JP4070684B2 - ハイブリッドコンプレッサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両、とりわけアイドルストップ車両やハイブリッド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装置に関するものである。

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等が市場に投入される例が有る。これらの車両においては、走行状況（一時停車時や低速走行時等）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凍サイクル装置内の圧縮機はエンジン停止中には共に停止することになり、冷凍サイクル装置として機能しないことになる。

この解決策として、例えば、特許文献１のように、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を用いたものが知られている。これにより、エンジン停止時には、電磁クラッチを切断して、モータ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の冷房機能を果たすようにしている。
特開２０００−１３０３２３号公報

しかしながら、上記特許文献１における従来技術は、エンジン停止時においてモータを補助動力源とするものであって、エンジンおよびモータの両駆動源を組み合わせて圧縮機を作動させる思想は無い。例えば、他の補機の作動条件や冷凍サイクルの熱負荷条件等によって、一時停車中でもエンジンが始動される場合（即ち、アイドリング作動状態となる場合）は、本来のエンジンによって圧縮機が作動されるモードとなるので、その分エンジンに負荷がかかり、一時停車中の燃費性能を向上させることができない。

尚、このような状況は、通常の車両のアイドリング時においても言えることであり、補機の作動条件や冷凍サイクルの熱負荷条件等によってアイドルアップ制御が働き、燃費性能の悪化が生じている。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジンのアイドリング作動中におけるエンジンの負荷を低減して燃費性能の向上を可能とするハイブリッドコンプレッサ装置を提供することにある。

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。

請求項１に記載の発明では、
冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１３０）と、
電源（２０）の電力を受けて回転駆動するモータ（１２０）と、
圧縮機（１３０）に伝達される車両のエンジン（１０）の駆動力を断続する断続機構（１７０）と、
エンジン（１０）およびモータ（１２０）の少なくとも一方の駆動力を選択して圧縮機（１３０）を作動させる制御装置（１６０）とを有するハイブリッドコンプレッサ装置において、
制御装置（１６０）は、車両が一時停車してエンジン（１０）がアイドリング作動する時にのみ、モータ（１２０）を作動させるように、モータ（１２０）への電力を冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じて制御し、
熱負荷が所定負荷よりも高い時には断続機構（１７０）を接続状態としてモータ（１２０）を作動させてエンジン（１０）の駆動力にモータ（１２０）の駆動力を加えて圧縮機（１３０）を駆動し、
熱負荷が所定負荷よりも低い時には断続機構（１７０）を切断状態としてモータ（１２０）を作動させてモータ（１２０）の駆動力のみで圧縮機（１３０）を駆動し、
エンジン（１０）の作動を制御するエンジン制御部（４０）にモータ（１２０）の作動を示す情報を伝達して燃料消費量の低減を行うことを特徴としている。

これにより、圧縮機（１３０）を作動させるためにモータ（１２０）の駆動力を活用できるようになるので、アイドリング作動中におけるエンジン（１０）の負荷を低減して燃費性能を向上できる。

また、熱負荷に応じてモータ（１２０）への電力を制御することで、エンジン（１０）の負荷を低減できる。そして、エンジン（１０）の作動変動を抑えつつ、速やかに適正な燃料消費量に可変できるようになり、エンジン（１０）の燃費性能を向上できる。
また、熱負荷が所定負荷より低い時には断続機構（１７０）を切断することでモータ（１２０）の駆動力で圧縮機（１３０）を作動させるようにできるので、エンジン（１０）の負荷を低減して燃費性能を向上できる。

請求項２に記載の発明では、アイドリング作動時に使用される電源（２０）は、車両用のバッテリ（２０）であることを特徴としている。

モータ（１２０）に電力を供給する電源（２０）として、例えばエンジン（１０）に設けられる発電機とした場合では、電力を使用した分だけ発電が必要となりエンジン（１０）の負荷が逆に増加する。しかしながら、バッテリ（２０）からモータ（１２０）に電力を供給してやれば、エンジン（１０）の負荷を増加させることが無い。

請求項３に記載の発明では、走行中に一時停車した時に、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、冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１３０）と、電源（２０）の電力を受けて回転駆動するモータ（１２０）と、エンジン（１０）およびモータ（１２０）の少なくとも一方の駆動力を選択して圧縮機（１３０）を作動させる制御装置（１６０）とを有するハイブリッドコンプレッサ装置において、車両の一時停車時に、他の補機の作動条件あるいは冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷条件によってエンジン（１０）が始動される時に、制御装置（１６０）によってモータ（１２０）が作動されることを特徴としている。

