冷熱システム
【課題】冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助することができ、しかも膨張機構によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することのできる冷熱システムを提供する。
【解決手段】第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。また、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するとともに、第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するので、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。
【解決手段】第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。また、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するとともに、第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するので、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば給湯器、冷凍・冷蔵ショーケース、自動販売機、空気調和装置等に用いられる冷熱システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷熱システムとしては、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する回転軸と、回転軸を回転させる電動モータと、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、放熱器を通過した冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張弁を通過した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、従来の圧縮機には冷媒としてフロンガスが用いられていたが、環境への影響を考慮し、近年では冷媒として二酸化炭素が用いられるようになってきている。しかしながら、二酸化炭素を用いると従来の冷媒を使う場合と比較して冷却運転の効率が低く、省エネルギー化を図ることができないという問題点があった。
【０００４】
そこで、他の冷熱システムとしては、回転軸と、回転軸を回転させる電動モータと、回転軸の一端側に設けられ、回転軸が回転することにより冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機構と、回転軸の他端側に設けられ、冷媒を膨張させることにより回転軸を回転させるスクロール型の膨張機構と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、圧縮機構によって圧縮された冷媒が放熱器を通過した後に膨張機構によって膨張するとともに、膨張機構によって膨張した冷媒が蒸発器を通過した後に再び圧縮機構によって圧縮されるようにし、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３１８０１９号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記他の冷熱システムでは、圧縮機構によって圧縮した冷媒を膨張機構によって膨張させ、膨張機構によって膨張させた冷媒を圧縮機構によって圧縮するようにしているので、膨張機構によって膨張させる冷媒の量を圧縮機構によって圧縮する冷媒の量と等しくしなければならない。また、圧縮機構が１サイクル当たりに圧縮する冷媒の量は蒸発器を通過した後の冷媒の圧力によって変化し、膨張機構が１サイクル当たりに膨張させる冷媒の量は放熱器を通過した後の冷媒の圧力によって変化する。
【０００６】
しかしながら、一般的に放熱器は空冷方式であることから、放熱器を通過した後の冷媒の温度は外気温により変化し、冷媒の温度によって冷媒の圧力が変化する。また、蒸発器において蒸発する冷媒の量は外気温により変化し、蒸発する冷媒の量によって蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が変化する。さらに、圧縮機構の作動と膨張機構の作動とが回転軸を介して連動しているので、放熱器を通過した後の冷媒の圧力や蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が外気温によって変化すると、膨張機構によって膨張させる冷媒の量を圧縮機構によって圧縮する冷媒の量と等しくすることができない。このため、例えば膨張機構によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構によって圧縮する冷媒の量よりも少ない場合、蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が徐々に低くなり、冷凍効率が低下するという問題点があった。
【０００７】
また、膨張機構によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構によって圧縮する冷媒の量よりも多い場合、蒸発器内の冷媒の量が徐々に増加して蒸発器内において気化しない冷媒が生じ、液冷媒が圧縮機構に流入して圧縮機構の耐久性を低下させるという問題点があった。
【０００８】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助することができ、しかも膨張機構によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することのできる冷熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前記目的を達成するために、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第１回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成している。
【００１０】
これにより、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のプラネタリーギアは第１回転部材のリングギアに歯合していることから、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のリングギアに第２回転部材のプラネタリーギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のサンギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第２回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１１】
また、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第２回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成している。
【００１２】
これにより、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のリングギアは第１回転部材のプラネタリーギアに歯合していることから、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のプラネタリーギアに第２回転部材のリングギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のサンギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１３】
また、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第２回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成している。
【００１４】
これにより、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のサンギアは第１回転部材のプラネタリーギアに歯合していることから、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のプラネタリーギアに第２回転部材のサンギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のリングギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１５】
また、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第１回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成している。
【００１６】
これにより、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のプラネタリーギアは第１回転部材のサンギアに歯合していることから、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のサンギアに第２回転部材のプラネタリーギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のリングギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第２回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができるので、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助することができる。また、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができるので、膨張機構によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することができ、例えば圧縮機構によって圧縮される冷媒の量よりも膨張機構によって膨張する冷媒の量が多く、蒸発器内の冷媒の量が増加し始めた場合には、第３回転部材の回転速度を変えて第１回転部材に対して第２回転部材の回転を遅くすることにより、蒸発器内の冷媒を適正な量まで減少させ、圧縮機構への液冷媒の流入を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１乃至図８は本発明の一実施形態を示すもので、図１は冷熱システムに用いる圧縮機の側面断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は冷熱システムの回路図、図４乃至図５は遊星歯車機構の動作説明図、図６は冷熱システムのブロック図、図７及び図８は制御部の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
本実施形態の冷熱システムは、冷媒を圧縮するための圧縮機構１０と、圧縮機構１０を駆動するための第１回転部材１と、冷媒を膨張させるための膨張機構２０と、第１回転部材１と同軸上に配置され、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材２と、第１回転部材１と同軸上に配置された第３回転部材３と、第３回転部材３を任意の回転速度で回転させるための回転付与手段としての電動モータ３０と、第１回転部材１に設けられたリングギア４１と、第２回転部材２に設けられた複数のプラネタリーギア５１と、第３回転部材３に設けられたサンギア３ａと、第１回転部材１、第２回転部材２、第３回転部材３、圧縮機構１０、膨張機構２０、電動モータ３０、リングギア４１、プラネタリーギア５１及びサンギア３ａを収容する円柱状の圧縮機本体７０と、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器１００と、膨張機構２０によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器１１０とを備えている。尚、冷媒としては二酸化炭素を用いる。また、リングギア４１、各プラネタリーギア５１及びサンギア３ａによって周知の遊星歯車機構が構成されている。
【００２０】
