JP4070701B2

JP4070701B2 - Hybrid compressor device

Info

Publication number: JP4070701B2
Application number: JP2003348680A
Authority: JP
Inventors: 弘知麻; 慶一宇野; 博史小川
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: US20050074339A1; JP2005113784A; DE102004048450A1

Description

本発明は、走行運転中に一時停車した時にエンジンを停止させ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装置に関するものである。 The present invention relates to a hybrid compressor device suitable for being applied to a refrigeration cycle apparatus mounted on a so-called idle stop vehicle that stops an engine when the vehicle is temporarily stopped during traveling operation.

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はエンジン停止中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。 In recent years, there has been an example in which so-called idle stop vehicles are put on the market from the viewpoint of fuel saving. In this vehicle, since the engine is stopped when the vehicle is temporarily stopped during the driving operation, the compressor in the refrigeration cycle apparatus that operates by receiving the driving force of the engine is stopped while the engine is stopped. It will not function as a refrigeration cycle device.

この解決策として、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（例えば、特許文献１）。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 One solution is to use a hybrid compressor in which a pulley to which engine rotation is transmitted and a compressor are connected via an electromagnetic clutch, and a motor is connected to the rotating shaft on the side opposite to the pulley of the compressor. (For example, Patent Document 1). Thus, when the engine is stopped, the electromagnetic clutch can be disconnected and the compressor can be operated by the motor, so that the cooling function of the refrigeration cycle apparatus is achieved regardless of whether the engine is operating or stopped.
JP 2000-130323 A

しかしながら、上記従来技術は、エンジンあるいはモータの両駆動源を使い分けて圧縮機を作動させるようにしているので、圧縮機の容量、体格はいずれかの駆動源の動力範囲で冷凍サイクル装置の最大必要冷房能力を満足するように決定されることになる。特に、エンジンを主体として駆動される圧縮機にとっては、例えば夏場のエンジン始動直後の急速冷房時（クールダウン時）の負荷が最大必要冷房能力となり、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。 However, in the above prior art, the compressor is operated by selectively using both the engine and motor drive sources, so the capacity and physique of the compressor are the most necessary for the refrigeration cycle apparatus within the power range of either drive source. It will be determined to satisfy the cooling capacity. In particular, for a compressor driven mainly by an engine, for example, the load at the time of rapid cooling immediately after the start of the engine in summer (during cool down) becomes the maximum required cooling capacity, and the capacity and physique are set according to this, As a result, the size of the compressor is increased.

更に、モータにとっては、エンジンに代わって圧縮機を作動させる訳であり、高出力且つ高効率なものが要求されることになる。 Furthermore, the motor operates the compressor instead of the engine, and a high output and high efficiency are required.

本発明の目的は、上記問題に鑑み、圧縮機の小型化を可能とし、且つ、高出力、高効率でモータによる圧縮機作動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。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a hybrid compressor device that enables downsizing of a compressor and enables compressor operation by a motor with high output and high efficiency.

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。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.

