JP3700650B2 - ハイブリッドコンプレッサおよびハイブリッドコンプレッサ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行運転中に一時停車した時にエンジンが停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置に適用して好適なハイブリッドコンプレッサおよびハイブリッドコンプレッサ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が市場に投入される例が有る。この車両においては、走行運転中一時停車した時に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凍サイクル装置内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２０００−１３０３２３号公報では、エンジンの回転が伝達されるプーリと圧縮機とを電磁クラッチを介して連結させ、更に圧縮機の反プーリ側の回転軸にモータを連結させたハイブリッドコンプレッサが開示されている。これにより、エンジン停止時には電磁クラッチをＯＦＦにして、モータの駆動力によって圧縮機を作動させることができ、エンジンの作動、停止にかかわらず冷凍サイクル装置を作動させ、冷房機能を果たすようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の技術は、エンジン停止時においてモータによって圧縮機を作動させるものであって、付加されたモータをトータルの車両走行条件において活用する思想は無い。即ち、車両走行時においてはエンジンによって圧縮機が作動される訳で、圧縮機の容量、体格は冷凍サイクル装置の最大熱負荷に見合うように決定されることになる。特に、エンジンによって駆動される圧縮機にとっては、例えば夏場の始動直後の急速冷房時（クールダウン時）の熱負荷が最大となり、これに見合った容量、体格の設定がなされ、ひいては圧縮機の大型化を招いている。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジン停止時の冷房機能を確保しつつ、付加されるモータをうまく活用して圧縮機の小型軽量化を可能とするハイブリッドコンプレッサおよびハイブリッドコンプレッサ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。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、ハイブリッドコンプレッサにおいて、第１圧縮部材（１３１）の回転によって相手側の第２圧縮部材（１３２）との間に形成される圧縮空間の容積を変化させて流体を圧縮する圧縮機（１３０）と、外部電源（２０）からの電力を受けて回転駆動するモータ（１４０）と、外部動力源（１０）からの駆動力を受けて回転駆動する外部駆動手段（１１０）とを有し、第２圧縮部材（１３２）は、第１圧縮部材（１３１）に対して独立して回転可能であり、第１圧縮部材（１３１）は、外部駆動手段（１１０）に接続され、第２圧縮部材（１３２）は、モータ（１４０）に接続されるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
このハイブリッドコンプレッサにおいては、外部駆動源（１０）によって作動される第１圧縮部材（１３１）に対して、モータ（１４０）によって第２圧縮部材（１３２）を作動させることにより、圧縮機（１３０）として増速可能となるので、吐出量を増大させることができ、その分、圧縮機（１３０）の小型軽量化が可能となる。
【０００９】
尚、外部動力源（１０）停止時には、外部駆動手段（１１０）および第１圧縮部材（１３１）は停止状態となり、モータ（１４０）によって第２圧縮部材（１３２）を作動させることにより、圧縮機（１３０）としての作動を果たすことになり、冷房機能を継続できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、モータ（１４０）の駆動軸（１４２）には、外部駆動手段（１１０）の回転方向に対して逆方向の回転のみを許容する一方向クラッチ（１６０）が設けられたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、モータ（１４０）停止状態で外部駆動手段（１１０）によって第１圧縮部材（１３１）を作動させる際に、一方向クラッチ（１６０）が第２圧縮部材（１３２）の連れ回りを阻止するので、外部駆動手段（１１０）による通常の圧縮機（１３０）として作動させることができる。
【００１２】
そして、モータ（１４０）における発電作用が伴わないようにできるので、外部動力源（１０）の動力を低減可能にすると共に、モータ（１４０）における発電制御が不要となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、上記請求項２に記載の発明における一方向クラッチ（１６０）に加えて、第１圧縮部材（１３１）と外部駆動手段（１１０）との間に、駆動力の伝達を断続する断続手段（１２０）を設けたことを特徴としている。
【００１４】
これにより、外部駆動手段（１１０）による第１圧縮部材（１３１）の作動を断続できるので、圧縮機（１３０）としての作動頻度を可変させて吐出量を調整できる。
【００１５】
上記請求項１〜請求項３に記載の発明で説明したように、本発明においてはモータ（１４０）の作動や断続手段（１２０）の断続により圧縮機（１３０）の吐出量を可変可能に作動させることができるので、請求項４に記載の発明のように、圧縮機（１３０）としては、第２圧縮部材（１３２）に対する第１圧縮部材（１３１）の１回転当りの吐出容量が所定値に設定される固定容量型の圧縮機（１３０）で事足りることとなり、圧縮機（１３０）自身に可変容量機構を必要とせず、安価にできる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、モータ（１４０）を構成する固定子（１４５）および回転子（１４６）のうち、固定子（１４５）側に巻線部（１４５ａ）が形成されるようにしたことを特徴としており、これにより、固定子（１４５）の巻線部（１４５ａ）に直接、外部電源（２０）から電力を供給でき、スリップリング等の通電手段を必要とせず、モータ（１４０）の構造を簡素にして安価にすることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、ハイブリッドコンプレッサ装置において、第１圧縮部材（１３１）の回転によって相手側の第２圧縮部材（１３２）との間に形成される圧縮空間の容積を変化させて流体を圧縮する圧縮機（１３０）と、外部電源（２０）からの電力を受けて回転駆動するモータ（１４０）と、外部動力源（１０）からの駆動力を受けて回転駆動する外部駆動手段（１１０）と、モータ（１４０）の作動を制御する制御手段（１５０）とを有し、第２圧縮部材（１３２）は、第１圧縮部材（１３１）に対して独立して回転可能であり、第１圧縮部材（１３１）は、外部駆動手段（１１０）に接続され、第２圧縮部材（１３２）は、モータ（１４０）に接続され、制御手段（１５０）は、圧縮機（１３０）の最大吐出量を発生させる際には、モータ（１４０）を外部駆動手段（１１０）と共に駆動させ、且つ、外部駆動手段（１１０）と逆方向に回転させるようにしたことを特徴としている。
【００１８】
