(57)【要約】【課題】冷却水が不要で変速機の設置場所が制限されず、ランニングコストの低減が可能であるだけでなく、同時に、高い冷却効果を得ることのできる変速機の冷却構造、その冷却構造を有する変速機及び冷却方法を提供する。【解決手段】ケーシング１０２内に変速機構を収容した変速機１００の冷却構造１１０において、前記ケーシング１０２内に設置され、且つ、自身の内部に充満された冷媒を用いて前記ケーシング１０２内の吸熱を行う蒸発器１１２と、前記冷媒を圧縮する圧縮機１１３と、圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮器１１４と、液化した前記冷媒を断熱膨張し前記蒸発器１１２に供給する膨張弁１１６と、を有する冷却装置１１０を備えた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に変速機構を収容した変速機の冷却構造において、
前記ケーシング内に設置され、且つ、自身の内部に充満された冷媒を用いて前記ケーシング内の吸熱を行う蒸発器と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された前記冷媒を液化して放熱する凝縮器と、液化した前記冷媒を断熱膨張し前記蒸発器に供給する膨張弁と、を有する冷却装置を備えた
ことを特徴とする変速機の冷却構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記ケーシング内に潤滑油を封入すると共に、
該潤滑油に前記蒸発器を浸し、該蒸発器によって前記潤滑油の吸熱を行う
ことを特徴とする変速機の冷却構造。
【請求項３】
請求項２において、更に、
前記潤滑油の温度を測定する温度検出手段と、該温度検出手段によって測定された温度に基づいて前記冷却装置の制御を行う制御手段と、を備えた
ことを特徴とする変速機の冷却構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記冷媒を代替フロン又は炭化水素とした
ことを特徴とする変速機の冷却構造。
【請求項５】
ケーシング内に変速機構を収容した変速機において、
請求項１乃至４のいずれかに記載の冷却構造を有する
ことを特徴とする変速機。
【請求項６】
ケーシング内に変速機構を収容した変速機の冷却方法において、
冷媒を用いて前記ケーシング内の吸熱を行う吸熱工程と、前記冷媒を圧縮する圧縮工程と、圧縮された前記冷媒を液化して放熱する凝縮工程と、液化した前記冷媒を断熱膨張する断熱膨張工程と、からなる冷却サイクルを含んでなる
ことを特徴とする変速機の冷却方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記ケーシング内に潤滑油を封入すると共に、前記吸熱工程が該潤滑油の吸熱を行う工程からなる
ことを特徴とする変速機の冷却方法。
【請求項８】
請求項７において、更に、
前記潤滑油の温度を測定し、該温度に基づいて前記冷却サイクルの制御を行う
ことを特徴とする変速機の冷却方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記温度が一定値を超えた場合に前記冷却サイクルの動作を開始し、一定値以下の場合に前記冷却サイクルの動作を停止する
ことを特徴とする変速機の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機の冷却構造、その冷却構造を有する変速機及び冷却方法に関し、特に、冷却水が不要で変速機の設置場所が制限されず、ランニングコストの低減が可能であるだけでなく、同時に、高い冷却効果を得ることのできる変速機の冷却構造、その冷却構造を有する変速機及び冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯車伝動機構等の変速機構をケーシング内に収容し、入力された回転の変速を可能とした変速機が広く知られている。これら変速機は、装置内部に回転運動等を行う変速機構を収容しているため、該変速機構から発生する熱を冷却する冷却構造を有するものが一般的であり、種々の冷却構造を有する変速機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３及び図４は、冷却用ファンを備えた冷却構造を有する、従来の変速機の側面図をそれぞれ示したものである。
【０００４】
図３に示す変速機１０の冷却構造１３は、ケーシング１６から突出した回転軸１２に冷却用ファン１４を取付けたものである。この冷却構造１３では、回転軸１２によって冷却用ファン１４を回転駆動し、ケーシング１６側へ送風することによって、ケーシング１６の外部から変速機１０の冷却を行っている。
【０００５】
