(57)【要約】コンプレッサ１，コンデンサ２、受液器３、サブクールコンデンサ４、バルブ３７、主膨張弁５、エバポレータ６からなる主冷房サイクルＳ１ａに、第１の分岐冷媒配管７が並列接続され、この第１の分岐冷媒配管７には、副膨張弁８と、冷媒が流通可能に構成されたモータ兼発電機９が設けられ、主冷房サイクルＳ１ａの一部を共用するようにして副冷房サイクルＳ１ｂが形成されて、モータ兼発電機９は、副冷房サイクルＳ１ｂを流通する冷媒により冷却されるようになっている。
2003026103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主冷房サイクルに併設された副冷房サイクルの冷媒の熱交換により冷却可能に構成されてなることを特徴とする発電機。
【請求項２】
主冷房サイクルに併設された副冷房サイクル中に位置せしめられて当該副冷房サイクルを流通する冷媒の熱交換により冷却せしめられるよう構成されてなることを特徴とする発電機。
【請求項３】
主冷房サイクルは、車両用空調装置に用いられるものであって、副冷房サイクルは、前記主冷房サイクルにおける膨張弁の入口側とエバポレータの出口側との間に、分岐用の冷媒配管が並列接続されて、当該冷媒配管には前記膨張弁側から順に、副膨張弁と発電機に設けられた発電機用冷媒流通路とが設けられてなり、当該副冷房サイクルは、前記主冷房サイクルと共用される当該主冷房サイクルのコンプレッサと、コンデンサと、受液器と、前記副膨張弁及び前記発電機用冷媒流通路とからなり、前記発電機は、前記主冷房サイクルにおけるコンプレッサと共に車両用エンジンによって回転駆動せしめられるよう設けられたものであることを特徴とする請求項２記載の発電機。
【請求項４】
副冷房サイクルを流通する冷媒の熱交換によって得られた発電機の熱を、車両内の暖房又は加熱の必要な部位の暖房又は加熱に流用可能に構成されてなることを特徴とする請求項２記載の発電機。
【請求項５】
車両内の暖房又は加熱の必要な部位は、車室内であることを特徴とする請求項４記載の発電機。
【請求項６】
車両内の暖房又は加熱の必要な部位は、エンジン冷却水であることを特徴とする請求項４記載の発電機。
【請求項７】
発電機の冷却のための冷媒流通路内に抵抗器を配したことを特徴とする請求項４記載の発電機。
【請求項８】
主冷房サイクルの一部を供用するようにして設けられ、切り替えにより形成される副冷房サイクル又はヒートポンプサイクルを流通する冷媒の熱交換により冷却可能に構成されてなることを特徴とする発電機。
【請求項９】
主冷房サイクルは、車両用空調装置に用いられるものであって、当該主冷房サイクルのコンプレッサの出口側とコンデンサとの間には、第１の切替バルブが設けられる一方、膨張弁の入口側には、第３の切替バルブが設けられ、
副冷房サイクルは、前記主冷房サイクルにおける第３の切替バルブの入口側とエバポレータの出口側との間に、分岐用の第１の分岐冷媒配管が並列接続されて、当該第１の分岐冷媒配管には前記第３の切替バルブの入口側から順に、副膨張弁と発電機に設けられた発電機用冷媒流通路とが設けられてなり、当該副冷房サイクルは、前記主冷房サイクルと共用される当該主冷房サイクルのコンプレッサと、第１の切替バルブと、コンデンサと、受液器と、前記副膨張弁及び前記発電機用冷媒流通路とからなり、
前記発電機は、前記主冷房サイクルにおけるコンプレッサと共に車両用エンジンによって回転駆動せしめられるよう設けられたものであり、
ヒートポンプサイクルは、前記主冷房サイクルにおける第３の切替バルブの入口側とコンプレッサの出口側との間に、分岐用の第２の分岐冷媒配管が並列接続されて、当該第２の分岐冷媒配管には、前記第３の切替バルブの入口側から順に、第２の受液器、暖房用熱交換器及び第２の切替バルブが設けられてなり、当該ヒートポンプサイクルは、前記主冷房サイクルと共用される当該主冷房サイクルのコンプレッサと、前記第２の切替バルブと、前記暖房用熱交換器と、前記第２の受液器と、前記副膨張弁及び前記発電機用冷媒流通路とからなり、
前記副冷房サイクルを動作状態とする場合には、前記第１及び第３の切替バルブが開成状態とされる一方、前記第２の切替バルブが開成状態とされ、
前記ヒートポンプサイクルを動作状態とする場合には、前記第１及び第３の切替バルブが閉成状態とされる一方、前記第２の切替バルブが開成状態とされてなることを特徴とする請求項８記載の発電機。
【請求項１０】
発電機用冷媒流通路と主冷房サイクルのコンプレッサとの間に、副冷房サイクル用コンプレッサが設けられてなることを特徴とする請求項３記載の発電機。
