JP2007187131A

JP2007187131A - コンプレッサのクラッチ制御方法

Info

Publication number: JP2007187131A
Application number: JP2006007598A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Higashihara; 真一郎東原
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-26
Also published as: EP1808317A3; EP1808317B1; EP1808317A2; DE602007005285D1; US20070253839A1

Abstract

【課題】電磁コイルのコンパント化を図れるとともに、消費電力を少なくすることができるコンプレッサのクラッチ制御方法を提供する。
【解決手段】電磁制御弁２３の電流値を０にしてから所定時間が経過した後、コンプレッサ１の吐出側圧力と回転数と容量から電磁クラッチ３に必要なトルクを推定して、この必要トルクが電磁クラッチ３の能力より小さいとき着磁し、一方、必要トルクがクラッチ３の能力より大きいとき、電動ファン２４の駆動量を計算して、これに基づいて電動ファン２４を駆動してコンデンサの冷却風量を増し、必要トルクが電磁クラッチ３の能力より小さくなるようにコンプレッサ１の吐出側圧力を下げた後、電磁クラッチ３の着磁を行う。これにより、電磁クラッチ３を介して円滑に駆動力を伝達でき、コンプレッサ１の吐出側圧力を下げても熱交換能力を保持できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空調装置用コンプレッサに設けられる電磁クラッチの動作を制御するコンプレッサのクラッチ制御方法に関する。

この種の従来技術に関連するものとして、車両用空調装置の冷媒を圧縮する可変容量コンプレッサへ駆動力を伝達または遮断する電磁クラッチが実用化されている。この従来の電磁クラッチは、コンプレッサのハウジングの一端に締結される電磁コイルを有し、車両用空調装置のＯＮ操作を行うと、電磁コイルの励磁によりアマチュア板がロータ部の接触面に吸引されるので、ロータ部およびアマチュア部が結合状態となる。その結果、車両用エンジンからの駆動力がロータ部よりアマチュア部を介してコンプレッサへ伝達されるので、コンプレッサが作動して空調装置の冷媒を圧縮吐出するようになっている。

このような可変容量コンプレッサ制御方法として、起動時には圧縮機の半分を無能力化する５０％稼働としてエンジン負荷を低減させ、タイミングをとって１００％稼働に移行する方法が特許文献１で提案されている。
特開昭５７−７３８７７号

しかしながら、前述した従来技術では、コンプレッサへ駆動力を伝達する電磁クラッチの着磁力（通電量）が常時最大に設定されており、電磁クラッチが最大トルクで駆動力を伝達するようになっているため、電磁クラッチのコイルが大型化するとともに、消費電力がかさむという問題があった。

また、特許文献１で開示されたコンプレッサの制御方法においても、電磁クラッチの大型化を防止する対策には至っていなかった。

そこで、本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、その目的は、電磁コイルの小型化、コンパント化を図れるとともに、消費電力を少なくすることのできるコンプレッサのクラッチ制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、空調装置用のコンプレッサに駆動力を伝達する電磁クラッチの動作を制御するコンプレッサのクラッチ制御方法であって、前記コンプレッサの容量を制御する電磁制御弁の電流値を０にしてから所定時間が経過した後、前記コンプレッサの吐出側圧力と回転数と容量から、前記駆動力の伝達のため前記電磁クラッチに必要なトルクを推定して、この必要トルクが前記電磁クラッチの能力より小さいときに前記電磁クラッチの着磁を行い、一方、前記必要トルクが前記電磁クラッチの能力より大きいときに、前記空調装置に設けられるコンデンサを冷却する電動ファンの駆動量を計算して、これに基づいて前記電動ファンを駆動して前記コンデンサの冷却風量を増加するとともに、前記必要トルクが前記電磁クラッチの能力より小さくなるように前記コンプレッサの吐出側圧力を下げた後、前記電磁クラッチの着磁を行う構成にした。

このように構成した請求項１に記載の発明では、電磁制御弁の電流値を０にすることによりコンプレッサの容量を最少とした状態で、コンプレッサの吐出側圧力と回転数と容量から、駆動力の伝達のため電磁クラッチに必要なトルクを推定して、この必要トルクが電磁クラッチの能力より小さくなるようにコンプレッサの吐出側圧力を下げるので、電磁クラッチを介してコンプレッサへ円滑に駆動力を伝達できる。同時に、コンデンサ冷却用の電動ファンの駆動量を計算して、これに基づいてコンデンサの冷却風量を増加するので、コンプレッサの吐出側圧力を下げてもコンデンサの熱交換能力を保持できる。これにより、電磁コイルのコンパント化を図れるとともに消費電力を少なくすることができる。

