JPH10306948A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却システムをオ−プンサイクル化して効率
を高め、構造簡単で低コストにし、組付け性を向上させ
る。 【解決手段】 空気を圧縮する圧縮機９と、圧縮機９で
発生した高温高圧の空気を冷却する冷却器１１と、冷却
器１１で冷却された冷気を断熱膨張させると共に、その
動翼６９が圧縮機９の動翼８１に連結された膨張機７
と、原動機の回転力を圧縮機９に伝達する変速機構５と
を備え、膨張機７を変速機構５と圧縮機９との間に配置
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、車室の
空調や冷凍車に用いられる冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】「機械工学便覧Ａ基礎編Ｂ応用編社団法
人日本機械学会１９９１年９月３０日発行Ｂ７−１４４
頁」に図４のようなガスタ−ビン２０１が記載されてい
る。

【０００３】又、「自動車工学全書６巻ロ−タリ−エン
ジン，ガスタ−ビン 株式会社 山海堂 昭和５５年１
月２０日発行１２０頁」に図５のようなガスタ−ビン２
０３が記載されている。

【０００４】図４のガスタ−ビン２０１は、燃焼器２０
５と、燃焼器２０５の燃焼ガスによって駆動されるタ−
ビン２０７と、タ−ビン２０７によって駆動される圧縮
機２０９と、タ−ビン２０７の回転を減速して出力シャ
フト２１１から取り出すプラネタリ−ギヤ式の減速機２
１３などから構成されている。

【０００５】圧縮機２０９はタ−ビン２０７と減速機２
１３との間に配置されている。

【０００６】又、圧縮機２０９のハウジング２１５は別
体に形成された吸い込み部２１７と吐き出し部２１９と
をボルト２２１で固定して構成されており、減速機２１
３のピニオンギヤ２２３はボルト２２５でハウジング２
１５に固定されたフランジ２２７に支持されている。

【０００７】又、タ−ビン２０７と圧縮機２０９の各ス
ラスト力を受けるスラストベアリングが減速機２１３側
に配置されている。

【０００８】又、図５のガスタ−ビン２０３は、燃焼器
２２９と、燃焼器２２９の燃焼ガスによって駆動される
タ−ビン２３１と、タ−ビン２３１によって駆動される
圧縮機２３３と、タ−ビン２３１の回転を減速して出力
シャフト２３５から取り出す減速ギヤ組２３７などから
構成されている。

【０００９】タ−ビン２３１は圧縮機２３３と減速ギヤ
組２３７との間に配置されている。

【００１０】又、タ−ビン２３１のロ−タ２３９と減速
ギヤ組２３７側のシャフト２４１は別体にされている。
このようにロ−タ２３９とシャフト２４１とを分割する
ことにより、燃焼ガスを受けるタ−ビン２３１側の熱を
減速ギヤ組２３７側へ伝導しにくくし、ギヤの噛み合い
やギヤのベアリング２４３、２４３への悪影響を防止し
ている。

【００１１】このようなガスタ−ビン２０１、２１３の
システムを空気を冷媒にした空調装置や冷凍装置などに
応用することが考えられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４のガスタ
−ビン２０１では、減速機２１３の隣に圧縮機２０９が
配置されており、減速機２１３のケ−シング２４３は内
部が大気圧で、圧縮機２０９が負圧を発生するから、こ
の負圧によってハウジング２４３から圧縮機２０９側に
オイルが洩れる恐れがある。

【００１３】従って、このシステムを空調装置や冷凍装
置などに適用した場合圧縮空気を膨張させて冷却する膨
張機（タ−ビン）からオイルが混入した冷気が空調室や
冷凍室に吹き出してくる。

【００１４】オイルが混入した冷気を利用するには、油
分離器を用いて冷気からオイルを取り除くか、又は、冷
却システムをクロ−ズドサイクルにする必要がある。

【００１５】油分離器を用いるとコスト高になり、クロ
−ズドサイクルにすると、エバポレ−タを用いて熱交換
をする必要があるから、冷却システムが複雑で大型にな
り、コスト高になると共に、効率（成績係数：ＣＯＰ）
が低下する。

