JP5931607B2 - 遠心クラッチおよびそれを用いた冷凍・空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動側の回転が所定の回転数に達したとき、その動力を従動側に伝達する遠心クラッチおよびそれを用いた冷凍・空調装置に関するものである。

輸送用冷凍装置やバス用空調装置のように、エンジン（サブエンジンとも云う。）を搭載しており、そのエンジンで冷凍・空調ユニットを構成する圧縮機等の従動側駆動機器を駆動可能としている冷凍・空調装置においては、エンジンと従動側駆動機器との間の動力の伝達に、遠心クラッチを用いている。遠心クラッチは、一般に駆動側に設けられているクラッチシューを回転数の上昇による遠心力で回動させ、このクラッチライニングを従動側のドラム内周面に接触させることにより、動力を伝達するものであるため、クラッチライニングの摩耗が進展した時や従動側駆動機器のロック時あるいは過大負荷発生時に、クラッチがスリップを発生することがある。

クラッチがスリップを起こした場合、クラッチライニングの過熱やベルト切れ等を発生する虞がある。これを防止するため、クラッチに発熱を検知する温度センサと、クラッチの駆動側および従動側の回転数を検出する回転センサとを設け、その発熱および回転数差によりスリップを検知し、スリップが検知されたとき、エンジンを保護停止するようにしたものが、特許文献１により提供されている。

また、特許文献２には、クラッチ機構を起動させる起動スイッチをオンし、圧縮空気によりクラッチブレーキとクラッチライナとが圧接接続され、クランク機構を介してクランクが回転を始め、リミットスイッチがクランクの停止位置を外れたことを検知するまでの時間をタイマで計測することにより、クラッチライナの摩耗量を監視するようにしたものが提示されている。

特開２０１０−１０１５８２号公報 特許第３０２５８２４号公報

しかしながら、冷凍・空調装置等に用いられている遠心クラッチの場合、通常クラッチはプーリやハウジングにより囲われており、日常的に点検・チェックを行うことが困難なため、現状では、特許文献１に示されるように、スリップが発生したとき、それを検知してエンジンを保護停止する等しているのが実態である。従って、クラッチライニングの摩耗を事前に把握し、予防的にメンテナンスすることにより、クラッチライニングの摩耗によるスリップを防止すると云うような対応を採ることができなかった。

一方、特許文献２には、クラッチライニングの摩耗量を、タイマを用いて監視できるようにしたものが提示されているが、クラッチの駆動側の回転数により作用する遠心力でクラッチシューを回動し、クラッチライニングを従動側のドラムにエンゲージするタイプの遠心クラッチに対して適用できるようなものではなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、クラッチライニングの摩耗量をクラッチのエンゲージ回転数の変化に基づいて算出し、把握することにより、予防的にメンテナンスを行うことが可能な遠心クラッチおよびそれを用いた冷凍・空調装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の遠心クラッチおよびそれを用いた冷凍・空調装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる遠心クラッチは、駆動側の回転数を検出する駆動側回転センサと、従動側の回転数を検出する従動側回転センサと、前記駆動側回転センサおよび前記従動側回転センサの検出値に基づいて、クラッチのエンゲージ回転数を検知するエンゲージ回転数検知手段と、前記エンゲージ回転数検知手段により検知されたエンゲージ回転数の経時変化に基づいて、クラッチライニングの摩耗量を算出するクラッチライニング摩耗量算出手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、クラッチの駆動側と従動側の回転数を検出する駆動側回転センサおよび従動側回転センサの検出値に基づいて、エンゲージ回転数検知手段によりクラッチのエンゲージ回転数を検知し、そのエンゲージ回転数の経時変化に基づいて、クラッチライニングの摩耗量を算出するクラッチライニング摩耗量算出手段を備えているため、クラッチライニングの実際の摩耗量を、クラッチの駆動側および従動側の回転数を回転センサにより検出し、その検出値により検知されるクラッチのエンゲージ回転数に基づいて、計算により算出することができる。つまり、遠心クラッチでは、クラッチライニングの摩耗の進展に伴い、クラッチライニングと従動側のドラムとの間の隙間が広がり、クラッチのエンゲージ回転数、すなわちクラッチライニングと従動側のドラムとが接触する瞬間のクラッチ回転数が増大する。このため、クラッチの駆動側回転センサおよび従動側回転センサの検出値により初期状態のエンゲージ回転数および摩耗進展時のエンゲージ回転数をそれぞれ検知し、その値からクラッチエンゲージ時のクラッチシューにかかる遠心力、クラッチシューにかかるモーメントおよびねじりバネのねじり角度等を順次計算し、更にその値に基づいてクラッチライニングとドラム間の隙間を計算することによって、その計算値からクラッチライニングの摩耗量を算出することができる。従って、クラッチライニングの摩耗進展を実際の摩耗量を計算により算出して案内し、すべりが発生する前に予防的処置を促すことにより、遠心クラッチの安全性および信頼性を向上することができる。

