(57)【要約】【課題】  流体を加圧して吐出するポンプモードと、膨張時の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードとを兼ね備えるものにおいて、ポンプモード実行時における能力を満足すると共に、モータモード実行時における効率向上を可能とする流体機械を提供する。【解決手段】  駆動源２０からの回転力を受けて流体を加圧して吐出するポンプモード、および膨張時の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードを兼ね備えるポンプモータ機構１００を有する流体機械であって、ポンプモードが実行される時に、駆動源２０からの回転力の回転数を増速してポンプモータ機構１００に伝達する変速機構４００を設ける。【選択図】    図２
2005248809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源（２０）からの回転力を受けて流体を加圧して吐出するポンプモード、および膨張時の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードを兼ね備えるポンプモータ機構（１００）を有する流体機械であって、
前記ポンプモードが実行される時に、前記駆動源（２０）からの回転力の回転数を増速して前記ポンプモータ機構（１００）に伝達する変速機構（４００）を設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記駆動源（２０）は、外部に配設されて作動する外部駆動源（２０）であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記モータモードが実行される時に、出力される前記機械的エネルギーを所定形態のエネルギーに回生する回生機構（２００）が設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記回生機構（２００）は、前記機械的エネルギーを電気エネルギーに回生する回転電機（２００）であることを特徴とする請求項３に記載の流体機械。
【請求項５】
前記ポンプモータ機構（１００）、前記変速機構（４００）、前記回生機構（２００）は、ハウジング（１０１、１０２、２３０）内に一体的に形成される、あるいは、同軸上に配置される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流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を加圧して吐出するポンプモードと、膨張時の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械に関するもので、熱エネルギーを回収するランキンサイクル等の熱回収システムを備える蒸気圧縮式冷凍機用の膨脹機一体型圧縮機に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機では、例えば、特許文献１に示されるように、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機を膨脹機と兼用した構成（圧縮／膨張機）としており、ランキンサイクルにてエネルギー回収を行う場合には、圧縮機を膨張機として使用している。
【特許文献１】特許第２５４０７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような圧縮／膨張機の容量は、通常、蒸気圧縮式冷凍機作動時を前提にして、圧縮機として必要とされる容量に設定されるため、膨張機としてはその容量に自ずと決定される。よって、膨張機としての設計自由度が減り、エネルギー回収時において最適な効率を確保するのが難しかった。
【０００４】
具体的には、ランキンサイクル作動時の圧力は、蒸気圧縮式冷凍機作動時の圧力よりも高いので、ガスの循環量（重量流量）が同等であっても体積流量が小さく成ることから、圧縮／膨張機を膨張機として使用する時の回転数が低下し、一回転当たりの漏れの寄与度が大きくなり（漏れ速度が膨張速度を上回り）、その分、膨張機としての効率が低下する。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、流体を加圧して吐出するポンプモードと、膨張時の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードとを兼ね備えるものにおいて、ポンプモード実行時における能力を満足すると共に、モータモード実行時における効率向上を可能とする流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、駆動源（２０）からの回転力を受けて流体を加圧して吐出するポンプモード、および膨張時の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードを兼ね備えるポンプモータ機構（１００）を有する流体機械であって、ポンプモードが実行される時に、駆動源（２０）からの回転力の回転数を増速してポンプモータ機構（１００）に伝達する変速機構（４００）を設けたことを特徴としている。
