(57)【要約】【課題】      電磁クラッチにおける結露等の発生を効果的に抑止可能な電圧印加装置等を提供する。【解決手段】  電圧印加装置３は、扉体を開閉するゲート駆動装置１における電磁クラッチ５のコイル部１９に電圧を印加するものである。コイル部１９は、電圧がかからない状態ではクラッチディスク１３と離れており、少なくとも駆動電圧がかかるとクラッチディスク１３が動いてつながる。電圧供給部７は、クラッチディスク１３がコイル部１９につながっていない状態で、コイル部１９に対して駆動電圧よりも低い発熱電圧を印加することにより通電による発熱状態を作り出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扉体を開閉するゲート駆動装置における電磁クラッチのコイル部に電圧を印加する電圧印加装置であって、
前記コイル部は、電圧がかからない状態ではクラッチ部材と離れており、少なくとも駆動電圧がかかると前記クラッチ部材が動いてつながるものであり、
前記コイル部に対して電圧をかける電圧供給部を備え、
前記電圧供給部は、前記クラッチ部材がつながっていない状態で前記コイル部に対して前記駆動電圧よりも低い発熱電圧を印加することにより通電による発熱状態を作り出す、電圧印加装置。
【請求項２】
前記電圧供給部は、前記駆動電圧を印加して前記クラッチ部材がつながっている状態において、前記コイル部に対して電圧を印加しないことにより又は前記発熱電圧よりも低い停止電圧を印加することにより前記クラッチ部材がつながっていない状態とし、前記クラッチ部材がつながっていない状態で前記発熱電圧を印加することにより通電による発熱状態を作り出す、請求項１記載の電圧印加装置。
【請求項３】
前記電圧供給部は、前記クラッチ部材がつながっていない状態において前記発熱電圧を印加している状態から、前記発熱電圧よりも低い電圧を印加せずに前記駆動電圧を印加することにより、前記クラッチ部材がつながっている状態とする、請求項１又は２に記載の電圧印加装置。
【請求項４】
扉体を開閉するゲート駆動装置における電磁クラッチのコイル部に電圧を印加する電圧印加方法であって、
前記コイル部は、電圧がかからない状態では弾性力によりクラッチ部材と離れており、少なくとも駆動電圧がかかると前記弾性力よりも大きな力を前記クラッチ部材にかけることにより前記クラッチ部材が動いてつながるものであり、
電圧供給部が、前記クラッチ部材がつながっていない状態で前記コイル部に対して前記駆動電圧よりも低い発熱電圧を印加するステップを含む電圧印加方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧印加装置及び電圧印加方法に関し、特に、扉体を開閉するゲート駆動装置における電磁クラッチのコイル部に電圧を印加する電圧印加装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
扉体（ゲート）を開閉する開閉駆動装置において、電気信号により断接操作をしてゲートを自重降下させる電磁クラッチが使用されている（特許文献１参照）。ここで、電磁クラッチは、電圧をかけるとクラッチディスクがつながり、電圧をかけないとクラッチディスクが切り離される。
【０００３】
また、一般に、装置の結露を防止するためには、例えば、ヒーターなどを設置することが採用されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７６４５０号公報
【特許文献２】特開平８−２０３３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、従来の電磁クラッチは、断接操作のために電圧をかけるか否かのみが制御されていた。結露対策は、通常行われていない。そのため、電磁クラッチにおいて結露によってクラッチディスク等に錆が発生し、動作不良を起こす可能性があった。単に結露を防止するためだけであれば、特許文献２にあるようにヒーターを用いてもよいが、部品点数が増加することとなる。
【０００６】
ゆえに、本発明は、電磁クラッチにおける結露等の発生を効果的に抑止可能な電圧印加装置等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】
本願発明の第１の観点は、扉体を開閉するゲート駆動装置における電磁クラッチのコイル部に電圧を印加する電圧印加装置であって、前記コイル部は、電圧がかからない状態ではクラッチ部材と離れており、少なくとも駆動電圧がかかると前記クラッチ部材が動いてつながるものであり、前記コイル部に対して電圧をかける電圧供給部を備え、前記電圧供給部は、前記クラッチ部材がつながっていない状態で前記コイル部に対して前記駆動電圧よりも低い発熱電圧を印加することにより通電による発熱状態を作り出すものである。