また、上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、空調装置用のコンプレッサに駆動力を伝達する電磁クラッチの動作を制御するコンプレッサのクラッチ制御方法であって、前記コンプレッサの吐出側圧力と回転数、および前記コンプレッサの容量を制御する電磁制御弁の電流値から、前記駆動力の伝達のため前記電磁クラッチに必要なトルクを推定して、この必要トルクが前記電磁クラッチの能力より小さいときに前記電磁クラッチの着磁を行い、一方、前記必要トルクが前記電磁クラッチの能力より大きいときに、前記空調装置に設けられるコンデンサの冷却用電動ファンの駆動量を計算して、これに基づいて前記電動ファンを駆動して前記コンデンサの冷却風量を増すとともに、前記必要トルクが前記電磁クラッチの能力より小さくなるように前記コンプレッサの吐出側圧力を下げた後、前記電磁クラッチの着磁を行う構成にした。

このように構成した請求項２に記載の発明では、コンプレッサの吐出側圧力と回転数、および電磁制御弁の電流値から、駆動力の伝達のため電磁クラッチに必要なトルクを推定して、この必要トルクが電磁クラッチの能力より小さくなるようにコンプレッサの吐出側圧力を下げるので、電磁クラッチを介してコンプレッサへ円滑に駆動力を伝達できる。同時に、コンデンサ冷却用の電動ファンの駆動量を計算して、これに基づいてコンデンサの冷却風量を増加するので、コンプレッサの吐出側圧力を下げてもコンデンサの熱交換能力を保持できる。これによって、電磁コイルのコンパント化を図れるとともに消費電力を少なくすることができる。

本発明では、電磁クラッチのコイルのコンパント化を図れるとともに消費電力を少なくすることができるので、小型で、かつ省エネタイプの電磁クラッチが得られるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に係るコンプレッサのクラッチ制御方法の詳細を図に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係るコンプレッサのクラッチ制御方法を示すフローチャート、図２は本実施形態が用いられる電磁クラッチを示す説明図、図３は動力伝達のため電磁クラッチに必要なトルクの推移を示す特性図である。

図１に示す車両用空調装置は、冷媒を圧縮する可変容量コンプレッサ１と、このコンプレッサ１のハウジング２の一端側に装着され、コンプレッサ１へ図示しないエンジンからの駆動力を伝達または遮断する電磁クラッチ３とを備えている。

電磁クラッチ３は、コイル部４、ロータ部５およびアマチュア部６とから構成されている。コイル部４は、ハウジング２の一端に締結される電磁コイル７を有している。ロータ部５は、コンプレッサ２の回転軸８に軸受け９を介して回転可能に支持され、外周部にベルトプーリ１０を有している。また、ロータ部５には、コイル部４を収容する収容溝１１が形成されている。アマチュア部６は、ロータ部５の接触面５ａに接触可能なアマチュア板１２と、回転軸８に結合されるハブ１３と、これらのアマチュア板１２およびハブ１３の両方にリベット１４を介して結合される接続板１５とを備えている。

また、上記の電磁クラッチ３を制御する制御部１６は、演算処理を行う演算部１７、およびタイマ１８を有し、車両用空調装置用の運転スイッチ１９と、コンプレッサ１の吐出圧、回転数および容量をそれぞれ検出するセンサ２０，２１，２２と、コンプレッサ１の容量を制御する電磁制御弁２３と、図示しないコンデンサ冷却用の電動ファン２４とに接続されている。

本実施形態のクラッチ制御方法では、運転スイッチ１９をＯＮ操作すると、制御部１６の制御で電磁コイル７を励磁させることにより、電磁コイル７の磁力でアマチュア板１２がロータ部５の接触面５ａに吸引されるので、ロータ部５およびアマチュア部６が結合状態となる。その結果、エンジンからの駆動力がロータ部５のベルトプーリ１０よりアマチュア板１２、接続板１５、およびハブ１３を介して回転軸８へ伝達されるので、コンプレッサ１が作動する。その後、運転スイッチ１９のＯＮ操作が解除すると、電磁コイル７が消磁して、ロータ部５およびアマチュア部６の結合状態が解除される。その結果、エンジンからの駆動力伝達がロータ部５およびアマチュア部６間で断絶されるので、コンプレッサ１が停止する。

