WO2018088343A1 - 気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置 - Google Patents

気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置 Download PDF

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WO2018088343A1
WO2018088343A1 PCT/JP2017/039878 JP2017039878W WO2018088343A1 WO 2018088343 A1 WO2018088343 A1 WO 2018088343A1 JP 2017039878 W JP2017039878 W JP 2017039878W WO 2018088343 A1 WO2018088343 A1 WO 2018088343A1
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electromagnetic coil
current value
armature
rotor
current
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PCT/JP2017/039878
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English (en)
French (fr)
Inventor
竜介 山田
飯島 博史
英輝 柳川
聡史 山村
洋介 大谷
弘幸 牧島
佐藤 敬太
圭佑 中澤
川村 誠
Original Assignee
カルソニックカンセイ株式会社
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/10Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings
    • F16D27/108Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members
    • F16D27/112Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members with flat friction surfaces, e.g. discs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00External control of clutches
    • F16D48/06Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electromagnetic clutch of a gas compressor.
  • a gas compressor of an air conditioning system (hereinafter referred to as an air conditioning system) mounted on a vehicle or the like operates by receiving power from a power source (engine or the like) of the vehicle or the like.
  • an electromagnetic clutch is used to connect and disconnect the power supply from the power source.
  • the electromagnetic clutch includes a rotor, an electromagnetic coil, and an armature. The rotor always rotates under the power of the power source, and the armature is connected to the rotating shaft of the gas compressor.
  • the armature does not rotate because it is separated from the rotating rotor by a certain gap, but when the electromagnetic coil generates a magnetic force by energization, the armature is attracted to the rotor by the magnetic force and connected. As a result, the armature rotates integrally with the rotor, and the rotating shaft connected to the armature rotates. Note that an elastic force of a spring member or the like acts on the armature, and when the electromagnetic coil is de-energized, there is no magnetic force for attracting the armature, and the armature is returned to a state separated from the rotor by this elastic force.
  • the electromagnetic clutch is connected to and disconnected from the power source depending on whether or not voltage is applied to the electromagnetic coil.
  • the power source includes a load of the gas compressor. Takes suddenly.
  • the power source is an engine, for example, the engine is a drive source for driving the vehicle or the like, and therefore, when a sudden load from the gas compressor is applied, the driving force for driving the vehicle is rapidly reduced. The ride quality of vehicles and the like can be adversely affected. Therefore, on the engine side, it has been proposed to increase the rotational speed of the engine to prevent a decrease in driving force when the gas compressor is started (when coupled with an electromagnetic clutch) (see, for example, Patent Document 1). .
  • the technique proposed in the above-mentioned prior art document is a countermeasure on the power source side, but when such a countermeasure is not taken on the power source side, it corresponds on the electromagnetic clutch side of the gas compressor. It is desirable.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an electromagnetic clutch of a gas compressor capable of suppressing a sudden load on a power source driving the electromagnetic clutch in the gas compressor.
  • An object of the present invention is to provide a control device for the above.
  • the present invention relates to an electromagnetic coil in a gas compressor, comprising an electromagnetic coil, a rotor, and an armature that comes into contact with the rotor by energization of the electromagnetic coil and leaves the rotor by stopping energization of the electromagnetic coil.
  • a power supply unit that supplies power to the electromagnetic coil
  • a reception unit that receives a signal of an instruction to supply the power to the electromagnetic coil
  • an energization control unit that controls the power supplied to the electromagnetic coil
  • the energization control unit (1) generates a voltage at which a current having a first current value required to bring the armature into contact with the rotor flows through the electromagnetic coil.
  • control device for an electromagnetic clutch of a gas compressor According to the control device for an electromagnetic clutch of a gas compressor according to the present invention, it is possible to prevent a load from being applied suddenly to a power source driving the electromagnetic clutch in the gas compressor.
  • FIG. 2 is a diagram showing a time passage of current flowing through an electromagnetic coil controlled by the control device shown in FIG. 1 and showing a clutch friction torque and a compressor torque in a corresponding time passage. It is a diagram which shows the time course of the current which flowed through the electromagnetic coil which is the conventional example which is a comparative example, and shows the clutch friction torque and compressor torque in the corresponding time course.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a control device 200 which is an embodiment (Example 1) of a control device for an electromagnetic clutch of a gas compressor according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a vane rotary type compressor 100 which is an embodiment of a target gas compressor controlled by the control device 200 shown in FIG.
  • a compressor 100 shown in FIG. 2 is mounted on a vehicle and is configured as a part of an air conditioning system (hereinafter simply referred to as an air conditioning system) that performs cooling using the heat of vaporization of a cooling medium.
  • an air conditioning system hereinafter simply referred to as an air conditioning system
  • the compressor 100 compresses the refrigerant gas G (gas) as a gaseous cooling medium taken from the evaporator of the air conditioning system, and supplies the compressed refrigerant gas to the condenser of the air conditioning system.
  • the condenser heat-exchanges the compressed refrigerant gas with ambient air or the like to dissipate heat from the refrigerant gas and liquefy it, and sends it to the expansion valve as a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant is reduced in pressure by the expansion valve and sent to the evaporator.
  • the low-pressure liquid refrigerant absorbs heat from the surrounding air and vaporizes in the evaporator, and cools the air around the evaporator by heat exchange accompanying the vaporization of the refrigerant.
  • the vaporized low-pressure refrigerant gas G returns to the compressor 100 and is compressed, and the above process is repeated thereafter.
  • the compressor 100 includes a compression mechanism 60 that sucks low-pressure refrigerant gas G into the interior, compresses and discharges the refrigerant gas G to high pressure, a housing 10 that houses the compression mechanism 60, and a compression mechanism. And an electromagnetic clutch 90 for connecting and disconnecting power supply from an external power source for driving the unit 60.
  • the housing 10 includes a case 11 whose one end is closed and a front head 12 which covers the opened end of the case 11.
  • a space for accommodating the compression mechanism 60 is formed inside the housing 10 with the front head 12 covering the end of the case 11.
  • the compression mechanism section 60 has a rotating shaft 51 lubricated with the refrigerating machine oil R. When the rotating shaft 51 rotates, the low-pressure refrigerant gas G is sucked into the interior, compressed to a high pressure, and discharged to the outside. To do.
  • one end 51a of the rotating shaft 51 is exposed to the outside of the housing 10. Specifically, in the state shown in FIG. 2, the left end 51 a of the rotating shaft is exposed to the outside of the front head 12.
  • the electromagnetic clutch 90 includes a pulley 91, a rotor 92, an electromagnetic coil 93, and an armature 94.
  • the pulley 91 has a belt wound around an outer peripheral surface 91a in which a plurality of grooves each having a V-shaped cross section along the circumferential direction are formed.
  • This belt is supplied with power from an engine (an example of a power source) of a vehicle on which the compressor 100 is mounted.
  • the rotor 92 is fixed to the front head 12 via a radial bearing, and is rotatable about the rotation axis C.
  • the rotor 92 is formed with a cylindrical coil housing space, and a cylindrical electromagnetic coil 93 is housed in the coil housing space.
  • the rotor 92 is integrated with the pulley 91. Therefore, when the pulley 91 is supplied with power from the engine or the like, the pulley 91 and the rotor 92 rotate about the axis C as a unit.
  • the electromagnetic coil 93 is fixed to the front head 12 via a yoke, does not rotate around the axis C, generates a magnetic force when energized, and disappears when the energization is stopped.
  • the armature 94 includes an inner ring 94b, an outer ring 94a, and a leaf spring 94c.
  • the inner ring 94 b is fastened by a screw 70 to the end 51 a of the rotating shaft 51 exposed from the front head 12.
  • the outer ring 94a is arranged to project outward in the radial direction from the inner ring 94b, and is formed of a material having a high friction coefficient.
  • the leaf spring 94c connects the inner ring 94b and the outer ring 94a, and the outer ring 94a is displaced with respect to the inner ring 94b by elastic deformation of the leaf spring 94c along the direction in which the axis C extends. It can be done.
  • the outer ring 94a is disposed through a slight gap from the side wall surface of the rotor 92 that is orthogonal to the axis C, but when a magnetic force is generated by energizing the electromagnetic coil 93, the magnetic force of the leaf spring 94c is increased.
  • the electromagnetic coil 93 is attracted against the elastic force.
  • the outer ring 94a is displaced by this suction until the gap disappears (suction completion state)
  • the outer ring 94a contacts the side wall surface of the rotor 92.
  • the armature 94 starts to rotate with the rotating rotor 92 due to an increase in frictional force (dynamic friction torque).
  • control device 200 that controls the power supplied to the electromagnetic coil 93 will be described.
  • the control device 200 is configured separately from the compressor 100, but may be configured as a part of the compressor 100.
