JP3967116B2 - 圧縮機の複合駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの動力源、例えば内燃機関のような主たる原動機と、バッテリーのような電源によって回転するモータとによって、選択的に圧縮機を回転駆動することができる、圧縮機の複合駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題に対処するために、内燃機関を搭載している自動車のような車両が停車した時に内燃機関を停止させるアイドルストップ（或いはエコラン）システムの導入が推進されている。このシステムを使用すると、内燃機関によって駆動される車両空調装置の圧縮機が停車中は運転を停止するために、空調装置が作動を停止して車両の乗員が不快を感じるという問題があるので、バッテリーに蓄えられた電力によって回転駆動されるモータを使用して、停車中は動力源を切り換えてモータによって圧縮機を駆動するというように、２つの動力源によって駆動される所謂「ハイブリッドコンプレッサ」が知られている。
【０００３】
ハイブリッドコンプレッサの公知例として、特開平１１−２８７１８２号公報に記載されたものでは、圧縮機の駆動軸に、通常よく行われるように、電磁クラッチを介して連動させ得るプーリを取り付けて、このプーリをベルトを介して内燃機関によって回転駆動すると共に、同じ駆動軸にバッテリーの電力によって駆動されるモータを取り付けることにより、２つの動力源によって択一的に圧縮機を駆動可能としている。そして、モータには内燃機関を駆動源として作動する発電機能を備え、また、圧縮機は可変容量型のものとしており、吐出容量が所定値以下の時だけ発電させるようにしている。更に具体的には、内燃機関の駆動力を受けて発電する発電量は、圧縮機の吐出容量に反比例するように制御部によって規制されるようにしている。尚、モータは、その駆動軸と共に回転するロータ（電機子部）とロータの外周においてモータハウジングに固定されるステータ（界磁部）を有する周知の構成のものとしている。
【０００４】
これにより、内燃機関による圧縮機駆動に必要な負荷がある程度以上になると、発電に必要な負荷をかけないようにできるので、内燃機関の負荷が極端に大きくなるのを防止し、車両の空調を損なうことなくバッテリーに電力を供給して車両のエネルギー効率を向上させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータにおいては、内燃機関の駆動力を受けてロータが回転される時には、常に発電作用が伴う訳であり、制御部によって発電機能を停止させた時（モータとバッテリー間の通電を遮断させた時）には、モータには高電圧が発生することになるので、モータ内の絶縁部や素子等に対する高耐電圧化が必要となり、コストアップを招いている。また、モータのロータが回転される時には、発生する電流に伴って鉄損が生じ、内燃機関にとっては、発電分に加えて鉄損分の動力を余分に消費することになる。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、内燃機関駆動時におけるモータの発電作用を阻止し、モータの高耐電圧構造を不要とすると共に、内燃機関の動力負荷を低減させる圧縮機の複合駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、主たる原動機（２４）によって回転駆動されるプーリ（１０）と、電機子部（１８）および界磁部（１４）から成り、電源（２８）によって回転駆動されるモータ（３、４２）と、流体を圧縮する圧縮機（１）とを有し、プーリ（１０）およびモータ（３、４２）の駆動力を選択して圧縮機（１）を作動させる圧縮機の複合駆動装置において、モータ（３、４２）の電機子部（１８）および界磁部（１４）は、それぞれ独立して回転可能に支持されており、界磁部（１４）は、一重の回転筒体（８）の内面に直接設けられ、電機子部（１８）および界磁部（１４）は、専用のモータハウジング（４３）内に収容さて前記モータ（４２）を形成し、モータ（４２）は、圧縮機（１）と一体で接合され、プーリ（１０）は、電機子部（１８）および界磁部（１４）の一方に機械的に接続され、圧縮機（１）は、電機子部（１８）および界磁部（１４）の他方に機械的に接続され、電機子部（１８）および界磁部（１４）の間には、プーリ（１０）が回転する時に圧縮機（１）側をプーリ（１０）の回転に連動させる連動手段（１１）が設けられたことを特徴としている。
【０００９】
これにより、内燃機関（２４）のような主たる原動機（２４）が運転されている時は、その回転動力がプーリ（１０）からモータ（３、４２）の電機子部（１８）あるいは界磁部（１４）の一方に伝達される。そして、連動手段（１１）によって、電機子部（１８）あるいは界磁部（１４）の他方に更に回転動力が伝達され、圧縮機（１）を作動させる。この時、電機子部（１８）と界磁部（１４）は共に同期して回転することになるので、原動機（２４）の運転中にモータ（３、４２）が発電作用を起こすことを阻止でき、モータ（３、４２）内に高電圧が発生することが無い。よって、絶縁部や素子等の高耐電圧化を不要としてモータ（３、４２）を安価にすることができる。また、発電作用およびその時の鉄損を無くし、主たる原動機（２４）に対する負荷を低減することができる。
【００１３】
