JPH1123083A

JPH1123083A - 冷却装置

Info

Publication number: JPH1123083A
Application number: JP9179898A
Authority: JP
Inventors: Masao Teraoka; 正夫寺岡; Masayuki Sayama; 正幸佐山; Tomiaki Ochiai; 富明落合; Masashi Aikawa; 政士相川
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】遠心式コンプレッサとラジアルタービンとの
回転数を同一に規制しないで、ラジアルタービンの効率
を向上することを課題とする。【解決手段】所定の増速比を有する第１の変速機構１
２を介してモータ３により駆動される遠心式コンプレッ
サ１３と、インタクーラ２９と、冷却された空気を断熱
膨張させ低温の空気を冷却室２５に供給すると共に所定
の減速比を有する第２の変速機構１４を介してモータ３
に動力を伝達するラジアルタービン１５とを備えること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】日本冷凍協会、平成５年６月２５日発
行、「第５版冷凍空調便覧第１巻」３０３ページに図６
に示す空気冷凍サイクル装置３０１の系統図が記載され
ている。これは航空機の客室空調用として従来使用され
ているものである。

【０００３】図６に示すように、ジェットエンジンの圧
縮機３０３から抽出された高圧の空気が一次熱交換器３
０５にて外気により冷却された後、膨張タービン３０７
によって駆動される圧縮機３０９により再度昇圧され
る。ついで空気は二次熱交換器３１１にて外気により冷
却された後、膨張タービン３０７にて膨張し低温になっ
た冷風が客室に送られる。したがって、この場合圧縮機
３０９と膨張タービン３０７とは同一回転数で作動す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば冷凍
庫やショーケースなどで空調作動のＯＮ／ＯＦＦが頻繁
に繰り返される場合や空調の設定温度が高い場合、庫内
温度が高いから膨張タービン３０７に入る空気の温度も
高くなり、膨張タービン３０７の速度比（速度比＝入口
周速／入口絶対速度であり、０．７付近で断熱温度効率
が高い）が下がって、例えば速度比が０．６となって膨
張タービン３０７の効率が下がる。

【０００５】そして、この状態で膨張タービン３０７と
圧縮機３０９を同回転数で駆動するので冷却が高い効率
で行われない。

【０００６】そこで、本発明は、遠心式コンプレッサと
ラジアルタービンとの回転数を同一に規制しないで、ラ
ジアルタービンの効率を向上することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、所定の増速比を有する第
１の変速機構を介して駆動源により回転駆動され空気を
圧縮する遠心式コンプレッサと、前記コンプレッサによ
り圧縮された高温高圧の空気を冷却するインタクーラ
と、前記インタクーラで冷却された空気を断熱膨張させ
低温の空気を冷却室へ供給すると共に所定の減速比を有
する第２の変速機構を介して駆動源に動力を伝達するラ
ジアルタービンとを備えることを特徴とする。

【０００８】したがって、コンプレッサとラジアルター
ビンは駆動源との間に別個の変速機構を有するので両者
は同一回転数で作動するという制約を受けない。そのた
め、ラジアルタービンを断熱温度効率の高い条件で作動
させることができ、冷却装置の運転効率が向上する。

【０００９】また、別個の変速機構により駆動源に連結
されているので、コンプレッサとラジアルタービンのレ
イアウトの自由度が大きくなる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の冷却装置であって、前記コンプレッサとラジアルター
ビンとが同軸に隣接配置されると共に各々の第１の変速
機構と第２の変速機構とを離間させて配置されてなるこ
とを特徴とする。

【００１１】したがって、請求項１の発明と同等の作用
・効果が得られるうえに、コンプレッサとラジアルター
ビンとが同軸に隣接配置されているので、これらの配置
スペースがコンパクトになる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の冷却装置であって、前記第１の変速機構はそれぞれ所
定の増速比を有するギヤ式増速機とベルト式増速機とか
らなり、前記第２の変速機構はそれぞれ所定の減速比を
有するギヤ式減速機とベルト式減速機とからなることを
特徴とする。

【００１３】したがって、請求項１の発明と同等の作用
・効果が得られるうえに、コンプレッサとラジアルター
ビンのそれぞれがベルト式増速機、ベルト式減速機を備
えているので、ベルトの長さ調整によりコンプレッサと
ラジアルタービンのレイアウトの自由度が大きくなる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の冷却装置であって、前記第２の変速機構がベルト式無
段変速機を備えることを特徴とする。