これにより、外部駆動源（１０）の駆動時において、圧縮機（１３０）の第２圧縮部材（１３２）に対する第１圧縮部材（１３１）の回転数は、外部駆動手段（１１０）の回転数とモータ（１４０）の回転数の和となり、圧縮機（１３０）は、外部駆動手段（１１０）のみによって作動される従来技術に対して増速された状態で圧縮作動を行なうことができるので、吐出量を増大させることができ、その分、圧縮機（１３０）の小型軽量化が可能となる。
【００１９】
尚、外部動力源（１０）停止時には、外部駆動手段（１１０）および第１圧縮部材（１３１）は停止状態となり、モータ（１４０）によって第２圧縮部材（１３２）を作動させることにより、第１圧縮部材（１３１）は第２圧縮部材（１３２）に対して相対的に圧縮機（１３０）としての作動を果たすことになり、冷房機能を継続できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、モータ（１４０）は、外部駆動手段（１１０）によって第１圧縮部材（１３１）が回転される際に、第２圧縮部材（１３２）が連れ回りして発電する発電モードを有し、制御手段（１５０）は、発電モードによる発電量を調整して第２圧縮部材（１３２）の連れ回り量を制御するようにしたことを特徴としている。
【００２１】
これにより、第２圧縮部材（１３２）の回転数が可変され、圧縮機（１３０）としての作動回転数を可変できるので、断続手段（１２０）を設けなくても圧縮機（１３０）の吐出量制御が可能となる。
【００２２】
更に、第２圧縮部材（１３２）を発電量を調整する中で作動させるので、一方向クラッチ（１６０）等の回転方向規制手段を必要としない。
【００２３】
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。
【００２４】
【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４に示し、まず、具体的な構成について図１、図２を用いて説明する。
【００２５】
ハイブリッドコンプレッサ装置１００は、図１に示すように、走行運転中に一時停車した時にエンジン（外部動力源）１０が停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置２００に適用されるものとしており、ハイブリッドコンプレッサ１０１と制御手段としての制御装置１５０とから成る。尚、エンジン１０には、このエンジン１０の駆動力を受けて発電し、外部電源としてのバッテリ２０に充電するモータジェネレータ（発電機）３０およびエンジン１０の回転数を検出する回転数センサ４０が設けられている。
【００２６】
冷凍サイクル装置２００は、周知の冷凍サイクルを形成するものであり、後述するハイブリッドコンプレッサ１０１を構成する圧縮機１３０が配設されている。圧縮機１３０は、この冷凍サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮する。そして、圧縮された冷媒を凝縮液化する凝縮器２１０、液化された冷媒を断熱膨張させる膨張弁２２０、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２３０が冷媒配管２４０によって順次接続され閉回路を形成している。尚、蒸発器２３０の空気流れ下流側には、冷却された空気温度（蒸発器後方空気温度Ｔｅ）を検出するための蒸発器温度センサ２３１が設けられており、この蒸発器後方空気温度ＴｅとＡ／Ｃ要求信号中の乗員が設定する設定温度との差をここでは冷凍サイクル装置２００の熱負荷の代表値として用いている。蒸発器後方空気温度Ｔｅと設定温度との差が大きいほど冷凍サイクル装置２００の熱負荷は大きいことになる。
【００２７】
ハイブリッドコンプレッサ１０１は、外部駆動手段としてのプーリ１１０、断続手段としての電磁クラッチ１２０、圧縮機１３０およびモータ１４０から成り、更に具体的な構成について、図２を用いて説明する。
【００２８】
プーリ１１０は中心部にプーリ回転軸１１２が設けられ、圧縮機ハウジング１３３に設けられたプーリ軸受け１１１によって回転可能に支持され、エンジン１０の駆動力がベルト５０（図１）を介して伝達され回転駆動するようにしている。プーリ回転軸１１２は、軸受け１１３、１１４によって支持されている。
【００２９】
電磁クラッチ１２０は、プーリ１１０から後述する圧縮機１３０に伝達されるエンジン１０の駆動力を断続するものであり、圧縮機ハウジング１３３に固定されるコイル１２１とボルト１１５によってプーリ回転軸１１２に接続されるハブ１２２とから成る。周知のように電磁クラッチ１２０は、コイル１２１に通電されるとハブ１２２がプーリ１１０に吸着されエンジン１０の駆動力をプーリ回転軸１１２に伝達する（クラッチＯＮ）。逆にコイル１２１への通電を遮断するとハブ１２２はプーリ１１０から離れ、エンジン１０の駆動力は切り離される（クラッチＯＦＦ）。
【００３０】
圧縮機１３０は、本発明の要部を成し、ここでは１回転当りの吐出容量が所定値として設定さる固定容量型圧縮機、更に具体的には周知のスクロール式圧縮機をベースとしている。尚、本発明においては、後述するように冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じて、プーリ１１０とモータ１４０との駆動力を併用して圧縮機１３０を作動させるようにしており、圧縮機１３０の容量、体格は、単体状態で最大熱負荷時に必要とされる容量、体格よりも小さいもの（従来技術設定の１／２〜１／３程度）として予め設定している。
【００３１】
圧縮機ハウジング１３３内には、第１圧縮部材を成す第１可動スクロール１３１と第２圧縮部材を成す第２可動スクロール１３２とが互いに噛み合わされて収容されている。そして、この第１、第２可動スクロール１３１、１３２は、それぞれ独立して回転可能となるようにしており、第１可動スクロール１３１には、プーリ回転軸１１２に接続される偏心シャフト１３４が嵌合され、偏心シャフト１３４の回転駆動により公転する。この時、本体部１３６ａおよび自転防止ピン１３６ｂとから成る自転防止機構１３６によって、即ち、自転防止ピン１３６ｂが第１可動スクロール１３１に設けられた規制孔１３１ａに嵌入されて、第１可動スクロール１３１が自転するのを防止するようにしている。尚、自転防止機構１３６の本体部１３６ａと第２可動スクロール１３２の外周部が当接して両可動スクロール１３１、１３２内の冷媒が漏れないようにしている。
【００３２】
一方、第２可動スクロール１３２は、後述するモータ１４０のモータ回転軸（駆動軸）１４２に接続され、モータ１４０の駆動力を受けて回転する。
【００３３】
また、モータ１４０は、モータハウジング１４１の内周面に固定され巻線部１４５ａが設けられたステータ部（固定子）１４５とモータ回転軸１４２に固定され外周部に永久磁石１４６ａが設けられたロータ部（回転子）１４６とから成る。モータ回転軸１４２は、モータハウジング１４１に設けられたモータ軸受け１４３および１４４に支持されており、内部は冷媒が流通可能となるように中空部１４２ａが設けられている。そして、バッテリ２０（図１）からの電力がステータ部１４５に供給されることによりロータ部１４６、モータ回転軸１４２は回転駆動される。
【００３４】
更に、モータ回転軸１４２の一端側（図２中の右側の端部側）には、モータハウジング１４１に固定される一方向クラッチ１６０が設けられており、バッテリ２０から電力を供給してモータ１４０を駆動させる時は、プーリ１１０の回転方向に対して逆方向の回転のみを許容するようにしている。換言すれば、プーリ１１０の回転方向にはモータ回転軸１４２が一方向クラッチ１６０に噛み合って回転が阻止される訳である。
