JP4112325B2

JP4112325B2 - ハイブリッド圧縮機

Info

Publication number: JP4112325B2
Application number: JP2002274805A
Authority: JP
Inventors: 俊岡澤
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004108325A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置等に適用され、車両用原動機と内蔵電動モータとの異なる駆動源を有するハイブリッド圧縮機に関し、とくに内蔵電動モータおよび該モータの駆動を制御するインバータへの過負荷を防止し、耐久性を向上できる圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両用空調装置に適用され車両のエンジンと内蔵電動モータとの異なる駆動源を有するハイブリッド圧縮機としては、たとえば、特許文献１に記載されたようなものが知られている。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への切替が行われるようになっている。
【０００３】
しかしながら、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、出力の異なるエンジンと内蔵電動モータとで選択的に切替えて駆動するため、内蔵電動モータおよび該モータを制御するインバータに多大な負荷が加わるおそれがある。つまり、異なる駆動源を切替えて単一の圧縮機構を駆動するハイブリッド圧縮機においては、該ハイブリッド圧縮機の容量は主にエンジンの出力に基づいて設定されるようになっている。したがって、内蔵電動モータにより圧縮機構が駆動される場合には内蔵電動モータに過大な負荷がかかるおそれがある。また、内蔵電動モータの駆動の際には多大な電力を要するとともに、回転制御に伴い頻繁なスイッチング動作も必要になるため、内蔵電動モータの駆動を制御するインバータにも過大な負荷が加わり、インバータが過熱されるおそれもある。なお、インバータの過熱が生じた場合には、内蔵電動モータの回転数を低下させて内蔵電動モータやインバータを保護することも考えられるが、これでは冷房能力が低下し車室温度が上昇するおそれがある。
【０００４】
このような従来のハイブリッド式圧縮機に対し、未だ出願未公開の段階にあるが、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（第１圧縮室）と、内蔵電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構（第２圧縮室）とが一体に組み付けられ、第１圧縮機と第２圧縮機を選択的にまたは同時に駆動可能としたハイブリッド式圧縮機が提案されている（特許文献２）。このような提案においては、エンジンと内蔵電動モータとはそれぞれ別の圧縮機構を駆動するようになっており、各駆動源の出力に応じて各圧縮機構の容量を設定できるので、内蔵電動モータ、インバーターへの過負荷を低減できるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１３０３２３号公報（第２項−４項、第２図等）
【特許文献２】
特願２００１−２８０６３０明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記のような従来のハイブリッド圧縮機の問題点を解消でき、しかも上記本出願人による先の提案による内蔵電動モータ、インバータの保護効果をさらに向上し、圧縮機の耐久性を向上できるハイブリッド圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド圧縮機は、車両用原動機と内蔵電動モータとの異なる駆動源を有するとともに、前記内蔵電動モータの回転数を制御するインバータとを有するハイブリッド圧縮機において、前記インバータに温度センサを設け、該温度センサにより検知されるインバータの発熱温度が予め定められた第１の設定温度値を越えた場合には、内蔵電動モータの駆動を停止し、車両用原動機で圧縮機を駆動することを特徴とするものからなる。
【０００８】
また、本発明は、車両用原動機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圧縮機構とを有するハイブリッド圧縮機（本出願人の先の提案）にも適用できる。この場合、第１圧縮機構と第２圧縮機構とをスクロール型圧縮機構とすれば両圧縮機構の固定スクロールを背中合せに一体形成することもできるので、圧縮機の小型化に寄与することもできる。
【０００９】
また、本発明を、異なる駆動源を同時駆動可能な本出願人の先の提案に適用する場合には、インバータの発熱温度が上記第１の設定温度値よりも低い第２の設定温度値を越えた場合に、内蔵電動モータの回転数を低減し、これと期を一にして車両用原動機を駆動させることもできる。したがって、インバータの発熱温度がより低い段階において、それ以上の負荷を防止することができるので、内蔵電動モータ、インバータをより効果的に保護でき耐久性を向上できる。また、内蔵電動モータの回転数の低減に同期して車両用原動機が駆動されるので、車両用空調装置の圧縮機とした場合には車室温度の上昇を防止することができる。
【００１０】