【００１５】したがって、請求項１の発明と同等の作用
・効果が得られるうえに、冷却室の設定温度に対する室
内温度に応じて、ラジアルタービンの回転数がベルト式
無段変速機により無段階に変速されて駆動源に動力回収
され、ラジアルタービンは効率の高い速度比で作動可能
となる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の冷却装置であって、前記第２の変速機構が２段切換え
可能のベルト式減速機構を備えることを特徴とする。

【００１７】したがって、請求項１の発明と同等の作用
・効果が得られるうえに、冷却室の設定温度に対する室
内温度に応じて、ベルト式減速機構により自動的に２段
の減速比のいずれかに切換えられてラジアルタービンの
動力が駆動源に回収され、ラジアルタービンは効率の高
い速度比で作動可能となる。

【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の冷却装置であって、前記コンプレッサとラジアルター
ビンとが同軸に配置され、前記ベルト式減速機構の第１
段の減速経路は電磁クラッチを介してラジアルタービン
から駆動源に至る経路であり、前記ベルト式減速機構の
第２段の減速経路は前記電磁クラッチが０ＦＦのときラ
ジアルタービンからコンプレッサのインペラ軸を介して
駆動源に至る経路であることを特徴とする。

【００１９】したがって、電磁クラッチがＯＮのときに
は、ラジアルタービンの回転数は電磁クラッチを介する
第１段の減速経路を経て駆動源に回収され、また、電磁
クラッチがＯＦＦのときには、ラジアルタービンの動力
はコンプレッサのインペラ軸を介する第２段の減速経路
を経て駆動源に回収され、請求項５の発明と同等の作用
・効果が得られる。

【００２０】こうして、例えば冷却室の設定温度に連動
して電磁クラッチのＯＮ／ＯＦＦがなされるようにして
あれば、ラジアルタービンの速度比、つまり回転数をよ
り高い効率の状態にすることができる。

【００２１】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の冷却装置であって、前記第２段の減速経路が、前記ラ
ジアルタービンとコンプレッサとの両インペラ軸間に設
けられたワンウェイクラッチを備えることを特徴とす
る。

【００２２】したがって、電磁クラッチがＯＦＦとなる
と、ワンウェイクラッチはロックされ、ラジアルタービ
ンとコンプレッサとの両インペラ軸間を連結状態とする
ので、ラジアルタービンの回転動力が第２段の減速経路
を経て駆動源に回収され、請求項６の発明と同等の作用
・効果が得られる。

【００２３】請求項８に記載の発明は、所定の増速比を
有するギヤ式増速機を備える遠心式コンプレッサと所定
の減速比を有するギヤ式減速機を備えるラジアルタービ
ンとが互いの増速機と減速機を対向して同軸に配置され
ると共に継手を介して互いに連結され、前記継手部が第
３の変速機構を介して駆動源に連結されることを特徴と
する。

【００２４】したがって、ギヤ式増速機の増速比とギヤ
式減速機の減速比とを適宜設定することにより、ラジア
ルタービンの速度比を効率の高い条件下で作動させるこ
とが可能となる。

【００２５】また、同一の第３の変速機構を介して駆動
源に連結可能となるので部品点数が少なく、低コストと
なる。

【００２６】また、コンプレッサの増速機とラジアルタ
ービンの減速機を同軸に対向配置しているので、第３の
変速機構が単純な構成になり、これらの占めるスペース
がコンパクトになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】

［第１実施形態］本発明の第１実施形態を図１により説
明する。図１は本実施形態の構成図である。

【００２８】この冷却装置１は、図１に示すように、駆
動源としてのモータ３の出力軸３ａから第１の変速機構
を介して回転駆動される遠心式コンプレッサ１３、コン
プレッサ１３により圧縮された高温高圧の空気を冷却す
るインタクーラ２９、インタクーラ２９で冷却された空
気を断熱膨張させてさらに低温にするラジアルタービン
１５、ラジアルタービン１５で低温にされた空気を受け
入れる冷却室２５および上記の各装置間を接続する各流
路２３，２７，３１，３３などから構成されている。

