(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンから排出されている熱エネルギを有効に利用して、省エネ、排公害（特にＣ０２排出）の低減を図る。又、小規模の熱エネルギ回収系と利用系の効率向上、構造の簡素化、低コスト化を図り、エネルギと媒体量のバランスを制御することができる排熱回収冷空調システムを提供する。【解決手段】    主エンジンの排熱で比較的低温度で使用できる冷媒を蒸発器で蒸発させ、そのエネルギーを利用してタービンを駆動、そのタービンと直結された圧縮機を駆動する。タービンから流出した冷媒蒸気を、凝縮器で凝縮させ、液化された冷媒をポンプで昇圧して蒸発器へ送る。凝縮器の冷却は従来のラジエターと同様の構造を有する空冷型又は水冷型とする。タービンと圧縮機が直結された同軸上に発電機モータを設けて出力調節を行う。    更に、高度な出力調節を行うためには、タービン入口、圧縮機入口の少なくとも一方に圧力調整弁を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を排熱で過熱する蒸発器、蒸発した冷媒で駆動するタービン、タービンを出た冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器、凝縮した冷媒を昇圧するポンプで構成される排熱回収系、タービンと軸で直結された圧縮機、圧縮機を出た冷媒ガスを冷却して凝縮する凝縮器、凝縮した冷媒を膨張する膨張弁、低温の冷媒で周辺を冷却する蒸発器で構成される冷房冷凍系を密閉して形成されることを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項２】
請求項１において、タービンと圧縮機を直結する軸上に発電機モータを設けたことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項３】
請求項１、２においてタービン入口の飽和液又は過冷却液の冷媒と過熱域又は湿り域の冷媒を混合するタンクを設けたことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項４】
請求項１、２において、タービンのノズル翼内に流路を設けて飽和又は冷却液を通したことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項５】
請求項１、２、３、４において、タービンと圧縮機を直結する軸を支える軸受にガス軸受を用いたことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、５において、タービンと圧縮機を直結する軸上に設けられたスラスト軸受の少なくとも一方の面に高圧の冷媒ガスを導入する管路を設けたことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５、６において、スラスト軸受の圧縮機側の面にタービン入口の冷媒ガスを、スラスト軸受のタービン側に圧縮機入口の冷媒ガスを導入する管路を設けたことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、７において、排熱回収系と冷凍冷房系にそれぞれ少なくとも一つの冷媒タンクを設けたことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８において、排熱回収系のタービン入口の弁、ポンプ、凝縮器のファン、冷凍冷房系の弁、凝縮器のファン、相互の管路を接続する管路に設けられた弁、発電機モータを制御する制御器を設けたことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９において、ジャーナル軸受の下部の±１０度範囲に少なくとも１個のアシストガス供給孔を設けたことを特徴とする排熱回収冷凍空調システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
【背景技術】