また、本発明の遠心クラッチは、上記の遠心クラッチにおいて、前記クラッチライニング摩耗量算出手段により算出されたクラッチライニングの摩耗量が閾値を超えたとき、メンテナンスの必要性を案内するメンテナンス表示手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、クラッチライニング摩耗量算出手段により算出されたクラッチライニングの摩耗量が閾値を超えたとき、メンテナンスの必要性を案内するメンテナンス表示手段を備えているため、エンゲージ回転数に基づいて算出されたクラッチライニングの摩耗量が、予め設定されている閾値を超えたとき、メンテナンス表示手段を介して、クラッチシューの交換等を案内あるいは警報することができる。従って、クラッチがすべりを発生する前段階において、クラッチシューの交換等のメンテナンスを行うことができ、クラッチライニングの過熱やベルト切れ等に起因する事故の発生を予防することができる。

さらに、本発明の遠心クラッチは、上述のいずれかの遠心クラッチにおいて、前記エンゲージ回転数検知手段により検知されたエンゲージ回転数と、外気温センサにより検出された外気温度およびエンジン温度センサにより検出されたエンジン温度とに基づいて、前記エンジン始動時における負荷投入タイミングおよび／またはスタータ始動時間を可変する始動制御手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、エンゲージ回転数検知手段により検知されたエンゲージ回転数と、外気温センサにより検出された外気温度およびエンジン温度センサにより検出されたエンジン温度とに基づいて、エンジン始動時における負荷投入タイミングおよび／またはスタータ始動時間を可変する始動制御手段を備えているため、エンジンの始動性が低下する低外気温時やエンジン自体が冷温状態時、あるいはクラッチのエンゲージ回転数が高くなっている状態下において、エンジンのクランキング回数が増加すると、クラッチライニングの摩耗が促進されることから、エンジンが始動し難い状態下では、外気温センサおよびエンジン温度センサの検出値やエンゲージ回転数の検知結果に基づいて、始動制御手段によりエンジン始動時の負荷投入タイミングを遅延あるいはスタータ始動時間を長期化し、エンジンの始動性を高めることによって、クランキング回数の増加を抑えることができる。従って、クラッチエンゲージ時のクラッチライニングへの摩耗トルクを低減し、その摩耗進展を抑制することができる。

さらに、本発明の遠心クラッチは、上述のいずれかの遠心クラッチにおいて、前記エンゲージ回転数検知手段により検知された前記エンゲージ回転数および／または前記クラッチライニング摩耗量算出手段により算出された前記クラッチライニングの摩耗量に基づいて、前記エンゲージ回転数または前記クラッチライニングの摩耗量がそれぞれ限界値に達するまでの余寿命または余始動回数を予測し、それを表示する余寿命・余始動回数予測手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、エンゲージ回転数検知手段により検知されたエンゲージ回転数および／またはクラッチライニング摩耗量算出手段により算出されたクラッチライニングの摩耗量に基づいて、エンゲージ回転数またはクラッチライニングの摩耗量がそれぞれ限界値に達するまでの余寿命または余始動回数を予測し、それを表示する余寿命・余始動回数予測手段を備えているため、エンゲージ回転数検知手段により検知されたエンゲージ回転数および／またはクラッチライニング摩耗量算出手段により算出されたクラッチライニングの摩耗量と、エンゲージ回数（エンジンの始動回数）との関係に基づいて、エンゲージ回転数またはクラッチライニングの摩耗量が限界値（閾値）に達するまでの余寿命または余始動回数を予測することができる。つまり、クラッチライニングの摩耗モードは、常にアブレシブ摩耗であることから、摩耗の進展はエンゲージ回数とリニアに近いと推定され、エンゲージ回転数またはクラッチライニングの摩耗量と、エンジン始動回数との関係をプロットして行くことにより、エンゲージ回転数またはクラッチライニングの摩耗量が限界値（閾値）に達するまでの余寿命または余始動回数を予測することができる。従って、クラッチライニングの余寿命または余始動回数を表示し、ユーザーに案内することで事前に計画を立てて、メンテナンスを実行することができるようになる。

