力変換回路１４は、集電装置から供給される電力を、鉄道車両の推進力を生じさせる三相誘導電動機である負荷装置９０に供給するための三相交流電力に変換し、三相交流電力を負荷装置９０に供給する。
[0040]スイッチング制御部１５は、運転台から取得する運転指令、電力変換回路１４の出力電流および出力電圧等に応じて、電力変換回路１４が有するスイッチング素子を制御し、電力変換回路１４の出力電圧を目標電圧に近づける。
[0041]上述したように、空気供給弁制御部１６が空気供給弁３１を開くと、圧縮空気が筐体１０の内部に流入し、筐体１０の内部の空気が冷却され、筐体１０に収容されている電子部品１２が冷却される。空気供給弁３１の開度の制御方法の一例として、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の状態を示す物理量、例えば、筐体１０の内部の空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかに応じて、空気供給弁３１の開度を制御する。
[0042]詳細には、空気供給弁制御部１６は、第１センサ１３から筐体１０の内部の空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかの測定値を取得し、筐体１０の内部の空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかが目標値範囲に含まれるように、空気供給弁３１の開度を制御する。実施の形態１では、空気供給弁制御部１６は、第１センサ１３から筐体１０の内部の空気の温度の測定値を取得し、筐体１０の内部の空気の温度が目標温度範囲に含まれるように、空気供給弁３１の開度を制御する。目標温度範囲は、電子部品１２が耐え得る温度、例えば、電力変換回路１４が有するスイッチング素子が耐え得る温度により定まる目標値範囲である。一例として、電子部品１２が耐え得る温度の最大値より低い温度である閾値温度以下の範囲を目標温度範囲とする。
[0043]実施の形態１では、空気供給弁３１の開度の制御の一例として、空気供給弁３１の開閉の切り替えが行われる。具体的には、空気供給弁制御部１６は、スイッチ１７のオンオフを切り替えることで、空気供給弁３１の開閉を切り替える。スイッチ１７は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）である。空気供給弁制御部１６は、スイッチ１７のゲート端子に制御信号を送ることで、スイッチ１７のオンオフを切り替える。
[0044]空気供給弁制御部１６がスイッチ１７をオンにすると、制御用電源からスイッチ１７を介して、図３に示す空気供給弁３１のコイル３９に電流が流れる。コイル３９に電流が流れて磁界が発生することで、図４に示すように、可動部材３７がＺ軸正方向に移動して仕切部材３３から離隔し、空気供給弁３１が開かれる。この結果、空気溜め７２に溜められている圧縮空気は、空気管１１から、空気供給弁３１の吸気孔３２ａ、流路３２ｃ、および排気孔３２ｂを順に通って、筐体１０の内部に流入する。
[0045]図５に示す空気供給弁制御部１６がスイッチ１７をオフにすると、図３に示す空気供給弁３１のコイル３９は、制御用電源から電気的に切り離される。すなわち、コイル３９には電流が流れず、磁界は発生しない。このため、可動部材３７は、付勢部材３６によってＺ軸負方向に付勢され、仕切部材３３に当接する。この結果、仕切部材３３の開口３３ａが可動部材３７によって塞がれ、流路３２ｃは塞がれる。すなわち、空気供給弁３１は閉じられる。
[0046]上記構成を有する車載機器１の各部を制御する制御回路のハードウェア構成を図６に示す。車載機器１は、プロセッサ９１と、メモリ９２と、インターフェース９３と、を備える。プロセッサ９１、メモリ９２、およびインターフェース９３は互いにバス９４で接続されている。
[0047]車載機器１の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１が、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上述の各部の機能が実現される。すなわち、メモリ９２には、車載機器１の処理を実行するためのプログラムが格納される。
[0048]メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等を含む。
[0049]車載機器１は、インターフェース９３を介して、鉄道車両に搭載されている他の機器、例えば、運転台に設けられたマスターコントローラ、図示しない列車情報管理システム等に接続される。インターフェース９３は、接続先に応じたインターフェースモジュールを有する。
[0050]上記構成を有する車載機器１が行う空気供給弁３１の制御方法の詳細について以下に説明する。車載機器１は、制御用電源から電力の供給が開始されると、図７に示す処理を開始する。空気供給弁制御部１６は、第１センサ１３から、筐体１０の内部の空気の温度の測定値を取得する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で取得された温度の測定値が目標温度範囲の上限値以下である場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７をオフにすることで、空気供給弁３１を閉じる（ステップＳ１３）。空気供給弁３１を閉じるという制御は、空気供給弁３１が閉じられた状態を維持することを含むものとする。ステップＳ１３の処理が終わると、車載機器１は、ステップＳ１１から上述の処理を繰り返す。
[0051]ステップＳ１１で取得された温度の測定値が目標温度範囲の上限値より高い場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７をオンにすることで、空気供給弁３１を開く（ステップＳ１４）。空気供給弁３１を開くという制御は、空気供給弁３１が開かれた状態を維持することを含むものとする。ステップＳ１４の処理が終わると、車載機器１は、ステップＳ１１から上述の処理を繰り返す。ステップＳ１４で空気供給弁３１が開かれると、空気管１１から圧縮空気が筐体１０の内部に流入する。圧縮空気が、圧縮空気よりも圧力が低い筐体１０の内部に放出されると、ボイル・シャルルの法則に従って、圧縮空気の圧力の低下とともに、圧縮空気の温度が低下する。この結果、放出された圧縮空気の周囲にある筐体１０の内部の空気の温度が低下する。これにより、筐体１０に収容されている電子部品１２が冷却される。
