(57)【要約】  本発明の実施形態は、連続可変変速補機駆動（ＣＶＡＤ）に動作可能に連結された圧縮機を有する冷凍システムのための構成要素、サブアセンブリ、システム、および／または方法に関する。一実施形態では、冷媒は、ＣＶＡＤを冷却するように構成されている。別の実施形態では、冷媒は、ＣＶＡＤの動作状態の変更を作動させるように構成されている。ＣＶＡＤの動作状態の変更は、冷媒の圧力または温度などの熱力学状態に少なくとも部分的に基づき得る。一実施形態では、スキューに基づく制御システムが、ＣＶＡＤの比の変更を容易にするように構成されている。別の実施形態では、スキューに基づく制御システムは、キャリア部材に連結されたスキューアクチュエータを含む。実施形態によっては、スキューアクチュエータは、ＣＶＴのキャリア部材を回転させるように構成されている。とりわけ、ＣＶＴ用のシフト制御インターフェースが開示されている。
2014528564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器、膨張弁および凝縮器を有する冷凍システムであって、
前記蒸発器、前記膨張弁および前記凝縮器と流体連通している圧縮機と、
前記圧縮機に動作可能に連結された連続可変変速機（ＣＶＴ）であって、前記圧縮機に動力入力を行うように構成されたＣＶＴと、
前記ＣＶＴの内部構成要素に動作可能に連結されたＣＶＴ冷却システムであって、前記圧縮機、前記蒸発器、前記膨張弁および前記凝縮器と流体連通しているＣＶＴ冷却システムと
を含む冷凍システム。
【請求項２】
前記蒸発器、前記膨張弁、前記凝縮器、および前記圧縮機に油圧的に連結された作動流体をさらに含み、前記作動流体が、前記ＣＶＴ冷却システムに動作可能に連結されている、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記作動流体が、前記冷凍システムの動作中に前記ＣＶＴ冷却システムから熱を受け取る、請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項４】
前記ＣＶＴ冷却システムが、前記作動流体および前記ＣＶＴの潤滑流体と流体連通している熱交換器を含み、前記熱交換器が、前記蒸発器の出口で前記作動流体を受け取るように構成された、請求項３に記載の冷凍システム。
【請求項５】
前記ＣＶＴ冷却システムが、前記作動流体および前記ＣＶＴの潤滑流体と流体連通している２重通過熱交換器を含む、請求項３に記載の冷凍システム。
【請求項６】
前記ＣＶＴに連結されたアクチュエータであって、前記ＣＶＴの動作状態の変更を容易にするように構成され、かつ前記作動流体に動作可能に連結されたアクチュエータをさらに含む、請求項３に記載の冷凍システム。
【請求項７】
前記作動流体の熱力学状態の変化により、前記ＣＶＴの動作状態の変更が容易になる、請求項４に記載の冷凍システム。
【請求項８】
それぞれが冷媒と油圧的に連結された蒸発器、膨張弁、圧縮機および凝縮器を有する冷凍システムであって、
前記圧縮機に連結され、前記圧縮機に入力動力を供給するように構成された連続可変変速機（ＣＶＴ）と、
前記ＣＶＴに動作可能に連結された冷却システムと、
を含み、
前記冷却システムが、前記冷媒と熱連通している
冷凍システム。
【請求項９】
前記ＣＶＴが長手軸を有し、
前記ＣＶＴが、
前記長手軸の周りに角度をつけて配置された複数の球状トラクション遊星と、
各トラクション遊星に動作可能に連結された第１のキャリア部材であって、半径方向にオフセットされた複数のガイドスロットが設けられた第１のキャリア部材と、
各トラクション遊星に動作可能に連結された第２のキャリア部材であって、半径方向の複数のガイドスロットが設けられた第２のキャリア部材と
を含み、
前記第１のキャリア部材を、前記第２のキャリア部材に対して回転させることができ、それによって前記ＣＶＴの動作状態の変更を容易にする、
請求項８に記載の冷凍システム。
【請求項１０】
前記第１のキャリア部材に動作可能に連結されたアクチュエータであって、前記第２のキャリア部材に対する前記第１のキャリア部材の回転を容易にするように構成され、かつ前記冷媒と流体連通しているアクチュエータをさらに含む、請求項９に記載の冷凍システム。
【請求項１１】
前記第２のキャリア部材に動作可能に連結されたアクチュエータであって、前記第１のキャリア部材に対する前記第２のキャリア部材の回転を容易にするように構成され、かつ前記冷媒と流体連通しているアクチュエータをさらに含む、請求項９に記載の冷凍システム。
【請求項１２】
前記アクチュエータが、前記冷媒に動作可能に連結されたピストンを含む、請求項１１に記載の冷凍システム。
【請求項１３】
前記ピストンが、バネに連結されている、請求項１３に記載の冷凍システム。
【請求項１４】
前記ピストンが、負圧室に連結されている、請求項１３に記載の冷凍システム。
