(57)【要約】【課題】ランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機用の冷媒ポンプに潤滑オイルを供給する。【解決手段】冷媒を圧縮および膨張させる圧縮膨張部３の低圧ポート３ａと、冷媒を圧縮膨張部３に圧送する冷媒ポンプ５の冷媒吸入ポート５ａとを連通させるオイル供給通路６を設け、オイル供給通路６に構成された貯油室６ａにて冷媒より分離した潤滑用のオイルを、低圧ポート３ａ側の背圧と冷媒吸入ポート５ａ側の背圧との圧力差を利用して、冷媒ポンプ５に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張手段（３）と、
前記機械的エネルギにより発電を行う発電手段（４）と、
前記膨張手段（３）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５）とを備え、
前記膨張手段（３）には、低圧の気相冷媒が流出する低圧ポート（３ａ）と高圧の冷媒が流入する高圧ポート（３ｂ）とが設けられ、
前記冷媒圧送手段（５）には、液相冷媒を吸入する冷媒吸入ポート（５ａ）と液相冷媒を吐出する冷媒吐出ポート（５ｂ）とが設けられている流体機械において、
前記低圧ポート（３ａ）と前記冷媒吸入ポート（５ａ）との間を連通させる連通手段（６、６１、６２）を備え、
前記連通手段（６、６１、６２）は、前記気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して、前記オイルを前記冷媒吸入ポート（５ａ）へ供給するようになっていることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記低圧ポート（３ａ）は、前記冷媒吸入ポート（５ａ）より上方に配置されてい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】
前記低圧ポート（３ａ）を備える前記膨張手段（３）は、前記発電手段（４）より上方に配置され、
前記冷媒吸入ポート（５ａ）を備える前記冷媒圧送手段（５）は、前記発電手段（４）より下方に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記連通手段（６、６１、６２）は、前記冷媒吸入ポート（５ａ）側から前記低圧ポート（３ａ）側に前記液相冷媒が逆流することを防止する逆止弁（６ｃ、６２ｃ）を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項５】
前記連通手段（６、６１、６２）は、前記逆止弁（６ｃ、６２ｃ）に直列に接続された絞り機構（６ｄ、６１ｄ、６２ｄ）を備え、
前記絞り機構（６ｄ、６１ｄ、６２ｄ）の冷媒通路面積は、前記逆止弁（６ｃ、６２ｃ）の冷媒通路面積よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の流体機械。
【請求項６】
冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張手段（３’）と、
前記機械的エネルギにより発電を行う発電手段（４’）と、
前記膨張手段（３’）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５１）とを備え、
前記膨張手段（３’）には、低圧の気相冷媒が流出する低圧ポート（３ａ）と、高圧の冷媒が流入する高圧ポート（３ｂ）とが設けられている流体機械において、
前記冷媒圧送手段（５１）吸入側を前記冷媒圧送手段（５１）の機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）に連通させる吸入側連通手段（５１３ｃ、５２３ｃ）と、
前記低圧ポート（３ａ）と前記機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）との間を連通させる連通手段（６３）とを備え、
前記連通手段（６３）は、前記気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して、前記オイルを前記機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）へ供給するようになっていることを特徴とする流体機械。
【請求項７】
前記冷媒圧送手段（５１）は、冷媒を圧送する可動部材（５１６）と、前記可動部材（５１６）を摺動可能に支持するとともに前記可動部材（５１６）に動力を伝達する動力伝達部材（５１２）とを有し、
前記機械的摺動部（Ｂ）は、前記動力伝達部材（５１２）と前記可動部材（５１６）との摺動部であることを特徴とする請求項６に記載の流体機械。
【請求項８】
前記動力伝達部材（５１２）は、前記機械的摺動部（Ｂ）と前記低圧ポート（３ａ）側とを連通させる連通孔（５２０）を有しており、
前記オイルは、前記連通孔（５２０）を介して供給されるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の流体機械。
【請求項９】
前記可動部材（５１６）は、滑り軸受け（５１９）を介して前記動力伝達部材（５１２）に支持されていることを特徴とする請求項７または８に記載の流体機械。
【請求項１０】
前記機械的摺動部（Ｂ）における前記可動部材（５１６）と前記動力伝達部材（５１２）と間の隙間量は、予め定めた値になっていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項１１】
前記連通手段（６３）は、前記機械的摺動部（Ｂ）側から前記低圧ポート（３ａ）側に前記液相冷媒が逆流することを防止する逆止弁（６３ｃ）を備えていることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項１２】
前記膨張手段（３、３’）、前記発電手段（４、４’）および前記冷媒圧送手段（５、５１）は、同一のハウジング（３０１、３０２、４０３、５０１、５１１）内に収容されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項１３】
前記連通手段（６、６１、６２、６３）は、前記気相冷媒と前記オイルの比重の差を用いて重力により前記気相冷媒から前記オイルを分離し、
前記連通手段（６、６１、６２、６３）には、分離された前記オイルを貯める貯油手段（６ａ、６２ａ、６３ａ）が構成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項１４】
前記貯油手段（６ａ、６３ａ）は、前記発電手段（４、４’）の内部に構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の流体機械。
【請求項１５】
前記膨張手段（３）から前記冷媒圧送手段（５）へ駆動力を伝達する伝達手段（５０７）を備え、
前記冷媒圧送手段（５）は、前記膨張手段（３）からの前記駆動力によって作動するようになっていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項１６】
前記伝達手段は、前記膨張手段（３）が前記機械的エネルギを出力する時のみに、前記機械的エネルギを前記膨張手段（３）からの前記駆動力として伝達するワンウェイクラッチ（５０７）であることを特徴とする請求項１５に記載の流体機械。
【請求項１７】
前記膨張手段は、駆動力を与えられることによって冷媒を圧縮する機能を兼ね備える圧縮膨張手段（３）であり、
前記発電手段は、前記圧縮手段（３）に前記駆動力を与える機能を兼ね備える駆動発電手段（４）であり、
前記圧縮膨張手段（３）が冷媒を圧縮する場合には、前記低圧ポート（３ａ）は低圧の気相冷媒を吸入し、前記高圧ポート（３ｂ）は高圧の冷媒を吐出することを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項１８】
冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張手段（３、３’）と、
前記膨張手段（３、３’）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５、５１）とを備え、
前記膨張手段（３、３’）には、低圧の気相冷媒が流出する低圧ポート（３ａ）と高圧の冷媒が流入する高圧ポート（３ｂ）とが設けられている流体機械において、
前記低圧ポート（３ａ）から流出する冷媒に含まれるオイルを前記冷媒圧送手段（５、５１）の機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）に導く連通手段（６、６１、６２、６３）を備えることを特徴とする流体機械。
【請求項１９】
請求項１７に記載の流体機械を用いてランキンサイクルを構成したことを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項２０】
駆動力を与えられることによって冷媒を圧縮して吐出する機能と冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する機能とを兼ね備える圧縮膨張手段（３）と、
前記圧縮膨張手段（３）に前記駆動力を与える機能と前記機械的エネルギにより発電を行う機能とを兼ね備える駆動発電手段（４）と、
前記圧縮膨張手段（３）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５）とを備え、
前記圧縮膨張手段（３）には、低圧の気相冷媒を吸入および流出させる低圧ポート（３ａ）と高圧の冷媒を吐出および流入させる高圧ポート（３ｂ）とが設けられ、
前記冷媒圧送手段（５）には、液相冷媒を吸入させる冷媒吸入ポート（５ａ）と液相冷媒を吐出させる冷媒吐出ポート（５ｂ）とが設けられているランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機において、
前記低圧ポート（３ａ）と前記冷媒吸入ポート（５ａ）との間を連通させる連通手段（６、６１、６２）を備え、
