(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１４０）と、
電源（２０）の電力を受けて回転駆動すると共に、前記圧縮機（１４０）を作動させるモータ（１３０）と、
前記圧縮機（１４０）に伝達される車両エンジン（１０）の駆動力を断続する断続手段（１２０）と、
前記モータ（１３０）の作動および前記断続手段（１２０）の断続を制御する制御手段（１５０）とを有するハイブリッドコンプレッサ装置において、
前記圧縮機（１４０）は、一回転当りの吐出容量（Ｖ１）が、所定値（Ｖ１）に設定される固定容量型の圧縮機（１４０）であって、
前記所定値（Ｖ１）は、前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が最大となる時に必要とされる吐出量（Ｖ）を、前記車両エンジン（１０）の駆動力によって前記圧縮機（１４０）が作動される場合の最大必要回転数（Ｎａ）で除して得られるように決定されており、
前記モータ（１３０）は、前記圧縮機（１４０）を作動させる時に、前記最大必要回転数（Ｎａ）の略１／２以下の範囲で作動するように設定されており、
前記制御手段（１５０）は、前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が高負荷側の所定範囲内にある場合は、前記断続手段（１２０）を接続して前記車両エンジン（１０）の駆動力で前記圧縮機（１４０）を作動させ、
且つ、前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が前記所定範囲より低負荷側にある場合は、前記車両エンジン（１０）が作動している場合であっても、前記断続手段（１２０）を切り離して前記モータ（１３０）の駆動力で前記圧縮機（１４０）を作動させて、前記最大必要回転数（Ｎａ）の略１／２以下の範囲で前記モータ（１３０）の回転数を可変して前記圧縮機（１４０）の吐出量を制御す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。
【請求項２】
前記熱負荷の高負荷側と低負荷側との境界は、最大熱負荷時に必要とされる冷房能力に対応する前記圧縮機（１４０）の動力の１／２以下でまかなえる熱負荷領域とし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装置。
【請求項３】
前記最大熱負荷時の冷房能力は、真夏時の炎天下で通常走行する際に、車室内を快適な温度にし得る冷房能力である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装置。
【請求項４】
前記制御手段（１５０）は、前記モータ（１３０）を作動させる際に供給する電力を可変するインバータ（１５１）を備えており、
前記モータ（１３０）および前記インバータ（１５１）は、前記熱負荷の高負荷側と低負荷側との境界領域において必要とされる前記圧縮機（１４０）の動力を最大出力とする能力に設定され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ハイブリッドコンプレッサ装置。
【請求項５】
前記断続手段（１２０）の前記車両エンジン（１０）側には、前記車両エンジン（１０）の駆動力によって駆動する外部駆動手段（１１０）を有し、
前記モータ（１３０）と前記圧縮機（１４０）との間を除く前記外部駆動手段（１１０）と前記圧縮機（１４０）との間には、前記車両エンジン（１０）から伝達される駆動力の回転数を増速する増速手段（１７０）が設けられ、
前記圧縮機（１４０）は、前記車両エンジン（１０）の駆動力で作動される場合は、前記増速手段（１７０）によって増速され、
且つ、前記モータ（１２０）の駆動力で作動される場合は、前記モータ（１２０）の回転数に同期す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装置。
【請求項６】
前記車両エンジン（１０）あるいは前記圧縮機（１４０）の回転数を検出する回転数検出手段（４０）を有し、
前記制御装置（１５０）は、前記圧縮機（１４０）が前記車両エンジン（１０）の駆動力によって作動されており、前記回転数検出手段（４０）によって検出される回転数が所定回転数（Ｎｓ１）以上にあると判定した場合は、前記断続手段（１２０）を切り離す、あるいは前記断続手段（１２０）を切り離して前記モータ（１３０）の駆動力で前記圧縮機（１４０）を作動させ、
前記回転数が前記所定回転数（Ｎｓ１）を下回った場合は、前記断続手段（１２０）を接続する、あるいは前記断続手段（１２０）を接続して前記モータ（１３０）の作動を停止させるようにした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。