【請求項１５】
それぞれが第１のキャリア部材および第２キャリア部材によって支持された複数の球状トラクション遊星を有する連続可変変速機（ＣＶＴ）のためのアクチュエータであって、前記第１のキャリア部材が、前記ＣＶＴの動作状態の変更を容易にするために、前記第２のキャリア部材に対して回転するように構成された、アクチュエータであって、
前記ＣＶＴに連結された油圧ピストンと、
前記油圧ピストンと流体連通している油圧制御弁と、
前記油圧制御弁に連結されたスプールアクチュエータであって、前記ＣＶＴの動作状態に少なくとも部分的に基づいて前記油圧制御弁を調節するように構成されたスプールアクチュエータと
を含み、
前記油圧ピストン、前記油圧制御弁および前記スプールアクチュエータが、冷凍システムの作動流体に油圧的に連結している
アクチュエータ。
【請求項１６】
前記油圧制御弁が、ハウジングおよびピストンを含み、前記ピストンが、前記作動流体の状態の変化に少なくとも部分的に基づいて前記ハウジングに対して移動するように構成されている、請求項１５に記載のスキューアクチュエータ。
【請求項１７】
前記作動流体の状態の前記変化が圧力である、請求項１６記載のスキューアクチュエータ。
【請求項１８】
前記作動流体の状態の前記変化が温度である、請求項１６に記載のスキューアクチュエータ。
【請求項１９】
圧縮機、凝縮器、蒸発器、および冷媒を有する冷凍システムの性能を改善する方法であって、
前記圧縮機の速度を変更するように構成され、かつ変速機流体システムを有するＣＶＴを設けるステップと、
前記ＣＶＴの伝達比を変更することによって、前記圧縮機の動作速度を変更するステップと、
前記変速機流体システムから前記冷媒へ熱を伝達するステップと
を含む方法。
【請求項２０】
前記変速機流体システムおよび前記冷媒と流体連通している熱交換器を設けるステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
熱交換器を設けることが、２重通過熱交換器を設けるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
熱交換器を設けることが、前記蒸発器の出口で冷媒を受け取るように前記熱交換器を構成するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
冷凍システムを製造する方法であって、
第１の温度の環境にさらされている第１の熱交換器を設けるステップと、
膨張弁に前記第１の熱交換器を連結するステップと、
第２の温度の環境にさらされている第２の熱交換器を設けるステップと、
前記膨張弁に前記第２の熱交換器を連結するステップと、
圧縮機を設けるステップと、
前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器と、前記膨張弁との間に作動流体を送出するように前記圧縮機を構成するステップと、
前記圧縮機に連続可変変速機（ＣＶＴ）を連結するステップと
を含み、
前記ＣＶＴが、前記作動流体の状態の変化に少なくとも部分的に基づいて動作状態を変更するように構成されている
方法。
【請求項２４】
冷凍システムを製造する方法であって、
第１の温度の環境にさらされている第１の熱交換器を設けるステップと、
膨張弁に前記第１の熱交換器を連結するステップと、
第２の温度の環境にさらされている第２の熱交換器を設けるステップと、
前記膨張弁に前記第２の熱交換器を連結するステップと、
圧縮機を設けるステップと、
前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器と、前記膨張弁との間に作動流体を送出するように前記圧縮機を構成するステップと、
前記圧縮機に連続可変変速機（ＣＶＴ）を連結するステップと
前記ＣＶＴの内部構成要素に動作可能に連結された第３の熱交換器を設けるステップと、
前記作動流体に前記第３の熱交換器を油圧的に連結し、それによって前記作動流体が、前記ＣＶＴの前記内部構成要素からの廃熱にさらされるステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年１０月３日付の米国仮特許出願第６１／５４２，７０８号明細書の利益を主張するものであり、同出願の全体を本明細書に援用する。
【０００２】
本開示は、一般に、機械式および／または電気機械式の動力変調装置ならびに方法に関し、より詳細には、原動機から１つもしくは複数の補助装置または被駆動装置への動力の流れなどの、駆動系または駆動部における動力の流れを変調するための連続的かつ／または無限に可変の遊星動力変調装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