さらに、第１実施形態のクラッチ制御方法では、図1に示す処理手順にしたがって電磁クラッチ３の制御を行うようになっている。すなわち、手順Ｓ１として電磁制御弁２３の電流値を０にしてから制御部１６はタイマ１８で計時を行い、所定時間が経過した後、手順Ｓ２としてコンプレッサ１の吐出側圧力と回転数と容量をセンサ２０、２１、２２を介して検出する。このとき、電磁制御弁２３の電流値が０であるのでコンプレッサ１の容量は最小となり、図３に示すように、コンプレッサ動力伝達のため電磁クラッチ３に必要なトルクＴｒが低下した状態で、コンプレッサ１の回転数Ｎｃおよび吐出側圧力Ｐｄに応じて変化する。例えば、コンプレッサ１の吐出側圧力Ｐｄが２０ｋｇ／平方ｃｍである場合、上記の必要トルクＴｒは図３の破線Ｌ１で示すように推移する。同様に、コンプレッサ１の吐出側圧力Ｐｄが１５、１０，５ｋｇ／平方ｃｍである場合、それぞれ上記の必要なトルクＴｒは図３の破線Ｌ２、Ｌ３，Ｌ４で示すように推移する。

次いで、手順３として前記の検出結果に基づいて演算部１７により上記の必要トルクＴｒを推定し、手順４として、必要トルクＴｒが電磁クラッチ３の能力より小さいかどうか判定し、その結果、必要トルクＴｒが電磁クラッチ３の能力より大きいとき、手順Ｓ５として、電動ファン２４の駆動量を計算して、手順Ｓ６として、これに基づいて電動ファン２４を駆動するとともに、手順７として必要トルクＴｒが電磁クラッチ３の能力より小さくなるようにコンプレッサ１の吐出側圧力を下げて、手順８としてコイル部４の着磁を行う。また、上記の手順４にて前記の必要トルクＴｒが電磁クラッチ３の能力より大きいと判定した場合、手順Ｓ５〜Ｓ７の処理をスキップして手順Ｓ８に進み、コイル部４の着磁を行う。

このように構成した第１実施形態では、例えば図３に示すようにコンプレッサ１の吐出側圧力Ｐｄが１５ｋｇ／平方ｃｍで、かつ回転数ＮｃがＮｃ１である場合、上記の手順７にて、例えば吐出側圧力Ｐｄを５ｋｇ／平方ｃｍまで低下させることにより、電磁クラッチ３に必要なトルクＴｒが第１トルクＴｒＤ１から第２トルクＴｒＤ２まで下げるので、電磁クラッチ３を介してコンプレッサ１へ円滑に駆動力を伝達できる。同時に、コンデンサ冷却用の電動ファン２４の駆動量を計算して、これに基づいてコンデンサの冷却風量を増加するので、コンプレッサ１の吐出側圧力を下げてもコンデンサの熱交換能力を保持できる。これによって、電磁コイル７のコンパント化を図れるとともに消費電力を少なくすることができる。

図４は本発明の第２実施形態に係るコンプレッサのクラッチ制御方法を示すフローチャートである。なお、この第２実施形態においても基本的な構成が第１実施形態と同様であるので、その説明を行うために前述した図２および図３を用いる。

図４に示す第２実施形態のクラッチ制御方法は、前述した第1実施形態と比べて、手順Ｓ１１としてコンプレッサ１の作動時にコンプレッサ１の吐出側圧力Ｐｄと回転数Ｎｃおよび電磁制御弁２３の電流値Ｉから、駆動力の伝達のため電磁クラッチに必要なトルクＴｒを推定する点が異なっている。このとき、例えば電磁制御弁２３の電流値が最大である場合、コンプレッサ１の容量は最大となり、図３に示すように、コンプレッサ動力伝達のため電磁クラッチ３に必要なトルクＴｒが上昇した状態で、コンプレッサ１の回転数Ｎｃおよび吐出側圧力Ｐｄに応じて変化する。例えば、コンプレッサ１の吐出側圧力Ｐｄが２０ｋｇ／平方ｃｍである場合、上記の必要なトルクＴｒは図３の実線Ｌ４で示すように推移する。同様に、コンプレッサ１の吐出側圧力Ｐｄが１５、１０，５ｋｇ／平方ｃｍである場合、それぞれ上記の必要なトルクＴｒは図３の実線Ｌ６、Ｌ７，Ｌ８で示すように推移する。

