JP3908009B2

JP3908009B2 - 車両用冷房装置

Info

Publication number: JP3908009B2
Application number: JP2001349879A
Authority: JP
Inventors: 重樹岩波; 弘知麻
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2021-11-15
Also published as: JP2003146058A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行状態に応じてエンジンが停止されるいわゆるアイドルストップ車両やハイブリッド車両における車両用冷房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省燃費の観点よりいわゆるアイドルストップ車両やハイブリッド車両が市場に投入される例が有る。これらの車両においては、走行状態（アイドルストップ車両では一時停車時、ハイブリッド車両では一時停車時、発進時、低速走行時等）に応じてエンジンを停止させるようにしているため、エンジンの駆動力を受けて作動する冷房装置用の圧縮機も停止することになり、エンジン停止中は冷房装置として作動しないことになる。
【０００３】
この解決策として例えば、特開２０００−１２７７５３号公報では、エンジンにより作動される圧縮機（公報中では第１コンプレッサ）とは別に、モータの駆動力を受けて作動する第２コンプレッサを設けて、エンジン停止中においては、この第２コンプレッサによって冷房装置を継続して作動させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の実施形態においては、第２コンプレッサとモータとは別体のものとして形成され、プーリーおよびベルトを介して作動されるように設定されているので、搭載スペースを多く必要とする。また、第２コンプレッサおよびモータはシャフトの一端側が外部に開放される開放型のものとなるので、内部の冷媒や潤滑油の漏洩を防止して信頼性を確保するために、軸封止装置を設ける必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、搭載性に優れると共に、軸封止装置を不要として冷媒や潤滑油の漏れに対する信頼性を確保可能とする車両用冷房装置を提供することにある。
【０００６】
【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。
【０００９】
ところで、上述した従来技術においては、第２コンプレッサを圧縮機（第１コンプレッサ）に対して並列配置となるように接続しているので、配管取回しが複雑となり、また、この配管接続部の冷媒や潤滑油の漏洩についても充分な配慮をはらう必要が有った。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、走行状態に応じてエンジン（１０）が停止される車両に適用されるものであって、エンジン（１０）の駆動力を受けて作動し、冷媒を圧縮する圧縮機（１１１）、この圧縮機（１１１）からの冷媒を凝縮する凝縮器（１１２）が設けられた冷房装置（１１０）と、モータ部（２１０）の駆動によって冷媒を圧縮する圧縮機部（２２０）が設けられた電動圧縮機（２００）とを有し、冷房装置（１１０）作動時にエンジン（１０）が停止した場合、電動圧縮機（２００）が作動される車両用冷房装置において、電動圧縮機（２００）は、回転軸（２１３、２２３）を含むモータ部（２１０）および圧縮機部（２２０）を、密閉ハウジング（２３０）内に一体的に収容する密閉式のものであり、圧縮機（１１１）に対して直列となるように圧縮機（１１１）および凝縮器（１１２）の間に配置され、電動圧縮機（２００）には、圧縮機部（２２０）の吸入側から圧縮機部（２２０）をバイパスするバイパス流路（２３５）と、バイパス流路（２３５）に配設されると共に、圧縮機（１１１）の吐出圧力によりバイパス流路（２３５）を開く逆止弁（２３６）とが設けられ、圧縮機（１１１）は、吸入弁（１１１ａ）および吐出弁（１１１ｂ）を有するピストン型圧縮機としたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、モータ部（２１０）および圧縮機部（２２０）が一体形成され、搭載性に優れた電動圧縮機（２００）とすることができる。