また、従来のプーリ（１０ａ）を流用した対応が可能である。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、モータ（３、４２）の界磁部（１４）は、永久磁石（１２）より形成され、永久磁石（１２）の内面が電機子部（１８）の外周面に対向する界磁面（１３）を形成していることを特徴としており、構造の簡単な磁石式のモータとして構成することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、モータ（３、４２）の界磁部（１４）は、コイル（１６ａ）を有する鉄心（１５ａ）より形成され、鉄心（１５ａ）の内面が電機子部（１８）の外周面に対向する界磁面（１３）を形成する捲線型の界磁部を構成することもできる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、連動手段（１１）は、一方向クラッチ（１１）とし、この一方向クラッチ（１１）は、主たる原動機（２４）によって圧縮機（１）を回転駆動する時には、主たる原動機（２４）のトルクがプーリ（１０）から一方向クラッチ（１１）を介して圧縮機（１）に伝えられる一方、モータ（３、４２）によって圧縮機（１）を回転駆動する時には、一方向クラッチ（１１）の空転作用によって、プーリ（１０）に対して進角側の回転を許容するように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
これにより、モータ（３、４２）によって圧縮機（１）が回転駆動される時には、一方向クラッチ（１１）は空転して、プーリ（１０）及び主たる原動機（１）が実質的に停止状態を維持することができる。
【００１８】
更に、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、一方向クラッチ（１１）は、主たる原動機（２４）によって圧縮機（１）を回転駆動しており、且つ、モータ（３、４２）を作動させた時には、プーリ（１０）の回転数にモータ（３、４２）の回転数が上乗せされて圧縮機（１）を回転駆動するように構成されていることを特徴としており、これにより、圧縮機（１）の流体吐出量を増大することができ、圧縮機（１）自身の吐出容量を小さくして小型にすることができる。
【００１９】
本発明の圧縮機の複合駆動装置においては電磁クラッチを設けないので、主たる原動機（２４）が運転されている時は、圧縮機（１）がプーリ（１０）を介して常時回転駆動されることになるから、主たる原動機（２４）の回転数と無関係に圧縮機（１）の吐出容量を変化させるために、請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、圧縮機（１）が可変容量型の圧縮機のものを使用することが望ましい。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明のように、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、圧縮機（１）は、固定容量型の圧縮機として、プーリ（１０）と電機子部（１８）および界磁部（１４）の一方との間には、プーリ（１０）の回転駆動トルクを断続する断続手段（４８）を設けるようにしても良い。
【００２１】
これにより、主たる原動機（２４）運転中における圧縮機（１）の作動、停止が可能となるので、必要とされる吐出量に対応した運転が可能となり、主たる原動機（１）の不要な動力消費を無くすことができる。
【００２２】
また、一般に可変容量型圧縮機の吐出容量が少容量側に可変されて使用される時の圧縮機効率は低下するのに対して、固定容量型の圧縮機ではその圧縮機効率の低下が無いので、効率良く空調装置を運転することができる。
【００２３】
尚、請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の発明において、モータ（３、４２）には、電機子部（１８）および界磁部（１４）の少なくとも一方に対する電力導入手段を備え、その電力導入手段は、ブラシ（１９）と、スリップリング（２１）および整流子（１７）の少なくとも一方とから構成することができる。
【００２４】
モータ（３、４２）の電機子部（１８）が回転可能であることは言うまでもないが、本発明においては界磁部（１４）も回転可能に支持されるので、モータ（３、４２）が整流子型のモータとして構成される場合には、界磁部（１４）と電機子部（１８）との間に整流子（１７）とそれに摺動接触するブラシ（１９）を設ける必要があるだけでなく、回転し得る界磁部（１４）と電機子部（１８）の一方と、静止部（圧縮機（１）側）との間にもブラシ（１９）とスリップリング（２１）からなる電力導入手段を設ける必要がある。
【００２５】
従って、ブラシ（１９）が２個所に必要になるので、請求項９に記載の発明のように、請求項８に記載の発明において、電機子部（１８）に整流子（１７）が設けられ、回転筒体（８）にブラシ（１９）が設けられると共に、圧縮機（１）の固定のハウジング（７）にスリップリング（２１）が設けられる場合に、ブラシ（１９）が整流子（１７）とスリップリング（２１）に同時に摺動接触することができるように構成することによって、ブラシの数を半減させて構造を簡素化することができる。
【００２６】