【０００８】
本願発明の第２の観点は、第１の観点の電圧印加装置であって、前記電圧供給部は、前記駆動電圧を印加して前記クラッチ部材がつながっている状態において、前記コイル部に対して電圧を印加しないことにより又は前記発熱電圧よりも低い停止電圧を印加することにより前記クラッチ部材がつながっていない状態とし、前記クラッチ部材がつながっていない状態で前記発熱電圧を印加することにより通電による発熱状態を作り出すものである。
【０００９】
本願発明の第３の観点は、第１又は第２の観点の電圧印加装置であって、前記電圧供給部は、前記クラッチ部材がつながっていない状態において前記発熱電圧を印加している状態から、前記発熱電圧よりも低い電圧を印加せずに前記駆動電圧を印加することにより、前記クラッチ部材がつながっている状態とするものである。
【００１０】
本願発明の第４の観点は、扉体を開閉するゲート駆動装置における電磁クラッチのコイル部に電圧を印加する電圧印加方法であって、前記コイル部は、電圧がかからない状態では弾性力によりクラッチ部材と離れており、少なくとも駆動電圧がかかると前記弾性力よりも大きな力を前記クラッチ部材にかけることにより前記クラッチ部材が動いてつながるものであり、電圧供給部が、前記クラッチ部材がつながっていない状態で前記コイル部に対して前記駆動電圧よりも低い発熱電圧を印加するステップを含むものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の各観点によれば、例えばクラッチディスクなどのクラッチ部材がつながっていない状態で発熱電圧を印加して通電による発熱状態とすることにより、結露等を防止することができる。これは、ヒーター等が不要になり、部品点数を必要以上に増加させることがない。さらに、電磁クラッチの内部部品が発熱するため、外部ヒーター等を利用することよりも、ヒーティング効率が上がり、省電力化することが可能になる。
【００１２】
従来のゲート駆動に関する技術分野では、電圧を印加することは、クラッチ部材をつなげることと同じように扱われていた。そのため、クラッチ部材をつなげない状態で電圧を印加することは、そもそも想定されていなかった。発明者らは、電圧を印加してもクラッチ部材がつながらない状態があることを知り、そして、その状態を活用すれば結露等を防止することができることを確認したのである。
【００１３】
さらに、本願発明の第２の観点によれば、一度、発熱電圧よりも低い電圧とすることにより、クラッチ部材と確実につながっていない状態にし、その後、通電による発熱状態とすることができる。他方、本願発明の第３の観点によれば、発熱状態から直接電圧を上昇させて駆動電圧とすることにより、迅速にクラッチ部材をつなげることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願発明の実施例に係るゲート駆動装置の概要を示すブロック図である。
【図２】電磁クラッチの一例を示す図である。
【図３】コイル部とクラッチディスクがつながっていない状態で通電による発熱状態を作り出す実験の構成を示す図である。
【図４】定格電圧（駆動電圧）を印加したときの温度変化を示すグラフである。
【図５】印加電圧が１Ｖの場合の温度変化を示すグラフである。
【図６】印加電圧が７Ｖの場合の温度変化を示すグラフである。
【図７】印加電圧が８Ｖの場合の温度変化を示すグラフである。
【図８】印加電圧が９Ｖの場合の温度変化を示すグラフである。
【図９】発熱電圧を印加している状態から駆動電圧を印加する場合の電圧の制御例を示す図である。
【図１０】駆動電圧を印加する状態から発熱状態を印加する場合の電圧の制御例を示す図である。
【図１１】（ａ）本願発明によるヒーティングを行った場合の塩水噴霧をして２か月が経過した段階のクラッチ電流カーブを示す図と、（ｂ）クラッチ動作ができない場合のクラッチ電流カーブの参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１６】
図１は、本願発明の実施例に係るゲート駆動装置の概要を示すブロック図である。ゲート駆動装置１は、電圧印加装置３（本願請求項の「電圧印加装置」の一例）と、電磁クラッチ５（本願請求項の「電磁クラッチ」の一例）を備える。なお、電圧印加装置３は、電磁クラッチ５に内蔵されていてもよい。