【０００８】
これにより、増速される回転数によってポンプモード実行時における吐出量を稼ぐことができるので、一回転当りの容量を小さく設定することができる。よって、モータモード実行時においては流体の体積流量に合わせた容量でポンプモータ機構（１００）を作動させることができるので、回転数の低下を防止し、一回転当りの洩れの寄与度を小さくして（流体の洩れ速度よりも膨張速度を速くして）効率を向上させることができる。
【０００９】
即ち、ポンプモード実行時における能力を満足すると共に、モータモード実行時における効率向上を可能とする流体機械（１０）とすることができる。
【００１０】
そして、請求項２に記載の発明のように、駆動源（２０）としては、外部に配設されて作動する外部駆動源（２０）を用いるのが良い。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、モータモードが実行される時に、出力される機械的エネルギーを所定形態のエネルギーに回生する回生機構（２００）が設けられたことを特徴としており、これにより、エネルギーの有効活用が可能となる。
【００１２】
そして、請求項４に記載の発明のように、回生機構（２００）としては、機械的エネルギーを電気エネルギーに回生する回転電機（２００）とするのが良い。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、ポンプモータ機構（１００）、変速機構（４００）、回生機構（２００）は、ハウジング（１０１、１０２、２３０）内に一体的に形成される、あるいは、同軸上に配置されることを特徴としており、これにより、小型の流体機械（１０）とすることができる。
【００１４】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
本実施形態は、ランキンサイクルを備える車両用蒸気圧縮式冷凍機に本発明に係る流体機械を適用したものであって、図１は本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機を示す模式図である。
【００１６】
そして、本実施形態に係るランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機は、走行用動力を発生させる熱機関を成すエンジン２０で発生した廃熱からエネルギーを回収すると共に、蒸気圧縮式冷凍機で発生した冷熱および温熱を空調に利用するものである。以下、ランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機について述べる。
【００１７】
膨脹機一体型圧縮機１０は、気相冷媒を加圧して吐出するポンプモードと、過熱蒸気冷媒の膨張時の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械であり、放熱器１１は、膨脹機一体型圧縮機１０の吐出側（後述する高圧ポート１１０）に接続されて放熱しながら冷媒を冷却する放冷器である。尚、膨脹機一体型圧縮機１０の詳細については後述する。
【００１８】
気液分離器１２は放熱器１１から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するレシーバであり、減圧器１３は気液分離器１２で分離された液相冷媒を減圧膨脹させるもので、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧すると共に、膨脹機一体型圧縮機１０がポンプモードで作動している時に膨脹機一体型圧縮機１０に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。
【００１９】
蒸発器１４は、減圧器１３にて減圧された冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱器であり、これらの膨脹機一体型圧縮機１０、放熱器１１、気液分離器１２、減圧器１３および蒸発器１４等にて低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機が構成される。
【００２０】
加熱器３０は、膨脹機一体型圧縮機１０と放熱器１１とを繋ぐ冷媒回路に設けられて、この冷媒回路を流れる冷媒とエンジン冷却水とを熱交換することにより冷媒を加熱する熱交換器であり、三方弁２１によりエンジン２０から流出したエンジン冷却水を加熱器３０に循環させる場合と循環させない場合とが切替えられる。三方弁２１は図示しない電子制御装置により制御される。
