JPH1162826A - 複合型圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンにより圧縮機構を起動する時のショ
ックを小さくする。 【解決手段】 エンジンによりヨーク４０２とともに永
久磁石４０１をさせ、回転子４０３周りに回転磁界を発
生させる。これにより、電動モータ部４００は誘導電動
機のごとく、誘導電動機の２次巻線に相当する回転子４
０３の巻線に誘導電流が誘起されるので、回転子４０３
を回転駆動させるトルクが発生する。したがって、電動
モータ部４００が磁気継手として作動するので、起動時
のショックを小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータとエン
ジン等の電動モータ以外の外部駆動源とにより駆動され
る複合型圧縮装置（ハイブリッド型圧縮機）に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えば実開平６−８７６７８号公報に記
載の発明では、エンジン停止時には、電動モータにより
複合型圧縮装置の圧縮機構を駆動し、エンジン稼働時に
は、Ｖベルトおよび電磁クラッチを介してエンジンの駆
動力を圧縮機構の可動部に伝達して圧縮機構を駆動して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の発明では、電動モータの回転子と圧縮機構の可動部
とが一体的に回転するため、エンジン側から見た複合型
圧縮装置の回転系の慣性モーメントが、エンジンのみに
よって駆動される圧縮機の回転系の慣性モーメントに比
べて大きくなる。このため、電磁クラッチを繋いだ時の
衝撃（ショック）が大きいので、回転子のシャフトやＶ
ベルト等の駆動系の損傷を招くおそれがある。

【０００４】また、上記公報に記載の複合型圧縮装置を
車両用冷凍サイクルに用いた場合には、電磁クラッチを
繋いだ時の衝撃（ショック）が乗員に伝わり、乗員に対
して不快感を与えてしまう。本発明は、上記点に鑑み、
外部駆動源により圧縮機構を駆動する時の衝撃を小さく
することを目的とする。

【０００５】

【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用いる。請求項１〜
４に記載の発明では、外部駆動源に連動して回転するヨ
ーク（４０２）と、ヨーク（４０２）内で回転するとと
もに、圧縮機構（２００）の可動部（２０１）に連結さ
れた回転子（４０３）とを備え、外部駆動源により圧縮
機構（２００）を稼働させるときには、磁気を帯びたヨ
ーク（４０２）を外部駆動源より回転させて回転子（４
０３）周りに回転磁界を発生させ、その回転磁界により
回転子（４０３）を回転駆動することを特徴とする。

【０００６】これにより、外部駆動源から圧縮機構（２
００）に駆動力を伝達する電磁クラッチを廃止できると
ともに、ヨーク（４０２）および回転子（４０３）は、
電磁継手として作用するので、電磁クラッチのごとく、
摩擦力によって駆動力を伝達する手段に比べて、外部駆
動源の駆動力を圧縮機構（２００）に滑らかに伝達する
ことができる。したがって、外部駆動源により圧縮機構
（２００）を駆動する時のショックを小さくすることが
できるので、駆動系の損傷を防止することができる。

【０００７】また、本発明に係る複合型圧縮装置を車両
用冷凍サイクルに用いた場合には、圧縮機構（２００）
を外部駆動源にて起動する時のショックを緩和すること
ができるので、乗員に対して不快感を与えることを防止
することができる。また、本発明では、外部駆動源、圧
縮機構（２００）および電動モータ部（４００）間の駆
動力の伝達にあたって、電磁クラッチ等の断続可能に駆
動力を伝達する機能のみを有するクラッチ専用機構を有
しておらず、外部駆動源から圧縮機構（２００）への駆
動力を伝達は、電動モータ部（４００）を電磁継手とし
て利用することにより行っている。したがって、複合型
圧縮装置全体の機構を簡素化することができるので、複
合型圧縮装置の小型化を図りつつ、製造原価低減を図る
ことができる。

【０００８】因みに、本明細書でいう圧縮機構とは、気
体等の圧縮性流体を圧縮する機構は勿論、液体等の非圧
縮性流体を圧送するポンプ機構をも包含する概念であ
る。ところで、複合型圧縮装置では、上記公報に記載の
ごとく、外部駆動源にて圧縮機構（２００）を駆動する
際に可動部（２０１）とともに回転子（４０３）を回転
させて発電を行うことができる。