圧縮機構１０は圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置されている。また、圧縮機構１０は、第１固定スクロール部材１１と、一端面が第１固定スクロール部材１１に対向するように設けられた第１可動スクロール部材１２と、第２固定スクロール部材１３と、一端面が第２固定スクロール部材１３に対向するように設けられた第２可動スクロール部材１４と、第１固定スクロール部材１１と第２固定スクロール部材１３との間に設けられたスペーサ１５とを有する。第１固定スクロール部材１１及び第１可動スクロール部材１２によって第１圧縮機構Ｐ１が形成され、第２固定スクロール部材１３及び第２可動スクロール部材１４によって第２圧縮機構Ｐ２が形成されている。
【００２１】
第１固定スクロール部材１１は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起１１ａを有する。第１固定スクロール部材１１は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第１固定スクロール部材１１の外周面側には第１固定スクロール部材１１を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吸入孔１１ｂが設けられている。即ち、吸入孔１１ｂを介して第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間に冷媒が吸入される。
【００２２】
第１可動スクロール部材１２は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起１２ａを有する。渦巻状突起１２ａは第１固定スクロール部材１１の渦巻状突起１１ａと係合している。第１可動スクロール部材１２の中央部には吐出孔１２ｂが設けられている。即ち、第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間で圧縮された冷媒が吐出孔１２ｂから吐出される。
【００２３】
第２固定スクロール部材１３は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起１１ａを有する。第２固定スクロール部材１３は第１固定スクロール部材１１よりも圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置されている。第２固定スクロール部材１３は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第２固定スクロール部材１３の中央部には第２固定スクロール部材１３を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吐出孔１３ｂが設けられている。即ち、第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間で圧縮された冷媒が吐出孔１３ｂから吐出される。
【００２４】
第２可動スクロール部材１４は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起１４ａを有する。渦巻状突起１４ａは第２固定スクロール部材１３の渦巻状突起１３ａと係合している。第２可動スクロール部材１４の外周面側には吸入孔１４ｂが設けられている。即ち、吸入孔１４ｂを介して第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間に冷媒が吸入される。
【００２５】
第１回転部材１は圧縮機本体７０の軸方向に延びる円柱状のシャフトである。第１回転部材１の軸方向一端側は圧縮機本体７０の軸方向一端側から突出している。即ち、図示しないエンジンからの動力を第１回転部材１の軸方向一端側に伝達することにより、第１回転部材１を回転させることができる。第１回転部材１の軸方向他端は圧縮機本体７０の軸方向中央部に配置されている。第１回転部材１の軸方向一端側は周知のベアリング６１ａを介して第１仕切壁６１に回転自在に支持されている。第１回転部材１の軸方向他端側は周知のベアリング６２ａを介して第２仕切壁６２に回転自在に支持されている。各仕切壁６１，６２は圧縮機本体７０の内面に固定され、それぞれ圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。また、第１仕切壁６１は圧縮機構１０よりも圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置され、第２仕切壁６２は圧縮機構１０よりも圧縮機本体７０の軸方向他端側に配置されている。第１仕切壁６１の外周面側には流路６１ｂが設けられ、流路６１ｂは第１仕切壁６１の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。第２仕切壁６２の外周面側には流路６２ｂが設けられ、流路６２ｂは第２仕切壁６２の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。
【００２６】
ベアリング６１ａとベアリング６２ａとの間の第１回転部材１には他の部分に対して偏心している偏心部１ａが設けられている。偏心部１ａは図示しないベアリングを介して第１可動スクロール部材１２及び第２可動スクロール部材１４に連結している。偏心部１ａは各可動スクロール部材１２，１４に対して回転可能である。また、各可動スクロール部材１２，１４はそれぞれ図示しない回転規制部材によって回転を規制されている。即ち、第１回転部材１が回転すると、各可動スクロール部材１２，１４が所定の旋回運動を行う。
【００２７】
第１回転部材１の他端側には円板状部４０が設けられている。円板状部４０は、第１回転部材１の他端側から径方向外側に延びる径方向延設部４０ａと、径方向延設部４０ａの外周面側から圧縮機本体７０の軸方向他端側に延びる軸方向延設部４０ｂと、軸方向延設部４０ｂにおける圧縮機本体７０の軸方向他端側から径方向内側に延びる先端部４０ｃとを有する。先端部４０ｃの内周面にリングギア４１が形成されている。
【００２８】
膨張機構２０は、固定スクロール部材２１と、一端面が固定スクロール部材２１に対向するように設けられた可動スクロール部材２２とを有する。
【００２９】
固定スクロール部材２１は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起２１ａを有する。固定スクロール部材２１は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。固定スクロール部材２１の中央部には固定スクロール部材２１を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吐出孔２１ｂが設けられている。即ち、各スクロール部材２１，２２の間で膨張した冷媒は吐出孔２１ｂから吐出される。
【００３０】
可動スクロール部材２２は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起２２ａを有する。渦巻状突起２２ａは固定スクロール部材２１の渦巻状突起２１ａと係合している。可動スクロール部材２２の圧縮機本体７０における軸方向一端側にはボス部２２ｂが設けられ、ボス部２２ｂは圧縮機本体７０の軸方向に延びる円筒状である。
【００３１】
第２回転部材２は圧縮機本体７０の軸方向に延びる円柱状のシャフトである。第２回転部材２の軸方向一端は圧縮機本体７０の軸方向中央部に配置され、第２回転部材２の軸方向他端は圧縮機本体７０の軸方向他端側に配置されている。第２回転部材２の軸方向一端は周知のベアリング４０ｄを介して円板状部４０に回転自在に支持されている。第２回転部材２の軸方向他端側は周知のベアリング６３ａを介して第３仕切壁６３に回転自在に支持されている。第２回転部材２はベアリング４０ｄとベアリング６３ａとの間を周知のベアリング６４ａを介して第４仕切壁６４に回転自在に支持されている。各仕切壁６３，６４は圧縮機本体７０の内面に固定され、それぞれ圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第３仕切壁６３は一端面が可動スクロール部材２２に沿うように設けられている。また、可動スクロール部材２２には圧縮機本体７０の軸方向他端側から当接部材６３ｂが当接し、当接部材６３ｂは第３仕切壁６３に固定されている。第３仕切壁６３の外周面側には流路６３ｃが設けられ、流路６３ｃは第３仕切壁６３の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。
【００３２】
第２回転部材２の軸方向他端には他の部分に対して偏心している偏心部２ａが設けられている。偏心部２ａは周知のベアリング２ｂを介して可動スクロール部材２２のボス部２２ｂに連結している。偏心部２ａはボス部２２ｂに対して回転可能である。また、可動スクロール部材２２は図示しない回転規制機構によって回転を規制されている。即ち、各スクロール部材２１，２２の間で冷媒が膨張すると、可動スクロール部材２２が所定の旋回運動を行う。また、可動スクロール部材２２の旋回運動により第２回転部材２が回転する。
【００３３】
第２回転部材２の軸方向一端側には円板状のプラネタリーキャリア５０が設けられている。プラネタリーキャリア５０は円板状部４０の軸方向延設部４０ｂの径方向内側に配置されている。プラネタリーキャリア５０の外周面側には各プラネタリーギア５１が設けられ、各プラネタリーギア５１は互いにプラネタリーキャリア５０の周方向に間隔をおいて設けられている。各プラネタリーギア５１はそれぞれプラネタリーキャリア５０に対して回転自在である。
【００３４】
電動モータ３０は周知のサーボモータから成る。電動モータ３０は、第２回転部材２の外周面側に配置された円筒状のステータ３１と、ステータ３１の外周面側に配置された円筒状のロータ３２とを有する。ステータ３１は複数の巻芯を有し、第４仕切壁６４に固定されている。ロータ３２は永久磁石から成る。即ち、電動モータ３０はロータ３２を任意の回転速度で回転させることができる。
【００３５】
第３回転部材３は、ロータ３２の外周面側から圧縮機本体７０の軸方向一端側に延びる円筒部３ｂと、円筒部３ｂの圧縮機本体７０における軸方向一端側から径方向内側に延びる径方向延設部３ｃと、径方向延設部３ｃの径方向内側から圧縮機本体７０の軸方向一端側に延びる軸方向延設部３ｄと、軸方向延設部３ｄの圧縮機本体７０における軸方向一端側から径方向外側に延びる先端部３ｅとを有する。先端部３ｅの外周面にサンギア３ａが形成され、サンギア３ａは各プラネタリーギア５１にリングギア４１の径方向内側から歯合している。第３回転部材３は周知のベアリング６５ａを介して第５仕切壁６５に回転自在に支持され、第５仕切壁６５は圧縮機本体７０の内面に固定されている。また、円筒部３ｂの内周面にロータ３２が固定されている。即ち、電動モータ３０によって第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。
【００３６】
圧縮機本体７０は、圧縮機本体７０の軸方向に延びる円筒部７０ａと、円筒部７０ａの両端を閉鎖する一対の端面部７０ｂとを有する。各端面部７０ｂは溶接によって円筒部７０ａに固定されている。
【００３７】
圧縮機本体７０には第１吸入口７１、第１吐出口７２、第２吸入口７３及び第２吐出口７４とが設けられている。
【００３８】
第１吸入口７１は円筒部７０ａを径方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０外から円板状部４０の外周面側に冷媒を吸入する。第１吐出口７２は圧縮機本体７０の軸方向一端側の端面部７０ｂを軸方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０の軸方向一端側から圧縮機本体７０外に冷媒を吐出する。即ち、第１吸入口７１から圧縮機本体７０内に吸入された冷媒は流路６２ｂ及び吸入孔１１ｂを通過して第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間に流入し、第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２によって圧縮された冷媒は吐出孔１２ｂから吐出される。また、吐出孔１２ｂから吐出された冷媒は吸入孔１４ｂから第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間に流入し、第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４によって圧縮された冷媒は吐出孔１３ｂから吐出される。このように、冷媒を段階的に圧縮するようにしているので、フロンガスに比べて高い圧力まで圧縮する必要のある二酸化炭素を容易に圧縮することができる。
【００３９】
第２吸入口７３は円筒部７０ａを径方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０外から第３仕切壁６３と第４仕切壁６４との間に冷媒を吸入する。第２吐出口７４は圧縮機本体７０の軸方向他端側の端面部７０ｂを軸方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０の軸方向他端側から圧縮機本体７０外に冷媒を吐出する。即ち、第２吸入口７３から圧縮機本体７０内に吸入された冷媒は流路６３ｃを通過して各スクロール部材２１，２２の間に流入し、各スクロール部材２１，２２の間で膨張した冷媒が吐出孔２１ｂを通過して第２吐出口７４から吐出される。