[0052]以上説明した通り、実施の形態１に係る車載機器１は、空気溜め７２に溜められている圧縮空気を空気管１１および空気供給弁３１を介して筐体１０の内部に供給することで、筐体１０の内部の空気の温度を下げ、筐体１０の内部に収容される電子部品１２を冷却する。空気溜め７２に溜められている圧縮空気を用いるため、筐体１０の外部の空気が高温であっても、筐体１０の内部に収容される電子部品１２を冷却することが可能となり、高い冷却性能を有する車載機器１が得られる。
[0053]上述のように、筐体１０の内部の空気の温度が目標温度範囲の上限値を超えると空気供給弁３１が開かれ、圧縮空気が筐体１０の内部に供給される場合、筐体１０の内部の空気の温度を目標温度範囲の上限値以下に維持することが可能となる。
[0054]（実施の形態２） 実施の形態１では、空気供給弁３１が筐体１０の内部に設けられているが、空気供給弁３１は筐体１０の外部に設けられてもよい。ブレーキ制御装置８１の筐体内部に設けられている空気供給弁３１を備える車載機器２について、車載機器１との差異を中心に実施の形態２で説明する。
[0055]図８に示す車載機器２が備える空気供給弁３１は、筐体１０の内部に連通する空気管１８に連通する。車載機器２の各部について以下に説明する。
[0056]空気管１１の一端は、実施の形態１と同様に、元空気溜め７７と供給空気溜め７８とを接続する空気管７９に連通する。空気管１１は、ブレーキ制御装置８１の筐体８０に形成される貫通孔を通して、筐体８０の内部に引き通される。
[0057]空気供給弁３１は、ブレーキ制御装置８１の筐体８０の内部に設けられ、空気管１１，１８に連通する。
[0058]空気管１８は、筐体８０の内部から筐体８０に形成される貫通孔を通して、筐体８０の外部に引き出され、筐体１０に形成される空気供給孔１０ａを通して筐体１０の内部に引き通される。
[0059]ブレーキ制御装置８１は、車体に取り付けられる筐体８０と、供給空気溜め７８から供給される圧縮空気の圧力をブレーキ指令に応じて調節して出力する電空変換弁８３と、電空変換弁８３が出力する空気の圧力である指令圧に応じて、供給空気溜め７８から供給される圧縮空気の圧力を調節して出力する中継弁８４と、を備える。
[0060]電空変換弁８３および中継弁８４は、空気管７９を介して、供給空気溜め７８に接続される。電空変換弁８３と中継弁８４は互いに空気管７９を介して接続される。中継弁８４は、空気管７９を介して機械ブレーキ装置８２に接続される。
[0061]車載機器２の電気的構成および各部を制御するハードウェア構成は、車載機器１と基本的に同様である。実施の形態２では、車載機器２が備える空気供給弁制御部１６およびスイッチ１７は、ブレーキ制御装置８１の筐体８０の内部に設けられる。筐体１０の内部に設けられる第１センサ１３に接続されている信号線は、筐体１０から引き出され、筐体８０の内部に引き通されて、筐体８０の内部に設けられる空気供給弁制御部１６に接続される。これにより、車載機器２が備える空気供給弁制御部１６は、実施の形態１と同様に空気供給弁３１を制御することができる。
[0062]以上説明した通り、実施の形態２に係る車載機器２は、空気溜め７２に溜められている圧縮空気を空気管１１、ブレーキ制御装置８１の筐体８０の内部に設けられる空気供給弁３１、および空気管１８を介して筐体１０の内部に供給する。圧縮空気が、圧縮空気よりも圧力が低い筐体１０の内部に放出されると、ボイル・シャルルの法則に従って、圧縮空気の圧力の低下とともに、圧縮空気の温度が低下する。この結果、放出された圧縮空気の周囲にある筐体１０の内部の空気が冷却され、筐体１０の内部に収容されている電子部品１２が冷却される。空気溜め７２に溜められている圧縮空気を用いるため、筐体１０の外部の空気が高温であっても、筐体１０の内部に収容される電子部品１２を冷却することが可能となり、高い冷却性能を有する車載機器２が得られる。空気供給弁３１がブレーキ制御装置８１の筐体８０の内部に設けられているため、車載機器２の筐体１０の内部の構造は簡易である。
[0063]（実施の形態３） 車載機器の構造は、上述の例に限られない。空気排出孔１０ｂからの空気の流出を調節可能な空気排出弁を備える車載機器３について、車載機器１との差異を中心に実施の形態３で説明する。
[0064]図９に示すように、車載機器３は、車載機器１の構成に加えて、空気排出孔１０ｂを覆って筐体１０の外面に取り付けられる空気排出弁１９を備える。空気排出弁１９は、筐体１０の内部と外部に連通する。空気排出弁１９は、開かれた状態では筐体１０の内部の空気を筐体１０の外部に流出させ、閉じられた状態では筐体１０の内部の空気が筐体１０の外部に流出することを抑制する。車載機器３の電気的構成および各部を制御するハードウェア構成は、車載機器１と同様である。
[0065]図９のX-X線での矢視断面図である図１０に示すように、空気排出弁１９は、空気排出孔１０ｂを覆うことができる形状を有する弁体４１と、弁体４１を筐体１０の外部から内部に向けて付勢する付勢部材４２と、筐体１０に取り付けられ、付勢部材４２を保持する保持部材４３と、を有する。
[0066]弁体４１は、例えば、貫通方向に直交する断面が円形に形成された空気排出孔１０ｂの直径より直径が大きい球体の形状を有し、空気排出孔１０ｂを筐体１０の外部から塞ぐ。弁体４１は、付勢部材４２によって筐体１０に押し付けられても変形しない程度の剛性および強度を有する部材、例えば、金属で形成されることが好ましい。
[0067]付勢部材４２は、弾性部材で形成され、弁体４１をＹ軸負方向に付勢する。例えば、付勢部材４２は、Ｙ軸に平行な中心軸周りに巻かれた巻きバネで形成される。
[0068]保持部材４３は、両端に開口４３ａ，４３ｂが形成されている筒状の形状を有する。保持部材４３は、一方の開口４３ａが空気排出孔１０ｂに連通する向きで、筐体１０に取り付けられる。保持部材４３は、鉄道車両の走行時の振動を受けても、保持部材４３と筐体１０との相対的な位置関係が変化しない程度の強度で筐体１０に取り付けられればよい。具体的には、保持部材４３は、嵌合、ろう付け、溶接、接着剤を用いた接着、締結部材を用いた締結等の取り付け方法で筐体１０の外面に取り付けられる。