【００３５】
冷凍サイクル装置２００内の冷媒は、圧縮機ハウジング１３３に設けられた吸入ポート１３３ａから圧縮機１３０内に流入し、自転防止機構１３６に設けられた吸入孔１３６ｃから圧縮室１３５に流入し、後述する両可動スクロール１３１、１３２の作動により圧縮される。そして、第２可動スクロールに設けられた吐出孔１３２ａ、モータ回転軸１４２の中空部１４２ａを経て、モータハウジング１４１に設けられた吐出ポート１４１ａから吐出する。
【００３６】
尚、この冷媒が圧縮機ハウジング１３３からプーリ１１０側の外部に漏れるのを防止するために、また、モータハウジング１４１からモータ回転軸１４２の一端側の外部に漏れるのを防止するために、軸受け１１３と軸受け１１４との間および吐出ポート１４１ａと一方向クラッチ１６０との間には、それぞれ軸封装置１７０を設けている。
【００３７】
図１に戻って、制御装置１５０は、エンジン１０の回転数センサ４０からの回転数信号、Ａ／Ｃ要求信号、蒸発器温度センサ２３１からの温度信号等が入力されて、これらの信号に基づいて冷凍サイクル装置２００の熱負荷を判定し、車両の走行条件に応じて、上記電磁クラッチ１２０の断続およびモータ１４０の作動を制御する。また、制御装置１５０内には、モータ１４０に供給される電力量を可変する電力量可変手段（例えば、トランジスタやパルスコントローラ等）が設けられており（図示せず）、モータ１４０を作動させる際の回転数を可変可能としている。
【００３８】
次に、上記構成に基づく制御装置１５０の制御およびハイブリッドコンプレッサ１０１の作動について説明する。まず、制御装置１５０による電磁クラッチ１２０およびモータ１４０の制御について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
エンジン１０が始動され、冷凍サイクル装置２００が作動された後に、ステップＳ１００で、蒸発器後方空気温度Ｔｅと設定温度との差から冷凍サイクル装置２００の熱負荷を演算し、ステップＳ１１０で、圧縮機１３０の最大吐出量が必要か否かが判定される。即ち、主に車両走行直後で特に夏季において冷凍サイクル装置２００の熱負荷が最大となるクールダウン時には、最大吐出量が必要となり、この場合にはステップＳ１２０で、電磁クラッチ１２０を接続し、モータ１４０を作動させる。
【００４０】
また、ステップＳ１１０で否と判定され、更にステップＳ１３０で、エンジン回転数からエンジン１０が停止に至らず走行中であると判定されると、即ち、主にクールダウン後の通常走行時においては、ステップＳ１４０で、電磁クラッチ１２０を接続状態とし、モータ１４０を停止させる。更に、ステップＳ１５０で、その時の熱負荷に対する吐出量に余裕があれば、ステップＳ１６０で、電磁クラッチ１２０を断続させ、作動頻度に基づく吐出量の可変を行なう。
【００４１】
更に、ステップ１３０で、走行運転中に一時停車し、エンジン１０が停止状態にある（アイドルストップ時）と判定されると、ステップＳ１７０で、電磁クラッチ１２０を接続状態としてモータ１４０を作動させる。そして、ステップＳ１８０で、その時の熱負荷に対する吐出量に余裕があれば、ステップＳ１９０で、モータ１４０へのバッテリ２０からの通電量を可変して、モータ１４０の回転数に基づく吐出量の可変を行なう。
【００４２】
上記制御装置１５０の制御による圧縮機１３０の具体的な作動を図４、図５を用いて更に説明する。図４はプーリ１１０の回転数にモータ１４０の回転数が付加されて決定される圧縮機１３０の作動回転数を示した特性図である。本発明における圧縮機１３０の作動回転数Ｎｃは、第１、第２可動スクロール１３１、１３２が独立して回転可能としているので、第２可動スクロール１３２に対する第１可動スクロール１３１の相対回転数として圧縮機作動回転数Ｎｃが決定されることになり、圧縮機作動回転数Ｎｃ＝第１可動スクロール回転数Ｎｓ１−第２可動スクロール回転数Ｎｓ２、として表すことができる。ここで、第２可動スクロール１３２の回転方向は第１可動スクロール１３１に対して逆方向としているので、第２可動スクロール回転数Ｎｓ２はマイナス値として捉え、実質的には、Ｎｃ＝Ｎｓ１−（−Ｎｓ２）＝Ｎｓ１＋Ｎｓ２となる。
【００４３】
図４中４５度の右上りの破線は、プーリ１１０によって回転作動される第１可動スクロール回転数Ｎｓ１を示しており、その回転数に対してモータ１４０によって回転作動される第２可動スクロール回転数Ｎｓ２が加えられて圧縮機作動回転数Ｎｃが決定されることを示している。
【００４４】
まず、熱負荷が最大となるクールダウン時においては、電磁クラッチ１２０が接続されプーリ１１０の回転に伴って圧縮機１３０の第１可動スクロール１３１が回転（公転）する。今、仮にこの時の回転数を２５００ｒｐｍとする（図４中Ａ点）。そして、モータ１４０がプーリ１１０とは逆方向に回転され、第２可動スクロール１３２が回転作動されると圧縮機１３０としては、この回転数（仮に２０００ｒｐｍとする）分が上乗せ、増速されて（Ｎｃ＝２５００＋２０００＝４５００ｒｐｍ）作動することになる（図４中Ｂ点、図５（ｃ）中のａ）。
【００４５】
通常走行時（仮にプーリ回転数を２０００ｒｐｍとする）においては、電磁クラッチ１２０は接続されており、モータ１４０が停止され、第２可動スクロール１３２の回転数はゼロとなり、従来の圧縮機と同様の作動となる。即ち圧縮機作動回転数Ｎｃは、２０００＋０＝２０００ｒｐｍとなりプーリ１１０の回転数と等しくなる（図４中Ｃ点、図５（ｃ）中のｂ）。
【００４６】
尚、第１可動スクロール１３１の回転作動時においては一方向クラッチ１６０の作用によって、第２可動スクロール１３２が供回りすることは無い。また、電磁クラッチ１２０を断続させることにより第１可動スクロール１３１の回転作動頻度、即ち圧縮機１３０の作動頻度を調整して吐出量の可変を可能とする（図５（ｃ）中のｃ）。
【００４７】
アイドルストップ時は、エンジン１０の停止に伴ってプーリ１１０も停止され（プーリ回転数０ｒｐｍ）、電磁クラッチ１２０が接続状態とされることで、第１可動スクロール１３１が停止状態となる。この時、モータ１４０によって第２可動スクロール１３２が回転作動され（仮にモータ回転数を１５００ｒｐｍとする）、相対的に第２可動スクロール１３２に対して第１可動スクロール１３１が作動するのと同じ状態となり、圧縮機１３０として作動する（図４中Ｄ点、図５（ｃ）中のｄ）。尚、モータ１４０への通電量を可変させることで、圧縮機１３０の回転数が可変され、吐出量が制御される（図５（ｃ）中のｅ）。
【００４８】
以上の構成および作動より本発明の作用効果について説明する。まず、圧縮機１３０の第１可動スクロール１３１と第２可動スクロール１３２をそれぞれ独立して回転可能とし、それぞれをプーリ１１０、モータ１４０に接続して互いに逆回転方向になるように作動させるので、エンジン１０駆動時において圧縮機１３０の作動回転数Ｎｃは、プーリ１１０による第１可動スクロール１３１の回転数Ｎｓ１とモータ１４０による第２可動スクロール１３２の回転数Ｎｓ２の和となり、圧縮機１３０はプーリ１１０のみによって作動される従来技術に対して、増速された状態で圧縮作動を行ない、吐出量を増大させることができ、その分、圧縮機１３０の小型軽量化が可能となる。
【００４９】