又、図４に示す変速機２０の冷却構造２７は、冷却ファン駆動用モータ２６の駆動軸２２に冷却用ファン２４を取付けたものである。この冷却構造２７では、モータ２６によって冷却用ファン２４を回転駆動し、ケーシング２８側へ送風することによって、ケーシング２８の外部から変速機２０の冷却を行っている。
【０００６】
しかしながら、これら冷却用ファンを備えた冷却構造を有する、従来の変速機１０、２０は、ケーシング１６、２８の外部から送風を行うことで変速機１０、２０の冷却を行っているため、冷却効果が小さく、ケーシング１６、２８の内部を十分に冷却することができないといった問題があった。
【０００７】
このような問題点を解決する一手段として、図５及び図６に示すような、変速機内部に封入された潤滑油を冷却することによって変速機を冷却する、変速機の冷却構造が提案されている。
【０００８】
図５及び図６は、それぞれ、潤滑油の冷却構造を備えた従来の変速機の側面図及び冷却構造のシステム線図を示したものである。
【０００９】
図５に示す変速機３０は、ポンプ３２と、オイルクーラ３４と、潤滑油を循環する潤滑油パイプ３６と、冷却水を循環する冷却水パイプ３８と、からなる冷却構造３９を有している。この冷却構造３９では、まず変速機３０内の熱を吸収した潤滑油を、ポンプ３２によって、ケーシング３３内部から潤滑油パイプ３６を通じてオイルクーラ３４へ送る。オイルクーラ３４に送られた潤滑油は、オイルクーラ３４内の冷却水パイプ３８を循環する冷却水によって冷却される。この冷却された潤滑油を、潤滑油パイプ３６を通じて再びケーシング３３内部へ戻すことで、ケーシング３３内部から変速機３０の冷却を行っている。
【００１０】
又、図６に示す変速機４０は、ポンプ４２と、冷却水を循環させる冷却水パイプ４４とからなる冷却構造４６を有している。この冷却構造４６では、冷却水パイプ４４の一部４４Ａが、ケーシング４５内部に封入された潤滑油に浸された状態になっている。従って、ケーシング４５内部を循環する潤滑油は、冷却水パイプ４４内を循環する冷却水によって冷却されることとなり、ケーシング４５内部から変速機４０の冷却が行われる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−２２４９７４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の変速機３０、４０の冷却機構３９、４６は、冷却媒体として冷却水を使用する必要があり、変速機の設置場所によっては冷却水の供給が困難で、変速機の設置場所が制限されてしまったり、設置が可能であっても、冷却水を変速機まで供給するための設備費用が高額になってしまう等の問題があった。しかも、冷却のために大量の冷却水を連続的に供給する必要があり、ランニングコストがかかるという問題もあった。
【００１３】
又、従来の冷却ファンによる送風や冷却水による潤滑油の冷却では、必ずしも十分な冷却効果を得ることができていたとはいえないという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、冷却水が不要で変速機の設置場所が制限されず、ランニングコストの低減が可能であるだけでなく、同時に、高い冷却効果を得ることのできる変速機の冷却構造、その冷却構造を有する変速機及び冷却方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケーシング内に変速機構を収容した変速機の冷却構造において、前記ケーシング内に設置され、且つ、自身の内部に充満された冷媒を用いて前記ケーシング内の吸熱を行う蒸発器と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された前記冷媒を液化して放熱する凝縮器と、液化した前記冷媒を断熱膨張し前記蒸発器に供給する膨張弁と、を有する冷却装置を備えたことにより、上記課題を解決したものである。
【００１６】
本発明によれば、自身の内部に充満された冷媒を用いてケーシング内の吸熱を行う蒸発器と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された前記冷媒を液化して放熱する凝縮器と、液化した前記冷媒を断熱膨張し前記蒸発器に供給する膨張弁とを備えたため、従来の冷却構造に比べ、高い冷却効果を得ることができる上に、蒸発器をケーシング内に設置しているため、変速機内部を効果的に冷却することができる。
【００１７】
又、冷却媒体としてアンモニアや炭酸ガス等を使用することができるため、冷却水が不要となり、冷却水の供給のために変速機の設置場所が制限されることがなく、設置場所の変更も比較的容易である。その上、大量の冷却水を連続的に供給する必要が無くなるため、ランニングコストの低減も実現可能である。
【００１８】
前記ケーシング内に潤滑油を封入すると共に、該潤滑油に前記蒸発器を浸し、該蒸発器によって前記潤滑油の吸熱を行うようにすれば、変速機のケーシング内を循環する潤滑油を冷却することが可能となるため、冷却された潤滑油を介して変速機内部を一層効果的に冷却することが可能となる。