[0069]上記構成を有する空気排出弁１９は、筐体１０の内部の空気の圧力に応じて開閉する。具体的には、弁体４１が筐体１０の内部の空気から受けるＹ軸正方向の力と弁体４１が付勢部材４２から受けるＹ軸負方向の力との大小関係に応じて、空気排出弁１９が開閉する。弁体４１が付勢部材４２から受けるＹ軸負方向の力が、弁体４１が筐体１０の内部の空気から受けるＹ軸正方向の力より大きい場合、図１０に示すように、弁体４１は、筐体１０に押し付けられている。このため、筐体１０の内部の空気は、空気排出孔１０ｂから筐体１０の外部に流出しない。換言すれば、図１０の状態では、空気排出弁１９は閉じられている。
[0070]空気供給弁制御部１６が空気供給弁３１を開くことで、空気溜め７２から空気管１１を介して筐体１０の内部に圧縮空気が供給されると、筐体１０の内部の空気の圧力が高くなる。この結果、弁体４１が筐体１０の内部の空気から受けるＹ軸正方向の力が大きくなる。弁体４１が筐体１０の内部の空気から受けるＹ軸正方向の力が、弁体４１が付勢部材４２から受けるＹ軸負方向の力より大きくなると、図１１に示すように、弁体４１は筐体１０から離隔する。このため、筐体１０の内部の空気は、空気排出孔１０ｂから保持部材４３の一方の開口４３ａ、保持部材４３の内部、および保持部材４３の他方の開口４３ｂを通って流出する。換言すれば、図１１の状態では、空気排出弁１９が開かれている。
[0071]上述のように、筐体１０の内部の空気の圧力が高くなると、空気排出弁１９が開かれ、筐体１０の内部の空気が筐体１０の外部に流出する。このため、筐体１０の内部の空気の圧力が過度に高くなることが抑制される。
[0072]上記構成を有する車載機器３が備える空気供給弁制御部１６が空気供給弁３１を開くと、実施の形態１と同様に、圧縮空気が筐体１０の内部に流入し、筐体１０の内部の空気が冷却され、筐体１０に収容されている電子部品１２が冷却される。実施の形態３では、空気供給弁制御部１６は、実施の形態１は異なり、筐体１０の内部の空気の温度によらない制御方法で空気供給弁３１の開度を制御する。具体的には、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の空気の湿度に応じて空気供給弁３１の開度を制御する。
[0073]例えば、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の空気の湿度が目標湿度範囲に含まれるように、空気供給弁３１の開度を制御する。実施の形態３では、空気供給弁３１の開度の制御の一例として、空気供給弁３１の開閉の切り替えが行われる。目標湿度範囲は、過度に高い湿度に起因する電子部品１２の劣化、例えば、電子部品１２の一例であるスイッチング素子が形成される基板の錆、層間剥離等を抑制可能な湿度により定まる目標値範囲である。一例として、電子部品１２の劣化を抑制可能な湿度の最大値より低い湿度である閾値湿度以下の範囲を目標湿度範囲とする。
[0074]車載機器３が行う空気供給弁３１の制御方法の詳細について、以下に説明する。車載機器３は、制御用電源から電力の供給が開始されると、図１２に示す処理を開始する。図１２のステップＳ１３，Ｓ１４の処理は、図７のステップＳ１３，１４の処理と同様である。空気供給弁制御部１６は、第１センサ１３から、筐体１０の内部の空気の湿度の測定値を取得する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１で取得された湿度の測定値が目標湿度範囲の上限値以下である場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７をオフにすることで、空気供給弁３１を閉じる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理が終わると、車載機器３は、ステップＳ２１から上述の処理を繰り返す。
[0075]ステップＳ２１で取得された湿度の測定値が目標湿度範囲の上限値より高い場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７をオンにすることで、空気供給弁３１を開く（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理が終わると、車載機器３は、ステップＳ２１から上述の処理を繰り返す。
[0076]ステップＳ１４で空気供給弁３１が開かれると、実施の形態１と同様に、空気管１１から圧縮空気が筐体１０の内部に流入する。圧縮空気が、圧縮空気よりも圧力が低い筐体１０の内部に放出されると、ボイル・シャルルの法則に従って、圧縮空気の圧力の低下とともに、圧縮空気の温度が低下する。この結果、放出された圧縮空気の周囲にある筐体１０の内部の空気の温度が低下する。これにより、筐体１０に収容されている電子部品１２が冷却される。圧縮空気は、エアドライヤー７６で乾燥されているため、筐体１０の内部の空気よりも乾燥した空気である。このため、ステップＳ１４で空気供給弁３１が開かれ、圧縮空気が筐体１０の内部に放出されると、筐体１０の内部の空気の湿度が低下する。
[0077]以上説明した通り、実施の形態３に係る車載機器３は、筐体１０の内部の空気の圧力に応じて開閉する空気排出弁１９を備えるため、筐体１０の内部の空気の圧力が過剰に高くなることが抑制される。
[0078]上述のように、筐体１０の内部の空気の湿度が目標湿度範囲の上限値を超えると空気供給弁３１が開かれ、圧縮空気が筐体１０の内部に供給される場合、筐体１０の内部の空気の湿度を目標湿度範囲の上限値以下に維持することが可能となる。
[0079]（実施の形態４） 空気排出弁の構造は、上述の例に限られず、空気排出孔１０ｂからの空気の流出を調節可能であれば任意である。上述の例とは異なる構造の空気排出弁を備える車載機器４について、車載機器１との差異を中心に実施の形態４で説明する。
[0080]図１３に示すように、車載機器４は、車載機器１の構成に加えて、空気排出孔１０ｂを通って筐体１０の内部から外部に引き出される空気管２０および筐体１０の内部に連通し、開度が制御可能な空気排出弁５１と、を備える。空気排出弁５１は、開かれた状態では筐体１０の内部の空気を筐体１０の外部に流出させ、閉じられた状態では筐体１０の内部の空気が筐体１０の外部に流出することを抑制する。