【００２１】
第１バイパス回路３１は、気液分離器１２で分離された液相冷媒を加熱器３０のうち放熱器１１の冷媒入口側に導く冷媒通路であり、この第１バイパス回路３１には、液相冷媒を循環させるための液ポンプ３２および気液分離器１２側から加熱器３０側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁３１ａが設けられている。尚、液ポンプ３２は、本実施形態では、電動式のポンプを採用していおり、図示しない電子制御装置により制御される。
【００２２】
また、第２バイパス回路３３は、膨脹機一体型圧縮機１０がモータモードで作動するときの冷媒出口側（後述する低圧ポート１１１）と放熱器１１の冷媒入口側とを繋ぐ冷媒通路であり、この第２バイパス回路３３には、膨脹機一体型圧縮機１０側から放熱器１１の冷媒入口側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁３３ａが設けられている。
【００２３】
尚、逆止弁１４ａは蒸発器１４の冷媒出口側から膨脹機一体型圧縮機１０がポンプモードで作動する時、冷媒吸入側（後述する低圧ポート１１１）にのみ冷媒が流れることを許容するものである。また、開閉弁３４は冷媒通路を開閉する電磁式のバルブであり、図示しない電子制御装置により制御される。
【００２４】
因みに、水ポンプ２２はエンジン冷却水を循環させるもので、ラジエータ２３はエンジン冷却水と外気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却する熱交換器である。尚、水ポンプ２２はエンジン２０から動力を得て稼動する機械式のポンプであるが、電動モータにて駆動される電動ポンプを用いても良いことは言うまでもない。また、図１では、ラジエータ２３を迂回させて冷却水を流すバイパス回路及びこのバイパス回路に流す冷却水量とラジエータ２３に流す冷却水量とを調節する流量調整弁は省略されている。
【００２５】
次に、膨脹機一体型圧縮機１０の詳細について述べる。
【００２６】
図２は膨脹機一体型圧縮機１０の断面図であり、膨脹機一体型圧縮機１０は、流体（本実施形態では、気相冷媒）を圧縮または膨脹させるポンプモータ機構１００、回転エネルギーが入力されることにより電気エネルギーを出力し、電力が入力されることにより回転エネルギーを出力する回転電機２００、外部駆動源（駆動減）を成すエンジン２０からの動力を断続可能にポンプモータ機構１００側に伝達する動力伝達機構を成す電磁クラッチ３００、並びにポンプモータ機構１００、回転電機２００および電磁クラッチ３００間における動力伝達経路を切替えると共に、その回転動力の回転数を減速又は増速して伝達する遊星歯車機構から成る変速機構４００等から構成されている。
【００２７】
ここで、回転電機２００はステータ２１０およびステータ２１０内で回転するロータ２２０等から成るもので、ステータ２１０は巻き線が巻かれたステータコイルであり、ロータ２２０は永久磁石が埋設されたマグネットロータである。
【００２８】
そして、本実施形態では、回転電機２００は、ステータ２１０に電力が供給された場合にはロータ２２０を回転させてポンプモータ機構１００を駆動する電動モータとして作動し、ロータ２２０を回転させるトルクが入力された場合には電力を発生させる発電機（本発明の回生機構に対応）として作動する。
【００２９】
また、電磁クラッチ３００は、Ｖベルトを介してエンジン２０からの動力を受けるプーリ部３１０、磁界を発生させる励磁コイル３２０、および励磁コイル３２０により誘起された磁界により電磁力により変位するフリクションプレート３３０等から成るもので、エンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋ぐときは励磁コイル３２０に通電し、エンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離すときは励磁コイル３２０への通電を遮断する。
【００３０】
また、ポンプモータ機構１００は、周知のスクロール型圧縮機構と同一構造を有するもので、具体的には、ミドルハウジング１０１を介して回転電機２００のステータハウジング２３０に対して固定された固定スクロール（ハウジング）１０２、ミドルハウジング１０１と固定スクロール１０２との間の空間で旋回変位する可動部材を成す旋回スクロール１０３、および作動室Ｖと高圧室１０４とを連通させる連通路１０５、１０６を開閉する弁機構１０７等から成るものである。
【００３１】
ここで、固定スクロール１０２は、板状の基板部１０２ａおよび基板部１０２ａから旋回スクロール１０３側に突出した渦巻状の歯部１０２ｂを有して構成され、一方、旋回スクロール１０３は、歯部１０２ｂに接触して噛み合う渦巻状の歯部１０３ｂ、および歯部１０３ｂが形成された基板部１０３ａを有して構成されており、両歯部１０２ｂ、１０３ｂが接触した状態で旋回スクロール１０３が旋回することにより、両スクロール１０２、１０３により構成された作動室Ｖの体積が拡大縮小する。