【請求項１１】
発電機用冷媒流通路は、発電機を液密に収納する発電機収納ケースと、少なくとも前記発電機収納ケースの外周面が内部に位置するよう前記発電機収納ケースを収納し、かつ、前記発電機の回転軸方向に位置する両端部において冷媒が流入、流出可能に形成されてなる冷媒流通ケースとから構成されてなることを特徴とする請求項３、請求項９又は請求項１０記載の発電機。
【請求項１２】
発電機用冷媒流通路は、発電機内部を貫通するように一部が位置せしめられた第１の分岐冷媒配管であることを特徴とする請求項３、請求項９又は請求項１０記載の発電機。
【請求項１３】
発電機用冷媒通路は、発電機が収納されると共に、当該発電機が収納された内部を冷媒が流通可能に形成されてなる収納ケースを用いてなり、かつ、前記冷媒は、電気的絶縁性を有するものであることを特徴とする請求項３、請求項９又は請求項１０記載の発電機。
【請求項１４】
空調ダクトの上流側から取り入れられた空気を、主冷房サイクルを構成するエバポレータと車両用エンジンの冷却水が流通するヒータコアを通過せしめることによって所望温度にして、車室内へ吹き出し可能に構成されてなる車両用空調装置であって、
前記主冷房サイクルを構成するコンプレッサが回転駆動される際に同時に回転駆動される発電機が設けられ、当該発電機は、請求項３、請求項９又は請求項１０記載の構成を有してなるものであることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、発電機及び車両用空調装置係り、特に、車両用空調装置においてコンプレッサと共にエンジンンにより回転駆動されるよう設けられた発電機の動作効率の向上等を図ったもの及びそのような発電機を有してなる車両用空調装置に関する。
背景技術
従来、この種の装置としては、例えば、車両用空調装置において、冷房サイクルを構成するコンプレッサがクラッチを介してエンジンによって駆動可能にされると共に、コンプレッサの回転軸にモータが減速ギヤを介して接続されて、エンジン停止時にモータによるコンプレッサの駆動を可能とし、しかも、エンジン駆動時には、当該モータを必要に応じて発電機としても用いるように構成されたものが公知・周知となっている（例えば、特開平１１−２８７１８２号公報等参照）。
上述のようにコンプレッサと共にエンジンにより回転駆動されるようコンプレッサに設けられた発電機にあっては、その冷却を如何に効率良く行うかが、発電効率の向上という点から重要である。
このようなコンプレッサと一体的に設けられた発電機の冷房を行う方策としては、冷房サイクルの冷媒を発電機の冷却に用いるようにしたものが種々提案されている（例えば、特開平１０−７５５５０号公報等参照）。
しかしながら、冷房サイクルの冷媒を発電機の冷却に用いる従来装置が種々提案されているものの、冷房サイクルの動作効率等の観点から未だ充分満足できるものではない。という問題がある。
本発明の目的は、冷却温度の調整容易な発電機及びそのような発電機を有してなる車両用空調装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、冷房サイクルの動作効率を低下させることなく冷却可能に構成された発電機を提供し、また、そのような発電機を有してなる車両用空調装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、発電機の物理的な大きさを増すことなくより大きな発電出力を得ることができる発電機及びそのような発電機を有してなる車両用空調装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の第１の形態によれば、
主冷房サイクルに併設された副冷房サイクルの冷媒の熱交換により冷却可能に構成されてなる発電機が提供される。
かかる構成においては、副冷房サイクルの冷媒の熱交換によって発電機が冷却されるので、主冷房サイクルの動作を極力阻害することなく効率良く発電機の冷却が可能となり、それによって、発電機の動作効率の向上が期待できるものである。
本発明の第２の形態によれば、
空調ダクトの上流側から取り入れられた空気を、主冷房サイクルを構成するエバポレータと車両用エンジンの冷却水が流通するヒータコアを通過せしめることによって所望温度にして、車室内へ吹き出し可能に構成されてなる車両用空調装置であって、
前記主冷房サイクルを構成するコンプレッサが回転駆動される際に同時に回転駆動される発電機が設けられ、
前記発電機は、前記主冷房サイクルに併設された副冷房サイクル中に位置せしめられて当該副冷房サイクルを流通する冷媒の熱交換により冷却せしめられるよう構成されてなり、