【００１６】又、減速機２１３のシャフト２４５はベア
リング２４６、２４７で支持されており、シャフト２２
３の先端に形成された減速機２１３のサンギヤ２４９は
ベアリング２４６、２４７によって片持ち支持されてい
る。

【００１７】従って、ベアリング２４６からサンギヤ２
４９までの突き出し距離だけベアリング２４６の荷重が
大きくなり、こうして各ベアリング２４６、２４７の分
担荷重が異なるから、フリクションロスと駆動力のロス
とが増大し、耐久性が低下する。

【００１８】又、圧縮機２０９のハウジング２１５が吸
い込み部２１７と吐き出し部２１９とに別体になってお
り、減速機２１３のピニオンギヤ２２３がハウジング２
１５と別体のフランジ２２７に支持されているから、吸
い込み部２１７と吐き出し部２１９とフランジ２２７及
び減速機２１３の各ギヤの芯合わせのために高い加工精
度が要求され、加工コストが上昇する。

【００１９】又、ガスタ−ビン２０１はこれらの芯が狂
うと高速回転が不可能になると共に、振動によって耐久
性が低下する。

【００２０】更に、吸い込み部２１７と吐き出し部２１
９とフランジ２２７とを別体にすると、これらを固定す
るためのボルト２２１、２２５が必要でそれだけ部品点
数が増加し、組付け性も低下する。

【００２１】又、減速機２１３側にスラストベアリング
が配置されているから、ガスタ−ビン２０１は組付けが
難しい。その上、各部材の組付け誤差が圧縮機２０９と
タ−ビン２０７側に累積するから、各ロ−タとハウジン
グとの隙間が大きくなり、断熱温度効率が低下する。

【００２２】又、図５のガスタ−ビン２０３では、タ−
ビン２３１のロ−タ２３９と減速ギヤ組２３７側のシャ
フト２４１とが別体にされているから、ロ−タ２３９と
シャフト２４１との芯合わせのためにそれぞれに高い加
工精度が要求されると共に、それだけ部品点数が多くな
り、組付け精度と組付け性とが低下する。

【００２３】そこで、この発明は、オ−プンサイクル化
が可能であり、効率が高く、ベアリングの負担と駆動力
のロスとが軽減して耐久性が高く、構造簡単で、部品点
数が少なく、低コストで、組付け性のよい冷却装置の提
供を目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の冷却装置
は、空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で発生した高
温高圧の空気を冷却する冷却器と、冷却器で冷却された
空気を断熱膨張させると共に、その動翼が前記圧縮機の
動翼に連結された膨張機と、原動機の回転力を圧縮機に
伝達する変速機構とを備え、膨張機が変速機構と圧縮機
との間に配置されていることを特徴とする。

【００２５】このように、請求項１記載の冷却装置で
は、正圧が生じる膨張機を変速機構と圧縮機との間に配
置したから、圧縮機２０９が減速機２１３の隣に配置さ
れた図４の従来例と異なって、変速機構側から膨張機側
へのオイル洩れが防止され、冷気にオイルが混入しな
い。

【００２６】こうして、冷気を居住空間に直接吹き込む
ことが可能になり、冷却システムのオ−プンサイクル化
が可能になる。

【００２７】従って、冷気からオイルを取り除く油分離
器が不要であるからコストの上昇が防止され、又、エバ
ポレ−タを用いるクロ−ズドサイクルにする必要がない
から、冷却システムの構造が簡単で、小型軽量になり、
コストが低減され、効率（ＣＯＰ）の低下が避けられ
る。

【００２８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の冷
却装置であって、変速機構と膨張機と圧縮機とが共通の
軸上に配置されていることを特徴とし、請求項１の構成
と同等の効果を得る。