[0081]空気供給孔１０ａには、空気管１１が挿通されるカプラが設けられることが好ましい。カプラが設けられることで、水分、塵埃等の異物を含む筐体１０の外部の空気が空気供給孔１０ａから筐体１０の内部に流入することが抑制される。同様に、空気排出孔１０ｂには、空気管２０が挿通されるカプラが設けられることが好ましい。カプラが設けられることで、異物を含む空気が空気排出孔１０ｂから筐体１０の内部に流入することが抑制される。
[0082]空気管２０の一端は、空気排出弁５１に連通する。空気管２０の他端は、筐体１０の空気排出孔１０ｂを通って筐体１０の外部に引き出され、筐体１０の外部に連通する。
[0083]空気排出弁５１が空気供給弁３１と同様の構成の電磁弁である場合を例にして、空気排出弁５１について説明する。図１３におけるXIV-XIV線での矢視断面図である図１４に示すように、空気排出弁５１は、空気管２０に取り付けられる弁本体５２と、弁本体５２の内部を仕切る仕切部材５３と、を備える。
[0084]空気排出弁５１はさらに、弁本体５２に取り付けられるカバー５４と、カバー５４に収容され、カバー５４に取り付けられる固定部材５５と、固定部材５５に取り付けられ、可動部材５７を固定部材５５から離隔する方向に付勢する付勢部材５６と、一部が弁本体５２に収容され、他の一部がカバー５４に収容される可動部材５７と、を備える。空気排出弁５１はさらに、付勢部材５６および可動部材５７を覆う筒状の形状を有するガイド５８と、固定部材５５およびガイド５８の周りに巻かれているコイル５９と、を備える。
[0085]実施の形態４では、空気排出弁５１は、付勢部材５６が可動部材５７を付勢する方向がＺ軸負方向に一致する向きで、空気管２０に取り付けられる。
[0086]弁本体５２には、筐体１０の内部に連通する吸気孔５２ａと空気管２０の一端に連通する排気孔５２ｂとが形成される。弁本体５２の内部には、吸気孔５２ａから排気孔５２ｂに至る流路５２ｃが形成される。
[0087]仕切部材５３は、弁本体５２の内部において、排気孔５２ｂを覆って、排気孔５２ｂと吸気孔５２ａとを隔てる。仕切部材５３には、可動部材５７によって開閉可能な開口５３ａが形成される。
[0088]カバー５４は、弁本体５２のＺ軸に直交する外面に取り付けられる。カバー５４は、上述の空気排出弁５１の構成要素の内、固定部材５５、付勢部材５６、可動部材５７の一部、ガイド５８の一部、およびコイル５９を収容する。
[0089]固定部材５５は、カバー５４のＺ軸に直交する内面に取り付けられ、付勢部材５６を保持する。固定部材５５には、ガイド５８の一端が取り付けられる。
[0090]付勢部材５６の一端は、固定部材５５に取り付けられ、他端は、可動部材５７に取り付けられる。例えば、付勢部材５６は、弾性部材で形成され、可動部材５７をＺ軸負方向に付勢する。
[0091]可動部材５７は、付勢部材５６に取り付けられる。可動部材５７の一部は弁本体５２に収容され、可動部材５７の他の一部がカバー５４に収容される。可動部材５７は、ガイド５８に沿ってＺ軸方向に摺動可能な形状の磁性体で形成される。
[0092]ガイド５８は、筒状の非磁性体で形成される。ガイド５８の一端は、固定部材５５に取り付けられ、他端は、弁本体５２に取り付けられる。
[0093]コイル５９は、Ｚ軸に平行な軸を中心軸として、固定部材５５およびガイド５８の周りに巻かれている。コイル５９には、制御用電源から電流が供給される。
[0094]コイル５９に電流が供給されていない間は、図１４に示すように、付勢部材５６によってＺ軸負方向に付勢されている可動部材５７が仕切部材５３の開口５３ａを塞ぐため、流路５２ｃは塞がれている。換言すれば、空気排出弁５１は閉じられている。
[0095]コイル５９に電流が供給されると、コイル５９に磁界が発生し、磁性体である可動部材５７がＺ軸正方向に移動するため、可動部材５７が仕切部材５３から離隔する。この結果、筐体１０の内部の空気は、吸気孔５２ａを介して弁本体５２の内部に流入し、流路５２ｃを通って、排気孔５２ｂから筐体１０の外部に流出する。換言すれば、空気排出弁５１は開かれている。
[0096]空気供給弁３１および空気排出弁５１の開度を制御する仕組みについて以下に説明する。図１５に車載機器４の電気的構成を示す。車載機器４は、車載機器１の電気的構成に加えて、空気排出弁５１の開度を制御する空気排出弁制御部２１と、制御用電源と空気排出弁５１との間の電気回路に設けられるスイッチ２２と、を備える。
[0097]上記構成を有する車載機器４が備える空気供給弁制御部１６が空気供給弁３１を開くと、実施の形態１と同様に、圧縮空気が筐体１０の内部に流入し、筐体１０の内部の空気が冷却され、筐体１０に収容されている電子部品１２が冷却される。上述のように圧縮空気が筐体１０の内部に流入すると、筐体１０の内部の空気の圧力が高くなる。筐体１０の内部の空気の圧力と筐体１０の外部の空気の圧力との差が過剰に大きくなることで筐体１０が変形することがある。
[0098]実施の形態４では、筐体１０の変形を抑制するため、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の空気の圧力に応じて空気供給弁３１の開度を制御する。例えば、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の空気の圧力が目標圧力範囲に含まれるように、空気供給弁３１の開度を制御する。実施の形態４では、空気供給弁３１の開度の制御の一例として、空気供給弁３１の開閉の切り替えが行われる。目標圧力範囲は、筐体１０の形状が維持される場合の筐体１０の外部の空気の圧力と筐体１０の内部の空気の圧力との差に応じて定められる目標値範囲である。
[0099]筐体１０の変形を抑制するため、空気排出弁制御部２１は、筐体１０の内部の空気の圧力に応じて空気排出弁５１の開度を制御する。例えば、空気排出弁制御部２１は、筐体１０の内部の空気の圧力が目標圧力範囲に含まれるように、空気排出弁５１の開度を制御する。実施の形態４では、空気排出弁５１の開度の制御の一例として、空気排出弁５１の開閉の切り替えが行われる。空気排出弁制御部２１が空気排出弁５１を開くと、筐体１０の内部の空気は筐体１０の外部に排出され、筐体１０の内部の空気の圧力が低下する。
[0100]詳細には、空気排出弁制御部２１は、第１センサ１３から筐体１０の内部の空気の圧力の測定値を取得し、筐体１０の内部の空気の圧力が目標値範囲に含まれるように、空気排出弁５１の開度を制御する。