また、密閉ハウジング（２３０）によって、モータ部（２１０）および圧縮機部（２２０）の回転軸（２１３、２２３）と共に内部の冷媒や潤滑油を封じ込めるので、軸封止装置を不要として冷媒や潤滑油の漏れに対する信頼性を確保することができる。加えて、電動圧縮機（２００）の配管取回しを簡素化し、更に漏れに対する信頼性を向上させ、コストダウンが可能となる。
【００１２】
即ち、電動圧縮機（２００）のバイパス流路（２３５）に逆止弁（２３６）を設け、圧縮機（１１１）をピストン型圧縮機とすることで、圧縮機（１１１）作動時は、冷媒をバイパス流路（２３５）側に流し、また圧縮機部（２２０）作動時は、圧縮機（１１１）の吸入弁（１１１ａ）、吐出弁（１１１ｂ）を通して冷媒を吸入でき、両圧縮機（１１１、２００）の使い分けが可能となり、電動圧縮機（２００）を圧縮機（１１１）の凝縮器（１１２）側に直列に配置することができる。よって、並列配置時に使用された冷媒配管（１１５ａ）を不要とすることができ、接続部が減る分、漏れに対する心配は減り、また冷媒配管（１１５ａ）分のコストダウンが図れる訳である。
【００１３】
そして、請求項２に記載の発明では、圧縮機（１１１）は、複数のピストン（１１１ｆ）を有する多気筒ピストン型圧縮機としたことを特徴としている。
【００１４】
これにより、圧縮機部（２２０）作動時の圧縮機（１１１）を流通する流路を増加させることができるので、冷媒の流通抵抗を低減できる。
【００１５】
更に、請求項３に記載の発明では、モータ部（２１０）には、冷媒が流通するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
これにより、冷媒によるモータ部（２１０）への冷却効果が得られ、モータ部（２１０）の寿命向上あるいは小型化が可能となる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、圧縮機部（２２０）の最大能力は、圧縮機（１１１）の最大能力よりも小さくするようにしたことを特徴としている。
【００１８】
これにより、更に電動圧縮機（２００）の小型化が可能となる。これは、電動圧縮機（２００）としては、圧縮機（１１１）とは異なりエンジン（１０）の停止中における冷房機能を満たすだけの能力設定とすれば良いからである。
【００１９】
尚、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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１、図２に示し、まず、具体的な構成について説明する。第１実施形態における車両用冷房装置１００は、走行中一時停車した時にエンジン１０が停止されるいわゆるアイドルストップ車両に適用したものとしており、冷房装置１１０、制御装置１２０および電動圧縮機２００とから成る。
【００２１】
冷房装置１１０は、図１に示すように、周知の冷凍サイクルを形成するものであり、冷凍サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮機１１１、圧縮された冷媒を液化凝縮する凝縮器１１２、液化された冷媒を断熱膨張させる膨張弁１１３、膨張した冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により自身を通過する空気を冷却する蒸発器１１４がゴム製あるいは金属製の冷媒配管１１５によって順次接続されている。圧縮機１１１は、エンジン１０の駆動力をプーリーおよびプーリーベルトを介して作動するようにしている。尚、圧縮機１１１、凝縮器１１２は、エンジンルーム１ａ内に配設され、また膨張弁１１３、蒸発器１１４は空調ユニット１１０ａの構成部品として車室のインパネ内に配設されている。
【００２２】