前記連通手段（６、６１、６２）は、前記気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して、前記オイルを前記冷媒吸入ポート（５ａ）へ供給するようになっていることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項２１】
駆動力を与えられることによって冷媒を圧縮して吐出する機能と冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する機能とを兼ね備える圧縮膨張手段（３’）と、
前記圧縮膨張手段（３’）に前記駆動力を与える機能と前記機械的エネルギにより発電を行う機能とを兼ね備える駆動発電手段（４’）と、
前記圧縮膨張手段（３’）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５１）とを備え、
前記圧縮膨張手段（３’）には、低圧の気相冷媒を吸入および流出させる低圧ポート（３ａ）と、高圧の冷媒が流入する高圧ポート（３ｂ）とが設けられているランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機において、
前記冷媒圧送手段（５１）吸入側を前記冷媒圧送手段（５１）の機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）に連通させる吸入側連通手段（５１３ｃ、５２３ｃ）と、
前記低圧ポート（３ａ）と前記機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）との間を連通させる連通手段（６３）とを備え、
前記連通手段（６３）は、前記気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して、前記オイルを前記機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）へ供給するようになっていることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の相変化を利用した熱機関であるランキンサイクルに用いる流体機械および当該流体機械を適用した蒸気圧縮式冷凍機に関するもので、ランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機に好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機が特許文献１に開示されている。この特許文献１のランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機では、冷凍サイクル用の圧縮機をランキンサイクル用の膨張機として利用している。
【特許文献１】特開昭６３−９６４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さらに、本出願人は、先に特願２００４−７６４６８号（特開２００５−２７３４５２号公報）の特許出願（以下、先願例という。）にて、特許文献１のランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機において効率良く熱エネルギ回収を行うことのできる流体機械について提案している。
【０００４】
この先願例では、冷媒を流体機械に圧送する冷媒圧送手段である冷媒ポンプを用いることで、流体機械を圧縮機として機能させる場合と膨張機として機能させる場合の冷媒の流れ方向を逆転させ、さらに、流体機械の膨脹機から発電機へ動力を伝達する経路に変速機構を設けることで、効率良く熱エネルギを電気エネルギに変換している。
【０００５】
ここで、図９および１０により先願例における冷媒の流れ方向を説明する。先願例にかかる膨張機一体型流体機械２が圧縮機として作動する場合は、モータ４より膨張機一体型流体機械２の圧縮膨張部３に動力が供給され、熱源は加熱器１３に供給されず、開閉弁１８は開弁し、さらに冷媒ポンプ５は作動しない。
【０００６】
よって、図９の矢印に示すように膨張機一体型流体機械２→加熱器１３→開閉弁１８→放熱器７→気液分離器９→膨張弁１１→蒸発器１２→膨張機一体型流体機械２の順の流れ方向になる。これは周知の冷凍サイクルと同様の構成であり、冷媒が蒸発器１２で吸熱した熱量を放熱器７で放熱することで冷凍能力を発揮している。
【０００７】
次に、膨張機一体型流体機械２が膨張機として作動する場合は、膨張機一体型流体機械２の駆動発電部４に蓄電用バッテリ２２が接続され、熱源が加熱器１３に供給され、開閉弁１８は閉弁し、さらに冷媒ポンプ５が作動する。
【０００８】
よって、図１０の矢印に示すように冷媒ポンプ５→加熱器１３→膨張機一体型流体機械２→第２バイパス通路２０→放熱器７→気液分離器９→第１バイパス通路１０→冷媒ポンプ５の順の流れ方向になる。このサイクルでは加熱器１３によって加熱された冷媒が体積膨張する際に膨張機一体型流体機械２に機械的エネルギを出力させ、この機械的エネルギを電気エネルギに変換することで熱エネルギ回収を行っている。
【０００９】
ところで、蒸気圧縮式冷凍機用の冷媒（例えば、ＨＦＣ−１３４ａ）は、液相状態になっていると潤滑用のオイルや水に対して粘度が低く、さらに、潤滑用のオイルは液相冷媒に溶けやすい性質がある。このため、冷媒にオイルを混入させてサイクルを循環させても液相冷媒のみが通過する機械的摺動部では潤滑が不十分となりやすい。
【００１０】
特許文献１および先願例では、冷媒ポンプの機械的摺動部の潤滑については一切開示されていないが、この冷媒ポンプには気液分離器で分離された液相冷媒が吸入されて吐出される。従って、冷媒ポンプの機械的摺動部には液相冷媒のみが通過することになり、この機械的摺動部の潤滑が不十分となりやすい。
【００１１】
また、特許文献１および先願例に開示されたランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機に適用される冷媒圧送手段（冷媒ポンプ）だけでなく、ランキンサイクル専用の装置に適用される冷媒圧送手段においても同様の理由で機械的摺動部の潤滑が不十分となりやすい。
【００１２】
本発明は上記点に鑑み、ランキンサイクル用の冷媒圧送手段の機械的摺動部を十分に潤滑することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張手段（３）と、機械的エネルギにより発電を行う発電手段（４）と、膨張手段（３）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５）とを備え、膨張手段（３）には、低圧の気相冷媒が流出する低圧ポート（３ａ）と高圧の冷媒が流入する高圧ポート（３ｂ）とが設けられ、冷媒圧送手段（５）には、液相冷媒を吸入する冷媒吸入ポート（５ａ）と液相冷媒を吐出する冷媒吐出ポート（５ｂ）とが設けられている流体機械において、低圧ポート（３ａ）と冷媒吸入ポート（５ａ）との間を連通させる連通手段（６、６１、６２）を備え、連通手段（６、６１、６２）は、気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して、オイルを冷媒吸入ポート（５ａ）へ供給するようになっていることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、連通手段（６、６１、６２）で分離された潤滑用のオイルが、膨張手段（３）の低圧ポート（３ａ）側の背圧と冷媒圧送手段（５）の冷媒吸入ポート（５ａ）側の背圧との圧力差によって、冷媒吸入ポート（５ａ）に供給されるので、冷媒圧送手段（５）の機械的摺動部を十分に潤滑することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の流体機械において、低圧ポート（３ａ）は、冷媒吸入ポート（５ａ）より上方に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、連通手段（６、６１、６２）のオイルを供給方向が上方から下方の方向になるので、気相冷媒から分離されたオイルを重力によって効率的に冷媒吸入ポート（５）へ供給することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の流体機械において、低圧ポート（３ａ）を備える膨張手段（３）は、発電手段（４）より上方に配置され、冷媒吸入ポート（５ａ）を備える冷媒圧送手段（５）は、発電手段（４）より下方に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、低圧ポート（３ａ）を備える膨張手段（３）を流体機械の最上部に配置し、冷媒吸入ポート（５ａ）を備える冷媒圧送手段（５）を流体機械の最下部に配置することができるので、請求項２に記載の配置を容易に実現することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体機械において、連通手段（６、６１、６２）は、冷媒吸入ポート（５ａ）側から低圧ポート（３ａ）側に液相冷媒が逆流することを防止する逆止弁（６ｃ、６２ｃ）を備えていることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、液相冷媒が冷媒吸入ポート（５ａ）側から低圧ポート（３ａ）側に逆流することを防止できるので、冷媒が膨張しないで膨張手段（３）に機械的エネルギを出力させることなく低圧ポート（３ａ）へ流出することを防止できる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の流体機械において、連通手段（６、６１、６２）は、逆止弁（６ｃ、６２ｃ）に直列に接続された絞り機構（６ｄ、６１ｄ、６２ｄ）を備え、絞り機構（６ｄ、６１ｄ、６２ｄ）の冷媒通路面積は、逆止弁（６ｃ、６２ｃ）の冷媒通路面積よりも小さいことを特徴とする。
【００２２】