さらに、本発明にかかる冷凍・空調装置は、冷凍・空調ユニットを構成する圧縮機等の従動側駆動機器をエンジンにより遠心クラッチを介して駆動可能としている冷凍・空調装置において、前記遠心クラッチが上述のいずれかの遠心クラッチとされていることを特徴とする。

本発明によれば、冷凍・空調ユニットを構成する圧縮機等の従動側駆動機器をエンジンにより遠心クラッチを介して駆動可能としている冷凍・空調装置において、遠心クラッチが上述のいずれかの遠心クラッチとされているため、通常はプーリやハウジング等によって囲われており、日常的に点検・チェックを行うことが困難なクラッチライニングの摩耗量を、駆動側回転センサおよび従動側回転センサの検出値に基づいて、計算により算出することができる。従って、クラッチライニングの交換時期等を的確に把握し、メンテナンスすることにより、冷凍・空調装置を長期に亘り安定的に運転することができる。

さらに、本発明の冷凍・空調装置は、上記の冷凍・空調装置において、前記冷凍・空調装置が、冷凍車両または冷凍トレーラーに適用され、前記従動側駆動機器が前記エンジンにより前記遠心クラッチを介して駆動可能とされている輸送用冷凍装置であることを特徴とする。

本発明によれば、冷凍・空調装置が、冷凍車両または冷凍トレーラーに適用され、従動側駆動機器がエンジンにより遠心クラッチを介して駆動可能とされている輸送用冷凍装置であるため、遠心クラッチのクラッチライニングの摩耗量を事前の点検・チェック時において把握し、冷凍車両または冷凍トレーラーを運行する前に必要なメンテナンスすることができる。従って、冷凍車両または冷凍トレーラーが運行途中に、冷凍装置がクラッチライニングの過熱やベルト切れ等の事故で運転不能を陥る事態を回避し、積荷を安全に輸送することができる。

本発明の遠心クラッチによると、クラッチライニングの実際の摩耗量を、クラッチの駆動側および従動側の回転数を回転センサにより検出し、その検出値により検知されるクラッチのエンゲージ回転数に基づいて、計算により算出することができる。つまり、遠心クラッチでは、クラッチライニングの摩耗の進展に伴い、クラッチライニングと従動側のドラムとの間の隙間が広がり、クラッチのエンゲージ回転数、すなわちクラッチライニングと従動側のドラムとが接触する瞬間のクラッチ回転数が増大する。このため、クラッチの駆動側回転センサおよび従動側回転センサの検出値により初期状態のエンゲージ回転数および摩耗進展時のエンゲージ回転数をそれぞれ検知し、その値からクラッチエンゲージ時のクラッチシューにかかる遠心力、クラッチシューにかかるモーメントおよびねじりバネのねじり角度等を順次計算し、更にその値に基づいてクラッチライニングとドラム間の隙間を計算することによって、その計算値からクラッチライニングの摩耗量を算出することができ、従って、クラッチライニングの摩耗進展を実際の摩耗量を計算により算出して案内し、すべりが発生する前に予防的処置を促すことにより、遠心クラッチの安全性および信頼性を向上することができる。

本発明の冷凍・空調装置によると、通常はプーリやハウジング等により囲われており、日常的に点検・チェックを行うことが困難な遠心クラッチのクラッチライニングの摩耗量を、駆動側回転センサおよび従動側回転センサの検出値に基づいて、計算により算出することができるため、クラッチライニングの交換時期等を的確に把握し、メンテナンスを実施することにより、冷凍・空調装置を長期に亘り安定的に運転することができる。

本発明の一実施形態に係る遠心クラッチを用いたサブエンジン式の輸送用冷凍装置の概略構成図である。 図１に示す遠心クラッチの停止状態時の概略正面図である。 図１に示す遠心クラッチのエンゲージ状態時の概略正面図である。 図１に示す遠心クラッチのエンゲージ回転数と、クラッチライニング／ドラム間の隙間との関係を表す説明図である。 図１に示す遠心クラッチおよび輸送用冷凍装置の運転開始時の制御フローチャート図である。 図１に示す遠心クラッチのクラッチライニングの余寿命または余始動回数を予測するための予測図である。

