(57)【要約】【課題】気体圧縮機における電磁クラッチを駆動している動力源に対して負荷が急激に掛るのを抑制するとともに、アーマチュアとロータとの間の隙間に変化があっても適切に対応する。【解決手段】気体圧縮機２００の電磁クラッチ２１０に対する制御装置１００は、電磁クラッチ２１０の電磁コイル２１１に対して電圧を印加する制御を行う通電制御部１２０と、毎日の車両の最初の始動時に、吸引完了までの時間ｔ１を検出して記憶する吸引完了時間検出部１３０と、を備え、通電制御部１２０は、毎日の車両の最初の始動時以降の、翌日の最初の始動時までの期間中は、吸引完了時間検出部１３０に記憶された時間ｔ１によって吸引完了のタイミングを特定し、特定された吸引完了のタイミングで、電磁コイル２１１に供給していた電圧Ｖ１を、低い電圧Ｖ２に切り替える制御を行う。【選択図】図１
2018096508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指示の信号を受け付けることにより、気体圧縮機における電磁クラッチの電磁コイルに対して電力を供給する制御を行う通電制御部と、
予め設定された特定のタイミングで、前記信号を受け付けてから、前記電磁クラッチのアーマチュアが前記電磁クラッチのロータに接触した吸引完了までの時間を検出して記憶する吸引完了時間検出部と、を備え、
前記通電制御部は、前記特定のタイミング以降の、次の特定のタイミングまでの期間中は、前記特定のタイミングにおいて前記吸引完了時間検出部に記憶された前記吸引時間によって前記吸引完了のタイミングを特定し、特定された前記吸引完了のタイミングで、前記電磁コイルに供給していた電力を、前記吸引完了のタイミングの前に比べて低い電力に切り替える制御を行う、気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置。
【請求項２】
前記吸引完了時間検出部は、前記電磁コイルに流れた電流の変動に基づいて前記吸引完了を検出する吸引完了検出部を備えている請求項１に記載の気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置。
【請求項３】
前記通電制御部は、前記電磁コイルの供給する電力を、前記アーマチュアと前記ロータとが一体に回転する連結状態となったタイミングの後に、前記吸引完了のタイミングの後の電力よりも高い電力に切り替える制御を行う、請求項１又は2に記載の気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載されている空気調和システムの気体圧縮機は、車両等のエンジンから動力を受けて動作する。この場合、エンジンからの動力の供給を断接するために、電磁クラッチが用いられる。電磁クラッチは、ロータと電磁コイルとアーマチュアとを備えている。ロータは、エンジンの動力を受けて常に回転し、アーマチュアは、気体圧縮機の回転軸に連結している。
【０００３】
アーマチュアは、回転しているロータに対して一定のギャップを介して離れているため回転しないが、通電によって電磁コイルが磁力を発生すると、その磁力によりアーマチュアがロータに吸引されて連結する。これにより、アーマチュアはロータと一体的に回転し、アーマチュアに連結された回転軸が回転するようになっている。なお、アーマチュアにはばね部材等の弾性力が作用していて、電磁コイルへの通電が無くなるとアーマチュアを吸引する磁力が無くなり、アーマチュアはこの弾性力によってロータから離れた状態に戻される。
【０００４】