これにより、圧縮機（１３０）を作動させるためにモータ（１２０）の駆動力を活用できるので、その分エンジン（１０）の負荷を低減して燃費性能を向上できる。

請求項４に記載の発明では、圧縮機（１３０）に伝達されるエンジン（１０）の駆動力を断続する断続機構（１７０）を有し、エンジン（１０）が他の補機の作動条件によって始動される時は、制御装置（１６０）によって断続機構（１７０）が切断されることを特徴としている。

一般に他の補機の作動条件によってエンジン（１０）が作動される場合は、冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が高いわけでは無く、モータ（１２０）のみによる圧縮機（１３０）の作動で冷房性能をまかなうことは可能であり、断続機構（１７０）を切断することでエンジン（１０）に対して圧縮機（１３０）作動分の負荷を低減できる。

請求項５に記載の発明では、圧縮機（１３０）に伝達されるエンジン（１０）の駆動力を断続する断続機構（１７０）を有し、エンジン（１０）が冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷条件によって始動される時は、制御装置（１６０）によって断続機構（１７０）が接続されることを特徴としている。

冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷条件によってエンジン（１０）が作動される場合は、大きな冷房能力が必要とされる場合となる。ここでは、エンジン（１０）の駆動力にモータ（１２０）の駆動力を加えて圧縮機（１３０）を作動させることができるので、エンジン（１０）の負荷を上げる必要が無く、燃費性能を向上することができる。

請求項１〜請求項５に記載の発明においては具体的に、請求項６に記載の発明のように、エンジン（１０）からの駆動力をモータ（１２０）および圧縮機（１３０）に分配すると共に、モータ（１２０）から入力される駆動力をエンジン（１０）および圧縮機（１３０）に伝達する動力分配機構（１５０）を有し、モータ（１２０）が作動される時には、動力分配機構（１５０）によってモータ（１２０）の駆動力がエンジン（１０）の駆動力に上乗せされて圧縮機（１３０）に伝達されるようにすることで圧縮機（１３０）の吐出量を増大させることができ、高熱負荷時の対応が可能となる。

そして、請求項７に記載の発明のように、動力分配機構（１５０）としては、遊星歯車（１５０）を用いるのが好適である。

また、請求項８に記載の発明のように、モータ（１２０）のモータ回転軸（１２１）および圧縮機（１３０）の圧縮機回転軸（１３１）は互いに直結されており、モータ（１２０）が作動される時には、モータ回転軸（１２１）に発生する駆動力が圧縮機回転軸（１３１）に伝達されるようにしても良い。

これにより、モータ（１２０）の駆動力が圧縮機（１３０）に使用されるので、エンジン（１０）の負荷を上げる事無く、高熱負荷時の対応が可能となる。

請求項９に記載の発明では、エンジン（１０）が始動され、モータ（１２０）を作動させる時に、制御装置（１６０）によって冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷条件に応じて、モータ（１２０）の回転数が可変されることを特徴としている。

これにより、モータ（１２０）の作動を最小限にして電源（２０）の使用量を減らすことができる。

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。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図６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。

図１に示すように、ハイブリッドコンプレッサ装置１００は、走行運転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と制御装置１６０とから成る。

ここで、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ものであり、以下、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）を検出するための蒸発器温度センサ２３１が設けられている。

ハイブリッドコンプレッサ１０１は、主にプーリ１１０、電磁クラッチ１７０、モータ１２０、圧縮機１３０および遊星歯車１５０から成り、以下、その詳細について図２を用いて説明する。

プーリ１１０は、フロントハウジング１４１に固定されたプーリ軸受け１１２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１１（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１１１は、プーリ１１０の中心部に設けられ、フロントハウジング１４１に固定された軸受け１１３によって回転可能に支持されている。

また、プーリ回転軸１１１の略中央部には、外周側がフロントハウジング１４１に固定された一方向クラッチ１８０が設けられている。一方向クラッチ１８０は、プーリ回転軸１１１のプーリ回転方向の回転駆動を許容し、その逆回転方向に対しては噛み合いにより回転駆動を阻止する。