【００２９】モータ３は第１の変速機構１２を介してコ
ンプレッサ１３を駆動する。第１の変速機構１２は、コ
ンプレッサ１３の空気入口１３ａの逆側側面に取付けら
れたギヤ式増速機２１とベルト式増速機４とからなる。
このベルト式増速機４は上記ギヤ式増速機２１の入力側
に取付けられたプーリ１７とモータ３の出力軸３ａ上に
固定されたプーリ５およびその間を連結するベルト９と
からなる。第１の変速機構１２は所定の増速比に設定さ
れている。

【００３０】なお、ギヤ式増速機２１はピニオンギヤを
有するプラネタリギヤ式が軸方向スペースを小さく抑え
られる点で好ましく、この場合、プーリ１７にインター
ナルギヤを連結し、サンギヤにコンプレッサ１３のイン
ペラ軸を連結する。

【００３１】コンプレッサ１３の空気入口１３ａは流路
２３を経て冷却室２５に接続され、また、コンプレッサ
１３の空気出口１３ｂは流路２７を経てインタクーラ２
９の入口２９ａに接続されている。

【００３２】インタクーラ２９の出口２９ｂは流路３１
を経てラジアルタービン１５の空気入口１５ａに接続さ
れている。そして、ラジアルタービン１５の空気出口１
５ｂは流路３３を経て冷却室２５に接続されている。こ
うして、冷媒としての空気の作動経路が構成されてい
る。

【００３３】ラジアルタービン１５は第２の変速機構１
４を介してモータ３に連結されている。第２の変速機構
１４は、ラジアルタービン１５の空気出口１５ｂの逆側
側面に取付けられたギヤ式減速機３５とベルト式減速機
６とからなる。このベルト式減速機６は上記ギヤ式減速
機３５に取付けられたプーリ１９とモータ３の出力軸３
ａ上に固定されたプーリ７およびその間を連結するベル
ト１１とからなる。第２の変速機構１４は所定の減速比
に設定されている。

【００３４】なお、ギヤ式減速機３５はピニオンギヤを
有するプラネタリギヤ式が軸方向スペースを小さく抑え
られる点で好ましく、この場合、ラジアルタービン１５
のインペラ軸にサンギヤを連結し、インターナルギヤを
プーリ１９に連結する。

【００３５】こうして、ラジアルタービン１５の常用の
速度比が約０．７になるよう設定されている。

【００３６】つぎに、この冷却装置１の作用を説明す
る。

【００３７】冷却室２５の空気は流路２３を通って、モ
ータ３により駆動されるコンプレッサ１３の空気入口１
３ａから吸い込まれ、断熱圧縮される。断熱圧縮されて
高温、高圧となった空気は流路２７を経てインタクーラ
２９に送られ、インタクーラ２９にて冷却される。冷却
された空気は流路３１を経てラジアルタービン１５に入
る。ラジアルタービン１５における断熱膨張によりさら
に低温になった空気は流路３３を経て冷却室２５に導か
れ、冷却室２５内を冷却する。

【００３８】空気の断熱膨張により回転駆動されるラジ
アルタービン１５の駆動力は、矢印Ａに示す経路を経て
モータ３に回収され、モータ３の消費動力が低減され
る。

【００３９】こうして、本実施形態によれば、ラジアル
タービン１５の常用の速度比は約０．７に設定されてい
るので、ラジアルタービン１５は断熱温度効率が最も良
い作動条件下で作動可能となる。冷却室２５の冷却温度
設定が変る場合には第１、第２の変速機構１２，１４の
増減速比を調整すればよい。

【００４０】また、コンプレッサ１３とラジアルタービ
ン１５とがそれぞれ個別の第１、第２の変速機構１２，
１４を介してモータ３に連結されているので、コンプレ
ッサ１３とラジアルタービン１５のレイアウトの自由度
が大きい。

【００４１】また、第１、第２の変速機構１２，１４の
構成部品が共通であるので、低コストである。

【００４２】［第２実施形態］本発明の第２実施形態を
図２により説明する。図２は本実施形態の構成図であ
る。冷却装置の要部を示し、上記第１実施形態と同様の
冷却室２５、インタクーラ２９や空気流路等の図示を省
略してある。

【００４３】この冷却装置７１は遠心式コンプレッサ１
３とラジアルタービン１５の配置が上記第１実施形態と
異なり、その他の構成は同じである。したがって、相違
点を説明し、重複する説明は省略する。

