JPS58210391A - 車輌用冷却装置におけるコンプレツサの故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車輌用冷房装置のコンプレッサの故障検出装置
、特に、電磁クラッチの回転数とコンプレッサを駆動す
るエンジン等の駆動源の回転数とによってコンプレッサ
の故障を検出するようにした装置に関するものである。

冷凍車用冷凍サイクルまたは車室内の空調を制御する冷
凍サイクル等の冷却装置は、コンプレッサ等より構成さ
れており、このコンプレッサはベルトや電磁クラッチ等
を介してエンジン等の駆動源より伝達される駆動力によ
って運転されている。

上記コンプレッサはその摺動部の潤滑不良等により焼付
事故が発生したり、或いは部品の破損等によって運転不
能と々り停止することがある。この状態でコンプレッサ
を運転すると駆動源に大きな負荷がかかってしまい、上
記ベルト等を破損してしまうばかりでなく、コンプレッ
サが修理不能な状態に陥る恐れがある。

そこで、コンプレッサに回転センサを取付け、この回転
センサによってコンプレッサの回転速度を検出し、この
回転速度が設定値より低下した場合にコンプレッサを駆
動する電磁クラッチの入力をしゃ断して、コンプレッサ
の運転を停止するようにしたものが公知である。

しかしながら、このようにコンプレッサに対して回転セ
ンサを取付けることとすれば、この回転センサを取付け
るだめの特別な装置が必要となる。

また回転センサのコストが比較的高いので装置全体のコ
ストが高くなるという欠点を有していた。

また、この回転センサを取付けるためにコンプレッサの
外壁面に穴を設けた場合には冷媒漏れが発生する恐れも
あった。さらに、すでに車輌についているコンプレッサ
に対して回転センサを取り付けようとすると、コンプレ
ッサを取り換えなければならず、非常にコスト高となっ
ていた。

本発明の目的は、コンプレッサが故障してその駆動源の
負荷が増加するとベルトがすべり、このとき上記駆動源
の回転数と電磁クラッチの回転数とが一致しなくなるこ
とに着目し、電磁クラッチの作動を制御するコイルの磁
束を利用し、該磁束を電磁クラッチの回転体の回転に応
じて変化させるようにして、電磁クラッチの回転数を検
出し、この検出値と駆動源の回転数との比較によって電
磁クラッチを制御するようにして、上記欠点を除去する
ものであり、以下実施例を用いて詳細に説明する。

第１図、第２図は本発明による車輌用冷却装置における
コンプレッサの故障検出装置の一実施例を示すブロック
図であり、同図においてＡは車輌用冷却装置であり、電
磁クラッチ２によって制御されるコンプレッサ１、コン
デンサ３、受液器４、膨張弁５、エバポレータ６から構
成され、上記エバポレータ６は例えば空気調和装置のダ
クト内に収納され、導入された内外気Ｒを冷却すること
ができる。上記電磁クラッチ２には回転センサ１゜が取
付けられる。この回転センサ１ｏは第３図、第４図に示
すように電磁クラッチ２の励磁巻線２ａを固定する固定
枠２ｂの孔２ｃに嵌合された磁束変化検出素子、例えば
コイル、ホール効果素子、磁気抵抗素子等から成る。上
記固定枠２ｂは、図示しないコンプレッサ側にねじ２ｄ
によシ固定された保持枠２ｅに溶接等の手段で取付けら
れ、かつ断面Ｕ字状のリング材から成り、上記孔２ｃは
固定枠２ｂの外壁２ｂ１に形成されている。保持枠２ｅ
に回転自在に設けられたプーリ一体２ｆ（回転体）はベ
ルトを掛けるＵ溝２ｇを有する部分が上記外壁２ｂ、に
対向し、このプーリ一体２ｆの端部２ｆ、には第４図に
示すように切欠部２ｈが等配される。なお、素子１０が
装着された孔２ｃは上記切欠部２ｈに対応している。２
１はコンプレッサの回転軸２ｊに取付けられた吸着板で
ある。