特定のシステムでは、単一の動力源が複数の装置を駆動する。動力源は、典型的には、動力源の性能が最適となる動作速度範囲が狭い。動力源を、その性能が最適となる動作速度範囲で動作させることが好ましい。被駆動装置もまた、典型的には、被駆動装置の性能が最適となる動作速度範囲が狭い。被駆動装置もまた、その性能が最適となる動作速度範囲で動作させることが好ましい。動力源から被駆動装置へ動力を伝達するために、通常は継手が使用される。直接の、変調しない（ｎｏｎ−ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ）継手が動力源を被駆動装置に連結する場合、被駆動装置は、動力源の速度に比例した速度で動作する。しかしながら多くの場合、被駆動装置の最適な動作速度は、動力源の最適な動作速度に正比例しない。したがって、動力源の速度と被駆動装置の速度との間で変調を行うように構成された継手を、システムに組み込むことが好ましい。
【０００４】
動力源と被駆動装置との間の継手は、動力源からの入力速度を、所与の継手の出力において減少または増加させるように選択することができる。しかしながら、頻繁に実施されるシステムでは、典型的かつ既知の駆動系構成および／または継手配置では、動力源からの入力速度と、被駆動装置への動力伝達の速度との間に、せいぜい一定の比を可能にするにすぎない。このような１つのシステムが、多くの自動車用途で使用されている、いわゆるフロントエンド補機駆動（ＦＥＡＤ）システムである。典型的なＦＥＡＤシステムでは、原動機（通常は、内燃機関）が、冷却ファン、ウォータポンプ、オイルポンプ、動力ステアリングポンプ、オルタネータなどの１つまたは複数の補機を動作させるための動力を供給する。自動車の動作中、補機は、原動機の速度と固定された関係を有する速度で動作することが強いられる。したがって、例えばエンジンの速度がアイドル時の毎分８００回転（ｒｐｍ）から巡航速度の２，５００ｒｐｍまで増加すると、エンジンによって駆動される各補機の速度はエンジン速度の増加に比例して増加し、その結果、補機によっては１，６００ｒｐｍ〜８，０００ｒｐｍの範囲の様々な速度で動作し得る。このようなシステム構成の結果、いかなる所与の補機も、その最大効率の速度範囲内で動作しないことが多い。結果として、動作中の無駄なエネルギー、ならびに、速度および／またはトルクの範囲に対処するための補機の大型化から、非効率さが生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、原動機と被駆動装置との間の動力伝達を変調するための装置および方法が、引き続き要求されている。システムによっては、電動機および／または内燃機関から、様々な効率最適化速度で動作する１つまたは複数の被駆動装置への、速度および／またはトルクの伝達を調節することが有益であろう。現在の自動車用途によっては、フロントエンド補機駆動を既存のパッケージングの制約内で制御するための動力変調装置が要求されている。以下に説明する動力変調装置および／または駆動系の本発明の実施形態は、これらの要求のうちの１つまたは複数に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で説明するシステムおよび方法は、いくつかの特徴を有しているが、それらのうちのただ１つが、単独でその望ましい属性をもたらしているわけではない。後に続く特許請求の範囲に記載された範囲を限定することなく、そのより顕著な特徴を簡潔に説明する。この説明を検討し、特に「発明を実施するための形態」というセクションを読めば、本システムおよび本方法の特徴が、どのように従来のシステムおよび方法に対していくつかの利点を提供するのかについて理解するであろう。
【０００７】
本開示の一態様は、蒸発器、膨張弁および凝縮器を有する冷凍システムに関する。一実施形態では、冷凍システムは、蒸発器、膨張弁および凝縮器と流体連通している圧縮機を有する。連続可変変速機（ＣＶＴ）は、圧縮機に動作可能に連結されている。ＣＶＴは、圧縮機に動力入力を行うように構成されている。一実施形態では、ＣＶＴ冷却システムは、ＣＶＴの内部構成要素に動作可能に連結されている。ＣＶＴ冷却システムは、圧縮機、蒸発器、膨張弁および凝縮器と流体連通している。
【０００８】
本開示の別の態様は、それぞれが冷媒と油圧的に連結された蒸発器、膨張弁、圧縮機および凝縮器を有する冷凍システムに関する。一実施形態では、冷凍システムは、圧縮機に連結された連続可変変速機（ＣＶＴ）を有する。ＣＶＴは、圧縮機に入力動力を供給するように構成されている。冷凍システムは、ＣＶＴに動作可能に連結された冷却システムを有する。冷却システムは、冷媒との熱連通している。
【０００９】