前記副冷房サイクルは、前記主冷房サイクルにおける膨張弁の入口側とエバポレータの出口側との間に、分岐用の冷媒配管が並列接続されて、当該冷媒配管には前記膨張弁側から順に、副膨張弁と前記発電機に設けられた発電機用冷媒流通路とが設けられてなり、当該副冷房サイクルは、前記主冷房サイクルと共用される当該主冷房サイクルのコンプレッサと、コンデンサと、受液器と、前記副膨張弁及び前記発電機用冷媒流通路とからなるものが提供される。
かかる構成にあっては、車両用空調装置の動作を極力阻害することなく、副冷房サイクルによって効率良く発電機を冷却できる車両用空調装置が提供されることとなるものである。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施例における発電機の冷却を行う車両用空調装置の冷房サイクルの第１の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
この冷房サイクルＳ１は、通常の車両用空調装置における主冷房サイクルＳ１ａと、モータ兼発電機９の冷却のための副冷房サイクルＳ１ｂとから構成されたものとなっている。すなわち、まず、主冷房サイクルＳ１ａは、コンプレッサ１の出口側から順にコンデンサ２、受液器３、サブクールコンデンサ４、主膨張弁５及びエバポレータ６が配管結合されてなり、公知・周知の構成を有するものとなっている（図１参照）。さらに、本発明の実施例における主冷房サイクルＳ１ａにおいては、サブクールコンデンサ４と主膨張弁５との間に、バルブ３７が設けられている。このバルブ３７は、主冷房サイクルＳ１ａの動作を停止させて、後述する副冷房サイクルＳ１ｂのみを動作状態とする場合に、閉弁状態として用いられるもので、手動式のものであっても、また、電磁式のものであってもいずれでも良いものである。
そして、この主冷房サイクルＳ１ａには、エバポレータ６の入口側と主膨張弁５の入口側との間において、第１の分岐冷媒配管７が並列接続されており、この第１の分岐冷媒配管７には、主膨張弁５の入口側に近い部位から順に、副膨張弁８、モータ兼発電機９が設けられた構成となっている。
そして、副冷房サイクルＳ１ｂは、主冷房サイクルＳ１ａのコンプレッサ１、コンデンサ２、受液器３及びサブクールコンデンサ４を共用する形で、これらと先の副膨張弁８及びモータ兼発電機９とから構成されたものとなっている。なお、モータ兼発電機９は、冷媒による冷却を受ける対象であるが、冷媒をこのモータ兼発電機９を通過せしめる具体的な構成については後述することとする。
また、副膨張弁８は、電磁式のものを用いることで、コンプレッサ１入口における過熱度を調整でき、それによって、モータ兼発電機９の冷却状態が調整可能となり好適である。
図２には、上述した冷房サイクルを車両用空調装置に適用した場合の構成例が示されており、以下、同図を参照しつつその構成について説明する。
この車両用空調装置は、空調ダクト１１を有し、その上流側には、内気導入口１２ａと外気導入口１２ｂとが形成されると共に、これらいずれかを選択的に開成状態とするための内外気切換ドア１３が設けられている。そして、これら内気導入口１２ａ及び外気導入口１２ｂの下流側の空調ダクト１１の適宜な部位には、送風機１４が設けられ、さらに、送風機１４の下流側には、先に説明した主冷房サイクルＳ１ａを構成するエバポレータ６が設けられている。なお、エバポレータ６より下流側の空調ダクト１１の構成については、上述した上流側の場合と同様に、基本的には従来の装置と変わるところはないものであるので、図２においては、その図示を省略してあるが、概略説明すれば、エバポレータ６の下流側には、ヒータコア３２が、空調ダクト１１の一方の側路に偏って設けられると共に、その前面には、ヒータコア３２と空調ダクト１１の他方の側路との間を通過する空気と、ヒータコア３２を通過する空気の量を調整するためのエアミックスドア（図示せず）が設けられている。そして、ヒータコア３２の下流側は、車室内へ複数開口されており、開口部分にそれぞれ設けられたいわゆるモードドア（図示せず）の切り替えによって車室内への吹き出し状態が変えられるようになっている。
本発明の実施例におけるコンプレッサ（図２においては「Ｃｏｍｐ」と表記）１は、いわゆるハイブリッドコンプレッサと称されるもので、車両用エンジン１５とモータ兼発電機（図２においては「Ｇｅｎ」と表記）９とによって選択的に回転駆動可能に構成されたものである。なお、図２は、コンプレッサ１がエンジン１５により回転駆動される場合、モータ兼発電機９もコンプレッサ１と共に回転駆動されることを模式的に表しただけのもので、コンプレッサ１とモータ兼発電機９の具体的な接続状態について図示したものではない。