アーマチュアがロータに接して連結したとき、エンジンには気体圧縮機の負荷が急激に掛る。ここで、エンジンは車両等を駆動する駆動源である。したがって、エンジンに気体圧縮機の負荷が急激に作用すると、車両の駆動のための駆動力が急激に低下し、車両等の乗り心地に悪影響が生じ得る。そこで、電磁クラッチの接続の指示があったときは、電磁クラッチの接続に先立って車両の冷却ファンを作動させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案によれば、電磁クラッチの接続時における気体圧縮機の動力を下げて、気体圧縮機の駆動トルクを小さくすることができるため、エンジンに掛る負荷を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０７９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した先行技術文献で提案されている技術は冷却ファンを用いた対策であるが、気体圧縮機側でも対応することが望まれる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、気体圧縮機における電磁クラッチを駆動している動力源に対して負荷が急激に掛るのを抑制するとともに、アーマチュアとロータとの間の隙間に変化があっても適切に対応することができる、気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置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】
【０００８】
本発明は、指示の信号を受け付けることにより、気体圧縮機における電磁クラッチの電磁コイルに対して電力を供給する制御を行う通電制御部と、予め設定された特定のタイミングで、前記信号を受け付けてから、前記電磁クラッチのアーマチュアが前記電磁クラッチのロータに接触した吸引完了までの時間を検出して記憶する吸引完了時間検出部と、を備え、前記通電制御部は、前記特定のタイミング以降の、次の特定のタイミングまでの期間中は、前記特定のタイミングにおいて前記吸引完了時間検出部に記憶された前記吸引時間によって前記吸引完了のタイミングを特定し、特定された前記吸引完了のタイミングで、前記電磁コイルに供給していた電力を、前記吸引完了のタイミングの前に比べて低い電力に切り替える制御を行う、気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置によれば、気体圧縮機における電磁クラッチを駆動している動力源に対して負荷が急激に掛るのを抑制するとともに、アーマチュアとロータとの間の隙間に変化があっても適切に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置を示すブロック図である。
【図２】電磁クラッチの電磁コイルに電圧を印加する指示が入力されてからアーマチュアの吸引完了、連結完了までの経過時間と電磁コイルに流れた電流との対応関係を示すグラフである。
【図３】制御装置による制御の概略を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係る気体圧縮機２００の電磁クラッチ２１０に対する制御装置１００を示すブロック図、図２は電磁クラッチ２１０の電磁コイル２１１に電圧を印加する指示が入力されて（電磁クラッチ２１０が起動して）からアーマチュア２１３の吸引完了、連結完了までの経過時間ｔと電磁コイル２１１に流れた電流との対応関係を示すグラフである。
【００１２】
＜概要＞
本実施形態における気体圧縮機２００は、車両４００に搭載された空気調和システム３００に用いられていて、本実施形態は、この気体圧縮機２００の電磁クラッチ２１０に対する制御装置１００である。制御装置１００は、例えば毎日の車両４００の最初の始動時（特定のタイミングの一例）において、車両４００に搭載された気体圧縮機２００の電磁クラッチ２１０の吸引完了に要する時間（吸引時間）ｔ１を計測して記憶する。そして、制御装置１００は、翌日の最初の始動時（次の特定のタイミングの一例）までの間は、記憶された時間ｔ１を使って、電磁クラッチ２１０の電磁コイルに供給する電力の制御を行うものである。
【００１３】
＜気体圧縮機＞