以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図６を用いて説明する。
図１には、一実施形態に係る遠心クラッチを用いたサブエンジン式の輸送用冷凍装置の概略構成図が示され、図２および図３には、その遠心クラッチの構成図が示されている。
サブエンジン式の輸送用冷凍装置（冷凍装置）１は、冷凍ユニット側の駆動機器を駆動する駆動源としてサブエンジン（エンジン）２と、商用電源５からの電力により駆動される電動モータ６とを備えており、いずれかにより駆動されるように構成されている。

エンジン２のフライホイール３側の出力軸４には、遠心クラッチ（クラッチ）８が設けられ、この遠心クラッチ８のモータ側プーリ（ドラム）９には、電動モータ６の回転軸７が直結されている。また、電動モータ６の回転軸７の他端側には、後述するコンデンサ１６用の送風機（プロペラファン）１０が直結されている。電動モータ６に隣接して圧縮機１１および発電機（オルタネータ）１３が配設されており、この圧縮機１１および発電機１３の回転軸には、それぞれ電磁クラッチ付きプーリ１２および従動プーリ１４が設けられている。

電磁クラッチ付きプーリ（電磁クラッチ）１２および従動プーリ１４と遠心クラッチ８のモータ側プーリ９間には、駆動ベルト（リブドベルト）１５が架設されている。これにより、冷凍ユニット側の従動側駆動機器である送風機１０、圧縮機１１および発電機１３等は、エンジン２が駆動されている場合には、遠心クラッチ８を介してエンジン２により駆動され（この場合、電動モータ６は空転）、一方、エンジン２が停止され、電動モータ６が駆動されている場合には、電動モータ６により駆動されるように構成されている。

上記圧縮機１１およびコンデンサ１６と、冷凍庫の庫内側に設けられる膨張弁１７およびエバポレータ１８とは、冷媒配管１９を介して接続され、公知の如く、閉サイクルの冷凍サイクルを構成している。冷凍庫内の空気は、エバポレータ用のファン２０によりエバポレータ１８を通して循環され、冷媒と熱交換されることにより冷却されるようになっている。また、輸送用冷凍装置１には、運転制御用のコントローラ３０が設けられている。

遠心クラッチ（クラッチ）８は、図２および図３に示されるように、エンジン２側の出力軸４に連結された駆動側のハブ２１と、ハブ２１の外周の複数箇所（図示例では、３箇所）に、ねじりバネ（ゴムブッシュ）２２を介して回動可能に支持されたリングプレート２３と、リングプレート２３の先端側に設けられ、遠心力によるモーメントを受けて半径方向に移動可能なクラッチシュー２４と、クラッチシュー２４の外周面に張られたクラッチライニング２５等とを備えており、駆動側であるハブ２１の回転数が所定の回転数に到達し、その遠心力によりクラッチシュー２４がねじれて半径方向に移動され、クラッチライニング２５が従動側のドラム（本実施形態の場合、モータ側プーリ）９の内周面に接触することにより、従動側のドラム９に動力が伝達されるように構成されている。

一方、コントローラ３０には、エンジン２、電動モータ６および冷凍ユニットを構成している各機器類により通常の冷凍運転時の制御を行う制御回路や電装品以外に、遠心クラッチ８のクラッチライニング２５の摩耗量を算出し、それを表示する手段や、その検知手段等による検知結果をエンジン２の始動制御に反映する手段、更にはクラッチライニング２５の摩耗量等から、その余寿命・余始動回数等を予測して表示する手段等が設けられている。以下に、その具体的内容について説明する。

コントローラ３０には、遠心クラッチ８の駆動側の回転数をフライホイール３の回転数により検出する回転センサ３１、遠心クラッチ８の従動側の回転数をモータ側プーリ（ドラム）９の回転数により検出する回転センサ３２、エンジン２の冷却水温度等からエンジン自体の温度を検出するエンジン温度センサ３３および外気温度を検出する外気温センサ３４等からの検出値が入力されるようになっている。

そして、コントローラ３０は、上記駆動側回転センサ３１および従動側回転センサ３２の検出値から駆動側のクラッチライニング２５と従動側のモータ側プーリ（ドラム）９とが接触する瞬間のハブ２１の回転数であるクラッチ回転数をクラッチのエンゲージ回転数Ｎｅとして検知するエンゲージ回転数検知手段３５と、このエンゲージ回転数検知手段３５により検知されたエンゲージ回転数Ｎｅの経時変化に基づいて、クラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを算出するクラッチライニング摩耗量算出手段３６と、そのクラッチライニングの摩耗量ΔＴをユーザーに表示する摩耗量表示手段３７と、クラッチライニング２５の摩耗量ΔＴが閾値を超えたとき、メンテナンスの必要性をユーザーに案内あるいは警報するメンテナンス表示手段３８と、を備えている。