尚、エンジン１０停止時には、プーリ１１０および第１可動スクロール１３１は、停止状態となり、モータ１４０によって第２可動スクロール１３２を作動させることにより第１可動スクロール１３１は、第２可動スクロール１３２に対して相対的に圧縮機１３０としての作動を果たすことになり、冷凍サイクル装置２００の冷房を継続できる。
【００５０】
また、一方向クラッチ１６０の設定により、モータ１４０停止状態でプーリ１１０によって第１可動スクロール１３１を作動させる際に、一方向クラッチ１６０が第２可動スクロール１３２の連れ回りを阻止するので、プーリ１１０による通常の圧縮機１３０として作動させることができる。
【００５１】
そして、モータ１４０における発電作用が伴わないようにできるので、車両エンジン１０の動力を低減可能にすると共に、モータジェネレータ３０に対するモータ１４０における発電制御が不要となる。
【００５２】
また、第１可動スクロール１３１とプーリ１１０との間に電磁クラッチを設けるようにしているので、プーリ１１０による第１可動スクロール１３１の作動を断続でき、圧縮機１３０としての作動頻度を可変させて吐出量制御ができる。
【００５３】
上記のように、本発明においてはモータ１４０の作動や電磁クラッチ１２０の断続により圧縮機１３０の吐出量を可変可能に作動させることができるので、固定容量型の圧縮機１３０で事足りることとなり、圧縮機１３０自身に可変容量機構を必要とせず、安価にできる。
【００５４】
更に、モータ１４０のステータ部１４５とロータ部１４６のうち、ステータ部１４５に巻線部１４５ａを設けるようにしているので、ステータ部１４５の巻線部１４５ａに直接、バッテリ２０から電力を供給でき、スリップリング等の通電手段を必要とせず、モータ１４０の構造を簡素にして安価にすることができる。
【００５５】
尚、上記実施形態では圧縮機１３０は、固定容量型のスクロール式圧縮機として説明したが、これに限らず、図６、図７に示すように、第１圧縮部材をベーン１３９ａを有するロータ１３９（軸受け１３７に支持されるシャフト１３４ａに固定）とし、第２圧縮部材を回転シリンダ１３８としたベーン式圧縮機等としても良い。
【００５６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図８、図９に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、モータ１４０には、プーリ１１０によって第１可動スクロール１３１が回転作動される際に、第２可動スクロール１３２が連れ回りして発電する発電モードを持たせ、制御装置１５０によって、発電モードによる発電量を調整して第２可動スクロール１３２の連れ回り量を制御するようにしたものである。
【００５７】
尚、ここでは上記第１実施形態に対して、プーリ１１０には電磁クラッチは設けず、プーリ１１０とハブ１２０を直接接合している。また、モータ回転軸１４２の一端側に設けていた一方向クラッチ（１６０）も廃止している。
【００５８】
第２実施形態においては、第１可動スクロール１３１を回転作動させた場合に、一方向クラッチを設けていないので第２可動スクロール１３２が供回りし（同一方向に回転する）、発電モードを形成する。この時、圧縮機作動回転数Ｎｃとしては、図９に示すように、第１可動スクロール回転数Ｎｓ１（仮に２５００ｒｐｍとする）に対して第２可動スクロール回転数Ｎｓ２（仮に２０００ｒｐｍとする）を差し引いた回転数となる（図９中Ｆ点）。
【００５９】
そして、第２可動スクロール１３２が供回りする中で、モータ１４０にバッテリ２０から通電して発電量を調整してやると、供回りに対する抵抗となって第２可動スクロールの回転数Ｎｓ２が低下し（Ｎｓ２１となる）、その結果圧縮機作動回転数Ｎｃは増加することになる。即ち、第２可動スクロール１３２の供回り時にモータ１４０の発電量を調整することにより、第２可動スクロール１３２の回転数Ｎｓ２が可変され、圧縮機１３０としての作動回転数Ｎｃを可変できるので、電磁クラッチ１２０を設けなくても圧縮機１３０の吐出量制御が可能となる。
【００６０】
（その他の実施形態）
上記実施形態で説明した対象車両としては、アイドルストップ車両に限らずハイブリッド車両に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をアイドルストップ車両の冷凍サイクル装置に適用した第１実施形態における全体構成を示す模式図である。
【図２】図１におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図３】電磁クラッチおよびモータの制御を示すフローチャートである。
【図４】プーリ回転数およびモータ回転数に対する圧縮機作動回転数を示す特性図である。
【図５】（ａ）は車速、（ｂ）はエンジン回転数、（ｃ）は圧縮機作動回転数、（ｄ）はモータ回転数、（ｅ）は電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦ状態を示すタイムチャートである。
【図６】第１実施形態におけるハイブリッドコンプレッサの変形例を示す断面図である。
【図７】図６におけるＥ−Ｅ部の断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図９】第２実施形態におけるプーリ回転数およびモータ回転数に対する圧縮機作動回転数を示す特性図である。
【符号の説明】
１０ 車両エンジン（外部動力源）
２０ バッテリ（外部電源）
１００ ハイブリッドコンプレッサ装置
１１０ プーリ（外部駆動手段）
１２０ 電磁クラッチ（断続手段）
１３０ 圧縮機
１３１ 第１可動スクロール（第１圧縮部材）
１３２ 第２可動スクロール（第２圧縮部材）
１４０ モータ
１４２ モータ回転軸（駆動軸）
１４５ ステータ部（固定子）
１４５ａ 巻線部
１４６ ロータ部（回転子）
１４２ 偏心シャフト（駆動軸）
１５０ 制御装置（制御手段）
１６０ 一方向クラッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行運転中に一時停車した時にエンジンが停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置に適用して好適なハイブリッドコンプレッサおよびハイブリッドコンプレッサ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が市場に投入される例が有る。この車両においては、走行運転中一時停車した時に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凍サイクル装置内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２０００−１３０３２３号公報では、エンジンの回転が伝達されるプーリと圧縮機とを電磁クラッチを介して連結させ、更に圧縮機の反プーリ側の回転軸にモータを連結させたハイブリッドコンプレッサが開示されている。これにより、エンジン停止時には電磁クラッチをＯＦＦにして、モータの駆動力によって圧縮機を作動させることができ、エンジンの作動、停止にかかわらず冷凍サイクル装置を作動させ、冷房機能を果たすようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の技術は、エンジン停止時においてモータによって圧縮機を作動させるものであって、付加されたモータをトータルの車両走行条件において活用する思想は無い。即ち、車両走行時においてはエンジンによって圧縮機が作動される訳で、圧縮機の容量、体格は冷凍サイクル装置の最大熱負荷に見合うように決定されることになる。