請求項１に記載の発明では、
車両のエンジン（１０）によって回転駆動されるプーリ（１１０）と、
電源（２０）の電力を受けて回転駆動すると共に、制御装置（１６０）によってその回転数が制御されるモータ（１２０）と、
冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１３０）とを有し、
プーリ（１１０）およびモータ（１２０）の駆動力によって圧縮機（１３０）が作動されるハイブリッドコンプレッサ装置において、
プーリ（１１０）、モータ（１２０）、圧縮機（１３０）の各回転軸（１１１、１２１、１３１）は、それぞれ独立して回転可能であって、各回転軸（１１１、１２１、１３１）のうち、一つの回転軸（１１１）から残りの他の回転軸（１２１、１３１）に対して回転数を可変して伝達する変速機構（１５０）に連結され、
変速機構（１５０）は、遊星歯車（１５０）であり、
一つの回転軸（１１１）は、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）であって、遊星歯車（１５０）を構成するプラネタリーキャリヤ（１５２）に対応して連結され、残りの他の回転軸（１２１、１３１）は、遊星歯車（１５０）を構成するサンギヤ（１５１）、リングギヤ（１５３）のいずれかに対応して連結されており、
制御装置（１６０）によって断続制御され、プーリ（１１０）の駆動力をプーリ（１１０）の回転軸（１１１）に伝達、あるいは切断する電磁クラッチ（１７０）と、
プーリ（１１０）の回転軸（１１１）において、電磁クラッチ（１７０）および変速機構（１５０）の間に設けられて、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）の回転方向の回転駆動を許容し、その逆回転方向に対する噛み合いにより、回転駆動を阻止する一方向クラッチ（１８０）とを有し、
モータ（１２０）は、ロータ部（１２０ａ）の内部に永久磁石（１２２）が配置されるＩＰＭモータ（１２０）であって、変速機構（１５０）は、ロータ部（１２０ａ）の内周側に収容され、
制御装置（１６０）は、
エンジン（１０）が作動中の場合に、電磁クラッチ（１７０）をＯＮにして、モータ（１２０）の回転数を調整して、プーリ（１１０）の回転数に対して、圧縮機（１３０）の回転数を増減させ、
エンジン（１０）が停止された場合は、電磁クラッチ（１７０）をＯＦＦにして、モータ（１２０）を逆回転方向に駆動させることで、プーリ（１１０）の回転軸（１１１）を一方向クラッチ（１８０）によってロックさせ、モータ（１２０）の駆動力によって圧縮機（１３０）を作動させ、
エンジン（１０）が作動中であっても、エンジン（１０）の稼働率を低減したい場合に、エンジン（１０）の停止時と同様に、電磁クラッチ（１７０）をＯＦＦにして、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）を作動させるようにしたことを特徴としている。 In the invention according to claim 1,
A pulley (110) driven in rotation by a vehicle engine (10);
A motor (120) that rotates by receiving power from the power source (20) and whose rotational speed is controlled by the controller (160);
A compressor (130) for compressing the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus (200),
In the hybrid compressor apparatus in which the compressor (130) is operated by the driving force of the pulley (110) and the motor (120),
The rotation shafts (111, 121, 131) of the pulley (110), the motor (120), and the compressor (130) can rotate independently of each other, and the rotation shafts (111, 121, 131) , Connected to a speed change mechanism (150) for changing the number of rotations from one rotation shaft (111) to the other rotation shafts (121, 131),
The speed change mechanism (150) is a planetary gear (150),
One rotating shaft (111) is the rotating shaft (111) of the pulley (110) and is connected to the planetary carrier (152) constituting the planetary gear (150), and the other rotating shafts. (121, 131) are connected corresponding to either the sun gear (151) or the ring gear (153) constituting the planetary gear (150),
An electromagnetic clutch (170) that is intermittently controlled by the control device (160) and transmits or disconnects the driving force of the pulley (110) to the rotating shaft (111) of the pulley (110);
A rotational shaft (111) of the pulley (110) is provided between the electromagnetic clutch (170) and the speed change mechanism (150), and allows rotational driving of the rotational shaft (111) of the pulley (110) in the rotational direction. A one-way clutch (180) that prevents rotational driving by meshing in the reverse rotational direction;
The motor (120) is an IPM motor (120) in which a permanent magnet (122) is disposed inside the rotor part (120a), and the speed change mechanism (150) is accommodated on the inner peripheral side of the rotor part (120a). And
The control device (160)
When the engine (10) is in operation, the electromagnetic clutch (170) is turned on to adjust the rotational speed of the motor (120), and the compressor (130) Increase or decrease the rotation speed,
When the engine (10) is stopped, the electromagnetic clutch (170) is turned off and the motor (120) is driven in the reverse rotation direction, so that the rotating shaft (111) of the pulley (110) is moved to the one-way clutch ( 180), and the compressor (130) is operated by the driving force of the motor (120),
Even when the engine (10) is in operation, when it is desired to reduce the operating rate of the engine (10), the electromagnetic clutch (170) is turned off and the motor (120) is turned off as in the case of stopping the engine (10). The compressor (130) is operated by driving in the reverse rotation direction .

これにより、プーリ（１１０）の回転数に対して圧縮機（１３０）の回転数を増減させることで、圧縮機（１３０）の時間当たりの吐出量を可変可能とすることができる。クールダウン時のように冷凍サイクル装置（２００）の必要冷房能力が最大となる時には、圧縮機（１３０）の回転数をプーリ（１１０）の回転数よりも上げることで吐出量を従来技術のものよりも増大できるので、予め圧縮機（１３０）の体格、吐出容量を小型に設定できる。また逆に、圧縮機（１３０）の回転数をプーリ（１１０）の回転数よりも下げることで圧縮機（１３０）の吐出量を減少でき、クールダウン後の通常走行時における冷凍サイクル装置（２００）の必要冷房能力に応じた対応ができる。 Thereby, the discharge amount per time of the compressor (130) can be made variable by increasing / decreasing the rotation speed of the compressor (130) with respect to the rotation speed of the pulley (110). When the required cooling capacity of the refrigeration cycle apparatus (200) is maximized, such as during cool-down, the amount of discharge is increased by increasing the rotational speed of the compressor (130) above the rotational speed of the pulley (110). Therefore, the physique and discharge capacity of the compressor (130) can be set small in advance. Conversely, the amount of discharge of the compressor (130) can be reduced by lowering the rotational speed of the compressor (130) than the rotational speed of the pulley (110), and the refrigeration cycle apparatus (200) during normal travel after cool-down. ) Can be handled according to the required cooling capacity.

更に、エンジン（１０）が停止し、プーリ（１１０）の回転数がゼロになった場合でも、モータ（１２０）を作動させることで圧縮機（１３０）の作動が可能となるので、冷房機能の継続ができる。 Furthermore, even when the engine (10) is stopped and the number of revolutions of the pulley (110) becomes zero, the compressor (130) can be operated by operating the motor (120). You can continue.