また、コントローラ３０は、エンゲージ回転数検知手段３５によって検知されたエンゲージ回転数Ｎｅと、外気温センサ３４により検出された外気温度およびエンジン温度センサ３３により検出されたエンジン温度とに基づいて、低外気温時で、かつエンジン温度が低く、しかも前回起動時のエンゲージ回転数Ｎｅが或る閾値を超えていた場合に、エンジン始動時の負荷投入タイミングおよび／またはスタータ始動時間を可変する始動制御手段３９を備えている。なお、この始動制御手段３９は、上記条件を満たす場合、予め設定されている負荷投入タイミングおよび／またはスタータ始動時間を各々所定時間だけ遅延あるいは長期化するものである。

さらに、コントローラ３０は、エンゲージ回転数検知手段３５により検知されたエンゲージ回転数Ｎｅおよび／またはクラッチライニング摩耗量算出手段３６により算出されたクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴに基づいて、エンゲージ回転数Ｎｅまたはクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴがそれぞれ限界値に達するまでの余寿命または余始動回数を予測し、それを表示する余寿命・余始動回数予測手段４０を備えている。

ここで、エンゲージ回転数検知手段３５により検知されたエンゲージ回転数Ｎｅの経時変化に基づいて、クラッチライニング摩耗量算出手段３６によりクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを算出する計算する手順について、以下に詳しく説明する。
なお、下記の計算式に用いられる記号は、以下に定義される通りである（図２参照）。

ｆ；クラッチエンゲージ時のクラッチシュー２４の１個当たりの遠心力
Ｍ；クラッチシュー２４の１個当たりの質量
ｒ；クラッチシュー２４の重心の回転半径
Ｒ；クラッチ回転速度
ω；クラッチ角回転速度
Ｎｅ０；初期状態のエンゲージ回転数
Ｎｅ１；摩耗進展時のエンゲージ回転数
Ｌａ；クラッチシュー２４の回転中心とその重心点間の距離
Ｌｂ；クラッチ中心とクラッチシュー２４の回転中心間の距離
θａ；クラッチ中心に対するクラッチシュー２４の回転中心とその重心点間の角度
θｂ；クラッチシュー２４の回転中心に対するその重心点とクラッチ中心間の角度
θｅ；ねじりバネ（ゴムブッシュ）２２のねじり角度
ｋ；ねじりバネ（ゴムブッシュ）２２のバネ定数
Ｍｅ；ねじりバネ（ゴムブッシュ）２２にかかるねじりモーメント
Ｔ；クラッチライニング２５とモータ側プーリ（ドラム）９間の隙間
Ｔ０；初期状態のクラッチライニング２５とモータ側プーリ（ドラム）９間の隙間
Ｔ１；摩耗進展時のクラッチライニング２５とモータ側プーリ（ドラム）９間の隙間
ΔＴ；クラッチライニング２５の摩耗量

上記にあって、エンゲージ回転数検知手段３５により検知される初期状態のエンゲージ回転数Ｎｅ０と、摩耗進展時のエンゲージ回転数Ｎｅ１から、その時のクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを算出するには、まず、下記（１）式により、クラッチエンゲージ時のクラッチシュー２４にかかる遠心力ｆを計算する。
ｆ＝Ｍ・ｒ・ω^２＝Ｍｒ（２π・Ｎｅ／６０）^２ （１）
（但し、Ｎｅは、Ｎｅ０またはＮｅ１）

次に、遠心力ｆに基づいて、下記（２）式からクラッチエンゲージ時のクラッチシュー２４にかかるモーメントＭｅを計算する。
Ｍｅ＝Ｌａ・ｃｏｓθａ・ｆ （２）

このモーメントＭｅに基づいて、下記（３）式によりクラッチエンゲージ時のねじりバネ（ゴムブッシュ）２２のねじり角度θｅを計算する。
θｅ＝Ｍｅ／ｋ （３）

さらに、上記ねじり角度θｅに基づいて、下記（４）式からクラッチライニング２５とモータ側プーリ（ドラム）９間の隙間Ｔを計算する。
Ｔ＝ｒ{Ｌｂ^２＋Ｌａ^２−２・Ｌｂ・Ｌａ・ｃｏｓ（θｂ＋θｅ）}^１／２−ｒ （４）
（但し、Ｔは、Ｔ０またはＴ１）