【０００９】しかし、上記公報に記載の発明では、回転
子と可動部とが一体的に回転するため、圧縮機構のみ稼
働させる、または発電のみを行うといったことができな
い。このため、上記公報に記載の発明を車両用冷凍サイ
クルの圧縮装置のごとく、圧縮装置をエンジンの稼働に
必ず連動させて行う必要がない装置においては、以下の
ような問題が発生する。

【００１０】すなわち、発電は、エンジン稼働中は常に
行うのに対して、車両用冷凍サイクルは、電磁クラッチ
を制御して必要に応じて圧縮機装置を作動させるもので
ある。したがって、上記公報に記載の複合型圧縮装置で
は、発電を行う際には必ず圧縮機構を稼働してしまうた
め、エンジンは、発電を行う際に、圧縮機構を稼働させ
るという不必要な仕事をする必要があり、エンジンの燃
料消費率の悪化を招いてしまう。

【００１１】そこで、請求項２に記載の発明では、電動
モータ部（４００）にて発電させるときには、外部駆動
源よりヨーク（４０２）を回転させた状態で、停止機構
（３００）により前記可動部（２０１）の回転を停止す
ることを特徴とする。これにより、後述するように、圧
縮機構（２００）を稼働させることなく、発電を行うこ
とができるので、外部駆動源は、電動モータ部（４０
０）にて発電を行う際に、圧縮機構（２００）を稼働さ
せるという不必要な仕事をしない。

【００１２】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態記載の具体的手段との対−応関係を示す
ものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）本実施形態は、本発明に係る複合型圧
縮装置（以下、圧縮装置と略す。）１００を車両用冷凍
サイクル用の圧縮装置に適用したものであって、図１は
圧縮装置１００の断面図である。

【００１４】２００は冷媒（流体）を吸入圧縮する圧縮
機構であり、この圧縮機構２００は、可動スクロール
（可動部）２０１および固定スクロール（固定部）２０
２を有する周知のスクロール型圧縮機構である。また、
固定スクロール２０２はフロントハウジング２０３にボ
ルト（図示せず）により固定されており、一方、可動ス
クロール２０１は、フロントハウジング２０３および固
定スクロール２０２により形成された空間２０４内に配
設された状態で、スクロールシャフト２０５により回転
（旋回）駆動される。

【００１５】なお、スクロールシャフト２０５の一端側
には、スクロールシャフト２０５の回転軸線から所定量
偏心した位置に偏心部（クランク部）２０６が形成され
ており、可動スクロール２０１は、偏心部２０６に配設
された略円筒状のブッシング２０７および軸受２０８を
介して偏心部２０６に組付けられている。因みに、２０
９は、可動スクロール２０１と一体に回転するととも
に、可動スクロール２０１の回転（旋回）に伴って可動
スクロール２０１に作用する遠心力を相殺するバランサ
であり、２１０はスクロールシャフト２０５を回転可能
に支持する軸受である。

【００１６】また、２１１は、固定スクロール２０２の
端板部２０２ａにボルト（図示せず）により固定された
リアハウジングであり、このリアハウジング２１１およ
び端板部２０２ａにより吐出ポート２０２ｂから吐出さ
れる冷媒の吐出室２１２が形成されている。そして、リ
アハウジング２１１には、冷媒中に混合した潤滑油を冷
媒から分離抽出するオイルセパレータ２１３、およびオ
イルセパレータ２１３にて分離抽出された潤滑油が滞留
するオイル溜まり室２１４が形成されている。なお、オ
イル溜まり室２１４は、冷媒が吸入される吸入ポート２
１５に連通しており、オイル溜まり室２１４に滞留した
潤滑油は、吸入ポート２１５から冷媒が作動室Ｖ_C に吸
入されるときの吸入負圧により冷媒とともに作動室Ｖ_C
に吸入されて摺動部の潤滑を行う。

【００１７】因みに、作動室Ｖ_C とは、両スクロール２
０１、２０２によって形成される空間であって、可動ス
クロール２０１の回転とともに体積が拡大縮小する空間
を言う。また、バランサ２０９の外周壁２０９ａには、
図２に示すように、バランサ２０９の径外方側に向けて
突出する段差部（係止部）３０１が形成され、一方、外
周壁２０９ａに対応するフロントハウジング２０３に
は、バランサ２０９の径方向（可動スクロール２０１の
回転軸方向に対して直交する方向）に可動する停止ピン
３０２が配設されている。