ここで、コンプレッサ１とモータ兼発電機９の具体的な接続状態の例について、図４及び図５を参照しつつ説明すれば、まず、図４に示された第１の例は、モータ兼発電機９とコンプレッサ１とを、クラッチ１６によって断続可能にしたものである。この例においては、モータ兼発電機９の回転軸９ａに、被駆動側プーリ１７が取着され、この被駆動側プーリ１７と、エンジン１５の回転軸１５ａに取着された駆動側プーリ１８との間に駆動ベルト１９が掛け渡されたものとなっている。
そして、エンジン１５が駆動状態にある場合には、クラッチ１６によってモータ兼発電機９とコンプレッサ１とが一体に回転できるよう接続されて、モータ兼発電機９とコンプレッサ１とは、エンジン１５により共に回転駆動され、モータ兼発電機９は、発電機として動作するように図示されない制御部によって動作設定されるものとなっている。
一方、エンジン１５が駆動停止の状態にある場合には、モータ兼発電機９は、図示されない制御部によって、配線の切り換え等が行われ、外部から電源供給がなされることによって、モータとして動作するように動作設定されるものとなっており、この場合には、コンプレッサ１は、クラッチ１６を介してモータ兼発電機９によって回転駆動されることとなる。なお、このように発電機をモータとして機能させること自体は、公知・周知の技術であるので、その具体的な動作の切り換えについては、ここでの詳細な説明を省略することとする。
次に、コンプレッサ１とモータ兼発電機９の具体的な接続状態の第２の例について、図５を参照しつつ説明する。なお、図４に示された構成例における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この図５に示された構成例は、モータ兼発電機９がエンジン１５との間に掛け渡された駆動ベルト１９によっていわゆるベルト駆動される点は、先の図４に示された構成例と同一であるが、コンプレッサ１とモータ兼発電機９との間に、複数段のギア２０が設けられた点が異なるものである。すなわち、この例の場合、コンプレッサ１は、エンジン１５の回転駆動を受ける場合と、モータ兼発電機９がモータとして動作する場合におけるモータ兼発電機９の回転駆動を受ける場合と、いずれの場合にもギア２０を介して駆動されるものとなっており、駆動源に応じてギア２０の設定を変えて、適宜な回転数で駆動できるよう構成されたものである。
また、図２に示された構成例において、副膨張弁８は、モータ兼発電機９の外部に設けられたものとなっているが、図３に示されたように、モータ兼発電機９の内部の適宜な空間に設けるようにしても良いものである。
次に、冷房サイクルの冷媒によってモータ兼発電機９の冷却を行う場合の具体的な構成について、図６乃至図８を参照しつつ説明する。
まず、モータ兼発電機９の冷却構造の第１の構成例として、冷媒が絶縁性を有するものでない場合には、モータ兼発電機９における電気的な短絡事故を防止する必要があることから、モータ兼発電機９を液密性のある適宜な発電機収納ケース２１内に収納し、その回転軸９ａと必要な配線等（図示せず）の必要最小限のもののみを発電機収納ケース２１の液密性を保持しつつ外部へ引き出せるようにする（図６参照）。さらに、この発電機収納ケース２１よりその短手軸方向（図６において紙面上下方向）の寸法がやや大きめで、かつ、長手軸方向（図６において紙面左右方向）の寸法が、少なくとも発電機収納ケース２１の外周面部分が内部に位置するような長さを有し、かつ、長手軸方向の両端部において冷媒が流入、流出可能に形成されてなる冷媒流通ケース２２を設け、その内部に発電機収納ケース２１の外周面が位置するように発電機収納ケース２１を収納することで、発電機収納ケース２１とこの冷媒流通ケース２２とで、発電機用冷媒流通路２３Ａが形成されたものとなっている。なお、図６において、冷媒流通ケース２２の長手軸方向の両端面の詳細な図示は省略してあるが、第１の分岐冷媒配管７が接続される部位を除いて当然ながら適宜に液密に閉鎖されたものとなっているものである。
そして、かかる構成においては、発電機収納ケース２１の外周面と冷媒流通ケース２２の内周面との間の間隙を冷媒が通り抜け（図６の白抜き矢印参照）、発電機収納ケース２１を冷却し、発電機収納ケース２１の冷却に伴ってその内部の雰囲気も冷却され、それによって、モータ兼発電機９が間接的に冷却されるものとなっている。