そして、上記（４）式から摩耗進展時のクラッチライニング２５とモータ側プーリ（ドラム）９間の隙間Ｔ１を求めることにより、下記（５）からクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを計算によって算出することができる。
ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０ （５）

以上により求められたクラッチライニング２５とモータ側プーリ（ドラム）９間の隙間Ｔとエンゲージ回転数Ｎｅとの関係、並びにクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴをプロットすると、図４に示される通りとなる。
このクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを摩耗量表示手段３７に表示し、その摩耗量ΔＴが、クラッチライニング２５の交換の必要性等から予め設定されている閾値を超えたとき、メンテナンス表示手段３８によりメンテナンスの必要性を案内あるいは警報する構成としている。

また、上記によって検知されたクラッチライニング２５の摩耗進展時のエンゲージ回転数Ｎｅ１と、外気温センサ３４およびエンジン温度センサ３３により検出された外気温およびエンジン温度とに基づいて、図５に示されるように、始動制御手段３９を介して負荷投入タイミングおよび／またはスタータ始動時間を各々所定時間だけ遅延あるいは長期化することにより、エンジン２の始動性が低下する低外気温時やエンジン２が冷温状態時における始動性を確保し、クランキング回数の増加を抑えて、クラッチライニング２５の摩耗の進展を抑制するようにしている。

この始動制御手段３９は、図５に示されるように、エンジン２の運転開始に当り、ステップＳ１で検知開始動作を開始し、ステップＳ２において、外気温センサ３４により検出された外気温に基づいて、低外気温時か否かを判定する。ここで、外気温が設定温度以下の低外気温時であればステップＳ３に移行し、設定温度以上であれば、ステップＳ６に移行する。ステップＳ３では、同様にエンジン温度センサ３３により検出されたエンジン温度（冷却水温度等）に基づいて、エンジン２が冷温状態か否かを判定する。エンジン２が設定温度以下の冷温状態時であればステップＳ４に移行し、設定温度以上であれば、ステップＳ６に移行する。

また、ステップＳ４においては、前回のエンジン起動時のエンゲージ回転数Ｎｅ１が予め設定されている閾値以上か否かが判定される。ここで、エンゲージ回転数Ｎｅ１が閾値以上であれば、或る程度クラッチライニング２５が摩耗していると判定してステップＳ５に移行し、閾値以下であれば、ステップＳ６に移行する。

その結果、低外気温時で、かつエンジン２自体が冷温状態にあり、しかもクラッチライニング２５の摩耗が進行している場合、ステップＳ５において、エンジン２の運転を開始に当り、ステップＳ７に示されるように、予め設定されている負荷の投入タイミング（例えば、圧縮機１１の電磁クラッチ付きプーリ１２のＯＮタイミング）を所定時間だけ遅延および／またはエンジン２のスタータモータのスタータ開始時間を所定時間だけ長期化することにより、エンジン２の始動性を向上し、上記の条件を満たしていない場合は、ステップＳ６において、ステップＳ８に示されるように、通常の負荷投入タイミングおよびスタータ開始時間により、エンジン２が起動動作（クランキング）されるようにしている。

さらに、本実施形態では、クラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを摩耗量表示手段３７により表示し、その摩耗量ΔＴが閾値を超えたとき、メンテナンス表示手段３８によりメンテナンスの必要性を案内あるいは警報するようにしているが、これに加えて、上述の如く余寿命・余始動回数予測手段４０を設け、図６に示されるように、クラッチライニング２５の余寿命および／または遠心クラッチ８の余エンゲージ回数（エンジン２の余始動回数）を予測し、表示するようにしてもよい。

つまり、クラッチライニング２５の摩耗モード自体は、常にアブレシブ摩耗であることから、摩耗の進展は遠心クラッチ８のエンゲージ回数とリニアに近いと推定され、エンゲージ回転数Ｎｅまたはクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴと、エンゲージ回数（エンジン始動回数）との関係をプロットして行くと、図６に示される通りとなる。従って、この図６から、エンゲージ回転数検知手段３５により検知されたエンゲージ回転数Ｎｅおよび／またはクラッチライニング摩耗量算出手段３６により算出されたクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴと、エンジン始動回数との関係に基づいて、エンゲージ回転数Ｎｅまたはクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴが予め設定されている限界値（閾値）に達するまでの余寿命または余始動回数を予測し、それを表示することができる。