【００２９】これに加えて、変速機構と膨張機と圧縮機
とを共通の軸上に配置したから、タ−ビン２３１のロ−
タ２３９と減速ギヤ組２３７側のシャフト２４１とが分
割されている図５の従来例と異なって、部品点数が少な
く、分割シャフト間の芯合わせと高い加工精度が不要
で、組付け性もよい。

【００３０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の冷
却装置であって、膨張機と圧縮機との間に各ロ−タのス
ラスト力を受けるスラストベアリングが配置されたこと
を特徴とし、請求項２の構成と同等の効果を得る。

【００３１】これに加えて、スラストベアリングを膨張
機と圧縮機との間に配置したから、スラストベアリング
が減速機２１３側に配置されている図４の従来例と異な
って、組付け性が良いと共に、このスラストベアリング
によって各部材の組付け誤差が膨張機と圧縮機との間で
遮断され、組付け誤差の累積が防止されるから、それぞ
れのロ−タとハウジングとの隙間が適正に調整され、断
熱温度効率の低下が避けられる。

【００３２】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれか一項に記載の冷却装置であって、変速機
構のギヤが軸方向両側で支持されていることを特徴と
し、請求項１乃至請求項３のいずれかと同等の効果を得
る。

【００３３】これに加えて、変速機構のギヤを軸方向両
側で支持したから、減速機２１３のサンギヤ２４９がベ
アリング２４６、２４７によって片持ち支持されている
図４の従来例と異なって、各ベアリングに掛かる荷重が
均等になり、片方のベアリングだけに荷重が偏らなくな
るから、各ベアリングのフリクションロスと原動機の駆
動力ロスとが低減されると共に、耐久性が向上する。

【００３４】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４のいずれか一項に記載の発明であって、膨張機のハ
ウジングの吸い込み部と吐き出し部とが一体に形成され
ており、このハウジングが変速機構のギヤを支持してい
ることを特徴とし、請求項１乃至請求項４のいずれかと
同等の効果を得る。

【００３５】これに加えて、膨張機のハウジングの吸い
込み部と吐き出し部とを一体に形成し、このハウジング
で変速機構のギヤを支持するように構成したから、ハウ
ジング２１５が別体であり、減速機２１３のピニオンギ
ヤ２２３がハウジング２１５と別体のフランジ２２７に
支持されている図４の従来例と異なって、これらの芯合
わせと、高い加工精度とが不要になり、加工コストが低
減すると共に、芯の狂いと振動とが生じないから、高速
回転が可能になり、耐久性が向上する。

【００３６】更に、別体の部材を固定するためのボルト
類が不要であり、それだけ部品点数が低減され、組付け
性も向上する。

【００３７】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項５のいずれか一項に記載の冷却装置であって、膨張機
で生じた冷気を車室や居住空間の空調用、あるいは、冷
凍室の冷凍用に供し、これら冷房負荷又は冷凍負荷から
の暖気を圧縮機で圧縮することを特徴とし、請求項１乃
至請求項５のいずれかと同等の効果を得る。

【００３８】これに加えて、冷気を車室や居住空間のよ
うな冷房負荷の空調用や冷凍室のような冷凍負荷の冷凍
用に供するこの構成において、冷却システムをオ−プン
サイクル化し、冷気をそのまま負荷に吹き出すことが可
能な本発明の冷却装置は、特に有用である。

【００３９】更に、オ−プンサイクル化によって、構造
が簡単で、小型軽量で、低コストで、効率（ＣＯＰ）が
高い本発明の冷却装置は、車載用に好適である。

【００４０】

【発明の実施の形態】図１と図３とによって本発明の第
１実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、２、
３、５、６の特徴を備えている。図１はこの実施形態の
冷却装置１を示し、図３はこの冷却装置１を用いた冷却
システムを示している。この冷却装置１は空気を冷媒に
用いており、オゾン層を破壊しないフロンレスの冷却シ
ステムを構成している。なお、左右の方向は図１での左
右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示され
ていない。