断続機構を成す電磁クラッチ１７０は、プーリ１１０から後述する圧縮機１３０に伝達される駆動力を断続するものであり、フロントハウジング１４１に固定されたコイル１７１とプーリ回転軸１１１の一端側に固定されたハブ１７２とから成る。周知のように電磁クラッチ１７０は、コイル１７１に通電されるとハブ１７２がプーリ１１０に吸着されプーリ１１０の駆動力をプーリ回転軸１１１に伝達する（クラッチＯＮ）。逆にコイル１７１への通電を遮断するとハブ１７２はプーリ１１０から離れ、プーリ１１０の駆動力は切断される（クラッチＯＦＦ）。

モータ１２０は、主にロータ部１２０ａおよびステ−タ部１２３から成り、中間ハウジング１４２内に収容されている。このモータ１２０は、ロータ部１２０ａの外周部にマグネット（永久磁石）１２２が設けられるいわゆるＳＰモ−タ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ）としており、ロータ部１２０ａの内周側のスペースを活用して後述する遊星歯車１５０を収容している。尚、モータ回転軸１２１は、サンギヤ１５１の中心部に一点鎖線で示される架空上のものとなっている。

また、ロータ部１２０ａとフロントハウジング１４１との間には一方向クラッチ１９０が設けられ、ロータ部１２０ａはプーリ１１０の回転方向に対して噛み合いにより回転駆動が阻止され、また逆回転方向に回転駆動が許容されるようにしている。

ステ−タ部１２３にはコイル１２３ａが設けられており、このステータ部１２３は中間ハウジング１４２の内周面に圧入により固定されている。そして、車両用のバッテリ（本発明の電源に対応）２０からの電力がインバータ３０（図１）を介してコイル１２３ａに供給されることによりロータ部１２０ａは回転駆動される。

圧縮機１３０は、ここでは１回転当りの吐出容量が所定値として設定されてい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としており、モータ１２０の反プーリ側となるエンドハウジング１４３内に固定される固定スクロール１３４と、圧縮機回転軸１３１の偏心シャフト１３３によって公転する可動スクロール１３５とを有している。この固定スクロール１３４と可動スクロール１３５との噛み合わせによって、外周部に吸入室１３６が形成され、また中心側に圧縮室１３７が形成される。そして、エンドハウジング１４３の側壁に設けられた吸入口１３６ａから吸入室１３６に吸入された冷媒は、圧縮室１３７で圧縮され、吐出室１３８を経てエンドハウジング１４３の底壁に設けられた吐出口１３８ａから吐出するようにしている。

圧縮機回転軸１３１は、中間ハウジング１４２の反プーリ側で内側に突出する突出壁１４２ａに固定された軸受け１３２によって回転可能に支持されている。尚、圧縮機回転軸１３１にはプーリ回転軸１１１の他端側が嵌入され、圧縮機回転軸１３１およびプーリ回転軸１１１は、軸受け１１５によって互いに独立して回転可能としている。

そして、上記プーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１１１、１２１、１３１は、上述したようにロータ部１２０ａ内に設けられた遊星歯車１５０に連結される構成としている。

遊星歯車１５０は、本発明における動力分配機構を成し、プーリ１１０（エンジン１０）からの駆動力をモータ１２０および圧縮機１３０に分配すると共に、モータ１２０から入力される駆動力をプーリ１１０および圧縮機１３０に伝達するものである。更に具体的には、中心部に設けられたサンギヤ１５１と、サンギヤ１５１の外周で自転しつつ公転するピニオンギヤ１５２ａに連結されるプラネタリーキャリヤ１５２と、ピニオンギヤ１５２ａのさらに外周に設けられたリング状のリングギヤ１５３とから成る。

ここでは、プーリ回転軸１１１はプラネタリーキャリヤ１５２に接続され、モータ回転軸１２１（実体としてはロータ部１２０ａ）はサンギヤ１５１に接続され、圧縮機回転軸１３１はリングギヤ１５３に接続されるようにしている。尚、サンギヤ１５１は、軸受け１１４によってプーリ回転軸１１１に対して独立して回転可能に支持されている。