[0101]スイッチ２２の構成は、スイッチ１７と同様である。空気排出弁制御部２１がスイッチ２２をオンにすると、制御用電源からスイッチ２２を介して、図１４に示す空気排出弁５１のコイル５９に電流が流れる。コイル５９に電流が流れて磁界が発生することで、可動部材５７がＺ軸正方向に移動して仕切部材５３から離隔し、空気排出弁５１が開かれる。この結果、筐体１０の内部の空気は、空気排出弁５１の吸気孔５２ａ、流路５２ｃ、および排気孔５２ｂを順に通って、空気管２０を介して筐体１０の外部に流出する。
[0102]図１５に示す空気排出弁制御部２１がスイッチ２２をオフにすると、図１４に示す空気供給弁３１のコイル５９は、制御用電源から電気的に切り離される。すなわち、コイル５９には電流が流れず、磁界は発生しない。このため、可動部材５７は、付勢部材５６によってＺ軸負方向に付勢され、仕切部材５３に当接する。この結果、仕切部材５３の開口５３ａが可動部材５７によって塞がれ、流路５２ｃは塞がれる。すなわち、空気排出弁５１は閉じられる。
[0103]上記構成を有する車載機器４の各部を制御する制御回路のハードウェア構成は、車載機器１と同様である。
[0104]車載機器４が行う空気供給弁３１および空気排出弁５１の制御方法の詳細について、以下に説明する。車載機器４は、制御用電源から電力の供給が開始されると、図１６に示す処理を開始する。空気供給弁制御部１６および空気排出弁制御部２１は、第１センサ１３から、筐体１０の内部の空気の圧力の測定値を取得する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１で取得された圧力の測定値が目標圧力範囲の下限値より低い場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７をオンにすることで、空気供給弁３１を開き（ステップＳ３３）、空気排出弁制御部２１はスイッチ２２をオフにすることで、空気排出弁５１を閉じる（ステップＳ３４）。空気排出弁５１を閉じるという制御は、空気排出弁５１が閉じられた状態を維持することを含むものとする。ステップＳ３４の処理が終わると、車載機器４は、ステップＳ３１から上述の処理を繰り返す。
[0105]空気供給弁３１が開かれ、かつ、空気排出弁５１が閉じられた状態では、空気溜め７２から空気管１１を介して圧縮空気が筐体１０の内部に供給されるが、筐体１０の内部の空気は排出されないので、筐体１０の内部の空気の圧力が上昇する。
[0106]ステップＳ３１で取得された圧力の測定値が目標圧力範囲の上限値より高い場合（ステップＳ３２；Ｎｏ、ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７をオフにすることで、空気供給弁３１を閉じ（ステップＳ３６）、空気排出弁制御部２１はスイッチ２２をオンにすることで、空気排出弁５１を開く（ステップＳ３７）。空気排出弁５１を開くという制御は、空気排出弁５１が開かれた状態を維持することを含むものとする。ステップＳ３７の処理が終わると、車載機器４は、ステップＳ３１から上述の処理を繰り返す。
[0107]空気供給弁３１が閉じられ、かつ、空気排出弁５１が開かれた状態では、空気溜め７２から圧縮空気は供給されず、筐体１０の内部の空気は筐体１０の外部に流出するので、筐体１０の内部の空気の圧力が低下する。
[0108]ステップＳ３１で取得された圧力の測定値が目標圧力範囲にある場合（ステップＳ３２；Ｎｏ、ステップＳ３５；Ｎｏ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７のオンオフを切り替えないことで、空気供給弁３１の開閉状態を維持し、空気排出弁制御部２１はスイッチ２２のオンオフを切り替えないことで、空気排出弁５１の開閉状態を維持する（ステップＳ３８）。例えば、空気供給弁３１および空気排出弁５１がいずれも開かれた状態で、ステップＳ３１で取得された圧力の測定値が目標圧力範囲にある場合、空気供給弁３１および空気排出弁５１はいずれも開かれた状態で維持される。ステップＳ３８の処理が終わると、車載機器４は、ステップＳ３１から上述の処理を繰り返す。
[0109]以上説明した通り、実施の形態４に係る車載機器４は、筐体１０の内部の空気の圧力に応じて、空気供給弁３１および空気排出弁５１の開度を制御するため、筐体１０の内部の空気の圧力を目標圧力範囲に維持することが可能となる。
[0110]（実施の形態５） 空気供給弁３１の制御方法は上述の例に限られない。筐体１０の内部の状態を示す物理量に加えて、空気管１１の内部の状態を示す物理量を用いて空気供給弁３１が制御されてもよい。筐体１０の内部の空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかに加えて、空気管１１の内部の圧縮空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかに応じて空気供給弁３１を制御する車載機器５について実施の形態５で説明する。
[0111]図１７に示すように、車載機器５は、車載機器１の構成に加えて、空気管１１に取り付けられ、空気管１１の内部の圧縮空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかの値を測定する第２センサ２３をさらに備える。
[0112]図１８に車載機器５の電気的構成を示す。車載機器５が備える空気供給弁制御部１６は、第１センサ１３から筐体１０の内部の空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかの測定値を取得し、第２センサ２３から空気管１１の内部の圧縮空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかの測定値を取得する。
[0113]上記構成を有する車載機器５の各部を制御する制御回路のハードウェア構成は、車載機器１と同様である。