【００３２】
シャフト１０８は、一方の長手方向端部に回転中心軸に対して偏心した偏心部１０８ａを有するクランクシャフトであり、この偏心部１０８ａは、ブッシング１０３ｄおよびベアリング１０３ｃ等を介して旋回スクロール１０３に連結されている。
【００３３】
尚、ブッシング１０３ｄは、偏心部１０８ａに対して僅かに変位することができるものであり、旋回スクロール１０３に作用する圧縮反力により、両歯部１０２ｂ、１０３ｂの接触圧力が増大する向きに旋回スクロール１０３を変位させる従動クランク機構を構成するものである。
【００３４】
また、自転防止機構１０９は、シャフト１０８が１回転する間に旋回スクロール１０３が偏心部１０８ａ周りに１回転するようにするものである。このためシャフト１０８が回転すると、旋回スクロール１０３は、自転せずにシャフト１０８の回転中心軸周りを公転旋回し、且つ、作動室Ｖは、旋回スクロール１０３の外径側から中心側に変位するほど、その体積が縮小するように変化する。因みに、本実施形態では、自転防止機構１０９としてピン−リング（ピン−ホール）式を採用している。
【００３５】
また、連通路１０５は、ポンプモード時に最小体積となる作動室Ｖと高圧室１０４とを連通させて圧縮された冷媒を吐出する吐出ポートであり、連通路１０６はモータモード時に最小体積となる作動室Ｖと高圧室１０４とを連通させて高圧室１０４に導入された高温、高圧の冷媒、つまり過熱蒸気を作動室Ｖに導く流入ポートである。
【００３６】
また、高圧室１０４は連通路１０５（以下、吐出ポート１０５と呼ぶ）から吐出された冷媒の脈動を平滑化する吐出室の機能を有するものであり、この高圧室１０４には、加熱器３０および放熱器１１側に接続される高圧ポート１１０が設けられている。
【００３７】
尚、蒸発器１４および第２バイパス回路３３側に接続される低圧ポート１１１は、ステータハウジング２３０に設けられてステータハウジング２３０内を経由してステータハウジング２３０と固定スクロール１０２との間の空間に連通している。
【００３８】
また、吐出弁１０７ａは、吐出ポート１０５の高圧室１０４側に配置されて吐出ポート１０５から吐出された冷媒が高圧室１０４から作動室Ｖに逆流することを防止するリード弁状の逆止弁であり、ストッパ１０７ｂは吐出弁１０７ａの最大開度を規制する弁止板であり、吐出弁１０７ａおよびストッパ１０７ｂはボルト１０７ｃにて基板部１０２ａに固定されている。
【００３９】
スプール１０７ｄは、連通路１０６（以下、流入ポート１０６と呼ぶ）を開閉する弁体であり、電磁弁１０７ｅは低圧ポート１１１側と背圧室１０７ｆとの連通状態を制御することにより背圧室１０７ｆ内の圧力を制御する制御弁であり、バネ１０７ｇは流入ポート１０６を閉じる向きの弾性力をスプール１０７ｄに作用させる弾性手段であり、絞り１０７ｈは所定の通路抵抗を有して背圧室１０７ｆと高圧室１０４とを連通させる抵抗手段である。
【００４０】
そして、電磁弁１０７ｅを開くと、背圧室１０７ｆの圧力が高圧室１０４より低下してスプール１０７ｄがバネ１０７ｇを押し縮めながら紙面右側に変位するので、流入ポート１０６が開く。尚、絞り１０７ｈでの圧力損失は非常に大きいので、高圧室１０４から背圧室１０７ｆに流れ込む冷媒量は無視できるほど小さい。
【００４１】
逆に、電磁弁１０７ｅを閉じると、背圧室１０７ｆの圧力と高圧室１０４との圧力が等しくなるので、スプール１０７ｄはバネ１０７ｇの力により紙面左側に変位するので、流入ポート１０６が閉じる。つまり、スプール１０７ｄ、電磁弁１０７ｅ、背圧室１０７ｆ、バネ１０７ｇおよび絞り１０７ｈ等により流入ポート１０６を開閉するパイロット式の電気開閉弁が構成される。
【００４２】
また、変速機構４００は、中心部に設けられたサンギヤ４０１と、サンギヤ４０１の外周で自転しつつ公転するピニオンギヤ４０２ａに連結されるプラネタリーキャリヤ４０２と、ピニオンギヤ４０２ａの更に外周に設けられたリング状のリングギヤ４０３とから成るものである。
【００４３】
そして、サンギヤ４０１は、回転電機２００のロータ２２０と一体化され、プラネタリーキャリヤ４０２は、電磁クラッチ３００のフリクションプレート３３０と一体的に回転するシャフト３３１に一体化され、更に、リングギヤ４０３は、シャフト１０８の他方の長手方向端部（反偏心部側）に一体化されている。
【００４４】
また、ワンウェイクラッチ５００は、シャフト３３１が一方向（プーリ部３１０の回転方向）にのみ回転することを許容するもので、軸受３３２はシャフト３３１を回転可能に支持するもので、軸受４０４はサンギヤ４０１、つまりロータ２２０をシャフト３３１に対して回転可能に支持するものであり、軸受４０５はシャフト３３１（プラネタリーキャリヤ４０２）をシャフト１０８に対して回転可能に支持するものであり、軸受１０８ｂはシャフト１０８をミドルハウジング１０１対して回転可能に支持するものである。