特に、エンジンによって駆動される圧縮機にとっては、例えば夏場の始動直後の急速冷房時（クールダウン時）の熱負荷が最大となり、これに見合った容量、体格の設定がなされ、ひいては圧縮機の大型化を招いている。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジン停止時の冷房機能を確保しつつ、付加されるモータをうまく活用して圧縮機の小型軽量化を可能とするハイブリッドコンプレッサおよびハイブリッドコンプレッサ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。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、ハイブリッドコンプレッサにおいて、第１圧縮部材（１３１）の回転によって相手側の第２圧縮部材（１３２）との間に形成される圧縮空間の容積を変化させて流体を圧縮する圧縮機（１３０）と、外部電源（２０）からの電力を受けて回転駆動するモータ（１４０）と、外部動力源（１０）からの駆動力を受けて回転駆動する外部駆動手段（１１０）とを有し、第２圧縮部材（１３２）は、第１圧縮部材（１３１）に対して独立して回転可能であり、第１圧縮部材（１３１）は、外部駆動手段（１１０）に接続され、第２圧縮部材（１３２）は、モータ（１４０）に接続されるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
このハイブリッドコンプレッサにおいては、外部駆動源（１０）によって作動される第１圧縮部材（１３１）に対して、モータ（１４０）によって第２圧縮部材（１３２）を作動させることにより、圧縮機（１３０）として増速可能となるので、吐出量を増大させることができ、その分、圧縮機（１３０）の小型軽量化が可能となる。
【０００９】
尚、外部動力源（１０）停止時には、外部駆動手段（１１０）および第１圧縮部材（１３１）は停止状態となり、モータ（１４０）によって第２圧縮部材（１３２）を作動させることにより、圧縮機（１３０）としての作動を果たすことになり、冷房機能を継続できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、モータ（１４０）の駆動軸（１４２）には、外部駆動手段（１１０）の回転方向に対して逆方向の回転のみを許容する一方向クラッチ（１６０）が設けられたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、モータ（１４０）停止状態で外部駆動手段（１１０）によって第１圧縮部材（１３１）を作動させる際に、一方向クラッチ（１６０）が第２圧縮部材（１３２）の連れ回りを阻止するので、外部駆動手段（１１０）による通常の圧縮機（１３０）として作動させることができる。
【００１２】
そして、モータ（１４０）における発電作用が伴わないようにできるので、外部動力源（１０）の動力を低減可能にすると共に、モータ（１４０）における発電制御が不要となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、上記請求項２に記載の発明における一方向クラッチ（１６０）に加えて、第１圧縮部材（１３１）と外部駆動手段（１１０）との間に、駆動力の伝達を断続する断続手段（１２０）を設けたことを特徴としている。
【００１４】
これにより、外部駆動手段（１１０）による第１圧縮部材（１３１）の作動を断続できるので、圧縮機（１３０）としての作動頻度を可変させて吐出量を調整できる。
【００１５】
上記請求項１〜請求項３に記載の発明で説明したように、本発明においてはモータ（１４０）の作動や断続手段（１２０）の断続により圧縮機（１３０）の吐出量を可変可能に作動させることができるので、請求項４に記載の発明のように、圧縮機（１３０）としては、第２圧縮部材（１３２）に対する第１圧縮部材（１３１）の１回転当りの吐出容量が所定値に設定される固定容量型の圧縮機（１３０）で事足りることとなり、圧縮機（１３０）自身に可変容量機構を必要とせず、安価にできる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、モータ（１４０）を構成する固定子（１４５）および回転子（１４６）のうち、固定子（１４５）側に巻線部（１４５ａ）が形成されるようにしたことを特徴としており、これにより、固定子（１４５）の巻線部（１４５ａ）に直接、外部電源（２０）から電力を供給でき、スリップリング等の通電手段を必要とせず、モータ（１４０）の構造を簡素にして安価にすることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、ハイブリッドコンプレッサ装置において、第１圧縮部材（１３１）の回転によって相手側の第２圧縮部材（１３２）との間に形成される圧縮空間の容積を変化させて流体を圧縮する圧縮機（１３０）と、外部電源（２０）からの電力を受けて回転駆動するモータ（１４０）と、外部動力源（１０）からの駆動力を受けて回転駆動する外部駆動手段（１１０）と、モータ（１４０）の作動を制御する制御手段（１５０）とを有し、第２圧縮部材（１３２）は、第１圧縮部材（１３１）に対して独立して回転可能であり、第１圧縮部材（１３１）は、外部駆動手段（１１０）に接続され、第２圧縮部材（１３２）は、モータ（１４０）に接続され、制御手段（１５０）は、圧縮機（１３０）の最大吐出量を発生させる際には、モータ（１４０）を外部駆動手段（１１０）と共に駆動させ、且つ、外部駆動手段（１１０）と逆方向に回転させるようにしたことを特徴としている。
【００１８】
これにより、外部駆動源（１０）の駆動時において、圧縮機（１３０）の第２圧縮部材（１３２）に対する第１圧縮部材（１３１）の回転数は、外部駆動手段（１１０）の回転数とモータ（１４０）の回転数の和となり、圧縮機（１３０）は、外部駆動手段（１１０）のみによって作動される従来技術に対して増速された状態で圧縮作動を行なうことができるので、吐出量を増大させることができ、その分、圧縮機（１３０）の小型軽量化が可能となる。
【００１９】
尚、外部動力源（１０）停止時には、外部駆動手段（１１０）および第１圧縮部材（１３１）は停止状態となり、モータ（１４０）によって第２圧縮部材（１３２）を作動させることにより、第１圧縮部材（１３１）は第２圧縮部材（１３２）に対して相対的に圧縮機（１３０）としての作動を果たすことになり、冷房機能を継続できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、モータ（１４０）は、外部駆動手段（１１０）によって第１圧縮部材（１３１）が回転される際に、第２圧縮部材（１３２）が連れ回りして発電する発電モードを有し、制御手段（１５０）は、発電モードによる発電量を調整して第２圧縮部材（１３２）の連れ回り量を制御するようにしたことを特徴としている。
【００２１】
これにより、第２圧縮部材（１３２）の回転数が可変され、圧縮機（１３０）としての作動回転数を可変できるので、断続手段（１２０）を設けなくても圧縮機（１３０）の吐出量制御が可能となる。
【００２２】
更に、第２圧縮部材（１３２）を発電量を調整する中で作動させるので、一方向クラッチ（１６０）等の回転方向規制手段を必要としない。
【００２３】
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。
【００２４】