【００４０】
各吸入口７１，７２及び各吐出口７２，７４は圧縮機本体７０外に設けられた放熱器１００及び蒸発器１１０に接続されている（図３参照）。即ち、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒が放熱器１００に流入する。放熱器１００はファン１０１によって空冷されている。放熱器１００を通過した冷媒は膨張機構２０によって膨張し、蒸発器１１０に流入する。冷媒は蒸発器１１０内で気化し、気化した冷媒は再び圧縮機構１０に流入する。また、蒸発器１１０と圧縮機構１０との間には圧力検出手段としての周知の圧力センサ１５０が設けられ、蒸発器１１０を通過した冷媒は圧力センサ１５０を通過して圧縮機構１０に流入する。圧力センサ１５０は周知のマイクロコンピュータから成る制御部１５１に接続され、制御部１５１は電動モータ３０に接続されている（図６参照）。
【００４１】
また、放熱器１００内を給湯器１２０の配管１２０ａが挿通し、配管１２０ａ内の水が放熱器１００内の冷媒と熱交換を行う。即ち、放熱器１００内の冷媒の熱が配管１２０ａ内の水に放熱され、配管１２０ａ内の水は放熱器１００内の冷媒から熱を吸収する。これにより、給湯器１２０内の水が加熱される。
【００４２】
一方、蒸発器１１０内を室内機１３０の配管１３０ａが挿通しており、配管１３０ａ内の流体が蒸発器１１０内の冷媒と熱交換を行う。即ち、蒸発器１１０内の冷媒を蒸発させて配管１３０ａ内の流体から熱を吸収し、室内機１３０の配管１３０ａ内の流体が冷却される。室内機１３０の配管１３０ａ内の流体はポンプ１４０によって流通する。
【００４３】
次に、各回転部材１，２，３、リングギア４１、各プラネタリーギア５１及びサンギア３ａの動作について説明する。
【００４４】
先ず、第１回転部材１の回転を開始した直後について説明する（図４参照）。この場合、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒がまだ膨張機構２０に流入していないので、膨張機構２０によって第２回転部材２が回転しない。即ち、第２回転部材２が停止していることから、各プラネタリーギア５１がサンギア３ａの周りを公転しない。この状態で第１回転部材１が回転すると、各プラネタリーギア５１が自転する。また、各プラネタリーギア５１の回転力がサンギア３ａに伝達され、第３回転部材３が第１回転部材１と反対方向に回転する。第３回転部材３が回転することにより、ステータ３１の周りをロータ３２が回転し、電動モータ３０によって発電が行われる。電動モータ３０によって発電された電気を図示しない蓄電装置に充電するとともに、充電された電気を電動モータ３０の駆動等に用いることにより、省エネルギー化を図ることができる。
【００４５】
続いて、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒が膨張機構２０に流入する際について説明する。膨張機構２０に圧縮された冷媒が流入すると、膨張機構２０によって第２回転部材２が第１回転部材１と同一の方向に回転する。第２回転部材２の回転速度が第１回転部材１の回転速度よりも遅い場合は、各プラネタリーギア５１はサンギア３ａの周りを公転しながら公転方向に自転する（図５参照）。
【００４６】
即ち、第１回転部材１のリングギア４１に第２回転部材２の各プラネタリーギア５１が歯合していることから、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１にサンギア３ａが歯合していることから、各プラネタリーギア５１の自転速度に応じて第２回転部材２と第３回転部材３との間に回転速度差が生ずる。
【００４７】
また、第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。
【００４８】
ここで、膨張機構２０によって膨張する冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量よりも少ない場合、蒸発器１１０を通過する冷媒の圧力が低下する。また、蒸発器１１０を通過する冷媒の圧力が低下すると、圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量が減少し、冷凍効率が低下する。
【００４９】
また、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量よりも多い場合、蒸発器１１０内の冷媒の量が徐々に増加し、蒸発器１１０内において気化しない冷媒が生ずる。また、液冷媒が圧縮機構１０に流入し、圧縮機構１０の耐久性を低下させる。
【００５０】
冷凍効率の低下や液冷媒の圧縮機構１０への流入を防止するためには、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を変更し、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を調整する必要がある。
【００５１】
各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１は第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との間に任意の回転速度差を設けることにより、各プラネタリーギア５１を任意の回転速度で自転させることができる。また、各プラネタリーギア５１の自転速度に応じて、第１回転部材１と第２回転部材２との間に回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第３回転部材３の回転速度を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。
【００５２】
例えば、第２回転部材２の回転速度を第１回転部材１の回転速度よりも小さくする場合は、第３回転部材３の回転速度を第２回転部材２の回転速度よりも小さくする。これにより、各プラネタリーギア５１がサンギア３ａの周りを公転しながら、第３回転部材３と第２回転部材２との回転速度差に応じて公転方向に自転する。また、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア５１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。
【００５３】
また、制御部１５１は圧力センサ１５０の検出結果に応じて電動モータ３０を制御する。
【００５４】
例えば、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量よりも多い場合について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。即ち、圧力センサ１５０によって検出される圧力が所定の上限値以上になると（Ｓ１）、電動モータ３の回転速度を所定の量だけ減速させる（Ｓ２）。また、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量よりも少ない場合について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。即ち、圧力センサ１５０によって検出される圧力が所定の下限値以下になると（Ｓ１１）、電動モータ３の回転速度を所定の量だけ増速させる（Ｓ１２）。
【００５５】
このように、本実施形態の圧縮機によれば、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００５６】
また、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するとともに、第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転し、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができるので、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。従って、例えば圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量よりも膨張機構２０によって膨張する冷媒の量が多く、蒸発器１１０内の冷媒の量が増加し始めた場合には、第３回転部材３の回転速度を変えて第１回転部材１に対して第２回転部材２の回転を遅くすることにより、蒸発器内の冷媒を適正な量まで減少させ、圧縮機構１０への液冷媒の流入を防止することができる。
【００５７】
また、圧縮機構１０に流入する前の冷媒の圧力を圧力センサ１５０によって検知し、圧力センサ１５０の検出結果に基づき電動モータ３０を制御するようにしたので、例えば膨張機構２０によって膨張する冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量よりも多く、蒸発器１１０内の冷媒の量が徐々に増加し始めた場合でも、制御部１５１によって自動的に電動モータ３０の回転速度を変更することにより、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を減少させ、圧縮機構１０への液冷媒の流入を確実に防止することができる。
【００５８】
また、放熱器１００によって給湯器１２０の配管１２０ａ内の水を加熱するようにしたので、圧縮した冷媒の熱を有効に利用することができる。
【００５９】
さらに、蒸発器１１０によって室内機１３０の配管１３０ａ内の流体を冷却するようにしたので、冷媒の蒸発潜熱を有効に利用することができる。
【００６０】
また、圧縮機構１０はスクロール型であることから、圧縮機本体７０を軸方向に小型化する上で有利である。
【００６１】
さらに、膨張機構２０はスクロール型であることから、圧縮機本体７０を軸方向に小型化する上で有利である。
【００６２】
また、圧縮機構１０を、圧縮機本体７０内に吸入した冷媒を圧縮する第１圧縮機構Ｐ１と、第１圧縮機構Ｐ１によって圧縮された冷媒を圧縮する第２圧縮機構Ｐ２とから構成したので、フロンガスに比べて高圧に圧縮する必要のある二酸化炭素を段階的に圧縮することができ、第１回転部材１の駆動トルクの低減による省エネルギー化を図ることができる。
【００６３】
尚、本実施形態では、蒸発器１１０を通過した冷媒を圧縮機構１０によって圧縮し、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒を放熱器１００に流入させるようにしたものを示したが、圧縮機構１０によって圧縮した冷媒を他の圧縮機構によって圧縮し、他の圧縮機構によって圧縮した冷媒を放熱器１００に流入させることも可能である。これにより、冷媒を段階的に圧縮することができるので、フロンガスに比べて高圧に圧縮する必要のある二酸化炭素を容易に圧縮することができ、第１回転部材１の駆動トルクの低減による省エネルギー化を図ることができる。
【００６４】
また、蒸発器１１０を通過した冷媒を他の圧縮機構によって圧縮し、他の圧縮機構によって圧縮された冷媒を圧縮機構１０によって圧縮することも可能である。これにより、冷媒を段階的に圧縮することができるので、フロンガスに比べて高圧に圧縮する必要のある二酸化炭素を容易に圧縮することができ、第１回転部材１の駆動トルクの低減による省エネルギー化を図ることができる。
【００６５】
尚、本実施形態では、第１回転部材１の一端側を圧縮機本体７０から突出させ、エンジン等の外部の動力源によって第１回転部材１を回転させるようにしたものを示したが、図９に示すように、第１回転部材１の一端を圧縮機本体７０内に収容するとともに、第１回転部材１を駆動する駆動手段としての第２電動モータ８０を圧縮機本体７０内に設けることも可能である。
【００６６】
この場合、第２電動モータ８０は第２仕切壁６２と円板状部４０との間に配置されている。また、電動モータ８０は、圧縮機本体７０の内面に固定された円筒状のステータ８１と、ステータ８１の内周面側に配置され、第１回転部材１の外周面に固定されたロータ８２とを有する。ステータ８１は複数の巻芯を有する周知の構造であり、ロータ８２は円筒状の永久磁石から成る。
【００６７】
これにより、エンジン等の外部の動力源からの動力を用いることなく第１回転部材１を回転させることができるので、走行状態によってエンジンが停止するハイブリットカーに圧縮機を用いる場合に極めて有利である。
【００６８】
尚、本実施形態では、リングギア４１を第１回転部材１に設けるとともに、複数のプラネタリーギア５１を第２回転部材に設け、サンギア３ａを第３回転部材３に設けたものを示したが、図１０に示すように、リングギア４１を第２回転部材２に設けるとともに、複数のプラネタリーギア５１を第１回転部材１に設け、サンギア３ａを第３回転部材３に設け、各プラネタリーギア５１をリングギア４１に径方向内側から歯合させ、サンギア３ａを各プラネタリーギア５１にリングギア４１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００６９】
