JP2699419B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関によってファンを駆動する送風機
に関し、バス等の大型車両に搭載される空気調和装置に
用いて好適なものである。

［従来の技術］ 内燃機関の運転開始時、つまり始動時は、トルクの変
動が大きい。このため、内燃機関によってファンを駆動
する送風機は、内燃機関とファンとの間に電磁クラッチ
を設け、内燃機関の始動時に電磁クラッチの通電を停止
して内燃機関とファンとの連結を切り離し、内燃機関が
定常回転になった時点で電磁クラッチを通電して内燃機
関のトルクの変動をファンに伝えるのを避けるものが考
案されていた。

しかるに、上記のものでは、電磁クラッチの通電時
に、内燃機関の回転トルクが急激にファンに加わるた
め、ファン駆動系および電磁クラッチに大きな負荷が生
じる問題点を備えていた。

この問題点を解決する手段として、実公昭63−5927号
公報に示す技術が知られている。この技術は、内燃機関
によるファンの駆動時に、電磁クラッチの通電を停止し
て内燃機関を始動させるとともに、内燃機関の始動とと
もにファンを駆動する電動モータを通電し、所定時間後
に電磁クラッチを通電させるものである。

［発明が解決しようとする課題］ 内燃機関や電動モータは、製品のバラツキ、機種の違
い、環境温度や使用条件など種々の条件によって内燃機
関や電動モータの回転の立ち上がり速度が異なる。

このため、上記に示す従来の技術では、内燃機関の始
動を開始した所定時間後に電磁クラッチを通電すると、
まだ内燃機関の回転が安定せずトルク変動が大きかった
り、電動モータの回転速度が早すぎたり、あるいは内燃
機関の回転速度が早すぎたりして電磁クラッチの通電時
にファン駆動系および電磁クラッチに大きな負荷が生じ
る可能性があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、内燃機関および電動モータの立ち上がり速度が変
化しても、電磁クラッチを通電した際にファン駆動系お
よび電磁クラッチに大きな負荷を与えることのない送風
装置の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の技術的手段を第１図を参照して説明する。

送風装置100は、室内へと空気流を発生させるファン1
01と、通電されることによりファン101を回転駆動する
電動モータ102と、運転されることによりファン101を回
転駆動する内燃機関103と、ファン101を電動モータ102
によって回転駆動させるか、内燃機関103によって回転
駆動させるを選択的に切り換える駆動連結手段104と、
内燃機関103の回転速度を検出する内燃機関速度検出手
段106と、電動モータ102の回転速度を検出する電動モー
タ速度検出手段107とを備える。このような送風装置100
において、内燃機関103始動時は電動モータ102によって
ファン101を回転駆動させ、内燃機関103がファン101を
回転駆動するであろう回転速度を、内燃機関速度検出手
段106によって検出される内燃機関103の回転速度から算
出し、この算出した回転速度と電磁モータ102がファン1
01を回転駆動させる回転速度との差が一定値以下とな
り、かつ、内燃機関103の回転速度が所定値以上となる
と、駆動連結手段104により、ファン103の回転駆動源を
電動モータ102から内燃機関103に切り換える。

［作用］ 内燃機関始動時には、室内へと空気流を発生させるフ
ァンは電動モータによって回転駆動され、その回転速度
は上昇する。この際、内燃機関はファンと連結されてい
ないため、内燃機関始動直後の大きなトルクの変動は、
ファンには伝達されない。内燃機関の始動後、内燃機関
の回転速度が上昇し、トルクの変動が安定する。さら
に、内燃機関の回転速度が上昇し、算出された内燃機関
がファンを回転駆動するであろう回転速度と、電動モー
タによってファンを回転駆動させる回転速度との差が小
さくなると、駆動連結手段によってファンの回転駆動源
は電動モータから内燃機関へと切り換えられる。