本開示のさらに別の態様は、複数の球状トラクション遊星を有する連続可変変速機（ＣＶＴ）のためのアクチュエータに関する。各トラクション遊星は、第１のキャリア部材および第２キャリア部材によって支持されている。第１のキャリア部材は、ＣＶＴの動作状態の変更を容易にするために、第２のキャリア部材に対して回転するように構成されている。一実施形態では、アクチュエータは、ＣＶＴに連結された油圧ピストンを有する。アクチュエータは、油圧ピストンと流体連通している油圧制御弁を有する。スプールアクチュエータは、油圧制御弁に連結されている。スプールアクチュエータは、ＣＶＴの動作状態に少なくとも部分的に基づいて油圧制御弁を調節するように構成されている。油圧ピストン、油圧制御弁およびスプールアクチュエータは、冷凍システムの作動流体に油圧的に連結されている。
【００１０】
本開示の一態様は、圧縮機、凝縮器、蒸発器および冷媒を有する冷凍システムの性能を改善する方法に関する。一実施形態では、本方法は、圧縮機の速度を変更するように構成され、かつ変速機流体システムを有するＣＶＴを設けるステップを含む。本方法は、ＣＶＴの伝達比を変更することによって、圧縮機の動作速度を変更するステップを有する。一実施形態では、本方法は変速機流体システムから冷媒へ熱を伝達することを含む。
【００１１】
本開示の別の態様は、冷凍システムを製造する方法に関する。一実施形態では、本方法は、第１の熱交換器を設けるステップを有する。第１の熱交換器は、第１の温度の環境にさらされている。本方法は、膨張弁に第１の熱交換器を連結することを含む。本方法は、第２の熱交換器を設けるステップを有する。第２の熱交換器は、第２の温度の環境にさらされている。本方法は、膨張弁に第２の熱交換器を連結し、かつ圧縮機を設けることを含む。一実施形態では、本方法は、第１の熱交換器および第２の熱交換器と、膨張弁との間に作動流体を送出するように圧縮機を構成するステップを有する。本方法は、圧縮機に連続可変変速機（ＣＶＴ）を連結することを含む。ＣＶＴは、作動流体の状態の変化に少なくとも部分的に基づいて動作状態を変更するように構成されている。
【００１２】
本開示の別の態様は、冷凍システムを製造する方法に関する。一実施形態では、本方法は、第１の温度の環境にさらされている第１の熱交換器を設けるステップを含む。本方法は、膨張弁に第１の熱交換器を連結するステップを有する。本方法は、第２の熱交換器を設けることを含む。第２の熱交換器は、第２の温度の環境にさらされている。本方法は、膨張弁に第２の熱交換器を連結し、かつ圧縮機を設けるステップを有する。一実施形態では、本方法は、第１の熱交換器および第２の熱交換器と、膨張弁との間に作動流体を送出するように圧縮機を構成するステップを含む。本方法は、圧縮機に連続可変変速機（ＣＶＴ）を連結するステップを有する。本方法は、ＣＶＴの内部構成要素に動作可能に連結された第３の熱交換器を設けることを含む。一実施形態では、本方法は、作動流体に第３の熱交換器を油圧的に連結し、それによって作動流体が、ＣＶＴの内部構成要素からの廃熱にさらされることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】圧縮機に動作可能に連結された連続可変変速機（ＣＶＴ）を有する冷凍システムの概略図である。
【図２】図１の冷凍サイクルを示す温度エントロピ線図である。
【図３】図１の冷凍システムで使用することができるＣＶＴに連結された圧縮機の概略図である。
【図４】図１の冷凍システムで使用することができるＣＶＴに連結された圧縮機の別の概略図である。
【図５】図１の冷凍システムで使用することができるＣＶＴに連結された圧縮機のさらに別の概略図である。
【図６】図１の冷凍システムで使用することができるＣＶＴに連結された圧縮機の断面図である。
【図７】圧縮機に連結されたＣＶＴを有する冷凍システムの概略図である。
【図８】圧縮機に連結されたＣＶＴを有する冷凍システムの概略図である。
【図９】ＣＶＴと流体連通するように構成された圧縮機ハウジングの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
好ましい実施形態について、添付の図を参照して説明する。添付の図において、同様の参照番号は、明細書全体を通じて同様の要素を指す。以下の説明で使用する用語は、本発明の特定の具体的な実施形態の詳細な説明と共に使用しているにすぎないため、それらはいかなる限定的または限定的な方法によっても解釈されるべきではない。さらに、本開示の実施形態はいくつかの新規な特徴を含み得、それらのうちのいずれの１つも、単独でその望ましい属性をもたらしているわけではなく、説明する実施形態を実施するのに不可欠というわけでもない。本明細書で説明する特定のＣＶＴの実施形態は、一般に、米国特許第６，２４１，６３６号明細書、同第６，４１９，６０８号明細書、同第６，６８９，０１２号明細書、同第７，０１１，６００号明細書、同第７，１６６，０５２号明細書、米国特許出願第１１／２４３，４８４号明細書、同第１１／５４３，３１１号明細書、同第１２／１９８，４０２号明細書、同第１２／２５１，３２５号明細書、ならびに、特許協力条約特許出願ＰＣＴ／ＵＳ第２００７／０２３３１５号明細書、同ＰＣＴ／ＩＢ第２００６／０５４９１１号明細書、同ＰＣＴ／ＵＳ第２００８／０６８９２９号明細書および同ＰＣＴ／ＵＳ第２００７／０２３３１５号明細書、同ＰＣＴ／ＵＳ第２００８／０７４４９６号明細書に開示されたタイプに関する。これらの特許および特許出願のそれぞれの全開示を本明細書に援用する。