また、圧縮機（１）が主たる原動機（２４）によって回転駆動される時には、モータ（３、４２）は非作動とされるが、その時でもモータ（３、４２）の内部のブラシ（１９）とスリップリング（２１）或いは整流子（１７）との摺動接触部分は無用の摩耗と動力損失をもたらすので、請求項１０に記載の発明のように、請求項８ないし請求項９のいずれかに記載の発明において、圧縮機（１）がプーリ（１０）を介して主たる原動機（２４）によって回転駆動される時に、ブラシ（１９）がスリップリング（２１）あるいは整流子（１７）から自動的に離れるように構成することにより、この問題を解消することができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、圧縮機（１）内の流体および潤滑油が外部に漏れるのを抑制する軸封装置（４５）を、プーリ（１０）とモータ（４２）との間に設けるようにしたことを特徴としている。
【００２８】
これにより、モータ（４２）内部と圧縮機（１）内部との連通構造の形成が可能となり、圧縮機（１）に流れる流体をモータ（４２）側にも流して、冷却効果を得ることができるので、モータ（４２）の耐久寿命を向上させることができる。あるいは、寿命向上分の小型化が可能となる。
【００２９】
請求項１２、請求項１３、請求項１４に記載の発明のように、具体的に、主たる原動機（２４）として車両に搭載されている内燃機関（２４）を使用して、この内燃機関（２４）がアイドルストップ制御される車両の空調装置における冷媒圧縮機（１）を駆動する場合に好適に実施することができる。また、モータ（３、４２）の駆動用電源（２８）としては、車両に搭載されているバッテリー（２８）を利用するのが好適である。
【００３０】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
図１から図３を用いて、本発明の圧縮機の複合駆動装置に関する第１実施例を説明する。主要部の縦断面を示す図１から明らかなように、システムの駆動目的である圧縮機１は周知の構造を有する可変容量型の斜板式圧縮機であって、その中心には駆動軸２が軸支されている。斜板式圧縮機１の構造は周知であるから、ここでは説明を省略する。要するに駆動軸２が回転駆動されることによって空調装置の冷媒のような流体が吸入されて圧縮された後に吐出されるが、一回転当たりの吐出容量は、斜板の傾斜角度を冷房負荷の大きさ等に応じて変化させることによって無段階に調整される。
【００３２】
駆動軸２はプーリモータ（請求項中のモータに対応）３によって直接に、或いはプーリモータ３の回転軸４を介して内燃機関等の主たる原動機によって間接的に回転駆動される。この実施例においては、圧縮機１の駆動軸２とプーリモータ３の回転軸４は同一の軸線上において一体化されていて、圧縮機１に設けられた軸受５及び６によって軸支されている。圧縮機１のハウジング７は図示しない手段によって固定されている。プーリモータ３のハウジングとなる回転筒体８は、圧縮機１のハウジング７の端部に取り付けられた軸受９によって回転可能に支持されている。回転筒体８の外周の一部にはベルトプーリ１０が形成される。
【００３３】
回転筒体８の前端を閉じる底壁８ａの中央には開口８ｂが形成されていて、そこに連動手段としての一方向クラッチ１１が取り付けられており、圧縮機１の駆動軸２が内燃機関のような主たる原動機から回転駆動される時には、一方向クラッチ１１が係合してプーリ１０及び回転筒体８から回転軸４へトルクを伝えるが、主たる原動機が停止して駆動軸２がプーリモータ３によって回転駆動される時には、一方向クラッチ１１は非係合状態となって回転軸４は進角側に回転し、プーリ１０及び回転筒体８が静止状態を維持することを可能にする。
【００３４】
また、主たる原動機によって圧縮機１が回転駆動されており、プーリモータ３を作動（回転駆動）させた時には、この圧縮機１は、プーリ１０及び回転筒体８の回転数にプーリモータ３の回転数が上乗せされた回転数で回転駆動するようにしている。
【００３５】
尚、上述した連動手段は、プーリ１０及び回転筒体８が回転する時に圧縮機１側がその回転に連動するように回転力を伝達、遮断できる手段であれば良く、一方向クラッチ１１の他に通常の電磁クラッチでも良い。
【００３６】
次に、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面形を示す図２をも参照しながら、プーリモータ３の内部構造について説明する。プーリモータ３の回転筒体８の内面に直接に貼り付けるようにして、界磁部１４を構成する複数個（図示例では４個）の永久磁石１２が取り付けられている。永久磁石１２は厚さの方向（半径方向）に磁化されているが、隣接する２個の永久磁石１２の間では磁化の方向が逆になっているので、それらの内面によって形成される略円筒形の界磁面１３においては、円周方向に並んでいる各永久磁石１２が、Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、…というように、交互に異性の磁極を形成することになる。プーリモータ３の界磁部１４はこのように構成されているが、界磁部１４は回転筒体８と一体であるから、駆動軸２が主たる原動機によって回転駆動される時は、通常のモータとは異なってプーリ１０等と共に回転する。
【００３７】