上記のようなハイブリッド圧縮機においては、内蔵電動モータ駆動中に温度センサにより検知されるインバータの発熱温度が予め設定された第１の設定温度値を越えた場合には、内蔵電動モータの駆動が停止されるとともに、直ちに車両用原動機が駆動され圧縮機の駆動が続行される。したがって、内蔵電動モータおよびインバータへの過負荷を回避することができるので、内蔵電動モータ、インバータを保護することができ圧縮機の耐久性を向上できる。また、内蔵電動モータの停止後も圧縮機は車両用原動機（たとえば、エンジン、電気自動車の電動モータ等）により駆動されるので、車両用空調装置の圧縮機とした場合には車室温度の上昇を防止することができる。なお、上記第１の設定温度値は、内蔵電動モータの出力、インバータの耐熱性を考慮して任意に設定することができる。
【００１１】
また、第１圧縮機構と第２圧縮機構とを有し、該両圧縮機構を同時駆動可能なハイブリッド圧縮機においては、第１の設定温度値とは別に、第１の設定温度値よりも低い第２の設定温度値を予め設定し、インバータの発熱が第２の設定温度値に達した場合には、内蔵電動モータの回転数を低減し、車両用原動機と内蔵電動モータを同時駆動することもできる。したがって、インバータの過熱をより低温の段階で抑制することができるので、内蔵電動モータ、インバータを効果的に保護できる。また、内蔵電動モータの回転数の低減に同期して車両用原動機が駆動されるので、車室温度の上昇を一層効果的に防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。なお、以下の実施態様においては本発明のハイブリッド圧縮機を車両用空調装置の圧縮機とした場合について説明する。
図１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。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。
【００１３】
第１圧縮機構２は後述のようにエンジン１５により駆動され、また、第２圧縮機構３は内蔵電動モータ３２により駆動されるようになっている。エンジン１５、モータ３２はそれぞれ同時にも、単独でも駆動可能になっている。したがって、両圧縮機構２、３も同時駆動、単独駆動が可能になっている。第１圧縮機構２は、端板４と該端板４に一体化された渦巻体５とからなる固定スクロール６と、端板７と該端板７に一体化された渦巻体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の渦巻体５と可動スクロール９の渦巻体８は互いに角度をずらせてかみ合されている。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。
【００１４】
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駆動源としてのエンジン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への動力が伝達されたり遮断されるようになっている。
【００１５】
可動スクロール９の旋回運動に伴って、吸入孔１７ａを有する吸入室１７から圧縮機１内に吸入された流体は、両渦巻体５、８の外端から渦巻体内部に取り込まれる。そして、両渦巻体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に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に穿設された吐出孔１８およびこれに連通される吐出通路１９からハウジング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。
【００１６】
第２圧縮機構３は、端板２１と該端板２１に一体化された渦巻体２２とからなる固定スクロール２３と、端板２４と該端板２４に一体化された渦巻体２５とからなる可動スクロール２６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とは背中合せに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。
【００１７】
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に一定の遊び量をも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圧縮機構３のみを駆動する第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により自転が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。
【００１８】
可動スクロール２６の旋回運動に伴って吸入孔３８ａ、吸入室３８から圧縮機１内に吸入された流体は、両渦巻体２２、２５の外端から渦巻体内部に取り込まれる。そして両渦巻体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に向かって移動されるに伴って流体が圧縮され、端板２１に設けられた吐出孔３７およびこれに連通される吐出通路１９から吐出室２０内へと吐出されるようになっている。
【００１９】