また、モータ（１２０）としては、ＩＰＭモータとしているので、従来より一般的に使用されるＳＰＭ（ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータに比べ、高出力且つ高効率で圧縮機（１３０）の作動を可能とする。そして、ロータ部（１２０ａ）の内周側に変速機構（１５０）を収容するようにしているので、ハイブリッドコンプレッサ（１０１）として小型なものにすることができる。 In addition, since the motor (120) is an IPM motor, the compressor (130) can be operated with higher output and higher efficiency than the SPM (Surface Permanent Magnet) motor that is generally used conventionally. . Since the speed change mechanism (150) is accommodated on the inner peripheral side of the rotor portion (120a), the hybrid compressor (101) can be made compact.

また、請求項１に記載の発明における作用効果にて説明したように、本発明においては圧縮機（１３０）の吐出量の可変が可能となることから、請求項２に記載の発明のように、固定容量型の圧縮機（１３０）で充分対応が可能であり、更に安価にすることができる。 Further, as explained in the function and effect of the invention according to claim 1, in the present invention, the discharge amount of the compressor (130) can be changed, so that the invention according to claim 2 is provided. The fixed capacity type compressor (130) can sufficiently cope with it, and can be made cheaper.

そして、請求項３に記載の発明のように、対象とする車両としては、走行中に一時停車した時に、エンジン（１０）が停止されるアイドルストップ車両や、走行用モータを有し、走行条件に応じてエンジン（１０）が停止されるハイブリッド車両が好適である。 And as invention of Claim 3 , as an object vehicle, it has an idle stop vehicle by which an engine (10) is stopped when it stops temporarily during driving | running | working, a driving motor, and driving conditions Accordingly, a hybrid vehicle in which the engine (10) is stopped according to the above is preferable.

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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示し、まず、具体的な構成について図１〜図４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。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 to 5, and a specific configuration will be described first with reference to FIGS. 1 to 4. As shown in FIG. 1, the hybrid compressor apparatus 100 is applied to a refrigeration cycle apparatus 200 mounted on a so-called idle stop vehicle in which the engine 10 is stopped when the vehicle is temporarily stopped during traveling operation. And a control device 160.

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（冷房用熱交換器）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、冷却された実際の空気温度（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が設けられている。 Here, the refrigeration cycle apparatus 200 forms a known refrigeration cycle, and is provided with a compressor 130 that constitutes the hybrid compressor 101 described later. The compressor 130 compresses the refrigerant in the refrigeration cycle to a high temperature and a high pressure, and hereinafter, a condenser 210 that condenses and liquefies the compressed refrigerant, an expansion valve 220 that adiabatically expands the liquefied refrigerant, and an expanded refrigerant. The evaporator (cooling heat exchanger) 230 that cools the air passing through itself by the latent heat of vaporization is sequentially connected by the refrigerant pipe 240 to form a closed circuit. An evaporator temperature sensor 231 for detecting the actual cooled air temperature (evaporator rear air temperature Te) is provided on the downstream side of the air flow of the evaporator 230.

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。 The hybrid compressor 101 mainly includes a pulley 110, an electromagnetic clutch 170, a motor 120, a compressor 130, and a planetary gear 150, and details thereof will be described below with reference to FIG.

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。 The pulley 110 is rotatably supported by a pulley bearing 112 fixed to the front housing 141, and the driving force of the engine 10 is transmitted via the belt 11 (FIG. 1) to be rotationally driven. The pulley rotation shaft 111 is provided at the center of the pulley 110 and is rotatably supported by a bearing 113 fixed to the front housing 141.

電磁クラッチ１７０は、プーリ１１０から後述する遊星歯車１５０を介して圧縮機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）。 The electromagnetic clutch 170 interrupts the driving force transmitted from the pulley 110 to the compressor 130 via a planetary gear 150 described later, and is connected to one end of the coil 171 fixed to the front housing 141 and the pulley rotating shaft 111. And a fixed hub 172. As is well known, when the coil 171 is energized, the electromagnetic clutch 170 attracts the hub 172 to the pulley 110 and transmits the driving force of the pulley 110 to the pulley rotating shaft 111 (clutch ON). On the contrary, when the power supply to the coil 171 is cut off, the hub 172 is separated from the pulley 110, and the driving force of the pulley 110 is disconnected (clutch 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、本発明の特徴部の１つを成すもので、ロータ部１２０ａの内部にマグネット１２２が設けられるいわゆるＩＰＭ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モ−タとしており、更に、２つめの特徴部としてロータ部１２０ａの内周側にスペースを設け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。 The motor 120 mainly includes a rotor portion 120 a and a stator portion 123 and is accommodated in the intermediate housing 142. This motor 120 constitutes one of the characteristic portions of the present invention, and is a so-called IPM (Interior Permanent Magnet) motor in which a magnet 122 is provided inside a rotor portion 120a, and further, as a second characteristic portion. A space is provided on the inner peripheral side of the rotor portion 120a to accommodate a planetary gear 150 described later. The motor rotating shaft 121 is an aerial one indicated by a one-dot chain line at the center of the sun gear 151.

ステータ部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、電源としてのバッテリ２０からの電力がコイル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。 The stator portion 123 is provided with a coil 123a, and the stator portion 123 is fixed to the inner peripheral surface of the intermediate housing 142 by press fitting. And the rotor part 120a is rotationally driven by the electric power from the battery 20 as a power supply being supplied to the coil 123a.