界磁面１３に対して半径方向に狭い間隙をおいて回転し得るように、複数個の半径方向の突起を有する星形の電機子部鉄心１５が回転軸４に取り付けられている。鉄心１５の各突起にはコイル１６が巻かれていて、各コイル１６の両端が、回転軸４の上に絶縁体を介して取り付けられた複数個の整流子１７に接続されている。接続の方法は磁石式モータにおいて周知の方式に従う。図示例では電機子部鉄心１５が６個の突起及びコイル１６を有するので、整流子１７も回転軸４の外周を６等分するように６個設けられ、各整流子１７相互の間には狭い隙間があって絶縁状態が維持されている。プーリモータ３の電機子部１８は概ねこのような構成となっている。
【００３８】
電機子部１８の各コイル１６へ電力を供給するための電力導入手段は、前述の各整流子１７に対して順次に接触し得るように、回転筒体８の底壁８ａの中央に形成された開口８ｂに絶縁体を介して半径方向に取り付けられて、図示しないスプリング等によって半径方向に付勢されている２個のブラシ１９と、回転筒体８の内部に固定された絶縁体からなる環状の円板２０の内周縁に沿って設けられていると共に、前述の各ブラシ１９に対して図示しない導線によって接続されている２条のスリップリング２１と、これらのスリップリング２１にそれぞれ摺動接触するように、圧縮機１の固定のハウジング７の一部に取り付けられて、図示しないスプリングによって半径方向の外方に向かって付勢されている２個のブラシ２２と、それらに接続された導線２３等から構成されている。
【００３９】
第１実施例の圧縮機１と、それに連結されているプーリモータ３はこのような構造を有するが、圧縮機の複合駆動装置の全体構成は図３に略示したようなものである。プーリモータ３の回転筒体８の外周に形成されたプーリ１０と、主たる原動機である内燃機関２４のクランク軸のような出力軸２５に取り付けられたプーリ２６との間には、ベルト２７が巻き掛けられている。圧縮機１のハウジング７と内燃機関２４は同じ自動車等の基台に取り付けられて、相対的には概ね固定されている。プーリモータ３の電力導入手段の一部である導線２３は、同じ自動車等に搭載されているバッテリー２８のような電源に接続されているが、その途中にリレー回路等からなるモータ制御装置２９が設けられている。なお、圧縮機１の吐出容量を制御するために制御弁３０が付設されているが、この制御弁３０は、冷房能力を制御する容量制御装置３１によって弁位置が制御される。この構成も従来の可変容量型の斜板式圧縮機において周知のものである。
【００４０】
第１実施例の圧縮機の複合駆動装置はこのように構成されているので、図９に示すように、通常走行で内燃機関２４が運転されている間（図９（ａ）中の（ア））は、出力軸２５のトルクがプーリ２６、ベルト２７、及びプーリ１０を介して、プーリモータ３のハウジングである回転筒体８へ伝達される。この運転状態では一方向クラッチ１１が係合するので、回転筒体８のトルクは一方向クラッチ１１を介して回転軸４と、それに連結されている駆動軸２へ伝えられる。その結果、この例では車両用空調装置の冷媒圧縮機である圧縮機１が内燃機関２４によって回転駆動されることになる。この時は、プーリモータ３によって圧縮機１を駆動する必要がないので、モータ制御装置２９はプーリモータ３へ電力を供給する回路を遮断している。従って、回転軸４に取り付けられているプーリモータ３の電機子部１８は、単に回転（空転）だけすると共に、回転筒体１８の界磁部１４と同期して回転することになる。
【００４１】
このように、通常走行で内燃機関２４が運転されている時は、プーリモータ３の界磁部１４と電機子部１８とが同期しながら回転し、圧縮機１を回転駆動するので、内燃機関２４の運転中にプーリモータ３が発電作用を起こすことを阻止でき、プーリモータ３内に高電圧が発生することが無い。よって、絶縁部や素子等の高耐圧化を不要としてモータを安価にすることができる。また、発電作用およびその時の鉄損を無くし、内燃機関２４に対する負荷を低減することができる。
【００４２】
また、電磁クラッチを設けないことと、プーリ１０の内面に一重のモータハウジングを形成して、その内部にプーリモータ３を構成するので、プーリモータ３を含むプーリ１０が著しく小型化、軽量化し、安価に製造することができる。
【００４３】
圧縮機１の吐出容量は、図９（ｅ）に示すように、容量制御装置３１の作動によって斜板の傾斜角度を変更することによって無段階に制御することができる。これは、後述のように圧縮機１がプーリモータ３によって回転駆動される場合でも同様である。なお、第１実施例においては構成を簡素にするために電磁クラッチを設けないので、内燃機関２４の運転中においては、圧縮機１の駆動軸２が内燃機関２４の回転数に比例した回転数において常時回転をすることになるから、圧縮機１を空調装置の冷媒圧縮機とする場合には、空調装置の冷房能力を制御するために、圧縮機１としては図示例のように可変容量型のものを使用することが望ましい。
【００４４】