制御装置１００によって電力の供給の制御が行われる気体圧縮機２００は、車両４００の空気調和システム３００の一部として車両４００に搭載されている。気体圧縮機２００は、例えばベーンロータリ形式の気体圧縮機である。気体圧縮機２００は、車両４００に搭載されたエンジン５００を動力源として動作する。気体圧縮機２００は、電磁クラッチ２１０を備えている。
【００１４】
＜電磁クラッチ＞
電磁クラッチ２１０は、電磁コイル２１１、ロータ２１２及びアーマチュア２１３を備えている。ロータ２１２はエンジン５００と連動して回転する。アーマチュア２１３は気体圧縮機２００の回転軸と結合して気体圧縮機２００と連動している。アーマチュア２１３は、板ばねの弾性力によってロータ２１２から離れた状態とされている。電磁コイル２１１は車両４００に搭載されたバッテリ等の電力により電圧が印加される。電磁コイル２１１は電圧の印加により、ロータ２１２から離れているアーマチュア２１３をロータ２１２に引き寄せてロータ２１２に連結させる。一方、電磁コイル２１１への電圧の印加の停止により、アーマチュア２１３は板ばねによりロータ２１２から離れた状態に戻される。
【００１５】
アーマチュア２１３がロータ２１２に連結した状態では、エンジン５００の動力が電磁クラッチ２１０を介して気体圧縮機２００の回転軸を回転させることで、気体圧縮機２００を動作させる。アーマチュア２１３がロータ２１２から離れた状態では、エンジン５００の動力が気体圧縮機２００の回転軸に伝達されず、気体圧縮機２００を動作しない。
【００１６】
ここで、アーマチュア２１３がロータ２１２から離れた状態から、ロータ２１２に連結されるまでの状態について詳説する。アーマチュア２１３は、上述したようにロータ２１２との間に一定の隙間を介して離れた状態にある。そして、電磁コイル２１１に所定の電圧を印加して通電すると磁力が発生し、アーマチュア２１３が電磁コイル２１１に吸引される。この吸引により、アーマチュア２１３はロータ２１２との間の隙間が無くなるまで変位又は変形してロータ２１２と接触し始める。アーマチュア２１３とロータ２１２とが接触し始めた状態が、吸引完了の状態である。なお、吸引完了の状態では、アーマチュア２１３とロータ２１２との間に発生する摩擦力は未だ小さく、アーマチュア２１３とロータ２１２との間では滑りが生じる。
【００１７】
その後、アーマチュア２１３とロータ２１２との動摩擦トルクが増大し、アーマチュア２１３とロータ２１２との速度差（トルク差）が小さくなり、やがて速度差がゼロになって両者は同期した回転となる（連結完了の状態）。これにより、アーマチュア２１３に回転軸が連結されていた気体圧縮機２００は駆動される。
【００１８】
＜制御装置＞
次に、電磁コイル２１１に通電する電力を制御する制御装置１００について説明する。制御装置１００は、気体圧縮機２００とは別体の構成であるが、気体圧縮機２００の一部として構成されてもよい。  
【００１９】
制御装置１００は、図１に示すように、受付部１１０と、通電制御部１２０と、吸引完了時間検出部１３０とを備えている。受付部１１０は、車両４００に設けられた、空気調和システム３００を運転するスイッチ等に入力された運転開始の指示の信号を、電磁コイル２１１に電圧を印加する指示の信号として受け付ける。通電制御部１２０は、受付部１１０が受け付けた指示の信号に基づいて、電磁コイル２１１に対して電圧Ｖ１を印加する制御を行う。
【００２０】
また、通電制御部１２０は、電磁コイル２１１に対して電圧を印加する指示（気体圧縮機２００を作動させる指示）の信号を受け付けてから、アーマチュア２１３がロータ２１２に接触した吸引完了までの時間ｔ１（図２参照）が経過した時点で、すなわち、吸引完了のタイミングで、電磁コイル２１１に印加していた電圧を、吸引完了のタイミングの前の電圧Ｖ１に比べて低い電圧Ｖ２（＜Ｖ１）に切り替える制御を行う。  
【００２１】
吸引完了時間検出部１３０は、例えば車両４００の毎日の最初の始動時（予め設定された特定のタイミングの一例）において、受付部１１０が電圧を印加する指示の信号を受け付けてから、電磁コイル２１１への電圧Ｖ１の印加によりアーマチュア２１３がロータ２１２に接触した吸引完了までの経過の時間ｔ１（図２参照）を検出して記憶する。  