ここで、巻線２ａを励磁すると上記保持枠２ｂ。

プーリ一体２ｆ、吸着板２１を介する磁束が発生し、プ
ーリ一体２ｆに吸着板２１が吸着し、プーリ一体２ｆと
一体に吸着板２１及び回転軸２ｊが回転する。一方、プ
ーリ一体２ｆの回転時に磁束変化検出素子１０に切欠部
２ｈが対向する毎に、この素子１０を通る磁束が変化す
るので素子１０の出力信号はブー！Ｊ−芹２ｆの回転に
同期して変動する脈流となる。

なお、上記磁束変化検出素子１ｏとしては第５図に示す
ように外壁２ｂ、に設けた穴２ｘに嵌合し、樹脂でこの
穴を埋めて外壁２ｂｌに一体化するように構成してもよ
い。また切欠部２ｈのがゎシに孔２Ｃに対向した孔ある
いは凹部でも良い。さらに、保持枠２ｅの外周部の一部
を半径方向に延長して切欠部２ｈと対向させ、該延長部
に磁束変化検出素子を設けても良い。

上記回転センサ１ｏの出力信号は第２図に示すように電
磁クラッチ回転数検出部１１に供給される。回転センサ
１ｏの信号は電磁クラッチ２の回転に同期して脈動する
信号を含む。電磁クラッチ回転数検出部１１はこの脈動
の信号−の周期に対応する信号ＶＮＣを出力する。出方
信号ＶＮＣは電磁クラッチ２の回転数Ｎｃの増加に伴な
い大きくなシ、この出力信号ＶＮＣは増幅器１３にょシ
増幅されて、差動増幅器１４の一方の入力側に供給され
る。１５はエンジン回転数検出部であシ、例えばエンジ
ン回転数計からの出力信号を検出したり、或いはエンジ
ンの回転軸またはこれに連動する回転部に設けたタコジ
ェネレータからの出力信号を検出するもので、このエン
ジン回転数検出部１５からの出力信号ＶＮＥはエンジン
の回転数ＮＥの増加に伴ない大きくなり、この出力信号
ＶＮＥは上記差動増幅器１４の他方の入力側に供給され
る。（の場合、エンジンの駆動力は図示しないベルト等
を介して電磁クラッチ２に伝達され、電磁クラッチ２が
励磁されると、その駆動力がコンプレッサ１に伝達サレ
、コンプレッサ１が駆動される。コン７’Ｌ／ツサ１に
何等故障が発生しておらず、上記ベルトが電磁クラッチ
２に設けたプーリに対しスリップしていない時の所定の
エンジン回転数ＮＥにおける出力信号ＶＮＥと、この時
の電磁クラッチ２の所定の回転数ＮＣにおける出力信号
ＶＮＣとが等しくなるように増幅器１３を調整して、上
記出力信号ＶＮＣのゲイン調整を行ない、上記出力信号
ＶＮＣを得るように予じめ設定しておくものとする。上
記差動増幅器１４は上記信号ＶＮＥとＶＮＣとの差を演
算し、その出力は比較器１６に供給され、比較器１６で
は増幅器１４からの出力信号と、予め設定された基準信
号Ｖｒｅｆ、とを比較する。基準信号Ｖｒｅｆ、よりも
増幅器１４からの出力信号が大きくなると、比較器１６
の出力はＬレベル・からＨレベルに反転し、この信号は
タイマ１８に供給される。タイマ１８は例えば単安定マ
ルチバイブレータまたはカウンタ等から構成されるもの
で、上記比較器１８からのＨレベルの出力信号に基づい
てリセットされ、設定時間Ｔの間だけＬレベルの出力信
号を出力するもので、この信号はアンド回路１９に供給
される。アンド回路１９はこのＬレベルの信号が入力さ
れている時間Ｔに渡ってゲートを閉じる。