また、空調ユニット１１０ａには制御装置１２０が設けられており、この制御装置１２０は、冷房装置１１０の各種制御を行なうと共に、後述する電動圧縮機２００のモータ部２１０の作動を制御する。具体的には、図示しない各種センサからの信号、即ち、車速、エンジン回転数、蒸発器後方温度、車室内温度、Ａ／Ｃ要求信号等に基づいて、モータ部２１０のＯＮ−ＯＦＦを行なう。
【００２３】
次に、電動圧縮機２００の構成について、図２を用いて説明する。電動圧縮機２００は、円筒状の半容器を成す第１ハウジング２３１と蓋状部材を成す第２ハウジング２３２とから形成される密閉ハウジング２３０内に、回転軸２１３、偏心シャフト（クレーム中の回転軸に対応）２２３を含むモータ部２１０および圧縮機部２２０が一体的に収容される密閉式のものとしている。
【００２４】
モータ部２１０は、第１ハウジング２３１内に回転子２１４、固定子２１５が設けられ、回転子２１４を貫通する回転軸２１３が軸受け２１６、２１７によって支持され、固定子２１５に通電されて回転駆動する周知のブラシレスモータである。
【００２５】
圧縮機部２２０は、ここではローリングピストン型圧縮機としており、偏心シャフト２２３によって圧縮室２２６内で公転されるロータ２２４が設けられており、圧縮室２２６の下側には圧縮された冷媒が吐出する吐出室２２７が形成されている。第１ハウジング２３１の下側には圧縮室２２６内に連通する吸入ポート２３３が溶接接合されて設けられ、また、第２ハウジングの上側にはモータ部２１０が収容される空間内に連通する吐出ポート２３４が溶接接合されて設けられている。更に、吐出室２２７からモータ部２１０が収容される空間内に連通する連通孔２２８が設けられており、吸入ポート２３３から吸入された冷媒は、圧縮室２２６で圧縮された後に吐出室２２７、連通孔２２８を経て、モータ部２１０を流通した後に、吐出ポート２３４から吐出するようにしている。
【００２６】
そして、モータ部２１０の回転軸２１３と圧縮機部２２０の偏心シャフト２２３の互いに対向する一端側が結合されており、この回転軸２１３、偏心シャフト２２３を含むモータ部２１０および圧縮機部２２０が密閉ハウジング２３０内に収容された後に、第１、第２ハウジング２３１、２３２間で溶接接合され密閉式の電動圧縮機２００として形成されている。ここで、電動圧縮機２００内の圧縮機部２２０の最大能力（吐出圧力、吐出容量等）としては、アイドルストップ車両としてエンジン１０停止中における冷房機能を満たすだけの能力設定とすれば良いので、上記した冷房装置１１０内の圧縮機１１１の最大能力（吐出圧力、吐出容量等）よりも小さくなるように設定している。
【００２７】
このように形成された電動圧縮機２００は、図１中のエンジンルーム１ａ内に取付けブラケット１１６を介して取付けられ、冷房装置１１０内の圧縮機１１１に並列となるように、即ち、圧縮機１１１の吸入側および吐出側の間で冷媒配管１１５ａによって接続されている。
【００２８】
以上のように構成された車両用冷房装置１００は、車両走行時、即ち、エンジン１０が作動している場合は、エンジン１０の駆動力を受けて圧縮機１１１が作動し冷房機能を果たす。即ち、圧縮機１１１で冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒は、以下凝縮器１１２、膨張弁１１３、蒸発器１１４で順次凝縮液化、断熱膨張、蒸発され、蒸発器１１４を通過する空気を蒸発潜熱により冷却する。
【００２９】
しかしながら、適用車両がアイドルストップ車両のため、車両が一時停車した時にはエンジン１０が停止し、エンジン１０を駆動源とする圧縮機１１１が作動しなくなるので、制御装置１２０によって、電動圧縮機２００が作動され、冷房機能を継続できるようにしている。
【００３０】
本実施形態においては、モータ部２１０と圧縮機部２２０とを一体的に形成しているので、搭載性に優れた電動圧縮機２００とすることができる。また、密閉式の電動圧縮機２００として、密閉ハウジング２３０によって、モータ２１０および圧縮機部２２０の回転軸２１３、偏心シャフト２２３と共に内部の冷媒や潤滑油を封じ込めるので、軸封止装置を不要として冷媒や潤滑油の漏れに対する信頼性を確保することができる。
【００３１】
更に、密閉ハウジング２３０内で冷媒がモータ部２１０を流通するようにしているので、冷媒によるモータ部２１０への冷却効果が得られ、モータ部２１０の寿命向上あるいは小型化が可能となる。