吐出通路１９の吐出孔１８、３７との連通部には球状の吐出弁３９が設けられており、該吐出弁３９が移動することにより、吐出孔１８、３７のいずれか一方を閉塞したり、吐出孔１８、３７の両方を開放したりするようになっている。つまり、エンジン１５により第１圧縮機構２のみが駆動された際には、吐出孔１８からの流体により吐出弁３９は吐出孔３７側に移動され、該吐出孔３７が閉塞され吐出孔１８が開放される。一方、内蔵電動モータ３２により第２圧縮機構のみが移動された際には、吐出孔３７からの流体により吐出弁３９は吐出孔１８側に移動され、該吐出孔１８が閉塞され吐出孔３７が開放される。さらに、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とが同時に駆動された際には吐出弁３７は図１に示すように吐出孔１８、３７の双方を開放する位置に移動されるようになっている。
【００２０】
内蔵電動モータ３２には、該モータ３２を制御するインバータ４０が電気的に接続されている。また、インバータ４０には該インバータ４０の発熱温度を検知する温度センサ４１が設けられている。温度センサ４１で検知されたインバータ４０の発熱温度は、ハイブリッド圧縮機１が含まれる車両用空調装置全体を制御する空調制御装置４２に送られるようになっている。したがって、内蔵電動モータ３２の駆動時には常にインバータ４０の発熱温度が空調制御装置４２により把握されるようになっている。
【００２１】
本実施態様においては、空調制御装置４２において、該装置４２に予め入力された第１設定温度値とセンサ４１で検知されたインバータ４０の発熱温度が比較される。そして、インバータ４０の発熱温度が第１の設定温度値を越えた場合には、空調制御装置４２から信号が発せられ内蔵電動モータ３２の駆動が直ちに停止されるようになっている。したがって、インバータ４１の過熱が防止され、インバータ４１、内蔵電動モータ３２が保護される。また、内蔵電動モータ３２の単独駆動時に上記現象が起きた場合には、空調制御装置４２からの信号によりクラッチ機構１６がオンとされエンジン１５の動力により直ちに第１駆動機構２が駆動されるようになっている。したがって、車室温度の上昇が防止されるようになっている。
【００２２】
さらに、本実施態様のように、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とが同時駆動可能なハイブリッド圧縮機１においては、内蔵電動モータ３２の回転数を低減し、第２圧縮機構３の吐出能力が低下した際にはエンジン１５により駆動される第１圧縮機構２を駆動させて吐出能力の低下を補うことができる。このため、上記のような第１の設定温度値に加えて、該第１の設定温度値よりも低温の第２の設定温度値を空調制御装置４２に設定しておくことができる。つまり、温度センサ４１により検知されるインバータ４０の発熱温度が第２の設定温度値に達した場合には、空調制御装置４２から信号を発し内蔵電動モータ３２の回転数を低減し、インバータ４０の過熱を防止しつつモータ３２の駆動を続行し、これに伴い低減された第２圧縮機構３の吐出能力の低下分をエンジン１５により駆動される第１圧縮機構２で補うことができる。
【００２３】
したがって、インバータ４０の過熱をより低温の段階で効果的に抑制することができるので、内蔵電動モータ３２、インバータ４０を確実に保護することができる。また、内蔵電動モータ３２の回転数の低減に伴う第２圧縮機構の吐出容量の低下は第１圧縮機構２の駆動により十分に補うことができるので、車室温度の上昇を確実に防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハイブリッド圧縮機によるときは、インバータの発熱温度が予め定められた設定温度値を越えた場合には、内蔵電動モータの駆動が停止または回転数が低減されるとともに、その後はエンジンあるいはエンジンと回転数が低減された内蔵電動モータにより圧縮機が駆動されるので、内蔵電動モータ、インバータを確実に保護し圧縮機の耐久性を向上しつつ、車両用空調装置の圧縮機に適用した際には車室内温度の上昇を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るハイブリッド圧縮機の縦断面図である。
【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端板
５、８、２２、２５渦巻体
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、３８吸入室
１７ａ、３８ａ吸入孔
１８、３７吐出孔
１９吐出通路
２０吐出室
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
３９吐出弁
４０インバータ
４１温度センサ
４２空調制御装置

Claims

車両用原動機と内蔵電動モータとの異なる駆動源を有するとともに、前記内蔵電動モータの回転数を制御するインバータとを有するハイブリッド圧縮機において、前記インバータに温度センサを設け、該温度センサにより検知されるインバータの発熱温度が予め定められた第１の設定温度値を越えた場合には、内蔵電動モータの駆動を停止し、車両用原動機で圧縮機を駆動することを特徴とするハイブリッド圧縮機。
前記ハイブリッド圧縮機が、車両用原動機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圧縮機構とを有している、請求項１のハイブリッド圧縮機。
前記第１圧縮機構と第２圧縮機構とが、スクロール型圧縮機構であり、前記両圧縮機構の固定スクロールが背中合せに一体形成されている、請求項２のハイブリッド圧縮機。
前記インバータの発熱温度が、前記第１の設定温度値よりも低い第２の設定温度値を越えた場合には、内蔵電動モータの回転数を低減し、車両用原動機と内蔵電動モータとを同時駆動させる請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド圧縮機。