  • the control device 200 supplies a power supply unit 230 that supplies power to the electromagnetic coil 93, a reception unit 210 that receives an instruction signal S for supplying power to the electromagnetic coil 93, and supplies the electromagnetic coil 93.
  • an energization control unit 220 that controls the power to be generated.
  • the power supply unit 230 relays the power supplied from the power source (vehicle battery or the like) of the vehicle on which the control device 200 is mounted together with the compressor 100.
  • the accepting unit 210 accepts an operation start instruction signal input to a switch or the like provided on the vehicle for operating the air conditioner as an instruction signal S for supplying electric power to the electromagnetic coil 93.
  • FIG. 3 shows the time lapse of the current I flowing through the electromagnetic coil 93 controlled by the control device 200, and the clutch friction torque (rotor 92 torque) and compressor torque (armature 94 torque) in the corresponding time lapse.
  • FIG. 4 is a diagram showing the time passage of the current flowing through the electromagnetic coil, which is a comparative example, and a diagram showing the clutch friction torque and the compressor torque in the corresponding time passage
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a change in voltage applied to the electromagnetic coil 93 by the energization control unit 220 in order to cause the change current shown in FIG. 4 to flow.
  • the energization control unit 220 controls the power supplied to the electromagnetic coil 93 as follows.
  • the power supply unit 230 is controlled so as to apply a voltage such that a current having a first current value I1 required to bring the armature 94 into contact with the rotor 92 flows through the electromagnetic coil 93, and (2) the armature 94
  • the voltage applied to the electromagnetic coil 93 in the above (1) is maintained for at least a part of the period after contacting the rotor 92 until reaching the connected state where the armature 94 and the rotor 92 rotate integrally.
  • the second current value is lower than the current value flowing through the electromagnetic coil 93 and the clutch friction torque exceeds the compressor torque, that is, necessary to reach a connected state in which the armature 94 and the rotor 92 rotate together.
  • the power supply unit changes the voltage application method from (1) so that the current of the second current value I2 flows through the electromagnetic coil 93. 30 and (3) after the armature 94 and the rotor 92 are connected to rotate integrally, the third current value I3 exceeding the second current value I2 in a partial period of (2)
  • the power supply unit 230 is controlled so that a current flows through the electromagnetic coil 93.
  • the energization control unit 220 (1) has a constant voltage applied to the electromagnetic coil 93 so that a current having a first current value I1 necessary for bringing the armature 94 into contact with the rotor 92 flows through the electromagnetic coil 93.
  • the power supply unit 230 is controlled so as to continuously apply the voltage V having the value V1.
  • the upper diagram of FIG. 3 the range of (1) ((electromagnetic clutch) start-up (armature) suction completion)
  • the state of completion of suction of the armature 94 is a state in which the armature 94 starts to contact the rotor 92 and a state in which contact has begun. Note that the control in the range of (1) is the same as the conventional one (see the comparative example in FIG. 4).
  • the energization control unit 220 (2) after the armature 94 contacts the rotor 92, the armature 94 and the rotor 92 rotate integrally.
  • the electromagnetic coil 93 flows.
  • the current value is lower than the current value (the current value in the range after completion of suction in FIG. 4) (comparison with the current value corresponding to the elapsed time from the start at the same timing. The same applies hereinafter), and the clutch friction torque is the compressor torque.
  • second current flows through the electromagnetic coil 93, the way over the voltage applied to the electromagnetic coil 93 to change the above (1), controls the power supply unit 230.
  • the power supply unit 230 applies a voltage V having a constant second voltage value V2 lower than the constant first voltage value V1 multiplied in (1) above.
  • V the constant second voltage value
  • V1 the constant first voltage value multiplied in (1)
  • the upper diagram of FIG. 3 the range from (2) ((armature) suction completion) to (completion of the armature and rotor) connection
  • the difference between the number of revolutions of the armature 94 and the number of revolutions of the rotor 92 is reduced by gradually increasing the current flowing through the electromagnetic coil 93 from a low state as time passes.
  • the armature 94 and the rotor 92 rotate (synchronize) together.
  • control in the range of (2) is different from the conventional control (see the comparative example in FIG. 4).
  • the state where the voltage V of the constant voltage value V1 applied in the range (1) is applied is continuously maintained until after the armature is connected. Therefore, the method of applying the voltage V is not changed in the range of (2).
  • the method of applying the voltage V in the range of (2) is not limited to the form of applying a constant voltage V having a voltage value V2 lower than the voltage value V1, as shown in FIG. That is, as a result, the current value I2 of the current flowing through the electromagnetic coil 93 in the range (2) is continuously applied in the range (2) by the voltage applied to the electromagnetic coil 93 in the range (1). In this case (comparative example), it is only necessary to control the supply of electric power so as to be lower than the current value of the current flowing through the electromagnetic coil 93 (current value in the range after completion of sucking in FIG. 4).
  • the voltage V having a constant voltage value V1 continuously applied to the electromagnetic coil 93 in the range (1) is applied in a pulsed manner by PWM control in the range (2), and the duty ratio of application is 100.
  • the current value I2 of the current flowing through the electromagnetic coil 93 in the range (2) is obtained, and the voltage applied to the electromagnetic coil 93 in the range (1) is (2). Even if it is continuously applied in the range, the current value of the current flowing through the electromagnetic coil 93 may be lowered.
  • the second current value I2 which is the current flowing through the electromagnetic coil 93 in the range (2) (at least in part), is the voltage applied to the electromagnetic coil 93 in the range (1).
  • the second current value I2, which is a current flowing through the electromagnetic coil 93 in the range (at least in a part period) does not necessarily need to be less than the minimum value, and is applied to the electromagnetic coil 93 in at least the range of (1).
  • the armature 94 in a state where the suction has been completed be equal to or more than a current value that generates a magnetic force that does not leave the rotor 92.
  • the timing at which the armature 94 is completely sucked can be detected by monitoring the current flowing through the electromagnetic coil 93 with a sensor or the like. That is, at the timing when the armature 94 is completely sucked, the value of the current flowing through the electromagnetic coil 93 is minimized as described above. Therefore, the timing at which the armature 94 is completely sucked can be strictly detected by detecting the timing at which the current value is minimized by a sensor such as a current sensor. It should be noted that the current value flowing through the electromagnetic coil 93 may be regarded as the timing at which the armature 94 has been suctioned after a certain time has passed without being monitored.
  • the dimension of the gap between the armature and the rotor and the first voltage value of the applied voltage are always constant. Can be obtained in advance through experiments or the like. Therefore, the timing at which the value of the current flowing through the electromagnetic coil becomes minimum can be associated with the elapsed time from the start of the electromagnetic clutch.
  • the energization control unit 220 stores the elapsed time from the start of the electromagnetic clutch so determined, and the energization control unit 220 indicates the time when the stored elapsed time has elapsed since the start of the electromagnetic clutch. By making the determination by measuring the time with the provided timer, the time when the stored elapsed time has passed can be set as the timing when the armature 94 has been sucked without using the sensor.
  • the timing obtained in this manner may be used as the timing for switching the method of applying the voltage applied to the electromagnetic coil 93 (the timing for switching between the range (1) and the range (2)).
  • the energization control unit 220 (3) after the armature 94 and the rotor 92 are integrally connected to rotate, the second current value in (2).
  • the power supply unit 230 is configured to continuously apply the same constant voltage V as the first voltage value V1 to the electromagnetic coil 93 so that the current having the third current value I3 exceeding I2 flows through the electromagnetic coil 93. Control. In this way, when the voltage V of the constant voltage value V1 is applied to the electromagnetic coil 93, as shown in the upper diagram of FIG.
  • the current flowing through the electromagnetic coil 93 increases rapidly, and a current value I3 higher than the current value I2 flowing in the range of (2) flows through the electromagnetic coil 93.
  • the current value I3 flowing in the electromagnetic coil 93 in the range (3) is equal to or greater than the current value I1 flowing in the range (1).
  • timing at which the connection between the armature 94 and the rotor 92 is completed may be associated with the elapsed time by an experiment or the like in advance, similarly to the timing at which the armature 94 is sucked into the rotor 92.
  • the reception unit 210 supplies electric power to the electromagnetic coil 93 with an operation start instruction signal input to a switch or the like that operates an air conditioner provided in the vehicle. It is accepted as an instruction signal S.
  • the receiving unit 210 controls the power supply unit 230 to control power supply to the power supply control unit 220 to start the electromagnetic clutch 90 (supply power to the electromagnetic coil 93). Output a signal.
  • the energization control unit 220 receives the signal output from the reception unit 210 and performs the above-described controls (1), (2), and (3) on the power supply unit 230.
  • the power supply unit 230 applies a constant voltage V to the electromagnetic coil 93 according to the control of the energization control unit 220.