【００４１】この冷却システムは車両に用いられてお
り、図３のように、冷却装置１とその駆動力源２と負荷
３から構成されている。駆動力源２はエンジン又は車載
のバッテリで駆動される電動モ−タであり、負荷３は車
室（冷房負荷）又は冷凍車の冷凍（冷凍負荷）である。

【００４２】図１のように、冷却装置１は、入力プ−リ
４、プラネタリ−ギヤ式の増速機構５（変速機構）、遠
心式タ−ビン７（膨張機）、遠心式コンプレッサ９（圧
縮機）、冷却器１１などから構成されている。

【００４３】増速機構５とタ−ビン７とコンプレッサ９
は、この順序で、インペラシャフト１３（共通の軸）上
に配置されている。

【００４４】増速機構５はケ−シング１５に収納されて
おり、ケ−シング１５にはオイル溜りが設けられてい
る。

【００４５】タ−ビン７のハウジング１７は一体に形成
されている。ハウジング１７のフランジ部１９は０リン
グ２１を介してケ−シング１５に嵌入しており、ケ−シ
ング１５の周溝２３に係合する連結部材２５とボルト２
７とによってケ−シング１５に固定されている。

【００４６】又、ハウジング１７の右端部にはフランジ
２９が押さえ部材３１とボルト３３とによって固定され
ている。コンプレッサ９のハウジング３５はその左端部
を押さえ部材３６とボルト３７とによってフランジ２９
に固定されている。

【００４７】入力プ−リ４はプ−リ本体３９とハブ４１
とをボルト４３で固定して形成されており、増速機構５
の入力軸４５にキ−４７とナット４９とで固定されてい
る。

【００４８】入力プ−リ４はエンジンのクランクシャフ
トに連結された他側のプ−リにベルトを介して連結され
ており、エンジンの駆動力によって回転駆動される。

【００４９】入力軸４５はベアリング５１によって増速
機構５のケ−シング１５に支承されており、入力軸４５
とケ−シング１５との間にはシ−ル５３が配置され、オ
イル洩れを防止している。

【００５０】増速機構５は、フランジ部５５を介して入
力軸４５と一体に形成されたインタ−ナルギヤ５７と、
周方向等間隔に配置された複数個のピニオンギヤ５９
と、インペラシャフト１３に形成されたサンギヤ６１と
を備えている。これらはヘリカルギヤで構成されてい
る。

【００５１】増速機構５の各ギヤの噛み合い部はオイル
溜りから撥ね上げたオイルによって潤滑される。

【００５２】ピニオンギヤ５９はベアリング６３を介し
てピニオンシャフト６５に支承されている。ピニオンシ
ャフト６５はハウジング１７のフランジ部１９に支持さ
れている。

【００５３】インペラシャフト１３には、サンギヤ６１
の右側から、ブッシュ６７、タ−ビン７のインペラ６９
（動翼）、ブッシュ７１、リング７３、７５、ブッシュ
７７、７９、コンプレッサ９のインペラ８１（動翼）が
装着され、ナット８３で固定されている。

【００５４】各インペラ６９、８１はインペラシャフト
１３上で直結されていると共に、それぞれのスラスト力
が打ち消し合うように、反対向きに配置されている。

【００５５】ハウジング１７のフランジ部１９にはベア
リングホルダ８５が圧入され、ボルト８６で固定されて
いる。ベアリングホルダ８５とブッシュ６７との間、及
び、フランジ２９とブッシュ７７との間には、ラジアル
ベアリングであるフロ−ティングブッシュ８７、８９が
それぞれ配置されており、インペラシャフト１３及びそ
の上に固定された各部材を回転自在に支承している。

【００５６】又、リング７３、７５の間に形成された溝
９１にはスラストワッシャ９３（スラストベアリング）
が係合し、インペラシャフト１３に掛かるインペラ６
９、８１のスラスト力及び増速機構５のサンギヤ６１の
噛み合いスラスト力を受けている。

