JP2007016623A - ハイブリッド圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出空間のデッドスペースを低減し圧縮機の性能を向上しつつ、装置全体の軽量化、低コスト化に寄与できるハイブリッド圧縮機を提供する。
【解決手段】２つの駆動源により別々に駆動される２つのスクロール型圧縮機構を有し、該スクロール型圧縮機の固定スクロールの底板側を背中合わせに配置し、両固定スクロール間に吐出空間を設けたハイブリッド圧縮機において、前記２つのスクロール型圧縮機構のうち吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールと、吐出容量の小さい圧縮機構の固定スクロールとを別体に構成したことを特徴とするハイブリッド圧縮機。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つのスクロール型圧縮機構を有し両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されるハイブリッド圧縮機に関し、とくに車両用空調装置に好適なハイブリッド圧縮機に関する。

従来から、２つの駆動源により駆動可能な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においては、車両の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された場合には、内蔵電動モータによる駆動の切替えが行なわれるようになっている（たとえば、特許文献１）。しかし、上記のような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されるため駆動効率が低下するおそれもある。また、駆動源の切替え時には脈動が発生するおそれもある。

このような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圧縮機構と、内蔵電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構とが一体的に形成されたハイブリッド圧縮機の提案もなされている（特許文献２）。このようなハイブリッド圧縮機においては、各圧縮機構がそれぞれ専用の駆動源を有しており両圧縮機構が同時にあるいは単独で駆動されるようになっているので、圧縮機構の効率的な駆動が可能になるとともに、脈動の発生が確実に防止されるようになっている。さらに、特許文献２に記載の圧縮機においては、両圧縮機構の固定スクロールを背中合わせに配置するとともに、両固定スクロールを一体に形成し、両圧縮機構から吐出された流体を両固定スクロール間に形成された吐出通路を介して単一の吐出室に吐出されるようになっているので、装置の小型化、とくに圧縮機の軸方向の小型化が促進されるようになっている。

ところで、特許文献２に示すようなハイブリッド圧縮機においては、両圧縮機構の固定スクロールを背中合わせに配置するとともに、両固定スクロールが一体に形成されるので、両圧縮機構の固定スクロールは、同一の材料、同一の成形方法により成形される。このため、高強度が要求される一方の圧縮機構の固定スクロールに合わせて他方の圧縮機構の固定スクロールも成形される。具体的には、エンジンにより駆動される第１圧縮機構の固定スクロールは、内蔵電動モータにより駆動される第２圧縮機構の固定スクロールよりも大きな応力が加わる。このため、第１圧縮機構に要求される強度等を考慮して鍛造成形により固定スクロール全体が成形されている。

しかし、第２圧縮機構の固定スクロールには第１圧縮機構の固定スクロール程の強度は要求されないから鍛造成形である必要はなく、比較的低コストで加工性に優れた鋳造成形であってもよい。また、鍛造成形の場合肉盗み部等を設けるのが困難であるから固定スクロールの軽量化が困難になるおそれがある。さらに、両圧縮機構から吐出された流体は、図３に示すように、両固定スクロール１００、１０１間に形成された吐出通路１０２を介して単一の吐出室１０３に吐出されるようになっているが、一体成形された固定スクロール１００、１０１の間に吐出通路１０２を形成する構成において、吐出孔１０４、１０５の直後に吐出弁を取り付けるためにはある程度のスペースを確保しなければならない。このため、吐出弁１０６は吐出室１０３の直前に設けられているが、このような構成においては吐出孔１０４、１０５から吐出弁１０６に至る流路が長くなりデッドスペースが増大する。この結果圧縮機の性能が低下する懸念もある。
特開２０００−１３０３２３号公報 特開２００３−２６９３３１号公報