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。 Here, the compressor 130 is a fixed capacity compressor in which the discharge capacity per rotation is set as a predetermined value, more specifically, a known scroll compressor, and is an end on the side opposite to the pulley of the motor 120. A fixed scroll 134 fixed in the housing 143 and a movable scroll 135 revolving by an eccentric shaft 133 of the compressor rotating shaft 131 are provided.

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で圧縮された後に、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から吐出されるようにしている。 By meshing the fixed scroll 134 and the movable scroll 135, a suction chamber 136 is formed on the outer peripheral portion, and a compression chamber 137 is formed on the center side. Then, the refrigerant sucked into the suction chamber 136 from the suction port 136 a provided in the side wall of the end housing 143 is compressed in the compression chamber 137, then passes through the discharge chamber 138, and is discharged from the bottom wall of the end housing 143. It is made to discharge from the exit 138a.

本発明においては、後述するように冷凍サイクル装置２００の必要冷房能力に応じて、プーリ１１０とモータ１２０との併用作動によって圧縮機１３０を作動させるようにしており、圧縮機１３０の容量、体格は、単体状態で必要冷房能力が最大となる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。 In the present invention, the compressor 130 is operated by the combined operation of the pulley 110 and the motor 120 according to the required cooling capacity of the refrigeration cycle apparatus 200 as will be described later. The capacity required when the required cooling capacity is maximized in a single state is smaller than the physique (about 1/2 to 1/3 of the prior art setting).

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。 The compressor rotating shaft 131 is rotatably supported by a bearing 132 fixed to a protruding wall 142a that protrudes inward on the side opposite to the pulley of the intermediate housing 142. The compressor rotation shaft 131 is fitted with the other end of the pulley rotation shaft 111 so that the compressor rotation shaft 131 and the pulley rotation shaft 111 can be rotated independently of each other by a bearing 115.

そして、本発明の３つめの特徴部として、上記プーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１１１、１２１、１３１は、ロータ部１２０ａ内に設けられた変速機構としての遊星歯車１５０に連結される構成としている。 As a third feature of the present invention, the rotation shafts 111, 121, 131 of the pulley 110, the motor 120, and the compressor 130 are connected to a planetary gear 150 as a speed change mechanism provided in the rotor portion 120a. It is assumed to be configured.

遊星歯車１５０は、図３に示すように、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。 As shown in FIG. 3, the planetary gear 150 includes a sun gear 151 provided at the center, a planetary carrier 152 connected to a pinion gear 152a that revolves around the outer periphery of the sun gear 151, and an outer periphery of the pinion gear 152a. It comprises a ring-shaped ring gear 153 provided.

ここでは、図２に示すように、プーリ回転軸１１１はプラネタリーキャリヤ１５２に連結され、モータ回転軸１２１（実体としてはロータ部１２０ａ）はサンギヤ１５１に連結され、圧縮機回転軸１３１はリングギヤ１５３に連結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。 Here, as shown in FIG. 2, the pulley rotating shaft 111 is connected to the planetary carrier 152, the motor rotating shaft 121 (in reality, the rotor portion 120 a) is connected to the sun gear 151, and the compressor rotating shaft 131 is connected to the ring gear 153. To be connected. The sun gear 151 is supported by a bearing 114 so as to be rotatable independently of the pulley rotation shaft 111.

そして、プーリ回転軸１１１のハブ１７２と遊星歯車１５０（プラネタリーキャリヤ１５２）との間には、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。 A one-way clutch 180 whose outer peripheral side is fixed to the front housing 141 is provided between the hub 172 of the pulley rotation shaft 111 and the planetary gear 150 (planetary carrier 152). The one-way clutch 180 allows the pulley rotation shaft 111 to rotate in the pulley rotation direction, and prevents the rotation drive by meshing with the reverse rotation direction.

一方、図１に戻って、制御装置１６０は、Ａ／Ｃ要求信号、エンジン回転数信号、環境情報信号（乗員の設定する設定温度信号、内気温度信号、外気温度信号）および蒸発器温度センサ２３１からの蒸発器後方空気温度（Ｔｅ）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。 On the other hand, referring back to FIG. 1, the control device 160 includes an A / C request signal, an engine speed signal, an environment information signal (set temperature signal set by the occupant, an inside air temperature signal, an outside air temperature signal), and an evaporator temperature sensor 231. The evaporator rear air temperature (Te) signal and the like are input, and the operation of the motor 120 and the on / off of the electromagnetic clutch 170 are controlled based on these signals.

具体的には、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。 Specifically, the electric power from the battery 20 is varied to vary the operating rotational speed of the motor 120. In addition, by turning on and off the current to the coil 171 of the electromagnetic clutch 170, the pulley 110 and the pulley rotating shaft 111 are intermittently connected.

また、制御装置１６０は、図４に示す制御特性を予め記憶しており、冷凍サイクル装置２００に必要とされる冷房能力を満たす圧縮機１３０の冷媒吐出量を決定し（図４（ａ））、この冷媒吐出量を確保するための圧縮機１３０の回転数（以下、圧縮機回転数Ｎｃ）を決定する（図４（ｂ））。 The control device 160 stores the control characteristics shown in FIG. 4 in advance, and determines the refrigerant discharge amount of the compressor 130 that satisfies the cooling capacity required for the refrigeration cycle apparatus 200 (FIG. 4A). Then, the rotational speed of the compressor 130 (hereinafter referred to as the compressor rotational speed Nc) for securing the refrigerant discharge amount is determined (FIG. 4B).