【００２２】
ここで、吸引完了時間検出部１３０は、電磁コイル２１１に電圧Ｖ１を印加したタイミングとして、受付部１１０が電圧を印加する指示の信号を受け付けたタイミングを検出することができる。また、吸引完了時間検出部１３０は吸引完了検出部１３１を備えていて、吸引完了検出部１３１は、電磁コイル２１１に流れた電流の変動に基づいて吸引完了のタイミングを検出する。
【００２３】
吸引完了のタイミングにおいて電磁コイル２１１に流れる電流値は、図２に示すように、吸引完了よりも前の電流値及び吸引完了後の電流値よりも低くなる。したがって、吸引完了検出部１３１は、具体的には、電磁コイル２１１に電圧Ｖ１を印加して（電磁クラッチ２１０が起動して）から電磁コイル２１１に流れる電流値が一旦低くなった後に高くなる方向に転じたタイミング（電流値が低くなり始めてから最小の電流値となるタイミング）を検出することにより、吸引完了のタイミングを検出する。
【００２４】
このように、吸引完了時間検出部１３０は、電磁コイル２１１に電圧Ｖ１を印加（電磁クラッチ２１０が起動）したタイミング及び吸引完了のタイミングを検出することにより、電圧の印加から吸引完了までに経過した時間ｔ１を検出することができ、検出された時間ｔ１を記憶する。
【００２５】
また、通電制御部１２０は、車両４００の毎日の最初の始動後の、翌日の最初の始動時（次の特定のタイミングの一例）までは、受付部１１０が電圧を印加する指示の信号を受け付けるごとに、吸引完了時間検出部１３０によってその日の最初の始動時に検出して記憶された時間ｔ１が経過したタイミングを吸引完了のタイミングとして特定する。そして、この時間ｔ１が経過したタイミングで、通電制御部１２０は、電磁コイル２１１に印加していた電圧を低い電圧Ｖ２に切り替える。
【００２６】
さらに、通電制御部１２０は、電磁コイル２１１に対して電圧Ｖ１を印加してからの経過時間ｔが、電磁クラッチ２１０の連結完了のタイミングとして予め設定された時間ｔ２に達した後、電磁コイル２１１に印加していた電圧Ｖ２を、より高い電圧Ｖ３（＞Ｖ２，≒Ｖ１）に切り替える。なお、電圧Ｖ３は、電圧Ｖ１よりも大きければよく、電圧Ｖ１より大きくても小さくても等しくてもよい。
【００２７】
＜作用＞
図３は、制御装置１００による制御の概略を示すフローチャートである。以上のように構成された制御装置１００によると、図３に示すように、車両４００が始動される（Ｓ１）と、制御装置１００は、車両４００からその始動の信号を受ける。そして、その始動がその日の最初の始動か否かを判定する（Ｓ２）。制御装置１００が最初の始動であると判定したとき（Ｓ２においてＹＥＳ）は、気体圧縮機２００の運転開始の指示の信号が入力されたものとして通電制御部１２０が電磁コイル２１１に電圧Ｖ１を印加する（Ｓ３）。
【００２８】
このとき、吸引完了時間検出部１３０は吸引完了までの時間ｔ１を検出し、検出された時間ｔ１を記憶する（Ｓ４）。その後、通電制御部１２０は電磁コイル２１１に対する電圧Ｖ１の印加を停止する（Ｓ５）。これにより、気体圧縮機２００の運転は停止する（Ｓ１２）。
【００２９】
その後、車両４００の運転中に、受付部１１０が気体圧縮機２００の運転の指示（電磁コイル２１１に電圧を印加する指示）の信号を受け付けると（Ｓ６）、通電制御部１２０は電磁コイル２１１に対して、吸引完了時間検出部１３０に記憶された時間ｔ１だけ電圧Ｖ１を印加する（Ｓ６，Ｓ７）。そして、通電制御部１２０は、時間ｔ１が経過したタイミングで、電磁コイル２１１に印加していた電圧Ｖ１を、低い電圧Ｖ２に切り替える（Ｓ８）。さらに、通電制御部１２０は、電磁コイル２１１に対して電圧Ｖ１を印加してからの経過時間ｔが、電磁クラッチ２１０の連結完了のタイミングとして予め設定された時間ｔ２に達した後（Ｓ９においてＹＥＳ）、電磁コイル２１１に印加していた電圧Ｖ２を、高い電圧Ｖ３（＞Ｖ２，≒Ｖ１）に切り替える（Ｓ１０）。連結完了により、気体圧縮機２００はエンジン５００と同期して動作する。