【００４４】図２に示すように、コンプレッサ１３とラ
ジアルタービン１５の各インペラ側が対向して同軸に隣
接配置されている。そして、モータ３の出力軸３ａが延
出され、コンプレッサ１３とラジアルタービン１５とを
それぞれとモータ３に連結する第１と第２の変速機構１
２，１４は上記第１実施形態と同じくそれぞれギヤ式増
速機２１とベルト式増速機４、ギヤ式減速機３５とベル
ト式減速機６とからなる。

【００４５】このような構成により、ラジアルタービン
１５からモータ３へ回収される動力は矢印Ｃに示す経路
を通って回収され、モータ３の消費動力が低減される。

【００４６】こうして、本実施形態によれば、上記第１
実施形態と同等の作用・効果が得られるうえに、コンプ
レッサとラジアルタービンとが同軸に隣接配置されてい
るので、これらの配置スペースがコンパクトになる。

【００４７】なお、モータ３の配置を本実施形態と変え
て、出力軸３ａ上のプーリ５，７の中間に配置してもよ
い。

【００４８】［第３実施形態］本発明の第３実施形態を
図３により説明する。図３は本実施形態の構成図であ
る。冷却装置の要部を示し、上記第１実施形態と同様の
冷却室２５、インタクーラ２９や空気流路等の図示を省
略してある。

【００４９】この冷却装置５１は遠心式コンプレッサ１
３とラジアルタービン１５の配置が上記第１実施形態と
異なり、その他の構成は同じである。したがって、相違
点を説明し、重複する説明は省略する。

【００５０】図３に示すように、コンプレッサ１３とラ
ジアルタービン１５とが同軸に隣接配置されると共に、
コンプレッサ１３とラジアルタービン１５とのそれぞれ
のギヤ式増速機２１とギヤ式減速機３５とが対向して配
置されている。そして、ギヤ式増速機２１とギヤ式減速
機３５とが継手としてのジョイント５３により直結され
ている。

【００５１】そして、ジョイント５３部にコンプレッサ
１３とラジアルタービン１５に共通のプーリ５５が設け
られ、モータ側プーリ５７との間をベルト５９が連結
し、第３のベルト式変速機（第３の変速機構）５４が構
成されている。コンプレッサ１３とラジアルタービン１
５はこの第３のベルト式変速機５４を増速機、減速機の
一部として共用し、モータ３に連結されている。

【００５２】このような構成により、コンプレッサ１３
とラジアルタービン１５との共通のプーリ５５部におけ
る回転数は同一となるが、コンプレッサ１３とラジアル
タービン１５の各回転数はギヤ式増速機２１、ギヤ式減
速機３５の変速比を変えて設定可能であり、ラジアルタ
ービン１５が約０．７の常用時の速度比で作動可能とな
る。

【００５３】また、ラジアルタービン１５からモータ３
へ回収される動力は矢印Ｂに示す経路を通って回収さ
れ、モータ３の消費動力が低減される。

【００５４】こうして、本実施形態によれば、ギヤ式増
速機の増速比とギヤ式減速機の減速比とを適宜設定する
ことにより、ラジアルタービンの速度比を効率の高い条
件下で作動させることが可能となる。

【００５５】また、同一の第３のベルト式変速機５４を
介してモータ３に連結可能となるので部品点数が少な
く、低コストとなる。

【００５６】また、コンプレッサ１３のギヤ式増速機２
１とラジアルタービン１５のギヤ式減速機３５を同軸に
対向配置しているので、第３のベルト式変速機５４が単
純な構成になり、これらの占めるスペースがコンパクト
になる。

【００５７】［第４実施形態］本発明の第４実施形態を
図４により説明する。図４は本実施形態の構成図であ
る。冷却装置の要部を示し、上記第１実施形態と同様の
冷却室２５、インタクーラ２９や空気流路等の図示を省
略してある。

【００５８】この冷却装置１０１は、第１実施形態と同
様に、遠心式コンプレッサ１３とラジアルタービン１５
とはそれぞれギヤ式増速機２１、ギヤ式減速機３５を備
えているが、ラジアルタービン１５が無段変速機１０３
を介してモータ３に連結されている点が上記第１実施形
態と異なる。したがって、相違点を説明し、重複する説
明は省略する。

【００５９】図４に示すように、モータ３の出力軸３ａ
にカップリング１０５が一体化され、このカップリング
１０５にモータプーリ１０７の中空軸１０７ａがボルト
１０９により固定されている。この中空軸１０７ａの先
端部にモータプーリ１０７の固定プーリ片１０７ｂが固
定されている。固定プーリ片１０７ｂの延出外径部とコ
ンプレッサ１３のプーリ１０９間にはベルト１１１が巻
き回され、ベルト式増速機１１０が構成されている。こ
のベルト式増速機１１０、ギヤ式増速機２１を介してコ
ンプレッサ１３はモータ３により駆動される。