尚、ここでは冷凍サイクル装置２００の必要冷房能力は、環境情報信号（設定温度信号、内気温度信号、外気温度信号）から予め定めた演算式によって算出される目標蒸発器温度（目標空気温度）Ｔｅｏと蒸発器後方空気温度（実際の空気温度）Ｔｅとの差として得られるものとしている（必要冷房能力＝Ｔｅ−Ｔｅｏ）。必要冷房能力が増加するに従って、冷媒吐出量は増加する。 Here, the necessary cooling capacity of the refrigeration cycle apparatus 200 is the target evaporator temperature (target air temperature) Teo calculated from the environment information signal (set temperature signal, inside air temperature signal, outside air temperature signal) by a predetermined arithmetic expression. And the evaporator rear air temperature (actual air temperature) Te (necessary cooling capacity = Te−Teo). As the required cooling capacity increases, the refrigerant discharge amount increases.

また、冷媒吐出量は圧縮機１３０の１回転当りの吐出容量に圧縮機回転数Ｎｃを乗じて得られる時間当たりの吐出量であり、圧縮機回転数Ｎｃが増加するに従って冷媒吐出量も増加する。 The refrigerant discharge amount is a discharge amount per time obtained by multiplying the discharge capacity per rotation of the compressor 130 by the compressor rotation speed Nc, and the refrigerant discharge volume increases as the compressor rotation speed Nc increases. .

更には、図５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（以下、プーリ回転数Ｎｐ）と圧縮機回転数Ｎｃとからモータ１２０の回転数（以下、モータ回転数Ｎｍ）を決定する。尚、共線図に基づく詳細作動については後述する。 Furthermore, based on the collinear diagram in the planetary gear 150 shown in FIG. 5, the rotational speed of the motor 120 (hereinafter referred to as the motor rotational speed) from the rotational speed of the pulley 110 (hereinafter referred to as the pulley rotational speed Np) and the compressor rotational speed Nc. Nm). The detailed operation based on the alignment chart will be described later.

次に、上記構成に基づく作動について図５に示す共線図を用いて説明する。 Next, the operation based on the above configuration will be described using the alignment chart shown in FIG.

本発明におけるハイブリッドコンプレッサ１０１は、プーリ１１０の回転駆動力によって圧縮機１３０が作動される中で、モータ回転数Ｎｍを制御装置１６０によって調整することによって、遊星歯車１５０を介して、圧縮機回転数Ｎｃをプーリ回転数Ｎｐに対して増減させるようにしている。 The hybrid compressor 101 according to the present invention adjusts the motor rotational speed Nm by the control device 160 while the compressor 130 is operated by the rotational driving force of the pulley 110, thereby allowing the compressor rotational speed to pass through the planetary gear 150. Nc is increased or decreased with respect to the pulley rotation speed Np.

尚、図５に示す共線図は、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ものである。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。 The collinear chart shown in FIG. 5 shows the relationship among the rotational speeds of the pulley 110, the motor 120, and the compressor 130 respectively connected to the planetary gear 150. As is well known, the horizontal axis indicates the coordinate position of each gear and carrier (sun gear 151, planetary carrier 152, ring gear 153) from the left, and each coordinate position includes the respective gear and carrier 151, 152 as described above. , 153 coupled to the motor 120, the pulley 110, and the compressor 130.

また、横軸座標の間隔は、プラネタリーキャリヤ１５２とリングギヤ１５３間のギヤ比λ１、サンギヤ１５１とリングギヤ１５３間のギヤ比λ２によって決定される。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。 The interval of the horizontal axis coordinate is determined by the gear ratio λ1 between the planetary carrier 152 and the ring gear 153 and the gear ratio λ2 between the sun gear 151 and the ring gear 153. On the vertical axis, the rotation speeds of the gears and the carriers 151, 152, and 153 are shown, and the rotation speeds have a relationship in which the three members are connected by a straight line.

制御装置１６０は、エンジン１０の回転数信号からプーリ比を用いてプーリ回転数Ｎｐを算出する。そして、冷凍サイクル装置２００の必要冷房能力から必要とされる圧縮機１３０の吐出量を確保するための圧縮機回転数Ｎｃを決定する（上記した図４（ａ）（ｂ））。そして、共線図上においてプーリ回転数Ｎｐと圧縮機回転数Ｎｃとから直線で結ばれるモータ回転数Ｎｍを決定し、その回転数（Ｎｍ）でモータ１２０を作動させる。 Control device 160 calculates pulley rotation speed Np from the rotation speed signal of engine 10 using the pulley ratio. And the compressor rotation speed Nc for ensuring the discharge amount of the compressor 130 required from the required cooling capacity of the refrigerating cycle apparatus 200 is determined (above-mentioned FIG. 4 (a) (b)). Then, a motor rotation speed Nm connected by a straight line is determined from the pulley rotation speed Np and the compressor rotation speed Nc on the alignment chart, and the motor 120 is operated at the rotation speed (Nm).