【請求項７】
前記断続手段（１２０）は、電磁クラッチ（１２０）としたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ装置。
【請求項８】
前記制御手段（１５０）は、前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が前記高負荷側の所定範囲内にある場合は、前記断続手段（１２０）を接続して前記車両エンジン（１０）の駆動力と前記モータ（１３０）の駆動力とで前記圧縮機（１４０）を作動させるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両や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。
【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、エンジン停止時においても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、上記公報の技術では、エンジン停止時において冷凍サイクル装置に必要とされる最大冷房能力まで考えて、モータによって圧縮機の作動をまかなおうとすれば、モータは非常に大型のものが必要となり、合わせて電力供給用の外部電源も大型のものが必要となる。現実的には搭載性やコスト面を考慮して、ある程度のモータ体格で対応する必要が生じ、冷房能力が不足となるとエンジンの始動を必要とし、本来の省燃費効果が薄れることになる。
【０００５】
また、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条件に合わせて活用する思想は無く、以下のような問題も残している。
【０００６】
即ち、エンジン作動時においては、主にエンジンの回転数変動により圧縮機は作動変動を生じ、冷媒流れの不安定さを伴い冷凍サイクル装置の効率低下を招いている。これはエンジン燃費の悪化を招くと共に、車両フィーリング（圧縮機の作動変動がエンジンに伝播することによって生ずる車室内の振動騒音）の悪化を伴う。
【０００７】
このエンジンの回転数変動による冷凍サイクル装置の効率低下に対しては、圧縮機を可変容量タイプとして吐出量を調節することでカバーすることが考えられるが、圧縮機自身が高価になると共に、可変容量の低容量側で作動される時は圧縮機効率が落ちるので、エンジン燃費に対する悪化要因となる。
【０００８】
一方、他の技術としてエンジンの駆動力を必要としない電動圧縮機も知られており（例えば、特開平１１−１５９３３８号公報）、これによってエンジン作動時における回転数変動の影響を受けないようにすることが可能と考えられるが、この電動圧縮機においては、上記同様最大冷房能力を考慮したモータの体格設定が必要であり、モータの大型化および外部電源の大型化の問題が避けられない。
【０００９】
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小型で最大冷房能力を確保し、更なる車両燃費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。
【００１０】
【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。
【００１１】
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（１４０）と、電源（２０）の電力を受けて回転駆動すると共に、圧縮機（１４０）を作動させるモータ（１３０）と、圧縮機（１４０）に伝達される車両エンジン（１０）の駆動力を断続する断続手段（１２０）と、モータ（１３０）の作動および断続手段（１２０）の断続を制御する制御手段（１５０）とを有するハイブリッドコンプレッサ装置において、圧縮機（１４０）は、一回転当りの吐出容量（Ｖ１）が、所定値（Ｖ１）に設定される固定容量型の圧縮機（１４０）であって、所定値（Ｖ１）は、冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が最大となる時に必要とされる吐出量（Ｖ）を、車両エンジン（１０）の駆動力によって圧縮機（１４０）が作動される場合の最大必要回転数（Ｎａ）で除して得られるように決定されており、モータ（１３０）は、圧縮機（１４０）を作動させる時に、最大必要回転数（Ｎａ）の略１／２以下の範囲で作動するように設定されており、制御手段（１５０）は、冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