JP4227041B2

JP4227041B2 - ハイブリッド圧縮機

Info

Publication number: JP4227041B2
Application number: JP2004058927A
Authority: JP
Inventors: 英樹松村; 教夫北野
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2024-03-03
Also published as: JP2005248789A

Description

本発明は、第１駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源のみにより駆動される第２圧縮機構の２つの圧縮機構を備えたハイブリッド圧縮機に関し、とくに２つの圧縮機構による同時駆動への切り替え、および同時駆動から単独駆動への切り替え時における各圧縮機構の起動性を向上し、脈動を防止できるハイブリッド圧縮機に関する。

従来から、車両用空調装置に用いられるハイブリッド圧縮機はよく知られている。このような、ハイブリッド圧縮機は、車両用駆動源（エンジン）または内蔵電動モータにより駆動可能な単一の圧縮機構を備えており、たとえばエンジンによる駆動時にエンジンが停止したような場合には、内蔵電動モータによる駆動の切り替えが行われるようになっている（特許文献１）。

しかし、上記従来のハイブリッド圧縮機においては、単一の圧縮機構を出力の異なる２つの駆動源により選択的に駆動するため、両駆動源を共に最適な効率で駆動させることは困難である。つまり、エンジンと内蔵電動モータではその駆動能力に大きな差がある。このため、圧縮機構の圧縮容量をいずれか一方の駆動源の駆動能力に合わせて設定すると、他方の駆動源で圧縮機構を駆動する場合に駆動能力が、不足したり余剰になったりするおそれがある。

このような、従来のハイブリッド圧縮機に対し、先に本出願人により、車両のエンジンのみにより駆動される第１圧縮機と、内蔵電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構とが一体に組み付けられ、第１圧縮機構と第２圧縮機構とを同時にまたは選択的に駆動可能なハイブリッド圧縮機の提案もなされている（特許文献２）。該提案においては両駆動源が最適な駆動効率で駆動されるようになっている。

しかし、本出願人による先の提案においては、２つの異なる圧縮機構により圧縮された流体は同一の吐出室内に吐出されるようになっている。このため、以下のような問題が発生するおそれがある。つまり、図４に示すように、一方の圧縮機構が駆動され吐出孔１００を開閉する吐出弁１０１の一端１０２が開となり、吐出孔１００から吐出室１０３内に流体が吐出されて、次に、他方の圧縮機構が駆動されるような場合は、他方の圧縮機構の吐出孔１０４を開閉する吐出弁１０１の他端１０５が吐出室１０３内の内圧が高い状態で作動されることになるので、開弁動作の遅れ等が生じ他方の圧縮機構の起動性が低下し脈動等が発生するおそれがある。とくに、エンジンにより駆動される一方の圧縮機構が駆動していて、次に、内蔵電動モータにより駆動される他方の圧縮機構が駆動するような場合は起動性が低下し易い。
特開２０００−１３０３２３号公報特開２００３−２３２２８１号公報

そこ本発明の課題は、圧縮機構の駆動の切り替え時等における圧縮機構の起動性を向上することにより、脈動の発生、空調性能の低下等を効果的に防止できるハイブリッド圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド圧縮機は、第１駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源のみにより駆動される第２圧縮機構とを有するハイブリッド圧縮機において、前記第１圧縮機構で圧縮された流体が吐出される第１吐出室と、該第１吐出室と前記第１圧縮機構を連通する第１吐出通路を設けるとともに、前記第２圧縮機構で圧縮された流体が吐出される第２吐出室と、該第２吐出室と前記第２圧縮機構を連通する第２吐出通路とを設け、かつ、前記第１吐出室と第２吐出室とを連通する連通路を設けるとともに、該連通路に第１吐出室から第２吐出室への流体の逆流を防止する逆止弁を設け、該逆止弁が、第１吐出室内に設けられたリード弁と、第１吐出室内へのリード弁の開度を規制するリテーナとからなることを特徴とするものからなる。このような構成においては、各圧縮機構にはそれぞれ専用の吐出通路と吐出室とが設けられている。したがって、たとえば、第１圧縮機構（第２圧縮機構）が駆動される状態ままで、あるいは第１圧縮機構（第２圧縮機構）を停止させて、第２圧縮機構（第１圧縮機構）が駆動されるような場合でも、第２吐出室内（第１吐出室内）の内圧が、第１圧縮機機構（第２圧縮機構）の駆動により影響され上昇することはない。よって、第２吐出室（第１吐出室）の内圧が高い状態のままで第２圧縮機構（第１圧縮機構）が駆動されることはなくなるので、第２圧縮機構（第１圧縮機構）の起動性が向上され脈動が効果的に防止される。