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、電磁クラッチ１７０はＯＮされ、プーリ１１０の駆動力はプーリ回転軸１１１から遊星歯車１５０を介して圧縮機回転軸１３１に伝達され、圧縮機１３０は作動される。（一方向クラッチ１８０は空転する。）この時、図５（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Ｎｃをプーリ回転数Ｎｐよりも高くして吐出量を増大させる。尚、モータ回転数Ｎｍを上げるように作動させてやると、圧縮機回転数Ｎｃは上昇する。 First, at the cool-down time when the compression function force is most required, the electromagnetic clutch 170 is turned on, and the driving force of the pulley 110 is transmitted from the pulley rotation shaft 111 to the compressor rotation shaft 131 via the planetary gear 150. The compressor 130 is activated. (The one-way clutch 180 is idled.) At this time, as shown in FIG. 5A, by operating the motor 120 in the direction opposite to the rotation direction of the pulley 110, the compressor rotation speed Nc is rotated by the pulley. The discharge amount is increased by setting it higher than several Np. In addition, if it operates so that motor rotation speed Nm may be raised, compressor rotation speed Nc will raise.

クールダウンの後の通常冷房時においては、電磁クラッチ１７０をＯＮの状態として主にプーリ１１０の駆動力でモータ１２０および圧縮機１３０を作動させる。（一方向クラッチ１８０は空転する。）この時、モータ１２０と圧縮機１３０とでは圧縮機１３０の方が圧縮仕事を行っている分作動トルクが大きいため、図５（イ）に示すように、プーリ回転数Ｎｐに対して、圧縮機１３０は低回転側となり吐出量を減少させる。一方、モータ１２０は、プーリ回転数Ｎｐに対して高回転側で発電機として作動することになり、バッテリ２０への充電を可能とする。尚、モータ回転数Ｎｍを下げるように作動させてやると、圧縮機回転数Ｎｃは上昇する。 During normal cooling after cool-down, the electromagnetic clutch 170 is turned on and the motor 120 and the compressor 130 are operated mainly by the driving force of the pulley 110. (The one-way clutch 180 idles.) At this time, since the compressor 120 is performing the compression work in the motor 120 and the compressor 130, the operation torque is larger, so as shown in FIG. With respect to the pulley rotation speed Np, the compressor 130 is on the low rotation side and reduces the discharge amount. On the other hand, the motor 120 operates as a generator on the high rotation side with respect to the pulley rotation speed Np, and the battery 20 can be charged. In addition, if it operates so that motor rotation speed Nm may be reduced, compressor rotation speed Nc will raise.

更に、エンジン１０が停止された場合は、電磁クラッチ１７０がＯＦＦされ、モータ１２０の駆動力によって圧縮機１３０が作動される。この時は、図５（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Ｎｍを増減することで圧縮機回転数Ｎｃは増減する。 Further, when the engine 10 is stopped, the electromagnetic clutch 170 is turned off, and the compressor 130 is operated by the driving force of the motor 120. At this time, as shown in FIG. 5C, by driving the motor 120 in the reverse rotation direction, the pulley rotation shaft 111 similarly tries to operate in the reverse rotation direction, and is locked by the one-way clutch 180. The driving force 120 is transmitted to the compressor 130. Here, the compressor rotational speed Nc is increased or decreased by increasing or decreasing the motor rotational speed Nm.

尚、エンジン１０が作動中であっても、電磁クラッチ１７０をＯＦＦすることで、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。 Even when the engine 10 is in operation, the compressor 130 can be operated by driving the motor 120 in the reverse rotation direction by turning off the electromagnetic clutch 170 in the same manner as when the engine 10 is stopped. .

また、圧縮機１３０の作動が不要な時は、電磁クラッチ１７０およびモータ１２０をＯＦＦとすることで、圧縮機１３０を停止させる。 When the operation of the compressor 130 is unnecessary, the compressor 130 is stopped by turning off the electromagnetic clutch 170 and the motor 120.

以上の構成および作動説明より、本発明における作用効果について説明する。まず、モータ１２０の回転数を調整することでプーリ回転数Ｎｐに対して圧縮機回転数Ｎｃを増減させ、圧縮機１３０の吐出量を可変可能とすることができる。クールダウン時のように冷凍サイクル装置２００の必要冷房能力が最大時には、圧縮機回転数Ｎｃをプーリ回転数Ｎｐよりも上げることで吐出量を従来技術のものよりも増大できるので、予め圧縮機１３０の体格、吐出容量を小型に設定できる。また逆に、圧縮機回転数Ｎｃをプーリ回転数Ｎｐよりも下げることで圧縮機１３０の吐出量を減少でき、クールダウン後の通常走行時における冷凍サイクル装置２００の必要冷房能力に応じた対応ができる。 From the above configuration and operation description, the operational effects of the present invention will be described. First, by adjusting the rotation speed of the motor 120, the compressor rotation speed Nc can be increased or decreased with respect to the pulley rotation speed Np, and the discharge amount of the compressor 130 can be made variable. When the required cooling capacity of the refrigeration cycle apparatus 200 is maximum, such as during cool-down, the discharge amount can be increased from that of the prior art by increasing the compressor rotational speed Nc above the pulley rotational speed Np. The physique and discharge capacity can be set small. Conversely, by reducing the compressor rotational speed Nc below the pulley rotational speed Np, the discharge amount of the compressor 130 can be reduced, and a response corresponding to the required cooling capacity of the refrigeration cycle apparatus 200 during normal travel after cool-down can be achieved. it can.

