(57)【要約】【課題】圧力損失を効果的に防止しつつ、装置の小型化、軽量化を促進でき、装置の設置スペースの狭小化の要請にも機動的に対応可能なハイブリッド圧縮機を提供する。【解決手段】第１駆動源のみにより駆動されるスクロール型の第１圧縮機構と第２駆動源のみにより駆動されるスクロール型の第２圧縮機構とが、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ように一体的に組み付けられ、両圧縮機構から圧縮機の吐出室へそれぞれ独立した吐出通路が設けられたハイブリッド圧縮機であって、一方の圧縮機構から吐出室への吐出通路の断面積が他方の圧縮機構から吐出室への吐出通路の断面積よりも大きいことを特徴とするハイブリッド圧縮機。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１駆動源のみにより駆動されるスクロール型の第１圧縮機構と第２駆動源のみにより駆動されるスクロール型の第２圧縮機構とが、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ように一体的に組み付けられ、両圧縮機構から圧縮機の吐出室へそれぞれ独立した吐出通路が設けられたハイブリッド圧縮機であって、一方の圧縮機構から吐出室への吐出通路の断面積が他方の圧縮機構から吐出室への吐出通路の断面積よりも大きいことを特徴とするハイブリッド圧縮機。
【請求項２】
両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせにかつ一体的に形成されている、請求項１のハイブリッド圧縮機。
【請求項３】
前記断面積の大きい吐出通路が、複数の吐出通路として形成されている、請求項１または２のハイブリッド圧縮機。
【請求項４】
前記複数の吐出通路の吐出室への吐出孔が、一つの吐出弁により同時に開閉される、請求項３のハイブリッド圧縮機。
【請求項５】
前記断面積の大きい吐出通路が、断面形状が長円状の通路に形成されている、請求項１または２のハイブリッド圧縮機。
【請求項６】
前記第１駆動源が車両用原動機からなり、前記第２駆動源が圧縮機に内蔵された電動モータからなる、請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド圧縮機。
【請求項７】
前記車両用原動機により駆動される第１圧縮機構の吐出最大流量の方が前記電動モータにより駆動される第２圧縮機構の吐出最大流量よりも大きく、該第１圧縮機構から前記吐出室へ前記断面積の大きい吐出通路が設けられている、請求項６のハイブリッド圧縮機。
【請求項８】
前記断面積の大きい吐出通路の吐出室への吐出孔および他方の吐出通路の吐出室への吐出孔が、実質的に一つの吐出弁の異なる部分の作動により開閉される、請求項１〜７のいずれかに記載のハイブリッド圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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圧縮機構とが一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ハイブリッド圧縮機としては、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たものが知られている（特許文献１）。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、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、両駆動源をともに最適な効率で駆動させることは困難である。また、吐出時の脈動が発生するおそれもある。
【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スクロール型の第１圧縮機構と、電動モータのみにより駆動されるスクロール型の第２圧縮機構との両固定スクロールを背中合わせに一体に組み付け、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）。
【０００５】
しかし、出力の大きなエンジンにより駆動される第１圧縮機構とエンジンよりも小さな出力の電動モータにより駆動される第２圧縮機構のそれぞれにおいて、吸入容量と吐出容量のバランスをとり最適化を図ろうとすると、第１圧縮機構による流体の吸入量を第２圧縮機構の吸入量よりも大きく（たとえば、２倍程度）設定する必要が生じる。また、吐出時の圧力損失を抑制するためには、吸入量の大きい第１圧縮機構側の吐出流量に合わせて吐出通路の断面積を大きく（たとえば、大径に）設定する必要がある。
【０００６】