この場合は、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２のリングギア４１は第１回転部材１の各プラネタリーギア５１に歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００７０】
また、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア５１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア５１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができ、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することができる。
【００７１】
また、図１１に示すように、リングギア２０１を第３回転部材２００に設けるとともに、複数のプラネタリーギア２１１を第１回転部材１に設け、サンギア２２０ａを第２回転部材２に設け、各プラネタリーギア２１１をリングギア２０１に径方向内側から歯合させ、サンギア２２０ａを各プラネタリーギア２１１にリングギア２０１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００７２】
この場合、リングギア２０１は第３回転部材２００の内周面に設けられている。第３回転部材２００は圧縮機本体７０の内面に周知のベアリング２００ａによって回転自在に支持され、第３回転部材２００の内周面にロータ３２が固定されている。
【００７３】
また、各プラネタリーギア２１１は第３回転部材２００の内周面側に配置された円板状のプラネタリーキャリア２１０に設けられている。プラネタリーキャリア２１０は第１回転部材１の他端側に設けられている。各プラネタリーギア２１１は互いにプラネタリーキャリア２１０の周方向に間隔をおいて設けられている。
【００７４】
また、サンギア２２０ａは各プラネタリーギア２１１の内側に配置された円板状部２２０の外周面に設けられ、円板状部２２０は第２回転部材２の一端に設けられている。また、第１回転部材１の端部は円板状部２２０に周知のベアリング２２０ｂを介して回転自在に支持されている。
【００７５】
これにより、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２のサンギア２２０ａは第１回転部材１の各プラネタリーギア２１１に歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００７６】
また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第３回転部材２００との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材２００を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材２００との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア２１１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア２１１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができ、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することができる。
【００７７】
また、図１２に示すように、リングギア２０１を第３回転部材２００に設けるとともに、複数のプラネタリーギア２１１を第２回転部材２に設け、サンギア２２０ａを第１回転部材１に設け、各プラネタリーギア２１１をリングギア２０１に径方向内側から歯合させ、サンギア２２０ａを各プラネタリーギア２１１にリングギア２０１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００７８】
この場合、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２の各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１のサンギア２２０ａに歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００７９】
また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア２１１は第２回転部材２と第３回転部材２００との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材２００を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材２００との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア２１１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア２１１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２の回転速度差を任意に調整することができ、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することができる。
【００８０】
尚、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いるようにしたものを示したが、冷媒としてイソブタンやプロパン等の炭化水素系冷媒を用いることも可能であり、フロンガスを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態を示す冷熱システムに用いる圧縮機の側面断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】冷熱システムの回路図
【図４】遊星歯車機構の動作説明図
【図５】遊星歯車機構の動作説明図
【図６】冷熱システムのブロック図
【図７】制御部の動作を示すフローチャート
【図８】制御部の動作を示すフローチャート
【図９】本実施形態における第１回転部材の他の駆動方法を示す圧縮機の側面断面図
【図１０】本実施形態における遊星歯車機構の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【図１１】本実施形態における遊星歯車機構の他の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【図１２】本実施形態における遊星歯車機構のさらに他の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【符号の説明】
【００８２】
１…第１回転部材、２…第２回転部材、３…第３回転部材、３ａ…サンギア、１０…圧縮機構、１１…第１固定スクロール部材、１２…第１可動スクロール部材、１３…第２固定スクロール部材、１４…第２可動スクロール部材、２０…膨張機構、２１…固定スクロール部材、２２…可動スクロール部材、３０…電動モータ、３１…ステータ、３２…ロータ、４０…円筒状部、４１…リングギア、５０…プラネタリーキャリア、５１…プラネタリーギア、６１…第１仕切壁、６２…第２仕切壁、６３…第３仕切壁、６４…第４仕切壁、６５…第５仕切壁、７０…圧縮機本体、８０…第２電動モータ、８１…ステータ、８２…ロータ、１００…放熱器、１１０…蒸発器、１２０…給湯器、１３０…室内機、１４０…ポンプ、１５０…圧力センサ、１５１…制御部、２００…第３回転部材、２０１…リングギア、２１０…プラネタリーキャリア、２１１…プラネタリーギア、２２０…円板状部、２２０ａ…サンギア、Ｐ１…第１圧縮機構、Ｐ２…第２圧縮機構。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば給湯器、冷凍・冷蔵ショーケース、自動販売機、空気調和装置等に用いられる冷熱システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷熱システムとしては、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する回転軸と、回転軸を回転させる電動モータと、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、放熱器を通過した冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張弁を通過した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、従来の圧縮機には冷媒としてフロンガスが用いられていたが、環境への影響を考慮し、近年では冷媒として二酸化炭素が用いられるようになってきている。しかしながら、二酸化炭素を用いると従来の冷媒を使う場合と比較して冷却運転の効率が低く、省エネルギー化を図ることができないという問題点があった。
【０００４】
そこで、他の冷熱システムとしては、回転軸と、回転軸を回転させる電動モータと、回転軸の一端側に設けられ、回転軸が回転することにより冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機構と、回転軸の他端側に設けられ、冷媒を膨張させることにより回転軸を回転させるスクロール型の膨張機構と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、圧縮機構によって圧縮された冷媒が放熱器を通過した後に膨張機構によって膨張するとともに、膨張機構によって膨張した冷媒が蒸発器を通過した後に再び圧縮機構によって圧縮されるようにし、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３１８０１９号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記他の冷熱システムでは、圧縮機構によって圧縮した冷媒を膨張機構によって膨張させ、膨張機構によって膨張させた冷媒を圧縮機構によって圧縮するようにしているので、膨張機構によって膨張させる冷媒の量を圧縮機構によって圧縮する冷媒の量と等しくしなければならない。また、圧縮機構が１サイクル当たりに圧縮する冷媒の量は蒸発器を通過した後の冷媒の圧力によって変化し、膨張機構が１サイクル当たりに膨張させる冷媒の量は放熱器を通過した後の冷媒の圧力によって変化する。
【０００６】
しかしながら、一般的に放熱器は空冷方式であることから、放熱器を通過した後の冷媒の温度は外気温により変化し、冷媒の温度によって冷媒の圧力が変化する。また、蒸発器において蒸発する冷媒の量は外気温により変化し、蒸発する冷媒の量によって蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が変化する。さらに、圧縮機構の作動と膨張機構の作動とが回転軸を介して連動しているので、放熱器を通過した後の冷媒の圧力や蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が外気温によって変化すると、膨張機構によって膨張させる冷媒の量を圧縮機構によって圧縮する冷媒の量と等しくすることができない。このため、例えば膨張機構によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構によって圧縮する冷媒の量よりも少ない場合、蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が徐々に低くなり、冷凍効率が低下するという問題点があった。
【０００７】
また、膨張機構によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構によって圧縮する冷媒の量よりも多い場合、蒸発器内の冷媒の量が徐々に増加して蒸発器内において気化しない冷媒が生じ、液冷媒が圧縮機構に流入して圧縮機構の耐久性を低下させるという問題点があった。
【０００８】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助することができ、しかも膨張機構によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することのできる冷熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は前記目的を達成するために、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第１回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成している。