【００３０】
その後、気体圧縮機２００の運転停止の指示が受付部１１０に入力される（Ｓ１１）と、通電制御部１２０は電磁コイル２１１に対する電圧Ｖ３の印加を停止して、気体圧縮機２００の運転を停止する（Ｓ１２）。以降は、受付部１１０が気体圧縮機２００の運転の指示（電磁コイル２１１に電圧を印加する指示）の信号を受け付けるのを待ち（Ｓ６）、指示の信号を受け付ける（Ｓ６においてＹＥＳ）と、上述した処理を繰り返す。  
【００３１】
ここで、車両４００の運転が終わってエンジン５００の動作が一旦止められた後、再度車両４００の始動（Ｓ１）があっても、その始動がその日の最初の始動ではないとき（Ｓ２においてＮＯ）は、通電制御部１２０が電磁コイル２１１に印加する電圧を切り替える吸引完了までの時間ｔ１は、その日の最初の始動の際に吸引完了時間検出部１３０によって検出・記憶された時間ｔ１がそのまま使われる。
【００３２】
一方、車両の始動が翌日以降において、その日の最初の始動であるときは、その日の最初の始動である（Ｓ２においてＹＥＳ）から、吸引完了時間検出部１３０によって、吸引完了までの時間ｔ１が検出・記憶される（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）。
【００３３】
以上のように、本実施形態の制御装置１００によれば、通電制御部１２０が、アーマチュア２１３がロータ２１２に接触し始めた（吸引完了）タイミングである時間ｔ１の経過したタイミングで、電磁コイル２１１に印加していた電圧Ｖ１を低い電圧Ｖ２に切り替えている。これにより、吸引完了のタイミングから、アーマチュア２１３がロータ２１２と同期して回転する（連結完了）までの時間ｔ２を、電圧Ｖ１を印加したままで連結完了まで継続した場合よりも長くすることができる。
【００３４】
この結果、電磁クラッチ２１０の接続による気体圧縮機２００の駆動トルク（負荷）がエンジン５００に作用するときに、エンジン５００に負荷が急激に掛るのを防止又は抑制することができる。
【００３５】
しかも、吸引完了時間検出部１３０が、毎日の最初の車両４００の始動時という予め設定された特定のタイミングで、吸引完了までの時間ｔ１を検出して記憶し、通電制御部１２０が、この特定のタイミング以降の次の特定のタイミング、すなわち翌日以降の最初の車両４００の始動時までの間は、吸引完了時間検出部１３０に記憶された時間ｔ１によって吸引完了のタイミングを特定する。したがって、アーマチュア２１３とロータ２１２との間の間隔が摩耗等の経年変化により変化しても、１日ごと（特定のタイミングの期間ごと）に、吸引完了までの時間ｔ１を修正することができ、電磁コイル２１１に印加する電圧の切替えのタイミングを長期間に亘って適切化することができる。  
【００３６】
なお、本実施形態においては、吸引完了後から連結完了までの間に電磁コイル２１１に印加する電圧Ｖ２は、アーマチュア２１３がロータ２１２から離れることがない程度の磁力を発生する電流が流れる程度の電圧であればよい。
【００３７】
また、本実施形態の制御装置１００は、吸引完了検出部１３１が、電磁コイル２１１に流れた電流の変動に基づいて吸引完了のタイミングを検出するため、簡易な構成で吸引完了のタイミングを検出することができる。また、電流は応答性がよいため、電流の変動を検出することにより、吸引完了のタイミングを精度よく検出することができる。  
【００３８】
また、本実施形態の制御装置１００は、連結完了のタイミングとして予め設定された時間ｔ２に達した後、電磁コイル２１１に印加していた電圧Ｖ２を、より高い電圧Ｖ３に切り替えるため、電磁コイル２１１は、アーマチュア２１３に作用する磁力を強くして、エンジン５００により回転しているロータ２１２の回転変動等でトルク変動が生じても、アーマチュア２１３とロータ２１２との間で滑りが発生するのを抑制又は防止することができる。なお、連結完了のタイミングについても、吸引完了のタイミングと同様に、例えば、毎日の最初の車両４００の始動時に、制御装置１００が検出して、連結完了までの時間ｔ２を記憶し、翌日の最初の車両４００の始動時までの間は、その記憶された時間ｔ２にを使って、連結完了のタイミングとしてもよい。