【００６０】一方、上記モータプーリ１０７に対応する
変速用プーリ１１３が配置され、両プーリ１０７，１１
３は変速用ベルト１１５を介して連結され、これらのプ
ーリ１０７，１１３とベルト１１５により無段変速機１
０３が構成されている。ラジアルタービン１５はこの無
段変速機１０３を介してモータ３に連結されている。

【００６１】上記モータプーリ１０７の構成を説明す
る。

【００６２】すなわち、モータプーリ１０７の中空軸１
０７ａに固定された固定プーリ片１０７ｂに対向して可
動プーリ片１０７ｃが中空軸１０７ａ上を固定プーリ片
１０７ｂに対して進退可能に配置され、その背面側に配
置されたばね１１７より固定プーリ片１０７ｂ側へ押圧
されている。

【００６３】そして、両プーリ片１０７ｂ，１０７ｃ間
に形成されるＶ溝１１９内に上記変速用ベルト１１５が
巻き回されている。可動プーリ片１０７ｃの上半部の図
は可動プーリ片１０７ｃが固定プーリ片１０７ｂに最接
近し、Ｖ溝１１９の幅が最小となった状態を示し、この
とき変速用ベルト１１５の巻き回しピッチ径は最大とな
る。

【００６４】また、可動プーリ片１０７ｃの下半部の図
は可動プーリ片１０７ｃが最離間し、Ｖ溝１１９の幅が
最大となった状態を示し、このとき変速用ベルト１１５
の巻き回しピッチ径は最小となる。

【００６５】つぎに、この無段変速機１０３を構成する
上記変速用プーリ１１３の構成を説明する。

【００６６】すなわち、変速用プーリ１１３の中空軸１
１３ａが図示しないベース上に固定され、中空軸１１３
ａ上に変速用プーリ１１３の固定プーリ片１１３ｂがベ
アリング１２１，１２３を介して回転可能に支持されて
いる。そして、この固定プーリ片１１３ｂに対向して可
動プーリ片１１３ｃが進退可能に配置され、両プーリ片
１１３ｂ，１１３ｃ間に形成されるＶ溝１２５内に巻き
回された変速用ベルト１１５が両プーリ１０７，１１３
間を連結している。

【００６７】中空軸１１３ａの大径部１１３ｄの内部に
は変速用モータ１２７が配置され、変速用モータ１２７
はウォームギヤ機構１２９を介して中空軸１１３ａの軸
心部に挿入された変速用ロッド１３１に連結されてい
る。変速用モータ１２７はコンプレッサ１３の回転数に
対するラジアルタービン１５の回転数に応じて自動的に
作動する。変速用モータ１２７の作動により変速用ロッ
ド１３１は軸方向に進退可能である。そして、さらに変
速用ロッド１３１は連結機構１３３を介して可動プーリ
片１１３ｃに連結されているので、変速用ロッド１３１
の進退に伴い可動プーリ片１１３ｃは固定プーリ片１１
３ｂに対して進退する。

【００６８】これにより、両プーリ片１１３ｂ，１１３
ｃ間のＶ溝１２５の幅が変る。変速用モータ１２７の作
動により変速用ロッド１３１が左方へ移動すると、これ
に軸方向に一体化された連結ロッド１３１を介して可動
プーリ片１１３ｃが左方へ移動する。変速用モータ１２
７が逆転すると変速用ロッド１３１は右方へ移動し、可
動プーリ片１１３ｃも右方へ移動する。

【００６９】変速用プーリ１１３の上半部の図は可動プ
ーリ片１１３ｃが固定プーリ片１１３ｂに最接近し、Ｖ
溝１２５の幅が最小となった状態を示し、このとき変速
用ベルト１１５の巻き回しピッチ径は最大となる。ま
た、下半部の図は可動プーリ片１１３ｃが最離間しＶ溝
１２５の幅が最大となった状態を示し、このとき変速用
ベルト１１５の巻き回しピッチ径は最小となる。