【００１５】
本明細書で使用する際、用語「動作的に接続された」、「動作的に連結された」、「動作的にリンクされた」、「動作可能に接続された」、「動作可能に連結された」、「動作可能にリンクされた」、および同様の用語は、１つの要素の動作によって第２の要素に対応、追随、または同時の動作もしくは作動が引き起こされる、要素間の関係（機械式、リンク機構、継手など）を指す。本発明の実施形態を説明するために前記用語を使用する際には、要素をリンクもしくは連結する特定の構造または機構を典型的に説明することが留意される。しかしながら、特に具体的に明記しない限り、前記用語のうちの１つを使用する場合、用語は、実際のリンク機構または継手が、特定の場合には当業者にとって容易に明らかである様々な形態をとり得ることを示す。説明のために、本明細書で使用する用語「軸方向の」は、被駆動装置、変速機もしくはバリエータの主軸または長手軸に平行な軸に沿った方向または位置を指す。用語「半径方向の」は、変速機またはバリエータの長手軸に対して垂直な方向または位置を示すために使用する。
【００１６】
本明細書における表現「トラクション」は、動力伝達の支配モードまたは排他モードが「摩擦」によるものである用途を排除しないことに留意されたい。本明細書ではトラクション駆動と摩擦駆動との絶対的な違いの確立を試みずに、一般に、これらは動力伝達の異なる領域として理解されてもよい。トラクション駆動は、通常２つの要素間に挟まれた薄い流体層内の剪断力によって、動力を要素間で伝達するものである。これらの用途で使用される流体は、通常、従来の鉱油より大きいトラクション係数を示す。トラクション係数（μ）は、接触する構成要素の界面で得られるであろう最大可能トラクション力を示し、最大可能駆動トルクの尺度である。典型的には、摩擦駆動は、一般に２つの要素間の摩擦力によって、動力を要素間で伝達するものである。この開示のために、本明細書で説明するＣＶＴは、トラクション用途および摩擦用途の両方において動作し得ることを理解されたい。例えば、ＣＶＴが自転車用途に使用される実施形態では、ＣＶＴは、動作中に存在するトルクおよび速度の状態に応じて、ある時には摩擦駆動として、またある時にはトラクション駆動として動作することができる。
【００１７】
本明細書で開示する実施形態は、動作中、出力速度に対する入力速度の所望の比を達成するために調節することができる傾動可能な回転軸をそれぞれ有する略球状遊星を使用する、バリエータおよび／またはＣＶＴの制御に関する。実施形態によっては、前記回転軸の調節は、第２の平面内の遊星軸の角度調節を達成するために、第１の平面内の遊星軸の角変位を伴い、この場合、第２の平面は、第１の平面に実質的に垂直である。第１の平面内の角変位を、本明細書では「スキュー」、「スキュー角」および／または「スキュー状態」と呼ぶ。説明のために、第１の平面は、バリエータおよび／またはＣＶＴの長手軸に略平行である。第２の平面は、長手軸に略垂直であり得る。一実施形態では、制御システムは、第２の平面内の遊星の回転軸を実質的に傾ける、バリエータ内の特定の接触構成要素間の力を生成するように、スキュー角の使用を調整する。遊星の回転軸の傾斜により、バリエータの速度比が調節される。前述のスキュー角またはスキュー状態は、例えば図４のページの平面に実質的に垂直な平面で適用することができる。バリエータの所望の速度比に到達するための特定の本発明のスキュー制御システムを使用する変速機の実施形態を説明する。
【００１８】
本明細書で開示する他の実施形態は、Ｍｉｌｎｅｒへの米国特許第７，１２５，３５９号明細書、Ｊａｃｏｂｓｏｎへの米国特許第４，７４４，２６１号明細書、Ｓｃｈｉｅｖｅｌｂｕｓｃｈへの米国特許第５，２３６，４０３号明細書、またはＫｏｐｐへの米国特許第２，４６９，６５３号明細書に一般に記載されたものなどの、球状遊星を有する連続可変変速機に関する。本明細書で開示するいくつかの実施形態は、ベルトまたはチェーンを有する連続可変変速機に関し、例えば、Ｇａｔｅｓへの米国特許第７，３９６，３１１号明細書を参照されたい。本明細書で開示するさらに他の実施形態は、動力を伝達するためのトロイダル形ディスクを有する変速機に関する。例えば、Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄへの米国特許第７，５３０，９１６号明細書および吉川らへの米国特許第６，４４３，８７０号明細書を参照されたい。これらの特許および特許出願のそれぞれの全開示を本明細書に援用する。