一方、図１に戻って、制御装置１６０は、Ａ／Ｃ要求信号、車速信号、エンジン回転数信号、アイドルストップ要求信号、乗員の設定する設定温度信号、内気（室内）温度信号、外気（室外）温度信号、蒸発器温度センサ２３１からの蒸発器後方空気温度信号等が入力されて、これらの信号に基づいて上記モータ１２０の作動および電磁クラッチ１７０の断続を制御するものとしている。具体的には、インバータ３０内のスイッチ素子のＯＮ−ＯＦＦによりバッテリ２０からの電力を可変して、モータ１２０の作動回転数を可変させる。また、電磁クラッチ１７０のコイル１７１への通電をＯＮ−ＯＦＦすることで、プーリ１１０とプーリ回転軸１１１間の断続を行う。

また、制御装置１６０は、冷凍サイクル装置２００の熱負荷に対応する圧縮機１３０の冷媒吐出量を決定し、この吐出量を確保するための圧縮機１３０の回転数を決定する。因みに、吐出量というのは圧縮機１３０の１回転当りの吐出容量に回転数を乗じて得られる時間当たりの吐出量であり、回転数が増加するに従って吐出量も増加する。更には図３に示す遊星歯車１５０における共線図に基づいて、プーリ１１０の回転数と圧縮機１３０の回転数とからモータ１２０の回転数を決定する（共線図に基づく詳細作動については後述する）。

尚、ここでは冷凍サイクル装置２００の熱負荷は、設定温度、内気温度、外気温度から予め定めた演算式によって算出される必要吹出し温度と蒸発器後方空気温度との差として得られるものとしている。

次に、上記構成に基づく作動について図３を用いて説明する。図３は、遊星歯車１５０にそれぞれ連結されたプーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の回転数の関係を示す共線図である。共線図は、周知のように横軸に各ギヤ、キャリヤ（左からサンギヤ１５１、プラネタリーキャリヤ１５２、リングギヤ１５３）の座標位置が示され、各座標位置には、上記したようにそれぞれのギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３に連結されるモータ１２０、プーリ１１０、圧縮機１３０が対応している。また、横軸座標の間隔はサンギヤ１５１とリングギヤ１５３とのギヤ比λによって決定される。ここではギヤ比λを０．５と設定している。そして、縦軸には、各ギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３の回転数が示され、各回転数は３者が直線で結ばれる関係となる。

まず、最も圧縮機能力が必要とされるクールダウン時においては、制御装置１６０は電磁クラッチ１７０をＯＮの状態にして、プーリ１１０の駆動力がプーリ回転軸１１１から遊星歯車１５０を介して圧縮機回転軸１３１に伝達されるようにして、圧縮機１３０を作動させる。（一方向クラッチ１８０は空転する。）この時、図３（ア）に示すように、モータ１２０をプーリ１１０の回転方向とは逆回転方向に作動させることにより、圧縮機回転数をプーリ回転数よりも高くして吐出量を増大させる。尚、モータ回転数を上げるように作動させてやると、圧縮機回転数は上昇し、このモータ回転数の設定によって必要吐出量が得られる。

次に、クールダウンの後の通常冷房時においては、制御装置１６０は電磁クラッチ１７０をＯＮの状態としてプーリ１１０の駆動力（一方向クラッチ１８０は空転する。）で圧縮機１３０を作動させる。この時、図３（イ）で示すように、一方向クラッチ１９０によってモータ１２０はプーリ１１０の回転方向に対してはロックされ、停止状態（回転数はゼロ）となる。これに伴いプーリ１１０の駆動力はすべて圧縮機１３０に伝達され、プーリ回転数に対して増速されて作動する。

更に、車両の一時停車時にアイドルストップ要求によりエンジン１０が停止された場合は、制御装置１６０は電磁クラッチ１７０をＯＦＦの状態（ＯＮの状態でも良い）とし、モータ１２０の駆動力によって圧縮機１３０を作動させる。この時は、図３（ウ）に示すように、モータ１２０を逆回転方向に駆動させることで、プーリ回転軸１１１が同様に逆回転方向に作動しようとし、一方向クラッチ１８０によってロックされ、モータ１２０の駆動力は圧縮機１３０に伝達される。ここではモータ回転数を上げるように作動させてやると圧縮機回転数は上昇し、このモータ回転数の設定によって必要吐出量が得られる。

尚、エンジン１０が作動中であっても、電磁クラッチ１７０をＯＦＦの状態にして、上記エンジン１０停止時と同様にモータ１２０を逆回転方向に駆動させることによって、圧縮機１３０を作動させることができる。