次に、モータ兼発電機９の冷却構造の第２の構成例について、図７を参照しつつ説明する。
この第２の構成例も、図６に示された構成例と同様に、冷媒によってモータ兼発電機９を直接冷却するのではなく間接的に冷却する場合のものである。すなわち、この第２の構成例は、モータ兼発電機９の内部の適宜な空間を利用し、この部分に第１の分岐冷媒配管７の一部が通るようにして、第１の分岐冷媒配管７周囲の雰囲気を冷却することで、モータ兼発電機９が間接的に冷却されるような構成としたものである。したがって、この場合、モータ兼発電機９の内部に位置する第１の分岐冷媒配管７の部位が発電機用冷媒流通路２３Ｂとなっている。
次に、モータ兼発電機９の冷却構造の第３の構成例について、図８を参照しつつ説明する。
この第３の構成例は、電気的絶縁性を有する冷媒を使用した場合の例である。すなわち、モータ兼発電機９を、発電機用冷媒流通路としての冷媒冷却用収納ケース２４内へ収納し、この冷媒冷却用収納ケース２４には、第１の分岐冷媒配管７を接続して、冷媒冷却用収納ケース２４内へ冷媒を流通せしめて（図８の白抜き矢印参照）、モータ兼発電機９が冷媒により直接冷却されるよう構成されたものとなっている。
しかして、上記構成における冷房サイクルＳ１の動作について説明すれば、コンプレッサ１から吐出された高温高圧の冷媒は、コンデンサ２に供給され、ここでコンデンサ２を通過する空気へ対して冷媒からの放熱が行われることで、冷媒は、その一部が凝縮液化されて受液器３へ至り、ここで、気液分離され気体成分が除去されて、液体冷媒のみがサブクールコンデンサ４へ流入することとなる。サブクールコンデンサ４では、冷媒は過冷却状態とされ、一部は、主膨張弁５へ、一部は、副膨張弁８へ、それぞれ流入し、それぞれにおいて冷媒は、断熱膨張されることとなる。そして、主膨張弁５を出た冷媒は、エバポレータ６に至り、空調ダクト１１内を通過する空気の熱を吸収して再びコンプレッサ１へ戻ることとなる。
一方、副膨張弁８を出た冷媒は、モータ兼発電機９へ至り、先に説明したような種々の冷却構造の違いはあるもののモータ兼発電機９において、エバポレータ６の場合と同様に、モータ兼発電機９の熱を吸入して再びコンプレッサ１へ戻ることとなる。この場合、副膨張弁８として電磁式のものを用いれば、その開成状態を制御することで冷媒の膨張状態を調整することができ、それによって、モータ兼発電機９の冷却温度の調整が可能となる。
ところで、一般的な傾向として、空冷式の発電機において、例えば、雰囲気温度が−３０℃の場合の発電出力は、雰囲気温度が４０℃の場合の発電出力の大凡２倍になるという実験結果がある。
冷却することによる発電効率の向上の大きさが実際にどの程度となるかは、発電機の規格や発電状況等に応じて一概には言えないが、いずれにしても本発明の実施例におけるようにして冷却を行うことにより、かなりこの発電効率の向上が期待できるものである。特に、車両用空調装置におけるモータ兼発電機９の場合、もともとその設置空間が極めて限られているため、モータ兼発電機９の物理的大きさ（換言すれば、発電出力）を増すことなく発電効率の向上、換言すれば、発電出力の増加が図られることは、実質的により大きな発電出力の発電機を使用することと等価なこととなる。そして、このような冷却による発電効率の向上によって得られた電力は、車両用空調装置だけでなく、車両に搭載されている種々の電子制御のための回路に配分することが可能となるものである。さらに、発電効率の向上による電力の増加は、このような車両用空調装置における既存の電子回路への電力配分を増すことのみならず、新たな電子回路の設置も可能とするものである。
また、上述した構成例において、モータ兼発電機９の冷却によって得られた熱の再利用を図るようにすると更に好適な車両用空調装置を得ることが可能となる。すなわち、モータ兼発電機９の冷却によって得られた熱の利用形態としては、例えば、車室内の暖房に用いるようにしても良い。また、モータ兼発電機９の冷却によって得られた熱をエンジン冷却水の加熱に使用するようにしても良い。すなわち、これは、暖房使用時において、エンジン冷却水を利用するヒータコアの加熱時間の短縮を図り、車室内空気の加熱温度の急速な上昇を図るのに好適なものである。
さらに、モータ兼発電機９の冷却に余裕がある場合には、冷却を必要とする電子回路の抵抗器を、例えば、必要に応じて、電気的な絶縁処理等を施して、図６に示されたような発電機用冷媒流通路２３Ａに配するか、図８に示されたような冷媒冷却用収納ケース２４内に配するかして、抵抗器の冷却を行うようにしてもよい。