【０００３】自動車エンジンの熱効率は、近年のエンジン効率の向上によって、２０％以上に達しているが、残りの８０％の熱エネルギーはラジエータや排気管から排出されている。【０００４】ラジエータの熱は冬季の暖房に使用されているが、多くの熱エネルギが有効に使用されているとは言いがたい状況にある。特に、夏場はラジエータと排気ガスのエネルギは全て大気中に排出されている。【０００５】排気ガスの熱を有効に使用する方法として、コージェネレーションが採用されているが、自動車用などの小型エンジンにコージェネレーションを採用してもタービンなどの変換機器が小型で高速・低効率であるために有効なエネルギ回収が出来ない状況にある。【０００６】特開平６−２５３８、特開２０００−７２７５４に記載のものは、エンジンの排気ガスの熱を利用して複数個の熱電で構成される円筒形の素子熱電モジュールで発電する車両の排熱回収装置が考案されているが、熱電素子は出力密度が小さく、有効な電力量を得がたい。【０００７】特開２００１−１４１２８６に記載のものは、ガスタービンの排熱ボイラで発生した蒸気タービンを駆動し、発生した動力でターボ冷凍機の圧縮機を駆動するもので、蒸気タービンと圧縮機を同軸構成とし、その間に発電機兼モータ設けて余剰エネルギの回収と不足動力の補充を行うものである。
この方法では、廃熱エネルギーの回収は可能であるが、同一の媒体である水を使用した冷房や冷凍は困難であり、装置が大きくなるという欠点を有する。【０００８】従来の排熱回収手法のエネルギ取出しは電力の形で行われており、エネルギの貯蔵にはエネルギ密度が小さく、重くて大きな電池やキャパシタなどを使用する必要があり、排熱回収システムに必要な重量と容積が大きくなるという欠点を有している。【０００９】現在広く利用されている自動車用冷暖房器はエンジンの軸出力を利用しているために、軸シール部分からの漏れを完全には防止することが困難である。【００１０】また、容積型や回転容積型の圧縮機を用いた冷暖房機器には潤滑油が必要であり、この潤滑油が熱交換器の効率低下を招いている。
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】エンジンから排出されている熱エネルギを有効に利用して、省エネ、排公害（特にＣＯ２排出）の低減を図る。
【００１２】小規模の熱エネルギ回収系と利用系の効率向上、構造の簡素化、低コスト化を図る。
【００１３】小規模の熱エネルギ回収系と利用系のエネルギと媒体量のバランスを制御する。
【００１４】作動媒体の漏れによるメンテナンス費用の低減を図る。
【００１５】潤滑油による熱交換器効率の低下を無くす。
【００１６】エネルギ貯蔵量を大きくし、且つ貯蔵スペースと重量の低減を図る。
【課題を解決するための手段】
【００１７】小規模の熱エネルギ回収系（排熱回収系）にランキンサイクルのタービンを採用、利用系（冷凍冷房系）に遠心圧縮機を採用する。
【００１８】上記のタービンと圧縮機を同軸上に配置して、その軸上に発電機モータを設ける。
【００１９】小規模の熱エネルギ回収系をラジエータと排気管の少なくとも一方から熱エネルギを受けて作動媒体を加熱する蒸発器を設け、ランキンサイクルのタービン出口の媒体を冷却する凝縮器をもうける。
【００２０】小規模の熱エネルギ利用系には、作動媒体（冷媒）を圧縮する遠心圧縮機、冷媒を凝縮する凝縮器、冷媒を蓄えるタンク、冷媒を膨張させて低温化する膨張弁、冷却対象を冷却する蒸発器を設ける。
【００２１】回収系と利用系の作動媒体の量的なアンバランスを解消するために、輸送配管と調整弁を設ける。
【００２２】回収系と利用系のエネルギバランスを図るために、発電機モータを制御して発電又はモータ駆動を行うインバータと電力供給を行う電源をこうける。
【００２３】作動媒体の貯蔵タンクを設けてエネルギを貯蔵する。
【００２４】軸受にガス軸受を採用し、潤滑油を排除する。
【００２５】タービンと圧縮機のジャーナル軸受とスラスト軸受に高圧アシストガスを供給する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】実施例１の系統図を図１に示す。エンジン（１００）の排熱を放出する主なものはラジエータ（１１０）と排気管（１５０）である。これらの排熱を回収系蒸発器（２１０）で回収、ポンプ（２８０）で加圧された作動媒体（例えばフレオンＲ３１４ａ，アンモニア，ペンタンなど）を加熱し、蒸気調圧弁（２３０）で調圧してタービン（２４０）を駆動する。タービン（２４０）を出た作動媒体は、回収系凝縮器（２６０）で凝縮され、ポンプ（２８０）へと導かれる。回収系凝縮器（２６０）の熱は大気へと放出される。【００２７】タービン（２４０）の回転軸（４００）は圧縮機（３３０）と直結されており、軸上には発電機モータ（５００）が設けられている。タービン（２４０）の出力が圧縮機（３３０）の入力を上回るときには発電機モータ（５００）で発電され、タービン（２４０）の出力が圧縮機（３３０）の入力を下回るときには発電機モータ（５００）で駆動される。