  • the electromagnetic clutch 90 is activated and the armature 94 starts to contact the rotor 92 in the range of (1) in the upper diagram of FIG.
  • the dynamic friction torque between the armature 94 and the rotor 92 increases in the range of (2) in the upper diagram of FIG. 3, but the current value I2 of the current flowing through the electromagnetic coil 93 is determined when the electromagnetic clutch 90 is started. That is, when the voltage applied to the electromagnetic coil 93 in the range of (1) is continuously applied in the range of (2), it is lower than the current value of the current flowing through the electromagnetic coil 93.
  • the dynamic friction between the armature 94 and the rotor 92 is compared with the case where the first voltage value V1 applied when the electromagnetic clutch 90 is started is continuously applied as it is (the comparative example shown in FIG. 4).
  • An increase in torque is suppressed. That is, the time required from when the armature 94 starts to contact the rotor 92 (suction completion) to when the armature 94 and the rotor 92 rotate together (completion of connection) is applied when the electromagnetic clutch 90 is activated. It becomes longer than the comparative example (see FIG. 4) in which the voltage value V1 of 1 is continuously applied. For example, the length is about 3 to 5 times.
  • the difference from the compressor torque (the torque of the armature 94) can be kept small compared to the comparative example shown in FIG. That is, the control device 200 of the present embodiment can relieve the load at the start of the compressor 100 applied to the engine of the vehicle driving the electromagnetic clutch 90 of the compressor 100, and the load at the start of the compressor 100 is reduced. suddenly, it is possible to suppress the engine.
  • the electromagnetic current having a current value I3 higher than the current value I2 in the range of (2) and greater than or equal to the current value I1 in the range of (1) flows. Since the coil 93 strengthens the magnetic force acting on the armature 94, even if a torque fluctuation occurs due to a rotation fluctuation of the rotor 92 rotating by the engine, a slip is generated between the armature 94 and the rotor 92. It can be suppressed or prevented.
  • the current value I3 flowing through the electromagnetic coil 93 in the range (3) is higher than the current value I1 flowing through the electromagnetic coil 93 in the range (1), but the control device according to the present invention is limited to this.
  • the current value I3 flowing through the electromagnetic coil 93 in the range (3) may be lower or the same as the current value I1 flowing through the electromagnetic coil 93 in the range (1).
  • FIG. 6 is a diagram showing another example (No. 1) of a change in voltage applied to the electromagnetic coil 93 by the energization control unit 220
  • FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating another example (part 3) of a change in voltage applied to the electromagnetic coil 93 by the energization control unit 220.
  • the energization control unit 220 applies the electromagnetic coil 93 to the connected state after the armature 94 is completely attracted (see (2)), for example, as shown in FIG.
  • V2 ( ⁇ V1) a voltage lower than the voltage (voltage value V1) before the completion of suction (range (1)) over the “total period” of (range)
  • the second current value I2 flowing through the electromagnetic coil 93 over the entire period of the range is shown in FIG.
  • the “partial period” is not the “all period” during the period after the armature 94 is completely sucked until the connected state is reached (range (2)). ”By applying a voltage (V2 ( ⁇ V1)) lower than the voltage (voltage value V1) before the completion of suction (range (1)), during a partial period of (2) ( In 1), when a constant voltage (voltage value V1) applied to the electromagnetic coil 93 is maintained, the current value flowing through the electromagnetic coil 93 (current value in the range after completion of suction in FIG.
  • the second current value I2 that exceeds the compressor torque that is, the current of the second current value I2 that is necessary to reach a connected state in which the armature 94 and the rotor 92 rotate integrally flows to the electromagnetic coil 93. West It may be.
  • the period other than the partial period may not be lower than the current value flowing through the electromagnetic coil 93 when the constant voltage (voltage value V1) applied to the electromagnetic coil 93 in (1) is maintained.
  • the second current value I2 is such that at least the clutch friction torque exceeds the compressor torque.
  • the electromagnetic coil 93 is applied in a stepwise manner.
  • the second current value I2 that is lower than the current value flowing through the cylinder (current value in the range after completion of suction in FIG. 4) and the clutch friction torque exceeds the compressor torque, that is, the armature 94 and the rotor 92 are integrated. Current of the second current value I2 required to reach the coupled state the rotating may be flowing to the solenoid 93.
  • Example 2 is a block diagram showing a control device 200 ′ for the electromagnetic clutch 90 of the compressor 100 according to the present embodiment, and FIG. 10 shows an instruction for applying a voltage to the electromagnetic coil 93 of the electromagnetic clutch 90 (the electromagnetic clutch 90 is activated). 9) is a graph showing the correspondence between the elapsed time t from the completion of the suction of the armature 94 to the completion of the connection and the current flowing in the electromagnetic coil 93.
  • the compressor 100 in the present embodiment is the same as the compressor 100 of the first embodiment.
  • the control device 200 ′ takes a time (suction time) t1 required from the start of the electromagnetic clutch 90 of the compressor 100 mounted on the vehicle 400 to the completion of suction. (See FIG. 10) is measured and stored.
  • the control device 200 'controls the power supplied to the electromagnetic coil 93 of the electromagnetic clutch 90 using the stored time t1 until the first start of the next day (an example of the next specific timing). Is to do.
  • control device 200 ′ that controls the power supplied to the electromagnetic coil 93 will be described.
  • the control device 200 ′ is configured separately from the compressor 100, but may be configured as a part of the compressor 100.
  • the control device 200 ′ includes a reception unit 210, an energization control unit 220 ′, a power supply unit 230, and a suction completion time detection unit 240.
  • the reception unit 210 and the power supply unit 230 are the same as the reception unit 210 and the power supply unit 230 in the first embodiment, respectively.
  • the energization control unit 220 ′ is configured to apply a voltage V ⁇ b> 1 through which the current of the first current value I ⁇ b> 1 flows to the electromagnetic coil 93 with power from a battery or the like. Control the supply unit 230.
  • the energization control unit 220 ′ receives a signal of an instruction to apply a voltage to the electromagnetic coil 93 (an instruction to operate the compressor 100) and the electromagnetic clutch 90 is activated, and then the armature 94 comes into contact with the rotor 92.
  • the voltage applied to the electromagnetic coil 93 when the time t1 (see FIG. 10) until the completion of suction elapses, that is, at the timing of suction completion, Control is performed to switch to a voltage V2 ( ⁇ V1) lower than the previous voltage V1.
  • the energization control unit 220 ′ of the control device 200 ′ is similar to the energization control unit 220 in the first embodiment.
  • the current of the first current value I 1 necessary for bringing the armature 94 into contact with the rotor 92 is The power supply unit 230 is controlled so as to apply a voltage that flows to the electromagnetic coil 93, and (2) after the armature 94 contacts the rotor 92, until the armature 94 and the rotor 92 rotate together. In at least a part of the period (or the whole period may be sufficient), when the voltage applied to the electromagnetic coil 93 in (1) is maintained, the current value flowing through the electromagnetic coil 93 is lower and the clutch friction torque is lower.
  • a second current value that exceeds the compressor torque that is, to reach a connected state in which the armature 94 and the rotor 92 rotate together.
  • the power supply unit 230 is controlled so as to change the voltage application method from (1) so that the current having the necessary second current value I2 flows through the electromagnetic coil 93, and (3) the armature 94 and the rotor 92 are controlled. And the power supply unit 230 so that the current of the third current value I3 exceeding the second current value I2 in the partial period of (2) flows through the electromagnetic coil 93. To control.
  • the suction completion time detection unit 240 receives the instruction signal S for applying a voltage by the reception unit 210 and receives the electromagnetic clutch 90. Is detected, and the elapsed time t1 (see FIG. 10) from when the armature 94 is brought into contact with the rotor 92 to completion of suction by application of the voltage V1 to the electromagnetic coil 93 is detected and stored.
  • the suction completion time detection unit 240 detects the timing at which the reception unit 210 receives the instruction signal S for applying the voltage as the timing at which the electromagnetic clutch 90 is activated by applying the voltage V1 to the electromagnetic coil 93. Can do. Further, the suction completion time detection unit 240 includes a suction completion detection unit 241, and the suction completion detection unit 241 detects the timing of completion of suction based on the fluctuation of the current flowing through the electromagnetic coil 93.
  • the suction completion detection unit 241 specifically increases the voltage value after the current value flowing through the electromagnetic coil 93 once decreases after the voltage V1 is applied to the electromagnetic coil 93 (the electromagnetic clutch 90 is activated).
  • the timing of completion of suction is detected by detecting the timing at which the operation has started (the timing at which the current value becomes the minimum current value after the current value starts to decrease).