【００５７】上記のように、インペラ６９、８１は反対
向きに取り付けられて各スラスト力が互いに打ち消し合
うから、スラストワッシャ９３と溝９１とに掛かる負担
が低減され、これらの耐久性を大幅に向上させている。

【００５８】ケ−シング１５とフランジ２９にはオイル
プラグ９５、９７が取り付けられており、フランジ部１
９とベアリングホルダ８５及びフランジ２９にはそれぞ
れ油路９９、１０１が形成されている。各フロ−ティン
グブッシュ８７、８９には、オイルプラグ９５、９７と
各油路９９、１０１を介して、外部のオイルポンプから
加圧オイルが供給され、オイルフィルムダンパが形成さ
れる。

【００５９】各フロ−ティングブッシュ８７、８９はこ
のオイルフィルムダンパによってフロ−ティング支持さ
れ、振動を吸収しながらインペラシャフト１３を支承す
る。

【００６０】フロ−ティングブッシュ８７の加圧オイル
は、その左端側から増速機構５にも送られて各ギヤの噛
み合い部を潤滑し、オイル溜りに戻る。更に、オイルの
一部は入力軸４５の油路１０２からベアリング５１とシ
−ル５３に送られてこれらを潤滑する。

【００６１】又、フロ−ティングブッシュ８９の加圧オ
イルは溝１０３からスラストワッシャ９３の油路１０５
にも供給され、スラストワッシャ９３と溝９１（リング
７３、７５）との摺動部を潤滑する。

【００６２】又、オイルフィルムダンパのオイルは、フ
ロ−ティングブッシュ８７側では帰り油路１０７を通っ
てケ−シング１５のオイル溜りに戻り、フロ−ティング
ブッシュ８９側では油路１０９からオイルドレン１１を
介して外部に排出される。

【００６３】ブッシュ６７とベアリングホルダ８５との
間にはシ−ル１１３が配置されており、ケ−シング１５
からのオイル漏れとタ−ビン７からのエア洩れとを防止
している。

【００６４】これに加えて、ケ−シング１５の内部が大
気圧である増速機構５の隣に正圧が生じるタ−ビン７を
配置したことにより、増速機構５側からタ−ビン７側へ
のオイル洩れは効果的に防止される。

【００６５】又、フランジ２９側のシ−ル部材１１５と
ブッシュ７１との間にはシ−ル１１７が配置されてお
り、フランジ２９側からのオイル漏れとタ−ビン７から
のエア洩れとを防止している。

【００６６】又、フランジ２９側のシ−ル部材１１９と
ブッシュ７９との間にはシ−ル１２１が配置されてお
り、フランジ２９側からのオイル漏れとコンプレッサ９
からのエア洩れとを防止している。

【００６７】コンプレッサハウジング３５の吸入口１２
３はダクトで負荷３に連結されており、タ−ビンハウジ
ング１７は吐出口１２５がダクトで負荷３に連結されて
いる。

【００６８】又、冷却器１１はコンプレッサハウジング
３５の吐出口１２７とタ−ビンハウジング１７の吸入口
１２９の間の管路に配置されている。

【００６９】なお、タ−ビンハウジング１７の内側には
冷気の温度上昇を防止するために断熱材がコ−ティング
されている。

【００７０】増速機構５はプ−リ３からインタ−ナルギ
ヤ５７に入力したエンジンの駆動力をピニオンギヤ５９
からサンギヤ６１を介して増速し、インペラシャフト１
３を介してタ−ビン７とコンプレッサ９とを回転駆動す
る。

【００７１】駆動されたコンプレッサ９は、負荷３から
暖気を吸い込んで加圧し、冷却器１１は加圧されて高温
になった空気を冷却する。タ−ビン７は冷却された空気
を断熱膨張させて更に冷却し、生じた冷気を負荷３に吹
き出す。負荷３では冷気が温度負荷によって暖気にな
る。