【００１０】
これにより、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のプラネタリーギアは第１回転部材のリングギアに歯合していることから、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のリングギアに第２回転部材のプラネタリーギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のサンギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第２回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１１】
また、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第２回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成している。
【００１２】
これにより、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のリングギアは第１回転部材のプラネタリーギアに歯合していることから、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のプラネタリーギアに第２回転部材のリングギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のサンギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１３】
また、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第２回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成している。
【００１４】
これにより、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のサンギアは第１回転部材のプラネタリーギアに歯合していることから、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のプラネタリーギアに第２回転部材のサンギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のリングギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１５】
また、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第１回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成している。
【００１６】
これにより、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のプラネタリーギアは第１回転部材のサンギアに歯合していることから、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のサンギアに第２回転部材のプラネタリーギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のリングギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第２回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができるので、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助することができる。また、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができるので、膨張機構によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することができ、例えば圧縮機構によって圧縮される冷媒の量よりも膨張機構によって膨張する冷媒の量が多く、蒸発器内の冷媒の量が増加し始めた場合には、第３回転部材の回転速度を変えて第１回転部材に対して第２回転部材の回転を遅くすることにより、蒸発器内の冷媒を適正な量まで減少させ、圧縮機構への液冷媒の流入を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１乃至図８は本発明の一実施形態を示すもので、図１は冷熱システムに用いる圧縮機の側面断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は冷熱システムの回路図、図４乃至図５は遊星歯車機構の動作説明図、図６は冷熱システムのブロック図、図７及び図８は制御部の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
本実施形態の冷熱システムは、冷媒を圧縮するための圧縮機構１０と、圧縮機構１０を駆動するための第１回転部材１と、冷媒を膨張させるための膨張機構２０と、第１回転部材１と同軸上に配置され、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材２と、第１回転部材１と同軸上に配置された第３回転部材３と、第３回転部材３を任意の回転速度で回転させるための回転付与手段としての電動モータ３０と、第１回転部材１に設けられたリングギア４１と、第２回転部材２に設けられた複数のプラネタリーギア５１と、第３回転部材３に設けられたサンギア３ａと、第１回転部材１、第２回転部材２、第３回転部材３、圧縮機構１０、膨張機構２０、電動モータ３０、リングギア４１、プラネタリーギア５１及びサンギア３ａを収容する円柱状の圧縮機本体７０と、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器１００と、膨張機構２０によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器１１０とを備えている。尚、冷媒としては二酸化炭素を用いる。また、リングギア４１、各プラネタリーギア５１及びサンギア３ａによって周知の遊星歯車機構が構成されている。
【００２０】
圧縮機構１０は圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置されている。また、圧縮機構１０は、第１固定スクロール部材１１と、一端面が第１固定スクロール部材１１に対向するように設けられた第１可動スクロール部材１２と、第２固定スクロール部材１３と、一端面が第２固定スクロール部材１３に対向するように設けられた第２可動スクロール部材１４と、第１固定スクロール部材１１と第２固定スクロール部材１３との間に設けられたスペーサ１５とを有する。第１固定スクロール部材１１及び第１可動スクロール部材１２によって第１圧縮機構Ｐ１が形成され、第２固定スクロール部材１３及び第２可動スクロール部材１４によって第２圧縮機構Ｐ２が形成されている。
【００２１】
第１固定スクロール部材１１は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起１１ａを有する。第１固定スクロール部材１１は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第１固定スクロール部材１１の外周面側には第１固定スクロール部材１１を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吸入孔１１ｂが設けられている。即ち、吸入孔１１ｂを介して第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間に冷媒が吸入される。
【００２２】
第１可動スクロール部材１２は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起１２ａを有する。渦巻状突起１２ａは第１固定スクロール部材１１の渦巻状突起１１ａと係合している。第１可動スクロール部材１２の中央部には吐出孔１２ｂが設けられている。即ち、第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間で圧縮された冷媒が吐出孔１２ｂから吐出される。
【００２３】
第２固定スクロール部材１３は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起１１ａを有する。第２固定スクロール部材１３は第１固定スクロール部材１１よりも圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置されている。第２固定スクロール部材１３は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第２固定スクロール部材１３の中央部には第２固定スクロール部材１３を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吐出孔１３ｂが設けられている。即ち、第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間で圧縮された冷媒が吐出孔１３ｂから吐出される。
【００２４】
第２可動スクロール部材１４は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起１４ａを有する。渦巻状突起１４ａは第２固定スクロール部材１３の渦巻状突起１３ａと係合している。第２可動スクロール部材１４の外周面側には吸入孔１４ｂが設けられている。即ち、吸入孔１４ｂを介して第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間に冷媒が吸入される。
【００２５】
第１回転部材１は圧縮機本体７０の軸方向に延びる円柱状のシャフトである。第１回転部材１の軸方向一端側は圧縮機本体７０の軸方向一端側から突出している。即ち、図示しないエンジンからの動力を第１回転部材１の軸方向一端側に伝達することにより、第１回転部材１を回転させることができる。第１回転部材１の軸方向他端は圧縮機本体７０の軸方向中央部に配置されている。第１回転部材１の軸方向一端側は周知のベアリング６１ａを介して第１仕切壁６１に回転自在に支持されている。第１回転部材１の軸方向他端側は周知のベアリング６２ａを介して第２仕切壁６２に回転自在に支持されている。各仕切壁６１，６２は圧縮機本体７０の内面に固定され、それぞれ圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。また、第１仕切壁６１は圧縮機構１０よりも圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置され、第２仕切壁６２は圧縮機構１０よりも圧縮機本体７０の軸方向他端側に配置されている。第１仕切壁６１の外周面側には流路６１ｂが設けられ、流路６１ｂは第１仕切壁６１の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。第２仕切壁６２の外周面側には流路６２ｂが設けられ、流路６２ｂは第２仕切壁６２の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。
【００２６】
ベアリング６１ａとベアリング６２ａとの間の第１回転部材１には他の部分に対して偏心している偏心部１ａが設けられている。偏心部１ａは図示しないベアリングを介して第１可動スクロール部材１２及び第２可動スクロール部材１４に連結している。偏心部１ａは各可動スクロール部材１２，１４に対して回転可能である。また、各可動スクロール部材１２，１４はそれぞれ図示しない回転規制部材によって回転を規制されている。即ち、第１回転部材１が回転すると、各可動スクロール部材１２，１４が所定の旋回運動を行う。
【００２７】
第１回転部材１の他端側には円板状部４０が設けられている。円板状部４０は、第１回転部材１の他端側から径方向外側に延びる径方向延設部４０ａと、径方向延設部４０ａの外周面側から圧縮機本体７０の軸方向他端側に延びる軸方向延設部４０ｂと、軸方向延設部４０ｂにおける圧縮機本体７０の軸方向他端側から径方向内側に延びる先端部４０ｃとを有する。先端部４０ｃの内周面にリングギア４１が形成されている。
【００２８】
膨張機構２０は、固定スクロール部材２１と、一端面が固定スクロール部材２１に対向するように設けられた可動スクロール部材２２とを有する。
【００２９】
固定スクロール部材２１は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起２１ａを有する。固定スクロール部材２１は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。固定スクロール部材２１の中央部には固定スクロール部材２１を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吐出孔２１ｂが設けられている。即ち、各スクロール部材２１，２２の間で膨張した冷媒は吐出孔２１ｂから吐出される。