更に、アイドルストップによってエンジン１０が停止し、プーリ１１０の回転数がゼロになった場合も、モータ１２０を作動させることで圧縮機１３０の作動が可能となるので、アイドルストップ時の冷房機能の継続ができる。 Further, even when the engine 10 is stopped by the idle stop and the number of revolutions of the pulley 110 becomes zero, the compressor 130 can be operated by operating the motor 120. Therefore, the cooling function at the idle stop is continued. Can do.

尚、本発明においてはモータ回転数Ｎｍの調整によって圧縮機１３０の吐出量の可変が可能となることから、固定容量型の圧縮機１３０で充分対応が可能であり、更に安価にすることができる。 In the present invention, since the discharge amount of the compressor 130 can be changed by adjusting the motor rotation speed Nm, the fixed capacity compressor 130 can sufficiently cope with it, and can be further reduced in cost. .

また、モータ１２０としては、ＩＰＭモータとしているので、従来より一般的に使用されるＳＰＭ（ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータに比べ、高出力且つ高効率で圧縮機１３０の作動を可能とする。そして、ロータ部１２０ａの内周側に設けたスペースに遊星歯車１５０を収容するようにしているので、ハイブリッドコンプレッサ１０１として小型なものにすることができる。 In addition, since the motor 120 is an IPM motor, the compressor 130 can be operated with higher output and higher efficiency than a SPM (Surface Permanent Magnet) motor that is generally used conventionally. Since the planetary gear 150 is accommodated in the space provided on the inner peripheral side of the rotor portion 120a, the hybrid compressor 101 can be made small.

因みに、ＩＰＭモータは、ＳＰＭモータに比べて、本来のマグネットトルクに加えて、リラクタンストルクを併用できることから高出力化を可能とし、また、インダクタンスを大きくできることから鉄損を抑えて高効率化が可能となる訳である。 By the way, IPM motors can be combined with reluctance torque in addition to the original magnet torque, enabling higher output than SPM motors. In addition, inductance can be increased, and iron loss can be suppressed and efficiency can be increased. That is why.

加えて、各回転軸１１１、１２１、１３１をそれぞれ遊星歯車１５０のプラネタリーキャリヤ１５２、サンギヤ１５１、リングギヤ１５３に連結するようにしているので、モータ１２０に対する圧縮機１３０の減速比を大きく取ることができ、高回転、低トルク型のモータ１２０での対応を可能として小型で安価にすることができる。 In addition, since each rotary shaft 111, 121, 131 is connected to the planetary carrier 152, the sun gear 151, and the ring gear 153 of the planetary gear 150, the reduction ratio of the compressor 130 with respect to the motor 120 can be increased. It is possible to cope with the high-rotation, low-torque motor 120, and it can be made small and inexpensive.

また、電磁クラッチ１７０と一方向クラッチ１８０とを設けるようにしているので、冷凍サイクル装置２００の必要冷房能力が低く、バッテリ２０の容量が十分に確保されていれば、エンジン１０作動時においてもバッテリ２０の電力を用いてモータ１２０によって圧縮機１３０を作動させて対応することが可能となり、エンジン１０の稼働率を低減して燃費性能を向上することができる。 Further, since the electromagnetic clutch 170 and the one-way clutch 180 are provided, if the required cooling capacity of the refrigeration cycle apparatus 200 is low and the capacity of the battery 20 is sufficiently secured, the battery can be used even when the engine 10 is operating. It is possible to respond by operating the compressor 130 by the motor 120 using the electric power of 20, thereby reducing the operating rate of the engine 10 and improving the fuel consumption performance.

（その他の実施形態）
上記第１実施形態では変速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。 (Other embodiments)
In the first embodiment, the planetary gear 150 is applied as the speed change mechanism. However, instead of the planetary gear 150, a planetary roller, a differential gear, or the like may be used.

また、遊星歯車１５０の各ギヤ１５１、１５３とモータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１２１、１３１との連結は、上記第１実施形態に限定されること無く、他の組み合わせとしても良い。 Further, the connection between the gears 151 and 153 of the planetary gear 150 and the rotary shafts 121 and 131 of the motor 120 and the compressor 130 is not limited to the first embodiment, and may be other combinations.

また、圧縮機１３０は、固定容量型のものの中でもスクロール式のものに限らず、ピストン式やスルーベーン式のもの等としても良い。尚、コスト面では固定容量型のものが好適である旨を説明したが、これに代えて可変容量型のものとしても良く、これによれば、更に吐出量の可変幅を拡大できる。 The compressor 130 is not limited to the scroll type among the fixed capacity types, and may be a piston type or a through vane type. In addition, although it has been described that the fixed capacity type is preferable in terms of cost, a variable capacity type may be used instead, and according to this, the variable range of the discharge amount can be further expanded.