が高負荷側の所定範囲内にある場合は、断続手段（１２０）を接続して車両エンジン（１０）の駆動力で圧縮機（１４０）を作動させ、且つ、冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が所定範囲より低負荷側にある場合は、車両エンジン（１０）が作動している場合であっても、断続手段（１２０）を切り離してモータ（１３０）の駆動力で圧縮機（１４０）を作動させて、最大必要回転数（Ｎａ）の略１／２以下の範囲でモータ（１３０）の回転数を可変して圧縮機（１４０）の吐出量を制御するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
これにより、クールダウン時のような冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が高負荷側の所定範囲内にある場合は、本来の車両エンジン（１０）の駆動力を用いて圧縮機（１４０）の能力を最大に引き出して対応できる。
【００１３】
そして、車室内の冷却が行われ冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が低下して、所定範囲より低負荷側になれば、圧縮機（１４０）の必要能力は小さくて済むので、モータ（１３０）としてはその必要能力に見合った体格で設定しておき、モータ（１３０）の駆動力で圧縮機（１４０）を作動させて対応することが可能となる。即ち、モータ（１３０）の体格を最大の熱負荷を考慮した大きさにする必要が無く小型化が可能となり、合わせて電源（２０）も小型にすることができる。
【００１４】
また、エンジン（１０）が作動している状態でも、モータ（１３０）で圧縮機（１４０）を作動させるので、エンジン（１０）の回転数変動に伴う圧縮機（１４０）の作動変動が無くなり、冷凍サイクル装置（２００）の効率を向上することができる。ここで、熱負荷が低負荷側として出現する頻度は主に夏季のクールダウン時を除いた場合となり、１年を通して見れば通常８〜９割レベルに当たるので、冷凍サイクル装置（２００）での効率向上分がエンジン（１０）の燃費向上に大きく貢献する。
【００１５】
また、モータ（１３０）で圧縮機（１４０）を作動させる際には、断続手段（１２０）が切り離されており、圧縮機（１４０）作動時の振動がベルト（５０）を介して車両エンジン（１０）に伝播されないので、車室内における振動騒音面のフィーリングを向上することができる。また、モータ（１３０）の回転数で圧縮機（１４０）の吐出量を可変でき、圧縮機（１４０）自身に吐出容量の可変機能を持たす必要が無くなるので、圧縮機（１４０）を安価にすることができる。また、固定容量型の圧縮機（１４０）では、可変容量型のように低吐出量時に圧縮機効率が大きく低下することが無く、常に高効率で最適な使用ができるので、更に車両燃費を向上することができる。
【００１６】
尚、当然のことながら、車両エンジン（１０）が停止した場合は、従来技術のようにモータ（１３０）を駆動源として圧縮機（１４０）を作動させて、冷房機能の継続が可能である。
【００１７】
このように、車両エンジン（１０）の作動状況および冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じて圧縮機（１４０）の駆動源、即ち車両エンジン（１０）およびモータ（１３０）を使い分けるようにしているので、車両エンジン（１０）停止時の冷房機能を確保しつつ、小型で冷房能力を確保し、更に車両燃費の向上を可能としている。
【００１８】
請求項２に記載の発明では、熱負荷の高負荷側と低負荷側との境界は、最大熱負荷時に必要とされる冷房能力に対応する圧縮機（１４０）の動力の１／２以下でまかなえる熱負荷領域としたことを特徴としている。
【００１９】
一般に熱負荷が大きくなるに従って冷凍サイクル装置（２００）の成績係数（熱負荷に対応する冷房能力／圧縮機動力）は小さくなるため、熱負荷に対する圧縮機（１４０）の必要動力の増加割合は大きくなる。逆に言えば熱負荷が少し下がるだけで圧縮機（１４０）の必要動力は非常に小さくて済むことになる。ここで、最大動力時の１／２以下の動力に対応する熱負荷は、通常、最大熱負荷の６〜７割以下のレベルとなり冷凍サイクル装置（２００）の定常〜低負荷に対応する領域となるので、無理なく圧縮機（１４０）の作動を可能とすることができる。
【００２０】