次に、冷房サイクルの第２の構成例について、図９を参照しつつ説明する。なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
この第２の構成例は、副冷房サイクルＳ２ｂに専用の副冷房サイクル用コンプレッサ２５を設けたものである。すなわち、この第２の構成例は、第１の分岐冷媒配管７において、モータ兼発電機９と、図１に示された構成においては、主冷房サイクルＳ１ａと副冷房サイクルＳ１ｂとで共用であったコンプレッサ１の入口との間に、副冷房サイクル用コンプレッサ２５が設けられた構成となっている。
したがって、この第２の構成例においては、副冷房サイクル用コンプレッサ２５の駆動を制御することでモータ兼発電機９の冷却温度を、先の図１に示された構成例に比してより的確に調整することが可能となり、しかも、主冷房サイクルＳ１ａのコンプレッサ１の負荷が軽減されることとなる。
次に、冷房サイクルの第３の構成例について、図１０及び図１１を参照しつつ説明する。なお、先の図１及び図２に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
最初に、この第３の構成例における車両用空調装置の特徴的な構成を概括的に述べれば、この例における車両用空調装置は、暖房運転時に、暖房用熱交換器２８を通過した冷媒をモータ兼発電機９において膨張させてモータ兼発電機９を冷却できるようにしたものである。
すなわち、以下、具体的に説明すれば、まず、この例における冷房サイクルＳ３について図１０を参照しつつ説明すれば、この冷房サイクルＳ３は、主冷房サイクルＳ３ａに第１の分岐冷媒配管７と第２の分岐冷媒配管２６とがそれぞれ並列接続されると共に、第１乃至第３の切替バルブ２７ａ〜２７ｃが設けられて、後述するように冷房サイクルの切り替えができるよう構成されてなるものである。
まず、主冷房サイクルＳ３ａにおいて、コンプレッサ１の出口側とエバポレータ６の入口側との間に、第１の切替バルブ２７ａ（図１０においては「Ｖ１」と表記）が、また、サブクールコンデンサ４と主膨張弁５との間に、第３の切替バルブ２７ｃ（図１０においては「Ｖ３」と表記）が、それぞれ設けられたものとなっている。
そして、第１の分岐冷媒配管７には、先の図１に示された構成例の場合と同様に、副膨張弁８及びモータ兼発電機９が設けられた構成となっている。
一方、第２の分岐冷媒配管２６は、サブクールコンデンサ４の出口側とコンプレッサ１の出口側との間に設けられている。そして、この第２の分岐冷媒配管２６には、コンプレッサ１の出口側から順に、第２の切替バルブ２７ｂ（図１０においては「Ｖ２」と表記）、暖房用熱交換器２８、第２の受液器２９、第２のサブクールコンデンサ３０が設けられたものとなっている。
ここで、第１乃至第３の切替バルブ２７ａ〜２７ｃは、次述する車両用空調装置を構成する制御部３１によって、その開閉成が制御されるもので、それによって冷媒の流れる経路を変更できるようになっている（詳細は後述）。
次に、上述した冷房サイクルＳ３を車両用空調装置に適用した場合の構成例について、図１１を参照しつつ説明する。なお、図２に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この車両用空調装置は、エンジン１５の冷却水が流入するヒータコア３２がエバポレータ６の下流側に設けられた点は、先の図２に示された構成の車両用空調装置と同一であるが、さらに、このヒータコア３２の下流側の直近に暖房用熱交換器２８が設けられた点が図２に示された車両用空調装置と異なるものである。
制御部３１は、車両用空調装置の動作制御を行うもので、具体的には、コンプレッサ１、送風機１４、エアミックスドア３２、図示されないモードドア等の動作制御を行うもので、さらに、本発明の実施例においては、第１乃至第３の切替バルブ２７ａ〜２７ｃの開閉成を制御するものとなっている。なお、図１１においては、図示を簡略化するために、制御部３１からの信号線は、第１乃至第３の切替バルブ２７ａ〜２７ｃへのみ接続されたものとしてある。
また、コンプレッサ１とモータ兼発電機９の具体的な接続例については、先に図４及び図５を参照しつつ説明したと同様であり、いずれの接続でも良いもので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
さらに、図１１に示された構成においては、副膨張弁８は、モータ兼発電機９内部に設けたものとなっているが、勿論、先に図２に示されたように、モータ兼発電機９の外部へ設けても良いものである。