【００７２】このとき、図３の冷却システムでは、タ−
ビン７とコンプレッサ９で断熱変化（等エントロピ変
化）が行われ、負荷３と冷却器１１で等圧変化が行われ
る。

【００７３】このように、この冷却システムはオ−プン
サイクル化されており、タ−ビン７の冷気は負荷３に直
接吹き込まれる。

【００７４】又、冷却装置１では、タ−ビン７のインペ
ラ６９の回転は、図３の矢印１３０のように、インペラ
シャフト１３からインペラ８１にフィ−ドバックされて
コンプレッサ９の回転を促進すると共に、増速機構５を
介してエンジン側にフィ−ドバックされエンジンの負荷
を軽減する。このように、エネルギ−が回収されて冷却
装置１の効率が向上する。

【００７５】こうして、冷却装置１が構成されている。

【００７６】冷却装置１は、上記のように、正圧が生じ
るタ−ビン７を増速機構５とコンプレッサ９との間に配
置したことにより、図４の従来例と異なって、増速機構
５側からタ−ビン７側へのオイル洩れが防止され、冷気
にオイルが混入しないから、冷気を負荷３に直接吹き込
むことが可能になり、冷却システムをオ−プンサイクル
化している。

【００７７】従って、油分離器を用いて冷気からオイル
を取り除く必要がないからコストの上昇が防止され、
又、クロ−ズドサイクルにしないからエバポレ−タを用
いる必要がなく、構造が簡単で、小型軽量であり、コス
トが低減され、効率（ＣＯＰ）の低下が避けられる。

【００７８】又、増速機構５とタ−ビン７とコンプレッ
サ９とをインペラシャフト１３上に配置したから、図５
の従来例と異なって、部品点数が少なく、従来例のよう
な分割シャフト間の芯合わせと高い加工精度とが不要で
あり、組付け性もよい。

【００７９】又、スラストワッシャ９３をタ−ビン７と
コンプレッサ９との間に配置したから、図４の従来例と
異なって、組付け性が良いと共に、このスラストワッシ
ャ９３によって各部材の組付け誤差がタ−ビン７とコン
プレッサ９との間で遮断され、組付け誤差の累積が防止
されるから、それぞれのインペラ６９、８１とハウジン
グ１７、３５との隙間が適正に調整され、断熱温度効率
の低下が避けられる。

【００８０】従って、インペラ６９、８１とハウジング
１７、３５との隙間を調整するためのアブレ−ダブルコ
−ティング化を検討しなくとも良く、コスト上昇が避け
られる。

【００８１】又、タ−ビン７のハウジング１７を一体に
形成し、ハウジング１７（フランジ部１９）で変速機構
５のサンギヤ６１（インペラシャフト１３）を支持する
ように構成したから、別体のハウジング部材の芯合わせ
と高い加工精度とが必要な図４の従来例に較べて、加工
コストが大きく低減すると共に、芯の狂いと振動とが生
じないから、冷却装置１は高速回転が可能になり、耐久
性が向上する。

【００８２】又、別体の部材を固定するためのボルト類
が不要であり、それだけ部品点数が低減し、組付け性も
向上する。

【００８３】又、タ−ビン７とコンプレッサ９との間に
フランジ２９を配置してこれらを分離したから、コンプ
レッサ９の熱をタ−ビン７側から遮断する断熱材が不要
であり、それだけ低コストである。

【００８４】又、オ−プンサイクル化によって、構造簡
単、小型軽量、低コストで、効率（ＣＯＰ）が高い冷却
装置１は、車室の空調や冷凍車の冷凍室を冷却する車載
の冷却システム用に特に有用である。

【００８５】次に、図２によって本発明の第２実施形態
を説明する。この実施形態は請求項１、２、３、４、
５、６の特徴を備えている。図２はこの実施形態の冷却
装置１３１を示している。又、左右の方向は図２での左
右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示され
ていない。