【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４に示し、まず、具体的な構成について図１、図２を用いて説明する。
【００２５】
ハイブリッドコンプレッサ装置１００は、図１に示すように、走行運転中に一時停車した時にエンジン（外部動力源）１０が停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置２００に適用されるものとしており、ハイブリッドコンプレッサ１０１と制御手段としての制御装置１５０とから成る。尚、エンジン１０には、このエンジン１０の駆動力を受けて発電し、外部電源としてのバッテリ２０に充電するモータジェネレータ（発電機）３０およびエンジン１０の回転数を検出する回転数センサ４０が設けられている。
【００２６】
冷凍サイクル装置２００は、周知の冷凍サイクルを形成するものであり、後述するハイブリッドコンプレッサ１０１を構成する圧縮機１３０が配設されている。圧縮機１３０は、この冷凍サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮する。そして、圧縮された冷媒を凝縮液化する凝縮器２１０、液化された冷媒を断熱膨張させる膨張弁２２０、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２３０が冷媒配管２４０によって順次接続され閉回路を形成している。尚、蒸発器２３０の空気流れ下流側には、冷却された空気温度（蒸発器後方空気温度Ｔｅ）を検出するための蒸発器温度センサ２３１が設けられており、この蒸発器後方空気温度ＴｅとＡ／Ｃ要求信号中の乗員が設定する設定温度との差をここでは冷凍サイクル装置２００の熱負荷の代表値として用いている。蒸発器後方空気温度Ｔｅと設定温度との差が大きいほど冷凍サイクル装置２００の熱負荷は大きいことになる。
【００２７】
ハイブリッドコンプレッサ１０１は、外部駆動手段としてのプーリ１１０、断続手段としての電磁クラッチ１２０、圧縮機１３０およびモータ１４０から成り、更に具体的な構成について、図２を用いて説明する。
【００２８】
プーリ１１０は中心部にプーリ回転軸１１２が設けられ、圧縮機ハウジング１３３に設けられたプーリ軸受け１１１によって回転可能に支持され、エンジン１０の駆動力がベルト５０（図１）を介して伝達され回転駆動するようにしている。プーリ回転軸１１２は、軸受け１１３、１１４によって支持されている。
【００２９】
電磁クラッチ１２０は、プーリ１１０から後述する圧縮機１３０に伝達されるエンジン１０の駆動力を断続するものであり、圧縮機ハウジング１３３に固定されるコイル１２１とボルト１１５によってプーリ回転軸１１２に接続されるハブ１２２とから成る。周知のように電磁クラッチ１２０は、コイル１２１に通電されるとハブ１２２がプーリ１１０に吸着されエンジン１０の駆動力をプーリ回転軸１１２に伝達する（クラッチＯＮ）。逆にコイル１２１への通電を遮断するとハブ１２２はプーリ１１０から離れ、エンジン１０の駆動力は切り離される（クラッチＯＦＦ）。
【００３０】
圧縮機１３０は、本発明の要部を成し、ここでは１回転当りの吐出容量が所定値として設定さる固定容量型圧縮機、更に具体的には周知のスクロール式圧縮機をベースとしている。尚、本発明においては、後述するように冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じて、プーリ１１０とモータ１４０との駆動力を併用して圧縮機１３０を作動させるようにしており、圧縮機１３０の容量、体格は、単体状態で最大熱負荷時に必要とされる容量、体格よりも小さいもの（従来技術設定の１／２〜１／３程度）として予め設定している。
【００３１】
圧縮機ハウジング１３３内には、第１圧縮部材を成す第１可動スクロール１３１と第２圧縮部材を成す第２可動スクロール１３２とが互いに噛み合わされて収容されている。そして、この第１、第２可動スクロール１３１、１３２は、それぞれ独立して回転可能となるようにしており、第１可動スクロール１３１には、プーリ回転軸１１２に接続される偏心シャフト１３４が嵌合され、偏心シャフト１３４の回転駆動により公転する。この時、本体部１３６ａおよび自転防止ピン１３６ｂとから成る自転防止機構１３６によって、即ち、自転防止ピン１３６ｂが第１可動スクロール１３１に設けられた規制孔１３１ａに嵌入されて、第１可動スクロール１３１が自転するのを防止するようにしている。尚、自転防止機構１３６の本体部１３６ａと第２可動スクロール１３２の外周部が当接して両可動スクロール１３１、１３２内の冷媒が漏れないようにしている。
【００３２】
一方、第２可動スクロール１３２は、後述するモータ１４０のモータ回転軸（駆動軸）１４２に接続され、モータ１４０の駆動力を受けて回転する。
【００３３】
また、モータ１４０は、モータハウジング１４１の内周面に固定され巻線部１４５ａが設けられたステータ部（固定子）１４５とモータ回転軸１４２に固定され外周部に永久磁石１４６ａが設けられたロータ部（回転子）１４６とから成る。モータ回転軸１４２は、モータハウジング１４１に設けられたモータ軸受け１４３および１４４に支持されており、内部は冷媒が流通可能となるように中空部１４２ａが設けられている。そして、バッテリ２０（図１）からの電力がステータ部１４５に供給されることによりロータ部１４６、モータ回転軸１４２は回転駆動される。
【００３４】
更に、モータ回転軸１４２の一端側（図２中の右側の端部側）には、モータハウジング１４１に固定される一方向クラッチ１６０が設けられており、バッテリ２０から電力を供給してモータ１４０を駆動させる時は、プーリ１１０の回転方向に対して逆方向の回転のみを許容するようにしている。換言すれば、プーリ１１０の回転方向にはモータ回転軸１４２が一方向クラッチ１６０に噛み合って回転が阻止される訳である。
【００３５】
冷凍サイクル装置２００内の冷媒は、圧縮機ハウジング１３３に設けられた吸入ポート１３３ａから圧縮機１３０内に流入し、自転防止機構１３６に設けられた吸入孔１３６ｃから圧縮室１３５に流入し、後述する両可動スクロール１３１、１３２の作動により圧縮される。そして、第２可動スクロールに設けられた吐出孔１３２ａ、モータ回転軸１４２の中空部１４２ａを経て、モータハウジング１４１に設けられた吐出ポート１４１ａから吐出する。
【００３６】
尚、この冷媒が圧縮機ハウジング１３３からプーリ１１０側の外部に漏れるのを防止するために、また、モータハウジング１４１からモータ回転軸１４２の一端側の外部に漏れるのを防止するために、軸受け１１３と軸受け１１４との間および吐出ポート１４１ａと一方向クラッチ１６０との間には、それぞれ軸封装置１７０を設けている。
【００３７】
図１に戻って、制御装置１５０は、エンジン１０の回転数センサ４０からの回転数信号、Ａ／Ｃ要求信号、蒸発器温度センサ２３１からの温度信号等が入力されて、これらの信号に基づいて冷凍サイクル装置２００の熱負荷を判定し、車両の走行条件に応じて、上記電磁クラッチ１２０の断続およびモータ１４０の作動を制御する。また、制御装置１５０内には、モータ１４０に供給される電力量を可変する電力量可変手段（例えば、トランジスタやパルスコントローラ等）が設けられており（図示せず）、モータ１４０を作動させる際の回転数を可変可能としている。
【００３８】