【００７０】また、変速用プーリ１１３の固定プーリ片
１１３ｂの外径部に延設して設けられた回収プーリ１１
３ｅとラジアルタービン１５のプーリ１３５との間に回
収用ベルト１３７が巻き回されている。こうして、ラジ
アルタービン１５と変速用プーリ１１３とが回収用ベル
ト１３７とギヤ式減速機３５とを介して連結されてい
る。

【００７１】また、変速用プーリ１１３側の変速用ベル
ト１１５の巻き回しピッチ径が大きくなると、変速用ベ
ルト１１５の引っ張りによりモータプーリ１０７側の可
動プーリ片１０７ｃが離間し巻き回しピッチ径は小さく
なる。このとき、ラジアルタービン１５の回転数は増速
されてモータ３へ伝達され、逆に変速用プーリ１１３側
の変速用ベルト１１５の巻き回しピッチ径が小さくなる
と、変速用ベルト１１５のゆるみによりモータプーリ１
０７側の可動プーリ片１０７ｃが接近し、巻き回しピッ
チ径は大きくなる。このとき、ラジアルタービン１５の
回転数は減速されてモータ３へ伝達される。増速比また
は減速比は無段階に調整される。

【００７２】こうして、ラジアルタービン１５からモー
タ３へ回収される動力は矢印Ｄに示す経路を通って回収
され、モータ３の消費動力が低減される。

【００７３】このような構成により、本実施形態によれ
ば、冷却室２５内の設定温度に対する冷却状態に応じて
変速用モータ１２７が無段変速機１０３の変速比を調整
するので、ラジアルタービン１５が高い効率の速度比で
作動可能となる。

【００７４】［第５実施形態］本発明の第５実施形態を
図５により説明する。図５は本実施形態の構成図であ
る。冷却装置の要部を示し、上記第１実施形態と同様の
冷却室２５、インタクーラ２９や空気流路等の図示を省
略してある。

【００７５】この冷却装置２０１は遠心式コンプレッサ
１３とラジアルタービン１５とが同一軸上に対向配置さ
れている点、２段切換え可能のベルト式減速機構２０２
を備えている点が上記第１実施形態と相違するが、その
他の配置は第１実施形態と同じである。したがって、相
違点を説明し、重複する説明は省略する。

【００７６】図５に示すように、モータ３の出力軸３ａ
上には同径のプーリ２０３とプーリ２０５とが固定され
ている。一方、コンプレッサ１３のインペラ軸１３ａ上
の中空状のプーリ２０７が上記出力軸３ａ上のプーリ２
０３と同位相に配置され、両プーリ２０３，２０７は駆
動ベルト２０９を介して連結されている。こうして、コ
ンプレッサ１３はこの駆動ベルト２０９を介してモータ
３により増速駆動される。

【００７７】また、ラジアルタービン１５はコンプレッ
サ１３と同軸に対向配置されている。ラジアルタービン
１５のインペラ軸１５ａ上にベアリング２１１を介して
回転可能に支持されたプーリ２１３が上記出力軸３ａ上
のプーリ２０５と同位相に配置されている。両プーリ２
０５，２１３はベルト２１５を介して連結されている。
そして、このプーリ２１３は電磁クラッチ２１７を介し
てインペラ軸１５ａとの連結が断続される。したがっ
て、電磁クラッチ２１７がＯＮとなるとモータ３とラジ
アルタービン１５とは矢印Ｆで示す第１段の減速経路と
しての電磁クラッチ２１７およびベルト２１５を介して
連結される。電磁クラッチ２１７がＯＦＦのときのモー
タ３とラジアルタービン１５との矢印Ｅで示す第２段の
減速経路については後述する。

【００７８】さらに、ラジアルタービン１５のインペラ
軸１５ａの先端部はフレキシブルカップリング２１９に
より中間軸２２１に直結されている。中間軸２２１はコ
ンプレッサ１３のプーリ２０７の中空部に嵌装され、ベ
アリング２２３，２２５を介して回転可能にプーリ２０
７の中空部に支持されている。そして、ベアリング２２
３，２２５の中間で、プーリ２０７の中空部内周と中間
軸２２１の外周との間にワンウェイクラッチ２２７が配
置されている。

【００７９】このワンウェイクラッチ２２７は、ラジア
ルタービン１５の回転数がコンプレッサ１３の回転数よ
りも大きいときにロック（つまりプーリ２０７とラジア
ルタービン１５とが連結）し、ラジアルタービン１５の
回転数がコンプレッサ１３のそれよりも小さいときはフ
リー（つまりプーリ２０７とラジアルタービン１５との
連結が切れる）となるように配置されている。