【００８６】なお、図２と以下の説明の中で、第１実施
形態と同機能の部材には同一の符号を与えて引用すると
共に、これら同機能部材の重複説明は省く。

【００８７】冷却装置１３１は、第１実施形態の冷却装
置１と同様に、入力プ−リ４、プラネタリ−ギヤ式の増
速機構５、遠心式タ−ビン７、遠心式コンプレッサ９、
冷却器１１などから構成されており、増速機構５とタ−
ビン７とコンプレッサ９は、この順序で、インペラシャ
フト１３上に配置されている。

【００８８】ハウジング１７のフランジ部１９にはベア
リングホルダ１３３が圧入され、ボルト８６で固定され
ている。その左端側には円錐状の凸部１３５が形成され
ており、この凸部１３５は入力軸４５に形成された円錐
状の凹部１３７に僅かな空隙を介して貫入している。
又、ベアリングホルダ１３３には凹部１３９が設けら
れ、サンギヤ６１との干渉を防止している。

【００８９】サンギヤ６１の左側では、インペラシャフ
ト１３とベアリングホルダ１３３との間にラジアルベア
リングであるフロ−ティングブッシュ１４１が配置され
ている。

【００９０】フロ−ティングブッシュ１４１にはオイル
プラグ９５からフランジ部１９とベアリングホルダ１３
３を通して形成された油路１４３を介して加圧オイルが
供給され、オイルフィルムダンパが形成される。フロ−
ティングブッシュ１４１はこのオイルフィルムダンパに
よってフロ−ティング支持され、振動を吸収しながらイ
ンペラシャフト１３及びその上に固定された各部材を支
承する。

【００９１】このように、サンギヤ６１は、左側でフロ
−ティングブッシュ１４１に支承され、右側でフロ−テ
ィングブッシュ８９に支承されている。

【００９２】フロ−ティングブッシュ１４１の加圧オイ
ルは増速機構５にも送られて各ギヤの噛み合い部を潤滑
し、オイル溜りに戻る。

【００９３】又、サンギヤ６１の右側では、インペラシ
ャフト１３とベアリングホルダ１３３との間にブッシュ
１４５が配置されている。このブッシュ１４５とベアリ
ングホルダ１３３との間にはシ−ル１４７が配置されて
おり、ケ−シング１５からのオイル漏れとタ−ビン７か
らのエア洩れとを防止している。

【００９４】上記のように、正圧が生じるタ−ビン７を
増速機構５の隣に配置したことによって、増速機構５側
からタ−ビン７側へのオイル洩れが効果的に防止されて
いる。

【００９５】こうして、冷却装置１３１が構成されてい
る。

【００９６】上記のように、冷却装置１３１はサンギヤ
６１の左側にフロ−ティングブッシュ１４１を配置した
ことにより、フロ−ティングブッシュ８９、１４１でサ
ンギヤ６１を軸方向両側で支持したから、図４の従来例
と異なって、これらのフロ−ティングブッシュ８９、１
４１に掛かる荷重が均等になり、片方だけに荷重が偏ら
なくなる。

【００９７】従って、各フロ−ティングブッシュ８９、
１４１のフリクションロスとエンジンの駆動力ロスとが
低減されると共に、耐久性が向上する。

【００９８】これに加えて、冷却装置１３１は第１実施
形態の冷却装置１と同等の効果を得る。

【００９９】

【発明の効果】請求項１記載の冷却装置は、正圧が生じ
る膨張機を変速機構と圧縮機との間に配置したことによ
り、図４の従来例と異なって、変速機構側から膨張機側
へのオイル洩れが防止され、冷気にオイルが混入しない
から、冷気を居住空間に直接吹き込むことが可能にな
り、冷却システムのオ−プンサイクル化が可能になる。

【０１００】従って、冷気からオイルを取り除く油分離
器が不要でコストの上昇が防止され、エバポレ−タが必
要なクロ−ズドサイクルではないから、冷却システムの
構造が簡単で、小型軽量になり、コストが低減され、効
率（ＣＯＰ）の低下が避けられる。

【０１０１】請求項２記載の発明は、請求項１の構成と
同等の効果を得ると共に、変速機構と膨張機と圧縮機と
を共通の軸上に配置したから、図５の従来例と異なっ
て、部品点数が少なく、分割シャフト間の芯合わせと高
い加工精度とが不要で、組付け性もよい。