【００１９】
本明細書で開示するトルク／速度調節装置の実施形態は、原動機によって動力が供給される補機に送られる動力の速度を制御するために、使用することができる。例えば、実施形態によっては、本明細書で開示する速度調節器を、自動車エンジンのクランクシャフトに取り付けられたプーリによって駆動される、空調用（ＡＣ）圧縮機などの自動車補機の速度を制御するために、使用することができる。通常、圧縮機を有する冷凍システムは、エンジンが低速でアイドリングする場合、およびエンジンが高速で動作する場合の両方で適切に機能しなければならない。ＡＣ圧縮機は、ある速度では最適に動作し、他の速度では効率が低下することが多い。さらに、ＡＣ圧縮機の設計は、最適化された狭い速度範囲ではなく広い速度範囲にわたって動作する必要性のために妥協されている。エンジンが低速以外の速度で動作する多くの場合、ＡＣ圧縮機は過剰な動力を消費し、それによって車両燃費を悪くしている。ＡＣ圧縮機によって引き起こされる動力消費（ｐｏｗｅｒ  ｄｒａｉｎ）もまた、車両に動力を供給するエンジンの能力を低下させ、場合によってはより大きいエンジンを必要とする。
【００２０】
本明細書で開示するトルク／速度調節器システムは、原動機と同様に補機の寸法および重量を小さくし易くすることができ、それによって、車両の重量が減少し、ひいては燃費が良くなる。さらに、場合によっては、より小さい補機およびより小さい原動機の使用を選択すると、これらの構成要素および車両のコストが低下する。より小さい補機およびより小さい原動機はまた、パッケージングに自由度を与え、システムの寸法を縮小することができる。本明細書で説明するトルク／速度調節器の実施形態はまた、原動機の動作範囲にわたって、補機にその最も効率的な速度で動作させることによって、燃費を良くすることができる。最後に、トルク／速度調節器は、補機が低速以外のいかなる速度でも過剰な動力を消費しないようにすることによって、燃費を良くする。
【００２１】
ここで図１および図２を参照すると、一実施形態では、冷凍システム１は、第１の熱交換器すなわち蒸発器４と流体連通している膨張弁２を含み得る。冷凍システム１には、圧縮機６が設けられている。圧縮機６は、第２の熱交換器すなわち凝縮器８と流体連通している。一実施形態では、圧縮機６は連続可変変速機（ＣＶＴ）１０に連結されている。ＣＶＴ１０は、原動機１１から圧縮機６への速度および／またはトルクを変調するように構成することができる。実施形態によっては、ＣＶＴ１０は、第３の熱交換器１２と流体連通している。ＣＶＴ１０には、潤滑システム１４を設けることができる。潤滑システム１４は、第３の熱交換器１２に動作可能に連結することができる。冷凍システム１の動作中、ＣＶＴ１０によって発生した廃熱は、第３の熱交換器１２を介して、冷凍システム１の冷媒などの作動流体に放出することができる。実施形態によっては、潤滑システム１４は、圧縮機６の構成要素を冷却することができる。
【００２２】
図２に示すものなどの温度エントロピ（Ｔ−ｓ）図を使用して、冷凍システム１の動作を説明することができる。図の垂直軸１６は、作動流体の温度を示す。水平軸１８は、作動流体のエントロピを示す。曲線２０は、周知の蒸気ドーム曲線であり、所与の作動流体を表す。作図線２１、２２は、一定温度の線を表す。説明のために、等温線２１、２２は、それらの間で冷凍サイクルが動作している２つの空間の温度、例えば車両の内部温度および周囲の外部温度に対応している。参考のため、一定のエントロピ２３の作図線を図２の図に示す。
【００２３】
理想的な冷凍システムを示すため、代表的なサイクル２４を実線でＴ−ｓ線図に示す。例えば、冷凍システム１の動作を示すために、代表的なサイクル２６を破線でＴ−ｓ線図に示す。ＣＶＴからの廃熱は、冷媒に排出されることに留意されたい。図に示すように、システムに熱を加える影響として、蒸発器４の出口温度が上昇し得る（状態１、理想的な冷凍サイクルを「１」、および冷凍システム１を「１’」としてＴ−ｓ線図に示す）。ＣＶＴ１０からの廃熱排出は、高い側の温度（状態２）に影響を及ぼす。冷凍システム１を動作させると、理想的な冷凍システムと比較して、システム内の圧力および温度を最終的に上昇させる新しい熱力学的平衡が達成される。低い側の蒸発器温度を、固定された低温側温度（例えば、作図線２２で示す「ＴＣ」）に対して上昇させると、低温側から除去された熱量が減少し、それによって冷凍システムの性能係数に影響を及ぼす。
【００２４】