次に、上記構成に基づく制御装置１５０の制御およびハイブリッドコンプレッサ１０１の作動について説明する。まず、制御装置１５０による電磁クラッチ１２０およびモータ１４０の制御について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
エンジン１０が始動され、冷凍サイクル装置２００が作動された後に、ステップＳ１００で、蒸発器後方空気温度Ｔｅと設定温度との差から冷凍サイクル装置２００の熱負荷を演算し、ステップＳ１１０で、圧縮機１３０の最大吐出量が必要か否かが判定される。即ち、主に車両走行直後で特に夏季において冷凍サイクル装置２００の熱負荷が最大となるクールダウン時には、最大吐出量が必要となり、この場合にはステップＳ１２０で、電磁クラッチ１２０を接続し、モータ１４０を作動させる。
【００４０】
また、ステップＳ１１０で否と判定され、更にステップＳ１３０で、エンジン回転数からエンジン１０が停止に至らず走行中であると判定されると、即ち、主にクールダウン後の通常走行時においては、ステップＳ１４０で、電磁クラッチ１２０を接続状態とし、モータ１４０を停止させる。更に、ステップＳ１５０で、その時の熱負荷に対する吐出量に余裕があれば、ステップＳ１６０で、電磁クラッチ１２０を断続させ、作動頻度に基づく吐出量の可変を行なう。
【００４１】
更に、ステップ１３０で、走行運転中に一時停車し、エンジン１０が停止状態にある（アイドルストップ時）と判定されると、ステップＳ１７０で、電磁クラッチ１２０を接続状態としてモータ１４０を作動させる。そして、ステップＳ１８０で、その時の熱負荷に対する吐出量に余裕があれば、ステップＳ１９０で、モータ１４０へのバッテリ２０からの通電量を可変して、モータ１４０の回転数に基づく吐出量の可変を行なう。
【００４２】
上記制御装置１５０の制御による圧縮機１３０の具体的な作動を図４、図５を用いて更に説明する。図４はプーリ１１０の回転数にモータ１４０の回転数が付加されて決定される圧縮機１３０の作動回転数を示した特性図である。本発明における圧縮機１３０の作動回転数Ｎｃは、第１、第２可動スクロール１３１、１３２が独立して回転可能としているので、第２可動スクロール１３２に対する第１可動スクロール１３１の相対回転数として圧縮機作動回転数Ｎｃが決定されることになり、圧縮機作動回転数Ｎｃ＝第１可動スクロール回転数Ｎｓ１−第２可動スクロール回転数Ｎｓ２、として表すことができる。ここで、第２可動スクロール１３２の回転方向は第１可動スクロール１３１に対して逆方向としているので、第２可動スクロール回転数Ｎｓ２はマイナス値として捉え、実質的には、Ｎｃ＝Ｎｓ１−（−Ｎｓ２）＝Ｎｓ１＋Ｎｓ２となる。
【００４３】
図４中４５度の右上りの破線は、プーリ１１０によって回転作動される第１可動スクロール回転数Ｎｓ１を示しており、その回転数に対してモータ１４０によって回転作動される第２可動スクロール回転数Ｎｓ２が加えられて圧縮機作動回転数Ｎｃが決定されることを示している。
【００４４】
まず、熱負荷が最大となるクールダウン時においては、電磁クラッチ１２０が接続されプーリ１１０の回転に伴って圧縮機１３０の第１可動スクロール１３１が回転（公転）する。今、仮にこの時の回転数を２５００ｒｐｍとする（図４中Ａ点）。そして、モータ１４０がプーリ１１０とは逆方向に回転され、第２可動スクロール１３２が回転作動されると圧縮機１３０としては、この回転数（仮に２０００ｒｐｍとする）分が上乗せ、増速されて（Ｎｃ＝２５００＋２０００＝４５００ｒｐｍ）作動することになる（図４中Ｂ点、図５（ｃ）中のａ）。
【００４５】
通常走行時（仮にプーリ回転数を２０００ｒｐｍとする）においては、電磁クラッチ１２０は接続されており、モータ１４０が停止され、第２可動スクロール１３２の回転数はゼロとなり、従来の圧縮機と同様の作動となる。即ち圧縮機作動回転数Ｎｃは、２０００＋０＝２０００ｒｐｍとなりプーリ１１０の回転数と等しくなる（図４中Ｃ点、図５（ｃ）中のｂ）。
【００４６】
尚、第１可動スクロール１３１の回転作動時においては一方向クラッチ１６０の作用によって、第２可動スクロール１３２が供回りすることは無い。また、電磁クラッチ１２０を断続させることにより第１可動スクロール１３１の回転作動頻度、即ち圧縮機１３０の作動頻度を調整して吐出量の可変を可能とする（図５（ｃ）中のｃ）。
【００４７】
アイドルストップ時は、エンジン１０の停止に伴ってプーリ１１０も停止され（プーリ回転数０ｒｐｍ）、電磁クラッチ１２０が接続状態とされることで、第１可動スクロール１３１が停止状態となる。この時、モータ１４０によって第２可動スクロール１３２が回転作動され（仮にモータ回転数を１５００ｒｐｍとする）、相対的に第２可動スクロール１３２に対して第１可動スクロール１３１が作動するのと同じ状態となり、圧縮機１３０として作動する（図４中Ｄ点、図５（ｃ）中のｄ）。尚、モータ１４０への通電量を可変させることで、圧縮機１３０の回転数が可変され、吐出量が制御される（図５（ｃ）中のｅ）。
【００４８】
以上の構成および作動より本発明の作用効果について説明する。まず、圧縮機１３０の第１可動スクロール１３１と第２可動スクロール１３２をそれぞれ独立して回転可能とし、それぞれをプーリ１１０、モータ１４０に接続して互いに逆回転方向になるように作動させるので、エンジン１０駆動時において圧縮機１３０の作動回転数Ｎｃは、プーリ１１０による第１可動スクロール１３１の回転数Ｎｓ１とモータ１４０による第２可動スクロール１３２の回転数Ｎｓ２の和となり、圧縮機１３０はプーリ１１０のみによって作動される従来技術に対して、増速された状態で圧縮作動を行ない、吐出量を増大させることができ、その分、圧縮機１３０の小型軽量化が可能となる。
【００４９】
尚、エンジン１０停止時には、プーリ１１０および第１可動スクロール１３１は、停止状態となり、モータ１４０によって第２可動スクロール１３２を作動させることにより第１可動スクロール１３１は、第２可動スクロール１３２に対して相対的に圧縮機１３０としての作動を果たすことになり、冷凍サイクル装置２００の冷房を継続できる。
【００５０】
また、一方向クラッチ１６０の設定により、モータ１４０停止状態でプーリ１１０によって第１可動スクロール１３１を作動させる際に、一方向クラッチ１６０が第２可動スクロール１３２の連れ回りを阻止するので、プーリ１１０による通常の圧縮機１３０として作動させることができる。
【００５１】
そして、モータ１４０における発電作用が伴わないようにできるので、車両エンジン１０の動力を低減可能にすると共に、モータジェネレータ３０に対するモータ１４０における発電制御が不要となる。
【００５２】
また、第１可動スクロール１３１とプーリ１１０との間に電磁クラッチを設けるようにしているので、プーリ１１０による第１可動スクロール１３１の作動を断続でき、圧縮機１３０としての作動頻度を可変させて吐出量制御ができる。
【００５３】
上記のように、本発明においてはモータ１４０の作動や電磁クラッチ１２０の断続により圧縮機１３０の吐出量を可変可能に作動させることができるので、固定容量型の圧縮機１３０で事足りることとなり、圧縮機１３０自身に可変容量機構を必要とせず、安価にできる。
【００５４】
更に、モータ１４０のステータ部１４５とロータ部１４６のうち、ステータ部１４５に巻線部１４５ａを設けるようにしているので、ステータ部１４５の巻線部１４５ａに直接、バッテリ２０から電力を供給でき、スリップリング等の通電手段を必要とせず、モータ１４０の構造を簡素にして安価にすることができる。
【００５５】