ここで上記最大熱負荷時の冷房能力と言うのは、請求項３に記載の発明のように、真夏時の炎天下で通常走行する際に、車室内を快適な温度にし得る冷房能力としている。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、制御手段（１５０）は、モータ（１３０）を作動させる際に供給する電力を可変するインバータ（１５１）を備えており、モータ（１３０）およびインバータ（１５１）は、熱負荷の高負荷側と低負荷側との境界領域において必要とされる圧縮機（１４０）の動力を最大出力とする能力に設定されるようにしたことを特徴としている。
【００２２】
これにより、低負荷側における圧縮機（１４０）の作動動力に合せて、モータ（１３０）およびインバータ（１５１）の能力を必要最小限として小型化することができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明では、断続手段（１２０）の車両エンジン（１０）側には、車両エンジン（１０）の駆動力によって駆動する外部駆動手段（１１０）を有し、モータ（１３０）と圧縮機（１４０）との間を除く外部駆動手段（１１０）と圧縮機（１４０）との間には、車両エンジン（１０）から伝達される駆動力の回転数を増速する増速手段（１７０）が設けられ、圧縮機（１４０）は、車両エンジン（１０）の駆動力で作動される場合は、増速手段（１７０）によって増速され、且つ、モータ（１２０）の駆動力で作動される場合は、モータ（１２０）の回転数に同期するようにしたことを特徴としている。
【００２６】
これにより、車両エンジン（１０）の駆動力によって圧縮機（１４０）が作動される時に必要とされる最大吐出量を回転数で稼ぐことができるので、その分、圧縮機（１４０）の一回転当りの吐出容量を小さくして小型化が可能となり、更に安価にできる。
【００２７】
請求項６に記載の発明では、車両エンジン（１０）あるいは圧縮機（１４０）の回転数を検出する回転数検出手段（４０）を有し、制御装置（１５０）は、圧縮機（１４０）が車両エンジン（１０）の駆動力によって作動されており、回転数検出手段（４０）によって検出される回転数が所定回転数（Ｎｓ１）以上にあると判定した場合は、断続手段（１２０）を切り離す、あるいは断続手段（１２０）を切り離してモータ（１３０）の駆動力で圧縮機（１４０）を作動させ、回転数が所定回転数（Ｎｓ１）を下回った場合は、断続手段（１２０）を接続する、あるいは断続手段（１２０）を接続してモータ（１３０）の作動を停止させるようにしたことを特徴としている。
【００２８】
請求項５に記載の発明で説明したように、高回転で圧縮機（１４０）を作動させて吐出量を稼ぐとしても、自ずと耐久性にかかわる許容回転数があるので、それ以上（所定回転数（Ｎｓ１））では断続手段（１２０）を切り離すことで圧縮機（１４０）を保護することができる。尚、車両エンジン（１０）の回転数が低下してくれば、再び圧縮機（１４０）は作動されるので、冷凍サイクル装置（２００）の性能を大きく損なうことはない。更に、断続手段（１２０）が切り離されている間に、モータ（１３０）の駆動力で圧縮機（１４０）を作動させるようにしてやれば、冷凍サイクル装置（２００）の性能をほぼ維持させることができる。
【００２９】
断続手段（１２０）としては、請求項７に記載の発明のように電磁クラッチ（１２０）での対応が好適である。
【００３０】
請求項８に記載の発明では、制御手段（１５０）は、冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷が高負荷側の所定範囲内にある場合は、断続手段（１２０）を接続して車両エンジン（１０）の駆動力とモータ（１３０）の駆動力とで圧縮機（１４０）を作動させるようにしたことを特徴としている。
【００３１】
これにより、車両エンジン（１０）の駆動力に加えてモータ（１３０）の駆動力を合わせて圧縮機（１４０）を作動させることができ、吐出量を増大できるので、その分、圧縮機（１４０）を小型化できる。
【００３２】
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。
【００３３】
【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８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。
【００３４】
ハイブリッドコンプレッサ装置１００は、図１に示すように、走行条件に応じて車両エンジン（以下、エンジン）１０が停止されるいわゆるハイブリッド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。因みに、このハイブリッド車両は、エンジン１０にモータジェネレータ（発電機）３０が直結されるものであり、エンジン１０には、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。