[0114]車載機器５は、筐体１０の内部の空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかに応じて空気供給弁３１の開度を制御し、空気供給弁３１を開く場合は、空気管１１の内部の圧縮空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかにより定まる時間だけ空気供給弁３１を開く。実施の形態５では、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の空気の温度が目標温度範囲に含まれるように、空気供給弁３１の開度を制御し、空気供給弁３１を開く時間を空気管１１の内部の圧縮空気の温度に応じて変化させる。例えば、空気供給弁制御部１６は、空気管１１の内部の圧縮空気の温度が下がるにつれて、空気供給弁３１を開く時間を短くする。
[0115]車載機器５が行う空気供給弁３１の制御方法の詳細について、以下に説明する。車載機器５は、制御用電源から電力の供給が開始されると、図１９に示す処理を開始する。図１９のステップＳ１１－Ｓ１３の処理は、図７のステップＳ１１－１３の処理と同様である。ステップＳ１１で取得された温度の測定値が目標温度範囲の上限値より高い場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、空気供給弁制御部１６は、第２センサ２３から、空気管１１の内部の圧縮空気の温度の測定値を取得する（ステップＳ４１）。そして、空気供給弁制御部１６は、ステップＳ４１で取得された圧縮空気の温度の測定値に応じて、空気供給弁３１を開く時間を決定する（ステップＳ４２）。空気供給弁制御部１６は、ステップＳ４２で決定された時間だけ空気供給弁３１を開く（ステップＳ４３）。ステップＳ４３の処理が終わると、車載機器５は、ステップＳ１１から上述の処理を繰り返す。
[0116]以上説明した通り、実施の形態５に係る車載機器５は、空気管１１の内部の圧縮空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかにより定まる時間だけ空気供給弁３１を開くため、空気管１１の内部の圧縮空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかに応じて、圧縮空気の筐体１０の内部への供給量を調節することが可能となる。
[0117]本開示は、上述の実施の形態に限られない。上述の実施の形態の内、複数の実施の形態を任意に組み合わせることができる。一例として、車載機器１－３，５は、車載機器４が備える空気排出弁５１を備えてもよい。他の一例として、車載機器３－５が備える空気供給弁３１は、車載機器２と同様に、ブレーキ制御装置８１の筐体８０の内部に設けられてもよい。他の一例として、車載機器３－５は、車載機器１と同様に、筐体１０の内部の空気の温度に応じて空気供給弁３１の開度を制御してもよい。車載機器１－４は、車載機器５と同様に、空気供給弁３１を開く場合は、空気管１１の内部の圧縮空気の温度、湿度、および圧力の少なくともいずれかにより定まる時間だけ空気供給弁３１を開いてもよい。
[0118]車載機器１－５は、筐体１０の内部の空気を循環させるファンを備えてもよい。一例として、図２０に示すように、車載機器１は、図２の構成に加えて、筐体１０の内部に設けられる２つのファン２４をさらに備えてもよい。各ファン２４が動作することで、筐体１０の内部にＹ軸正方向に向かう空気の流れが生じる。ファン２４を設けて筐体１０の内部の空気の流れを作ることで、電子部品１２が効率よく冷却される。ファン２４の個数および設置位置は、上述の例に限られず、筐体１０の内部で空気の流れを作ることができれば、任意である。
[0119]空気供給弁３１および空気排出弁１９，５１の個数は任意である。具体的には、車載機器は、互いに異なる空気管１１に連通する複数の空気供給弁３１と、空気排出孔１０ｂごとに設けられる複数の空気排出弁５１と、を備えてもよい。一例として、図２１に示すように、車載機器４は、互いに異なる空気管１１に連通する２つの空気供給弁３１と、互いに異なる空気管２０に連通する２つの空気排出弁５１と、を備えてもよい。この場合、筐体１０には、２つの空気供給孔１０ａと２つの空気排出孔１０ｂが形成される。各空気管１１の一端は、元空気溜め７７と供給空気溜め７８とを接続する空気管７９に連通する。空気供給弁３１の個数と空気排出弁５１の個数は同じでもよいし、異なってもよい。
[0120]図２１に示す空気排出弁５１に代えて、空気排出弁１９が設けられてもよい。この場合、空気供給弁３１の個数と空気排出弁１９の個数は同じでもよいし、異なってもよい。
[0121]他の一例として、車載機器４は、空気供給弁３１、空気排出弁１９、および空気排出弁５１をそれぞれ少なくとも１つ備えてもよい。例えば、車載機器４は、２つの空気供給弁３１と、１つの空気排出弁１９と、１つの空気排出弁５１と、を備えてもよい。
[0122]空気供給弁３１および空気排出弁５１の構造は、上述の例に限られず、開度制御可能な弁であればよい。一例として、空気供給弁３１および空気排出弁５１は、アクチュエータによって弁体を回転させることで開度制御可能な弁でもよい。他の一例として、空気供給弁３１および空気排出弁５１は、開度が段階的に制御可能な弁または開度が無段階に制御可能な弁でもよい。
[0123]空気供給弁３１および空気排出弁５１の取付位置は、上述の例に限られない。一例として、空気供給弁３１および空気排出弁５１は筐体１０の外面に取り付けられてもよい。
[0124]空気排出弁１９の構造は、上述の例に限られず、筐体１０の内部の空気の圧力に応じて開閉することで、筐体１０の内部の空気の圧力が過度に高くなることを抑制することができる弁であれば、任意である。
[0125]空気管１１の形状は上述の例に限られず、空気溜め７２に溜められている圧縮空気を筐体１０の内部に供給することができる形状であれば任意である。一例として、図２２に示すように、空気管１１は、枝分かれした形状を有してもよい。詳細には、空気管１１は、元空気溜め７７と供給空気溜め７８とを接続する空気管７９に連通する一端から枝分かれして複数の他端に至る形状を有してもよい。空気管１１の各他端は、空気供給弁３１に連通すればよい。
[0126]空気管１１の一端は、供給空気溜め７８とブレーキ制御装置８１とを接続する空気管７９に連通してもよい。
[0127]車載機器２において、空気供給弁３１の排気孔３２ｂは、筐体８０の内部に連通してもよい。この結果、鉄道車両に搭載される機器の一例であるブレーキ制御装置８１を冷却することが可能となる。この場合、電空変換弁８３および中継弁８４は、空気溜め７２から圧縮空気の供給を受けて動作する空制機械である機械ブレーキ装置８２への圧縮空気の供給量を調節する供給量調節部として機能する。