【００１８】また、３０３は停止ピン３０２の先端を外
周壁２０９ａに押し付ける向きに可動させるソレノイド
コイル（電磁駆動部）であり、３０４はソレノイドコイ
ル３０３により発生する電磁力と反対向き（バランサ２
０９の径外方向き）の弾性力を発生するバネ（弾性体）
である。ところで、フロントハウジング２０３を挟んで
可動クロール２０１と反対側には、図１に示すように、
圧縮機機構２００（可動クロール２０１）を駆動する直
流電動モータ部（以下、モータ部と略す。）４００が構
成されている。

【００１９】そして、このモータ部４００は、永久磁石
４０１が内壁面に配設されたヨークハウジング（以下、
ヨークと略す。）４０２と、このヨーク４０２内で回転
する回転子（アーマチャ）４０３と、コンミテータ（ス
リップリング）４０４ａおよびブラシ４０４ｂからなる
給電部４０４とを有して構成されている。また、ヨーク
４０２は、軸受４０５を介してフロントハウジング２０
３に対して回転子４０３周りに回転可能に支持されてお
り、このヨーク４０２は、ヨーク４０２のフロントハウ
ジング２０３側端部に一体形成されたプーリ部４０２ａ
に掛けられたベルト（図示せず）を介してエンジン（図
示せず）の稼働に連動して回転する。

【００２０】一方、回転子４０３のモータシャフト４０
３ａは、その端部に形成されたスプラインによりスクロ
ールシャフト２０５に結合されている。このため、モー
タシャフト４０３ａ（回転子４０３）とスクロールシャ
フト２０５（可動スクロール２０１）とは、常に一体的
に回転ないし停止する。因みに、４０６ａ、４０６ｃ
は、モータシャフト４０３ａ（回転子４０３）を回転可
能に支持する軸受であり、４０６ｂはシャフトシールで
ある。

【００２１】なお、図３はモータ部４００（回転子４０
３）の電気結線図であり、４０７は回転子４０３の巻線
を示し、４０８は車両に搭載されたバッテリを示し、４
０９は整流器を示している。また、４１０は巻線４０７
の巻線端子を示し、４１１はバッテリ４０８のバッテリ
端子を示しており、これら端子４１０、４１１は制御装
置（図示せず）により、それらの結線状態が切り換えら
れる。

【００２２】次に、本実施形態に係る圧縮装置１００の
作動を述べる。 １．エンジン（外部駆動源）停止時にモータ部４００に
より圧縮機構２００を駆動する場合 巻線端子４１０とバッテリ端子４１１とを接続し（図４
参照）、回転子４０３（巻線４０７）に通電する。

【００２３】これにより、エンジンの圧縮反力が回転子
４０３（巻線４０７）とヨーク４０２との間に発生する
電磁トルクに比べて十分に大きいため、回転子４０３の
みが回転し、圧縮機構２００（可動スクロール２０１）
が駆動される。 ２．エンジン稼働時にエンジンにより圧縮機構２００を
駆動する場合 巻線４０７を巻線端子４１０にて短絡させて閉回路を構
成する（図５参照）。

【００２４】これにより、ヨーク４０２とともに永久磁
石４０１が回転子４０３周りに回転するので、回転子４
０３周りに回転磁界が発生することとなる。したがっ
て、モータ部４００は誘導電動機（インダクションモー
タ）と相似状態になるので、誘導電動機の２次巻線に相
当する巻線４０７に誘導電流が誘起され、回転子４０３
を回転駆動させるトルクが発生する。

【００２５】このため、回転子４０３は、巻線４０７に
誘起された誘導電流に応じた速度差（ヨーク４０２と回
転子４０３との回転速度差）を有してヨーク４０２とと
もに回転するので、エンジンからの駆動力がモータシャ
フト４０３ａを介して可動スクロール２０１に伝達さ
れ、圧縮機構２００が駆動される。 ３．エンジン稼働時にモータ部４００にて発電する場合 巻線端子４１０とバテッリ端子４１１とを整流器４０９
を介して接続する（図６参照）とともに、ソレノイドコ
イル３０３に通電する。