これによれば、絞り機構（６ｄ、６１ｄ、６２ｄ）の冷媒通路面積によってオイルが連通手段（６、６１、６２）を通過する際の通路抵抗を調整できるので、冷媒圧送手段（５）に供給されるオイル量を適正な量に調整しやすい。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張手段（３’）と、機械的エネルギにより発電を行う発電手段（４’）と、膨張手段（３’）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５１）とを備え、膨張手段（３’）には、低圧の気相冷媒が流出する低圧ポート（３ａ）と、高圧の冷媒が流入する高圧ポート（３ｂ）とが設けられている流体機械において、冷媒圧送手段（５１）吸入側を冷媒圧送手段（５１）の機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）に連通させる吸入側連通手段（５１３ｃ、５２３ｃ）と、低圧ポート（３ａ）と機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）との間を連通させる連通手段（６３）とを備え、連通手段（６３）は、気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して、オイルを機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）へ供給するようになっていることを特徴とする。
【００２４】
これによれば、吸入側連通手段（５１３ｃ、５２３ｃ）によって冷媒圧送手段（５）吸入側の圧力が機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）に作用するので、機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）側の背圧が膨張手段（３）の低圧ポート（３ａ）側の背圧に対して低くなる。
【００２５】
その結果、連通手段（６３）にて分離された潤滑用のオイルが、低圧ポート（３ａ）側の背圧と機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）側の背圧との圧力差によって機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）に供給されるので、冷媒圧送手段（５）の機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）を十分に潤滑することができる。
【００２６】
なお、本発明における冷媒圧送手段（５１）の機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）とは、冷媒圧送手段（５１）を構成する構成部品同士が互いに摺動する部位を意味し、具体的には、例えば、後述する第１実施形態に示すスクロール型の圧送手段では、固定スクロールと旋回スクロールとの摺動部、旋回スクロールとクランクシャフトとの摺動部、クランクシャフトとシャフトと軸受け部との摺動部等が含まれる。
【００２７】
また、後述する第６実施形態に示すローリングピストン型の圧送手段では、シリンダとポンプロータとの摺動部、ポンプロータとクランクシャフトとの摺動部、クランクシャフトとシャフトの軸受け部との摺動部等が含まれる。
【００２８】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の流体機械において、冷媒圧送手段（５１）は、冷媒を圧送する可動部材（５１６）と、可動部材（５１６）を摺動可能に支持するとともに可動部材（５１６）に動力を伝達する動力伝達部材（５１２）とを有し、機械的摺動部（Ｂ）は、動力伝達部材（５１２）と可動部材（５１６）との摺動部であることを特徴とする。
【００２９】
ところで、冷媒圧送手段（５１）において、動力伝達部材（５１２）と可動部材（５１６）との摺動部は、冷媒加圧時の冷媒圧力を支持しながら動力伝達を行うので、特に摩耗しやすい。そこで、連通手段（６３）にて分離された潤滑用のオイルを動力伝達部材（５１２）と可動部材（５１６）との摺動部に供給すれば、より一層、冷媒圧送手段（５１）の長寿命化が図れる。
【００３０】
なお、本発明における可動部材（５１６）としては、具体的には、例えば、スクロール型の圧送手段の旋回スクロール、ローリングピストン型のポンプロータ等が該当する。また動力伝達部材（５１２）としては、上記の旋回スクロールおよびポンプロータに回転駆動力を伝達するポンプシャフト（クランクシャフト）等が該当する。
【００３１】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の流体機械において、動力伝達部材（５１２）は、機械的摺動部（Ｂ）と低圧ポート（３ａ）側とを連通させる連通孔（５２０）を有しており、オイルは、連通孔（５２０）を介して供給されるようになっていることを特徴とする。
【００３２】
これによれば、機械的摺動部（Ｂ）にオイルを供給する連通手段（６３）を動力伝達部材（５１２）の連通孔（５２０）を利用して構成できるので、連通手段（６３）を構成するための専用通路等を動力伝達部材（５１２）の外部に設ける必要がない。その結果、流体機械の大型化を抑制できる。
【００３３】
請求項９に記載の発明では、請求項７または８に記載の流体機械において、可動部材（５１６）は、滑り軸受け（５１９）を介して動力伝達部材（５１２）に支持されていることを特徴とする。
【００３４】
これによれば、可動部材（５１６）が滑り軸受け（５１９）を介して動力伝達部材（５１２）に支持されているので、動力伝達部材（５１２）と滑り軸受け（５１９）との摺動部にオイルが供給されることによって、滑り軸受け（５１９）および動力伝達部材（５１２）の転動疲労寿命を長期化させることができる。その結果、冷媒圧送手段（５１）の長寿命化が図れる。
【００３５】
ここで、滑り軸受け（５１９）とは軸と軸受けが互いに滑り接触している軸受けをいう。この滑り軸受け（５１９）は、転動体（ボール、ころ等）を有して構成される転がり軸受けに対して、摺動部の面圧を小さくできるので、軸と軸受けの間にオイル膜を形成することができれば、転がり軸受けに対して転動疲労寿命を長期化できる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明では、請求項７ないし９のいずれか１つに記載の流体機械において、機械的摺動部（Ｂ）における可動部材（５１６）と動力伝達部材（５１２）と間の隙間量は、予め定めた値になっていることを特徴とする。
【００３７】
これによれば、機械的摺動部（Ｂ）における可動部材（５１６）と動力伝達部材（５１２）と間の隙間量によって、オイルが機械的摺動部（Ｂ）に供給される際の通路抵抗を変更できる。従って、機械的摺動部（Ｂ）に供給されるオイル量が適正な値になるように隙間量の値を決定すればよい。なお、隙間量とは、クリアランス量とも呼ばれるものである。
【００３８】
請求項１１に記載の発明では、請求項６ないし１０のいずれか１つに記載の流体機械において、連通手段（６３）は、機械的摺動部（Ｂ）側から低圧ポート（３ａ）側に液相冷媒が逆流することを防止する逆止弁（６３ｃ）を備えていることを特徴とする。
【００３９】
これによれば、液相冷媒が機械的摺動部（Ｂ）側から低圧ポート（３ａ）側に逆流することを防止できるので、冷媒が膨張しないで膨張手段（３）に機械的エネルギを出力させることなく低圧ポート（３ａ）側へ流出することを防止できる。
【００４０】
請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の流体機械において、膨張手段（３、３’）、発電手段（４、４’）および冷媒圧送手段（５、５１）は、同一のハウジング（３０１、３０２、４０３、５０１、５１１）内に収容されていることを特徴とする。
【００４１】
これによれば、膨張手段（３、３’）、発電手段（４、４’）および冷媒圧送手段（５、５１）を同一のハウジング（３０１、３０２、４０３、５０１、５１１）内に収容しているので、連通手段（６、６１、６２、６３）を構成する配管の省略や、構成部品の共通化により流体機械の小型化を図ることができる。
【００４２】
ここで、同一のハウジングとは、１つの構成部品のみによって構成されたハウジングのみを意味するものではなく、１つの共通する空間を形成する複数の構成部品を結合して構成されたハウジングをも含む意味である。
【００４３】
請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の流体機械において、連通手段（６、６１、６２、６３）は、気相冷媒とオイルの比重の差を用いて重力により気相冷媒からオイルを分離し、連通手段（６、６１、６２、６３）には、分離されたオイルを貯める貯油手段（６ａ、６２ａ、６３ａ）が構成されていることを特徴とする。
【００４４】
これによれば、貯油手段（６ａ、６３ａ）にオイルを貯めておくことができるので、流体機械の運転状況によるオイル分離量の変動があっても、冷媒吸入ポート（５ａ）および機械的摺動部（Ｂ）へ安定したオイル供給ができる。
【００４５】
請求項１４に記載の発明では、請求項１３に記載の流体機械において、貯油手段（６ａ、６２ａ）は、発電手段（４）の内部に構成されていることを特徴とする。
【００４６】
これによれば、貯油手段（６ａ、６３ａ）の配置スペースの縮小化を図ることができるので、一層、流体機械を小型化することができる。さらに、オイルによって発電手段（４）の冷却効果も発揮できる。
【００４７】
請求項１５に記載の発明によれば、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の流体機械において、膨張手段（３）から冷媒圧送手段（５）へ駆動力を伝達する伝達手段（５０７）を備え、冷媒圧送手段（５）は、膨張手段（３）からの駆動力によって作動するようになっていることを特徴とする。
【００４８】
これによれば、冷媒圧送手段（５）は膨張手段（３）から駆動力を得ることができるので、別途駆動用の装置を設ける必要がない。従って、流体機械の配置スペースの縮小化を図ることができる。
【００４９】
請求項１６に記載の発明では、請求項１５に記載の流体機械において、伝達手段は、膨張手段（３）が機械的エネルギを出力する時のみに、機械的エネルギを膨張手段（３）からの駆動力として伝達するワンウェイクラッチ（５０７）であることを特徴とする。
【００５０】