このため、両圧縮機構の固定スクロールを背中合わせに配置し、圧縮機構の固定スクロール間に各圧縮機構の吐出通路を形成する場合は、第１圧縮機構から吐出室へ至る吐出通路の断面積に応じて両固定スクロール間の寸法を設定する必要が生じる。したがって、その分圧縮機自身の軸方向の寸法の延長を招くおそれがある。また、このような構造で両圧縮機構の固定スクロールを１つの固定スクロール部材により一体に形成した場合には固定スクロール部材の駄肉が多くなり、装置の軽量化の要請に対応できなくなるおそれがある。なお、近年、車両用空調装置の分野においては、設置スペースの狭小化が図られており、圧縮機１自身の小型化、とくに軸方向の寸法の短縮が求められている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１３０３２３号公報（第２頁、第２図）
【０００８】
【特許文献２】
特願２００２−０３１６６４号（第１図）
【０００９】
【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に着目し、上記本出願人による先の提案を前提とし、装置のさらなる小型化、軽量化を促進し設置スペースの狭小化に対応でき、しかも低コストで製造できるハイブリッド圧縮機を提供することにある。
【００１０】
【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、第１駆動源のみにより駆動されるスクロール型の第１圧縮機構と第２駆動源のみにより駆動されるスクロール型の第２圧縮機構とが、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ように一体的に組み付けられ、両圧縮機構から圧縮機の吐出室へそれぞれ独立した吐出通路が設けられたハイブリッド圧縮機であって、一方の圧縮機構から吐出室への吐出通路の断面積が他方の圧縮機構から吐出室への吐出通路の断面積よりも大きいことを特徴とするものからなる。
【００１１】
上記両圧縮機構の固定スクロールは背中合わせにかつ一体的に、たとえば一つの固定スクロール部材から形成できる。両圧縮機構の固定スクロールを背中合わせにかつ一体的に形成すれば、圧縮機の軸方向に対する寸法を短縮でき、装置の小型化に寄与できる。また、部品点数の低減により装置の軽量化、製造コストの低減を促進できる。さらに、両固定スクロールの間に吐出通路を形成すれば軸方向への装置の小型化をさらに促進できる。
【００１２】
上記断面積の大きい通路は、単一の吐出通路として形成してもよいが、複数の吐出通路から形成することも可能である。複数の吐出通路を両固定スクロール間において圧縮機の周方向に角度をずらせて配列すれば、吐出通路の断面積を増大しても両固定スクロール間の寸法、ひいては圧縮機の軸方向の寸法を短縮できる。また、単一の吐出通路から形成する場合においても、たとえば断面形状を圧縮機の周方向に延びる長円状に形成すれば同様に圧縮機の軸方向の寸法を短縮できる。
【００１３】
また、断面積の大きい吐出通路を複数の吐出通路から形成する場合には、各吐出通路の吐出孔を一つの吐出弁により同時に開閉することもできる。たとえば、上記複数の吐出通路を圧縮機の周方向に角度をずらせて配置すれば吐出孔も前記方向に配列されるので、一つの弁（たとえば、リード弁）を用いて各吐出孔を同時に開閉することが可能になる。
【００１４】
また、断面積の大きい吐出通路の吐出孔および他方の吐出通路の吐出孔は、実質的に一つの吐出弁の異なる作動により開閉することもできる。たとえば、リード弁の一端側で断面積の大きい吐出通路の吐出孔を開閉し、リード弁の他端側で他方の吐出通路の吐出孔を開閉するようにすればよい。このように、吐出弁を共通化し部品点数を低減することにより、部品点数の増加が防止され、組み立て作業性を向上しつつコストダウンを達成できる。
【００１５】
上記第１駆動源および第２駆動源はとくに限定されるものではなく、第１駆動源としては車両用原動機を挙げることができる。一方、第２駆動源としては、たとえば圧縮機に内蔵される電動モータを挙げることができる。なお、本明細書中における車両用原動機は、内燃機関からなる車両走行用のエンジンと、電気自動車における車両走行用の電動モータとを含む概念である。
【００１６】
上記第２駆動源としての電動モータは、圧縮機に内蔵されるものであるから小型であることが好ましい。このため、車両用原動機に比べればトルクは小さい。したがって、第１駆動源としての車両用原動機により駆動される第１圧縮機構の吐出最大流量を第２圧縮機構の吐出最大流量よりも大きく設定することが好ましい。この場合、上記断面積の大きい吐出通路は、第１圧縮機構から吐出室へと至る吐出通路である。
【００１７】