[0128]車載機器２において、空気管１８は一端が空気供給弁３１に接続され、枝分かれした形状を有してもよい。この場合、空気管１８の一方の他端が筐体８０に連通し、空気管１８の他方の他端が筐体１０に連通することで、筐体１０，８０のそれぞれの内部を冷却することが可能となる。
[0129]空気供給弁制御部１６が設けられる位置は上述の例に限られない。一例として、車載機器２において、空気供給弁制御部１６は筐体１０の内部に設けられてもよい。
[0130]空気供給弁制御部１６は、上述の制御方法を組み合わせて空気供給弁３１を制御してもよい。一例として、空気供給弁制御部１６は、第１センサ１３から取得した筐体１０の内部の空気の温度の測定値が目標温度範囲の上限値より高い場合、または、第１センサ１３から取得した筐体１０の内部の空気の湿度の測定値が目標湿度範囲の上限値より高い場合に、空気供給弁３１を開いてもよい。
[0131]他の一例として、空気供給弁制御部１６は、第１センサ１３から取得した筐体１０の内部の空気の温度の測定値が目標温度範囲の上限値より高い場合、第１センサ１３から取得した筐体１０の内部の空気の湿度の測定値が目標湿度範囲の上限値より高い場合、または、第１センサ１３から取得した筐体１０の内部の空気の圧力の測定値が目標圧力範囲の下限値より低い場合に、空気供給弁３１を開いてもよい。
[0132]空気供給弁３１を制御する方法は、上述の例に限られない。一例として、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の空気の温度、湿度、および圧力の推定値の少なくともいずれかに応じて空気供給弁３１を制御してもよい。この場合、車載機器１－５は、第１センサ１３を備えなくてもよい。例えば、空気供給弁制御部１６は、電力変換回路１４のスイッチング周波数および電力変換回路１４のスイッチング素子に流れる電流の値から電力変換回路１４が有するスイッチング素子の温度を推定し、推定したスイッチング素子の温度から筐体１０の内部の空気の温度を推定する。そして、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の空気の温度の推定値が目標温度範囲の上限値より高い場合、空気供給弁３１を開く。
[0133]他の一例として、空気供給弁制御部１６は、列車情報管理システムから、鉄道車両の走行位置についての情報を取得し、走行位置に応じて定められている空気供給弁３１の開閉状態に応じて、空気供給弁３１を制御してもよい。この場合、車載機器１－５は、第１センサ１３を備えなくてもよい。走行位置に応じた空気供給弁３１の制御について図２３を用いて説明する。図２３のステップＳ１３，Ｓ１４の処理は、図７のステップＳ１３，１４の処理と同様である。車載機器１は、制御用電源から電力の供給が開始されると、図２３に示す処理を開始する。空気供給弁制御部１６は、列車情報管理システムから、鉄道車両の走行位置についての情報を取得する（ステップＳ５１）。
[0134]空気供給弁制御部１６は、走行位置に応じて定められている空気供給弁３１の開閉状態が開く状態であるか否かを判別する（ステップＳ５２）。空気供給弁制御部１６は、走行位置と空気供給弁３１の開閉状態とを対応付けた情報を予め保持している。ステップＳ５１で取得した走行位置に応じた空気供給弁３１の開閉状態が閉じる状態である場合（ステップＳ５２；Ｎｏ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７をオフにすることで、空気供給弁３１を閉じる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理が終わると、車載機器１は、ステップＳ５１から上述の処理を繰り返す。
[0135]ステップＳ５１で取得した走行位置に応じた空気供給弁３１の開閉状態が開く状態である場合（ステップＳ５２；Ｙｅｓ）、空気供給弁制御部１６はスイッチ１７をオンにすることで、空気供給弁３１を開く（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理が終わると、車載機器１は、ステップＳ５１から上述の処理を繰り返す。
[0136]走行位置に応じて空気供給弁３１の開度を制御することで、例えば、トンネルに入る前に筐体１０の内部に圧縮空気を供給して筐体１０の内部の空気の圧力を高め、トンネル走行時に筐体１０の内部の空気の圧力と筐体１０の外部の空気の圧力との差によって筐体１０が変形することを抑制することができる。あるいは、海岸、海上を走行する際は、筐体１０の内部に圧縮空気を供給して筐体１０の内部の空気の湿度が過剰に高くなることを抑制することができる。
[0137]他の一例として、空気供給弁制御部１６は、マスターコントローラから運転指令を取得し、運転指令に応じて空気供給弁３１を制御してもよい。この場合、車載機器１－５は、第１センサ１３を備えなくてもよい。例えば、空気供給弁制御部１６は、運転指令が力行指令を示す場合に、空気供給弁３１を開く。これにより、運転指令が力行指令を示す場合、すなわち、車載機器１－５が動作している場合に、筐体１０の内部に圧縮空気が供給され、電子部品１２が冷却される。
[0138]他の一例として、空気供給弁制御部１６は、段階的にまたは無段階に空気供給弁３１の開度を制御してもよい。例えば、空気供給弁制御部１６は、空気供給弁３１を開く場合は、空気供給弁３１の開度と筐体１０の内部の空気の温度とに正の相関関係をもたせて、空気供給弁３１の開度を制御してもよい。あるいは、空気供給弁制御部１６は、空気供給弁３１を開く場合は、空気供給弁３１の開度と筐体１０の内部の空気の湿度とに正の相関関係をもたせて、空気供給弁３１の開度を制御してもよい。あるいは、空気供給弁制御部１６は、空気供給弁３１を開く場合は、空気供給弁３１の開度と筐体１０の内部の空気の圧力とに負の相関関係をもたせて、空気供給弁３１の開度を制御してもよい。
[0139]他の一例として、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の物理量の測定値と目標値との差を目標範囲内に維持するＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御によって、空気供給弁３１の開度を制御してもよい。例えば、空気供給弁制御部１６は、筐体１０の内部の空気の温度の測定値と目標温度との差を第１閾値以下にするＰＩＤ制御を行ってもよい。この場合、目標温度を上述の目標温度範囲の中央値とし、第１閾値を目標温度範囲の上限と中央値との差分とすればよい。