【００３５】
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１４０が配設されている。圧縮機１４０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。
【００３６】
尚、蒸発器２３０の空気流れ上流側には、流入する空気温度（外気温度としても良い。）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、この空気温度と外気温度から決定される目標温度との差に空気流量を掛けたものをここでは冷凍サイクル装置２００の熱負荷に対応する冷房能力として用いている。空気温度と目標温度との差が大きく、冷却する空気流量が多いほど冷凍サイクル装置２００の冷房能力（熱負荷）は大きいことになる。
【００３７】
そして、最大熱負荷時における冷房能力は、真夏時の炎天下で通常走行する際に、車室内を快適な温度にし得る冷房能力としており、いわゆる真夏時のクールダウンにおける冷房能力に対応する。更に具体的には、外気温度３５〜４０度の晴天時に、１０．１５モード相当の通常走行（４０〜６０Ｋｍ／ｈ）において車室内温度を２５度レベルにし得る冷房能力と想定している。一年を通じてみた場合、この最大熱負荷の出現する頻度は１〜２割と低く、大半（８〜９割）は中〜低レベルの熱負荷での対応となる。
【００３８】
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１２０、モータ１３０および圧縮機１４０から成る。更に具体的な構成について、図２を用いて説明すると、外部駆動手段としてのプーリ１１０は中心部にプーリ回転軸１１２が設けられ、モータハウジング１３１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によって支持されている。
【００３９】
断続手段としての電磁クラッチ１２０は、後述する圧縮機１４０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、モータハウジング１３１に固定されるコイル１２１とプーリ回転軸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）。
【００４０】
また、モータ１３０は交流３相モータであり、モータハウジング１３１の内周面に固定され巻線が施されたステータ部１３６とモータ回転軸１３２に固定されたロータ部１３５とから成る。モータ回転軸１３２は、モータハウジング１３１の底部側に設けられたモータ軸受け１３３および仕切り板１３７に設けられたモータ軸受け１３４によって回転可能に支持され、上記したプーリ回転軸１１２に接続されている。そして、電源としてのバッテリ２０（図１）からの電力がインバータ１５１を通してステータ部１３６に供給されることによりロータ部１３５、モータ回転軸１３２は回転駆動される。
【００４１】
更に、圧縮機１４０は、ここでは１回転当りの吐出容量が所定値（Ｖ１）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、圧縮機ハウジング１４１に固定される固定スクロール１４４と、上記モータ回転軸１３２に接合された偏心シャフト（駆動軸）１４２によって公転する可動スクロール１４３とを有している。そして、モータハウジング１３１に設けられた吸入ポート１３１ａから吸入されて、仕切り板１３７に設けられた連通孔１３７ａを流通する冷媒を圧縮室１４５で圧縮し、吐出室１４６を経て圧縮機ハウジング１４１に設けられた吐出ポート１４１ａから吐出するようにしている。因みに、吸入される冷媒がモータ１３０の内部に触れることにより、このモータ１３０に対する冷却効果を与え、モータ１３０の耐久性を向上させるようにしている。
【００４２】
一方、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、上記電磁クラッチ１２０の断続およびモータ１３０の作動を制御する。
【００４３】
具体的には、夏季において冷凍サイクル装置２００の熱負荷が高負荷側の所定範囲内となるクールダウン時には、電磁クラッチ１２０を接続するようにしている。また、主にクールダウン後の通常走行およびエンジン１０が停止された時等の冷凍サイクル装置２００の熱負荷が上記所定範囲より低負荷側にある時には、エンジン１０が作動している場合であっても電磁クラッチ１２０を切り離すようにしている。そして、電磁クラッチ１２０が切り離された時には、その時の冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じてバッテリ２０からの電力を内部に設けられたインバータ１５１によって可変して、モータ１３０の作動回転数を可変させつつ駆動し、その駆動力で圧縮機１４０を作動させる。インバータ１５１は、周知の直流−交流変換装置であり、バッテリ２０からの直流電流を交流電流に変換すると共に、内部に設けられた６つのスイッチング素子のＯＮ−ＯＦＦによってモータ１３０への出力電流を調整する。