【００２６】これにより、停止ピン３０２の先端がバラ
ンサ２０９の外周壁２０９ａに接触するとともに（図７
参照）、可動スクロール２０１（バランサ２０９）がエ
ンジンからの駆動力を受けて回転してゆき、段差部３０
１が停止ピン３０２の先端にて係止される（図８参
照）。このため、可動スクロール２０１の回転が停止す
ると同時に回転子４０３が停止するため、巻線端子４１
０に誘導起電力が発生して発電が行われ、その発電され
た電力がバッテリ４０８に充電される。

【００２７】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、前述のごとく、圧縮機構２００を稼働さ
せることなく、発電を行うことができるので、エンジン
は、発電を行う際に、圧縮機構２００を稼働させるとい
う不必要な仕事をしない。したがって、エンジンの燃料
消費率の向上を図ることができる。

【００２８】また、本実施形態では、エンジン、圧縮機
構２００およびモータ部４００間の駆動力の伝達にあた
って、電磁クラッチ等の断続可能に駆動力を伝達する機
能のみを有するクラッチ専用機構を有しておらず、エン
ジンから圧縮機構２００への駆動力を伝達は、モータ部
４００を電磁継手（電磁カップリング）として利用する
ことにより行っている。

【００２９】したがって、電磁クラッチのごとく、摩擦
力によって駆動力を伝達する手段に比べて、エンジンの
駆動力を圧縮機構２００に滑らかに伝達することができ
るので、エンジンにより圧縮機構２００を駆動する時の
ショックを小さくすることができる。延いては、スクロ
ールシャフト２０５やモータシャフト４０３ａ等の駆動
系の損傷を防止することができるとともに、エンジンに
て起動する時のショックを緩和することができるので、
乗員に対して不快感を与えることを防止することができ
る。

【００３０】また、電動モータ部４００を電磁継手（電
磁カップリング）として利用しているので、電磁クラッ
チを廃止することができ、圧縮装置１００全体の機構を
簡素化することができるとともに、圧縮装置１００の小
型化を図ることができる。したがって、圧縮装置１００
の製造原価低減を図りつつ、車両への搭載性を向上させ
ることができる。

【００３１】なお、本実施形態によれば、圧縮装置１０
０のモータ部４００により発電を行うことができるの
で、車両の発電機の容量の小型化または廃止を図ること
ができる。ところで、巻線４０７の抵抗値を変化させる
ことにより、ヨーク４０２と回転子４０３との回転速度
差を変化させることができるので、巻線４０７の抵抗値
を変化させることにより、圧縮機構２００の運転状態状
態を制御することができる。したがって、電磁クラッチ
等で圧縮機構２００の運転状態状態を制御する手段に比
べて、容易に圧縮機構２００の運転状態状態を制御する
ことができる。

【００３２】因みに、上記公報に記載の複合型圧縮装置
では、回転子の径外方側に相当する部位にプーリが形成
されているのに対して、本実施形態では、図１に示すよ
うに、回転子４０３の径寸法の影響を受けない部位（巻
線４０７が存在しない部位）に相当する部位にプーリ４
０２ａが形成されている。このため、本実施形態では、
上記公報に記載の複合型圧縮装置に比べて、プーリ４０
２ａの径寸法を比較的自由に設定することができるの
で、圧縮装置１００の容量に適した回転数にて圧縮装置
１００を回転駆動することができるようにプーリ４０２
ａの径寸法を選定することができる。

【００３３】（第２実施形態）上述の実施形態では、段
差部３０１、停止ピン３０２およびソレノイドコイル３
０３により可動スクロール２０１の回転を停止させる停
止機構３００（図１参照）を構成したが、本実施形態で
は、図９に示すように、圧縮機２００の吐出ポート２０
２ｂに電磁弁３０５を配設し、電磁弁３０５により吐出
ポート２０２ｂを開閉することによって停止機構３００
を構成したものである。

【００３４】以下、本実施形態に係る停止機構３００の
作動原理を述べる。すなわち、吐出ポート２０２ｂを閉
じた状態で、可動スクロール２０１を所定量回転させる
ことにより、オイル溜まり室２１４に滞留していた潤滑
油を吸入ポート２１５より作動室Ｖ_C 内に吸入させると
ともに作動室Ｖ_C 内の圧力を上昇させる。そして、ヨー
ク４０２と回転子４０３との間に発生するトルクより可
動スロール２０１に作用する圧縮反力が大きくなったと
き、可動スクロール２０１が停止する。