また、図９に示すように、アイドルストップ制御等によって内燃機関２４が停止した時（図９（ａ）中の（イ））に、車両の空調装置の運転を継続するために、モータ制御装置２９の作動によってプーリモータ３がバッテリー２８から直流電力の供給を受けて駆動される。第１実施例の場合はバッテリー２８からの電力が導線２３を通ってブラシ２２へ供給され、それと摺動接触しているスリップリング２１によって、構造的には回転をすることができる回転筒体８側へ伝達される。そしてこの電力は、回転筒体８上においてスリップリング２１に接続されているブラシ１９から、回転筒体８とは独立に回転する電機子部１８の整流子１７のうちで、その時に接触しているものへ受け渡され、特定のコイル１６へ供給される。それによって磁化された鉄心１５の一部が界磁部１４の複数個の永久磁石１２と吸引或いは反発し合うことによって電機子部１８にトルクが発生するため、電機子部１８と回転軸４は、内燃機関２４と共に停止している界磁部１４及び回転筒体８に対して回転する。この時は、一方向クラッチ１１が空転するので、プーリ１０や回転筒体８は内燃機関２４と共に停止状態を維持することができる。従って、内燃機関２４が停止している時でも、プーリモータ３の電機子部１８によって圧縮機１の駆動軸２が回転駆動されるので、空調装置は冷房能力を維持することができる。
【００４５】
更に、一方向クラッチ１１の構成によって、図９（ｃ）に示すように、夏季におけるクールダウンのような冷房負荷の高い状態で空調装置が作動している場合に、内燃機関２４によって回転駆動される圧縮機１に対して、モータ制御装置２９によってプーリモータ３に電力を供給することにより、内燃機関２４の回転数（プーリ１０の回転数）にプーリモータ３自身の回転駆動による回転数を上乗せして、圧縮機１のトータル回転数を上げて冷媒吐出量を増大することができる。よって、圧縮機１自身の一回転当りの吐出容量を予め小さくして、小型にすることができる。
【００４６】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例の要部としてのプーリモータ３ａの断面構造を、第１実施例の場合と同様な構造の圧縮機１と共に示したものである。プーリモータ３ａの構造のうちで、第１実施例のプーリモータ３と実質的に同じ部分については同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。また、第２実施例のプーリモータ３ａは、一部において第１実施例のプーリモータ３とは構造が異なる部分を有するが、圧縮機の複合駆動装置としての全体構成は第１実施例に関して図３に示したものと同じであるから、細部構造の作用を除いて、第２実施例は基本的には第１実施例と同様な作用をして、同様な効果を奏することができる。
【００４７】
第１実施例のプーリモータ３においては、界磁部１４に永久磁石１２が設けられると共に、電機子部１８の鉄心１５にコイル１６が設けられて、このコイル１６へ電力を導入する手段が講じられているのに対して、第２実施例のプーリモータ３ａの特徴は、界磁部１４を構成する鉄心１５ａの複数個所にコイル１６ａが巻かれていると共に、電機子部１８として回転軸４に半径方向に磁化された複数個の永久磁石１２ａが取り付けられている点にある。この特徴に対応して、コイル１６ａに対する電力導入手段も第１実施例とは若干異なっている。
【００４８】
即ち、プーリ１０と共に回転し得る回転筒体８の内面に直接に取り付けられた複数個のコイル１６ａのそれぞれの両端は、回転筒体８の開口８ｂの内面に絶縁体を介して取り付けられた複数個の整流子３２のうちの特定の２つに接続される。複数個の整流子３２のうちの２個と摺動接触するように、半径方向の外方に向かって付勢された２個のブラシ３３が、駆動軸２の側に絶縁体を介して取り付けられている。それによって、電機子部１８の回転位置に応じて特定のコイル１６ａに電力が供給され、その部分の鉄心１５ａが磁化されて、電機子部１８側に取り付けられた永久磁石１２ａと吸引或いは反発し合うことによって、内燃機関２４と共に停止している界磁部１４に対して電機子部１８が回転することになる。
【００４９】
なお、２個のブラシ３３は回転軸４上に絶縁体を介して取り付けられているため、このブラシ３３へ電力を導入する手段として、回転軸４の内部に設けられた図示しない２本の導線によってブラシ３３と接続している２個のスリップリング３４が回転軸４の一部に絶縁体を介して取り付けられており、これらのスリップリング３４に対して摺動接触する２個のブラシ３５が圧縮機１のハウジング７の一部に設けられて、図示しないスプリング等によって半径方向内方に向かって付勢されている。ブラシ３５は導線２３によって、図３に示したようにモータ制御装置２９とバッテリー２８へ接続される。このようにして第２実施例のプーリモータ３ａは、第１実施例のプーリモータ３と実質的に同じ作用効果を奏する。
【００５０】
（第３実施例）
第１実施例及び第２実施例によれば、プーリモータ３或いは３ａの電力導入手段において、スリップリング２１或いは３４に対して設けられたブラシ２２或いは３５と、整流子１７或いは３２に対して設けられたブラシ１９或いは３３のように、ブラシを２箇所に設ける必要があることから、それらの部分の構造が複雑になるという問題があるので、図５に示す第３実施例のプーリモータ３ｂにおいては、ブラシを共用化して１箇所に纏めている点に特徴がある。その他の基本的な構成は、第１実施例のプーリモータ３と同様であり、共用のブラシの作用を除いて全体の作用効果も変わらない。
【００５１】