【００２８】圧縮機（３３０）で圧縮された作動媒体は、冷房系凝縮器（３５０）で冷却・凝縮され、液化された作動媒体は一旦タンク（３７０）へ貯蔵され、膨張弁（３８０）で膨張して低温の液とガスの混合媒体になる。冷房系蒸発器（３１０）に入った作動媒体は冷却対象室（８００）の空気などを冷却することで過熱され、蒸発して圧縮機（３３０）へと入る。【００２９】タービン（２４０）と圧縮機（３３０）はケーシング（６００）で結合密閉され、回収系蒸発器（２１０）、冷房系蒸発器（３１０）、回収系凝縮器（２６０）、冷房系凝縮器（３５０）、ポンプ（２８０）、タンク（３７０）、膨張弁（３８０）は配管で接続され、全て密閉されている。【００３０】タービン（２４０）と圧縮機（３３０）は回転軸（４００）で直結されているので、回転軸（４００）とケーシング（６００）の隙間を圧力の高い側から低い側へと作動媒体が通過する。【００３１】例えば、タービン（２４０）側の圧力が圧縮機（３３０）側より高い場合、タービン（２４０）側から圧縮機（３３０）側へと作動媒体が流れ、圧縮機（３３０）側の作動媒体が多くなるので、タンク（３７０）とタービン（２４０）側のポンプ（２８０）の入口（凝縮器出口）管（２７０）を配管（７００）で結合し、タービン（２４０）側と圧縮機（３３０）側の作動媒体量を弁（７５０）で調節する。【００３２】タービン（２４０）側の圧力が低い場合、タンク（２８５）と圧縮機（３３０）の圧縮機入口管（３２０）を配管（７１０）で結合し、タービン（２４０）側と圧縮機（３３０）側の作動媒体量を弁（７６０）で調節する。【００３３】排気ガスの熱量変化や冷暖房負荷の変動に伴う、作動媒体の圧力や流量の調整は、制御器（９００）によるデータ収集、判断、制御信号の送信によってポンプ（２８０）を調整器（２８１）で、弁（２３０）を調整器（２３１）で、弁（３８０）を調整器（３８１）で、弁（７１０）を調整器（７１１）で、弁（７６０）を調整器（７６１）で行われる。【００３４】図２に実施例２の系統図を示す。実施例２は、実施例１の詳細な系統図を示したものである。【００３５】エンジン（１００）の冷却のために冷却水が水ポンプ（１１１）で循環されており、ラジエータ（１１０）で放熱される。この熱をポンプ（２８０）で昇圧された作動媒体を加熱、更に排気管（１５０）の外壁に設けられた過熱器（１６０）で加熱され、蒸気調圧弁（２３０）で調圧後、タービン（２４０）へと導かれる。【００３６】高圧の作動媒体で駆動されるタービン（２４０）は圧縮機（３３０）と同一の軸で結合され、同一の回転軸（４００）上に発電機モータ（５００）が設けられている。タービン（２４０）を出た作動媒体はタービン出口管（２５０）を通って回収系凝縮器（２６０）で凝縮（液化）され、ポンプ（２８０）で加圧される。【００３７】回収系凝縮器（２６０）に設けられた冷却ファン（２６６）で外気が回収系凝縮器（２６０）に送り込まれ、作動流体が冷却される。【００３８】一方、圧縮機（３３０）で圧縮された作動媒体（ガス）は、冷房系凝縮器（３５０）で冷却され、凝縮（液化）され、タンク（３７０）に貯蔵され、膨張弁（３８０）で膨張、冷房系蒸発器（３１０）で室内の空気が冷却される。【００３９】タービン（２４０）の出力が圧縮機（３３０）の入力を上回るときには発電機モータ（５００）で発電され、タービン（２４０）の出力が圧縮機（３３０）の入力を下回るときには発電機モータ（５００）で駆動される。発電機モータ（５００）の入力または出力の電流は直流又は交流が使われる。電源（９２０）と発電機モータ（５００）の電気が直流と交流、又は周波数が異なる場合、周波数（電圧）変換器（９１０）で変換される。【００４０】タービン（２４０）と圧縮機（３３０）は回転軸（４００）で直結されているので、回転軸（４００）とケーシング（６００）の隙間を圧力の高い側から低い側へと作動媒体が通過する。【００４１】例えば、タービン（２４０）側の圧力が圧縮機（３３０）側より高い場合、タービン（２４０）側から圧縮機（３３０）側へと作動媒体が流れ、圧縮機（３３０）側の作動媒体が多くなるので、タンク（３７０）とタービン（２４０）側のポンプ（２８０）の入口（凝縮器出口）管（２７０）を配管（７００）で結合し、タービン（２４０）側と圧縮機（３３０）側の作動媒体量を調整弁（７５０）で調節される。【００４２】タービン（２４０）側の圧力が低い場合、タンク（２８５）と圧縮機（３３０）の圧縮機入口管（３２０）を配管（７１０）で結合し、タービン（２４０）側と圧縮機（３３０）側の作動媒体量を調整弁（７６０）で調節される。