これによれば、冷媒圧送手段（５）を駆動させる必要がある時のみに駆動力が伝達され、必要がない時の駆動を防止できるので、冷媒圧送手段（５）の機械的摺動部の磨耗を抑制できる。さらに、純機械的構造のワンウェイクラッチ（５０７）を用いているので、電磁クラッチ等を用いる場合に対して安価に構成することができる。
【００５１】
請求項１７に記載の発明では、請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の流体機械において、膨張手段は、駆動力を与えられることによって冷媒を圧縮する機能を兼ね備える圧縮膨張手段（３）であり、発電手段は、圧縮手段（３）に駆動力を与える機能を兼ね備える発電手段（４）であり、圧縮膨張手段（３）が冷媒を圧縮する場合には、低圧ポート（３ａ）は低圧の気相冷媒を吸入し、高圧ポート（３ｂ）は高圧の冷媒を吐出することを特徴とする。
【００５２】
これによれば、膨張手段が冷媒を圧縮する兼ね備え、発電手段が圧縮膨張手段（３）を駆動させる機能を兼ね備えているので、上述の各請求項に記載した流体機械を膨張機一体型流体機械として、ランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機に適用することができる。
【００５３】
請求項１８に記載の発明では、冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張手段（３、３’）と、膨張手段（３、３’）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５、５１）とを備え、膨張手段（３、３’）には、低圧の気相冷媒が流出する低圧ポート（３ａ）と高圧の冷媒が流入する高圧ポート（３ｂ）とが設けられている流体機械において、低圧ポート（３ａ）から流出する冷媒に含まれるオイルを冷媒圧送手段（５、５１）の機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）に導く連通手段（６、６１、６２、６３）を備えることを特徴とする。
【００５４】
これによれば、連通手段（６、６１、６２、６３）によって潤滑用のオイルが低圧ポート（３ａ）から冷媒圧送手段（５、５１）の機械的摺動部に導かれるので、冷媒圧送手段（５）の機械的摺動部を十分に潤滑することができる。
【００５５】
請求項１９に記載の発明では、請求項１７に記載の流体機械を用いてランキンサイクルを構成した蒸気圧縮式冷凍機を特徴とする。これにより、上述の各請求項の作用効果を発揮できる蒸気圧縮式冷凍機を構成できる。
【００５６】
請求項２０に記載の発明では、駆動力を与えられることによって冷媒を圧縮して吐出する機能と冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する機能とを兼ね備える圧縮膨張手段（３）と、圧縮膨張手段（３）に駆動力を与える機能と機械的エネルギにより発電を行う機能とを兼ね備える駆動発電手段（４）と、圧縮膨張手段（３）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５）とを備え、圧縮膨張手段（３）には、低圧の気相冷媒を吸入および流出させる低圧ポート（３ａ）と高圧の冷媒を吐出および流入させる高圧ポート（３ｂ）とが設けられ、冷媒圧送手段（５）には、液相冷媒を吸入させる冷媒吸入ポート（５ａ）と液相冷媒を吐出させる冷媒吐出ポート（５ｂ）とが設けられているランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機において、低圧ポート（３ａ）と冷媒吸入ポート（５ａ）との間を連通させる連通手段（６、６１、６２）を備え、連通手段（６、６１、６２）は、気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して、オイルを冷媒吸入ポート（５ａ）へ供給するようになっていることを特徴とする。
【００５７】
請求項２１に記載の発明では、駆動力を与えられることによって冷媒を圧縮して吐出する機能と冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する機能とを兼ね備える圧縮膨張手段（３’）と、圧縮膨張手段（３’）に駆動力を与える機能と機械的エネルギにより発電を行う機能とを兼ね備える駆動発電手段（４’）と、圧縮膨張手段（３’）に冷媒を圧送する冷媒圧送手段（５１）とを備え、圧縮膨張手段（３’）には、低圧の気相冷媒を吸入および流出させる低圧ポート（３ａ）と、高圧の冷媒が流入する高圧ポート（３ｂ）とが設けられているランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機において、冷媒圧送手段（５１）吸入側を冷媒圧送手段（５１）の機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）に連通させる吸入側連通手段（５１３ｃ、５２３ｃ）と、低圧ポート（３ａ）と機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）との間を連通させる連通手段（６３）とを備え、連通手段（６３）は、気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して、オイルを機械的摺動部（Ｂ、Ｄ）へ供給するようになっていることを特徴とする。
【００５８】
請求項２０および２１に記載の発明によれば、後述の図７に示す第４実施形態のように、冷媒圧送手段（５、５１）を膨張機一体型流体機械と別体に構成した蒸気圧縮式冷凍機であっても、冷媒圧送手段（５、５１）の機械的摺動部を十分に潤滑することができる。
【００５９】
さらに、蒸気圧縮式冷凍機に冷媒とともに循環させる潤滑オイルの混入させる量を増加させる必要がないので、熱交換器の熱交換率低下などに起因する冷凍能力の低下を生じさせることなく冷媒圧送手段の潤滑効果を向上できる。
【００６０】
なお、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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
（第１実施形態）
図１は、本発明にかかる車両用蒸気圧縮式冷凍機の全体構成図である。本実施形態の蒸気圧縮式冷凍機は冷熱および温熱を発生させて車室内の空調を行うとともに、エンジン１で発生した廃熱から熱エネルギの回収を行うランキンサイクル併用型になっている。
【００６２】
まず、膨脹機一体型流体機械２は、車両エンジンルーム内に搭載されており、圧縮膨張部３、駆動発電部４、冷媒ポンプ５およびオイル供給通路６等によって構成される流体機械である。圧縮膨張部３、駆動発電部４および冷媒ポンプ５等は一体構造に結合され、膨脹機一体型流体機械２は全体として円筒状の形状になっている。
【００６３】
圧縮膨張部３は、車室内空調を行う際に駆動力を与えられることによって冷媒を圧縮および吐出する圧縮機（以下、圧縮機モードという）の機能と、熱エネルギ回収を行う際に冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張機（以下、膨張機モードという）の機能とを兼ね備える圧縮膨張手段である。圧縮膨張部３には、低圧の気相冷媒を吸入および流出させる低圧ポート３ａと高圧の冷媒を吐出および流入させる高圧ポート３ｂとが設けられている。
【００６４】
駆動発電部４は、車室内空調を行う際に圧縮膨張部３に駆動力を与える機能と熱エネルギ回収を行う際に圧縮膨張部３の出力した機械的エネルギにより発電を行う機能とを兼ね備える駆動発電手段である。
【００６５】
冷媒ポンプ５は、熱エネルギ回収を行う際に液相冷媒を圧縮膨張部３の側に圧送する冷媒圧送手段である。冷媒ポンプ５には、液相冷媒を吸入させる冷媒吸入ポート５ａと液相冷媒を吐出させる冷媒吐出ポート５ｂとが設けられている。
【００６６】
オイル供給通路６は、低圧ポート３ａと冷媒吸入ポート５ａとの間を連通させる連通手段である。オイル供給通路６には、気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して貯めておく貯油室６ａと低圧ポート３ａ側から冷媒吸入ポート５ａ側にのみオイルが流れることを許容する逆止弁６ｃ等が設けられている。その他の膨張機一体型流体機械２の詳細については後述する。
【００６７】
次に、放熱器７は、冷媒の有する熱量を放熱させて冷媒を冷却するものであり、放熱器７の冷媒入口と膨張機一体型流体機械２の高圧ポート３ｂとは冷媒配管８により接続されている。
【００６８】
気液分離器９は、放熱器７の冷媒出口側に接続され、放熱器７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る。また、気液分離器９は、第１バイパス通路１０により冷媒吸入ポート５ａとも接続されている。
【００６９】
第１バイパス通路１０は、気液分離器９で分離された液相冷媒を冷媒ポンプ５に供給するための冷媒配管であり、第１バイパス通路１０には、気液分離器９側から冷媒ポンプ５側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁１０ａが設けられている。また、冷媒ポンプ５に供給された冷媒は冷媒吐出ポート５ｂより吐出されるが、冷媒吐出ポート５ｂは、冷媒配管８に接続されている。
【００７０】
膨張弁１１は気液分離器９の液相冷媒出口側に接続され、分離された液相冷媒を減圧膨張させるものである。本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧するとともに、圧縮機モードで膨張機一体型流体機械２の低圧ポート３ａ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張弁を採用している。
【００７１】
蒸発器１２は膨張弁１１に接続され、膨張弁１１で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る。蒸発器１２の冷媒出口側は膨張機一体型流体機械２の低圧ポート３ａに接続されている。蒸発器１２と膨張機一体型流体機械２を接続する冷媒配管には逆止弁１２ａが設けられ、逆止弁１２ａは、蒸発器１２の冷媒出口側から低圧ポート３ａ側にのみ冷媒が流れることを許容している。