次に図３〜図５を参照すると、一実施形態では、アイドラ３４、第１のトラクションリング３６および第２のトラクションリング３８のそれぞれと接触する複数の球状トラクション遊星３２を有するＣＶＴに、スクロール圧縮機３０を連結することができる。動力は、例えば駆動軸４２に連結されたプーリ４０を介して、ＣＶＴに伝達することができる。図３に示す実施形態などの一実施形態では、駆動軸４２は、第１のトラクションリング３６に動力を送る。トルクおよび／または速度は、トラクション遊星３２を操作することよって変調することができ、かつ、スクロール圧縮機３０に第２のトラクションリング３８を動作可能に連結することによって、スクロール圧縮機３０に伝達することができる。図４に示す実施形態などのいくつかの実施形態では、駆動軸４２は、第２のトラクションリング３８に動作可能に連結することができる。変調された動力は、第１のトラクションリング３６を介して、スクロール圧縮機３０に伝達することができる。図５に示す実施形態などの他の実施形態では、スクロール圧縮機３０を、圧力チャンバ４４に動作可能に連結することができる。ＣＶＴにスクロール圧縮機３０を連結する実際の機械式実装は、様々な連続可変変速機を収容するように構成することができることに留意されたい。
【００２５】
次に図６を参照すると、一実施形態では、ＣＶＴ５０を、磁気クラッチ５２に動作可能に連結することができる。磁気クラッチ５２は、圧縮機シャフト５４に動作可能に連結することができる。圧縮機シャフト５４は、スクロール５６に連結するように構成することができる。一実施形態では、共鳴室５８を、スクロール５６に動作可能に連結することができる。一実施形態では、ＣＶＴ５０は、米国特許出願第１２／２５１，３２５号明細書に開示された連続可変変速機の実施形態に類似し得る。動力は、例えばエンジン（図示せず）から動力入力シャフト６０を介して、ＣＶＴ５０に伝達することができる。トルクおよび／または速度は、複数の球状トラクション遊星アセンブリ６２を操作することによって、ＣＶＴ５０を介して変調することができる。一実施形態では、トラクション遊星アセンブリ６２は、第１のキャリア部材６４を第２のキャリア部材６６に対して相対的に回転させることによって、調節することができる。実施形態によっては、第１のキャリア部材６４を第２のキャリア部材６６に対して相対的に回転させることによって、トラクション遊星アセンブリ６２のスキュー状態を調節し、それによってＣＶＴ５０のトルクおよび／または速度の比の調節を容易にする。変調された動力は、出力動力シャフト６８によって、ＣＶＴ５０から伝達することができる。出力動力シャフト６８は、磁気クラッチ５２に動作可能に連結することができる。
【００２６】
次に図７を参照すると、一実施形態では、冷凍システム８０は、凝縮器８４、膨張弁８６および蒸発器８８を介して、冷媒などの作動流体を送出するように構成された圧縮機８２を含み得る。圧縮機８２は、ＣＶＴ９０に動作可能に連結することができる。ＣＶＴ９０は、例えば車両の原動機９２に動作可能に連結することができる。一実施形態では、ＣＶＴ９０は、制御継手９４に動作可能に連結されている。制御継手９４は、ＣＶＴ９０の特定の構成要素を調節するように構成された機械式リンク機構または電気機械式リンク機構であり得、それによってＣＶＴ９０の動作状態の変更を容易にする。一実施形態では、制御継手９４は、図６に示す第１のキャリア部材６４などの第１のキャリア部材に連結されたクレビス（ｃｌｅｖｉｓ）（図示せず）である。実施形態によっては、冷凍システム８０には、複動ピストン弁９６を設けることができる。弁９６は、ピストン９８を有する。ピストン９８は、制御継手９４に動作可能に連結することができる。弁９６は、ピストン９８の一方の側に位置する第１のチャンバ９７を有し得る。第１のチャンバ９７は、冷凍システム８０の低圧にさらされるように構成することができる。例えば、第１のチャンバ９７は、蒸発器８８の出口の冷媒の動作圧と同じ圧力を実質的に有し得る。弁９６は、ピストン９８の別の側に位置する第２のチャンバ９９を有し得る。第２のチャンバ９９は、冷凍システム８０の高圧にさらされるように構成することができる。例えば、第２のチャンバ９９は、凝縮器８４の入口の冷媒の動作圧と同じ圧力を実質的に有し得る。他の実施形態では、ピストン９８を中立位置に戻し、またはピストン９８の予め設定された位置を与えるために、ピストン９８をバネ（図示せず）に連結することができる。さらに他の実施形態では、ピストン９８を中立位置に戻し、またはピストン９８の予め設定された位置を与えるために、ピストン９８を負圧室（図示せず）に動作可能に連結することができる。
【００２７】
冷凍システム８０の動作中、第１のチャンバ９７と第２のチャンバ９９との間に発生した差圧は、弁９６内のピストン９８の変位を生成し得る。ピストン９８の変位は、制御継手９４を介して移動させ、ＣＶＴ９０の動作状態の変更を容易にする。第１のチャンバ９７と第２のチャンバ９９との間に発生した差圧は、冷凍システム８０内の冷媒の熱力学状態によって発生することに留意されたい。
【００２８】