斯くして、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
クラッチライニング２５の実際の摩耗量ΔＴを、遠心クラッチ８の駆動側および従動側の回転数を回転センサ３１，３２より検出し、その検出値からエンゲージ回転数検知手段３５により検知される遠心クラッチ８のエンゲージ回転数Ｎｅに基づいて、クラッチライニング摩耗量算出手段３６により上述の計算から算出することができる。つまり、遠心クラッチ８では、クラッチライニング２５の摩耗の進展に伴い、クラッチライニング２５と従動側のモータ側プーリ（ドラム）９との間の隙間Ｔが広がり、遠心クラッチ８のエンゲージ回転数Ｎｅ、すなわちクラッチライニング２５と従動側のドラム９とが接触する瞬間のクラッチ回転数が増大する。

このため、遠心クラッチ８の駆動側回転センサ３１および従動側回転センサ３２の検出値により初期状態のエンゲージ回転数Ｎｅ０および摩耗進展時のエンゲージ回転数Ｎｅ１をそれぞれ検知し、その値に基づいてクラッチエンゲージ時のクラッチシュー２４にかかる遠心力ｆ、クラッチシュー２４にかかるモーメントＭｅ、ねじりバネ（ゴムブッシュ）２２のねじり角度θｅ等を順次計算し、更にその値に基づいてクラッチライニング２５とドラム９間の隙間Ｔ１を計算することによって、その値からクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを求めることができる。従って、クラッチライニング２５の摩耗進展を実際の摩耗量ΔＴを計算により算出し、それを表示手段３７によりユーザーに案内して、すべりが発生する前に予防的処置を促すことにより、遠心クラッチ８の安全性および信頼性を向上することができる。

また、摩耗量表示手段３７とは別にクラッチライニング摩耗量算出手段３６により算出されたクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴが閾値を超えたとき、メンテナンスの必要性を案内するメンテナンス表示手段３８を設けているため、摩耗量ΔＴが予め設定されている閾値を超えたとき、メンテナンス表示手段３８を介して、クラッチシュー２４の交換等を案内あるいは警報することができる。これにより、遠心クラッチ８がすべりを発生する前段階において、クラッチシュー２４の交換等のメンテナンスを行うことができ、クラッチライニング２５の過熱やベルト切れ等に起因する事故の発生を予防することができる。

また、本実施形態においては、エンゲージ回転数検知手段３５により検知されたエンゲージ回転数Ｎｅと、外気温センサ３４により検出された外気温度およびエンジン温度センサ３３により検出されたエンジン２の温度とに基づいて、エンジン始動時の負荷投入タイミングおよび／またはスタータ始動時間を可変する始動制御手段３９を設けている。

これにより、エンジン２の始動性が低下する低外気温時やエンジン自体が冷温状態にある時、あるいはエンゲージ回転数Ｎｅが高くなっている状態下において、エンジン起動時のクランキング回数が増加すると、クラッチライニング２５の摩耗がますます促進されることから、エンジン２が始動し難い状態下では、外気温センサ３４およびエンジン温度センサ３３の検出値やエンゲージ回転数Ｎｅの検知結果に基づいて、始動制御手段３９を介してエンジン始動時の負荷投入タイミングおよび／またはスタータ始動時間を各々所定時間だけ遅延あるいは長期化し、エンジン２の始動性を高めることによって、クランキング回数の増加を抑えることができる。このため、クラッチエンゲージ時のクラッチライニング２５への摩耗トルクを低減し、その摩耗進展を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、必要に応じて、エンゲージ回転数検知手段３５により検知されたエンゲージ回転数Ｎｅおよび／またはクラッチライニング摩耗量算出手段３６により算出されたクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴに基づいて、エンゲージ回転数Ｎｅまたはクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴがそれぞれ限界値に達するまでの余寿命または余始動回数を予測し、それを表示する余寿命・余始動回数予測手段４０を追設した構成としている。

このように、余寿命・余始動回数予測手段４０を追設することにより、エンゲージ回転数検知手段３５により検知されたエンゲージ回転数Ｎｅおよび／またはクラッチライニング摩耗量算出手段３６により算出されたクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴと、エンゲージ回数（エンジン始動回数）との関係に基づいて、エンゲージ回転数Ｎｅまたはクラッチライニング２５の摩耗量が予め設定されている限界値（閾値）に達するまでの余寿命または余始動回数を予測することが可能となる。