【００１７】
電圧印加装置３は、電圧供給部７（本願請求項の「電圧供給部」の一例）を備える。
【００１８】
電磁クラッチ５は、サイドプレート１１と、クラッチディスク１３（本願請求項の「クラッチ部材」の一例）と、アーマチュア１４と、フィールド１５と、弾性体１７1及び１７2（以下、併せて「弾性体１７」という。）を備える。フィールド１５は、コイル部１９を備える。
【００１９】
図２は、電磁クラッチの一例を示す図である。サイドプレート（図１のサイドプレート１１の一例）は、フィールド（図１のフィールド１５の一例）にカラーを介して固定されている。アーマチュア（図１のアーマチュア１４の一例）は、カラーで支持されている。サイドプレートとアーマチュアとの間にあるブレーキディスク（図１のクラッチディスク１３の一例）をコイルばね（図１の弾性体１７の一例）で圧着し、トルクを発生する構造になっている。ブレーキディスクのスプライン部にインナドライバがかん合している。コイル（図１のコイル部１９の一例）に通電すると、アーマチュアはフィールドに吸引され、ブレーキを解放する。励磁を切るとアーマチュアはコイルばねの力でブレーキディスクを圧着し、急速にブレーキがかかる。
【００２０】
ゲート駆動装置１は、例えば水門などの扉体を開閉する。電磁クラッチ５において、クラッチディスク１３は回転フリーの状態にあり、アーマチュア１４が弾性力や吸引磁力によって動かされ、ブレーキＯＮやＯＦＦの状態を作り出す。コイル部１９とクラッチディスク１３がつながると、ブレーキを実現する。コイル部１９とクラッチディスク１３が離れると、ブレーキＯＦＦの状態となる。
【００２１】
電圧供給部７は、電磁クラッチ５（特に、コイル部１９）に電圧を供給する。クラッチディスク１３とフィールド１５との間には、弾性体１７が存在する。コイル部１９に電圧が供給されていない状態では、弾性体１７による弾性力により、クラッチディスク１７は、コイル部１９から離れた状態である。そして、コイル部１９に所定の電圧以上がかかると、コイル部１９とアーマチュア１４との間に生じる力が弾性体１７による弾性力に打ち勝ち、アーマチュア１４がクラッチディスク１３側に動き、コイル部１９とクラッチディスク１３がつながる。以下の説明では、仕様上、少なくとも駆動電圧がかかれば、クラッチディスク１３とコイル部１９がつながるとする。
【００２２】
従来の電磁クラッチ５は、専ら断接操作をするためのものとして使用されていた。そのため、電圧印加装置３は、コイル部１９に対し、電圧を供給しないことにより確実につながらない状態とし、駆動電圧を供給することにより確実につながった状態とするものとしていた。
【００２３】
発明者らは、実験により、コイル部１９に電圧をかけても、コイル部１９とクラッチディスク１３がつながらない状態となり、かつ、コイル部１９が通電による発熱状態となることを見出した。このような状態は、当業者が存在に気づいてこなかったものである。そして、実験により、この発熱状態によって、クラッチディスク１３等に生じる結露や進入した水分を蒸発させることによって錆の発生を防ぐことができることを見出した。電磁クラッチは、通常、２か所で使用されている。モーター等の駆動部等に使用されているものと、他の部分（モーターよりも上部にあることが多い）に使用されているものである。今回の発熱状態による防錆機能は、特に、駆動部以外の部分で使用されている場合に有効であることが期待される。
【００２４】
具体的には、電圧供給部７が、クラッチディスク１３がつながっていない状態のコイル部１９に対し、駆動電圧よりも低い発熱電圧を印加することにより、通電による発熱状態を作り出す。これにより、クラッチディスク１３等の防錆を実現することが可能になる。これは、ヒーター等が不要になり、部品点数を必要以上に増加させることがない。さらに、電磁クラッチの内部部品が発熱するため、外部ヒーター等を利用することよりも、ヒーティング効率が上がり、省電力化することが可能になる。
【００２５】
図３は、コイル部とクラッチディスクがつながっていない状態で、通電による発熱状態を作り出すことができることを確認するための実験の構成を示す図である。電磁クラッチに電圧を供給し、温度等を測定する。温度測定器は、オムロン社のＺＲ−ＲＸ４５を使用し、直流電源装置はキクスイ社のＰＭＭ２５−１ＴＲを使用した。試験方法は、以下のように行った。電磁クラッチの駆動電圧（定格電圧）は、２４Ｖである。そして、９Ｖが、コイル部とクラッチディスクがつながる最低動作電圧であった。そこで、直流電源装置で、電磁クラッチに定格電圧２４Ｖと１Ｖ、７Ｖ〜９Ｖをそれぞれ印加し、温度測定器で温度変化を測定する。測定点は、保持ブレーキのフィールド部外面（ＣＨ１）、保持ブレーキのフィールド部内面（ＣＨ２）、及び、周囲環境（ＣＨ３）である。