【００７２】
加熱器１３は、冷媒配管８の高圧ポート３ｂと冷媒吐出ポート５ｂ接続部との間に配置されており、冷媒配管８を流れる冷媒とエンジン冷却水とを熱交換させることで、冷媒を加熱する熱交換器である。
【００７３】
ここで、エンジン冷却水はエンジン１を冷却するために図１の破線部で示す温水回路１４を循環している。温水回路１４の、ウォータポンプ１５はエンジン冷却水を循環させるための電動ポンプであり、三方弁１６はエンジン１から流出したエンジン冷却水を加熱器１３に導入させる回路と加熱器１３に導入させずにバイパスさせる回路とを切り替えるための電磁バルブである。また、ラジエータ１７はエンジン冷却水と外気とを熱交換させることで、エンジン冷却水を冷却する熱交換器である。
【００７４】
次に、開閉弁１８は、冷媒配管８の冷媒吐出ポート５ｂ接続部と放熱器７との間に配置されており、冷媒配管８を開閉する電磁式のバルブである。また、制御弁１９は、冷媒配管８の高圧ポート３ｂと加熱器１３との間に配置されており、圧縮機モードでは吐出弁、すなわち高圧ポート３ｂ側から加熱器１３側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁として機能し、膨張機モードでは開弁状態となる電磁式のバルブである。
【００７５】
第２バイパス通路２０は、膨張機一体型流体機械２の低圧ポート３ａと放熱器７冷媒入口とを接続するための冷媒配管であり、第２バイパス通路２０には、低圧ポート３ａ側から放熱器７側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁２０ａが設けられている。
【００７６】
制御装置２１は、膨張機一体型流体機械２の作動モードに応じて、駆動発電部４への電源供給、駆動発電部４と蓄電用バッテリ２２の接続、さらに、三方弁１６の切替制御、開閉弁１８の制御および制御弁１９の制御を行うものである。
【００７７】
次に、膨張機一体型流体機械２の詳細について図２の断面図により説明する。なお、図中に示す矢印は膨張機一体型流体機械２が車両エンジンルーム内に搭載される時の上下（天地）方向を示している。
【００７８】
まず、圧縮膨張部３について説明すると、圧縮膨張部３は膨張機一体型流体機械２の最上部に配置され、冷媒の圧縮膨張させる機構を備えている。この圧縮膨張機構は周知のスクロール型圧縮機構と同一の構造である。
【００７９】
具体的には、アッパハウジング３０１、ミドルハウジング３０２、シャフト３０３、アッパハウジング３０１と一体に構成された固定部材である固定スクロール（シェル）３０４、ミドルハウジング３０２と固定スクロール３０４との間の空間で旋回変位する可動部材である旋回スクロール３０５、固定スクロール３０４と旋回スクロール３０５との間の空間で冷媒の圧縮および膨張がなされる作動室３０６、作動室３０６と連通して冷媒の吸入および流出がなされる低圧ポート３ａおよび冷媒の吐出および流入がなされる高圧ポート３ｂ等により構成される。
【００８０】
アッパハウジング３０１とミドルハウジング３０２は圧縮膨張部３を保護する保護部材の役割を果たし、さらに、アッパハウジング３０１には固定スクロール３０４、高圧ポート３ｂおよび低圧ポート３ａ等が一体に構成されている。また、アッパハウジング３０１とミドルハウジング３０２とは図示しないガスケットおよびＯリング等のシール材を介してネジ止めされており、結合部から冷媒が漏れないようになっている。
【００８１】
シャフト３０３は、ボールベアリング３０７を介してミドルハウジング３０２に軸支されており、軸方向上端側に回転中心軸に対して偏心した偏心部３０８を有するクランクシャフトになっている。偏心部３０８には旋回スクロール３０５がニードルベアリング３０９を介して回転可能に連結されている。
【００８２】
固定スクロール３０４は、板状の基板部３０４ａおよび基板部３０４ａからミドルハウジング３０２側（下方向）に突出した渦巻状の歯部３０４ｂによって構成される。一方、旋回スクロール３０５は、固定スクロール３０４の歯部３０４ｂに接触して噛み合う渦巻状の歯部３０５ｂおよび歯部３０５ｂが形成された基板部３０５ａによって構成されている。
【００８３】
さらに、旋回スクロール３０５とミドルハウジング３０２との間には図示しない自転防止機構が設けられている。自転防止機構は、シャフト３０３が１回転する間に旋回スクロール３０５を偏心部３０８周りに１回転させるためのもので、シャフト３０３が回転すると旋回スクロール３０５は自転せずにシャフト３０３の回転中心軸周りを公転旋回する。なお、本実施形態では、自転防止機構としてピン−リング（ピン−ホール）式を採用している。
【００８４】
低圧ポート３ａはアッパハウジング３０１の外周部に設けられた低圧冷媒の出入口であり、作動室３０６の最外径部と連通している。また、高圧ポート３ｂはアッパハウジング３０１の上部に設けられた高圧冷媒の出入口であり、最小体積状態の作動室３０６と連通する位置に設けられている。
【００８５】
次に、駆動発電部４について説明する。駆動発電部４はミドルハウジング３０２の内部で圧縮膨張部３の下方に配置され、圧縮膨張部３の駆動および発電を行う機構を備えている。この駆動発電機構は周知の直流電動機と同一の構造である。
【００８６】
具体的には、ミドルハウジング３０２、シャフト３０３、ステータ４０１、ステータ４０１内で回転するロータ４０２、シャフト３０３を軸支する結合部ハウジング４０３等により構成される。
【００８７】
ミドルハウジング３０２と結合部ハウジング４０３は駆動発電部４の保護部材の役割を果たし、ミドルハウジング３０２と結合部ハウジング４０３とは図示しないガスケットおよびＯリング等のシール材を介してネジ止めされており、結合部から冷媒が漏れないようになっている。また、ミドルハウジング３０２とシャフト３０３は流体機械の小型化のため圧縮膨張部３の構成部材と共通化している。
【００８８】
ステータ４０１は巻き線が巻かれたステータコイルであり、ミドルハウジング３０２の内面壁に固定されている。ロータ４０２は永久磁石が埋設されたマグネットロータで、内周側にはキー溝４０４があり、キーにてシャフト３０３に固定されている。
【００８９】
結合部ハウジング４０３は、ミドルハウジング側（上方向）に尖頭状に突出した突出部４０３ａを有している。この突出部４０３ａにシャフト３０３の偏心部３０８側と反対（軸方向下端）側の端部がボールベアリング４０５を介して軸支されている。また、ボールベアリング４０５と結合部ハウジング４０３の間には、駆動発電部４側と冷媒ポンプ５側との間の冷媒およびオイルの漏れを防止するためのリップシール４０６が設けられている。
【００９０】
ミドルハウジング３０２の内壁面と結合部ハウジング４０３の突出部４０３ａ側の壁面とにより構成される空間は、シャフト３０３、ステータ４０１およびロータ４０２が配置する空間を構成すると同時に、これらが配置されていない残余空間に貯油室６ａを構成している。貯油室６ａは、気相冷媒からオイルを分離し、分離されたオイルを貯める貯油手段である。
【００９１】
さらに、突出部４０３ａには貯油室６ａと冷媒ポンプ５の冷媒吸入ポート５ａ側とを連通する連通孔６ｂが設けられ、連通孔６ｂには、貯油室６ａから冷媒ポンプ５側にのみオイルが流れることを許容するオイル用の逆止弁６ｃが設けられている。また、連通孔６ｂのオイルの流れ方向の逆止弁６ｃ下流側には、オリフィス６ｄが設けられている。オリフィス６ｄは貯油室６ａから冷媒ポンプ５へ供給されるオイルの量を適正に調整するための絞り機構である。
【００９２】
本実施形態では、オリフィス６ｄをオイル流れ方向の逆止弁６ｃ下流側に設けているが、逆止弁６ｃ上流側に設けてもよい。なお、本実施形態では、冷媒ポンプ５への適正なオイル供給量を実現するために、最小開口直径０．５ｍｍのオリフィスを用いている。
【００９３】
次に、冷媒ポンプ５について説明する。冷媒ポンプ５は膨張機一体型流体機械２の最下部に配置され、冷媒を圧送する機構を備える冷媒圧送手段である。本実施形態では冷媒ポンプ５の冷媒圧送機構も周知のスクロール型圧送機構と同一構造である。
【００９４】
具体的には、ロワハウジング５０１、結合部ハウジング４０３、ポンプシャフト５０２、ロワハウジング５０１と一体に構成された固定部材である固定スクロール（シェル）５０３、結合部ハウジング４０３と固定スクロール５０３との間の空間で旋回変位する可動部材である旋回スクロール５０４、固定スクロール５０３と旋回スクロール５０４との間の空間で冷媒の搬送を行う作動室５０５、作動室５０５と連通して冷媒が吸入される冷媒吸入ポート５ａおよび冷媒が吐出される冷媒吐出ポート５ｂ等により構成される。
【００９５】
ロワハウジング５０１と結合部ハウジング４０３は冷媒ポンプ５を保護する保護部材の役割を果たし、さらに、ロワハウジング５０１には固定スクロール５０３、冷媒吐出ポート５ｂおよび冷媒吸入ポート５ａ等が一体に構成される。また、ロワハウジング５０１と結合部ハウジング４０３とは図示しないガスケットおよびＯリング等のシール材を介してネジ止めされており、結合部から冷媒が漏れないようになっている。また、結合部ハウジング４０３は流体機械の小型化のため駆動発電部４の構成部材と共通化している。
【００９６】
ポンプシャフト５０２は、ボールベアリング５０６を介して結合部ハウジング４０３に軸支されている。また、ポンプシャフト５０２はシャフト３０３とワンウェイクラッチ５０７で結合されている。ワンウェイクラッチ５０７は膨張機モードにおいてのみ、シャフト３０３の回転駆動力をポンプシャフト５０２に伝える機能を有する動力伝達手段である。
【００９７】
さらに、ポンプシャフト５０２は軸方向下端側に回転中心軸に対して偏心した偏心部５０８を有するクランクシャフトになっており、旋回スクロール５０４がニードルベアリングを介して偏心部５０８に回転可能に連結されている。
【００９８】
固定スクロール５０３は、板状の基板部５０３ａおよび基板部５０３ａから結合部ハウジング４０３側（上方向）に突出した渦巻状の歯部５０３ｂによって構成される。一方、旋回スクロール５０４は、固定スクロール５０３の歯部５０３ｂに接触して噛み合う渦巻状の歯部５０４ｂ、および歯部５０４ｂが形成された基板部５０４ａによって構成されている。
【００９９】