【００１９】
又、潤滑油の温度を測定する温度検出手段と、該温度検出手段によって測定された温度に基づいて前記冷却装置の制御を行う制御手段と、を備えれば、潤滑油の温度に応じた冷却装置の制御が可能となる。
【００２０】
更に、前記冷媒を代替フロン（ＨＣＦＣ、ＨＦＣ、ＰＦＣ等）又は炭化水素とすれば、冷却効率の向上が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態の例に係る冷却構造を有する変速機１００の側面図及び冷却装置の系統図を示したものである。
【００２３】
変速機１００は、ケーシング１０２内に、図示しない変速機構を収容すると共に、冷却装置１１０からなる冷却構造を有している。なお、前記ケーシング１０２の内部には図の想像線ＯＬの位置付近まで潤滑油が封入されている。
【００２４】
前記冷却装置１１０は、蒸発器（エバポレータ）１１２と、圧縮機（コンプレッサ）１１３と、凝縮器（コンデンサ）１１４と、受液器（レシーバ）１１５と、膨張弁１１６と、冷媒が循環するパイプ１１７と、を備えている。
【００２５】
前記蒸発器１１２は、前記潤滑油ＯＬに浸されるようにケーシング１０２内に設置されている。該蒸発器１１２は、自身の内部に充満された冷媒を用いて前記潤滑油ＯＬの熱を吸収すると共に、蒸気となった冷媒を前記圧縮機１１３へ排出可能である。
【００２６】
該圧縮機１１３は、蒸発器１１２からパイプ１１７を通じて流入する冷媒を圧縮し、高温・高圧状態とすることが可能であると共に、この高温・高圧の冷媒を前記凝縮器１１４へ排出可能である。
【００２７】
該凝縮器１１４は、圧縮機１１３からパイプ１１７を通じて流入する冷媒を液化、放熱し、前記受液器１１５へ排出可能である。
【００２８】
前記膨張弁１１６は、受液器１１５に貯められた液化した冷媒を、断熱膨張（等エンタルピ膨張）し、低温・低圧の冷媒として前記蒸発器１１２に供給可能である。
【００２９】
これら蒸発器１１２、圧縮機１１３、凝縮器１１４、受液器１１５、膨張弁１１６は、前記パイプ１１７Ａ〜１１７Ｅによって環状に連結され、全体として冷却装置１１０を構成している。
【００３０】
なお、前記冷却装置１１０の冷媒としては、アンモニアや炭酸ガス等を用いることができるが、変速機１００の冷却効果を更に高めるためには、ＨＣＦＣ、ＨＦＣ、ＰＦＣ等の代替フロン又は炭化水素を用いることが好ましい。
【００３１】
次に、本発明の実施形態の例に係る冷却構造を有する変速機１００の作用について説明する。
【００３２】
前記冷却装置１１０では、主に圧縮工程、凝縮工程、断熱膨張工程、吸熱工程の４つの工程からなる冷却サイクルを繰り返し実施することで、変速機１００の冷却を実現している。
【００３３】
具体的には、圧縮工程では、圧縮機１１３によって、パイプ１１７に充満した冷媒を圧縮し、高温・高圧の蒸気とした後、この高温・高圧の冷媒を凝縮器１１４に排出する。
【００３４】
次に、凝縮工程では、凝縮器１１４によって、高温・高圧の冷媒を液化し、放熱した後、この液化した冷媒を受液器１１５へ排出する。
【００３５】
更に、断熱膨張工程では、膨張弁１１６によって、受液器１１５に貯められた液化した冷媒を断熱膨張し、低温・低圧の蒸気とした後、この低温・低圧の冷媒を蒸発器１１２へ供給する。
【００３６】
最後に、吸熱工程では、蒸発器１１２によって、低温・低圧になった冷媒を用いてケーシング１０２内の潤滑油ＯＬから熱を吸収（吸熱）する。その後、蒸気となった冷媒は圧縮機１１３に排出される。なお、この吸熱工程で、ケーシング１０２内を循環する潤滑油ＯＬが冷やされる結果、変速機１００が冷却される。
【００３７】
本発明の実施形態に係る冷却装置（冷却構造）１１０によれば、自身の内部に充満された冷媒を用いてケーシング１０２内の吸熱を行う蒸発器１１２と、前記冷媒を圧縮する圧縮機１１３と、圧縮された前記冷媒を液化して放熱する凝縮器１１４と、液化した前記冷媒を断熱膨張し前記蒸発器１１２に供給する膨張弁１１６とを備えたため、従来の冷却構造に比べ、高い冷却効果を得ることができる上に、蒸発器１１２をケーシング１０２内に設置しているため、変速機１００内部を効果的に冷却することができる。
【００３８】
又、冷却媒体としてアンモニアや炭酸ガス等を使用することができるため、冷却水が不要となり、冷却水の供給のために変速機１００の設置場所が制限されることがなく、設置場所の変更も比較的容易である。その上、大量の冷却水を連続的に供給する必要が無くなるため、ランニングコストの低減も実現可能である。
【００３９】
更に、ケーシング１０２内に潤滑油ＯＬを封入すると共に、該潤滑油ＯＬに前記蒸発器１１２を浸し、該蒸発器１１２によって前記潤滑油ＯＬの吸熱を行っているため、変速機１００のケーシング１０２内を循環する潤滑油ＯＬを冷却することが可能となり、その結果、冷却された潤滑油ＯＬを介して変速機１００内部を一層効果的に冷却することができる。