即ち、図５を図１と対比して見れば明らかなように、共用されるＬ型形状の２個のブラシ３６は、回転筒体８に取り付けられた絶縁体からなる円板２０に半径方向に形成された溝の中に支持されている。溝の中に２個の板バネ等を装着することによって、ブラシ３６を半径方向内方及び軸方向に付勢することができる。ブラシ３６の両端はそれによって、圧縮機１のハウジング７の軸方向端面に絶縁体を介して２重の環状に取り付けられたスリップリング３７と、回転軸４上に絶縁体を介して取り付けられた複数個の整流子３８に同時に摺動接触をすることができるようになる。スリップリング３７には第１実施例の場合と同様に導線２３を介してモータ制御装置２９とバッテリー２８が接続される。
【００５２】
（第４実施例）
図６及び図７は、本発明の第４実施例の要部としてのプーリモータ３ｃについて、相互に異なる２つの作動状態を示したものである。前述の各実施例のプーリモータにおいては電力導入手段の一部であるブラシがスリップリング又は整流子に常時摺動接触する構造となっているので、プーリモータが作動する必要がない時期、即ち、圧縮機１が主たる原動機である内燃機関２４によって回転駆動されている時でもブラシがスリップリング又は整流子と摺動接触している。従って、これらの摺動接触部分には無用の摩耗や若干の摩擦損失が生じる。そこで、ブラシが摺動接触する必要がない時期にはブラシが自動的に摺動接触面から退避して、無用の摩耗や摩擦損失を防止するようにした点に第４実施例の特徴がある。
【００５３】
その他の点においては、第４実施例のプーリモータ３ｃも前述の第３実施例のプーリモータ３ｂ（図５参照）と同様な構造を有する。第４実施例の場合は絶縁体からなる円板２０に溝が斜めに形成されていると共に、その溝の中に装着されているブラシ３９が棒状であり、その両端が第３実施例の場合と同様なスリップリング３７と整流子３８に同時に摺動接触可能となっている。プーリモータ３ｃが作動している状態を図６に示す。この状態においては内燃機関２４が停止しているので、回転筒体８も停止していて、ブラシ３９は溝の中に設けられた板バネ４０のような付勢部材によって半径方向及び軸方向に付勢される。従って、ブラシ３９の両端がスリップリング３７と整流子３８に同時に摺動接触して、それらによって電力導入手段を構成している。
【００５４】
これと違って、図７はプーリモータ３ｃが非作動の状態にあり、圧縮機１が内燃機関２４によって回転駆動される状態を示している。この状態においては回転筒体８がプーリ１０と共に回転することによって、ブラシ３９も回転軸４の回りに回転するために、ブラシ３９は遠心力を受けて自動的にスリップリング３７から離れる。また、ブラシ３９は同時に半径方向にも多少移動するから、回転軸４上の整流子３８からも離れる。従って、内燃機関２４による駆動時には、ブラシ３９の両端や、それに摺動接触し得るスリップリング３７及び整流子３８に生じる摩耗が防止され、動力の摩擦損失も解消する。
【００５５】
（第５実施例）
以上の各実施例においては、圧縮機の複合駆動装置に使用するプーリモータ３等は全て永久磁石を有する磁石式の整流子型モータとして説明しているが、磁石式の整流子型モータは構造が簡単で安価であることから本発明にとって好適なものではあっても、本発明はそれのみに限定される訳ではなく、直巻型、分巻型、誘導型等、よく知られている各種のモータの界磁部を回転可能に支持することによって、本発明に適用することができることは言うまでもない。
【００５６】
また、プーリモータ３等の電源についても、バッテリー２８のような直流電源から直流電力をそのまま供給される場合だけに限らず、インバーター等によって交流電力に変換してから供給してもよい。図８にその一例としての第５実施例を示す。４１はバッテリー２８の直流電力を三相の交流電力に変換するインバータであって、モータ制御装置２９は三相交流電力を制御して、３本のブラシ３５と、それらに摺接している３個のスリップリング３４を介して、コイル１６へ電力を供給するようになっている。それによってコイル１６は鉄心１５に回転磁界を発生させる。このように交流電力を利用する場合には、電力導入手段における整流子がスリップリングに変更されたり、ブラシやスリップリングの必要数が減少する場合がある。
【００５７】
（第６実施例）
図１０は、本発明の第６実施例の要部としてのモータ４２の断面構造を、第１実施例の場合と同様な構造の圧縮機１と共に示したものである。第６実施例は、上記第１〜第５実施例で説明したプーリモータ３に対して、プーリ１０ａとは別体にしたモータ４２としている。
【００５８】
界磁部１４は、回転筒体８の内面に直接永久磁石１２が設けられて形成されている。そして、電機子部１８が界磁部１４の中心側に設けられ、専用のモータハウジング４３内に両者が収容され、モータ４２を形成している。そしてモータ４２のモータハウジング４３が圧縮機１のハウジング７に接合され、モータ４２と圧縮機１とが一体で形成されている。尚、圧縮機１内の流体や潤滑油が駆動軸２、回転軸４の部分から漏れるのを抑制する軸封装置４５が、圧縮機１とモータ４２の間に設けられている。
【００５９】
プーリ１０ａのプーリ回転軸４４は、界磁部１４に接続されており、軸受け４６によって支持されている。電機子部１８の回転軸４は、圧縮機１の駆動軸２に接続され、軸受け６、４７によって支持されている。そして、界磁部１４と電機子部１８との間には、一方向クラッチ１１が設けられている。
【００６０】
この第６実施例においては、従来のプーリ１０ａを流用して、本発明の圧縮機の複合駆動装置を構成するものであり、プーリ１０ａの小型化に対しては、従来と同等なるも、その他については、第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