そこで、本発明の課題は、吐出空間のデッドスペースを低減し圧縮機性能を向上しつつ、装置全体の軽量化、低コスト化に寄与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、２つの駆動源により別々に駆動される２つのスクロール型圧縮機構を有し、該スクロール型圧縮機の固定スクロールの底板側を背中合わせに配置し、両固定スクロール間に吐出空間を設けたハイブリッド圧縮機において、前記２つのスクロール型圧縮機構のうち吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールと、吐出容量の小さい圧縮機構の固定スクロールとを別体に構成した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、たとえばエンジンにより駆動される圧縮機構の固定スクロールと、内蔵電動モータにより駆動される圧縮機構も固定スクロールとは別体に構成されるので、各固定スクロールを別々の成形方法で成形および/または別々の材質で構成することができる。つまり、エンジンにより駆動され吐出容量の大きい圧縮機構は、圧縮時の内圧が上昇するため優れた耐久性が要求されるので、固定スクロールを鍛造成形により成形する。一方、内蔵電動モータにより駆動される圧縮機構は第１圧縮機構に求められるほどの耐久性は要求されないので、鍛造に比べ容易に低コストで加工でき、しかも肉盗み部等の加工のし易い鋳造成形により固定スクロールを成形することができる。したがって、固定スクロール、ひいてはハイブリッド圧縮機全体の加工性を向上しつつ重量を低減することができる。また、このような構成においては、吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールと、吐出容量の小さい圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに組み合わされ両固定スクロール間に吐出通路が形成されるので、吐出孔への弁の取り付け作業性等を損なうことなく吐出孔の直後に吐出弁を取り付けることができる。したがって、両固定スクロールが一体に形成される場合に比べ吐出孔から吐出弁までの空間をより小さく設定できるので、いわゆるデッドスペースを大幅に低減できる。

また、このような構成においては、吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールの底板に、吐出容量の小さい圧縮機構の固定スクロールを収納することができ、吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールの底板の背面と、吐出容量の小さいスクロール型圧縮機の固定スクロールの底板上に形成されたうず巻体の端面を面一に構成することができるので、ハイブリッド圧縮機の小型化に寄与することができる。

本発明に係るハイブリッド圧縮機においては、両固定スクロールが別体に構成されているので、吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールを鍛造成形により成形し、一方吐出容量の小さい圧縮機構の固定スクロールを肉盗み部等の加工の容易な鋳造成形により成形することができる。したがって、装置の加工性を向上しつつ、重量を低減できる。また、両固定スクロールが一体に形成される場合に比べ吐出孔から吐出弁までの空間をより小さく設定できるので、いわゆるデッドスペースを大幅に低減でき圧縮機性能を向上しつつ、装置の小型化に寄与することができる。

以下に、本発明に係る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。図１においては、ハイブリッド圧縮機１はスクロール型のハイブリッド圧縮機として構成されている。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、底板４と該底板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、底板７と該底板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。本実施態様においては、固定スクロール６を含む圧縮機１のハウジング１ａ全体が鍛造成形により成形されている。

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に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（図示略）を有する吸入室１７から圧縮機１内に流入された吸入流体は、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底板４、換言すればハウジング１ａに穿設された吐出孔１８から吐出通路１９を介してハウジング１ａの外側に設けられた吐出室２０内へと吐出されるようになっている。吐出孔１８は弁１８ａにより開閉されるようになっている。なお、吐出室２０には吐出ポート（図示略）が設けられており、該吐出ポートから車両用空調装置の熱交換器（たとえば、凝縮器）内へと流体が送られるようになっている。

第２圧縮機構３は、底板２１と該底板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、底板２４と該底板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とは別体に形成されている。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とは別体に形成されており、図２に示すように固定スクロール２３は固定スクロール６内に収納されている。また、固定スクロール２３が固定スクロール６内に収納された状態においては、固定スクロール２３のうず巻体２２の端面２２ａは固定スクロール６の底板４の背面４ａと略面一になるようになっている。また、本実施態様においては、固定スクロール２３全体が鋳造成形により成形されている。