そして、上記第１吐出室と第２吐出室とを連通路を介して連通するとともに、該連通路に第１吐出室から第２吐出室への流体の逆流を防止する逆止弁を設けることにより、第１吐出室の内圧の上昇により第２吐出室の内圧が上昇するような不都合を防止しつつ、吐出ポートを１つに統一できる。この逆止弁は、第１吐出室内に設けられたリード弁と、第１吐出室へのリード弁の開度を規制するリテーナとからなる。なお、この場合は第１吐出室にのみ吐出ポートを設ければよい。

上記第１吐出室および／または第２吐出室には、吐出室内の流体を吸入室へと逃がす逃がし通路が設けられていることが好ましい。このような、逃がし通路を設ければ、圧縮機構の駆動の切り替え時等に予め吐出室の内圧を低減させておくこともできるので、一層確実に圧縮機構の起動性を向上できる。また、逃がし通路に吐出室の内圧を感知して作動可能な電磁弁を設ければ、吐出室の内圧が所定値以上になったときのみ逃がし通路を開放し吐出の内圧を確実に低減させることができる。

本発明に係るハイブリッド圧縮機は、広範な産業分野に利用できるが、とくに車両（たとえば、自動車）用空調装置の圧縮機として好適である。この場合、上記第１駆動源は車両用駆動源（たとえば、エンジン）、第２駆動源は内蔵電動モータを用いることができる。

本発明に係るハイブリッド圧縮機においては、各圧縮機機構には専用の吐出通路および専用の吐出室が設けられているので、一方の圧縮機構の駆動により、他方の圧縮機構の吐出室の内圧が上昇されるようなことはない。このため、他方の圧縮機構が駆動する際には、該他方の圧縮機構の吐出室の内圧は十分に低減されている。したがって、起動性を向上でき、脈動の発生を確実に防止できる。

以下に、本発明のハイブリッド圧縮機の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の一実施態様に係るスクロール型ハイブリッド圧縮機を示している。図において、１はハイブリッド圧縮機を示している。ハイブリッド圧縮機１は、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とを備えている。第１圧縮機構２は、端板４と該端板４に一体化されたうず巻体５とからなる固定スクロール６と、端板７と該端板７に一体化されたうず巻体８とからなる可動スクロール９とを有している。固定スクロール６のうず巻体５と可動スクロール９のうず巻体８は互いに角度をずらせて噛み合わされている。本実施態様においては、固定スクロール６は圧縮機１のハウジング１ａに一体に形成されている。

駆動軸１０の一端には、クランク機構１１を有するクランクシャフトが一体的に形成されている。クランク機構１１のクランクピン１２は、駆動軸１０の軸心から偏心した位置に設けられており、偏心ブッシュ１３に一定の遊び量をもって挿入嵌合されている。偏心ブッシュ１３は可動スクロール９の突起内に挿入されたドライブベアリング１４に回転自在に挿入されている。本実施態様においては、第１圧縮機構２のみを駆動する第１駆動源としてエンジン１５からの動力が駆動軸１０の他端に設けられたクラッチ機構１６を介して駆動軸１０に伝達されると、クランクピン１２が挿入嵌合される偏心ブッシュ１３が回転する。これに伴い、自転阻止機構としてのボールカップリング３３により自転が阻止された可動スクロール９に旋回運動が付与されるようになっている。なお、クラッチ機構１６のオン、オフにより駆動軸１０へ動力の伝達、遮断がされるようになっている。