  • the suction completion time detection unit 240 detects the timing at which the voltage V1 is applied to the electromagnetic coil 93 (the electromagnetic clutch 90 is started) and the timing at which the suction is completed, thereby starting the electromagnetic clutch 90 (voltage application). It is possible to detect the time t1 that has elapsed from the completion of suction to the completion of suction, and store the detected time t1.
  • energization control unit 220 ′ receives a signal for instructing application of voltage by reception unit 210 until the first start of the next day (an example of the next specific timing) after the initial start of vehicle 400 every day. Each time it is received, the timing at which the time t1 detected and stored by the suction completion time detection unit 240 at the first start of the day has passed is specified (set) as the suction completion timing. Then, the energization control unit 220 ′ applies the set timing uniformly during the day period after the first start of the day, and the voltage at the start applied to the electromagnetic coil 93. Is switched to a lower voltage V2.
  • an elapsed time t after the voltage V ⁇ b> 1 is applied to the electromagnetic coil 93 is a time t ⁇ b> 2 (fixed as a fixed time) set in advance as a timing for completing the connection of the electromagnetic clutch 90. It is also possible to detect the timing at the first start-up every day, and apply the detected timing uniformly during the subsequent period of the day, similarly to the time t1. After that, the voltage V2 applied to the electromagnetic coil 93 is switched to a higher voltage V3 (> V2, ⁇ V1) as shown in FIGS. The current of the third current value I3 that is larger than the current of the second current value I2 that has flowed through is supplied. The voltage V3 only needs to be larger than the voltage V2, and may be larger or smaller than the voltage V1.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an outline of control by the control device 200 ′.
  • the control device 200 ′ configured as described above, as shown in FIG. 11, when the vehicle 400 is started (S1), the control device 200 ′ receives the start signal S from the vehicle 400. Then, it is determined whether or not the start is the first start of the day (S2). When it is determined that control device 200 ′ is the first start (YES in S 2), energization control unit 220 ′ applies voltage V 1 to electromagnetic coil 93, assuming that signal S for starting operation of compressor 100 is input. The power supply unit 230 is controlled so as to be applied (S3).
  • the suction completion time detector 240 detects the time t1 until the suction is completed, and stores the detected time t1 (S4). Thereafter, the energization control unit 220 ′ controls the power supply unit 230 to stop applying the voltage V1 to the electromagnetic coil 93 (S5). Thereby, the operation of the compressor 100 is stopped (S12).
  • the energization control unit 220 ′ receives the electromagnetic coil 93.
  • the power supply unit 230 is controlled to apply the voltage V1 for the time t1 stored in the suction completion time detection unit 240 (S6, S7).
  • the energization control unit 220 ′ controls the power supply unit 230 so as to switch the voltage V1 applied to the electromagnetic coil 93 to the low voltage V2 at the timing when the time t1 has passed (S8).
  • the energization control unit 220 ′ determines that the elapsed time t from the application of the voltage V1 to the electromagnetic coil 93 has reached a time t2 set in advance as the timing for completing the connection of the electromagnetic clutch 90 (in S9). YES), the power supply unit 230 is controlled to switch the voltage V2 applied to the electromagnetic coil 93 to the high voltage V3 (> V2, ⁇ V1) (S10).
  • the compressor 100 operates in synchronization with the engine 500.
  • the energization control unit 220 ′ controls the power supply unit 230 to stop the application of the voltage V3 to the electromagnetic coil 93, The operation of the compressor 100 is stopped (S12). Thereafter, the reception unit 210 waits to receive the signal S of the operation instruction of the compressor 100 (instruction to apply a voltage to the electromagnetic coil 93) (S6), and receives the instruction signal S (YES in S6). Repeat the process.
  • the time t1 until the completion of suction for switching the voltage applied to the electromagnetic coil 93 by the energization controller 220 is the time t1 detected and stored by the suction completion time detector 240 at the first start of the day. .
  • the energization control unit 220 ′ is brought into contact with the rotor 92 from the start of the electromagnetic clutch 90. Control is performed so that the voltage V1 applied to the electromagnetic coil 93 is switched to the low voltage V2 at the timing when the time t1, which is the start (suction completion) timing, has elapsed. Thereby, the time t2 from the timing of completion of suction until the armature 94 rotates in synchronization with the rotor 92 (completion of connection) can be made longer than when the voltage V1 is applied and the connection is completed. .
  • the suction completion time detection unit 240 detects and stores the time t1 until the suction is completed at a specific timing set in advance when the first vehicle 400 is started every day, and the energization control unit 220 ' During the next specific timing after the specific timing, that is, until the start of the first vehicle 400 after the next day, the suction completion timing is specified by the time t1 stored in the suction completion time detection unit 240. Therefore, even if the interval between the armature 94 and the rotor 92 changes due to secular change such as wear, the time t1 until the suction is completed can be corrected every day (every specific timing period).
  • the switching timing of the voltage applied to the electromagnetic coil 93 can be optimized over a long period of time.
  • the voltage V2 applied to the electromagnetic coil 93 between the completion of the suction and the completion of the connection is a voltage at which a current that generates a magnetic force at which the armature 94 does not leave the rotor 92 flows. If it is.
  • the suction completion detection unit 131 detects the suction completion timing based on the fluctuation of the current flowing through the electromagnetic coil 93, the suction completion timing is detected with a simple configuration. can do.
  • the suction completion timing can be accurately detected by detecting the fluctuation of the current.
  • control device 200 ′ of the present embodiment switches the voltage V2 applied to the electromagnetic coil 93 to a higher voltage V3 after reaching the time t2 set in advance as the connection completion timing.
  • No. 93 increases the magnetic force acting on the armature 94, and even if torque fluctuations occur due to rotational fluctuations of the rotor 92 rotating by the engine 500, slippage occurs between the armature 94 and the rotor 92. It can be suppressed or prevented.
  • the control device 200 ′ detects and stores the time t2 until the connection is completed. Until the first vehicle 400 is started, the stored time t2 may be used as the connection completion timing.
  • the control device 200 ′ for the electromagnetic clutch 90 of the compressor 100 uses the time when the first vehicle 400 is started daily as a specific timing at which the suction completion time detector 240 detects and stores the suction completion time t1.
  • the specific timing is not limited to this. That is, the specific timing for detecting and storing the suction completion time t1 may be at the first start of the vehicle 400 every two days, or at the first start of the vehicle 400 every three days or more. Also good.
  • the specific timing may be defined for each number of operations of connecting / disconnecting the electromagnetic clutch 90, instead of being defined by the start of the vehicle 400. That is, the suction completion time t1 may be detected and stored every time the electromagnetic clutch 90 is connected and disconnected, for example, 10 times, and the stored time t1 may be used when the electromagnetic clutch 90 is connected and disconnected 9 times thereafter.
  • the specific timing at which the suction completion time detection unit of the control device for the electromagnetic clutch of the gas compressor according to the present invention detects and stores the suction completion time is determined every certain period or when the certain electromagnetic clutch is disconnected. It can be set at the timing of each contact.
  • the time required for completion of suction varies depending on the size of the gap between the armature of the electromagnetic clutch and the rotor.
  • the size of the gap between the armature and the rotor changes over time, such as wear, but there is no significant change during a short period of time or the number of times of connection / disconnection is small, even if there is a change. .
  • the specific timing in the present invention is not limited as long as the specific timing interval does not change the size of the gap between the armature and the rotor, and is a slight difference even if there is a change. It can be applied at any timing.
  • the voltage is switched after detecting the time of completion of suction, so the load of the gas compressor is suddenly applied to the engine and the driving force for driving the vehicle is drastically reduced.
  • the first start time of the vehicle 400 in one day is applied as an example of the specific timing as an example of the specific timing, the vehicle has not yet started running. It is difficult for passengers to feel.
  • the control device 200 ′ for the electromagnetic clutch 90 of the compressor 100 detects completion of suction based on the fluctuation of the current flowing through the electromagnetic coil 93, but the operation of the compressor 100 starts when the electromagnetic clutch 90 starts to contact.
  • the completion of suction can also be detected based on the pressure of the gas (refrigerant gas or the like) discharged from the compressor 100 that varies depending on the pressure of the compressor 100, the vibration of the compressor 100, or the like.
  • the compressor 100 in each embodiment described above is a vane rotary type gas compressor, but the gas compressor to be controlled by the control device according to the present invention may be a gas compressor provided with an electromagnetic clutch.
  • a gas compressor of a type other than the vane rotary type may be controlled. Therefore, the control device according to the present invention can be applied to a control device that controls a swash plate type gas compressor other than the vane rotary type, a scroll type gas compressor, or the like.