【００３９】
本実施形態の気体圧縮機２００の電磁クラッチ２１０に対する制御装置１００は、吸引完了時間検出部１３０が吸引完了の時間ｔ１の検出及び記憶を行う特定のタイミングとして、毎日の最初の車両４００の始動時を適用したが、特定のタイミングは、これに限定されるものではない。すなわち、吸引完了の時間ｔ１を検出・記憶する特定のタイミングは、２日ごとの車両４００の最初の始動時であってもよいし、３日以上ごとの車両４００の最初の始動時であってもよい。
【００４０】
また、特定のタイミングは、車両４００の始動時によって規定するのではなく、電磁クラッチ２１０の断接の動作回数ごとに規定されてもよい。つまり、電磁クラッチ２１０が例えば１０回断接したごとに吸引完了の時間ｔ１を検出・記憶し、その後の９回の断接のときは、記憶した時間ｔ１を使用するなどであってもよい。
【００４１】
このように、本発明に係る気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置の吸引完了時間検出部が吸引完了の時間の検出及び記憶を行う特定のタイミングは、一定の期間ごとや一定の電磁クラッチの断接の回数ごとのタイミングで設定することができる。吸引完了に要する時間は、電磁クラッチのアーマチュアとロータとの間の隙間の大きさによって変化する。アーマチュアとロータとの間の隙間の大きさは摩耗等経年的に変化するが、ある程度の短い期間や断接の回数が少ない間は、大きな変化は無く、例え変化があっても微差である。したがって、本発明における特定のタイミングは、特定のタイミングの間隔がアーマチュアとロータとの間の隙間の大きさを大きく変えず、変化があっても微差であるような間隔であれば、どのようなタイミングでも適用することができる。
【００４２】
なお、特定のタイミングにおいては吸引完了の時間を検出してから電圧の切替えを行うことになるため、気体圧縮機の負荷がエンジンに急激に掛って車両の駆動のための駆動力が急激に低下し、車両等の乗り心地に影響が生じ得るが、特定のタイミングの一例として、１日のうちの車両４００の最初の始動時を適用した場合は、車両がまだ走り出していないので、その影響を乗員に感じさせにくい。
【００４３】
本実施形態の気体圧縮機２００の電磁クラッチ２１０に対する制御装置１００は、吸引完了を、電磁コイル２１１に流れた電流の変動に基づいて検出したが、電磁クラッチ２１０の接触開始に伴う気体圧縮機２００の動作開始によって変動する気体圧縮機２００からの吐出される気体（冷媒ガス等）の圧力や、気体圧縮機２００の振動の変化などに基づいて吸引完了を検出することもできる。
【００４４】
本実施形態における気体圧縮機２００は、ベーンロータリ形式の気体圧縮機であるが、本発明に係る制御装置が制御の対象とする気体圧縮機は、電磁クラッチを備えた気体圧縮機であればよく、ベーンロータリ形式以外の形式の気体圧縮機を制御の対象とするものであってもよい。したがって、ベーンロータリ形式以外の斜板式の気体圧縮機、スクロール形式の気体圧縮機等を制御の対象とする制御装置も本発明に係る制御装置が適用される。
【符号の説明】
【００４５】
１００  制御装置
１１０  受付部
１２０  通電制御部
１３０  吸引完了時間検出部
１３１  吸引完了検出部
２００  気体圧縮機
２１０  電磁クラッチ
２１１  電磁コイル
２１２  ロータ
２１３  アーマチュア
４００  車両
５００  エンジン
Ｖ１    電圧
Ｖ２    電圧
ｔ１    時間
【図１】
2018096508.tif 000003
【図２】
2018096508.tif 000004
【図３】
2018096508.tif 000005