さらに、旋回スクロール５０４と結合部ハウジング４０３との間には図示しない自転防止機構が設けられている。自転防止機構は、ポンプシャフト５０２が１回転する間に旋回スクロール５０４を偏心部５０８周りに１回転させるためのもので、ポンプシャフト５０２が回転すると旋回スクロール５０４は自転せずにポンプシャフト５０２の回転中心軸周りを公転旋回する。なお、本実施形態の自転防止機構は、圧縮膨張部３と同様にピン−リング（ピン−ホール）式を採用している。
【０１００】
冷媒吸入ポート５ａはロワハウジング５０１の外周部に設けられた液相冷媒の吸入口であり、作動室５０５の最外径部と連通している。また、冷媒吐出ポート５ｂはロワハウジング５０１の下部に設けられた冷媒の吐出口であり、作動室５０５と連通する位置に設けられている。
【０１０１】
次に、オイル供給通路６について説明する。オイル供給通路６は、図３の矢印で示すように、低圧ポート３ａ→ミドルハウジング３０２と旋回スクロール３０５との間の隙間→ボールベアリング３０７内部の隙間→貯油室６ａ→連通孔６ｂ→ボールベアリング４０５内部の隙間→ボールベアリング５０６内部の隙間→結合部ハウジング４０３と旋回スクロール５０４との間の隙間→冷媒吸入ポート５ａの順に連通するように構成されている。
【０１０２】
次に、上述構成において本実施形態の作動について説明する。まず、車室内空調を行う圧縮機モードでは、制御装置２１が駆動発電部４に電源を供給し、開閉弁１８を開放し、制御弁１９を逆止弁として機能させ、三方弁１６を加熱器１３バイパス通路側に切り替える。
【０１０３】
駆動発電部４に電源が供給されると、ロータ４０２と結合されたシャフト３０３が回転するので、圧縮膨張部３に回転駆動力が与えられる。ここで、圧縮膨張部３では、旋回スクロール３０５が固定スクロール３０４に対して一方向に回転すると作動室３０６の体積は縮小し、逆方向に回転すると作動室３０６の体積は拡大するようになっているので、この回転駆動力の回転方向は作動室３０６の体積を縮小させる方向（以下、圧縮方向という）になっている。よって、圧縮機モードでは、低圧ポート３ａから吸入された冷媒が作動室３０６に入り、作動室３０６で圧縮されて高圧ポート３ｂより吐出される。
【０１０４】
そして、低圧ポート３ａより吸入される気相冷媒の一部は低圧ポート３ａに連通する貯油室６ａに流入する。さらに、冷媒には機械的摺動部潤滑用のオイルが混入しているので、オイルも気相冷媒とともに貯油室６ａに流入する。このオイルは気相冷媒に対して比重が大きいので、重力によって気相冷媒から分離し、下方に移動して貯油室６ａの最下部に貯まる。なお、図３の波線４０７は通常運転時に貯まるオイルの油面を示している。
【０１０５】
また、貯油室６ａにオイルが充満して、図３の波線４０７ａのように油面が上昇すると、気相冷媒は貯油室６ａに流入しにくくなり、オイルも分離されにくくなるので、必要以上のオイル分離を防止できるようになっている。さらに、貯油室６ａに貯まったオイルはステータ４０１、ロータ４０２等と同じ空間に存在するので、駆動発電部４を冷却する効果をも発揮している。
【０１０６】
高圧ポート３ｂから吐出された冷媒は制御弁１９、加熱器１３および開閉弁１８を通過して放熱器７へ圧送される。ここで、圧縮機モードでは開閉弁１８を開放し、三方弁１６を加熱器１３バイパス通路に切り替えているので、温水回路１４のエンジン冷却水はウォータポンプ１５→エンジン１→三方弁１６→ラジエータ１７→ウォータポンプ１５の順で加熱器１３をバイパスして循環する。よって、冷媒は加熱されず、加熱器１３および開閉弁１８は単なる冷媒通路として機能する。
【０１０７】
放熱器７にて熱量を放熱した冷媒は気液分離器９で気相冷媒と液相冷媒に分離される。ここで、圧縮機モードでは、ワンウェイクラッチ５０７の作用により、シャフト３０３の回転しても、ポンプシャフト５０２に回転駆動力が伝達されない。その結果、ロータ４０２冷媒ポンプ５は作動しないので、気液分離器９内の液相冷媒が冷媒ポンプ５に吸入されることはない。
【０１０８】
気液分離器９で分離された液相冷媒は膨張弁１１で減圧されて、蒸発器１２にて熱量を吸熱して、膨張機一体型流体機械２の低圧ポート３ａより吸入される。これにより、圧縮機モードでは、膨張機一体型流体機械２→放熱器７→気液分離器９→膨張弁１１→蒸発器１２→膨張機一体型流体機械２の順で冷媒を循環させることができ、蒸発器１２で吸熱した熱量を放熱器７へ移動させて放熱する蒸気圧縮式冷凍機を構成できる。
【０１０９】
ここで、貯油室６ａ側の背圧は低圧ポート３ａの圧力と同じであるが、冷媒吸入ポート５ａ側の背圧は気液分離器９と連通しているので低圧ポート３ａの圧力よりも高くなっている。この圧力差によって気液分離器９の冷媒がオイル供給通路６を介して貯油室６ａ側に逆流すると、低圧ポート３ａに高圧冷媒が再吸入されることとなり、蒸気圧縮式冷凍機の冷凍能力を低下させる原因となる。そこで、本実施形態では逆止弁６ｃによって冷媒の逆流を防止している。
【０１１０】
次に、廃熱から熱エネルギの回収を行う膨張機モードでは、制御装置２１は駆動発電部４と蓄電用バッテリ２２を接続し、開閉弁１８を閉鎖し、制御弁１９を開放し、三方弁１６を加熱器１３側に切り替える。
【０１１１】
三方弁１６を加熱器１３側に切り替えると、温水回路１４のエンジン冷却水がウォータポンプ１５→エンジン１→加熱器１３→三方弁１６→ラジエータ１７→ウォータポンプ１５の順で循環するので、エンジン１の廃熱によって加熱器１３内部の冷媒が加熱される。
【０１１２】
加熱された冷媒は、開閉弁１８が閉鎖されているので、加熱器１３から制御弁１９を通過して高圧ポート３ｂ側へ流出し、高圧ポート３ｂより圧縮膨張部３の作動室３０６に流入する。
【０１１３】
作動室３０６に流入した冷媒は気化膨張して作動室３０６の体積を拡大させるので、旋回スクロール３０５およびシャフト３０３を作動室３０６の体積が拡大する方向（以下、膨張方向という）に回転させる。さらに、膨張した冷媒は低圧ポート３ａより流出する。
【０１１４】
この回転によってシャフト３０３に結合されたロータ４０２も回転し、ステータ４０１のコイルを通過する磁束量を変化させるので、駆動発電部４を発電機として作動させることができる。
【０１１５】
また、発電された電力は制御装置２１を介して接続された蓄電用バッテリ２２に蓄電される。すなわち、エンジン１の廃熱によって冷媒を膨張させ、膨張機一体型流体機械２に機械的エネルギを出力させ、駆動発電部４で電気エネルギに変換することで熱エネルギの回収を行うことができる。
【０１１６】
さらに、この機械的エネルギの一部はワンウェイクラッチ５０７を介して冷媒ポンプ５の駆動力としてポンプシャフト５０２に伝達される。ここで、冷媒ポンプ５では、ポンプシャフト５０２が膨張方向に回転すると、旋回スクロール５０４が固定スクロール５０３に対して回転し、作動室５０５が冷媒吸入ポート５ａ側に連通する位置から冷媒吐出ポート５ｂ側に連通する位置へ移動するようになっている。
【０１１７】
よって、膨張機モードでは、冷媒吸入ポート５ａから吸入された液相冷媒が冷媒吐出ポート５ｂより加熱器１３に圧送され、圧送された冷媒が加熱されて膨張することで、圧縮膨張部３はさらに機械的エネルギを出力することができる。
【０１１８】
なお、冷媒ポンプ５のスクロール型圧縮機構の圧縮率は１になっており、作動室５０５に液相冷媒が吸入されても、液相冷媒は圧縮されないので、液圧縮による冷媒ポンプ５の動作不良は生じない。なお、圧縮機モードでは、ワンウェイクラッチ５０７によって冷媒ポンプ５に駆動力が伝達されないので、冷媒ポンプ５は作動しない。
【０１１９】
一方、低圧ポート３ａから流出した冷媒は逆止弁１２ａの機能によって第２バイパス通路２０を通過し、放熱器７で放熱して気液分離器９へ移動する。ここで、低圧ポート３ａより流出する冷媒の一部は貯油室６ａに流入するので、圧縮機モードと同様にオイルが分離されて貯油室６ａに貯まる。
【０１２０】
これにより、膨張機モードでは、冷媒ポンプ５→加熱器１３→膨張機一体型流体機械２→第２バイパス通路２０→放熱器７→気液分離器９→第１バイパス通路１０→冷媒ポンプ５の順で冷媒を循環させることができ、加熱器１３で吸熱した熱量により冷媒が膨張する際、膨張機一体型流体機械２より機械的エネルギを取り出すランキンサイクルを構成できる。
【０１２１】
ここで、貯油室６ａ側の背圧は低圧ポート３ａの圧力と同じであり、冷媒吸入ポート５ａ側の背圧は放熱器７および冷媒配管等を通過する際の圧力損失と冷媒ポンプ５の吸入負圧によって低圧ポート３ａの圧力よりも低くなっている。
【０１２２】
この圧力差によって、貯油室６ａに貯まったオイルはオイル供給通路６を介して冷媒ポンプ５の冷媒吸入ポート５ａへ供給される。このオイルは液相冷媒に溶けやすい性質を有するが、冷媒吸入ポート５ａから機械的摺動部までの距離は短く、かつ、さらに十分な量を供給できるので、オイルが液相冷媒に溶け切ることなく機械的摺動部に到達できる。これによって、冷媒ポンプ５の機械的摺動部を十分に潤滑することができる。
【０１２３】
（第２実施形態）
第１実施形態では、潤滑用のオイルの連通孔６ｂに逆止弁６ｃとオリフィス６ｄを設けた膨張機一体型流体機械２について説明したが、本実施形態では図４の断面図に示すように連通孔６ｂに、オリフィス６ｄのみを設けて逆止弁６ｃを設けていない。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【０１２４】
膨張機一体型流体機械２が圧縮機モードで作動する場合は、貯油室６ａ側の背圧と冷媒吸入ポート５ａ側の背圧との圧力差により冷媒が連通孔６ｂを介して貯油室６ａ側に逆流するが、この逆流による蒸気圧縮式冷凍機の冷凍能力の低下は、車両用空調機能を損なわない程度であれば許容できるものである。
【０１２５】
そこで、オイル供給通路６を構成するオリフィス６ｄ、ボールベアリング４０５、５０６内部の隙間および結合部ハウジング４０３と旋回スクロール５０４との間の隙間によりオイル供給通路６の通路抵抗を調整して、オイル供給量の決定および冷媒逆流量の制限を両立させることで、逆止弁６ｃを設けなくても第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
（第３実施形態）