［発明の効果］ 本発明によれば、内燃機関によってファンを回転駆動
させるにあたって、内燃機関の回転速度が所定値以上と
なり、内燃機関のトルクの変動が安定した状態で駆動連
結手段によってファンの回転駆動源を電動モータから内
燃機関へと切り換えられるので、内燃機関始動直後や回
転立ち上がり時などの内燃機関の大きなトルクの変動は
ファンに伝達されない。また、算出された内燃機関がフ
ァンを回転駆動するであろう回転速度と、電動モータに
よってファンを回転駆動させる回転速度との差により、
駆動連結手段によってファンの回転駆動源を電動モータ
から内燃機関へと切り換えるタイミングを決定するた
め、内燃機関および電動モータの立ち上がり速度にバラ
ツキがあったとしても、確実に内燃機関のトルクの変動
が安定した状態で、ファンの回転駆動源を電動モータか
ら内燃機関へと切り換えることができる。

さらに、算出された内燃機関がファンを回転駆動する
であろう回転速度と、電動モータによってファンを回転
駆動させる回転速度との差が小さい状態でファンの回転
駆動源を切り換えられるので、内燃機関のトルクがファ
ンに急激に伝達してしまうことを防止することができ
る。その結果、ファンの駆動系および駆動連結手段に大
きな負荷がかかることなく、ファンの回転駆動源をスム
ーズに電動モータから内燃機関へと切り換えることがで
きる。

［実施例］ 次に、本発明の送風装置を図に示す一実施例に基づき
説明する。

第２図は本発明の送風装置を採用したバス用空気調和
装置の概略構成図を示す。

この空気調和装置１は、車両走行用エンジン２とは別
に設けられたサブエンジン（本発明の内燃機関）３によ
って冷凍サイクル４の冷媒圧縮機５を駆動するもので、
コンデンシングユニット６とクーリングユニット７とを
一体化してバス車両８の客席床下に収納したものであ
る。

冷凍サイクル４は、冷媒圧縮機５の他に冷媒凝縮器
９、レシーバ10、減圧装置11、冷媒蒸発器12およびこれ
らを接続する冷媒配管13よりなる周知のものである。

コンデンシングユニット６は、車室の外より室外の空
気（外気）を導き、導いた外気を再び車室外へ吹き出す
外気ダクト14を備え、その外気ダクト14の空気通路に冷
媒凝縮器９およびサブエンジン３のラジエータ15が配設
されている。また、この外気ダクト14の空気通路には、
サブエンジン３によって駆動されるファン16を備え、フ
ァン16がサブエンジン３によって駆動されることにより
外気ダクト14内に空気流が生じる。

クーリングユニット７は、車室内に向かって空気を送
るための通風ダクト17を備える。この通風ダクト17は、
車室内の空気（内気）を通風ダクト17内へ導く内気導入
口18、外気を通風ダクト17内へ導く外気導入口19、通風
ダクト17内へ導かれた空気を車室内へ向かって吹き出す
吹出口20を備える。なお、外気導入口19は、外気導入口
19の開閉を行う板状のダンパ21を備え、このダンパ21は
車両乗員によって操作される。

この通風ダクト17の空気通路には、冷媒蒸発器12およ
び車両走行用エンジン２の冷却水（温水）の供給を受け
て放熱するヒータコア22が配設されており、ヒータコア
22は温水配管23を介して車両走行用エンジン２のウォー
タジャケットに接続されている。なお図中に示す符号24
は車両走行用エンジン２の冷却水をヒータコア22へ送る
ウォータポンプを示す。

通風ダクト17の空気通路には、送風装置25によって車
室内へ向かう空気流が生じる。

送風装置25は、通風ダクト17内で空気流を生じさせる
ためのファン26を備える。このファン26は電動モータ27
と駆動連結され、図示しないバッテリ（電源）より通電
を受けることによりファン26を回転駆動する。この電動
モータ27の出力軸（図示しない）には、電磁クラッチ28
が設けられている。電磁クラッチ（本発明の駆動連結手
段）28に通電すると、サブエンジン３はプーリ29、ファ
ンベルト30を介して電動モータ27の出力軸と連結され、
ファン26とサブエンジン３とは駆動連結される。その結
果、サブエンジン３の回転出力がファン26に伝達され、
ファン26はサブエンジン３によって回転駆動される。一
方、電磁クラッチ28への通電が停止されると、プーリ29
と電動モータ27の出力軸との連結は切り離され、ファン
26とサブエンジン３の連結駆動は切り離される。なお、
本実施例の送風装置25は、サブエンジン３が運転される
際は、サブエンジン３によって常にファン26が回転駆動
されるものである。