次に図８を参照すると、一実施形態では、冷凍システム１００は、凝縮器１０４、膨張弁１０６および蒸発器１０８を介して冷媒を送出するように構成された圧縮機１０２を有し得る。圧縮機１０２は、ＣＶＴ１１０に動作可能に連結することができる。ＣＶＴ１１０は、原動機１１１から圧縮機１０２へのトルクおよび／または速度を変調することができる。一実施形態では、ＣＶＴ１１０は、ＣＶＴ制御継手１１２に動作可能に連結されている。ＣＶＴ制御継手１１２は、ＣＶＴ１１０の特定の構成要素を調節するように構成された機械式リンク機構または電気機械式リンク機構であり得る。冷凍システム１００には、ピストン１１５を有する複動ピストン弁１１４を設けることができる。弁１１４は、ＣＶＴ制御継手１１２に連結することができる。一実施形態では、冷凍システム１００には、制御弁１１６が設けられている。制御弁１１６は、弁１１４と流体連通している。実施形態によっては、制御弁１１６は、圧縮機１０２の入口側の圧力１１７と、圧縮機１０２の出口側の圧力１１８とを検知するように構成されている。言いかえれば、制御弁１１６は、冷凍システム１００の差圧を検知することができる。実施形態によっては、制御弁１１６は、圧縮機１０２から信号１１９を受け取るように構成することができる。制御弁１１６は、弁１１４の第１のチャンバ１２１に第１の制御圧力１２０を供給することができる。制御弁１１６は、弁１１４の第２のチャンバ１２３に第２の制御圧力１２２を供給することができる。実施形態によっては、制御弁１１６は、さらに油圧アキュムレータ（図示せず）に連結することができる。アキュムレータは、圧縮機１０２からの起こり得る高圧放出を管理し、かつＣＶＴ１１０の滑りを防ぐために、使用することができる。他の実施形態では、制御弁１１４は、動作中、負荷に基づいた軸方向の力を供給するために、ＣＶＴ１１０（図示せず）の軸力生成構成要素に連結することができる。
【００２９】
冷凍システム１００の動作中、圧縮機１０２全体にわたって発生した差圧は、制御弁１１６を介して弁１１４に伝えることができる。第１のチャンバ１２１と第２のチャンバ１２３との間に発生した差圧は、ピストン１１５の変位を生成し得る。ピストン１１５の変位は、ＣＶＴ制御継手１１２によってＣＶＴ１１０に移動させることができ、それによってＣＶＴ１１０の動作状態の変更を容易にする。実施形態によっては、制御弁１１６により、第１のチャンバ１２１と第２のチャンバ１２３との間の圧力差の大きさが、圧縮機１０２全体にわたる圧力差の大きさと異なり得ることに留意されたい。
【００３０】
次に図９を参照すると、一実施形態では、実質的に閉じたハウジング１３０を、例えば、とりわけ冷凍システム用のスクロール圧縮機を支持するために使用することができる。ハウジング１３０には、吸込口１３２および吐出口１３８が設けられている。吸込口１３２および吐出口１３８は、典型的には圧縮機の中、および圧縮機の外に、Ｒ１３４Ａなどの冷媒を送る。ハウジング１３０には、複数の穴部またはチャンネル１３６を有するアダプタプレート１３４を備えることができる。アダプタプレート１３４は、冷媒流が圧縮機スクロールおよびＣＶＴの全体に広がることを可能にする吸込口１３２への接続を行う。チャンネル１３６は、アダプタプレート１３４の一方の端部で収束し得る。例えば、チャンネル１３６の収束は、吸込口１３２に近接し得る。チャンネル１３６は、アダプタプレート１３４の他方の端部で分岐し得る。一実施形態では、アダプタプレート１３４は、ハウジング１３０の内部に位置する。冷媒の流れは、ハウジング１３０内の圧縮機構成要素およびＣＶＴ構成要素を冷却する。
【００３１】
上記の説明では、特定の構成要素またはサブアセンブリに寸法を提供したことに留意されたい。最良のモードなどの、特定の法的要件に可能な限り最善に準拠するため、記載した寸法または寸法の範囲を提供する。しかしながら、本明細書で説明した実施形態の範囲は、特許請求の範囲の文言によってのみ決定されるべきであり、したがって、いずれか１つの特許請求の範囲が特定の寸法、またはその範囲、特許請求の範囲の特徴を示さない限り、記述した寸法のいずれも、本発明の実施形態に対する限定と考えられるべきではない。
【００３２】
先の記述は、本開示の特定の実施形態を詳述している。しかしながら、文中の先の記述がどれほど詳細であっても、本開示は多くの方法で実施することができることが理解されるであろう。上でも述べているように、本開示の特定の特徴または態様について記述する場合に特定の用語を使用することは、その用語が関連している本開示の特徴または態様の任意の特定の特性を含むように限定するために、用語を本明細書で再定義していることを示唆するものととられるべきではないことに留意されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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