【００４３】図３に実施例２でフレオンＲ１３４ａを使用した場合の系統計算結果を示す。計算例は排気量２０００ｃｃのガソリンエンジンの出力が３０ｋＷの場合を想定して行ったものであり、その時のラジエータから作動媒体への交換（回収）熱量は１５ｋＷでエンジン冷却水のラジエータ入口温度は８５℃、出口温度は７５℃、冷却水流量は９０リットル／分である。この時の作動媒体は飽和温度７０℃の飽和圧力２．１１７ＭＰａである。【００４４】ラジエータを出た作動媒体は排気管に設けられた熱交換器へと送られ、排気管から作動媒体へ１７．５ｋＷの熱交換が行われる。このとき、作動媒体は飽和蒸気点から加熱されて過熱蒸気となる。【００４５】作動媒体で駆動されるタービン（２４０）を通る流量は、他の機器とのバランスで計算され、ここでは作動流量０．０７２ｋｇ／ｓ、タービン出力０．５８３ｋＷとなる。タービン（２４０）を出た作動媒体は外気温度３２℃の大気を使って凝縮器で作動媒体の４７℃の飽和温度まで冷却凝縮されてポンプで昇圧される。【００４６】ポンプでラジエータ入口の作動媒体圧力２．１１７ＭＰａまで昇圧される。ポンプの入口作動媒体圧力１．２２１３ＭＰａからラジエータ入口の作動媒体圧力２．１１７ＭＰａまで昇圧するのに要するポンプ動力は０．１１９ｋＷである。【００４７】圧縮機出口の作動媒体の飽和蒸気温度５０℃、圧力１．３１８ＭＰａから凝縮器で飽和液まで冷却され、タンクに貯蔵後、膨張弁で等エンタルピ膨張、圧力０．３８８ＭＰａ、温度８℃となる。【００４８】温度８℃の作動媒体によって蒸発器で室内の空気が冷却され、蒸発した作動媒体は圧縮機入口へと向かう。【００４９】圧縮機の作動媒体流量は所要の冷凍能力２ｋＷ等から算出され、０．０１５４ｋｇ／ｓ、圧縮機の入力は０．６ｋＷである。【００５０】この計算例では、タービン出力０．５８３ｋＷ、圧縮機入力０．６ｋＷ、でモータ入力０．０１７ｋＷ、ポンプ入力０．１１９ｋＷであるので、電源からの投入電力は０．１３５ｋＷとなる。【００５１】計算例の全ＣＯＰは、冷房能力２ｋＷに対して投入電力０．１３５ｋＷであるので、１４．８である。【００５２】図４（Ａ）に排気管に設けた回収系蒸発器（２１０）を、図４（Ｂ）に製作品の例を示す。エンジンの排気ガスは排気管入口（１５１）から排気管（１５０）へ入り排気管出口（１５２）から排出される。作動媒体は作動媒体入口（２１１）から回収系蒸発器（２１０）へ入り、作動媒体出口（２１２）へ出る。【００５３】図５と図６に回収系凝縮器（２６０）と冷房系凝縮器（３５０）の両者の構造図を示す。回収系凝縮器入口（２６１）、冷房系凝縮器入口（３６１）から回収系凝縮器（２６０）、冷房系凝縮器（３５０）に入った作動媒体はアッパータンク（２６２）、（３５２）でコア（２６３）、（３５３）に均等に入るように分配され、コア（２６３）、（３５３）から出て、ロワータンク（２６４）、（３５４）に集められ、回収系凝縮器出口（２６５）、冷房系凝縮器出口（３５５）から出る。【００５４】図７に冷房系蒸発器（３１０）の製作例の外観写真を示す。【００５５】図８にタービン、圧縮機、発電機タービンの構造図を示す。作動媒体はタービン入口（３３４０）からスクロール（３３３０）へ入り、ノズル（３３２０）の外周から内周側へと向かって加速され、動翼（３３１０）を駆動して出口（３３７０）から出る。【００５６】圧縮機（３３０）側の作動媒体は入口（２４７０）から吸入され、羽根車（２４１０）で昇圧増速され、ディフーザ（２４２０）の内周側から入り外周側へ向かって減速され、作動媒体の持つ速度エネルギが圧力へと変換される。ディフーザ（２４２０）を出た作動流体は外周側に設けられたスクロール（２４３０）で集められて圧縮機出口（２４４０）から出る。【００５７】タービンの動翼（３３１０）は回転軸（４２１０）で圧縮機の羽根車（２４１０）の結合され、同一回転で回転する。回転軸（４２１０）上にロータ（４５１０）、発電機モータロータ（５３００）、スラストカラー（４７１０）がスリーブ（４３１０）、（４３２０）、（４３３０）、（４４１０）を介して固定されている。【００５８】発電機モータロータ（５３００）の内部には永久磁石が納められ、外周側にはステータ（５１００）とステータ（５１００）の内部を通る巻線（５２００）が設けられている。【００５９】スラストカラー（４７１０）の両側面には、スラスト軸受（７３１０）、（７３２０）が設けられ、回転軸（４２１０）の軸方向の動きが抑制されている。スラスト軸受（７３１０）、（７３２０）はスペーサ（７３３０）を介してスナップリング（７３４０）でケーシング（６３１０）に固定されている。