【００４４】
尚、モータ１３０および圧縮機１４０の仕様については、ここでは図３に示す回転数特性図を基に決定している。図３はエンジン１０の回転数に対する圧縮機１４０の回転数を示したものであり、エンジン１０の駆動力によって圧縮機１４０が作動される場合の圧縮機回転数は、プーリ比によって直線ａの関係となる。ここで、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の車両走行条件（エンジン回転数）を想定し、圧縮機１４０の最大必要回転数をＮａと定め、この時必要とされる吐出量Ｖから圧縮機１４０の一回転当りの吐出容量（所定値）Ｖ１をＶ＝Ｖ１×Ｎａの関係から逆算して決定している。
【００４５】
また、モータ１３０については、クールダウン時での圧縮機１４０の作動は行わないことから、上記最大必要回転数Ｎａの略１／２レベルとなる回転数Ｎｂの範囲（図３中ｂ）で作動するようにして、モータ１３０の小型化を図るようにしている。
【００４６】
更に、ここでは、図４に示すように、必要以上に圧縮機１４０がエンジン１０によって高回転で作動される時には、圧縮機１４０を保護するためにエンジン回転数が所定回転数Ｎｓ１以上となった時に、電磁クラッチ１２０を切り離すようにしている。そして、エンジン回転数が所定回転数Ｎｓ１よりも低い側に設定されるＮｓ２を下回れば再び電磁クラッチ１２０を接続して圧縮機１４０を作動させるようにしている。尚、合せて、電磁クラッチ１２０が切り離されている間は、モータ１３０で圧縮機１４０を作動させ、冷房性能を極力維持するようにしている。
【００４７】
次に、上記構成に基づく本実施形態の作動について図５に示すフローチャートおよび図６に示すタイムチャートを用いて説明する。図５中、まずステップＳ１００で、冷凍サイクル装置２００の熱負荷（対応する冷房能力）を蒸発器温度センサ２３１からの空気温度、目標温度およびＡ／Ｃ要求信号中の空気流量から演算する。
【００４８】
そして、ステップＳ１１０で熱負荷がクールダウン時のように高負荷側の所定範囲内にある場合は、ステップＳ１２０で、電磁クラッチ１２０を接続して、ステップＳ１３０で、エンジン１０の駆動力で圧縮機１４０を作動させる。
【００４９】
ステップＳ１１０で否、即ち、熱負荷が所定範囲より低負荷側にある場合（クールダウンにより車室内の冷却がなされ、冷凍サイクル装置２００の熱負荷が下がり通常走行に移行した場合）には、エンジン１０が作動している場合であっても、ステップＳ１４０で、電磁クラッチ１２０を切り離し、ステップＳ１５０で、モータ１３０を駆動させ、モータ１３０の駆動力で圧縮機１４０を作動させる。この時、モータ１３０の回転数は、この時の熱負荷に応じて回転数Ｎｂの範囲で可変されて圧縮機１４０の吐出量を可変させる。尚、この間においては、電磁クラッチ１２０は切り離された状態で維持される。
【００５０】
一方、上記ステップＳ１３０で圧縮機１４０がエンジン１０の駆動力によって作動されている時に、ステップＳ１６０で、エンジン回転数が所定回転数Ｎｓ１以上にあるか否かを判定する。例えば、登坂加速等のようにエンジン回転数が必要以上に高くなった場合で、回転数Ｎｓ１以上となると、ステップＳ１７０で、電磁クラッチ１２０を切り離し、ステップＳ１８０で、モータ１３０を駆動させ、この駆動力で圧縮機１４０を作動させる。そして、ステップＳ１９０で、エンジン回転数がＮｓ２よりも下回れば、ステップＳ２００で、モータ１３０を停止し、ステップＳ１２０に戻り、電磁クラッチ１２０を接続し、再びエンジン１０の駆動力で圧縮機１４０を作動させる。
【００５１】
尚、冷凍サイクル装置２００の熱負荷が低負荷側にあって、アイドルストップ等でエンジン１０が停止された時は、ステップＳ１４０、Ｓ１５０で、電磁クラッチ１２０を切り離し、モータ１３０によって圧縮機１４０を作動させ、冷房機能を継続する。
【００５２】
以上の構成およびその作動より、本発明の作用効果を説明する。まず、クールダウン時のような冷凍サイクル装置２００の熱負荷が高負荷側の所定範囲内にある場合は、本来のエンジン１０の駆動力を用いて圧縮機１４０の能力を最大に引き出して対応できる。
【００５３】