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Abstract

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ために、制御装置(200)は電力供給部(230)と受付部(210)と通電制御部(220)とを備え、通電制御部(220)は受付部(210)から信号が入力されると(1)アーマチュア(94)をロータ(92)に接触させる第1の電流値(I1)の電流が電磁コイル(93)に流れるように、(2)アーマチュア(94)がロータ(92)に接触した後から、アーマチュアとロータとが一体に回転する連結状態に達するまでの間の少なくとも一部期間においては、(1)において電磁コイル(93)に掛けた電圧を維持した場合に電磁コイル(93)に流れる電流値よりも低く、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値(I2)の電流が電磁コイル(93)に流れるように、(3)連結状態となった後は、(2)の一部期間における第2の電流値(I2)を超える第3の電流値(I3)の電流が電磁コイル(93)に流れるように、電力供給部(230)を制御する。

Description

気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置
 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。
 車両等に搭載されている空気調和システム(以下、空調システムという。)の気体圧縮機は、車両等の動力源(エンジン等)から動力を受けて動作する。この場合、動力源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、動力源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。
 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。
 このように、電磁クラッチは、電磁コイルへの電圧の印加の有無により、動力源との断接が行われるが、アーマチュアがロータに接して連結したとき、動力源には、気体圧縮機の負荷が急激に掛る。ここで、動力源が例えばエンジンの場合、エンジンは車両等を駆動する駆動源であるため、気体圧縮機からの急激な負荷が作用すると、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、エンジン側では、気体圧縮機の起動時(電磁クラッチとの連結時)に、エンジンの回転数を高めて、駆動力の低下を防ぐことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016-107951号公報
 上述した先行技術文献で提案されている技術は動力源側での対策であるが、動力源側にそのような対策が施されていない場合には、気体圧縮機の電磁クラッチの側で対応することが望まれる。
 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。
 本発明は、電磁コイル、ロータ、及び前記電磁コイルへの通電により前記ロータに接し、前記電磁コイルへの通電を停止することにより前記ロータから離れるアーマチュアを有する、気体圧縮機における電磁クラッチに対して、前記電磁コイルに電力を供給する電力供給部と、前記電磁コイルに前記電力を供給する指示の信号を受け付ける受付部と、前記電磁コイルに供給する電力を制御する通電制御部と、を備え、前記通電制御部は、前記受付部から前記信号が入力されると、(1)前記アーマチュアを前記ロータに接触させるのに必要な第1の電流値の電流が前記電磁コイルに流れるような電圧を掛けるように前記電力供給部を制御し、(2)前記アーマチュアが前記ロータに接触した後から、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に達するまでの間の少なくとも一部期間においては、前記(1)において前記電磁コイルに掛けた電圧を維持した場合に前記電磁コイルに流れる電流値よりも低く、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値の電流が前記電磁コイルに流れるように、前記(1)とは電圧の掛け方を変化させるように前記電力供給部を制御し、(3)前記連結状態となった後は、前記一部期間における前記第2の電流値を超える第3の電流値の電流が前記電磁コイルに流れるように前記電力供給部を制御する、気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置である。
 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ことができる。
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一実施形態(実施例1)を示すブロック図である。 図1に示した制御装置によって制御される対象の気体圧縮機の一実施例であるベーンロータリ形式のコンプレッサを示す断面図である。 図1に示した制御装置によって制御された、電磁コイルに流れた電流の時間経過を示すとともに、対応する時間経過におけるクラッチ摩擦トルクとコンプレッサトルクとを示す線図である。 比較例である従来の、電磁コイルに流れた電流の時間経過を示すとともに、対応する時間経過におけるクラッチ摩擦トルクとコンプレッサトルクとを示す線図である。 図4に示す変化の電流を流すために通電制御部が電磁コイルに掛けた電圧の変化の一例を示す図である。 通電制御部が電磁コイルに掛ける電圧の変化の他の一例(その1)を示す図である。 通電制御部が電磁コイルに掛ける電圧の変化の他の一例(その2)を示す図である。 通電制御部が電磁コイルに掛ける電圧の変化の他の一例(その3)を示す図である。 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他の実施形態(実施例2)を示すブロック図である。 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。 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。
 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。
 <実施例1>
図1は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一実施形態(実施例1)である制御装置200を示すブロック図である。また、図2は図1に示した制御装置200によって制御される対象の気体圧縮機の一実施例であるベーンロータリ形式のコンプレッサ100を示す断面図である。
 <コンプレッサ>
図2に示したコンプレッサ100は、車両に搭載され、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空気調和システム(以下、単に空調システムという。)の一部として構成され、この空調システムの他の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等とともに、冷却媒体の循環経路上に設けられている。
 コンプレッサ100は、空調システムの蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体としての冷媒ガスG(気体)を圧縮し、この圧縮された冷媒ガスを空調システムの凝縮器に供給する。凝縮器は、圧縮された冷媒ガスを周囲の空気等との間で熱交換することにより冷媒ガスから放熱させて液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。高圧で液状の冷媒は、膨張弁で低圧化され、蒸発器に送出される。低圧の液状の冷媒は、蒸発器において周囲の空気から吸熱して気化し、この冷媒の気化に伴う熱交換により蒸発器の周囲の空気を冷却する。気化した低圧の冷媒ガスGは、コンプレッサ100に戻って圧縮され、以下、上記行程を繰り返す。
 コンプレッサ100は、図2に示すように、低圧の冷媒ガスGを内部に吸入し、高圧に圧縮して吐出する圧縮機構部60と、圧縮機構部60を内部に収容するハウジング10と、圧縮機構部60を駆動するための外部の動力源からの動力の供給を断接する電磁クラッチ90と、を備えている。
 ハウジング10は、一方の端部が閉じたケース11とケース11の開放された端部を覆うフロントヘッド12とを備えている。フロントヘッド12がケース11の端部を覆った状態で、ハウジング10の内部に、圧縮機構部60を収容する空間が形成される。圧縮機構部60は、冷凍機油Rで潤滑された回転軸51を有していて、この回転軸51が回転することにより低圧の冷媒ガスGを内部に吸入し、高圧に圧縮して外部に吐出する。
 ここで、回転軸51は、一方の端部51aが、ハウジング10の外部に露出している。具体的には、図2に示した状態で、回転軸の左側の端部51aが、フロントヘッド12の外部に露出している。
 <電磁クラッチ>
電磁クラッチ90は、プーリ91とロータ92と電磁コイル93とアーマチュア94とを備えた構成である。プーリ91は、図2に示すように、周方向に沿った断面がV字状の溝が複数形成された外周面91aにベルトが巻き掛けられる。このベルトは、コンプレッサ100が搭載された車両のエンジン(動力源の一例)から動力の供給を受ける。
 ロータ92はラジアルベアリングを介してフロントヘッド12に固定されていて、回転の軸心C回りに回転可能となっている。ロータ92には、円筒状のコイル収容空間が形成されていて、このコイル収容空間に円筒状の電磁コイル93が収容されている。ロータ92はプーリ91と一体化されている。したがって、プーリ91にエンジン等からの動力の供給を受けると、プーリ91とロータ92とは一体的に軸心C回りに回転する。
 電磁コイル93はヨークを介してフロントヘッド12に固定されていて、軸心C回りに回転することはなく、通電によって磁力を発生し、通電の停止によって磁力を消失する。アーマチュア94は、内リング94bと外リング94aと板バネ94cとを備えている。内リング94bは、フロントヘッド12から露出した回転軸51の端部51aに、ねじ70によって締結されている。
 外リング94aは、内リング94bよりも半径方向の外方に張り出して配置されており摩擦係数の高い材料で形成されている。板バネ94cは、内リング94bと外リング94aとを連結していて、板バネ94cの、軸心Cの延びた方向に沿っての弾性変形で、内リング94bに対して外リング94aが変位できるようになっている。
 外リング94aは、ロータ92の、軸心Cに直交する側壁面とわずかな隙間を介して配置されているが、電磁コイル93への通電によって磁力を発すると、その磁力により、板バネ94cの弾性力に逆らって電磁コイル93に吸引される。この吸引により、隙間が無くなるまで外リング94aが変位する(吸引完了の状態)と、外リング94aがロータ92の側壁面に接触する。外リング94aとロータ92の側壁面とが接触後、摩擦力(動摩擦トルク)の増大によって、アーマチュア94は、回転するロータ92に連れ回り始める。
 外リング94aとロータ92の側壁面との動摩擦トルクが増加するにしたがって、外リング94aとロータ92との速度差(トルク差)は小さくなり、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94に回転軸51が連結されていたコンプレッサ100の圧縮機構部60は駆動される。
 一方、電磁コイル93への通電を停止すると、電磁コイル93が発していた磁力は消失し、この結果、ロータ92の側壁面に接触していた外リング94aは、板バネ94cの弾性力によって、ロータ92の側壁面から離れて元の位置に戻される。これにより、アーマチュア94は停止し、コンプレッサ100の圧縮機構部60も停止する。
 <制御装置>