【００２６】
図４は、定格電圧を印加したときの温度変化を示すグラフである。ラインＬ11は外面（ＣＨ１）、ラインＬ12は内面（ＣＨ２）、ラインＬ13は周囲環境（ＣＨ３）の温度変化を示す。定格電圧２４Ｖを印加したとき、飽和温度はＣＨ１が約70℃、ＣＨ２が約73℃であった。
【００２７】
図５、６、７及び８は、それぞれ、印加電圧が１Ｖ、７Ｖ、８Ｖ及び９Ｖの場合の温度変化を示すグラフである。図５において、外面（ＣＨ１）及び内面（ＣＨ２）での温度変化はほとんど重なっており、ラインＬ21は、これらの温度変化を示す。ラインＬ22は周囲環境（ＣＨ３）の温度変化を示す。図６において、ラインＬ31は外面（ＣＨ１）、ラインＬ32は内面（ＣＨ２）、ラインＬ33は周囲環境（ＣＨ３）の温度変化を示す。図７において、ラインＬ41は外面（ＣＨ１）、ラインＬ42は内面（ＣＨ２）、ラインＬ43は周囲環境（ＣＨ３）の温度変化を示す。図８において、ラインＬ51は外面（ＣＨ１）、ラインＬ52は内面（ＣＨ２）、ラインＬ53は周囲環境（ＣＨ３）の温度変化を示す。表１は、１Ｖ、７Ｖ、８Ｖ及び９Ｖを印加したときの飽和温度（単位：℃）を示す。このように、動作していない１Ｖ〜８Ｖでは、電磁クラッチが動作していない状態であるが、周囲環境の飽和温度（ＣＨ３）よりも、フィールド部の温度（ＣＨ１及びＣＨ２）が高い状態であることが示されている。これは、１Ｖ〜８Ｖ（本願請求項の「発熱電圧」の一例）で、コイル部とクラッチディスクがつながっていない状態で、通電による発熱状態を作り出すことができることを示す。ただし、１Ｖでは、周囲温度（ＣＨ３）の影響を大きく受けている。印加電圧を７Ｖ、８Ｖとした場合には、周囲温度から約10℃高い温度で飽和している。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
図９及び１０は、電磁クラッチに印加する電圧の制御例を示す。図９は、８Ｖを印加してヒーター機能を実現している状態から２４Ｖを印加してクラッチディスクをつなげる状態（クラッチ励磁）にする場合の電圧の制御例を示す。ここで、０Ｖとすることは必須ではなく、８Ｖから２４Ｖに上昇させてもよい。図１０は、２４Ｖを印加したクラッチ励磁状態からコイル部とクラッチディスクがつながっていない状態で８Ｖを印加してヒーター機能を実現する状態とする場合の電圧の制御例を示す。クラッチ励磁状態（ＯＮ状態）から、電圧を印加しない状態（ＯＦＦ状態）とすることにより確実に切断してコイル部とクラッチディスクがつながっていない状態にし、その後、８Ｖを印加することによりヒーター機能を実現する。
【００３０】
図１１（ａ）は、本願発明によるヒーティングを行った場合に、塩水噴霧をして２か月が経過した段階のクラッチ電流カーブを示す。縦軸は１目盛りが２０ｍｖ、横軸は１目盛りが１００ｍｓである。（ｂ）は、クラッチ動作ができない場合のクラッチ電流カーブの参考図である。縦軸は１目盛りが２０ｍｖ、横軸は１目盛りが５００ｍｓである。ここで、電流値は、制御部と保持クラッチとの間の経路上にある抵抗における電圧を測定し、この電圧値を抵抗値で除算することにより求めることができる。（ｂ）より、クラッチがさび付くと、電流を流してもクラッチＯＮ状態にならない。それに対し、（ａ）にあるように、本願発明によるヒーティングを行った場合には、クラッチＯＮ及びＯＦＦ動作が行われていることがわかる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ゲート駆動装置、３  電圧印加装置、５  電磁クラッチ、７  電圧供給部、１１  サイドプレート、１３  クラッチディスク、１４  アーマチュア、１５  フィールド、１７  弾性体、１９  コイル部
【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】
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【図８】
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【図９】
2015132277.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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