更に、対象とする車両としては、アイドルストップ車両に限らず、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。 Furthermore, the target vehicle is not limited to an idle stop vehicle, and may be a so-called hybrid vehicle that includes a traveling motor and that stops the engine 10 according to a predetermined traveling condition even during traveling.

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。It is a schematic diagram which shows the whole structure which applied this invention to the refrigerating-cycle apparatus. 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。It is sectional drawing which shows the hybrid compressor of 1st Embodiment in FIG. 図２におけるＡ方向から見た場合の遊星歯車を示す矢視図である。It is an arrow line view which shows the planetary gear at the time of seeing from the A direction in FIG. （ａ）は必要冷房能力に対する圧縮機吐出量を示す制御特性図、（ｂ）は圧縮機回転数Ｎｃに対する圧縮機吐出量を示す制御特性図である。(A) is a control characteristic figure which shows the compressor discharge amount with respect to required cooling capacity, (b) is a control characteristic figure which shows the compressor discharge amount with respect to the compressor rotation speed Nc. プーリ、圧縮機、モータの作動回転数を示す共線図である。It is a collinear diagram which shows the operation | movement rotation speed of a pulley, a compressor, and a motor.

Explanation of symbols

１０エンジン
２０バッテリ（電源）
１００ハイブリッドコンプレッサ装置
１１０プーリ
１１１プーリ回転軸
１２０モータ
１２０ａロータ部
１２１モータ回転軸
１２２マグネット（永久磁石）
１３０圧縮機
１３１圧縮機回転軸
１５０遊星歯車（変速機構）
１５１サンギヤ
１５２プラネタリーキャリヤ
１５３リングギヤ
１６０制御装置
２００冷凍サイクル装置 10 Engine 20 Battery (Power)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Hybrid compressor apparatus 110 Pulley 111 Pulley rotating shaft 120 Motor 120a Rotor part 121 Motor rotating shaft 122 Magnet (permanent magnet)
130 Compressor 131 Compressor Rotating Shaft 150 Planetary Gear (Transmission Mechanism)
151 Sun Gear 152 Planetary Carrier 153 Ring Gear 160 Control Device 200 Refrigeration Cycle Device

Claims

A pulley (110) driven in rotation by a vehicle engine (10);
A motor (120) that rotates by receiving power from the power source (20) and whose rotational speed is controlled by the controller (160);
A compressor (130) for compressing the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus (200),
In the hybrid compressor apparatus in which the compressor (130) is operated by the driving force of the pulley (110) and the motor (120),
The rotation shafts (111, 121, 131) of the pulley (110), the motor (120), and the compressor (130) can be independently rotated, and the rotation shafts (111, 121, 131) is connected to a speed change mechanism (150) that changes the number of rotations from one rotating shaft (111) to the remaining other rotating shafts (121, 131).
The speed change mechanism (150) is a planetary gear (150),
The one rotation shaft (111) is a rotation shaft (111) of the pulley (110), and is connected to a planetary carrier (152) constituting the planetary gear (150), and the remaining rotation shaft (111). The other rotating shafts (121, 131) are connected to one of the sun gear (151) and the ring gear (153) constituting the planetary gear (150),
An electromagnetic clutch (170) which is intermittently controlled by the control device (160) and transmits or disconnects the driving force of the pulley (110) to the rotating shaft (111) of the pulley (110);
A rotation shaft (111) of the pulley (110) is provided between the electromagnetic clutch (170) and the speed change mechanism (150), and is rotated in the rotation direction of the rotation shaft (111) of the pulley (110). And a one-way clutch (180) that prevents rotational driving by meshing in the reverse rotation direction,
The motor (120) is an IPM motor (120) in which a permanent magnet (122) is disposed inside a rotor part (120a), and the speed change mechanism (150) is an inner periphery of the rotor part (120a). Housed on the side,
The control device (160)
When the engine (10) is in operation, the electromagnetic clutch (170) is turned on to adjust the rotational speed of the motor (120), and the compression is performed with respect to the rotational speed of the pulley (110). Increase or decrease the speed of the machine (130),
When the engine (10) is stopped, the electromagnetic clutch (170) is turned off and the motor (120) is driven in the reverse rotation direction, whereby the rotating shaft (111) of the pulley (110) is driven. Is locked by the one-way clutch (180), and the compressor (130) is operated by the driving force of the motor (120),
Even when the engine (10) is in operation, when it is desired to reduce the operating rate of the engine (10), the electromagnetic clutch (170) is turned off as in the case of stopping the engine (10), The hybrid compressor apparatus characterized in that the compressor (130) is operated by driving the motor (120) in the reverse rotation direction .

The hybrid compressor apparatus according to claim 1 , wherein the compressor (130) is a fixed capacity compressor (130) in which a discharge capacity per one rotation is set to a predetermined value.

The vehicle is an idle stop vehicle in which the engine (10) is stopped when the vehicle is temporarily stopped during traveling, or a hybrid vehicle having a traveling motor and in which the engine (10) is stopped according to traveling conditions. The hybrid compressor apparatus according to claim 1 or 2 , characterized by the above.