【００６０】ロータ（４５１０）の外周側にはジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）がケーシング（６３１０）、（６３２０）の内周に接するように設けられ、回転軸（４２１０）の半径方向の動きが抑制されている。【００６１】タービンと圧縮機のスクロール（３３３０）、（２４３０）はケーシング（６３２０）、（６３１０）にスナップリング（３３５０）、（２４６０）で固定され、Ｏリング（３３６０）、（２４５０）でシールされている。【００６２】ケーシング（６３１０）、（６３２０）はネジなどの適切な固定方法で固定され、その隙間は適当なシール手段でシールされている。【００６３】図８の構造では、タービンのノズルと圧縮機のディフーザには、ベーンを有するものを示したが、ベーンを有しないタイプでも同様の効果を持つことは明らかである。【００６４】図９にスラスト軸受とジャーナル軸受の回転時の接触を防止するためのアシストガス供給系統図を示す。【００６５】アシストガスは、タービンスクロール（３３３０）から管路（６３２１）、（６３２２）、（６３１１）、（６３１２）を通ってジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）へと導かれ、ジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）の下面に供給される。更に、管路（６３１３）を通ってスラスト軸受（７３２０）の側面に供給される。【００６６】もう一方のアシストガスは、圧縮機スクロール（２４３０）から管路（６３１５）、（７３１３）と通ってスラスト軸受（７３１０）の側面に供給される。【００６７】図１０にジャーナル軸受の１例を示す。ジャーナル軸受（７３２０）は円筒形状で、内面（７３２１）には浮上力向上のために矩形溝や波型形状の加工が施してある。この軸方向の中心部で円周方向の下部にアシストガス供給孔（７３２２）を設けている。【００６８】図１１にスラスト軸受（７２２０）の一例を示す。両方の形状はほぼ同じであるので片方のみを図示した。この例ではスラスト軸受（７２２０）の軸受面には矩形溝（７３２１）が周上に８個設けられ、その間に少なくとも１個の供給孔（７３２２）が設けられ、管路（７３２３）に連通している。外周部にはシール用のＯリング溝（７３２４）が設けられている。
【発明の効果】
【００６９】従来は大気中に放出されていたエンジンの排気エネルギの熱エネルギを本発明によって有効に利用することができる。
【００７０】既存の技術ではエンジンの排熱を利用する場合、一旦電気に変換するので変換による損失を伴うために効率が低くなるが、本発明のシステムではランキンサイクルを用いてタービンを駆動し、タービンと冷房用圧縮機を直結するので損失が小さく、効率が高くなる。
【００７１】本発明では軸受に作動媒体を潤滑材とする動圧型ガス軸受を用いており、蒸発器や凝縮器などの熱交換器の伝熱を阻害する潤滑油が不要であり、温度効果が高くなる。
以下に個別の効果について図に基づいて詳述する。
【００７２】図２に示すようにエンジン（１００）の排熱は、ラジエータ（１１０）と排気管（１５０）に放出されるので、このラジエータ（１１０）の熱は蒸発器（１２０）で作動媒体の蒸発に使用され、排気管（１５０）の熱は過熱器（１６０）で加熱に使用される。この図は、ラジエータ（１１０）と排気管（１５０）の両方の熱を利用する場合を示しており、いずれか一方の場合は、いずれか一方に蒸発器（１２０）が設けられる。
【００７３】ラジエータ（１１０）と組み合わされた蒸発器（１２０）で飽和蒸気となった作動媒体は排気管（１５０）と組み合わされた過熱器（１６０）で加熱蒸気となる。
【００７４】この過熱蒸気は弁（２３０）で調圧され、所定の流量がタービン（２４０）に入り、その出力で圧縮機（３３０）が駆動される。タービン（２４０）と圧縮機（３３０）を結合する回転軸（４００）上には発電機モータ（５００）が設けられ、タービン（２４０）の出力と圧縮機（３３０）の入力を調節する働きをする。圧縮機（３３０）の入力は冷暖房対象室（８００）の温度によって制御器（９００）によって調整される。例えば、冷暖房対象室（８００）の温度が高い場合、冷房能力を高めるために膨張弁（３８０）の開度が大きく、蒸発器（３１０）の温度（圧力）を下げるために圧縮機（３３０）の回転数、入力が高められる。これに伴ってタービン（２４０）出力が高められる。