本発明においては、車両の一時停車時でアイドルストップされている時に、モータ１２０以外の他の補機の作動条件や冷凍サイクル装置２００の熱負荷条件によってアイドルストップ要求が解除され、再びエンジン１０が始動された時（つまり通常のアイドリング作動状態となった時）のモータ１２０および電磁クラッチ１７０の作動制御（圧縮機１３０の作動制御）に特徴を持たせており、以下、図４に示すフローチャートおよび図５、図６に示すタイムチャートを用いて詳細に説明する。

まず、図４中のステップＳ１００でＡ／Ｃ要求があるか否かをＡ／Ｃ要求信号から判定し、ステップＳ１１０で一時停車状態か否かを車速信号から判定し、共にその判定が肯定されるとステップＳ１２０に進む。尚、共にその判定が否であればスタートに戻る。

ステップＳ１２０でアイドルストップ要求が解除され、エンジン始動要求があるか否かを判定し、否、即ちアイドルストップ状態であれば、ステップＳ１３０で通常の制御としてモータ１２０を作動させ圧縮機１３０を作動させる（図５（ｃ）のａ、図６（ｃ）のａ）。

ステップＳ１２０でエンジン始動要求有りと判定すると、ステップＳ１４０でその要求は冷凍サイクル装置２００の熱負荷条件（Ａ／Ｃ条件）によるものか、他の補機の作動条件（Ａ／Ｃ以外の条件）によるものかを判定する。ここで、Ａ／Ｃ条件によるものとは、冷凍サイクル装置２００の熱負荷が高く、エンジン１０停止時においてモータ１２０のみによる圧縮機１３０の作動では、冷房性能が充分に確保できない場合を示し、また他の補機の作動条件によるものとは、例えば発電機やブレーキブースタや暖房装置等がエンジン１０停止時においてその機能が充分に確保できない場合を示す。

ステップＳ１４０でエンジン始動要求はＡ／Ｃ以外の条件によるものである（図５（ｂ）のｂ）と判定すると、ステップＳ１５０で電磁クラッチ１７０をＯＦＦにし、モータ１２０を作動させる（図５（ｃ）のｃ）。即ち、従来ならばエンジン１０の始動によって圧縮機１３０がエンジン１０の駆動力で作動されるところを、ここでは、エンジン１０の駆動力は他の補機側に使用され、圧縮機１３０はモータ１２０の駆動力のみで作動されるようにしている。

また、ステップＳ１４０でエンジン始動要求がＡ／Ｃ条件によるものである（図６（ｂ）のｄ）と判定すると、ステップＳ１６０で電磁クラッチ１７０をＯＮし、モータ１２０を作動させる（図６（ｃ）のｅ）。即ち、エンジン１０の回転数にモータ１２０の回転数を上乗せして圧縮機１３０を増速して作動させることで、高い熱負荷に対応するようにしている。

そして、ステップＳ１３０、ステップＳ１５０、ステップＳ１６０の後は共に、ステップＳ１７０で冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じてモータ１２０の回転数を可変するようにしている。

尚、車両の一時停車後、再び走行した時には、一時停車時にモータ１２０を作動させて使用されたバッテリ２０の容量分（図５（ｆ）のｆ、図６（ｆ）のｆ）は、発電により充電される（図５（ｆ）のｇ、図６（ｆ）のｇ）。

以上のように、本発明ではエンジン１０がアイドルストップ状態から始動状態とされた時に、モータ１２０を作動するようにしているので、圧縮機１３０を作動させるためにモータ１２０の駆動力を活用でき、その分エンジン１０の負荷を低減して燃費性能を向上できる（図５（ｅ）のｈ、図６（ｅ）のｉ）。

具体的には、一般に他の補機の作動条件によってエンジン１０が作動される場合は、冷凍サイクル装置２００の熱負荷が高いわけでは無く、モータ１２０のみによる圧縮機１３０の作動で冷房性能をまかなうことは可能であり、エンジン１０始動時に電磁クラッチ１７０を切断してモータ１２０を作動させるようにしているので、エンジン１０に対して圧縮機１３０作動分の負荷を低減して、燃費性能を向上できる。

また、冷凍サイクル装置２００の熱負荷条件によってエンジン１０が作動される場合は、大きな冷房能力が必要とされる場合であり、この時は、エンジン１０の駆動力にモータ１２０の駆動力を加えて圧縮機１３０を作動させることができるので、エンジン１０の負荷を上げる必要が無く、燃費性能を向上することができる。