（第７実施例）
図１１は、本発明の第７実施例の断面構造を示すものであり、第７実施例は上記第６実施例に対して圧縮機１を斜板式の可変容量型からロータリー式の固定容量型に置換え、合せてプーリ１０ｂには断続手段としての電磁クラッチ４８を設けたものとしている。
【００６２】
ロータリー式の固定容量型圧縮機１は、固定スクロール５２に可動スクロール５３が噛み合って、可動スクロール５３が偏心シャフト５１によって公転することで内部の流体を圧縮、吐出する周知のものである。また、電磁クラッチ４８も周知のものであって、プーリ１０ｂにコイル４９およびハブ５０が設けられており、このコイル４９によってハブ５０がプーリ１０ｂに断続されて、内燃機関２４の駆動力の伝達および停止を行なう。尚、軸封装置４５は、ここではプーリ１０ｂとモータ４２の間に設けられるようにしている。
【００６３】
これにより、内燃機関運転中（図１２（ａ）中の（ウ））における圧縮機１の作動、停止が可能となるので（図１２（ｃ）（ｅ））、必要とされる吐出量に対応した運転が可能となり、内燃機関２４の不要な動力消費を無くすことができる。
【００６４】
また、一般に可変容量型圧縮機の吐出容量が少容量側に可変されて使用される時の圧縮機効率は低下するのに対して、固定容量型圧縮機ではその圧縮機効率の低下が無いので、効率良く空調装置を運転することができる。
【００６５】
尚、軸封装置４５をプーリ１０ｂとモータ４２との間に設定しているので、モータ４２内部と圧縮機１内部との連通構造の形成が可能となり、圧縮機１に流れる流体（冷媒）をモータ４２側にも流して、冷却効果を得ることができるので、モータ４２の耐久寿命を向上させることができる。あるいは、寿命向上分の小型化が可能となる。
【００６６】
（その他の実施例）
上記第１〜第７実施例に対して、図１３に示すようにモータ３、４２の電機子部１８とプーリ１０とを接合し、また界磁部１４と圧縮機１とを接合するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の要部を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における横断側面図である。
【図３】本発明による圧縮機の複合駆動装置の全体構成を示す概念図である。
【図４】第２実施例の要部を示す縦断面図である。
【図５】第３実施例の要部を示す縦断面図である。
【図６】第４実施例の要部について１つの作動状態を示す縦断面図である。
【図７】第４実施例の要部について他の１つの作動状態を示す縦断面図である。
【図８】第５実施例の要部を示す縦断面図である。
【図９】第１〜第６実施例における作動状態を示す（ａ）は、車速、（ｂ）は内燃機関回転数、（ｃ）は圧縮機回転数、（ｄ）はモータの作動状態、（ｅ）は電磁クラッチの作動状態を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第６実施例の要部を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第７実施例の要部を示す縦断面図である。
【図１２】第７実施例における作動状態を示す（ａ）は、車速、（ｂ）は内燃機関回転数、（ｃ）は圧縮機回転数、（ｄ）はモータの作動状態、（ｅ）は電磁クラッチの作動状態を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明のその他の実施例の基本構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
３ 第１実施例のプーリモータ
３ａ 第２実施例のプーリモータ
３ｂ 第３実施例のプーリモータ
３ｃ 第４実施例のプーリモータ
７ 圧縮機のハウジング
８ 回転筒体（プーリモータのハウジング）
１０ プーリ
１０ａ 第６実施例のプーリ
１０ｂ 第７実施例のプーリ
１１ 一方向クラッチ（連動手段）
１２ 永久磁石
１２ａ 第２実施例の永久磁石
１３ 界磁面
１４ 界磁部
１５ａ 鉄心
１６ａ コイル
１７ 整流子
１８ 電機子部
１９ ブラシ
２１ スリップリング
２３ 導線
２４ 内燃機関（主たる原動機）
２８ バッテリー（電源）
４２ 第６、第７実施例のモータ
４３ モータハウジング
４５ 軸封装置
４８ 電磁クラッチ（断続手段）

Claims (14)

1. 主たる原動機（２４）によって回転駆動されるプーリ（１０）と、
   電機子部（１８）および界磁部（１４）から成り、電源（２８）によって回転駆動されるモータ（３、４２）と、
   流体を圧縮する圧縮機（１）とを有し、
   前記プーリ（１０）および前記モータ（３、４２）の駆動力を選択して前記圧縮機（１）を作動させる圧縮機の複合駆動装置において、
   前記モータ（３、４２）の前記電機子部（１８）および前記界磁部（１４）は、それぞれ独立して回転可能に支持されており、
   前記界磁部（１４）は、一重の回転筒体（８）の内面に直接設けられ、
   前記電機子部（１８）および前記界磁部（１４）は、専用のモータハウジング（４３）内に収容さて前記モータ（４２）を形成し、
   前記モータ（４２）は、前記圧縮機（１）と一体で接合され、
   前記プーリ（１０）は、前記電機子部（１８）および前記界磁部（１４）の一方に機械的に接続され、