上記のようなハイブリッド圧縮機においては、各圧縮機構毎にそれぞれ独立した吐出通路が設けられており、また、一方の吐出通路は他方の吐出通路よりも断面積が大きく設定されている。つまり、上記のようなハイブリッド圧縮機においては、各圧縮機構の吐出最大流量に差があってもこれに合わせて対応する吐出通路の断面積が設定されるので、圧力損失を効果的に防止できる。たとえば、吐出最大流量の大きい圧縮機構側の吐出通路の断面積を、吐出最大流量の小さい圧縮機構側の吐出通路の断面積よりも大きく設定すれば圧力損失を確実に防止できる。また、吐出通路を、両固定スクロール間の周方向に角度をずらせて配列された複数の吐出通路として形成したり、あるいは吐出通路の断面を圧縮機の周方向に延びる長円状に形成すれば、圧縮機の軸方向の寸法の延長を抑制あるいはそのままで吐出通路の断面積のみを拡大できる。
【００１８】
【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。
図１ないし図４は、本発明の第１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、フロントハウジング２とリアハウジング３とを有している。フロントハウジング２とリアハウジング３との間には、スクロール型の第１圧縮機構４とスクロール型の第２圧縮機構５の両圧縮機構の固定スクロールを構成する固定スクロール部材６が設けられている。フロントハウジング２、固定スクロール部材６、リアハウジング３は通しボルト５６により締結されている。本実施態様においては、両圧縮機構４、５の固定スクロールは、図１、図３に示すように背中合わせにかつ一体的に形成されている。
【００１９】
固定スクロール部材６の外周面には、吸入室７および吐出室８を形成するためのカップ状の吸入室、吐出室の形成用部材９が接合されている。吸入室７および吐出室８は、固定スクロール部材６の外周面と形成用部材９に囲まれた空間として形成されている。形成用部材９の内部には、壁１０が設けられており、壁１０により吸入室７と吐出室８とが区画されている。
【００２０】
また、固定スクロール部材６には、吸入室７と圧縮機１の内部とを連通する吸入孔１１が設けられている。吸入孔１１は、固定スクロール部材６の周方向、換言すれば圧縮機１の周方向に複数配列されている。
【００２１】
また、固定スクロール部材６の内部には、第１圧縮機構４から吐出室へと至る第１吐出通路１２が設けられている。第１吐出通路１２は、図２、図３に示すように２つの吐出通路１３、１４から形成されている。第１吐出通路１２を形成する吐出通路１３、１４は吐出孔１５、１６を介して吐出室８に連通されている。吐出通路１３、１４は、圧縮機１の周方向に角度をずらせて配列されている。また、固定スクロール部材６の内部には、第２圧縮機構５から吐出室８へと至る第２吐出通路１７が設けられている。第２吐出通路１７は吐出孔１８を介して吐出室８に連通されている。
【００２２】
本実施態様においては、第１圧縮機構４は車両用原動機１９のみにより駆動され、第２圧縮機構５は圧縮機１内に内蔵された電動モータ２０のみにより駆動されるようになっている。そして、両圧縮機構４、５の吐出最大容量は第２圧縮機構５よりも第１圧縮機構４の方が大きく設定されている。このため、圧力損失防止の観点から、第２吐出通路１７の断面積よりも複数の吐出通路１３、１４により形成される第１吐出通路１２の断面積の方が大きく設定されている。
【００２３】
吐出室８内には、吐出孔１５、１６、１８を開閉可能な吐出弁としてのリード弁２１が設けられている。リード弁２１は、図４に示すように圧縮機１の周方向に配列される各吐出孔を同時に開閉可能になっている。具体的には、リード弁２１の一端側２４により吐出孔１５、１６が開閉され、他端側２５により吐出孔１８が開閉されるようになっている。つまり、本実施態様においては、一つのリード弁２１の異なる部分の作動により吐出孔１５、１６および／または吐出孔１８が開閉されるようになっている。なお、リード弁２１は、該弁２１のリフト量を規制するリテーナ２２とともに、ボルト２３により固定スクロール部材６に固定されている。
【００２４】
第１圧縮機構４は、固定スクロール部材６と該固定スクロール部材６に一体に形成されたうず巻体２６とからなる固定スクロール２７と、端板２８と該端板２８に一体に形成されたうず巻体２９とからなる可動スクロール３０とを有している。固定スクロール２７のうず巻体２６と可動スクロール３０のうず巻体２９は互いに角度をずらせて噛み合わされている。
【００２５】