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、吸入ポートを有する吸入室１７から圧縮機１内に流入された吸入流体は、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底板２１に穿設された吐出孔３７から吐出通路１９を介してハウジング１ａの外側に設けられた吐出室２０内へと吐出されるようになっている。吐出孔３７は弁３７ａ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、エンジンにより駆動され吐出容量の大きい圧縮機構２は優れた耐久性が要求されるため固定スクロール６を鍛造成形により成形する。一方、内蔵電動モータ３２により駆動される圧縮機構３は圧縮機構２に要求されるほどの耐久性は要求されないので、鍛造比べ容易に低コストで加工でき、しかも肉盗み部等の加工のし易い鋳造成形により固定スクロール２３を成形することができる。したがって、固定スクロール、ひいてはハイブリッド圧縮機全体の加工性を向上しつつ重量を低減することができる。また、このような構成においては、固定スクロール６と、固定スクロール２３が背中合わせに組み合わされ両固定スクロール間に吐出通路１９が形成されるので、吐出孔１８、３７への弁１８ａ、３７ａの取り付け作業性等を損なうことなく、吐出孔１８、３７の直後に弁１８ａ、３７ａを装着できる。したがって、両固定スクロールが一体に形成される場合に比べ吐出孔から吐出弁に至る空間をより小さく設定できるので、いわゆるデッドスペースを大幅に低減できる。

また、本実施態様においては、吐出容量の大きい圧縮機構２の固定スクロール６の底板４に、吐出容量の小さい圧縮機構３の固定スクロール２３を収納することができ、固定スクロール６の底板４の背面４ａと、固定スクロール２３のうず巻体２２の端面２２ａを面一に構成することができるので、デッドスペースを一層減少し圧縮機性能を向上しつつ、ハイブリッド圧縮機１の小型化に寄与することができる。

本発明は、２つのスクロール型圧縮機構を有し両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されるハイブリッド圧縮機に適用でき、とくに車両用空調装置のハイブリッド圧縮機に好適である。

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固定スクロール部の拡大縦断面図である。 従来のハイブリッド圧縮機の固定スクロール部の拡大縦断面図である。

符号の説明

１ 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 底板
５、８、２２、２５ うず巻体
６、２３ 固定スクロール
７ａ 背面
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
１８、３７ 吐出孔
１８ａ、３７ａ 弁
１９ 吐出通路
２０ 吐出室
２２ａ 端面
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

Claims (7)

1. ２つの駆動源により別々に駆動される２つのスクロール型圧縮機構を有し、該スクロール型圧縮機の固定スクロールの底板側を背中合わせに配置し、両固定スクロール間に吐出空間を設けたハイブリッド圧縮機において、前記２つのスクロール型圧縮機構のうち吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールと、吐出容量の小さい圧縮機構の固定スクロールとを別体に構成したことを特徴とするハイブリッド圧縮機。
2. 前記吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールの底板に、吐出容量の小さい圧縮機構の固定スクロールが収納されている、請求項１のハイブリッド圧縮機。
3. 前記吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールの底板の背面と、吐出容量の小さいスクロール型圧縮機の固定スクロールの底板上に形成されたうず巻体の端面が面一に構成されている、請求項２のハイブリッド圧縮機。
4. 前記両圧縮機構の固定スクロールが別々の成形方法により成形された成形品からなる、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。
5. 前記吐出容量の大きい圧縮機構の固定スクロールが鍛造成形品からなり、吐出容量の小さい圧縮機構の固定スクロールが鋳造成形品からなる請求項４のハイブリッド圧縮機。
6. 前記両圧縮機構の固定スクロールが別々の材料から構成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載のハイブリッド圧縮機。
7. 前記ハイブリッド圧縮機が車両用空調装置の圧縮機からなる、請求項１ないし６のいずれかに記載のハイブリッド圧縮機。
   

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