次に、電磁コイル93に通電する電力を制御する制御装置200について説明する。制御装置200は、コンプレッサ100とは別体の構成であるが、コンプレッサ100の一部として構成されてもよい。制御装置200は、図1に示すように、電磁コイル93に電力を供給する電力供給部230と、電磁コイル93に電力を供給する指示の信号Sを受け付ける受付部210と、電磁コイル93に供給する電力を制御する通電制御部220と、を備えている。
 ここで、電力供給部230は、制御装置200がコンプレッサ100とともに搭載されている車両の電源(車載バッテリ等)から供給された電力を中継している。受付部210は、車両に設けられた、空気調和装置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93に電力を供給する指示の信号Sとして受け付ける。
 図3は、制御装置200によって制御された、電磁コイル93に流れた電流Iの時間経過を示すとともに、対応する時間経過におけるクラッチ摩擦トルク(ロータ92のトルク)とコンプレッサトルク(アーマチュア94のトルク)とを示す線図、図4は、比較例である従来の、電磁コイルに流れた電流の時間経過を示すとともに、対応する時間経過におけるクラッチ摩擦トルクとコンプレッサトルクとを示す線図、図5は図4に示す変化の電流を流すために通電制御部220が電磁コイル93に掛けた電圧の変化の一例を示す図である。
 通電制御部220は、以下のように、電磁コイル93に供給する電力を制御する。(1)アーマチュア94をロータ92に接触させるのに必要な第1の電流値I1の電流が電磁コイル93に流れるような電圧を掛けるように電力供給部230を制御し、(2)アーマチュア94がロータ92に接触した後から、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するまでの間の少なくとも一部期間においては、上記(1)において電磁コイル93に掛けた電圧を維持した場合に電磁コイル93に流れる電流値よりも低く、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値、すなわち、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するのに必要な第2の電流値I2の電流が電磁コイル93に流れるように、上記(1)とは電圧の掛け方を変化させるように電力供給部230を制御し、(3)アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態となった後は、(2)の一部期間における第2の電流値I2を超える第3の電流値I3の電流が電磁コイル93に流れるように電力供給部230を制御する。
 具体的には、通電制御部220は、(1)アーマチュア94をロータ92に接触させるのに必要な第1の電流値I1の電流が電磁コイル93に流れるように、電磁コイル93に一定の電圧値V1の電圧Vを連続的に印加するように電力供給部230を制御する。このように、電磁コイル93に一定の電圧値V1の電圧Vを連続してかけると、図3の上の線図((1)の範囲((電磁クラッチ)起動~(アーマチュア)吸引完了))に示すように、電磁コイル93に流れる電流の電流値I1が時間の経過とともに増大してゆき、その後、印加している電圧Vが一定の電圧値V1であっても、電磁コイル93のインダクタンス変化により、流れる電流の電流値I1は減少してゆく。アーマチュア94の吸引完了の状態は、アーマチュア94がロータ92に接触し始めた状態であり、接触が始まった状態である。なお、(1)の範囲での制御は従来(図4の比較例参照)と同様である。
 ここで、比較例のように一定の電圧値V1を掛け続けた状態を維持し、電圧の掛け方を変化させない場合は、アーマチュア94の吸引が完了したときに電磁コイル93に流れる電流の電流値は最小となり、吸引の完了後は、図4に示すように、電磁コイル93に流れる電流値は増加し始める。
 一方、本実施形態においては、アーマチュア94の吸引が完了した状態の後、通電制御部220は、(2)アーマチュア94がロータ92に接触した後から、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するまでの間の少なくとも一部期間(本例では、全期間)において、(1)において電磁コイル93に掛けた一定の電圧(電圧値V1)を維持した場合に電磁コイル93に流れる電流値(図4の吸引完了後の範囲における電流値)よりも低く(起動時からの経過時間が同じタイミングで対応する電流値での比較。以下、同じ。)、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値I2、すなわち、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するのに必要な第2の電流値I2の電流が電磁コイル93に流れるように、電磁コイル93に掛ける電圧の掛け方を上記(1)とは変化させるように、電力供給部230を制御する。
 具体的には、例えば図5に示すように、上記(1)で掛けた一定の第1の電圧値V1より低い一定の第2の電圧値V2の電圧Vを印加するように電力供給部230を制御する。このように、電磁コイル93に一定の電圧Vをかけると、図3の上の線図((2)の範囲((アーマチュア)吸引完了)から(アーマチュアとロータの)連結完了までの範囲)の全期間)に示すように、電磁コイル93に流れる電流が低い状態から時間の経過とともに徐々に増大してゆくことで、アーマチュア94の回転数とロータ92の回転数との差が少なくなってゆき、やがて、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転(同期)する。
 なお、(2)の範囲での制御は従来(図4の比較例参照)とは相違する。図4に示した比較例は、(2)の範囲においても、(1)の範囲で印加した一定の電圧値V1の電圧Vを掛けたままの状態がアーマチュアの連結後まで継続して維持されていて、(2)の範囲で電圧Vの掛け方を変化させることはない。
 また、(2)の範囲での電圧Vの掛け方は、図5に示したように、電圧値V1よりも低い電圧値V2の一定の電圧Vを掛ける形態に限定されるものではない。すなわち、結果的に、(2)の範囲で電磁コイル93に流れる電流の電流値I2が、(1)の範囲で電磁コイル93に掛けた電圧を(2)の範囲でも継続して掛け続けた場合(比較例)に電磁コイル93に流れる電流の電流値(図4の吸飲完了後の範囲における電流値)よりも低くなるように電力の供給を制御するものであればよい。
 したがって、例えば、(1)の範囲で電磁コイル93に連続的に印加した一定の電圧値V1の電圧Vを、(2)の範囲ではPWM制御でパルス状に印加し、印加のデューティ比を100[%]よりも小さい値とすることにより、結果的に(2)の範囲で電磁コイル93に流れる電流の電流値I2を、(1)の範囲で電磁コイル93に掛けた電圧を(2)の範囲でも継続して掛け続けた場合に電磁コイル93に流れる電流の電流値よりも低くしてもよい。
 なお、本実施形態においては、(2)の範囲(少なくとも一部期間)で電磁コイル93に流れる電流である第2の電流値I2は、(1)の範囲で電磁コイル93に掛けた電圧を(2)の範囲でも継続して掛け続けた場合に電磁コイル93に流れる電流の最小値(図4に示す、吸引完了時における電流値)よりも小さいが、本発明においては、(2)の範囲(少なくとも一部期間)で電磁コイル93に流れる電流である第2の電流値I2は、必ずしもこの最小値を下回るものでなくてもよく、少なくとも、(1)の範囲で電磁コイル93に掛けた電圧を(2)の範囲でも継続して掛け続けた場合に電磁コイル93に流れる電流の電流値(図4の吸引完了後の範囲における電流値)よりも低ければよい。ただし、吸引完了した状態のアーマチュア94がロータ92から離れることがない程度の磁力を発生する電流値以上であることが必要である。
 また、アーマチュア94の吸引完了したタイミングは、電磁コイル93に流れる電流をセンサ等で監視することにより検出することができる。すなわち、アーマチュア94の吸引完了したタイミングでは、上述したように電磁コイル93を流れる電流値が最小となる。したがって、この電流値が最小となるタイミングを電流センサ等何らかのセンサで検出することにより、アーマチュア94の吸引完了したタイミングを厳密に検出することができる。なお、電磁コイル93を流れる電流値を監視することなく、一定の時間経過により、アーマチュア94の吸引完了したタイミングとみなしてもよい。
 つまり、特定の型式のコンプレッサは、アーマチュアとロータとの隙間の寸法や、印加される電圧の第1の電圧値は常に一定であるため、予め実験等により、電磁コイルを流れる電流値が最小となるタイミングを予め実験等で求めておくことができる。したがって、電磁コイルを流れる電流値が最小となるタイミングを、電磁クラッチの起動からの経過時間に対応づけることができる。そのように求められた、電磁クラッチの起動からの経過時間を通電制御部220が記憶しておき、電磁クラッチが起動してから、記憶された経過時間が経過した時点を、通電制御部220が備えたタイマによる時間の計測で判定することにより、センサを用いることなく、その記憶された経過時間が経過した時点を、アーマチュア94の吸引完了したタイミングとして設定することができる。
 そのようにして得られたタイミングを以て、電磁コイル93に印加する電圧の掛け方を切り替えるタイミング((1)の範囲と(2)の範囲との切り替えのタイミング)とすればよい。
 アーマチュア94がロータ92と連結完了した状態の後、通電制御部220は、(3)アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態となった後は、(2)における第2の電流値I2を超えた第3の電流値I3の電流が電磁コイル93に流れるように、電磁コイル93に、第1の電圧値V1と同じ一定の電圧Vを連続して掛けるように電力供給部230を制御する。このように、電磁コイル93に一定の電圧値V1の電圧Vをかけると、図3の上の線図((3)の範囲((アーマチュアとロータの)連結完了以降))に示すように、電磁コイル93に流れる電流が急激に増大し、(2)の範囲で流れた電流値I2よりも高い電流値I3が電磁コイル93に流れる。なお、電磁コイル93に(3)の範囲で流れた電流値I3は、(1)の範囲で流れた電流値I1以上である。
 なお、アーマチュア94とロータ92とが連結完了したタイミングについても、アーマチュア94がロータ92に吸引完了したタイミングと同様に、予め実験等により、経過時間に対応づけておいてもよい。
 <作用>
以上のように構成されたコンプレッサ100によると、車両に設けられた空気調和装置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、受付部210が、電磁コイル93に電力を供給する指示の信号Sとして受け付ける。そして、この受付部210は、信号Sを受け付けると、通電制御部220に対して、電力供給部230に電力供給の制御を行って電磁クラッチ90を起動させる(電磁コイル93に電力を供給する)信号を出力する。
 通電制御部220は、受付部210から出力された信号にを受けて、電力供給部230に対して、上述した(1),(2),(3)の制御を行う。電力供給部230は通電制御部220の制御に従って、電磁コイル93に対し一定の電圧Vの印加を行う。これにより、図3の上の線図の(1)の範囲で、電磁クラッチ90が起動し、アーマチュア94がロータ92に接触し始める。次いで、図3の上の線図の(2)の範囲で、アーマチュア94とロータ92との動摩擦トルクの増大が進むが、電磁コイル93に流れる電流の電流値I2は、電磁クラッチ90の起動時、すなわち(1)の範囲で電磁コイル93に掛けた電圧を(2)の範囲でも継続して掛け続けた場合に電磁コイル93に流れる電流の電流値よりも低い。
 したがって、電磁クラッチ90の起動時に印加されたときの第1の電圧値V1をそのまま連続的に印加し続けた場合(図4に示した比較例)に比べて、アーマチュア94とロータ92との動摩擦トルクの増大が抑制される。つまり、アーマチュア94がロータ92に接触し始めて(吸引完了)から、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する(連結完了)までに要する時間が、電磁クラッチ90の起動時に印加されたときの第1の電圧値V1を連続的に印加し続けた比較例(図4参照)に比べて長くなる。例えばその長くなる程度としては、3~5倍程度である。