【００３２】
また、アイドルストップ車両への適用を考慮して、圧縮機部２２０の最大能力を圧縮機１１１のそれよりも小さく設定しているので、更に、電動圧縮機２００の小型化が可能となる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３〜図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、電動圧縮機２００の配置レイアウトを変更して、接続配管の簡素化を図るようにしたものである。
【００３４】
まず、図３に示すように、電動圧縮機２００は、圧縮機１１１に対して直列となるように、即ち、圧縮機１１１と凝縮器１１２との間に配置されるようにしている。
【００３５】
そして、図４に示すように、電動圧縮機２００には、圧縮機部２２０をバイパスするバイパス流路２３５を設けている。具体的には、このバイパス流路２３５は、圧縮機部２２０の吸入側からモータ部２１０が収容される空間内に連通する流路としている。
【００３６】
更に、このバイパス流路２３５には、ボール状の逆止弁２３６が設けられている。この逆止弁２３６は、通常はバネ部材２３７によって付勢されてバイパス流路２３５を閉じるようにしており、また、圧縮機１１１からの冷媒吐出圧力によって押し上げられ、バイパス流路２３５を開くようにしている。
【００３７】
一方、圧縮機１１１は、図５に示すように、シリンダ１１１ｅ内で往復動するピストン１１１ｆによって、冷媒を吸入室１１１ｃから吸入、圧縮し、吐出室１１１ｄに吐出するピストン型圧縮機としており、このピストン１１１ｆが複数設けられた（図示せず）多気筒のピストン型のものとしている。そして、当然のことながらピストン型圧縮機として、各シリンダ１１１ｅには吸入弁１１１ａ、吐出弁１１１ｂが設けられており、また、ピストン１１１ｆが上死点位置の時にシリンダ１１１ｅとの間に形成されるシリンダ隙間部（シリンダ隙間容積）１１１ｇを有している。
【００３８】
次に、上記構成に基づく作動について説明する。まず、エンジン１０によって圧縮機１１１が作動される場合、圧縮機１１１は冷媒を圧縮し、電動圧縮機２００側へ吐出する。この時、冷媒の吐出圧力によって逆止弁２３６が押し上げられバイパス流路２３５が開かれ、冷媒はモータ部２１０を流通して吐出ポート２３４から吐出される（図４中の実線）。即ち、冷媒は非作動中の電動圧縮機２００内を通過可能となる。
【００３９】
一方、エンジン１０が停止し、圧縮機１１１が停止された場合は、電動圧縮機２００が作動される（バッテリ１１を電源として制御装置１２０によってモータ部２１０がＯＮされる）。電動圧縮機２００内の逆止弁２３６は、冷媒の吸入側に位置すること、およびバネ部材２３７の付勢力によりバイパス流路２３５を閉じた状態を保持しており、圧縮機部２２０で冷媒は圧縮され、この冷媒はモータ部２１０を流通して吐出ポート２３４から吐出される。この時、圧縮機１１１のシリンダ１１１ｅ内では各ピストン１１１ｆの停止位置によって異なるものの、少なくともシリンダ隙間部１１１ｇによる空間（シリンダ隙間容積）が存在しており、電動圧縮機２００の作動に応じて冷媒が流通しだすと、吸入弁１１１ａおよび吐出弁１１１ｂの上流側と下流側との間で圧力差が生ずるため、両弁１１１ａ、１１１ｂは開弁方向に作動する。そして、冷媒は、吸入室１１１ｃ、吸入弁１１１ａ、シリンダ隙間部１１１ｇ、吐出弁１１１ｂ、吐出室１１１ｄの順に流通して電動圧縮機２００に吸入される（図４、図５中の破線）。即ち、冷媒は非作動中の圧縮機１１１内を通過可能となる。
【００４０】
これにより、上記第１実施形態と同様に、電動圧縮機２００の搭載性の向上、軸封止装置無しで冷媒、潤滑油の漏れに対する信頼性確保が可能であり、加えて、電動圧縮機２００の配管取回しを簡素化し、更に漏れに対する信頼性を向上させ、コストダウンが可能となる。
【００４１】