送風装置25を構成する電動モータ27、電磁クラッチ28
は、制御装置31によって通電制御される。

この制御装置31はサブエンジン３と連動しており、サ
ブエンジン３が始動を開始すると作動を開始するマイク
ロプロセッサで、サブエンジン３の回転速度を検出する
内燃機関回転速度検出手段32、および電動モータ27の回
転速度を検出する電動モータ回転速度検出手段33からの
信号を入力し、モータリレー34、クラッチリレー35を通
電制御して電動モータ27、電磁クラッチ28の通電制御を
行う。電磁クラッチ28および電動モータ27に通電するか
しないかを切替えることによって、ファン26の回転駆動
源をサブエンジン３とするか、電動モータ27とするかは
選択的に切り換えられる。

なお、内燃機関速度検出手段32および電動モータ速度
検出手段33は、回転体に設けられた突起やスリットの通
過をピックアップセンサによって検出し、突起やスリッ
トの通過速度から回転速度を検出する周知のものであ
る。また、モータリレー34は制御装置31によって通電さ
れると電動モータ27を通電し、クラッチリレー35は制御
装置31によって通電されると電磁クラッチ28を通電させ
るものである。

制御装置31の作動の一例を第３図のフローチャートを
用いて説明する。

始めに、サブエンジン３が運転を開始すると、まずス
テップS1において、クラッチリレー35をOFFするととも
に、モータリレー34をONする。続いてステップS2におい
て、内燃機関速度検出手段32よりサブエンジン３の回転
速度Neを読み取るとともに、電動モータ速度検出手段33
より電動モータ27の回転速度Nmを読み取る。次に、ステ
ップS3において、プーリ比を鑑み、サブエンジン３の回
転速度Neから、サブエンジン３がファン26を駆動するで
あろう回転速度Nfを算出する。

次に、ステップS4において、回転速度Nmと回転速度Nf
とを比較し、その差αが所定範囲である例えば所定回転
速度（電磁クラッチ28を通電してもファン26の駆動系や
電磁クラッチ28に大きな負荷を与えることのない速度、
例えば100rpm）以内であるか否かの判断を行う。

この判断結果がNOの場合はステップS2へ戻り、YESの
場合はステップS5において、クラッチリレー35をONする
とともに、モータリレー34をOFFする。

次に、上記実施例の作動を説明する。

サブエンジン３が運転を開始すると、制御装置31が電
磁クラッチ28の通電を停止するとともに、電動モータ27
を通電する。すると、ファン26は電動モータ27によって
回転駆動され、通風ダクト17より車室内へ向かう空気流
を生じさせる。一方、サブエンジン３の始動直後は、ト
ルクの変動が大きいが、そのトルクの変動は、電磁クラ
ッチ28の通電が停止されていることによりファン26へは
伝わらない。

サブエンジン３のトルクの変動が安定し、サブエンジ
ン３の回転速度が所定値以上となるとともに、サブエン
ジン３の回転速度が上昇し、算出された、サブエンジン
３がファン26を駆動するであろう回転速度Nfと、電動モ
ータ27がファン26を駆動する回転速度Nmとの差が一定値
以下となると、制御装置31により電磁クラッチ28への通
電が行われ、電動モータ27への通電は停止される。