【００３５】ところで、上述の実施形態では、圧縮機構
２００としてスクロール型圧縮機構を用いたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、斜板型圧縮機構等の
その他の圧縮機構およびポンプ機構を用いてもよい。ま
た、上述の実施形態では、ヨーク４０２に永久磁石４０
１を配設することによりヨーク４０２に磁界を発生させ
たが、誘導電動機のごとく、ヨーク４０２に磁極鉄心お
よび巻線を配設することによりヨーク４０２に磁界を発
生させてもよい。

【００３６】また、上述の実施形態では、ヨーク４０２
に永久磁石４０１を配設し、回転子４０３に巻線を配設
したが、回転子４０３に永久磁石を配設し、ヨーク４０
２に磁極鉄心および巻線を配設してもよい。これによ
り、ヨーク４０２の回転とともにヨーク４０２の巻線に
誘導電流が発生してヨーク４０２が磁気を帯びるので、
上述の実施形態と同様に回転子４０３が回転する。

【００３７】また、モータ部４００にて発電しない場合
には、停止機構３００を廃止してもい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る複合型圧縮装置の断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】直流電動モータ部（回転子）の電気結線図であ
る。

【図４】エンジン停止時に電動モータ部により圧縮機構
を駆動する場合の直流電動モータ部（回転子）の電気結
線図である。

【図５】エンジン稼働時にエンジンにより圧縮機構を駆
動する場合の直流電動モータ部（回転子）の電気結線図
である。

【図６】エンジン稼働時にモータ部にて発電する場合の
直流電動モータ部（回転子）の電気結線図である。

【図７】図２の状態から可動スクロールの回転が進んだ
状態を示すＡ−Ａ断面図である。

【図８】可動スクロールが停止した状態を示すＡ−Ａ断
面図である。

【図９】第２実施形態に係る複合型圧縮装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

２００…圧縮機構、３００…停止機構、４００…電動モ
ータ部、４０１…永久磁石、４０２…ヨークハウジン
グ、４０３…回転子、４０４…給電部。

フロントページの続き (72)発明者 酒井 猛 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 木下 宏 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 松田 三起夫 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小川 博史 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（２０３）と、 前記ハウジング（２０３）に対して固定した固定部（２
   ０２）、および前記固定部（２０２）に対して可動する
   可動部（２０１）を有して構成され、流体を吸入圧縮す
   る圧縮機構（２００）と、 外部駆動源に連動して回転するヨーク（４０２）、およ
   び前記ヨーク（４０２）内で回転するとともに前記可動
   部（２０１）に連結された回転子（４０３）を有して構
   成された電動モータ部（４００）とを備え、 前記外部駆動源により前記圧縮機構（２００）を稼働さ
   せるときには、磁気を帯びた前記ヨーク（４０２）を前
   記外部駆動源より回転させて前記回転子（４０３）周り
   に回転磁界を発生させ、その回転磁界により前記回転子
   （４０３）を回転駆動することを特徴とする複合型圧縮
   装置。
2. 【請求項２】 前記可動部（２０１）の回転を停止させ
   る停止機構（３００）を備えており、 前記電動モータ部（４００）にて発電させるときには、
   前記外部駆動源より前記ヨーク（４０２）を回転させた
   状態で、前記停止機構（３００）により前記可動部（２
   ０１）の回転を停止することを特徴とする請求項１に記
   載の複合型圧縮装置。
3. 【請求項３】 前記ヨーク（４０２）のうち前記回転子
   （４０３）に面する内壁に配設された永久磁石（４０
   １）と、 前記回転子（４０３）に巻かれた巻線（４０７）とを備
   えており、 前記外部駆動源の回転力により前記圧縮機構（２００）
   を稼働させるときには、前記巻線（４０７）を短絡させ
   て閉回路を構成し、 前記電動モータ部（４００）にて発電させるときには、
   前記巻線（４００）に誘起される起電力を取り出すこと
   を特徴とする請求項１に記載の複合型圧縮装置。
4. 【請求項４】 前記停止機構（３００）は、 前記可動部（２０１）の回転軸方向に対して交差する方
   向に可動する停止ピン（３０２）と、 前記停止ピン（３０２）を可動させる電磁駆動部（３０
   ３）と、 前記可動部（２０９）に形成され、前記停止ピン（３０
   ２）に係止される係止部（３０１）とを有して構成され
   ていることを特徴とする請求項２また３に記載の複合型
   圧縮装置。