【０１０２】請求項３記載の発明は、請求項２の構成と
同等の効果を得ると共に、スラストベアリングを膨張機
と圧縮機との間に配置したから、図４の従来例と異なっ
て、組付け性が良いと共に、このスラストベアリングに
よって組付け誤差の累積が防止されるから、膨張機と圧
縮機でそれぞれロ−タとハウジングとの隙間が適正に調
整され、断熱温度効率の低下が避けられる。

【０１０３】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかと同等の効果を得ると共に、変速機構の
ギヤを軸方向両側で支持したから、図４の従来例と異な
って、各ベアリングに掛かる荷重が均等になり、片方の
ベアリングだけに荷重が偏らなくなるから、各ベアリン
グのフリクションロスと原動機の駆動力ロスとが低減さ
れると共に、耐久性が向上する。

【０１０４】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４のいずれかと同等の効果を得ると共に、膨張機のハ
ウジングの吸い込み部と吐き出し部とを一体に形成し、
このハウジングで変速機構のギヤを支持するように構成
したから、図４の従来例と異なって、別体のハウジング
部材の芯合わせと高い加工精度とが不要になり、加工コ
ストが低減すると共に、芯の狂いと振動とが生じないか
ら、高速回転が可能になり、耐久性が向上する。

【０１０５】又、別体の部材を固定するためのボルト類
が不要で、それだけ部品点数が低減され、組付け性も向
上する。

【０１０６】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項５のいずれかと同等の効果を得ると共に、冷却システ
ムのオ−プンサイクル化によって、冷気をそのまま負荷
に吹き出すことが可能な本発明の冷却装置は、冷気を空
調や冷凍室に供するこの構成において、特に有用であ
る。

【０１０７】更に、構造が簡単で、小型軽量で、低コス
トで、効率（ＣＯＰ）が高い本発明の冷却装置は、車載
用に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態を示す断面図である。

【図３】各実施形態の冷却システム図である。

【図４】従来例の断面図である。

【図５】他の従来例の断面図である。

【符号の説明】

１、１３１ 冷却装置 ５ 増速機構（変速機構） ７ 遠心式タ−ビン（膨張機） ９ 遠心式コンプレッサ（圧縮機） １１ 冷却器 １３ インペラシャフト（共通の軸） １７ 一体に形成されたタ−ビンハウジング ６１ サンギヤ（増速機構のギヤ） ６９、８１ インペラ（動翼） ８９、１４１ フロ−ティングブッシュ（増速機構のサ
ンギヤを軸方向両側で支持するラジアルベアリング） ９３ スラストワッシャ（スラストベアリング）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で
   発生した高温高圧の空気を冷却する冷却器と、冷却器で
   冷却された空気を断熱膨張させると共に、その動翼が前
   記圧縮機の動翼に連結された膨張機と、原動機の回転力
   を圧縮機に伝達する変速機構とを備え、膨張機が変速機
   構と圧縮機との間に配置されていることを特徴とする冷
   却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明であって、変速機構
   と膨張機と圧縮機とが共通の軸上に配置されていること
   を特徴とする冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の発明であって、膨張機と
   圧縮機との間に各ロ−タのスラスト力を受けるスラスト
   ベアリングが配置されたことを特徴とする冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
   記載の発明であって、変速機構のギヤが軸方向両側で支
   持されていることを特徴とする冷却装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
   記載の発明であって、膨張機のハウジングの吸い込み部
   と吐き出し部とが一体に形成されており、このハウジン
   グが変速機構のギヤを支持していることを特徴とする冷
   却装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に
   記載の発明であって、膨張機で生じた冷気を車室や居住
   空間の空調用、あるいは、冷凍室の冷凍用に供し、これ
   ら冷房負荷又は冷凍負荷からの暖気を圧縮機で圧縮する
   ことを特徴とする冷却装置。