可動スクロール９の旋回運動に伴って、吸入ポート１７ａを有する吸入室１７から圧縮機１内に流入された流体は、両うず巻体５、８の外端からうず巻体内部に取り込まれる。そして、両うず巻体５、８により形成される流体ポケットがその容積を減少しながら中央へ向かって移動されるに伴って流体が圧縮され端板４、換言すればハウジング１ａに穿設された第１吐出通路１９から吐出孔１８を介して第１吐出室２０内へと吐出されるようになっている。吐出孔１８は吐出弁（リード弁）３９により開閉されるようになっており、吐出弁３９の開度はリテーナ４０により規制されるようになっている。第１吐出室２０には流体を外部経路へと送る吐出ポート２０ａが設けられている。

第２圧縮機構３は、端板２１と該端板２１に一体化されたうず巻体２２とからなる固定スクロール２３と、端板２４と該端板２４に一体化されたうず巻体２５とからなる可動スクロール２６とを有している。本実施態様においては、固定スクロール２３は、ハウジング１ａに一体に形成されている。つまり、本実施態様においては、第１圧縮機構２の固定スクロール６と第２圧縮機構３の固定スクロール２３とは背中合わせ一体形成されている。したがって、ハイブリッド圧縮機１全体のコンパクト化が図られるようになっている。

駆動軸２７の一端には、クランク機構２８を有するクランクシャフトが一体的に形成されている。クランク機構２８のクランクピン２９は、駆動軸２７の軸心から偏心した位置に設けられており、偏心ブッシュ３０に一定の遊び量を持って挿入嵌合されている。偏心ブッシュ３０は、可動スクロール２６の突起内に挿入されたドライブベアリング３１に回転自在に挿入されている。本実施態様においては、第２駆動源としての内蔵電動モータ３２からの動力が駆動軸２７に固定された回転子３５から駆動軸２７に伝達されると、クランクピン２９が挿入嵌合される偏心ブッシュ３０が回転する。これに伴い自転阻止機構としてのボールカップリング３４により自転を阻止された可動スクロール２６に旋回運動が付与されるようになっている。なお、３６は内蔵電動モータ３２の固定子を示している。

可動スクロール２６の旋回運動に伴って、吸入ポート１７ａを有する吸入室１７から圧縮機１内に流入された流体は、両うず巻体２２、２５の外端からうず巻体内部に取り込まれる。そして、両うず巻体２２、２５により形成される流体ポケットがその容積を減少しながら中央へ向かって移動されるに伴って流体が圧縮され端板２１に設けられた第２吐出通路３８から吐出孔３７を介して第２吐出室４１内へと吐出されるようになっている。吐出孔３７は吐出弁（リード弁）４２により開閉されるようになっており、吐出弁４２の開度はリテーナ４３により規制されるようになっている。第２吐出室４１には流体を外部回路へと送る吐出ポート４１ａが設けられている。なお、本実施態様においては、吐出ポート２０ａ、吐出ポート４１ａから導出された流体は外部経路において合流されるようになっている。

また、第２吐出室４１には、該第２吐出室４１内の流体を吸入室１７へと逃がす逃がし通路４４が設けられている。逃がし通路４４は、第２吐出室４１の内圧を感知し作動する電磁弁４５により開閉されるようになっている。

本実施態様においては、第１圧縮機構２で圧縮された流体は第１吐出通路１９を通って第１吐出室２０内へ吐出されるとともに、第２圧縮機構３で圧縮された流体は第２吐出通路３８を通って第２吐出室４１内へ吐出される。したがって、たとえば駆動力の大きいエンジン１５を駆動源とする第１圧縮機構２が駆動された状態のまま、あるいは第１圧縮機構２を停止させその直後に、エンジン１５に比べて駆動力の小さい内蔵電動モータ３２を駆動源とする第２圧縮機構３が駆動されるような場合でも、第２吐出室４１内の内圧は十分に低下している。よって、第２吐出室４１の内圧が高い状態のままで第２圧縮機構３が駆動されることはなくなるので、第２圧縮機構３の起動性が向上され脈動が防止される。

また、本実施態様においては、第２吐出室４１に該吐出室４１の流体を吸入室１７へと逃がす逃がし通路４４が設けられている。また、逃がし通路４４は第２吐出室４１の内圧を感知して該内圧が所定値以上になったときのみ作動する電磁弁４５により開閉されるので、予め第２吐出室４１の内圧を確実に低減させておくことができる。したがって、エンジン１５に比べて駆動力の小さい内蔵電動モータ３２を駆動源とする第２圧縮機構３が駆動される際の起動性を確実に向上できる。