[0140]他の一例として、空気供給弁制御部１６は、上述のように空気供給弁３１をＰＩＤ制御する場合の操作量、具体的には、空気供給弁３１の開度に応じて空気供給弁３１の開閉を切り替えてもよい。例えば、空気供給弁制御部１６は、空気供給弁３１の開度が０以上１以下の数字で示される場合、ＰＩＤ制御の操作量に応じた空気供給弁３１の開度の目標値が開閉閾値０．５以上である場合に、空気供給弁３１を開き、ＰＩＤ制御の操作量に応じた空気供給弁３１の開度の目標値が開閉閾値０．５未満である場合に、空気供給弁３１を閉じる。開閉閾値は０より大きく、１より小さい範囲で任意に定めることができる。
[0141]筐体１０の内部の構造は、上述の例に限られず、空気供給孔１０ａから空気排出孔１０ｂまでの空気の流路が設けられていれば、任意である。一例として、筐体１０の内部に筐体１０の内面に当接する板状のフレームが設けられている場合は、フレームに開口が形成されていればよい。他の一例として、筐体１０の内部に、空気供給孔１０ａから空気排出孔１０ｂに至る風洞が設けられてもよい。この場合、風洞に冷却対象の電子部品１２が収容されることが好ましい。
[0142]スイッチ１７は、上述の例に限られず、空気供給弁３１が有するコイル３９への電流の供給量を調節可能な任意の電子部品である。スイッチ１７が設けられる位置は任意である。一例として、車載機器２において、スイッチ１７は、筐体１０の内部に設けられてもよい。
[0143]スイッチ２２は、上述の例に限られず、空気排出弁５１が有するコイル５９への電流の供給量を調節可能な任意の電子部品である。スイッチ２２が設けられる位置は任意である。一例として、車載機器４において、スイッチ２２は、筐体１０の外部に設けられてもよい。
[0144]空気排出弁５１の制御方法は、上述の例に限られない。車載機器４は、空気供給弁３１の開度に応じて空気排出弁５１の開度を制御してもよい。図２４に車載機器４の変形例の電気的構成を示す。空気排出弁制御部２１は、空気供給弁制御部１６から空気供給弁３１の開閉状態を示す情報を取得する。そして、空気排出弁制御部２１は、空気供給弁３１が開かれている場合は空気排出弁５１を開き、空気供給弁３１が閉じられている場合は空気排出弁５１を閉じる。
[0145]例えば、空気排出弁制御部２１は、空気供給弁制御部１６からスイッチ１７に送られる制御信号を取得し、空気供給弁制御部１６がスイッチ１７に送る制御信号と同じ制御信号をスイッチ２２に送ることで、スイッチ２２をスイッチ１７に連動させてオンオフする。この結果、空気排出弁５１は、空気供給弁３１の開閉状態に応じて開閉する。
[0146]他の一例として、空気排出弁制御部２１は、空気供給弁３１の開度と空気排出弁５１の開度に正の相関関係をもたせて、空気排出弁５１を制御してもよい。例えば、空気排出弁制御部２１は、空気供給弁制御部１６から空気供給弁３１の開度についての情報を取得し、取得した情報に基づいて、空気排出弁５１の開度を制御する。例えば、空気供給弁３１の開度が大きくなると、空気排出弁５１の開度が大きくなる。
[0147]元空気溜め７７および供給空気溜め７８の個数は任意である。例えば、鉄道車両の一編成において、２つの元空気溜め７７が設けられ、鉄道車両が有する各車両に供給空気溜め７８が設けられてもよい。この場合、各元空気溜め７７に複数の供給空気溜め７８が接続される。
[0148]車載機器１－５は、図２５に示すように、処理回路９５で実現されてもよい。処理回路９５は、インターフェース回路９６を介して、鉄道車両に搭載されている他の機器、例えば、運転台に設けられたマスターコントローラ、列車情報管理システム等に接続される。処理回路９５が専用のハードウェアである場合、処理回路９５は、例えば、単一回路、複合回路、プロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらの組み合わせ等を有する。車載機器１－５の制御回路、具体的には、スイッチング制御部１５および空気供給弁制御部１６はそれぞれ個別の処理回路９５で実現されてもよいし、スイッチング制御部１５および空気供給弁制御部１６は共通の処理回路９５で実現されてもよい。
[0149]車載機器１－５の各機能の一部が専用のハードウェアで実現され、他の一部がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。例えば、車載機器１において、スイッチング制御部１５は図２５に示す処理回路９５で実現され、空気供給弁制御部１６は図６に示すプロセッサ９１がメモリ９２に格納されたプログラムを読み出して実行することで実現されてもよい。
[0150]車載機器１－５は、鉄道車両に限られず、任意の車両、例えば、トロリーバス、バス等に搭載されてもよい。
[0151]本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。
[0152]１，２，３，４，５ 車載機器、１０，８０ 筐体、１０ａ 空気供給孔、１０ｂ 空気排出孔、１１，１８，２０，７９ 空気管、１２ 電子部品、１３ 第１センサ、１４ 電力変換回路、１５ スイッチング制御部、１６ 空気供給弁制御部、１７，２２ スイッチ、１９，５１ 空気排出弁、２１ 空気排出弁制御部、２３ 第２センサ、２４ ファン、３１ 空気供給弁、３２，５２ 弁本体、３２ａ，５２ａ 吸気孔、３２ｂ，５２ｂ 排気孔、３２ｃ，５２ｃ 流路、３３，５３ 仕切部材、３３ａ，４３ａ，４３ｂ，５３ａ 開口、３４，５４ カバー、３５，５５ 固定部材、３６，４２，５６ 付勢部材、３７，５７ 可動部材、３８，５８ ガイド、３９，５９ コイル、４１ 弁体、４３ 保持部材、７１ 空気供給システム、７２ 空気溜め、７３ コンプレッサ、７４ アフタークーラー、７５ フィルタ、７６ エアドライヤー、７７ 元空気溜め、７８ 供給空気溜め、８１ ブレーキ制御装置、８２ 機械ブレーキ装置、８３ 電空変換弁、８４ 中継弁、９０ 負荷装置、９１ プロセッサ、９２ メモリ、９３インターフェース、９４ バス、９５ 処理回路、９６ インターフェース回路。