ここでは、エンジン１０の駆動力にモータ１２０の駆動力を上乗せするために動力分配機構として遊星歯車１５０を用いて容易にその対応を可能としている。

更には、モータ１２０を作動させた後に、冷凍サイクル装置２００の熱負荷条件に応じてモータ１２０の回転数を可変するようにしているので、モータ１２０の作動を最小限にしてバッテリ２０の使用量を減らすことができる。

尚、対象とする車両としては、走行用モータを有し、走行中においても所定の走行条件に応じてエンジン１０が停止されるいわゆるハイブリッド車両としても良い。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７、図８に示す。第２実施形態は上記第１実施形態に対して、ハイブリッドコンプレッサ１０１の仕様を変更したものである。

このハイブリッドコンプレッサ１０１は、上記第１実施形態に対して遊星歯車１５０、一方向クラッチ１８０、１９０を廃止し、プーリ回転軸１１１にモータ回転軸１２１を同一軸線上で直結させ、更にモータ回転軸１２１には圧縮機回転軸１３１を同一軸線上で直結させたものとしている。

第２実施形態では、エンジン１０作動時においては制御装置１６０によって電磁クラッチ１７０がＯＮされ（モータ１２０のコイル１２３ａには通電されず）、エンジン１０の駆動力によって圧縮機１３０が作動される。また、アイドルストップ時においては電磁クラッチ１７０がＯＦＦされ、モータ１２０の駆動力で圧縮機１３０が作動される。

そして、図８のフローチャートに示すように、一時停車時でアイドルストップ状態からＡ／Ｃ以外の条件によってエンジン１０が始動された時（アイドリング状態となった時）は、上記第１実施形態と同様に、ステップＳ１５０で電磁クラッチ１７０をＯＦＦにし、モータ１２０の駆動力で圧縮機１３０を作動させる。これにより、第１実施形態と同様にエンジン１０に対して圧縮機１３０作動分の負荷を低減できる。

また、Ａ／Ｃ条件によりエンジン１０が始動された時は、ステップＳ１６１で電磁クラッチ１７０をＯＮにしてエンジン１０の駆動力で圧縮機１３０を作動させると共に、コイル１２３ａに通電しモータ１２０を作動状態とする。これにより、モータ回転軸１２１に発生する駆動力を圧縮機１３０に使用することができるので、エンジン１０の負荷を上げる事無く、高熱負荷時の対応が可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９、図１０に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、走行状況に応じてエンジン１０の停止を伴わない通常の車両に搭載される冷凍サイクル２００に適用したものである。

基本構成は、上記第１実施形態で説明した図１のものと類似であるが、エンジン１０には、燃料噴射量やその噴射タイミング等を調整してエンジン１０の作動を制御するエンジン制御装置（本発明のエンジン制御部に対応）４０が設けられている。そして、エンジン制御装置４０とハイブリッドコンプレッサ１０１用の制御装置１６０との間において、各種情報が授受されるようにしている。

ここでは制御装置１６０は、車両のアイドリング作動時において、ハイブリッドコンプレッサ１０１のモータ１２０および電磁クラッチ１７０を図１０に示すフローチャート基づいて制御するようにしており、以下、その詳細について説明する（一部、エンジン制御装置４０による制御を含む）。

まず、ステップＳ１００でＡ／Ｃ要求があるか否かを判定し、ステップＳ２００で車両がアイドリング状態にあるか否かを判定する。ステップＳ１００、ステップＳ２００で共に肯定判定すれば、ステップＳ２１０に進む。尚、ステップＳ１００、ステップＳ２００で共に否と判定すればスタートに戻る。

そして、ステップＳ２１０でＡ／Ｃの熱負荷を判定し、熱負荷が例えばクールダウン時のように所定負荷よりも高い時には、ステップＳ２２０でバッテリ２０の電力を用いてモータ１２０を作動させる。このステップＳ２２０は、車両のアイドリング作動時でＡ／Ｃの熱負荷が高い場合に、モータ１２０を作動させて、エンジン１０の駆動力にモータ１２０の駆動力を加えて圧縮機１３０を作動させるものである。モータ１２０へ供給する電力は、Ａ／Ｃの熱負荷に応じて調整し、具体的には、Ａ／Ｃの熱負荷が高い程、供給電力を増加させる。