【００３０】
可動スクロール部材２２は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起２２ａを有する。渦巻状突起２２ａは固定スクロール部材２１の渦巻状突起２１ａと係合している。可動スクロール部材２２の圧縮機本体７０における軸方向一端側にはボス部２２ｂが設けられ、ボス部２２ｂは圧縮機本体７０の軸方向に延びる円筒状である。
【００３１】
第２回転部材２は圧縮機本体７０の軸方向に延びる円柱状のシャフトである。第２回転部材２の軸方向一端は圧縮機本体７０の軸方向中央部に配置され、第２回転部材２の軸方向他端は圧縮機本体７０の軸方向他端側に配置されている。第２回転部材２の軸方向一端は周知のベアリング４０ｄを介して円板状部４０に回転自在に支持されている。第２回転部材２の軸方向他端側は周知のベアリング６３ａを介して第３仕切壁６３に回転自在に支持されている。第２回転部材２はベアリング４０ｄとベアリング６３ａとの間を周知のベアリング６４ａを介して第４仕切壁６４に回転自在に支持されている。各仕切壁６３，６４は圧縮機本体７０の内面に固定され、それぞれ圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第３仕切壁６３は一端面が可動スクロール部材２２に沿うように設けられている。また、可動スクロール部材２２には圧縮機本体７０の軸方向他端側から当接部材６３ｂが当接し、当接部材６３ｂは第３仕切壁６３に固定されている。第３仕切壁６３の外周面側には流路６３ｃが設けられ、流路６３ｃは第３仕切壁６３の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。
【００３２】
第２回転部材２の軸方向他端には他の部分に対して偏心している偏心部２ａが設けられている。偏心部２ａは周知のベアリング２ｂを介して可動スクロール部材２２のボス部２２ｂに連結している。偏心部２ａはボス部２２ｂに対して回転可能である。また、可動スクロール部材２２は図示しない回転規制機構によって回転を規制されている。即ち、各スクロール部材２１，２２の間で冷媒が膨張すると、可動スクロール部材２２が所定の旋回運動を行う。また、可動スクロール部材２２の旋回運動により第２回転部材２が回転する。
【００３３】
第２回転部材２の軸方向一端側には円板状のプラネタリーキャリア５０が設けられている。プラネタリーキャリア５０は円板状部４０の軸方向延設部４０ｂの径方向内側に配置されている。プラネタリーキャリア５０の外周面側には各プラネタリーギア５１が設けられ、各プラネタリーギア５１は互いにプラネタリーキャリア５０の周方向に間隔をおいて設けられている。各プラネタリーギア５１はそれぞれプラネタリーキャリア５０に対して回転自在である。
【００３４】
電動モータ３０は周知のサーボモータから成る。電動モータ３０は、第２回転部材２の外周面側に配置された円筒状のステータ３１と、ステータ３１の外周面側に配置された円筒状のロータ３２とを有する。ステータ３１は複数の巻芯を有し、第４仕切壁６４に固定されている。ロータ３２は永久磁石から成る。即ち、電動モータ３０はロータ３２を任意の回転速度で回転させることができる。
【００３５】
第３回転部材３は、ロータ３２の外周面側から圧縮機本体７０の軸方向一端側に延びる円筒部３ｂと、円筒部３ｂの圧縮機本体７０における軸方向一端側から径方向内側に延びる径方向延設部３ｃと、径方向延設部３ｃの径方向内側から圧縮機本体７０の軸方向一端側に延びる軸方向延設部３ｄと、軸方向延設部３ｄの圧縮機本体７０における軸方向一端側から径方向外側に延びる先端部３ｅとを有する。先端部３ｅの外周面にサンギア３ａが形成され、サンギア３ａは各プラネタリーギア５１にリングギア４１の径方向内側から歯合している。第３回転部材３は周知のベアリング６５ａを介して第５仕切壁６５に回転自在に支持され、第５仕切壁６５は圧縮機本体７０の内面に固定されている。また、円筒部３ｂの内周面にロータ３２が固定されている。即ち、電動モータ３０によって第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。
【００３６】
圧縮機本体７０は、圧縮機本体７０の軸方向に延びる円筒部７０ａと、円筒部７０ａの両端を閉鎖する一対の端面部７０ｂとを有する。各端面部７０ｂは溶接によって円筒部７０ａに固定されている。
【００３７】
圧縮機本体７０には第１吸入口７１、第１吐出口７２、第２吸入口７３及び第２吐出口７４とが設けられている。
【００３８】
第１吸入口７１は円筒部７０ａを径方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０外から円板状部４０の外周面側に冷媒を吸入する。第１吐出口７２は圧縮機本体７０の軸方向一端側の端面部７０ｂを軸方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０の軸方向一端側から圧縮機本体７０外に冷媒を吐出する。即ち、第１吸入口７１から圧縮機本体７０内に吸入された冷媒は流路６２ｂ及び吸入孔１１ｂを通過して第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間に流入し、第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２によって圧縮された冷媒は吐出孔１２ｂから吐出される。また、吐出孔１２ｂから吐出された冷媒は吸入孔１４ｂから第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間に流入し、第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４によって圧縮された冷媒は吐出孔１３ｂから吐出される。このように、冷媒を段階的に圧縮するようにしているので、フロンガスに比べて高い圧力まで圧縮する必要のある二酸化炭素を容易に圧縮することができる。
【００３９】
第２吸入口７３は円筒部７０ａを径方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０外から第３仕切壁６３と第４仕切壁６４との間に冷媒を吸入する。第２吐出口７４は圧縮機本体７０の軸方向他端側の端面部７０ｂを軸方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０の軸方向他端側から圧縮機本体７０外に冷媒を吐出する。即ち、第２吸入口７３から圧縮機本体７０内に吸入された冷媒は流路６３ｃを通過して各スクロール部材２１，２２の間に流入し、各スクロール部材２１，２２の間で膨張した冷媒が吐出孔２１ｂを通過して第２吐出口７４から吐出される。
【００４０】
各吸入口７１，７２及び各吐出口７２，７４は圧縮機本体７０外に設けられた放熱器１００及び蒸発器１１０に接続されている（図３参照）。即ち、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒が放熱器１００に流入する。放熱器１００はファン１０１によって空冷されている。放熱器１００を通過した冷媒は膨張機構２０によって膨張し、蒸発器１１０に流入する。冷媒は蒸発器１１０内で気化し、気化した冷媒は再び圧縮機構１０に流入する。また、蒸発器１１０と圧縮機構１０との間には圧力検出手段としての周知の圧力センサ１５０が設けられ、蒸発器１１０を通過した冷媒は圧力センサ１５０を通過して圧縮機構１０に流入する。圧力センサ１５０は周知のマイクロコンピュータから成る制御部１５１に接続され、制御部１５１は電動モータ３０に接続されている（図６参照）。
【００４１】
また、放熱器１００内を給湯器１２０の配管１２０ａが挿通し、配管１２０ａ内の水が放熱器１００内の冷媒と熱交換を行う。即ち、放熱器１００内の冷媒の熱が配管１２０ａ内の水に放熱され、配管１２０ａ内の水は放熱器１００内の冷媒から熱を吸収する。これにより、給湯器１２０内の水が加熱される。
【００４２】
一方、蒸発器１１０内を室内機１３０の配管１３０ａが挿通しており、配管１３０ａ内の流体が蒸発器１１０内の冷媒と熱交換を行う。即ち、蒸発器１１０内の冷媒を蒸発させて配管１３０ａ内の流体から熱を吸収し、室内機１３０の配管１３０ａ内の流体が冷却される。室内機１３０の配管１３０ａ内の流体はポンプ１４０によって流通する。
【００４３】
次に、各回転部材１，２，３、リングギア４１、各プラネタリーギア５１及びサンギア３ａの動作について説明する。
【００４４】
先ず、第１回転部材１の回転を開始した直後について説明する（図４参照）。この場合、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒がまだ膨張機構２０に流入していないので、膨張機構２０によって第２回転部材２が回転しない。即ち、第２回転部材２が停止していることから、各プラネタリーギア５１がサンギア３ａの周りを公転しない。この状態で第１回転部材１が回転すると、各プラネタリーギア５１が自転する。また、各プラネタリーギア５１の回転力がサンギア３ａに伝達され、第３回転部材３が第１回転部材１と反対方向に回転する。第３回転部材３が回転することにより、ステータ３１の周りをロータ３２が回転し、電動モータ３０によって発電が行われる。電動モータ３０によって発電された電気を図示しない蓄電装置に充電するとともに、充電された電気を電動モータ３０の駆動等に用いることにより、省エネルギー化を図ることができる。
【００４５】
続いて、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒が膨張機構２０に流入する際について説明する。膨張機構２０に圧縮された冷媒が流入すると、膨張機構２０によって第２回転部材２が第１回転部材１と同一の方向に回転する。第２回転部材２の回転速度が第１回転部材１の回転速度よりも遅い場合は、各プラネタリーギア５１はサンギア３ａの周りを公転しながら公転方向に自転する（図５参照）。
【００４６】
即ち、第１回転部材１のリングギア４１に第２回転部材２の各プラネタリーギア５１が歯合していることから、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１にサンギア３ａが歯合していることから、各プラネタリーギア５１の自転速度に応じて第２回転部材２と第３回転部材３との間に回転速度差が生ずる。
【００４７】
また、第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。
【００４８】
ここで、膨張機構２０によって膨張する冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量よりも少ない場合、蒸発器１１０を通過する冷媒の圧力が低下する。また、蒸発器１１０を通過する冷媒の圧力が低下すると、圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量が減少し、冷凍効率が低下する。
【００４９】
また、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量よりも多い場合、蒸発器１１０内の冷媒の量が徐々に増加し、蒸発器１１０内において気化しない冷媒が生ずる。また、液冷媒が圧縮機構１０に流入し、圧縮機構１０の耐久性を低下させる。
【００５０】
冷凍効率の低下や液冷媒の圧縮機構１０への流入を防止するためには、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を変更し、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を調整する必要がある。
【００５１】
各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１は第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との間に任意の回転速度差を設けることにより、各プラネタリーギア５１を任意の回転速度で自転させることができる。また、各プラネタリーギア５１の自転速度に応じて、第１回転部材１と第２回転部材２との間に回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第３回転部材３の回転速度を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。
【００５２】
例えば、第２回転部材２の回転速度を第１回転部材１の回転速度よりも小さくする場合は、第３回転部材３の回転速度を第２回転部材２の回転速度よりも小さくする。これにより、各プラネタリーギア５１がサンギア３ａの周りを公転しながら、第３回転部材３と第２回転部材２との回転速度差に応じて公転方向に自転する。また、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア５１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。