即ち、電動圧縮機２００のバイパス流路２３５に逆止弁２３６を設け、圧縮機１１１をピストン型圧縮機とすることで、圧縮機１１１作動時は、冷媒をバイパス流路２３５側に流し、また圧縮機部２２０作動時は、圧縮機１１１の吸入弁１１１ａ、吐出弁１１１ｂを通して冷媒を吸入でき、両圧縮機１１１、２００の使い分けが可能となり、電動圧縮機２００を圧縮機１１１の凝縮器１１２側に直列に配置することができる。よって、並列配置時に使用された冷媒配管１１５ａを不要とすることができ、接続部が減る分、漏れに対する心配は減り、また冷媒配管１１５ａ分のコストダウンが図れる訳である。
【００４２】
また、圧縮機１１１は、複数のピストン１１１ｆを有する多気筒のピストン型圧縮機としているので、圧縮機部２２０作動時の圧縮機１１１を流通する流路を増加させることができ、冷媒の流通抵抗を低減できる。
【００４３】
尚、圧縮機１１１のピストン１１１ｆの数は、複数に限定されることは無く単数でも良い。
【００４４】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、アイドルストップ車両に適用した車両用冷房装置として説明したが、エンジンおよび車両モータを駆動源として走行状態に応じてエンジンが停止（車両モータで走行）されるハイブリッド車両に適用しても良い。
【００４５】
また、電動圧縮機２００の圧縮機部２２０は、ローリングピストン型のものとして説明したが、これに限らず、斜板式可変容量型やスクロール型のもの等としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における車両用冷房装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１における電動圧縮機全体を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における車両用冷房装置の全体構成を示す模式図である。
【図４】図３における圧縮機および電動圧縮機の冷媒の流れを示す模式図である。
【図５】図４における圧縮機の冷媒の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
１０エンジン
１００車両用冷房装置
１１０冷房装置
１１１圧縮機
１１１ａ吸入弁
１１１ｂ吐出弁
１１１ｆピストン
１１２凝縮器
２００電動圧縮機
２１０モータ部
２１３回転軸
２２３偏心シャフト（回転軸）
２２０圧縮機部
２３０密閉ハウジング
２３５バイパス流路
２３６逆止弁

Claims

走行状態に応じてエンジン（１０）が停止される車両に適用されるものであって、
前記エンジン（１０）の駆動力を受けて作動し、冷媒を圧縮する圧縮機（１１１）、この圧縮機（１１１）からの前記冷媒を凝縮する凝縮器（１１２）が設けられた冷房装置（１１０）と、
モータ部（２１０）の駆動によって前記冷媒を圧縮する圧縮機部（２２０）が設けられた電動圧縮機（２００）とを有し、
前記冷房装置（１１０）作動時に前記エンジン（１０）が停止した場合、前記電動圧縮機（２００）が作動される車両用冷房装置において、
前記電動圧縮機（２００）は、回転軸（２１３、２２３）を含む前記モータ部（２１０）および前記圧縮機部（２２０）を、密閉ハウジング（２３０）内に一体的に収容する密閉式のものであり、前記圧縮機（１１１）に対して直列となるように前記圧縮機（１１１）および前記凝縮器（１１２）の間に配置され、
前記電動圧縮機（２００）には、前記圧縮機部（２２０）の吸入側から前記圧縮機部（２２０）をバイパスするバイパス流路（２３５）と、
前記バイパス流路（２３５）に配設されると共に、前記圧縮機（１１１）の吐出圧力により前記バイパス流路（２３５）を開く逆止弁（２３６）とが設けられ、
前記圧縮機（１１１）は、吸入弁（１１１ａ）および吐出弁（１１１ｂ）を有するピストン型圧縮機としたことを特徴とする車両用冷房装置。
前記圧縮機（１１１）は、複数のピストン（１１１ｆ）を有する多気筒ピストン型圧縮機としたことを特徴とする請求項１に記載の車両用冷房装置。
前記モータ部（２１０）には、前記冷媒が流通するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用冷房装置。
前記圧縮機部（２２０）の最大能力は、前記圧縮機（１１１）の最大能力よりも小さくするようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車両用冷房装置。