主軸（駆動軸）３１は実質的に水平方向（図１の左右方向）に配置されており、本実施態様のハイブリッド圧縮機１は横型圧縮機として構成されている。主軸３１の一端には、クランク機構３２が形成されている。クランク機構３２のクランクピン３３は、主軸３１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３４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３４は可動スクロール３０の突起内に挿入されたドライブベアリング３５に回転自在に挿入されている。主軸３１の他端には第１駆動源としての車両用原動機１９からの動力を主軸に伝達する電磁クラッチ３６が設けられている。原動機１９と電磁クラッチ３６はプーリ３７を介して連結されている。
【００２６】
電磁クラッチ３６は、主軸３１に固定されたクラッチアーマチュア３８と、プーリ３７とクラッチアーマチュア３８を着脱させ、クラッチ３６をオン、オフする電磁石３９とを有している。
【００２７】
本実施態様においては、第１圧縮機構４のみを駆動する車両走行用の原動機１９からの動力が電磁クラッチ３６を介して主軸３１に伝達されると、クランクピン３３が挿入嵌合される偏心ブッシュ３４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４０により自転が阻止された可動スクロール３０に旋回運動が付与されるようになっている。
【００２８】
可動スクロール３０の旋回運動に伴って吸入孔１１からハイブリッド圧縮機１内に吸入された流体（たとえば、冷媒）は、うず巻体２６、２９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２６、２９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、固定スクロール部材６に穿設された穴６０、第１吐出通路１２から両圧縮機構４、５の上方の位置に配置された吐出室８を介して外部回路の高圧側に流出されるようになっている。
【００２９】
一方、第２圧縮機構５は、固定スクロール部材６と該固定スクロール部材６に一体に形成されたうず巻体４１とからなる固定スクロール４２と、端板４３と該端板４３に一体に形成されたうず巻体４４とからなる可動スクロール４５とを有している。本実施態様においては両圧縮機構４、５の固定スクロール２７、４２はスクロール部材６に一体形成されており、かつ、固定スクロール２７、４２は背中合わせに配置されている。したがって、ハイブリッド圧縮機１の主軸３１の軸方向の大型化が抑制され横型圧縮機としてのコンパクト化が図られている。
【００３０】
駆動軸４６の一端には、クランク機構４７が形成されている。クランク機構４７のクランクピン４８は、駆動軸４６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４９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４９は可動スクロール４５の突起内に設けられたドライブベアリング５０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５のみを駆動する第２駆動源は圧縮機１内に内蔵された電動モータ２０からなっている。そして、電動モータ２０からの動力が駆動軸４６に固定された回転子５２に伝達されるとクランクピン４８が挿入嵌合される偏心ブッシュ４９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５３により自転が阻止された可動スクロール４５に旋回運動が付与されるようになっている。電動モータ２０にはコネクタ５４が連結されている。なお、５５は電動モータ２０の固定子を示している。
【００３１】
可動スクロール４５の旋回運動に伴って吸入孔１１から圧縮機１内に流入した流体は、第２圧縮機構５の角度をずらせて噛み合わされた両うず巻体４１、４４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４１、４４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圧縮され、固定スクロール部材６に穿設された穴６１、第２吐出通路１７から吐出室８へと送られるようになっている。
【００３２】
本実施態様のようなハイブリッド圧縮機においては、各圧縮機構４、５にそれぞれ独立した吐出通路１２、１７が設けられており、また、吐出最大流量の大きい第１圧縮機構４側の第１吐出通路１２の断面積は、吐出最大流量の小さい第２圧縮機構５側の第２吐出通路１７の断面積よりも大きく設定されている。つまり、各圧縮機構４、５の吐出最大流量に合わせて吐出通路１２、１７の断面積が設定されているので、吐出時の圧力損失を効果的に防止することができる。
【００３３】