 この結果、図3の下の線図に示すように、吸引完了から連結完了までの範囲((2)の範囲)における、実線で示したクラッチ摩擦トルク(ロータ92のトルク)と一点鎖線で示したコンプレッサトルク(アーマチュア94のトルク)との差を、図4に示した比較例に比べて小さく保つことができる。つまり、本実施形態の制御装置200は、コンプレッサ100の電磁クラッチ90を駆動している車両のエンジンに掛る、コンプレッサ100の起動時の負荷を緩和することができ、コンプレッサ100の起動時の負荷が急激にエンジンに掛るのを抑制することができる。
 なお、図3の上の線図の(3)の範囲では、(2)の範囲での電流値I2よりも高く、(1)の範囲での電流値I1以上の電流値I3が流れた電磁コイル93は、アーマチュア94に作用する磁力を強くするため、エンジンにより回転しているロータ92の回転変動等でトルク変動が生じても、アーマチュア94とロータ92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。本実施形態では、(3)の範囲で電磁コイル93に流れる電流値I3が(1)の範囲で電磁コイル93に流れる電流値I1よりも高いが、本発明に係る制御装置は、これに限定されるものではなく、(3)の範囲で電磁コイル93に流れる電流値I3が(1)の範囲で電磁コイル93に流れる電流値I1よりも低くてもよいし同じであってもよい。
 図6は通電制御部220が電磁コイル93に掛ける電圧の変化の他の一例(その1)を示す図、図7は通電制御部220が電磁コイル93に掛ける電圧の変化の他の一例(その2)を示す図、図8は通電制御部220が電磁コイル93に掛ける電圧の変化の他の一例(その3)を示す図である。
 上述した実施形態においては、通電制御部220は電磁コイル93に対して、例えば図5に示すように、アーマチュア94の吸引が完了した状態の後から連結状態に達するまでの間((2)の範囲)の「全期間」に亘って、吸引完了前の間((1)の範囲)の電圧(電圧値V1)よりも低い電圧(V2(<V1))を掛けることで、(2)の範囲の全期間に亘って電磁コイル93に流れる第2の電流値I2を図3に示すものとした。
 しかし、本発明は、例えば図6に示すように、アーマチュア94の吸引が完了した状態の後から連結状態に達するまでの間((2)の範囲)の「全期間」ではなく「一部期間」において、吸引完了前の間((1)の範囲)の電圧(電圧値V1)よりも低い電圧(V2(<V1))を掛けることで、(2)の範囲の一部期間において、(1)において電磁コイル93に掛けた一定の電圧(電圧値V1)を維持した場合に電磁コイル93に流れる電流値(図4の吸引完了後の範囲における電流値)よりも低く、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値I2、すなわち、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するのに必要な第2の電流値I2の電流が電磁コイル93に流れるようにしてもよい。
 この場合、その一部期間以外の期間については、(1)において電磁コイル93に掛けた一定の電圧(電圧値V1)を維持した場合に電磁コイル93に流れる電流値よりも低くなくてもよいが、少なくともクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値I2であることを要する。
 また、本発明は、例えば図7に示すように、アーマチュア94の吸引が完了した状態の後から連結状態に達するまでの間((2)の範囲)の全期間(少なくとも一部期間であってもよい)において、吸引完了前の間((1)の範囲)の電圧(電圧値V1)よりも低い電圧(V2(<V1))から電圧値V1(又は電圧値V1を超えてもよい)まで連続的に高くなる電圧を掛けることで、(2)の範囲の少なくとも一部期間において、(1)において電磁コイル93に掛けた一定の電圧(電圧値V1)を維持した場合に電磁コイル93に流れる電流値(図4の吸引完了後の範囲における電流値)よりも低く、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値I2、すなわち、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するのに必要な第2の電流値I2の電流が電磁コイル93に流れるようにしてもよい。
 また、本発明は、例えば図8に示すように、アーマチュア94の吸引が完了した状態の後から連結状態に達するまでの間((2)の範囲)の全期間(少なくとも一部期間であってもよい)において、吸引完了前の間((1)の範囲)の電圧(電圧値V1)よりも低い電圧(V2(<V1))から電圧値V1(又は電圧値V1を超えてもよい)まで段階的に高くなる電圧を掛けることで、(2)の範囲の少なくとも一部期間において、(1)において電磁コイル93に掛けた一定の電圧(電圧値V1)を維持した場合に電磁コイル93に流れる電流値(図4の吸引完了後の範囲における電流値)よりも低く、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値I2、すなわち、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するのに必要な第2の電流値I2の電流が電磁コイル93に流れるようにしてもよい。
 <実施例2>
次に、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他の実施形態(実施例2)について、図面を参照して説明する。図9本実施形態に係るコンプレッサ100の電磁クラッチ90に対する制御装置200′を示すブロック図、図10は電磁クラッチ90の電磁コイル93に電圧を印加する指示が入力されて(電磁クラッチ90が起動して)からアーマチュア94の吸引完了、連結完了までの経過時間tと電磁コイル93に流れた電流との対応関係を示すグラフである。
 <コンプレッサ>
本実施形態におけるコンプレッサ100は、実施例1のコンプレッサ100と同じである。制御装置200′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に搭載されたコンプレッサ100の電磁クラッチ90の起動から吸引完了に要する時間(吸引時間)t1(図10参照)を計測して記憶する。そして、制御装置200′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90の電磁コイル93に供給する電力の制御を行うものである。
 <制御装置>
次に、電磁コイル93に通電する電力を制御する制御装置200′について説明する。制御装置200′は、コンプレッサ100とは別体の構成であるが、コンプレッサ100の一部として構成されてもよい。
 制御装置200′は、図9に示すように、受付部210と、通電制御部220′と、電力供給部230と、吸引完了時間検出部240とを備えている。受付部210、電力供給部230は、それぞれ、実施例1における受付部210、電力供給部230と同じである。
 通電制御部220′は、受付部210が受け付けた指示の信号Sに基づいて、バッテリ等の電力により、電磁コイル93に第1の電流値I1の電流が流れる電圧V1を印加するように、電力供給部230に対して制御を行う。
 また、通電制御部220′は、電磁コイル93に対して電圧を印加する指示(コンプレッサ100を作動させる指示)の信号を受け付けて電磁クラッチ90が起動してから、アーマチュア94がロータ92に接触した吸引完了までの時間t1(図10参照)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93に印加していた電圧を、図5~8に示すように、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。
 つまり、制御装置200′の通電制御部220′は、実施例1における通電制御部220と同様に、(1)アーマチュア94をロータ92に接触させるのに必要な第1の電流値I1の電流が電磁コイル93に流れるような電圧を掛けるように電力供給部230を制御し、(2)アーマチュア94がロータ92に接触した後から、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するまでの間の少なくとも一部期間(全部の期間でもよい)においては、上記(1)において電磁コイル93に掛けた電圧を維持した場合に電磁コイル93に流れる電流値よりも低く、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値、すなわち、アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態に達するのに必要な第2の電流値I2の電流が電磁コイル93に流れるように、上記(1)とは電圧の掛け方を変化させるように電力供給部230を制御し、(3)アーマチュア94とロータ92とが一体に回転する連結状態となった後は、(2)の一部期間における第2の電流値I2を超える第3の電流値I3の電流が電磁コイル93に流れるように電力供給部230を制御する。
 吸引完了時間検出部240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210が電圧を印加する指示の信号Sを受け付けて、電磁クラッチ90が起動してから、電磁コイル93への電圧V1の印加によりアーマチュア94がロータ92に接触した吸引完了までの経過の時間t1(図10参照)を検出して記憶する。
 ここで、吸引完了時間検出部240は、電磁コイル93に電圧V1を印加して電磁クラッチ90が起動したタイミングとして、受付部210が電圧を印加する指示の信号S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240は吸引完了検出部241を備えていて、吸引完了検出部241は、電磁コイル93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。
 吸引完了のタイミングにおいて電磁コイル93に流れる電流値は、図10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241は、具体的には、電磁コイル93に電圧V1を印加して(電磁クラッチ90が起動して)から電磁コイル93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。
 このように、吸引完了時間検出部240は、電磁コイル93に電圧V1を印加(電磁クラッチ90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、電磁クラッチ90の起動(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。
 また、通電制御部220′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210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240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(設定)する。そして、通電制御部220′は、1日の最初の始動の後におけるその一日の期間中は、その設定されたタイミングを一律に適用して、電磁コイル93に印加していた起動時の電圧を低い電圧V2に切り替える。