また上記タイマ１８からの出力信号はカウンタ２１の入
力側に供給される。カウンタ２１はタイマ１８の出力信
号の立下シの数をカウントし、このカウント値が設定値
に達すると出力端子２１ａからフリップフロップ２２を
セットするための信号を出力し、このフリップフロップ
２２の出力端子２２ａからのＬレベルの信号はアンド回
路１９の入力側に供給される。アンド回路１９は上記フ
リップフロップ２２の出力端子２２ａからの出力信号と
上記タイマ１８からの出力信号とコンプレッサ制御回路
２３からの出力信号とがすべてＨレベルとなった時に、
Ｈレベルの信号を電磁クラッチ２に供給して、この電磁
クラッチ２を励磁し、エンジンの駆動力がコンプレッサ
１に伝達されるようにする。上記コンプレッサ制御回路
２３は車輌用空気調和装置の制御盤に設けられた温度設
定器からの設定温度信号と、車室内温度を検出する内気
センサからの車室内温度信号とを比較演算し、車室内温
度が設定温度よりも高いときにアンド回路１９を介して
電磁クラッチ２を励磁するためにＨレベルの信号を出力
する。尚カウンタ２１はコンプレッサ制御回路２３の出
力信号の立上りまたは立下りでリセットされるほか、車
輌用空気調和装置の電源を開閉するエアコンスイッチ（
図示せず）の投入によってもリセットされる。フリップ
フロップ２２はエアコンスイッチの投入によりリセット
される。

次に以上の構成による車輌用冷却装置のコンプレッサの
故障検出装置の動作を説明する。

まず、エアコンスイッチをオンするとカウンタ２１、フ
リップフロップ２２がリセットされる。

従ってこの時フリップフロップ２２の出力端子２２ａの
出力信号はＨレベルで、かつタイマー１８の出力信号は
Ｈレベルとなるので、これによシアンド回路１９のゲー
トが開かれ、電磁クラッチ２は上記制御回路２３からの
出力信号によって制御される。即ち、車室内温度が設定
温度よりも高い場合には、制御回路２３の出力信号がＨ
レベルとなるので電磁クラッチ２が励磁され、また車室
内温度が設定温度よりも低いと、その出力がＬレベルと
なるので、電磁クラッチ２は消勢される。電磁クラッチ
２が励磁されることによりエンジンの駆動力がコンプレ
ッサ１に伝達され、コンプレッサ１が運転される。

電磁クラッチ２の回転に伴ないその回転数に比例する信
号ＶＮＣが電磁クラッチ回転数検出部１１から出力され
、この信号ＶＮＣは増幅器１３で増幅サレテ、ｖＮＣと
なって差動増幅器１４の一方の入力側に供給される。差
動増幅器１４の他方の入力側にはエンジンの回転数に相
当する信号ＶＮＥが供給されており、この増幅器１４の
出力は上記信号ＶＮＣとＶＮＥとの差に相当するもので
、この信号は比較器１６の一方の入力側に供給される。

ここでコンプレッサが故障し、ベルトが電磁クラッチ２
からスリップしてＶＮＥ−ＶＮＣ≧Ｖｒｅｆ１となると
比較器１６の出力がＨレベルとなる。この信号は、オア
回路１７、タイマ１８に供給され、タイマ１８はこの時
点で計時動作を始めて設定時間Ｔに渡ってＬレベルの信
号を出力し、これによりアンド回路１９のゲートが閉じ
られるので、電磁クラッチ２の入力がしゃ断される。上
記設定時間Ｔが経過するとタイマ１８の出力信号は、Ｈ
レベノ訂に復旧するためにアンド回路１９のゲートは開
かれ、電磁クラッチ２は再度励磁される。この時点でベ
ルトのスリップが無くなると、カウンタ２１はコンプレ
ッサ制御回路２３の出力信号の立上り又は立下りでリセ
ットされる。一方ベルトがスリップするような状態が継
続するような場合には比較器１６から再びＨレベルの信
号が出力される。したがって、上記スリップが継続して
いる間タイマー１８からはＨレベルとＬレベルとを交互
にくり返すパルスが出力され、カウンタ２１ではこのパ
ルスをカウントしこのカウント値が設定値に達するとフ
リップフロップ２２のセット入力端子にセット信号が供
給されるので、フリップフロップ２２はこれによりセン
トされ、出力端子２２ａからの信号はＬレベルに反転し
たまま保持され、アンド回路１９のゲートは閉じられ続
けることになる。このためコンプレッサ１の動作の停止
状態はエアコンスイッチがオフするまで継続される。