また、第１吐出通路１２の断面積は、第２吐出通路１７の断面積よりも大きく設定されているが、これは第１吐出通路１２を、圧縮機１の周方向に角度をずらせて配列された吐出通路１３、１４から形成することにより達成されているので、第１吐出通路１２の断面積を大きくしても固定スクロール２４、４２間の寸法（固定スクロール部材６の厚み寸法Ａ）を短縮でき、圧縮機１自身の軸方向の寸法が延長されることはない。また、圧縮機１の軸方向の寸法を変えることなく固定スクロール部材６の厚み寸法Ａが短縮されることにより、装置の小型化、軽量化を達成できる。また、併せて電動モータ２０の圧縮機軸方向への収納スペースを十分に確保できる。たとえば、圧縮機の軸方向の寸法を短縮するために、電動モータ２０のトルクを維持しつつ電動モータ２０の寸法を上記方向に、たかだか２ｍｍ短縮しようとするだけで、電動モータ２０の直径は約１０ｍｍ増大し、重量は３００ｇも増加する。しかし、本実施態様においては、電動モータ２０の設置スペースは十分に確保でき無理に電動モータ２０を小型化する必要はなくなるので、上記のような弊害を防止しつつ、ハイブリッド圧縮機１の小型化、軽量化を図ることができる。
【００３４】
また、本実施態様においては、吐出孔１５、１６、１８は、一つの吐出弁としてのリード弁２１により開閉されるので、吐出通路数が増加し、これにより吐出孔数が増大しても、部品点数の増加を防止することができる。
【００３５】
図５および図６は、本発明の第２実施態様に係るハイブリッド圧縮機を示している。なお、上記第１実施態様と同一の部材には同一番号を付しその説明を省略する。本実施態様においては、第１圧縮機構４の第１吐出通路１２は、断面形状が長円状の吐出通路５７として形成されている。吐出通路５７および吐出孔５８の断面形状は、固定スクロール部材６の周方向、ハイブリッド圧縮機の周方向に延びる長円状に形成されている。そして、図５、図６に示すように、第１吐出通路１２の断面積は、第２吐出通路１７の断面積よりも大きくなっている。
【００３６】
また、上記第１吐出通路１２の吐出孔５８はリード弁２１の一端側２４により開閉されるようになっている。また、第２吐出通路１７の吐出孔１８はリード弁２１の他端側２５により開閉されるようになっている。
【００３７】
本実施態様においても、固定スクロール部材６の厚みをそのままに、あるいは低減しつつも、吐出最大流量の大きい第１圧縮機構４の第１吐出通路１２の断面積を拡大することができるので、圧縮機の軸方向の寸法の延長を防止あるいは抑制しつ、圧力損失を防止できる。また、より装置の小型化、軽量化を促進できる。また、一つのリード弁２１により複数の吐出孔１８、５８を開閉することにより部品点数の増加を防止できる。
【００３８】
【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、圧力損失を低減しつつ、装置の小型化、軽量化を促進でき、装置の設置スペースの狭小化の要請にも機動的に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係るハイブリッド圧縮機の断面図である。
【図２】図１のハイブリッド圧縮機の固定スクロール部材の平面図である。
【図３】図１のハイブリッド圧縮機の固定スクロール部材の拡大縦断面図である。
【図４】図１のハイブリッド圧縮機の吐出室の横断面図である。
【図５】本発明の第２実施態様に係るハイブリッド圧縮機の固定スクロール部材の平面図である。
【図６】図５のハイブリッド圧縮機の吐出室の横断面図である。
【符号の説明】
１  ハイブリッド圧縮機
２  フロントハウジング
３  リアハウジング
４  第１圧縮機構
５  第２圧縮機構
６  固定スクロール部材
７  吸入室
８  吐出室
９  吸入室、吐出室の形成用部材
１０  壁
１１  吸入孔
１２  第１吐出通路
１３、１４、５７  第１吐出通路を形成する吐出通路
１５、１６、１８、５８  吐出孔
１７  第２吐出通路
１９  車両用原動機
２０  電動モータ
２１  リード弁
２２  リテーナ
２３  ボルト
２４  リード弁の一端側
２５  リード弁の他端側
２６、２９、４１、４４  うず巻体
２７、４２  固定スクロール
２８、４３  端板
３０、４５  可動スクロール
３１  主軸（駆動軸）
３２、４７  クランク機構
３３、４８  クランクピン
３４、４９  偏心ブッシュ
３５、５０  ドライブベアリング
３６  電磁クラッチ
３７  プーリ
３８  クラッチアーマチュア
３９  電磁石
４０、５３  ボールカップリング
４６  駆動軸
５２  回転子
５４  コネクタ
５５  固定子
５６  通しボルト
６０、６１  穴
Ａ  固定スクロール部材の厚み寸法
【図１】
2004278388.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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