またさらに、図１１において、受液器３及びサブクールコンデンサ４並びに第２の受液器２９及び第２のサブクールコンデンサ３０が図示されていない理由は、図２で述べたと同様な理由によるものである。
しかして、かかる構成における動作について図１１を参照しつつ説明することとする。
最初に、通常の冷房運転を行う場合について説明すれば、この場合、第２の切替バルブ２７ｂのみが制御部３１により閉成状態とされ、第１及び第３の切替バルブ２７ａ，２７ｃは、制御部３１により閉成状態とされる。
かかる第１乃至第３の切替バルブ２７ａ〜２７ｃの設定により、コンプレッサ１から吐出された冷媒は、第１の切替バルブ２７ａを介してコンデンサ２へ至り、コンデンサ２を通過する空気へ対して冷媒からの放熱が行われ、凝縮液化されて受液器３へ流入することとなる。そして、受液器３において、冷媒は、気液分離され気体成分が除去されて、液体冷媒がサブクールコンデンサ４へ流入することとなる。サブクールコンデンサ４では、冷媒は過冷却状態とされ、一部は、第３の切替バルブ２７ｃを介して主膨張弁５へ、一部は、副膨張弁８へ、それぞれ流入し、それぞれにおいて冷媒は、断熱膨張されることとなる。
そして、エバポレータ６においては、冷媒は、空調ダクト１１内を通過する空気の熱を吸収して再びコンプレッサ１へ戻ることとなる。一方、副膨張弁８を出た冷媒は、モータ兼発電機９へ流入し、エバポレータ６の場合と同様に、モータ兼発電機９の熱を吸入して再びコンプレッサ１へ戻ることとなる。
なお、ここで、冷媒がモータ兼発電機９へ流入するというのは、厳密には、先に図６乃至図８に例示されたような構成を有してなる発電機用冷媒流通路に冷媒が流入する意味である。
このように、第１及び第３の切替バルブ２７ａ，２７ｃが開成状態とされ、第２の切替バルブ２７ｂが閉成状態とされる場合には、基本的に先に図１及び図２で説明したと同様な動作が得られることとなる。すなわち、この動作状態においては、コンプレッサ１、第１の切替バルブ２７ａ、コンデンサ２、受液器３、サブクールコンデンサ４、第３の切替バルブ２７ｃ、主膨張弁５及びエバポレータ６によって主冷房サイクルＳ３ａが形成されるものとなっている。また、コンプレッサ１、第１の切替バルブ２７ａ、コンデンサ２、受液器３、サブクールコンデンサ４、副膨張弁８及びモータ兼発電機９によって副冷房サイクルＳ３ｂが形成されるものとなっている。
次に、暖房用熱交換器２８を動作させる場合について説明すれば、この場合は、制御部３１により第１及び第３の切替バルブ２７ａ，２７ｃが閉成状態とされる一方、第２の切替バルブ２７ｂのみが開成状態とされる。
かかる第１乃至第３の切替バルブ２７ａ〜２７ｃの設定により、コンプレッサ１から吐出された冷媒は、第２の切替バルブ２７ｂを介して暖房用熱交換器２８へ流入し、この暖房用熱交換器２８を通過する空気に対して冷媒からの放熱が行われることとなる。したがって、ヒータコア３２を通過した空気がさらに加熱されることとなり、ヒータコア３２による暖房能力の不足が補われることとなる。
暖房用熱交換器２８において放熱した冷媒は、第２の受液器２９及び第２のサブクールコンデンサ３０を介して副膨張弁８へ至り、ここで、断熱膨張されてモータ兼発電機９へ流入することとなる。その結果、モータ兼発電機９において、冷媒は、モータ兼発電機９の熱を吸入して再びコンプレッサ１へ戻ることとなる。ここで、冷媒がモータ兼発電機９へ流入するというは、先に冷房動作の説明で述べたと同一の意味である。
このように、第１及び第３の切替バルブ２７ａ，２７ｃが閉成状態とされる一方、第２の切替バルブ２７ｂが開成状態とされる場合には、コンプレッサ１、第２の切替バルブ２７ｂ、暖房用熱交換器２８、第２の受液器２９、第２のサブクールコンデンサ３０、副膨張弁８及びモータ兼発電機９によるヒートポンプサイクルＳ３ｃが形成されることとなる。
次に、本発明の実施例における冷房サイクルの第４の構成例について、図１２を参照しつつ説明する。なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
この冷房サイクルＳ４は、主冷房サイクルＳ１ａと副冷房サイクルＳ４ｂとから構成されてなり、副冷房サイクルＳ４ｂに設けられた第２のエバポレータ３４によってモータ兼発電機９の冷却用水を冷却し、モータ兼発電機９を間接的に冷媒によって冷却できるよう構成されたものである。
すなわち、以下、具体的に説明すれば、まず、第１の分岐冷媒配管７には、先の図１に示された構成との対比で言えば、モータ兼発電機９に代えて、第２のエバポレータ３４が設けられている。