尚カウンタ２１はコンプレッサ制御回路２３の出力信号
の立上り又は立下りでもリセットされるが、上記のよう
にベルトのスリップが継続するような状態では、コンプ
レッサ制御回路２３の出力信号は通常Ｈレベルの信号が
維持されるため、コンプレッサ制御回路２３の出力信号
ではカウンタ２１はリセットされない。

次に本発明をマイクロコンピュータ等のディジタル計算
機により構成した場合の作動を第６図のフローチャート
に従って説明する。

エアコンスイッチが投入されると、カウンタ等をリセッ
トしくステップＳ１）、エンジン回転数ＮＥに対するデ
ータＤＮＥ、電磁クラッチ回転数Ｎｃに対するデータＤ
’Ｎ　ｃを演算する（ステップｓ２、ｓ３）次に、コン
プレッサ１に何等故障が発生しておらず、ベルトが電磁
クラッチ２に設けたプーリに対してスリップしていない
時の所定のエンジン回転数ＮＥ　におけるデータＤＮＥ
と、この時の電磁クラッチの所定の回転数Ｎｃにおける
データＤＮＣとが等しくなるようにゲイン調整を行なう
ため、ステップＳ４で電磁クラッチ回転数データＤＮＣ
に所定の値２を乗じ補正データＤＮｃを得る。ステップ
Ｓ５ではベルトのスリップの度合を演算し、次の作業を
選択するために、上記エンジン回転数データＤＮＥと補
正電磁クラッチ回転数データＤＮＣとの差を演算し、そ
の演算結果により次の作業を選択している。ステップＳ
５で、データＤＮＥとＤＩＮｃとの差が所定値ａ未満の
とき、すなわちベルトのスリップが所定値に達していな
いと判断されたときハステップＳ６を介してステップｓ
２へ戻ル。以上が通常の故障検出ループで、異常が無い
場合は常にこのループを回シ監視している。

ステップＳ５で、ベルトのスリップが所定値以上である
と判断された場合には、ステップｓ７へ行き、ステップ
Ｓ７で電磁クラッチ２のオフ信号を出力する。次に電磁
クラッチ２をオフしている時間を定めるタイマとして作
用するステップｓ８、Ｓ９、Ｓ１０へ行き、所定時間経
過した後、ステップＳｌｌを介してステップＳ１２へ行
く。尚第６図内のＣＴＲ，、ＣＴＲ，は図示しない第１
カウンタ、第２カウンタのカウント数を示している。ス
テップＳｌｌでは、上記ステップＳ５で検出された異常
により電磁クラッチ２がオフされた回数をカウントし、
ステップＳ１２でその回数が所定回数Ｃ以上かどうかを
判断し、次のステップを選択する。上記回数が所定回数
Ｃに達していなかったならば、ステップＳ１３で電磁ク
ラッチ２のオン信号を出力し、ステップＳ２へ戻る。こ
の時点でもし異常が解消されていたならば、上述の故障
検出ループを回り、ステップＳ６でカウンタ２をリセッ
トする。まだ異常が継続されていたならば、ステップＳ
７以降の作業を行ない、ステップＳ１２で上述の判断を
行なう。ここで所定回数Ｃに達した場合は、ステップ８
１４へ行き、電磁クラッチのオフ信号を出力してループ
は停止する。しだがってこの場合は、エアコンスイッチ
を切シ再度投入しなければ電磁クラッチ２はオフした！
まである。したがって、車輌の運転者が異常を検知して
処置を施こすことができる時間的余裕が生じる。