そして、ステップＳ２３０でエンジン制御装置４０は、制御装置１６０から伝達される上記情報（モータ１２０の作動）に基づいて、燃料消費量の低減を行う。

一方、ステップＳ２１０でＡ／Ｃの熱負荷が所定負荷よりも低いと判定すると、ステップＳ２４０で電磁クラッチ１７０をＯＦＦとする。そして、ステップＳ２５０で蒸発器後方空気温度（Ｔｅ）が冷房に必要とされる温度の上限値になったと判定すると、ステップＳ２６０でモータ１２０を作動させる。このステップＳ２６０は、車両のアイドリング作動時でＡ／Ｃの熱負荷が低い場合に、電磁クラッチ１７０をＯＦＦ状態にしてモータ１２０を作動させて、モータ１２０の駆動力のみで圧縮機１３０を作動させるものである。モータ１２０へ供給する電力は、Ａ／Ｃの熱負荷に応じて調整し、具体的には、Ａ／Ｃの熱負荷が高い程、供給電力を増加させる。尚、ステップＳ２５０で蒸発器後方空気温度（Ｔｅ）が上限値に達しない間は、ステップＳ２４０、ステップＳ２５０を繰り返す。

そして、ステップＳ２３０と同様に、ステップＳ２７０でエンジン制御装置４０は、制御装置１６０から伝達される上記情報（モータ１２０の作動）に基づいて、燃料消費量の低減を行う。

これにより、圧縮機１３０を作動させるためにモータ１２０の駆動力を活用できるようになるので、アイドリング作動中におけるエンジン１０の負荷を低減して燃費性能を向上できる。

また、モータ１２０への供給電力を増加させることでエンジン１０の負荷をより大きく低減でき、合わせてエンジン制御装置４０によって燃料消費量の低減が行われるようにしているので、エンジン１０の作動変動を抑えつつ、速やかに適正な燃料消費量に可変できるようになり、エンジン１０の燃費性能を向上できる。

また、モータ１２０を作動させる時に、バッテリ２０の電力を使用するようにしているので、エンジン１０の負荷を増加させることが無い。即ち、モータ１２０に電力を供給する電源として、例えばエンジン１０に設けられる発電機（図示せず）とした場合では、電力を使用した分だけ発電が必要となりエンジン１０の負荷が逆に増加するが、電力供給源としてバッテリ２０を使用することで、それを避けることができる訳である。尚、バッテリ２０で使用された電力は、上記第１実施形態で説明したように（図５（ｆ）のｆ、図６（ｆ）のｆ）、車両の通常走行時に発電機によって充電されることになる。

（その他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では圧縮機１３０は、スクロール式のものとして説明したがこれに限らず、他のロータリ式やピストン式等のものとしても良い。

また、上記第１、第３実施形態では動力分配機構として遊星歯車１５０を適用するものとして説明したが、遊星歯車１５０に代えて遊星ローラやディファレンシャルギヤ等としても良い。

また、遊星歯車１５０の各ギヤ１５１、１５３に対応するモータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１２１、１３１の連結は、上記第１実施形態に対して互いが逆の組み合わせになるようにしても良い。

本発明を冷凍サイクル装置に適用した全体構成を示す模式図である。 図１における第１実施形態のハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。 図２におけるハイブリッドコンプレッサのモータ、プーリ、圧縮機の作動回転数を示す共線図である。 第１実施形態の一時停車時におけるモータおよび電磁クラッチの制御を示すフローチャートである。 他の補機の作動条件によりエンジンが始動した場合の（ａ）は車速、（ｂ）はエンジン回転数、（ｃ）は圧縮機の駆動源、（ｄ）は冷房能力、（ｅ）は燃料消費量、（ｆ）はバッテリ容量を示すタイムチャートである。 冷凍サイクル装置の熱負荷条件によりエンジンが始動した場合の（ａ）は車速、（ｂ）はエンジン回転数、（ｃ）は圧縮機の駆動源、（ｄ）は冷房能力、（ｅ）は燃料消費量、（ｆ）はバッテリ容量を示すタイムチャートである。 図１における第２実施形態のハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。 第２実施形態の一時停車時におけるモータおよび電磁クラッチの制御を示すフローチャートである。 第３実施形態における全体構成を示す模式図である。 第３実施形態のアイドリング作動時におけるモータおよび電磁クラッチの制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン
２０ バッテリ（電源）
４０ エンジン制御装置（エンジン制御部）
１００ ハイブリッドコンプレッサ装置
１０１ ハイブリッドコンプレッサ
１２０ モータ
１２１ モータ回転軸
１３０ 圧縮機
１３１ 圧縮機回転軸
１５０ 遊星歯車（動力分配機構）
１６０ 制御装置
１７０ 電磁クラッチ（断続機構）
２００ 冷凍サイクル装置