【００５３】
また、制御部１５１は圧力センサ１５０の検出結果に応じて電動モータ３０を制御する。
【００５４】
例えば、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量よりも多い場合について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。即ち、圧力センサ１５０によって検出される圧力が所定の上限値以上になると（Ｓ１）、電動モータ３の回転速度を所定の量だけ減速させる（Ｓ２）。また、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量よりも少ない場合について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。即ち、圧力センサ１５０によって検出される圧力が所定の下限値以下になると（Ｓ１１）、電動モータ３の回転速度を所定の量だけ増速させる（Ｓ１２）。
【００５５】
このように、本実施形態の圧縮機によれば、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００５６】
また、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するとともに、第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転し、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができるので、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。従って、例えば圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量よりも膨張機構２０によって膨張する冷媒の量が多く、蒸発器１１０内の冷媒の量が増加し始めた場合には、第３回転部材３の回転速度を変えて第１回転部材１に対して第２回転部材２の回転を遅くすることにより、蒸発器内の冷媒を適正な量まで減少させ、圧縮機構１０への液冷媒の流入を防止することができる。
【００５７】
また、圧縮機構１０に流入する前の冷媒の圧力を圧力センサ１５０によって検知し、圧力センサ１５０の検出結果に基づき電動モータ３０を制御するようにしたので、例えば膨張機構２０によって膨張する冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量よりも多く、蒸発器１１０内の冷媒の量が徐々に増加し始めた場合でも、制御部１５１によって自動的に電動モータ３０の回転速度を変更することにより、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を減少させ、圧縮機構１０への液冷媒の流入を確実に防止することができる。
【００５８】
また、放熱器１００によって給湯器１２０の配管１２０ａ内の水を加熱するようにしたので、圧縮した冷媒の熱を有効に利用することができる。
【００５９】
さらに、蒸発器１１０によって室内機１３０の配管１３０ａ内の流体を冷却するようにしたので、冷媒の蒸発潜熱を有効に利用することができる。
【００６０】
また、圧縮機構１０はスクロール型であることから、圧縮機本体７０を軸方向に小型化する上で有利である。
【００６１】
さらに、膨張機構２０はスクロール型であることから、圧縮機本体７０を軸方向に小型化する上で有利である。
【００６２】
また、圧縮機構１０を、圧縮機本体７０内に吸入した冷媒を圧縮する第１圧縮機構Ｐ１と、第１圧縮機構Ｐ１によって圧縮された冷媒を圧縮する第２圧縮機構Ｐ２とから構成したので、フロンガスに比べて高圧に圧縮する必要のある二酸化炭素を段階的に圧縮することができ、第１回転部材１の駆動トルクの低減による省エネルギー化を図ることができる。
【００６３】
尚、本実施形態では、蒸発器１１０を通過した冷媒を圧縮機構１０によって圧縮し、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒を放熱器１００に流入させるようにしたものを示したが、圧縮機構１０によって圧縮した冷媒を他の圧縮機構によって圧縮し、他の圧縮機構によって圧縮した冷媒を放熱器１００に流入させることも可能である。これにより、冷媒を段階的に圧縮することができるので、フロンガスに比べて高圧に圧縮する必要のある二酸化炭素を容易に圧縮することができ、第１回転部材１の駆動トルクの低減による省エネルギー化を図ることができる。
【００６４】
また、蒸発器１１０を通過した冷媒を他の圧縮機構によって圧縮し、他の圧縮機構によって圧縮された冷媒を圧縮機構１０によって圧縮することも可能である。これにより、冷媒を段階的に圧縮することができるので、フロンガスに比べて高圧に圧縮する必要のある二酸化炭素を容易に圧縮することができ、第１回転部材１の駆動トルクの低減による省エネルギー化を図ることができる。
【００６５】
尚、本実施形態では、第１回転部材１の一端側を圧縮機本体７０から突出させ、エンジン等の外部の動力源によって第１回転部材１を回転させるようにしたものを示したが、図９に示すように、第１回転部材１の一端を圧縮機本体７０内に収容するとともに、第１回転部材１を駆動する駆動手段としての第２電動モータ８０を圧縮機本体７０内に設けることも可能である。
【００６６】
この場合、第２電動モータ８０は第２仕切壁６２と円板状部４０との間に配置されている。また、電動モータ８０は、圧縮機本体７０の内面に固定された円筒状のステータ８１と、ステータ８１の内周面側に配置され、第１回転部材１の外周面に固定されたロータ８２とを有する。ステータ８１は複数の巻芯を有する周知の構造であり、ロータ８２は円筒状の永久磁石から成る。
【００６７】
これにより、エンジン等の外部の動力源からの動力を用いることなく第１回転部材１を回転させることができるので、走行状態によってエンジンが停止するハイブリットカーに圧縮機を用いる場合に極めて有利である。
【００６８】
尚、本実施形態では、リングギア４１を第１回転部材１に設けるとともに、複数のプラネタリーギア５１を第２回転部材に設け、サンギア３ａを第３回転部材３に設けたものを示したが、図１０に示すように、リングギア４１を第２回転部材２に設けるとともに、複数のプラネタリーギア５１を第１回転部材１に設け、サンギア３ａを第３回転部材３に設け、各プラネタリーギア５１をリングギア４１に径方向内側から歯合させ、サンギア３ａを各プラネタリーギア５１にリングギア４１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００６９】
この場合は、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２のリングギア４１は第１回転部材１の各プラネタリーギア５１に歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００７０】
また、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア５１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア５１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができ、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することができる。
【００７１】
また、図１１に示すように、リングギア２０１を第３回転部材２００に設けるとともに、複数のプラネタリーギア２１１を第１回転部材１に設け、サンギア２２０ａを第２回転部材２に設け、各プラネタリーギア２１１をリングギア２０１に径方向内側から歯合させ、サンギア２２０ａを各プラネタリーギア２１１にリングギア２０１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００７２】
この場合、リングギア２０１は第３回転部材２００の内周面に設けられている。第３回転部材２００は圧縮機本体７０の内面に周知のベアリング２００ａによって回転自在に支持され、第３回転部材２００の内周面にロータ３２が固定されている。
【００７３】
また、各プラネタリーギア２１１は第３回転部材２００の内周面側に配置された円板状のプラネタリーキャリア２１０に設けられている。プラネタリーキャリア２１０は第１回転部材１の他端側に設けられている。各プラネタリーギア２１１は互いにプラネタリーキャリア２１０の周方向に間隔をおいて設けられている。
【００７４】
また、サンギア２２０ａは各プラネタリーギア２１１の内側に配置された円板状部２２０の外周面に設けられ、円板状部２２０は第２回転部材２の一端に設けられている。また、第１回転部材１の端部は円板状部２２０に周知のベアリング２２０ｂを介して回転自在に支持されている。
【００７５】
これにより、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２のサンギア２２０ａは第１回転部材１の各プラネタリーギア２１１に歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００７６】
また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第３回転部材２００との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材２００を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材２００との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア２１１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア２１１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができ、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することができる。
【００７７】
また、図１２に示すように、リングギア２０１を第３回転部材２００に設けるとともに、複数のプラネタリーギア２１１を第２回転部材２に設け、サンギア２２０ａを第１回転部材１に設け、各プラネタリーギア２１１をリングギア２０１に径方向内側から歯合させ、サンギア２２０ａを各プラネタリーギア２１１にリングギア２０１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００７８】
この場合、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２の各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１のサンギア２２０ａに歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００７９】
また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア２１１は第２回転部材２と第３回転部材２００との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材２００を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材２００との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア２１１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア２１１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２の回転速度差を任意に調整することができ、膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量を任意に調整することができる。
【００８０】
尚、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いるようにしたものを示したが、冷媒としてイソブタンやプロパン等の炭化水素系冷媒を用いることも可能であり、フロンガスを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態を示す冷熱システムに用いる圧縮機の側面断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】冷熱システムの回路図
【図４】遊星歯車機構の動作説明図
【図５】遊星歯車機構の動作説明図
【図６】冷熱システムのブロック図