 さらに、通電制御部220′は、電磁コイル93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90の連結完了のタイミングとして予め設定された時間t2(一定の時間として固定されていてもよいし、時間t1と同様に、毎日の最初の起動時におけるタイミングを検出して、一日のその後の期間中は、検出されたタイミングを一律に適用してもよい。)に達した後、電磁コイル93に印加していた電圧V2を、例えば図5~8に示すように、より高い電圧V3(>V2,≒V1)に切り替えて、吸引完了から連結完了前において電磁コイル93に流れた第2の電流値I2の電流よりも大きい第3の電流値I3の電流を流すようにする。なお、電圧V3は、電圧V2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。
 <作用>
 図11は、制御装置200′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200′によると、図11に示すように、車両400が始動される(S1)と、制御装置200′は、車両400からその始動の信号S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200′が最初の始動であると判定したとき(S2においてYES)は、コンプレッサ100の運転開始の指示の信号Sが入力されたものとして通電制御部220′が電磁コイル93に電圧V1を印加するように電力供給部230を制御する(S3)。
 このとき、吸引完了時間検出部240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220′は電磁コイル93に対する電圧V1の印加を停止するように電力供給部230を制御する(S5)。これにより、コンプレッサ100の運転は停止する(S12)。
 その後、車両400の運転中に、受付部210がコンプレッサ100の運転の指示(電磁コイル93に電圧を印加する指示)の信号Sを受け付けると(S6)、通電制御部220′は電磁コイル93に対して、吸引完了時間検出部240に記憶された時間t1だけ電圧V1を印加するように電力供給部230を制御する(S6,S7)。そして、通電制御部220′は、時間t1が経過したタイミングで、電磁コイル93に印加していた電圧V1を、低い電圧V2に切り替えるように電力供給部230を制御する(S8)。
 さらに、通電制御部220′は、電磁コイル93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90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93に印加していた電圧V2を、高い電圧V3(>V2,≒V1)に切り替えるように電力供給部230を制御する(S10)。連結完了により、コンプレッサ100はエンジン500と同期して動作する。
 その後、コンプレッサ100の運転停止の指示が受付部210に入力される(S11)と、通電制御部220′は電磁コイル93に対する電圧V3の印加を停止するように電力供給部230を制御して、コンプレッサ100の運転を停止させる(S12)。以後は、受付部210がコンプレッサ100の運転の指示(電磁コイル93に電圧を印加する指示)の信号Sを受け付けるのを待ち(S6)、指示の信号Sを受け付ける(S6においてYES)と、上述した処理を繰り返す。
 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220が電磁コイル93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240によって検出・記憶された時間t1がそのまま使われる。
 一方、車両400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、改めて、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240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)。
 以上のように、本実施形態の制御装置200′によれば、実施例1の作用、効果に加えて、通電制御部220′が、電磁クラッチ90の起動から、アーマチュア94がロータ92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93に印加していた電圧V1を低い電圧V2に切り替えるように制御している。これにより、吸引完了のタイミングから、アーマチュア94がロータ92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。
 この結果、電磁クラッチ90の接続によるコンプレッサ100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。
 しかも、吸引完了時間検出部240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220′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240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94とロータ92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93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。
 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93に印加する電圧V2は、アーマチュア94がロータ92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。
 また、本実施形態の制御装置200′は、吸引完了検出部131が、電磁コイル93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。
 また、本実施形態の制御装置200′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93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93は、アーマチュア94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92の回転変動等でトルク変動が生じても、アーマチュア94とロータ92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200′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を使って、連結完了のタイミングとしてもよい。
 本実施形態のコンプレッサ100の電磁クラッチ90に対する制御装置200′は、吸引完了時間検出部240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。
 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90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90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。
 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。
 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。
 本実施形態のコンプレッサ100の電磁クラッチ90に対する制御装置200′は、吸引完了を、電磁コイル93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90の接触開始に伴うコンプレッサ100の動作開始によって変動するコンプレッサ100からの吐出される気体(冷媒ガス等)の圧力や、コンプレッサ100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。
 上述した各実施形態におけるコンプレッサ100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を適用することができる。
関連出願の相互参照
 本出願は、2016年11月9日に日本国特許庁に出願された特願2016-219002、2017年10月26日に日本国特許庁に出願された特願2017-206920及び2016年12月16日に日本国特許庁に出願された特願2016-244021に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (6)

  1.  電磁コイル、ロータ、及び前記電磁コイルへの通電により前記ロータに接し、前記電磁コイルへの通電を停止することにより前記ロータから離れるアーマチュアを有する、気体圧縮機における電磁クラッチに対して、
     前記電磁コイルに電力を供給する電力供給部と、
     前記電磁コイルに前記電力を供給する指示の信号を受け付ける受付部と、
     前記電磁コイルに供給する電力を制御する通電制御部と、を備え、
     前記通電制御部は、前記受付部から前記信号が入力されると、(1)前記アーマチュアを前記ロータに接触させるのに必要な第1の電流値の電流が前記電磁コイルに流れるような電圧を掛けるように前記電力供給部を制御し、(2)前記アーマチュアが前記ロータに接触した後から、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に達するまでの間の少なくとも一部期間においては、前記(1)において前記電磁コイルに掛けた電圧を維持した場合に前記電磁コイルに流れる電流値よりも低く、かつクラッチ摩擦トルクがコンプレッサトルクを上回るような第2の電流値の電流が前記電磁コイルに流れるように、前記(1)とは電圧の掛け方を変化させるように前記電力供給部を制御し、(3)前記連結状態となった後は、前記一部期間における前記第2の電流値を超える第3の電流値の電流が前記電磁コイルに流れるように前記電力供給部を制御する、気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置。
  2.  前記第3の電流値が前記第1の電流値以上である請求項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。
  3.  前記電磁コイルに対する、前記第1の電流値の電流を流すための電力の供給から、前記第2の電流値の電流を流すための電力の供給に切り替えるタイミングは、前記第1の電流値の電流を前記電磁コイルに流した状態で、前記電磁コイルのインダクタンス変動により電流値が最も低くなった後のタイミングである請求項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。
  4.  前記電磁コイルに対する、前記第1の電流値の電流を流すための電力の供給から、前記第2の電流値の電流を流すための電力の供給に切り替えるタイミングは、前記第1の電流値の電流を前記電磁コイルに流し始めてから、前記電磁コイルのインダクタンス変動により電流値が最も低くなったときまでの時間として予め設定された時間が経過したタイミングである請求項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。
  5.  予め設定された特定のタイミングで、前記指示の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、その特定された前記吸引完了のタイミングで、前記(1)から前記(2)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。
  6.  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5に記載の気体圧縮機の電磁クラッチに対する制御装置。
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