つまり、クラッチライニング２５の摩耗モード自体は、常にアブレシブ摩耗であることから、摩耗の進展はエンゲージ回数とリニアに近いと推定され、エンゲージ回転数Ｎｅまたはクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴと、エンジン始動回数との関係をプロットして行くことにより、図６に示されように、エンゲージ回転数Ｎｅまたはクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴが限界値（閾値）に達するまでの余寿命または余始動回数を予測することができる。このため、クラッチライニング２５の余寿命または余始動回数を表示し、ユーザーに案内することにより、事前に計画を立てて、メンテナンスを実行することができるようになる。

また、遠心クラッチ８を介してエンジン２により冷凍・空調ユニットを構成する圧縮機１１等の従動側駆動機器を駆動可能としている輸送用冷凍装置１にあって、通常はプーリやハウジング等によって囲われており、日常的に点検・チェックを行うことが困難な遠心クラッチ８のクラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを、駆動側回転センサ３１および従動側回転センサ３２の検出値に基づいて、計算により算出することができることから、クラッチライニング２５の摩耗量ΔＴを事前の点検・チェック時において把握し、交換時期等を的確に決定することにより、冷凍車両または冷凍トレーラーを運行する前に必要なメンテナンスすることが可能となる。

このため、冷凍車両または冷凍トレーラーが運行途中に、輸送用冷凍装置１がクラッチライニング２５の過熱や駆動ベルト（リブドベルト）１５のベルト切れ等の事故で運転不能を陥る事態を回避し、積荷を安全に輸送することができるとともに、輸送用冷凍装置１等の冷凍・空調装置を長期に亘り安定的に運転することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、コンデンサ１６用の送風機（プロペラファン）１０を、圧縮機１１および発電機（オルタネータ）１３と共にエンジン２もしくは電動モータ６で駆動できる形態としているが、送風機１０を独立した別のモータで駆動する構成としてもよい。

１ 輸送用冷凍装置
２ エンジン
８ 遠心クラッチ
９ モータ側プーリ（ドラム）
１１ 圧縮機
２５ クラッチライニング
３０ コントローラ
３１ 駆動側回転センサ
３２ 従動側回転センサ
３３ エンジン温度センサ
３４ 外気温センサ
３５ エンゲージ回転数検知手段
３６ クラッチライニング摩耗量算出手段
３７ 摩耗量表示手段
３８ メンテナンス表示手段
３９ 始動制御手段
４０ 余寿命・余始動回数予測手段

Claims (6)

1. 駆動側の回転数を検出する駆動側回転センサと、
   従動側の回転数を検出する従動側回転センサと、
   前記駆動側回転センサおよび前記従動側回転センサの検出値に基づいて、クラッチのエンゲージ回転数を検知するエンゲージ回転数検知手段と、
   前記エンゲージ回転数検知手段により検知されたエンゲージ回転数の経時変化に基づいて、クラッチライニングの摩耗量を算出するクラッチライニング摩耗量算出手段と、を備えていることを特徴とする遠心クラッチ。
2. 前記クラッチライニング摩耗量算出手段により算出されたクラッチライニングの摩耗量が閾値を超えたとき、メンテナンスの必要性を案内するメンテナンス表示手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠心クラッチ。
3. 前記エンゲージ回転数検知手段により検知されたエンゲージ回転数と、外気温センサにより検出された外気温度およびエンジン温度センサにより検出されたエンジン温度とに基づいて、前記エンジン始動時における負荷投入タイミングおよび／またはスタータ始動時間を可変する始動制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心クラッチ。
4. 前記エンゲージ回転数検知手段により検知された前記エンゲージ回転数および／または前記クラッチライニング摩耗量算出手段により算出された前記クラッチライニングの摩耗量に基づいて、前記エンゲージ回転数または前記クラッチライニングの摩耗量がそれぞれ限界値に達するまでの余寿命または余始動回数を予測し、それを表示する余寿命・余始動回数予測手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心クラッチ。
5. 冷凍・空調ユニットを構成する圧縮機等の従動側駆動機器をエンジンにより遠心クラッチを介して駆動可能としている冷凍・空調装置において、
   前記遠心クラッチが請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心クラッチとされていることを特徴とする冷凍・空調装置。
6. 前記冷凍・空調装置が、冷凍車両または冷凍トレーラーに適用され、前記従動側駆動機器が前記エンジンにより前記遠心クラッチを介して駆動可能とされている輸送用冷凍装置であることを特徴とする請求項５に記載の冷凍・空調装置。
   
   

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