第１実施形態および第２実施形態では、連通孔６ｂを結合部ハウジング４０３に設けてオイル供給通路６を構成したが、本実施形態ではオイル供給通路６に代えて、図５の断面図に示すように、シャフト３０３の下端側内部にオリフィス６１ｄを備える連通孔６１ｂを設けてオイル供給通路６１を構成している。その他の構成は第２実施形態と同じである。
【０１２７】
シャフト３０３の下端側内部に連通孔６１ｂを設けても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、オイル供給通路６１は、図６の矢印で示すように、低圧ポート３ａ→ミドルハウジング３０２と旋回スクロール３０５との間の隙間→ボールベアリング３０７内部の隙間→貯油室６ａ→連通孔６１ｂ→ワンウェイクラッチ５０７内部の隙間→ボールベアリング５０６内部の隙間→結合部ハウジング４０３と旋回スクロール５０４との間の隙間→冷媒吸入ポート５ａの順に連通するように構成されているので、ワンウェイクラッチ５０７の機械的摺動部を潤滑することもできる。
【０１２８】
（第４実施形態）
第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態では、圧縮膨張部３、駆動発電部４、冷媒ポンプ５およびオイル供給通路６等を一体に構成した膨張機一体型流体機械２を用いた蒸気圧縮式冷凍機について説明したが、本実施形態では図７の全体構成図に示すように冷媒ポンプ５およびオイル供給配管６２を別体として構成し、膨張機一体型流体機械２に冷媒ポンプ５およびオイル供給通路６を一体に構成していない。
【０１２９】
冷媒ポンプ５は、車両エンジンルーム内に搭載された電動式のポンプであり、制御装置２１より膨張機モードにおいてのみ電源供給を受けて作動する。よって、本実施形態では、圧縮膨張部３から駆動力を伝達するための動力伝達手段も設けられていない。ただし、この冷媒ポンプ５は膨張機モードのみに作動するようになっていれば、動力伝達手段を介してエンジン１や圧縮膨張部３から駆動力を得て作動するポンプを用いてもよい。
【０１３０】
オイル供給配管６２は、低圧ポート３ａと冷媒吸入ポート５ａとの間を接続する配管であり、本実施形態における連通手段である。オイル供給配管６２には、オイルタンク６２ａ、低圧ポート３ａ側から冷媒吸入ポート５ａ側にのみオイルが流れることを許容する逆止弁６２ｃおよびオイル流れ方向逆止弁６２ｃ下流側に供給オイル量を調整するための絞り機構であるオリフィス６２ｄが設けられている。
【０１３１】
オイルタンク６２ａは、内部に空間を有し、気相冷媒から潤滑用のオイルを重力によって分離して貯めておくレシーバ機能付容器であり、本実施形態における貯油手段である。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【０１３２】
上記の構成において、圧縮機モードでは、制御装置２１は冷媒ポンプ５に電源供給をしないので、第１実施形態と同様の蒸気圧縮式冷凍機が構成される。また、膨張機モードでは、制御装置２１は冷媒ポンプ５に電源供給をするので、第１実施形態と同様のランキンサイクルが構成される。
【０１３３】
よって、冷媒ポンプ５およびオイル供給配管６２を膨張機一体型流体機械２と別体に構成しても、低圧ポート３ａ側と冷媒吸入ポート５ａ側の圧力差によって、オイルタンク６２ａに貯まったオイルが冷媒吸入ポート５ａへ供給されるので、冷媒ポンプ５の機械的摺動部を十分に潤滑することができる。
【０１３４】
（第５実施形態）
上述の第１〜第４実施形態においては、ランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機について説明したが、本実施形態ではランキンサイクル専用機について説明する。
【０１３５】
図８は、車両エンジン１の廃熱を回収するランキンサイクル専用機の全体構成図である。まず、膨張機として機能する膨張機一体型流体機械２は第１実施形態と同様の構成であるが、第１実施形態における圧縮膨張部３は冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張手段としてのみ機能し、駆動発電部４は機械的エネルギにより発電を行う発電手段としてのみ機能する。
【０１３６】
なお、ランキンサイクル専用機において、流体機械２は圧縮機として作動しないので、シャフト３０３は前述の膨張方向にしか回転しない。よってシャフト３０３とポンプシャフト５０２とは、ワンウェイクラッチ５０７を介さずに、一体に回転するように結合してもよい。
【０１３７】
次に、放熱器７０は、冷媒の有する熱量を放熱させて冷媒を冷却するものであり、放熱器７０の冷媒入口と流体機械２の低圧ポート３ａとは冷媒配管により接続されている。気液分離器９０は、放熱器７０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る。
【０１３８】
また、気液分離器９０の液相冷媒側と冷媒ポンプ５の冷媒吸入ポート５ａとは、分離された液相冷媒が冷媒吸入ポート５ａに供給されるように冷媒配管で結合されている。なお、冷媒ポンプ５の冷媒吐出ポート５ｂは加熱器１３と結合されている。
【０１３９】
加熱器１３は、冷媒ポンプ５より圧送された冷媒とエンジン冷却水とを熱交換させることで、冷媒を加熱する熱交換器である。なお、エンジン冷却水は第１実施形態と同様の温水回路１４を循環している。また、加熱器１３の冷媒出口側は流体機械の高圧ポート３ｂに冷媒配管で結合されている。
【０１４０】
制御装置２１は、流体機械２の発電手段と蓄電用バッテリ２２の接続、三方弁１６の切替制御を行うものである。
【０１４１】
上述の構成において、制御装置２１が発電手段と蓄電用バッテリ２２とを接続し、三方弁１６を加熱器１３側に切り替えることで、加熱器１３→膨張機一体型流体機械２の圧縮膨張部３→放熱器７０→気液分離器９０→膨張機一体型流体機械２の冷媒ポンプ５→加熱器１３の順で冷媒を循環させるランキンサイクルを構成でき、第１実施形態と同様に蓄電用バッテリ２２に電気的エネルギを蓄えることができる。
【０１４２】
さらに、第１実施形態と同様に、貯油室６ａに貯まったオイルを、オイル供給通路６を介して冷媒ポンプ５の冷媒吸入ポート５ａへ供給できるので、冷媒ポンプ５の機械的摺動部を十分に潤滑することができる。
【０１４３】
（第６実施形態）
上述の第５実施形態と同様に、本実施形態も図１１に示すように、ランキンサイクル専用機について説明する。図１１は車両エンジン１の廃熱を回収するランキンサイクル専用機の全体構成図であり、第５実施形態の膨張機一体型流体機械２を廃止して、流体機械２００を採用している。その他のサイクルの全体構成は、第５実施形態と同様である。
【０１４４】
流体機械２００の詳細については、図１２の断面図により説明する。なお、図１２では第１実施形態の膨張機一体型流体機械２（図２）と同一もしくは均等の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【０１４５】
流体機械２００は、車両エンジンルーム内に搭載されており、膨張部３’、発電部４’、冷媒ポンプ５１およびオイル供給通路６３等によって構成される。膨張部３’、発電部４’および冷媒ポンプ５１等は一体構造に結合され、流体機械２００は全体として略円筒状の形状になっている。
【０１４６】
また、図１２の図中に示す矢印は流体機械２００が車両エンジンルーム内に搭載される時の上下（天地）方向を示している。従って、流体機械２００は、第１実施形態の膨張機一体型流体機械２とは逆に、上から冷媒ポンプ５１→発電部４’→膨張部３’の順に配置される。
【０１４７】
まず、膨張部３’は、流体機械２００の最下部に配置され、冷媒の膨張により機械的エネルギを出力する膨張手段である。この膨張部３’の基本的構成は第１実施形態の圧縮膨張部３と同様である。従って、駆動力を与えられれば、低圧ポート３ａから吸入した冷媒を圧縮して高圧ポート３ｂから吐出する圧縮機としての機能を果たすこともできる。
【０１４８】
流体機械２００の膨張部３’では、第１実施形態の圧縮膨張部３に対して、膨張後の低圧冷媒を流出させる低圧ポート３ａの配置が異なっている。具体的には、本実施形態の低圧ポート３ａはミドルハウジング３０２の外周部に設けられる。
【０１４９】
このため、アッパハウジング３０１には、作動室３０６と連通して膨張後の冷媒を流出させる低圧冷媒流出口３０１ａが、ミドルハウジング３０２との結合部に設けられる。一方、ミドルハウジング３０２には、低圧冷媒流出口３０１ａとミドルハウジング３０２の内部空間とを連通させる低圧冷媒連通路３０２ａが設けられる。
【０１５０】
低圧冷媒連通路３０２ａは、ミドルハウジング３０２の外周部において上下方向に伸びるように設けられており、膨張部３’で膨張した低圧冷媒は下側端部から流入して、上側端部から低圧冷媒がミドルハウジング３０２の内部へ流出するようになっている。
【０１５１】
さらに、低圧ポート３ａは、シャフト３０３の中心軸に対して低圧冷媒連通路３０２ａ上側端部の略軸対象の位置に設けられている。従って、作動室３０６から流出した冷媒は低圧冷媒流出口３０１ａ→低圧冷媒連通路３０２ａ→ミドルハウジング３０２の内部の順に通過して低圧ポート３ａから流出するようになっている。
【０１５２】
また、本実施形態のシャフト３０３には、後述するオイル供給通路６３の一部を構成するオイル連通路３０３ａが設けられている。このオイル連通路３０３ａはシャフト３０３と同軸上にシャフト３０３および偏心部３０８を貫通して、偏心部３０８の底面側とシャフト３０３の上端側とを連通するように構成されている。
【０１５３】
さらに、オイル連通路３０３ａには、偏心部３０８の底面側からシャフト３０３の上端側にのみ流体（オイル）が流れることを許容する逆止弁６３ｃが設けられている。その他の膨張部３’の構成は第１実施形態の圧縮膨張部３と同様である。
【０１５４】
次に、発電部４’について説明する。発電部４’はミドルハウジング３０２の内部であって膨張部３’の上方に配置されており、膨張部３’から出力された機械的エネルギによって発電する発電手段である。この発電部４’の基本的構成は第１実施形態の駆動発電部４と同様である。従って、電力の供給を受ければ、膨張部３’を圧縮機として駆動させる駆動手段としての機能を果たすこともできる。
【０１５５】