   前記圧縮機（１）は、前記電機子部（１８）および前記界磁部（１４）の他方に機械的に接続され、
   前記電機子部（１８）および前記界磁部（１４）の間には、前記プーリ（１０）が回転する時に前記圧縮機（１）側を前記プーリ（１０）の回転に連動させる連動手段（１１）が設けられたことを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
2. 請求項１において、前記モータ（３、４２）の前記界磁部（１４）は、永久磁石（１２）より形成され、
   前記永久磁石（１２）の内面が前記電機子部（１８）の外周面に対向する界磁面（１３）を形成していることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
3. 請求項１において、前記モータ（３、４２）の前記界磁部（１４）は、コイル（１６ａ）を有する鉄心（１５ａ）より形成され、
   前記鉄心（１５ａ）の内面が前記電機子部（１８）の外周面に対向する界磁面（１３）を形成していることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、前記連動手段（１１）は、一方向クラッチ（１１）であり、
   前記一方向クラッチ（１１）は、前記主たる原動機（２４）によって前記圧縮機（１）を回転駆動する時には、前記主たる原動機（２４）のトルクが前記プーリ（１０）から前記一方向クラッチ（１１）を介して前記圧縮機（１）に伝えられる一方、
   前記モータ（３、４２）によって前記圧縮機（１）を回転駆動する時には、前記一方向クラッチ（１１）の空転作用によって、前記プーリ（１０）に対して進角側の回転を許容するように構成されていることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
5. 請求項４において、前記一方向クラッチ（１１）は、前記主たる原動機（２４）によって前記圧縮機（１）を回転駆動しており、且つ、前記モータ（３、４２）を作動させた時には、前記プーリ（１０）の回転数に前記モータ（３、４２）の回転数が上乗せされて前記圧縮機（１）を回転駆動するように構成されていることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、前記圧縮機（１）が可変容量型の圧縮機であることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、前記圧縮機（１）は、固定容量型の圧縮機であり、
   前記プーリ（１０）と前記電機子部（１８）および前記界磁部（１４）の一方との間には、前記プーリ（１０）の回転駆動トルクを断続する断続手段（４８）が設けられたことを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、前記モータ（３、４２）には、前記電機子部（１８）および前記界磁部（１４）の少なくとも一方に対する電力導入手段を備えており、
   前記電力導入手段は、ブラシ（１９）と、スリップリング（２１）および整流子（１７）の少なくとも一方とから構成されていることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
9. 請求項８において、前記電機子部（１８）に前記整流子（１７）が設けられ、前記回転筒体（８）に前記ブラシ（１９）が設けられると共に、前記圧縮機（１）の固定のハウジング（７）に前記スリップリング（２１）が設けられる場合に、前記ブラシ（１９）が前記整流子（１７）と前記スリップリング（２１）に同時に摺動接触することができるように構成されていることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
10. 請求項８ないし請求項９のいずれかにおいて、前記圧縮機（１）が前記プーリ（１０）を介して前記主たる原動機（２４）によって回転駆動される時に、前記ブラシ（１９）が前記スリップリング（２１）あるいは前記整流子（１７）から自動的に離れるように構成されていることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
11. 請求項１において、前記圧縮機（１）内の流体および潤滑油が外部に漏れるのを抑制する軸封装置（４５）が、前記プーリ（１０）と前記モータ（４２）との間に設けられていることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれかにおいて、前記主たる原動機（２４）が車両に搭載された内燃機関（２４）であると共に、アイドルストップ制御が行なわれるものであることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれかにおいて、前記圧縮機（１）が車両用の空調装置における冷媒圧縮機（１）として使用されていることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。
14. 請求項１ないし請求項１３のいずれかにおいて、前記モータ（３、４２）の電源（２８）が、車両に搭載されたバッテリー（２８）であることを特徴とする圧縮機の複合駆動装置。

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