このように、電磁クラッチ28への通電はサブエンジン
３の回転速度が所定値以上となると切り換えられるの
で、サブエンジン３のトルクの変動が安定した状態で、
ファン26の回転駆動源を電動モータ27からサブエンジン
３へと切り換えることができる。特に、回転速度Nfと回
転速度Nmとの差から電磁クラッチ28への通電を切り換え
るタイミングを決定するので、サブエンジン３および電
動モータ27の立ち上がり速度にバラツキがあったとして
も、確実にサブエンジン３のトルクの変動が安定した状
態で、ファン26の回転駆動源を電動モータ27からサブエ
ンジン３へと切り換えることができる。

さらに、回転速度Nfと回転速度Nmとの差が一定値以下
となると、ファン26の回転駆動源は電動モータ27からサ
ブエンジン３へと切り換えられるので、サブエンジン３
のトルクのファン26への急激な伝達が防止され、ファン
26の駆動系および電磁クラッチ28に大きな負荷がかかる
ことなく、ファン26の回転駆動源をスムーズに電動モー
タ27からサブエンジン３へと切り換えることができる。

本実施例によれば、ファン26をサブエンジン３によっ
て駆動する際、電動モータ27、電磁クラッチ28、制御装
置31などの働きにより、ファン26の駆動系や電磁クラッ
チ28に大きな負荷、およびトルク変動を与えることなく
ファン26をサブエンジン３によって駆動することができ
る。このため、ファン26の駆動系や電磁クラッチ28の故
障確率を低減できるとともに、ファン26の駆動系や電磁
クラッチ28の機械的強度を低くすることができるためフ
ァン26の駆動系および電磁クラッチ28を軽量、小形化す
ることが可能となる。

（変形例） 本実施例では所定範囲を回転速度の差によって判断し
たが、回転速度の比によって判断させても良い。

内燃機関速度検出手段をサブエンジンに直接取り付け
て内燃機関の回転速度を直接検出した例を示したが、例
えば電磁クラッチのハブなど、電磁クラッチがOFFされ
ていても内燃機関によって駆動される回転体の回転速度
を検出することによって内燃機関の回転速度を検出する
ように設けても良い。

制御装置にマイクロプロセッサを用いた例を示した
が、内燃機関および電動モータの回転速度を電圧変換
し、その電圧出力を比較演算装置等により比較させて電
動モータや電磁クラッチを通電制御させるなど、マイク
ロプロセッサを用いないディスクリートの回路により制
御装置を構成させても良い。

また、制御装置を内燃機関に連動させた例を示した
が、内燃機関をも制御装置によって制御させても良い。

さらに、本発明の送風装置をバス用の空気調和装置に
用いた例を示したが、船舶用の空気調和装置など、内燃
機関の発生する回転トルクによりファンを駆動するすべ
ての送風装置に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す概略図、第２図はバス用空
気調和装置の概略構成図、第３図は制御装置の作動の一
例を示すフローチャートである。 図中 100……送風装置、101……ファン、102……電動
モータ、103……内燃機関、104……電磁クラッチ、105
……制御装置、106……内燃機関速度検出手段、107……
電動モータ速度検出手段、108……モータ駆動手段、109
……内燃機関駆動手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室内へと空気流を発生させるファンと、 通電させることにより前記ファンを回転駆動する電動モ
   ータと、 運転されることにより前記ファンを回転駆動する内燃機
   関と、 前記ファンを前記電動モータにより回転駆動させるか、
   前記内燃機関により回転駆動させるかを選択的に切り換
   える駆動連結手段と、 前記内燃機関の回転速度を検出する内燃機関速度検出手
   段と、 前記電動モータの回転速度を検出する電動モータ速度検
   出手段とを備える送風装置において、 前記内燃機関始動時は前記電動モータによって前記ファ
   ンを回転駆動させ、 前記内燃機関が前記ファンを回転駆動するであろう回転
   速度を、前記内燃機関速度検出手段によって検出される
   前記内燃機関の回転速度から算出し、この算出した回転
   速度と前記電磁モータが前記ファンを回転駆動させる回
   転速度との差が一定値以下となり、かつ、前記内燃機関
   の回転速度が所定値以上となると、 前記駆動連結手段により、前記ファンの回転駆動源を前
   記電動モータから前記内燃機関に切り換えることを特徴
   とする送風装置。