以上説明したように本発明による車輌用冷却装置のコン
プレッサの故障検出装置によれば、電磁クラッチの回転
数を検出する回転センサを用いるようにしたので、従来
のようなコンプレッサの回転センサを、コンプレッサに
取付けるだめの特別な装置が必要とならず、構造を簡単
なものとすることができ、かつコストを低くすることが
でき、しかもコンプレッサの外壁面に穴を設けることに
よる冷媒漏れの危険性を除去することができる。

特に、電磁クラッチ自体の１磁束を検出する素子を設け
るだけでよいので、コスト面できわめて有利となる。ま
ｈ、すでに車輌についているコンプレッサに対して回転
センサを取シ付ける場合、電磁クラッチの交換のみモ良
いため、非常にコストが低くできる。

まだ、本発明によれば、ベルトがスリップするような条
件が継続１〜だ場合、コンプレッサを完全に停止状態に
ラッチし、わずか々時間だけスリップしたような場合は
コンプレッサが停止されても設定時間Ｔを経過した後に
再度運転される。従って、例えばエンジンのアイドリン
ク状態から急激に回転数を上昇するような場合、または
急激に加速を行なうような場合のわずかな時間スリップ
が生じてもコンプレッサが停止状態にラッチされること
がなく、誤動作を防止することができる。

尚、本発明は空調装置を構成する冷却装置につ込て適用
するとして説明したが、本発明はこれに限定されず、冷
凍車の冷凍サイクルを構成する冷却装置についても本発
明を同様に適用できることはもちろんである。

以上説明したように本発明による車輌用冷却装置のコン
プレッサの故障検出装置によれば、電磁クラッチの回転
数を検出する回転センサと、この回転センサの出力信号
に基づいて電磁クラッチの回転数を検出する電磁クラッ
チ回転数検出手段と、エンジン回転数検出手段と、上記
コンプレッサ回転数検出手段の出力信号とエンジン回転
数検出手段からの出力信号との差と、設定値とを比較し
て、上記両信号の差が設定値よりも大きくなった時に電
磁クラッチをオフとする比較制御手段とから構成１７た
ので、従来のようなコンプレッサの回転センサが不用と
なり、装置全体のコストを軽減することができ、かつ冷
媒漏れ等の危険性を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明による車輌用冷却装置に丸・け
るコンプレッサの故障検出装置の一実施例を示すブロッ
ク図、第３図ないし第５図は電磁クラッチの回転センサ
の一例を示す断面図、正面図で第６図は本発明によるコ
ンプレッサの故障検出装置の動作を説明するだめのフロ
ーチャートである。 １・・・コンプレッサ、２・・・電磁クラッチ、１０・
・・回転センサ、１１・・・電磁クラッチ回転数検出部
、１４・・・差動増幅器、１５・・・エンジン回転数検
出部、１８・・・タイマ、２１・・・カウンタ、２２・
・・フリップフロップ、２３・・・コンプレッサ制御回
路。 特　許　出　願　人　　ヂーゼル機器株式会社代理人　
　弁理士　宮　園　純　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　コンプレッサを駆動する電磁クラッチの回転
   数を検出する回転センサと、この回転センサの出力信号
   に基づいて電磁クラッチの回転数を検出する電磁クラッ
   チ回転数検出手段と、コンプレッサの駆動源の回転数検
   出手段と、上記電磁クラッチ回転数検出手段からの出力
   信号とコンプレッサ駆動源回転数検出手段の出力信号と
   の差が設定値より大きく々っだときにコンプレッサを所
   定時間停止する信号を出力する比較制御手段とから構成
   したことを特−徴とする車輌用冷却装置におけるコンプ
   レッサの故障検出装置。
2. （２）上記回転センサは電磁クラッチの回転体の回転に
   もとづき、電磁クラッチの作動を制御するコイルの磁束
   を変化させる磁束変化手段と、該磁束変化を検出する磁
   束変化検出素子から成る特許請求の範囲第１項記載の車
   輌用冷却装置におけるコンプレッサの故障検出装置。