尚、上記実施形態では圧縮機１３０は、固定容量型のスクロール式圧縮機として説明したが、これに限らず、図６、図７に示すように、第１圧縮部材をベーン１３９ａを有するロータ１３９（軸受け１３７に支持されるシャフト１３４ａに固定）とし、第２圧縮部材を回転シリンダ１３８としたベーン式圧縮機等としても良い。
【００５６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図８、図９に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、モータ１４０には、プーリ１１０によって第１可動スクロール１３１が回転作動される際に、第２可動スクロール１３２が連れ回りして発電する発電モードを持たせ、制御装置１５０によって、発電モードによる発電量を調整して第２可動スクロール１３２の連れ回り量を制御するようにしたものである。
【００５７】
尚、ここでは上記第１実施形態に対して、プーリ１１０には電磁クラッチは設けず、プーリ１１０とハブ１２０を直接接合している。また、モータ回転軸１４２の一端側に設けていた一方向クラッチ（１６０）も廃止している。
【００５８】
第２実施形態においては、第１可動スクロール１３１を回転作動させた場合に、一方向クラッチを設けていないので第２可動スクロール１３２が供回りし（同一方向に回転する）、発電モードを形成する。この時、圧縮機作動回転数Ｎｃとしては、図９に示すように、第１可動スクロール回転数Ｎｓ１（仮に２５００ｒｐｍとする）に対して第２可動スクロール回転数Ｎｓ２（仮に２０００ｒｐｍとする）を差し引いた回転数となる（図９中Ｆ点）。
【００５９】
そして、第２可動スクロール１３２が供回りする中で、モータ１４０にバッテリ２０から通電して発電量を調整してやると、供回りに対する抵抗となって第２可動スクロールの回転数Ｎｓ２が低下し（Ｎｓ２１となる）、その結果圧縮機作動回転数Ｎｃは増加することになる。即ち、第２可動スクロール１３２の供回り時にモータ１４０の発電量を調整することにより、第２可動スクロール１３２の回転数Ｎｓ２が可変され、圧縮機１３０としての作動回転数Ｎｃを可変できるので、電磁クラッチ１２０を設けなくても圧縮機１３０の吐出量制御が可能となる。
【００６０】
（その他の実施形態）
上記実施形態で説明した対象車両としては、アイドルストップ車両に限らずハイブリッド車両に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をアイドルストップ車両の冷凍サイクル装置に適用した第１実施形態における全体構成を示す模式図である。
【図２】図１におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図３】電磁クラッチおよびモータの制御を示すフローチャートである。
【図４】プーリ回転数およびモータ回転数に対する圧縮機作動回転数を示す特性図である。
【図５】（ａ）は車速、（ｂ）はエンジン回転数、（ｃ）は圧縮機作動回転数、（ｄ）はモータ回転数、（ｅ）は電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦ状態を示すタイムチャートである。
【図６】第１実施形態におけるハイブリッドコンプレッサの変形例を示す断面図である。
【図７】図６におけるＥ−Ｅ部の断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図９】第２実施形態におけるプーリ回転数およびモータ回転数に対する圧縮機作動回転数を示す特性図である。
【符号の説明】
１０ 車両エンジン（外部動力源）
２０ バッテリ（外部電源）
１００ ハイブリッドコンプレッサ装置
１１０ プーリ（外部駆動手段）
１２０ 電磁クラッチ（断続手段）
１３０ 圧縮機
１３１ 第１可動スクロール（第１圧縮部材）
１３２ 第２可動スクロール（第２圧縮部材）
１４０ モータ
１４２ モータ回転軸（駆動軸）
１４５ ステータ部（固定子）
１４５ａ 巻線部
１４６ ロータ部（回転子）
１４２ 偏心シャフト（駆動軸）
１５０ 制御装置（制御手段）
１６０ 一方向クラッチ
Claims (7)
- 第１圧縮部材（１３１）の回転によって相手側の第２圧縮部材（１３２）との間に形成される圧縮空間の容積を変化させて流体を圧縮する圧縮機（１３０）と、
外部電源（２０）からの電力を受けて回転駆動するモータ（１４０）と、
外部動力源（１０）からの駆動力を受けて回転駆動する外部駆動手段（１１０）とを有し、
前記第２圧縮部材（１３２）は、前記第１圧縮部材（１３１）に対して独立して回転可能であり、
前記第１圧縮部材（１３１）は、前記外部駆動手段（１１０）に接続され、
前記第２圧縮部材（１３２）は、前記モータ（１４０）に接続されるようにしたことを特徴とするハイブリッドコンプレッサ。 - 前記モータ（１４０）の駆動軸（１４２）には、前記外部駆動手段（１１０）の回転方向に対して逆方向の回転のみを許容する一方向クラッチ（１６０）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドコンプレッサ。
- 前記第１圧縮部材（１３１）と前記外部駆動手段（１１０）との間には、前記駆動力の伝達を断続する断続手段（１２０）が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッドコンプレッサ。
- 前記圧縮機（１３０）は、前記第２圧縮部材（１３２）に対する前記第１圧縮部材（１３１）の１回転当りの吐出容量が所定値に設定される固定容量型の圧縮機（１３０）と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ハイブリッドコンプレッサ。
- 前記モータ（１４０）を構成する固定子（１４５）および回転子（１４６）のうち、前記固定子（１４５）側に巻線部（１４５ａ）が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ。
- 第１圧縮部材（１３１）の回転によって相手側の第２圧縮部材（１３２）との間に形成される圧縮空間の容積を変化させて流体を圧縮する圧縮機（１３０）と、
外部電源（２０）からの電力を受けて回転駆動するモータ（１４０）と、
外部動力源（１０）からの駆動力を受けて回転駆動する外部駆動手段（１１０）と、
前記モータ（１４０）の作動を制御する制御手段（１５０）とを有し、
前記第２圧縮部材（１３２）は、前記第１圧縮部材（１３１）に対して独立して回転可能であり、
前記第１圧縮部材（１３１）は、前記外部駆動手段（１１０）に接続され、
前記第２圧縮部材（１３２）は、前記モータ（１４０）に接続され、
前記制御手段（１５０）は、前記圧縮機（１３０）の最大吐出量を発生させる際には、前記モータ（１４０）を前記外部駆動手段（１１０）と共に駆動させ、且つ、前記外部駆動手段（１１０）と逆方向に回転させるようにしたことを特徴とするハイブリッドコンプレッサ装置。 - 前記モータ（１４０）は、前記外部駆動手段（１１０）によって前記第１圧縮部材（１３１）が回転される際に、前記第２圧縮部材（１３２）が連れ回りして発電する発電モードを有し、
前記制御手段（１５０）は、前記発電モードによる発電量を調整して前記第２圧縮部材（１３２）の連れ回り量を制御するようにしたことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッドコンプレッサ装置。
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