【００７５】タンク（３７０）は、低温の作動媒体の高圧液を貯蔵するもので、過渡的な冷房要求に対応して、短時間のエネルギ貯蔵が行われる。冷暖房対象室（８００）の低温化要求に対して膨張弁（３８０）を開いた場合、前述のようにタービン（２４０）出力が増大するまでには、多少の時間遅れが生じるが、貯蔵タンク（３７０）に貯蔵されている低温高圧液が無くなるまでは十分な冷房能力を発揮する。
【００７６】また、貯蔵タンク（２８５）に貯蔵された高圧液は過渡的なタービン（３３０）出力上昇の要求に対応するものである。タービン（２４０）出力上昇の必要性が制御器（９００）で判断されると弁（２３０）が開かれ、蒸発器（１２０）と過熱器（１６０）の内部の作動媒体が急激に減少して圧力が低下するので、貯蔵タンク（２８５）内部の高圧液が流出して蒸発器（１２０）と過熱器（１６０）に作動媒体を供給して圧力低下を小さくする働きをする。このことにより、弁（２３０）を開くことによるタービン（２４０）入口圧力の低下を抑えてタービン出力の低下を小さくする働きをする。
【００７７】タービン（２４０）と圧縮機（３３０）間の作動媒体の移動とバランス調整についてタービン（２４０）側の圧力が高い場合について説明する。
タービン（２４０）の動翼（３３１０）入口のガスは背面を通って回転軸（４５１０）とスペーサ（４４１０）との隙間、ジャーナル軸受（７２２０）、（７２１０）との隙間、スラスト軸受（７３２０）、（７３１０）とスラストカラー（４７１０）の隙間、発電機モータのステータ（５１００）とケーシング（６３２０）、（６３１０）との隙間を通って圧縮機（３３０）の羽根車（２４１０）の背面隙間を通って羽根車（２４１０）出口に流入して利用系の媒体流量が増加する。この通過流量は微小であるが長時間運転する場合、蓄積されて作動流体量のアンバランスを生じる。
【００７８】回収系と利用系に作動流体量のアンバランスが生じると、作動流体が過剰な側は系内の圧力が上昇し、減少側は系内の圧力が低下する。圧力が所定の圧力より上昇すると飽和温度が上昇して蒸発器（１２０）、（３１０）の対数平均温度差が小さくなり、熱交換効率が低下する。圧力が所定の圧力より低下すると凝縮器（２６０）、（３５０）の対数平均温度差が小さくなり、熱交換効率が低下する。このため、貯蔵タンク（３７０）、（２８０）に液面計（３６０）、（２８６）などのセンサーで回収系と利用系の作動流体量を計測して弁（７１０）、（７６０）の開度が調整され両者の流量バランスが保たれる。
【００７９】同軸のタービンと圧縮機の始動時には、横型の場合、ジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）と回転軸（４５１０）が接触しており、回転軸（４５１０）がジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）と形成する楔形状の隙間にガスが流入して十分な浮揚力が働くまでは、接触して摺動し、摩擦発熱が生じるためにジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）と回転軸（４５１０）の表面が傷つき、摩擦抵抗が増大、スティックして回転が停止する。
【００８０】このようなスティック発生限界は、接触圧力と摺動速度によって決定される。スティックが生じない接触圧力範囲に保持するために、高圧の作動媒体をジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）の下面側に供給してジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）と回転軸（４５１０）の接触圧力を低減する。回転軸（４５１０）は静止時には、重力によって垂直方向にジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）に接触しているが、回転速度の上昇に伴って最小隙間点が回転方向と逆の方向へと動いていく。一般に、十分な浮揚力が発生している場合、ジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）と回転軸（４５１０）間の最小隙間点は、回転方向と逆向きに３０度程度まで移動する。停止から回転初期のスティックを避けるためにジャーナル軸受（７２１０）、（７２２０）のそれぞれの下部の±１０度範囲に少なくとも１個のアシストガス供給孔（７３２２）を設けている。