【００８０】また、上記電磁クラッチ２１７は、ラジア
ルタービン１５の回転数がコンプレッサ１３の回転数よ
りも大きいときに、電磁クラッチ２１７は自動的にＯＦ
Ｆ（このときワンウェイクラッチ２２７はロック）とな
り、ラジアルタービン１５は矢印Ｅで示す第２段の減速
経路を経てモータ３に連結される。

【００８１】また、逆に、ラジアルタービン１５の回転
数がコンプレッサ１３の回転数よりも小さいときは電磁
クラッチ２１７は自動的にＯＮ（このときワンウェイク
ラッチ２２７はフリー）になり、ラジアルタービン１５
は矢印Ｆの経路を経てモータ３に連結される。矢印Ｆの
経路の減速比が矢印Ｅの経路のそれよりも小さい。

【００８２】このような構成により、冷却室２５内の温
度が高温のときはラジアルタービン１５の回転数がコン
プレッサ１３の回転数を上まわり、電磁クラッチ２１７
はＯＦＦ、ワンウェイクラッチ２２７はロックとなり、
ラジアルタービン１５の駆動力は減速比の大きい矢印Ｅ
の経路を経て回収される。

【００８３】一方、冷却室２５内の設定温度が低温のと
きはラジアルタービン１５の回転数がコンプレッサ１３
の回転数を下まわり、電磁クラッチ２１７はＯＮ、ワン
ウェイクラッチ２２７はフリーになり、ラジアルタービ
ン１５の駆動力は減速比の小さい矢印Ｆの経路を経て回
収され、モータ３の消費動力が低減される。

【００８４】こうして、本実施形態によれば、冷却室２
５内の温度状態に応じて電磁クラッチ２１７のＯＮ／Ｏ
ＦＦとワンウェイクラッチ２２７のフリー／ロックの作
用により、ラジアルタービン１５からの動力回収時の減
速比はＥ経路とＦ経路との２段切換がなされ、ラジアル
タービン１５が効率の高い速度比で作動することが可能
となる。

【００８５】なお、各変速機構はギヤ式やベルト式に限
定されるものではなく、摩擦駆動方式（トラクションド
ライブ）や、流体変速式（ファンカップリング式）など
でもよい。

【００８６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、遠心式コンプレッサとラジア
ルタービンは駆動源との間に別個の変速機構を有するの
で両者は同一回転数で作動するという制約を受けない。
そのため、ラジアルタービンを断熱温度効率の高い条件
で作動させることができ、冷却装置の運転効率が向上す
る。

【００８７】また、別個の変速機構により駆動源に連結
されているので、コンプレッサとラジアルタービンのレ
イアウトの自由度が大きくなる。

【００８８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が得られるうえに、コンプレッサと
ラジアルタービンとが同軸に隣接配置されているので、
これらの配置スペースがコンパクトになる。

【００８９】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が得られるうえに、コンプレッサと
ラジアルタービンのそれぞれがベルト式増速機、ベルト
式減速機を備えているので、ベルトの長さ調整によりコ
ンプレッサとラジアルタービンのレイアウトの自由度が
大きくなる。

【００９０】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が得られるうえに、冷却室の設定温
度に対する室内温度に応じて、ラジアルタービンの回転
数がベルト式無段変速機により無段階に変速されて駆動
源に動力回収され、ラジアルタービンは効率の高い速度
比で作動可能となる。

【００９１】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が得られるうえに、冷却室の設定温
度に対する室内温度に応じて、ベルト式減速機構により
自動的に２段の減速比のいずれかに切換えられてラジア
ルタービンの動力が駆動源に回収され、ラジアルタービ
ンは効率の高い速度比で作動可能となる。

【００９２】請求項６に記載の発明によれば、電磁クラ
ッチがＯＮのときには、ラジアルタービンの回転数は電
磁クラッチを介する第１段の減速経路を経て駆動源に回
収され、また、電磁クラッチがＯＦＦのときには、ラジ
アルタービンの動力はコンプレッサのインペラ軸を介す
る第２段の減速経路を経て駆動源に回収され、請求項５
の発明と同等の効果が得られる。

【００９３】こうして、例えば冷却室の設定温度に連動
して電磁クラッチのＯＮ／ＯＦＦがなされるようにして
あれば、ラジアルタービンの速度比、つまり回転数をよ
り高い効率の状態にすることができる。