Claims (9)

1. 冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１３０）と、
   電源（２０）の電力を受けて回転駆動するモータ（１２０）と、
   前記圧縮機（１３０）に伝達される車両のエンジン（１０）の駆動力を断続する断続機構（１７０）と、
   前記エンジン（１０）および前記モータ（１２０）の少なくとも一方の駆動力を選択して前記圧縮機（１３０）を作動させる制御装置（１６０）とを有するハイブリッドコンプレッサ装置において、
   前記制御装置（１６０）は、前記車両が一時停車して前記エンジン（１０）がアイドリング作動する時にのみ、前記モータ（１２０）を作動させるように、前記モータ（１２０）への前記電力を前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じて制御し、
   前記熱負荷が所定負荷よりも高い時には前記断続機構（１７０）を接続状態として前記モータ（１２０）を作動させて前記エンジン（１０）の駆動力に前記モータ（１２０）の駆動力を加えて前記圧縮機（１３０）を駆動し、
   前記熱負荷が前記所定負荷よりも低い時には前記断続機構（１７０）を切断状態として前記モータ（１２０）を作動させて前記モータ（１２０）の駆動力のみで前記圧縮機（１３０）を駆動し、
   前記エンジン（１０）の作動を制御するエンジン制御部（４０）に前記モータ（１２０）の作動を示す情報を伝達して燃料消費量の低減を行うことを特徴とするハイブリッドコンプレッサ装置。
2. 前記アイドリング作動時に使用される前記電源（２０）は、前記車両用のバッテリ（２０）である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装置。
3. 走行中に一時停車した時に、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、
   冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１３０）と、
   電源（２０）の電力を受けて回転駆動するモータ（１２０）と、
   前記エンジン（１０）および前記モータ（１２０）の少なくとも一方の駆動力を選択して前記圧縮機（１３０）を作動させる制御装置（１６０）とを有するハイブリッドコンプレッサ装置において、
   前記車両の一時停車時に、他の補機の作動条件あるいは前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷条件によって前記エンジン（１０）が始動される時に、前記制御装置（１６０）は、前記モータ（１２０）を作動させることを特徴とするハイブリッドコンプレッサ装置。
4. 前記圧縮機（１３０）に伝達される前記エンジン（１０）の駆動力を断続する断続機構（１７０）を有し、
   前記制御装置（１６０）は、前記エンジン（１０）が前記他の補機の作動条件によって始動される時、前記断続機構（１７０）を切断することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッドコンプレッサ装置。
5. 前記圧縮機（１３０）に伝達される前記エンジン（１０）の駆動力を断続する断続機構（１７０）を有し、
   前記制御装置（１６０）は、前記エンジン（１０）が前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷条件によって始動される時、前記断続機構（１７０）を接続することを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ装置。
6. 前記エンジン（１０）からの駆動力を前記モータ（１２０）および前記圧縮機（１３０）に分配すると共に、前記モータ（１２０）から入力される駆動力を前記エンジン（１０）および前記圧縮機（１３０）に伝達する動力分配機構（１５０）を有し、
   前記モータ（１２０）が作動される時には、前記動力分配機構（１５０）によって前記モータ（１２０）の駆動力が前記エンジン（１０）の駆動力に上乗せされて前記圧縮機（１３０）に伝達されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ装置。
7. 前記動力分配機構（１５０）は、遊星歯車（１５０）と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。
8. 前記モータ（１２０）のモータ回転軸（１２１）および前記圧縮機（１３０）の圧縮機回転軸（１３１）は互いに直結されており、
   前記モータ（１２０）が作動される時には、前記モータ回転軸（１２１）に発生する駆動力が前記圧縮機回転軸（１３１）に伝達されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ装置。
9. 前記制御装置（１６０）は、前記エンジン（１０）が始動され、前記モータ（１２０）を作動させる時に、前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷条件に応じて、前記モータ（１２０）の回転数を可変することを特徴とする請求項３〜請求項８のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ装置。

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