図３は、本発明における逆止弁設置部周りの構造例を示す、ハイブリッド圧縮機の吐出室の部分拡大断面図である。本実施態様においては、第１吐出室２０と第２吐出室４１とは連通路４６を介して連通されている。また、第１吐出室２０側の連通路４６には、第１吐出室２０から第２吐出室４１への流体の逆流を防止する逆止弁４７が設けられている。逆止弁４７は、連通路４６を開閉するリード弁４８と、該リード弁４８の第１吐出室２０内への開度を規制するリテーナ４９から構成されている。の吐出室の部分拡大断面図である。

本実施態様においては、第１吐出室２０からの流体の逆流を防止しつつ、第２吐出室４１内の流体を適宜、第１吐出室２０内へ送ることができる。つまり、第２圧縮機構３のみ駆動されているときは順次、また、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３が同時に駆動されているときは、第１吐出室２０の内圧よりも第２吐出室４１の内圧が高くなるタイミング（第１吐出室２０から流体が吐出ポート２０ａに送り出されるタイミング）で、第２吐出室４１内の流体を第１吐出室２０内へ送ることができる。したがって、第２吐出室４１用の吐出ポートは廃止でき吐出ポートは吐出ポート２０ａに統一できる。

本発明は、２つの別々の駆動源により駆動される２つの圧縮機構を有するハイブリッド圧縮機に適用でき、駆動される圧縮機構の切り替え時等における起動性を向上でき、脈動の発生等を効果的に防止できる。したがって、車両用空調装置の圧縮機として好適である。

本発明の一実施態様に係るハイブリッド圧縮機の断面図である。図１のハイブリッド圧縮機の吐出室の部分拡大断面図である。本発明における逆止弁設置部周りの構造例を示す、ハイブリッド圧縮機の吐出室の部分拡大断面図である。本出願人の先の提案に係るハイブリッド圧縮機の吐出室の部分拡大断面図である。

符号の説明

１スクロール型ハイブリッド圧縮機
１ａハウジング
２第１圧縮機構
３第２圧縮機構
４、７、２１、２４端板
５、８、２２、２５うず巻体
６、２３固定スクロール
９、２６可動スクロール
１０、２７駆動軸
１１、２８クランク機構
１２、２９クランクピン
１３、３０偏心ブッシュ
１４、３１ドライブベアリング
１５第１駆動源としてのエンジン
１６クラッチ機構
１７吸入室
１７ａ吸入ポート
１８、３７吐出孔
１９第１吐出通路
２０第１吐出室
２０ａ第１吐出室の吐出ポート
３２第２駆動源としての内蔵電動モータ
３３、３４ボールカップリング
３５回転子
３６固定子
３８第２吐出通路
３９、４２吐出弁
４０、４３リテーナ
４１第２吐出室
４１ａ第２吐出室の吐出ポート
４４逃がし通路
４５電磁弁
４６連通路
４７逆止弁
４８リード弁
４９リテーナ

Claims

第１駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源のみにより駆動される第２圧縮機構とを有するハイブリッド圧縮機において、前記第１圧縮機構で圧縮された流体が吐出される第１吐出室と、該第１吐出室と前記第１圧縮機構を連通する第１吐出通路を設けるとともに、前記第２圧縮機構で圧縮された流体が吐出される第２吐出室と、該第２吐出室と前記第２圧縮機構を連通する第２吐出通路とを設け、かつ、前記第１吐出室と第２吐出室とを連通する連通路を設けるとともに、該連通路に第１吐出室から第２吐出室への流体の逆流を防止する逆止弁を設け、該逆止弁が、第１吐出室内に設けられたリード弁と、第１吐出室内へのリード弁の開度を規制するリテーナとからなることを特徴とするハイブリッド圧縮機。
前記第１吐出室および／または第２吐出室に、吸入室へと流体を逃がす逃がし通路が設けられている、請求項１に記載のハイブリッド圧縮機。
前記逃がし通路に、吐出室の内圧を感知し逃がし通路を開閉可能な電磁弁が設けられている、請求項２に記載のハイブリッド圧縮機。
前記第１駆動源が車両用駆動源であり、第２駆動源が内蔵電動モータからなる請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド圧縮機。