【００９４】請求項７に記載の発明によれば、電磁クラ
ッチがＯＦＦとなると、ワンウェイクラッチはロックさ
れ、ラジアルタービンとコンプレッサとの両インペラ軸
間を連結状態とするので、ラジアルタービンの回転動力
が第２段の減速経路を経て駆動源に回収され、請求項６
の発明と同等の効果が得られる。

【００９５】請求項８に記載の発明によれば、ギヤ式増
速機の増速比とギヤ式減速機の減速比とを適宜設定する
ことにより、ラジアルタービンの速度比を効率の高い条
件下で作動させることが可能となる。

【００９６】また、同一の第３の変速機構を介して駆動
源に連結可能となるので部品点数が少なく、低コストと
なる。

【００９７】また、コンプレッサの増速機とラジアルタ
ービンの減速機を同軸に対向配置しているので、第３の
変速機構が単純な構成になり、これらの占めるスペース
がコンパクトになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の構成図である。

【図２】第２実施形態の一部省略の構成図である。

【図３】第３実施形態の一部省略の構成図である。

【図４】第４実施形態の一部省略の構成図である。

【図５】第５実施形態の一部省略の構成図である。

【図６】従来例の構成図である。

【符号の説明】

３モータ（駆動源）３ａモータの出力軸４，１１０ベルト式増速機６ベルト式減速機１２第１の変速機構１３コンプレッサ（遠心式コンプレッサ）１４第２の変速機構１５ラジアルタービン２１ギヤ式増速機２５冷却室２９インタクーラ２９３５ギヤ式減速機５３ジョイント（継手）５４第３のベルト式変速機（第３の変速機構）１０３無段変速機１０７モータプーリ１１３変速用プーリ１１５変速用ベルト２０２ベルト式減速機構２１７電磁クラッチ２２７ワンウェイクラッチＥ第２段の減速経路Ｆ第１段の減速経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相川政士栃木県栃木市大宮町2388番地栃木富士産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の増速比を有する第１の変速機構を
介して駆動源により回転駆動され空気を圧縮する遠心式
コンプレッサと、前記コンプレッサにより圧縮された高温高圧の空気を冷
却するインタクーラと、前記インタクーラで冷却された空気を断熱膨張させ低温
の空気を冷却室へ供給すると共に所定の減速比を有する
第２の変速機構を介して駆動源に動力を伝達するラジア
ルタービンとを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】請求項１に記載の冷却装置であって、前記コンプレッサとラジアルタービンとが同軸に隣接配
置されると共に各々の第１の変速機構と第２の変速機構
とを離間させて配置されてなることを特徴とする冷却装
置。
【請求項３】請求項１に記載の冷却装置であって、前記第１の変速機構はそれぞれ所定の増速比を有するギ
ヤ式増速機とベルト式増速機とからなり、前記第２の変速機構はそれぞれ所定の減速比を有するギ
ヤ式減速機とベルト式減速機とからなることを特徴とす
る冷却装置。
【請求項４】請求項１に記載の冷却装置であって、前記第２の変速機構がベルト式無段変速機を備えること
を特徴とする冷却装置。
【請求項５】請求項１に記載の冷却装置であって、前記第２の変速機構が２段切換え可能のベルト式減速機
構を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】請求項５に記載の冷却装置であって、前記コンプレッサとラジアルタービンとが同軸に配置さ
れ、前記ベルト式減速機構の第１段の減速経路は電磁クラッ
チを介してラジアルタービンから駆動源に至る経路であ
り、前記ベルト式減速機構の第２段の減速経路は前記電磁ク
ラッチが０ＦＦのときラジアルタービンからコンプレッ
サのインペラ軸を介して駆動源に至る経路であることを
特徴とする冷却装置。
【請求項７】請求項６に記載の冷却装置であって、前記第２段の減速経路が、前記ラジアルタービンとコン
プレッサとの両インペラ軸間に設けられたワンウェイク
ラッチを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】所定の増速比を有するギヤ式増速機を備
える遠心式コンプレッサと所定の減速比を有するギヤ式
減速機を備えるラジアルタービンとが互いの増速機と減
速機を対向して同軸に配置されると共に継手を介して互
いに連結され、前記継手部が第３の変速機構を介して駆動源に連結され
ることを特徴とする冷却装置。