【００４０】
次に、図２を用いて、本発明の実施形態の第２例に係る冷却構造を有する変速機２００について説明する。
【００４１】
該変速機２００は、前記図１に示される変速機１００に対して、更に、温度検出手段である温度センサ２１９及び制御手段であるマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称す。）２１８を備えたものである。なお、他の構成については前記変速機１００と同様であるので、同一又は類似する部分・部材については符号の下二桁を互いに一致させることにより構成・作用等の説明は省略する。
【００４２】
前記温度センサ２１９は、ケーシング２０２内部に封入された潤滑油ＯＬの温度を測定可能な位置に設置されており、この温度センサ２１９はマイコン２１８の入力ポートに接続されている。このマイコン２１８は、前記温度センサ２１９から入力される測定値に基づいて、圧縮機２１３及び凝縮器２１４（冷却装置２１０）の動作制御を行っており、測定された温度が一定値を超えた場合に冷却装置２１０の動作を開始し、一定値以下の場合に冷却装置２１０の動作を停止する。
【００４３】
このように、潤滑油ＯＬの温度を測定する温度検出手段２１９と、該温度検出手段２１９によって測定された温度に基づいて前記冷却装置２１０の制御を行う制御手段２１８と、を備えれば、潤滑油ＯＬの温度に応じた冷却装置２１０の制御が可能となる。なお、この実施例では、温度検出手段として温度センサ２１９、制御手段としてマイコン２１８をそれぞれ適用したが、本発明はこれに限定されない。更には、温度検出手段で潤滑油ＯＬの温度を測定することとしたが、本発明はこれに限定されず、ケーシング２０２内の温度やケーシング２０２自体の温度を測定し、該温度に基づいて前記冷却装置２１０の制御を行ってもよく、又、冷却装置２１０の制御方法も、上記実施例において説明した方法に限定されるものではない。
【００４４】
なお、上記実施形態においては、ケーシング１０２（２０２）内に潤滑油ＯＬを封入すると共に、該潤滑油ＯＬに前記蒸発器１１２（２１２）を浸し、該蒸発器１１２（２１２）によって前記潤滑油ＯＬの吸熱を行うこととしたが、本発明はこれに限定されず、本発明に係る冷却構造を、潤滑油ＯＬが封入されていない変速機に適用してもよく、又、蒸発器１１２（２１２）は、ケーシング１０２（２０２）内に設置されていればよい。
【００４５】
本発明に係る変速機の冷却方法は、冷媒を用いて前記ケーシング内の吸熱を行う吸熱工程と、前記冷媒を圧縮する圧縮工程と、圧縮された前記冷媒を液化して放熱する凝縮工程と、液化した前記冷媒を断熱膨張する断熱膨張工程と、からなる冷却サイクルを含んでいればよく、例えば、圧縮工程を多段にした多段圧縮サイクルや多効圧縮サイクル等を適用してもよい。
【００４６】
更に、本発明が適用される変速機の構造や形状等は、図示したものに限定されるものではない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却水が不要で変速機の設置場所が制限されず、ランニングコストの低減が可能であるだけでなく、同時に、高い冷却効果を得ることのできる変速機の冷却構造、その冷却構造を有する変速機及び冷却方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の例に係る冷却構造を有する変速機の側面図及び冷却装置のシステム線図
【図２】本発明の実施形態の第２例に係る冷却構造を有する変速機の側面図及び冷却装置のシステム線図
【図３】冷却用ファンを備えた冷却構造を有する、従来の変速機の側面図
【図４】冷却用ファンを備えた冷却構造を有する、従来の他の変速機の側面図
【図５】潤滑油の冷却構造を備えた従来の変速機の側面図及び冷却構造のシステム線図
【図６】潤滑油の冷却構造を備えた従来の他の変速機の側面図及び冷却構造のシステム線図
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０、１００、２００…変速機
１２、２２…回転軸
１３、２７、３９、４６、１１０、２１０…冷却機構
１４、２４…冷却ファン
２６…モータ
１６、２８、３３、４５、１０２、２０２…ケーシング
３２、４２…ポンプ
３４…オイルクーラ
３６…潤滑油パイプ
３８、４４…冷却水パイプ
１１２、２１２…蒸発器
１１３、２１３…圧縮機
１１４、２１４…凝縮器
１１５、２１５…受液器
１１６、２１６…膨張弁
１１７、２１７…パイプ
２１８…制御手段
２１９…温度検出手段
【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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