そして、車室内の冷却が行われ冷凍サイクル装置２００の熱負荷が低下して、所定範囲より低負荷側になれば、圧縮機１４０の必要能力は小さくて済むので、モータ１３０としてはその必要能力に見合った体格で設定しておき、モータ１３０の駆動力で圧縮機１４０を作動させて対応することが可能となる。即ち、モータ１３０の体格を最大の熱負荷を考慮した大きさにする必要が無く小型化が可能となり、合わせてバッテリ２０も小型にすることができる。
【００５４】
また、エンジン１０が作動している状態でも、モータ１３０で圧縮機１４０を作動させるので、エンジン１０の回転数変動に伴う圧縮機１４０の作動変動が無くなり、冷凍サイクル装置２００の効率を向上することができる。ここで、熱負荷が低負荷側として出現する頻度は主に夏季のクールダウン時を除いた場合となり、１年を通して見れば通常８〜９割レベルに当たるので、冷凍サイクル装置２００での効率向上分がエンジン１０の燃費向上に大きく貢献する。
【００５５】
また、モータ１３０で圧縮機１４０を作動させる際には、電磁クラッチ１２０が切り離されており、圧縮機１４０作動時の振動がベルト５０を介してエンジン１０に伝播されないので、車室内における振動騒音面のフィーリングを向上することができる。
【００５６】
尚、当然のことながら、エンジン１０が停止した場合は、従来技術のようにモータ１３０を駆動源として圧縮機１４０を作動させて、冷房機能の継続が可能である。
【００５７】
このように、エンジン１０の作動状況および冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じて圧縮機１４０の駆動源、即ちエンジン１０およびモータ１３０を使い分けるようにしているので、エンジン１０停止時の冷房機能を確保しつつ、小型で冷房能力を確保し、更に車両燃費の向上を可能としている。
【００５８】
また、モータ１３０の駆動力で圧縮機１４０を作動させる場合に、モータ１３０の回転数を可変して圧縮機１４０の吐出量を制御するようにしているので、モータ１３０の回転数で圧縮機１４０の吐出量を可変でき、圧縮機１４０自身に吐出容量の可変機能を持たす必要が無くなり、固定容量型の圧縮機として安価にすることができる。
【００５９】
また、固定容量型の圧縮機１４０では、可変容量型のように低吐出量時に圧縮機効率が大きく低下することが無く、常に高効率で最適な使用ができるので、更に車両燃費を向上することができる。即ち、図７に示すように、最大熱負荷を考慮した大型の可変容量型の圧縮機（図中Ａ）で吐出量を低容量側に可変して使用すると低負荷時においては圧縮機効率が低い点で作動されることになるが、予め低負荷時に合わせた吐出容量で小型にした固定容量型の圧縮機（図中Ｂ）で回転数を制御し、その吐出量で作動させることで常に高い効率が得られる訳である。
【００６０】
更には、エンジン回転数が所定回転数Ｎｓ１以上となった時には電磁クラッチ１２０を切り離すようにしているので、圧縮機１４０を保護することができる。尚、エンジン１０の回転数が低下してくれば、再び圧縮機１４０は作動されるので、冷凍サイクル装置２００の性能を大きく損なうことはない。更に、ここでは電磁クラッチ１２０が切り離されている間に、モータ１３０の駆動力で圧縮機１４０を作動させるようにしているので、冷凍サイクル装置２００の性能をほぼ維持させることができる。
【００６１】
尚、冷凍サイクル装置２００の熱負荷の高負荷側と低負荷側との境界は、具体的には図８に示すように設定するのが良い。即ち、上記説明のようにクールダウン時のような最大熱負荷時に必要とされる冷房能力に対応する圧縮機１４０の動力（ＭＡＸ）の１／２以下でまかなえる熱負荷領域とするのが良い。
【００６２】
一般に熱負荷が大きくなるに従って冷凍サイクル装置２００の成績係数（熱負荷に対応する冷房能力／圧縮機動力）は小さくなるため、熱負荷（冷房能力）に対する圧縮機１４０の必要動力の増加割合は大きくなる。逆に言えば熱負荷が少し下がるだけで圧縮機（１４０）の必要動力は非常に小さくて済むことになる。ここで、最大動力時の１／２以下の動力に対応する熱負荷は、通常、最大熱負荷の６〜７割以下のレベルとなり冷凍サイクル装置２００の定常〜低負荷に対応する領域となるので、無理なく圧縮機１４０の作動を可能とすることができる。
【００６３】
そして、モータ１３０およびインバータ１５１は、熱負荷の高負荷側と低負荷側との境界領域において必要とされる圧縮機１４０の動力を最大出力とする能力に設定すれば良い。即ち図８に示すように熱負荷の境界領域を設定するならば、モータ１３０およびインバータ１５１は、圧縮機１４０の最大動力の１／２の動力を最大出力とする容量や体格等にすれば良い。これにより、モータ１３０およびインバータ１５１の能力を必要最小限として小型化することができる。
【００６４】