【００４５】
また、リップシール３３３は、シャフト３３１とステータハウジング２３０との隙間から冷媒がステータハウジング２３０外に漏れ出すことを防止する軸封装置である。
【００４６】
次に、本実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機１０の作動およびその作用効果について述べる。
【００４７】
１．ポンプモード
このモードは、シャフト１０８に回転力を与えることによりポンプモータ機構１００の旋回スクロール１０３を旋回させて冷媒を吸入圧縮する運転モードである。
【００４８】
具体的には、液ポンプ３２を停止させた状態で開閉弁３４を開き、三方弁２１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３０側に循環させないようにする。また、電磁弁１０７ｅを閉じてスプール１０７ｄによって流入ポート１０６を閉じた状態でシャフト１０８を回転させるようにする。
【００４９】
これにより、膨脹機一体型圧縮機１０は、周知のスクロール型圧縮機と同様に、低圧ポート１１１から冷媒を吸引して作動室Ｖにて圧縮した後、吐出ポート１０５から高圧室１０４に圧縮した冷媒を吐出し、高圧ポート１１０から圧縮された冷媒を放熱器１１側に吐出する。
【００５０】
この時、シャフト１０８に回転力を与えるに当たっては、主に電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋いでエンジン２０の動力により回転力を与える場合と、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離して回転電機２００により回転力を与える場合とがある。
【００５１】
そして、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋いでエンジン２０の動力により回転力を与える場合には、電磁クラッチ３００に通電して電磁クラッチ３００を繋ぐと共に、サンギヤ４０１、つまりロータ２２０が回転しない程度のトルクがロータ２２０に発生するように回転電機２００に通電する。
【００５２】
これにより、プーリ部３１０に伝達されたエンジン２０の回転力は、変速機構４００にて増速されてポンプモータ機構１００に伝達され、ポンプモータ機構１００を圧縮機として稼動させる（図３中のエンジン駆動圧縮）。
【００５３】
尚、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離して回転電機２００により回転力を与える場合には、電磁クラッチ３００への通電を遮断して電磁クラッチ３００を切った状態で回転電機２００に通電して、プーリ部３１０の回転方向とは逆回転方向に作動させることで、ポンプモータ機構１００を圧縮機として稼動させる。
【００５４】
この時、シャフト３３１（プラネタリーキャリヤ４０２）は、ワンウェイクラッチ５００によりロックされ回転しないので、回転電機２００の回転力は、変速機構４００にて減速されてポンプモータ機構１００に伝達される（図３中の電動圧縮）。
【００５５】
そして、高圧ポート１１０から吐出される冷媒は、加熱器３０→開閉弁３４→放熱器１１→気液分離器１２→減圧器１３→蒸発器１４→逆止弁１４ａ→膨脹機一体型圧縮機１０の低圧ポート１１１の順に循環（冷凍サイクルを循環）し、蒸発器１４の吸熱による冷房（あるいは放熱器１１の放熱による暖房）が行われる。尚、加熱器３０にエンジン冷却水が循環しないので、加熱器３０にて冷媒は加熱されず、加熱器３０は単なる冷媒通路として機能する。
【００５６】
２．モータモード
このモードは、高圧室１０４に加熱器３０にて加熱された高圧の過熱蒸気冷媒をポンプモータ機構１００に導入して膨脹させることにより、旋回スクロール１０３を旋回させてシャフト１０８を回転させ、機械的出力を得るものである。
【００５７】
尚、本実施形態では、得られた機械的出力によりロータ２２０を回転させて回転電機２００により発電し、その発電された電力を蓄電器に蓄えるようにしている。
【００５８】
具体的には、開閉弁３４を閉じた状態で液ポンプ３２を稼動させ、三方弁２１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３０側に循環させるようにする。また、膨張機一体型圧縮機１０の電磁クラッチ３００への通電を遮断して電磁クラッチ３００を切った状態で電磁弁１０７ｅを開いてスプール１０ｄによって流入ポート１０６を開き、高圧室１０４に加熱器３０にて加熱された高圧の過熱蒸気冷媒を流入ポート１０６を経由させて作動室Ｖに導入して膨脹させる。
【００５９】
これにより、過熱蒸気の膨脹により旋回スクロール１０３がポンプモード実行時の逆向きに回転するので、膨脹を終えて圧力が低下した冷媒は、低圧ポート１１１から放熱器１１側に流出すると共に、旋回スクロール１０３に与えられた回転エネルギーは、変速機構４００にて増速されて回転電機２００のロータ２２０に伝達される。