一方、モータ兼発電機９は、先に図６乃至図８に例示されたような発電機用冷媒流通路が設けられたものであることは図１に示された構成例と同様であるが、この第４の構成例においては、この発電機用冷媒流通路には、冷媒に代えて冷却水が流通されるものとなっている。すなわち、モータ兼発電機９の発電機用冷媒流通路と流体ポンプ３５とが冷却水配管３６によって配管結合されて、冷却水サイクルが形成されている。そして、この冷却水配管３６の一部が、第２のエバポレータ３４の極近傍に配設されるか、又は、第２のエバポレータ３４の適宜な箇所に接合されるかして冷却水配管３６内を流通する冷却水が第２のエバポレータ３４によって冷却されつつ、モータ兼発電機９と流体ポンプ３５との間を循環されるようになっている。
なお、上述した発明の実施例においては、モータ兼発電機９は、発電機として機能するもので、さらに、モータとしても用いられるものであると説明したが、本来の発電機としてのみ用いられるものであっても勿論良いものである。
以上、述べたように、本発明によれば、発電機の冷却を、主冷房サイクルに併設した副冷房サイクルの冷媒の熱交換によって行われるような構成としたので、主冷房サイクルの動作効率を低下させることなく、しかも、発電機の冷却の程度を調整することが可能となり、その結果、従来に比してより確実、かつ、安定した発電効率の向上ができるという効果を奏するものである。
また、発電効率の向上により、特に、発電機の物理的な大きさを増すことなく車両における電力不足を解消することができるばかりでなく、新たな電子回路の設置を可能とするという効果を奏するものである。
さらに、いわゆるヒートポンプサイクルにおいて発電機の冷媒の熱交換により冷却できるようにすることで、暖房不足を補いつつ、しかも、発電効率の向上を図ることができるという効果を奏するものである。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る発電機は、特に車両用空調装置のコンプレッサと一体に設けられて、コンプレッサを駆動するモータとしても兼用可能なものとして用いられるのに適したものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例における発電機の冷却に用いられる冷房サイクルの第１の構成例を示す構成図である。
図２は、図１に示された冷房サイクルが用いられる車両用空調装置の構成例を示す構成図である。
図３は、図１に示された冷房サイクルが用いられる車両用空調装置の他の構成例を示す構成図である。
図４は、本発明の実施例におけるモータ兼発電機のコンプレッサとの第１の接続形態を模式的に示す模式図である。
図５は、本発明の実施例におけるモータ兼発電機のコンプレッサとの第２の接続形態を模式的に示す模式図である。
図６は、本発明の実施例におけるモータ兼発電機に設けられる発電機用冷媒流通路の第１の構成例を模式的に示す模式図である。
図７は、本発明の実施例におけるモータ兼発電機に設けられる発電機用冷媒流通路の第２の構成例を模式的に示す模式図である。
図８は、本発明の実施例におけるモータ兼発電機に設けられる発電機用冷媒流通路の第３の構成例を模式的に示す模式図である。
図９は、本発明の実施例における発電機の冷却に用いられる冷房サイクルの第２の構成例を示す構成図である。
図１０は、本発明の実施例における発電機の冷却に用いられる冷房サイクルの第３の構成例を示す構成図である。
図１１は、図１０に示された冷房サイクルが用いられる車両用空調装置の構成例を示す構成図である。
図１２は、本発明の実施例における発電機の冷却に用いられる冷房サイクルの第４の構成例を示す構成図である。
【図１】
2003026103.tif 000003
【図２】
2003026103.tif 000004
【図３】
2003026103.tif 000005
【図４】
2003026103.tif 000006
【図５】
2003026103.tif 000007
【図６】
2003026103.tif 000008
【図７】
2003026103.tif 000009
【図８】
2003026103.tif 000010
【図９】
2003026103.tif 000011
【図１０】
2003026103.tif 000012
【図１１】
2003026103.tif 000013
【図１２】
2003026103.tif 000014
【国際調査報告】
2003026103.tif 000015
2003026103.tif 000016
2003026103.tif 000017
2003026103.tif 000018