次いで、手順１２として前記の検出結果に基づいて演算部１７により上記の必要トルクＴｒを推定し、手順１３として、前記の必要トルクＴｒが電磁クラッチ３の能力より小さいかどうか判定し、その結果、必要トルクＴｒが電磁クラッチ３の能力より大きいとき、手順Ｓ１４として、電動ファン２４の駆動量を計算して、手順Ｓ１５として、これに基づいて電動ファン２４を駆動するとともに、手順１６として必要トルクＴｒが電磁クラッチ３の能力より小さくなるようにコンプレッサ１の吐出側圧力を下げて、手順１７としてコイル部４の着磁を行う。また、上記の手順１３にて前記の必要トルクＴｒが電磁クラッチ３の能力より大きいと判定した場合は、手順Ｓ１４〜Ｓ１６の処理をスキップして手順Ｓ１７に進み、コイル部４の着磁を行う。

このように構成した実施形態では、例えば図３に示すようにコンプレッサ１の吐出側圧力Ｐｄが１５ｋｇ／平方ｃｍで、回転数ＮｃがＮｃ１である場合、上記の手順１６にて、例えば吐出側圧力Ｐｄを５ｋｇ／平方ｃｍまで低下させることにより、電磁クラッチ３に必要なトルクＴｒが第１トルクＴｒＦ１から第２トルクＴｒＦ２まで下げるので、電磁クラッチ３を介してコンプレッサ１へ円滑に駆動力を伝達できる。同時に、コンデンサ冷却用の電動ファン２４の駆動量を計算して、これに基づいてコンデンサの冷却風量を増加するので、コンプレッサ１の吐出側圧力を下げてもコンデンサの熱交換能力を保持できる。これにより、電磁コイル７のコンパント化を図れるとともに消費電力を少なくすることができる。

このように構成した第1実施形態でも、前述した第２実施形態と同様に電磁コイル７のコンパント化を図れるとともに消費電力を少なくすることができる。

本発明では、小型で、かつ省エネタイプの電磁クラッチが得られる効果があるので、車両用空調装置用コンプレッサのクラッチ制御方法として適用できるとともに、その他、一般機械用あるいは産業機械用などの空調装置としても広く適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るコンプレッサのクラッチ制御方法を示すフローチャートである。本実施形態が用いられる電磁クラッチを示す説明図である。動力伝達のため電磁クラッチに必要なトルクの推移を示す特性図である。本発明の第２実施形態に係るコンプレッサのクラッチ制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１コンプレッサ
３電磁クラッチ
４コイル部
５ロータ部
６アマチュア部
７電磁コイル
１６制御部
１７演算部
１８タイマ
１９運転スイッチ
２０〜２２センサ
２３電磁制御弁
２４電動ファン

Claims

空調装置用のコンプレッサ（１）に駆動力を伝達する電磁クラッチ（３）の動作を制御するコンプレッサ（１）のクラッチ制御方法であって、
前記コンプレッサ（１）の容量を制御する電磁制御弁（２３）の電流値を０にしてから所定時間が経過した後、前記コンプレッサ（１）の吐出側圧力と回転数と容量から、前記駆動力の伝達のため前記電磁クラッチ（３）に必要なトルクを推定して、この必要トルクが前記電磁クラッチ（３）の能力より小さいときに前記電磁クラッチ（３）の着磁を行い、一方、前記必要トルクが前記電磁クラッチ（３）の能力より大きいときに、前記空調装置に設けられるコンデンサの冷却用電動ファン（２４）の駆動量を計算して、これに基づいて前記電動ファン（２４）を駆動して前記コンデンサの冷却風量を増すとともに、前記必要トルクが前記電磁クラッチ（３）の能力より小さくなるように前記コンプレッサ（１）の吐出側圧力を下げた後、前記電磁クラッチ（３）の着磁を行うことを特徴とするコンプレッサ（１）のクラッチ制御方法。
空調装置用のコンプレッサ（１）に駆動力を伝達する電磁クラッチ（３）の動作を制御するコンプレッサ（１）のクラッチ制御方法であって、
前記コンプレッサ（１）の吐出側圧力と回転数、および前記コンプレッサ（１）の容量を制御する電磁制御弁（２３）の電流値から、前記駆動力の伝達のため前記電磁クラッチ（３）に必要なトルクを推定して、この必要トルクが前記電磁クラッチ（３）の能力より小さいときに前記電磁クラッチ（３）の着磁を行い、一方、前記必要トルクが前記電磁クラッチ（３）の能力より大きいときに、前記空調装置に設けられるコンデンサの冷却用電動ファン（２４）の駆動量を計算して、これに基づいて前記電動ファン（２４）を駆動して前記コンデンサの冷却風量を増すとともに、前記必要トルクが前記電磁クラッチ（３）の能力より小さくなるように前記コンプレッサ（１）の吐出側圧力を下げた後、前記電磁クラッチ（３）の着磁を行うことを特徴とするコンプレッサ（１）のクラッチ制御方法。