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。
【００６５】
更に、回転数センサ４０は、圧縮機１４０側に設けて、圧縮機１４０の回転数において所定回転数Ｎｓ１に対応する回転数を定めて、圧縮機１４０の保護を行うようにしても良い。
【００６６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図９に示す。第２実施形態は、プーリ１１０と圧縮機１４０との間に、更に具体的には、プーリ１１０とモータ１３０との間に増速手段としてのギヤ機構を設けたものである。
【００６７】
このギヤ機構は、ここでは具体的には遊星歯車１７０としており、遊星歯車１７０を構成する各ギヤのうち、サンギヤ１７１をモータ回転軸１３２に接続し、プラネタリーキャリヤ１７２をプーリ回転軸１１２に接続している。そして、遊星歯車１７０の外周部を構成するリングギヤ１７３をモータハウジング１３１の底部側の凸部１３１ｂに固定している。
【００６８】
これにより、エンジン１０の駆動力によって圧縮機１４０が作動される時に必要とされる最大吐出量を回転数で稼ぐことができるので、その分、圧縮機１４０の一回転当りの吐出容量を小さくして小型化が可能となり、更に安価にできる。
【００６９】
尚、ギヤ機構としては遊星歯車１７０に限らず、通常のギヤの組み合わせで増速するものとしても良い。
【００７０】
（その他の実施形態）
上記第１、第２実施形態では、圧縮機１４０は固定容量型の圧縮機として説明したが、図１０に示すように、例えば斜板１４７の傾斜角度によってピストン１４８のストロークが可変される斜板式可変容量型のものとしても良く、これによれば、圧縮機効率の低下を伴うものの、冷凍サイクル装置２００の効率を向上させる目的は達せられ、モータ１３０の駆動力によって圧縮機１４０が作動される時の吐出量の可変範囲を更に拡大することができる。
【００７１】
また、冷凍サイクル装置２００の熱負荷が高負荷側にある場合、モータ１３０を作動させ、圧縮機１４０をエンジン１０の駆動力とモータ１３０駆動力とで作動させるようにしても良い。これにより、エンジン１０の駆動力に加えてモータ１３０の駆動力を合わせて圧縮機１４０を作動させることができ、吐出量を増大できるので、その分、圧縮機１４０を小型化できる。
【００７２】
また、対象車両としては、ハイブリッド車両に限らず、走行中一時停車した時にエンジン１０を停止させるいわゆるアイドルストップ車両に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をハイブリッド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】エンジン回転数に対する圧縮機回転数の関係を示す特性図である。
【図４】エンジン回転数に対して電磁クラッチをＯＮ−ＯＦＦさせるための制御特性図である。
【図５】第１実施形態における作動制御を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は車速、（ｂ）はエンジン回転数、（ｃ）は圧縮機回転数、（ｄ）は電磁クラッチの作動状態、（ｅ）はモータの回転数を示すタイムチャートである。
【図７】圧縮機吐出量に対する圧縮機効率を示すグラフである。
【図８】熱負荷の高負荷側と低負荷側との境界領域を決定する際の考え方を示すグラフである。
【図９】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１０】本発明のその他の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。
【符号の説明】
１０  エンジン
２０  バッテリ（電源）
４０  回転数センサ（回転数検出手段）
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  モータ
１４０  圧縮機
１５０  制御装置（制御手段）
１５１  インバータ
１７０  遊星歯車（増速手段）
２００  冷凍サイクル装置
【図１】
0003855866.tif 000002
【図２】
0003855866.tif 000003
【図３】
0003855866.tif 000004
【図４】
0003855866.tif 000005
【図５】
0003855866.tif 000006
【図６】
0003855866.tif 000007
【図７】
0003855866.tif 000008
【図８】
0003855866.tif 000009
【図９】
0003855866.tif 000010
【図１０】
0003855866.tif 000011