【図７】制御部の動作を示すフローチャート
【図８】制御部の動作を示すフローチャート
【図９】本実施形態における第１回転部材の他の駆動方法を示す圧縮機の側面断面図
【図１０】本実施形態における遊星歯車機構の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【図１１】本実施形態における遊星歯車機構の他の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【図１２】本実施形態における遊星歯車機構のさらに他の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【符号の説明】
【００８２】
１…第１回転部材、２…第２回転部材、３…第３回転部材、３ａ…サンギア、１０…圧縮機構、１１…第１固定スクロール部材、１２…第１可動スクロール部材、１３…第２固定スクロール部材、１４…第２可動スクロール部材、２０…膨張機構、２１…固定スクロール部材、２２…可動スクロール部材、３０…電動モータ、３１…ステータ、３２…ロータ、４０…円筒状部、４１…リングギア、５０…プラネタリーキャリア、５１…プラネタリーギア、６１…第１仕切壁、６２…第２仕切壁、６３…第３仕切壁、６４…第４仕切壁、６５…第５仕切壁、７０…圧縮機本体、８０…第２電動モータ、８１…ステータ、８２…ロータ、１００…放熱器、１１０…蒸発器、１２０…給湯器、１３０…室内機、１４０…ポンプ、１５０…圧力センサ、１５１…制御部、２００…第３回転部材、２０１…リングギア、２１０…プラネタリーキャリア、２１１…プラネタリーギア、２２０…円板状部、２２０ａ…サンギア、Ｐ１…第１圧縮機構、Ｐ２…第２圧縮機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第１回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、
圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、
膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、
放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成した
ことを特徴とする冷熱システム。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第２回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、
圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、
膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、
放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成した
ことを特徴とする冷熱システム。
【請求項３】
冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第２回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、
圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、
膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、
放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成した
ことを特徴とする冷熱システム。
【請求項４】
冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第１回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、
圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、
膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、
放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成した
ことを特徴とする冷熱システム。
【請求項５】
前記圧縮機構に流入する前の冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、
圧力検出手段の検出結果に基づき回転付与手段を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の冷熱システム。
【請求項６】
前記第１回転部材、第２回転部材、第３回転部材、圧縮機構、膨張機構、回転付与手段、リングギア、プラネタリーギア及びサンギアを収容する圧縮機本体を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の冷熱システム。
【請求項７】
前記圧縮機本体内に設けられ、第１回転部材を駆動する駆動手段を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の冷熱システム。
【請求項８】
前記放熱器によって所定の流体を加熱するように構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の冷熱システム。
【請求項９】
前記蒸発器によって所定の流体を冷却するように構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の冷熱システム。
【請求項１０】
前記圧縮機構はスクロール型である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の冷熱システム。
【請求項１１】
前記膨張機構はスクロール型である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の冷熱システム。
【請求項１２】
前記圧縮機構を、圧縮機本体内に吸入した冷媒を圧縮する第１圧縮機構と、第１圧縮機構によって圧縮された冷媒を圧縮する第２圧縮機構とから構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の冷熱システム。
【請求項１３】
前記圧縮機構によって圧縮された冷媒を放熱器に流入する前に圧縮する他の圧縮機構を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の冷熱システム。
【請求項１４】
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構に流入する前に圧縮する他の圧縮機構を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の冷熱システム。
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第１回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、
圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、
膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、
放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成した
ことを特徴とする冷熱システム。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第２回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、
圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、
膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、
放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成した
ことを特徴とする冷熱システム。
【請求項３】
冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第２回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、
圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、
膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、
放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成した
ことを特徴とする冷熱システム。
【請求項４】
冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、冷媒を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第１回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを有する圧縮機と、
圧縮機構によって圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する放熱器と、
膨張機構によって膨張した冷媒を蒸発させて外部から熱を吸収する蒸発器とを備え、
放熱器を通過した冷媒を膨張機構によって膨張させ、蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構によって圧縮するように構成した
ことを特徴とする冷熱システム。
【請求項５】
前記圧縮機構に流入する前の冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、
圧力検出手段の検出結果に基づき回転付与手段を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の冷熱システム。
【請求項６】
前記第１回転部材、第２回転部材、第３回転部材、圧縮機構、膨張機構、回転付与手段、リングギア、プラネタリーギア及びサンギアを収容する圧縮機本体を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の冷熱システム。
【請求項７】
前記圧縮機本体内に設けられ、第１回転部材を駆動する駆動手段を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の冷熱システム。
【請求項８】
前記放熱器によって所定の流体を加熱するように構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の冷熱システム。
【請求項９】
前記蒸発器によって所定の流体を冷却するように構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の冷熱システム。
【請求項１０】
前記圧縮機構はスクロール型である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の冷熱システム。
【請求項１１】
前記膨張機構はスクロール型である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の冷熱システム。
【請求項１２】
前記圧縮機構を、圧縮機本体内に吸入した冷媒を圧縮する第１圧縮機構と、第１圧縮機構によって圧縮された冷媒を圧縮する第２圧縮機構とから構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の冷熱システム。
【請求項１３】
前記圧縮機構によって圧縮された冷媒を放熱器に流入する前に圧縮する他の圧縮機構を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の冷熱システム。
【請求項１４】
前記蒸発器を通過した冷媒を圧縮機構に流入する前に圧縮する他の圧縮機構を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の冷熱システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１９８１８０（Ｐ２００７−１９８１８０Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５４６５（Ｐ２００６−１５４６５）
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
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