【００８１】以上の説明では、自動車の排熱回収冷凍空調システムについて示したが、他の排熱回収冷凍空調システムにも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施例１の系統図
【図２】実施例２の系統図
【図３】実施例２の系統計算例
【図４】排気管と蒸発器
【図５】回収系の凝縮器
【図６】冷房系の凝縮器
【図７】冷房系の蒸発器
【図８】タービン、圧縮機及び発電機モータ
【図９】アシストガス配管系統図
【図１０】ジャーナルガス軸受
【図１１】スラストガス軸受
【符号の説明】
【００８３】（１００）エンジン（含む周辺機器）                （２７０）凝縮器出口管
（１１０）ラジエータ                              （２８０）ポンプ
（１１１）水ポンプ                                （２８１）
（１１２）（２３１）（２８１）（３８１）（７１１）  （２８５）（３７０）タンク
（７６１）調整器                                  （２８６）（３６０）センサー
（１２０）蒸発器                                  （２９０）タンク出口管
（１５０）排気管                                  （３１０）冷房系蒸発器
（１５１）排気管入口                              （３２０）圧縮機入口管
（１５２）排気管出口                              （３３０）圧縮機
（１６０）過熱器                                  （３４０）圧縮機出口管
（２１０）回収系蒸発器                            （３５０）冷房系凝縮器
（２１１）作動媒体入口                            （３５１）凝縮器入口
（２１２）作動媒体出口                            （３５５）冷房系凝縮器出口
（２２０）蒸発器出口管                            （３６０）冷房系凝縮器出口管
（２３０）蒸気調圧弁                              （３８０）膨張弁
（２４０）タービン                                （３９０）膨張弁出口管
（２５０）タービン出口管                          （４００）回転軸
（２６０）回収系凝縮器                            （５００）発電機モータ
（２６１）凝縮器入口冷却ファン    （６００）（６３１０）（６３２０）ケーシング
（２６２）（３５２）アッパータンク              （８００）冷却対象室
（２６３）（３５３）コア                        （９００）制御器
（２６４）（３５４）ロワータンク                （９１０）周波数（電圧）変換器
（２６５）凝縮器出口                            （９２０）電源
（２６６）冷却ファン                            （２４１０）羽根車
（２６７）（３５７）モータ                      （２４２０）ディフーザ
（２４３０）スクロール
（２４４０）圧縮機出口
（２４５０）（３３６０）Ｏリング
（２４６０）（３３５０）（７３４０）スナップリング
（２４７０）圧縮機入口
（３３１０）動翼
（３３２０）ノズル
（３３３０）スクロール
（３３４０）タービン入口
（３３７０）タービン出口
（４２１０）（４５１０）シャフト
（４２２０）ナット
（４３１０）（４３２０）（４３３０）（４４１０）（７３３０）スペーサ
（４７１０）スラストカラー
（５１００）ステータ
（５２００）巻線
（５３００）ロータ
（６３３０）軸受ケース
（７２１０）（７２２０）ジャーナル軸受
（７３１０）（７３２０）スラスト軸受
【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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【図１０】
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【図１１】
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