【００６０】
この時、シャフト３３１（プラネタリーキャリヤ４０２）は、ワンウェイクラッチ５００によりロックされ回転しないので、旋回スクロール１０３の回転力は、変速機構４００にて増速されて回転電気２００に伝達される（図３中の膨張回生）。
【００６１】
そして、低圧ポート１１１から流出される冷媒は、第２バイパス回路３３→逆止弁３３ａ→放熱器１１→気液分離器１２→第１バイパス回路３１→逆止弁３１ａ→液ポンプ３２→加熱器３０→膨脹機一体型圧縮機１０（高圧ポート１１０）の順に循環することになる（ランキンサイクルを循環）。尚、液ポンプ３２は、加熱器３０にて加熱されて生成された過熱蒸気冷媒が気液分離器１２側に逆流しない程度の圧力にて液相冷媒を加熱器３０に送り込む。
【００６２】
ところで、上記のようにランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機に膨張機を圧縮機と兼用した膨張機一体型圧縮機１０を用いたものにおいては、図４に示すように、ランキンサイクルの圧力は冷凍サイクルの圧力より高いものと成る。仮に同じ冷媒循環量でポンプモードとモータモードとを実行した場合に、モータモード実行時の方が圧力が高い分、体積流量が小さくなり（高密度）、モータモード実行時の回転数は低くなるので、漏れ速度が膨張速度を上回り、同一の漏れ隙間でもその漏れへの寄与度が大きく成り、最適な効率を確保するのが難しかった。
【００６３】
しかしながら、本発明においては、ポンプモード実行時に、電磁クラッチ３００に伝達されたエンジン２０の回転力は、変速機構４００にて増速されてポンプモータ機構１００に伝達されるので、増速される回転数によって圧縮吐出量を稼ぐことができ、一回転当りの容量を小さく設定することができる。
【００６４】
よって、モータモード実行時においては、冷媒の体積流量が小さくなってもそれに合わせた容量で作動させることができるので、回転数の低下を防止し、一回転当りの漏れの寄与度を小さくして（流体の洩れ速度よりも膨張速度を速くして）効率を向上させることができる。
【００６５】
総じて、ポンプモード実行時における冷凍能力を満足すると共に、モータモード実行時における効率向上を可能とする膨張機一体型圧縮機１０とすることができる。
【００６６】
また、モータモード実行時に得られる機械的エネルギーを回転電機２００で発電して、その電力を蓄電器に蓄えるようにしているので、エンジン２０の排熱を有効に活用することができる。
【００６７】
また、ポンプモータ機構１００、変速機構４００、回転電機２００を同軸上に配置し、各ハウジング１０１、２３０、固定スクロール１０２内に収容して一体的に形成しているので、小型の膨張機一体型圧縮機１０とすることができる。
【００６８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、変速機構４００として遊星歯車機構を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＣＶＴ（ベルト式無段変速機構）やベルトを用いないトロイダル方式の変速機構等の変速比を変更できる変速機構を用いても良い。
【００６９】
また、上述の実施形態では、スクロール型のポンプモータ機構１００を採用したが、本発明はこれに限定されるものはなく、ロータリ型、ピストン型、ベーン型等のその他の形式のポンプモータ機構にも適用することができる。
【００７０】
また、上述の実施形態では、膨脹機一体型圧縮機１０にて回収したエネルギーを蓄電器にて蓄えたが、フライホィールによる運動エネルギーまたはバネにより弾性エネルギー等の機械的エネルギーとして蓄えても良い。
【００７１】
また、ランキンサイクルを備える車両用蒸気圧縮式冷凍機に本発明に係る流体機械を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係るランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機の作動を示す共線図である。
【図４】ポンプモード実行時およびモータモード実行時における冷媒の状態変化を示す圧力−エンタルピ線図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  膨張機一体型圧縮機（流体機械）
２０  エンジン（駆動源、外部駆動源）
１００  ポンプモータ機構
１０１  ミドルハウジング
１０２  固定スクロール（ハウジング）
２００  回転電機（回生機構）
２３０  ステータハウジング
４００  変速機構
【図１】
2005248809.tif 000003
【図２】
2005248809.tif 000004
【図３】
2005248809.tif 000005
【図４】
2005248809.tif 000006