また、本実施形態では、低圧冷媒連通路３０２ａを流出した低圧冷媒が、ミドルハウジング３０２の内部を通過して低圧ポート３ａから流出するように構成されているので、低圧冷媒連通路３０２ａから流出した低圧冷媒はステータ４０１、ロータ４０２等の配置された内部空間を通過して低圧ポート３ａから流出することになる。
【０１５６】
さらに、第１実施形態と同様に、ミドルハウジング３０２の内壁面、ミドルハウジングの内壁面、旋回スクロール３０５のミドルハウジング３０２側背面によって構成される空間が、シャフト３０３、ステータ４０１およびロータ４０２が配置される空間と貯油手段である貯油室６３ａとを構成している。
【０１５７】
次に、冷媒ポンプ５１について説明する。冷媒ポンプ５１は流体機械２００の最上部に配置され、熱エネルギ回収を行う際に液相冷媒を膨張部３’側に圧送する冷媒圧送手段である。なお、本実施形態では、冷媒ポンプ５１の冷媒圧送機構として周知のローリングピストン型の圧送機構を採用している。
【０１５８】
冷媒ポンプ５１の詳細については、図１２および図１３により説明する。なお、図１３は図１２のＡ−Ａ断面図である。冷媒ポンプ５１は、ポンプハウジング５１１、結合部ハウジング４０３、ポンプシャフト５１２、フロントプレート５１３、リアプレート５１４、シリンダ５１５、ポンプロータ５１６等により構成される。
【０１５９】
ポンプハウジング５１１と結合部ハウジング４０３は冷媒圧送機構を保護する保護部材の役割を果たし、さらに、ポンプハウジング５１１には冷媒吐出ポート５ｂおよび冷媒吸入ポート５ａ等が一体に構成される。また、ポンプハウジング５１１と結合部ハウジング４０３とは図示しないガスケットおよびＯリング等のシール材を介してネジ止めされており、結合部から冷媒が漏れないようになっている。
【０１６０】
ポンプシャフト５１２は、ボールベアリング５１７を介してフロントプレート５１３およびリアプレート５１４に回転可能に軸支されており、軸方向上側に回転中心軸に対して偏心した偏心部５１８を有するクランクシャフトになっている。この偏心部５１８にはポンプロータ５１６が回転可能に連結される。
【０１６１】
フロントプレート５１３およびリアプレート５１４は、略円形板状の形状で、中空円柱状のシリンダ５１５をそれぞれ上下から挟み込むように配置されている。これにより、シリンダ５１５の内周側にポンプロータ５１６の作動空間が形成される。
【０１６２】
また、リアプレート５１４には、冷媒吸入ポート５ａの冷媒を作動空間に導く冷媒吸入通路５１４ａが構成され、フロントプレート５１３には作動空間の冷媒を冷媒吐出ポート５ｂに導く冷媒吐出通路５１３ａが構成されている。さらに、冷媒吐出通路５１３ａの出口部には、冷媒吐出通路５１３ａ側から冷媒吐出ポート５ｂ側へ冷媒が流れることのみを許容する冷媒用逆止弁５１３ｂ（具体的には、リード弁）が設けられている。
【０１６３】
さらに、本実施形態のフロントプレート５１３には、冷媒ポンプ５１吸入側（具体的には冷媒吸入ポート５ａ側）と機械的摺動部Ｂ（具体的には偏心部５１８の配置される空間）とを連通させる吸入側連通路５１３ｃが設けられている。
【０１６４】
この吸入側連通路５１３ｃは、機械的摺動部Ｂに冷媒ポンプ５１吸入側の圧力を作用させて、機械的摺動部Ｂの背圧を冷媒吸入ポート５ａの圧力と同等にするものである。従って、本実施形態では、吸入側連通路５１３ｃが吸入側連通手段となる。
【０１６５】
ポンプロータ５１６は、偏心部５１８との連結部になる内周部に滑り軸受け５１９を有しており、ポンプシャフト５１２が回転すると偏心部５１８が滑り軸受け５１９と機械的に摺動しながら回転する。さらに、この偏心部５１９の回転によって、ポンプロータ５１６が前述の作動空間内部をポンプシャフト５１２の軸を中心に回転運動する。
【０１６６】
従って、本実施形態では、ポンプロータ５１６が可動部材であり、ポンプシャフト５１２が動力伝達部材となる。そして、ポンプシャフト５１２（具体的には偏心部５１８）と滑り軸受け５１９の摺動部が機械的摺動部Ｂ（図１２の偏心部５１８と滑り軸受け５１９の間に示す太線部）となる。なお、本実施形態では、偏心部５１８の外径と滑り軸受け５１９の内径との隙間量は２０〜４０ミクロン程度になっている。
【０１６７】
一方、ポンプロータの外周部は、図１３に示すように、シリンダ５１５の内周面に接触しながら回転運動するようになっている。さらに、シリンダ５１５の内周側には、軸方向の切欠き部５１５ａが設けられており、切欠き部５１５ａの内部にはスプリング５１５ｂおよびベーン５１５ｃが配置されている。ベーン５１５ｃはスプリング５１５ｂの荷重によって常に、ポンプロータ５１６の外周面に押しつけられている。
【０１６８】
これにより、シリンダ５１５とポンプロータ５１６との接触部、ベーン５１５ｃとポンプロータ５１６との接触部、フロントプレート５１３およびリアプレート５１４によって冷媒を圧送するための冷媒圧送空間が構成される。
【０１６９】
さらに、シリンダ５１５の内周側には、リアプレート５１４の冷媒吸入通路５１４ａと連通して、冷媒圧送空間に冷媒を流入させる冷媒吸入口５１５ｄ、フロントプレート５１３の冷媒吐出通路５１３ａと連通して冷媒圧送空間から冷媒を流出させる冷媒吐出口５１５ｅが設けられている。
【０１７０】
従って、ポンプシャフト５１２の回転に伴って、上述の冷媒圧送空間が冷媒吸入口５１５ｄ側から冷媒吐出口５１５ｅ側へ移動することによって冷媒が圧送されるようになっている。なお、図１２の冷媒ポンプ５１の断面については、冷媒吸入口５１５ｄおよび冷媒吐出口５１５ｅを図示する都合上、図１３のＣ−Ｃ断面を示している。
【０１７１】
なお、ポンプシャフト５１２は結合部ハウジング４０３側（図１２の下側）に突き出すように配置されており、ポンプシャフト５１２の結合部ハウジング４０３側の端部は、シャフト３０３と連結されている。これにより、シャフト３０３から回転駆動力が伝達されてポンプシャフト５１２が回転するようになっている。
【０１７２】
具体的には、ポンプシャフト５１２の結合部ハウジング４０３側の端部を軸方向から見て多角形状に構成し、さらに、シャフト３０３にポンプシャフト５１２下側端部に適合する多角形状凹部を構成し、ポンプシャフト５１２の下側端部をシャフト３０３の多角形状凹部に嵌合させることによって連結している。
【０１７３】
もちろん、膨張部３’が機械的エネルギを出力する時のみにシャフト３０３からポンプシャフト５１２へ駆動力を伝達できる伝達手段（例えば、ワンウェイクラッチ）を用いて、シャフト３０３とポンプシャフト５１２とを連結してもよい。これにより、不必要な冷媒ポンプ５１の作動を抑制できるとともに、流体機械２００をランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機に適用することも可能となる。
【０１７４】
また、ポンプシャフト５１２と結合部ハウジング４０３との間には、発電部４’側と冷媒ポンプ５１側との間の冷媒およびオイルの漏れを防止するためのリップシール４０６が設けられている。
【０１７５】
さらに、本実施形態のポンプシャフト５１２には、後述するオイル供給通路６３の一部を構成するオイル連通用の連通孔５２０が設けられている。この連通孔５２０はポンプシャフト５１２の結合部ハウジング４０３側端部と機械的摺動部Ｂとを連通するように構成されている。これにより、連通孔５２０の結合部ハウジング４０３側端部は、前述のシャフト３０３に設けられたオイル連通路３０３ａに連通するようになっている。
【０１７６】
次に、オイル供給通路６３について説明する。オイル供給通路６３は、低圧ポート３ａと機械的摺動部Ｂとの間を連通させる連通手段である。本実施形態では、図１４の矢印で示すように、低圧ポート３ａに連通するミドルハウジング３０２の貯油室６３ａ→シャフト３０３のオイル連通路３０３ａ→逆止弁６３ｃ→ポンプシャフト５１２の連通孔５２０→機械的摺動部Ｂ（偏心部５１８と滑り軸受け５１９との間）の順に連通するように構成される。
【０１７７】
従って、オイル供給通路６３は、気相冷媒から潤滑用のオイルを分離して貯めておく貯油室６３ａと低圧ポート３ａ側から機械的摺動部Ｂ側にのみオイルが流れることを許容する逆止弁６３ｃとを有することになる。その他の流体機械の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１７８】
上述の構成において、制御装置２１が発電手段と蓄電用バッテリ２２とを接続し、三方弁１６を加熱器１３側に切り替えることで、加熱器１３→流体機械２００の膨張部３’→放熱器７０→気液分離器９０→流体機械２００の冷媒ポンプ５１→加熱器１３の順で冷媒を循環させるランキンサイクルを構成でき、第５実施形態と同様に蓄電用バッテリ２２に電気的エネルギを蓄えることができる。
【０１７９】
さらに、本実施形態では、ランキンサイクルを作動させると、ミドルハウジング３０２の低圧冷媒流出口３０１ａから流出した気相冷媒が、低圧ポート３ａ側へ移動する際に、ミドルハウジング３０２内部に配置された発電部４’のステータ４０１、ロータ４０２等と衝突する。この衝突によって気相冷媒から分離されたオイルは重力によって貯油室６３ａに貯まる。
【０１８０】
ここで、貯油室６３ａ側の背圧は低圧ポート３ａの圧力と同じ値となり、機械的摺動部Ｂ側の背圧は、フロントプレート５１３に吸入側連通路５１３ｃが構成されていることによって、冷媒吸入ポート５ａ側冷媒の圧力と同じ値になる。さらに、冷媒吸入ポート５ａ側の冷媒は放熱器７０および冷媒配管等を通過する際の圧力損失と冷媒ポンプ５の吸入負圧によって低圧ポート３ａの圧力よりも低くなっている。
【０１８１】
このため、この圧力差によって貯油室６ａに貯まったオイルがオイル供給通路６３を介して冷媒ポンプ５１の機械的摺動部Ｂへ供給される。その結果、機械的摺動部Ｂを十分に潤滑することができる。
【０１８２】
特に、冷媒ポンプ５１において、動力伝達部材をなすポンプシャフト５１２と可動部材をなすポンプロータ５１６との摺動部である機械的摺動部Ｂは、冷媒加圧時の冷媒圧力を支持しながら動力伝達を行うので摩耗しやすい。本実施形態では、この機械的摺動部Ｂに直接オイルを供給しているので、冷媒ポンプ５１の長寿命化が図れる。
【０１８３】
また、この機械的摺動部Ｂには、滑り軸受け５１９が採用されているので、機械的摺動部Ｂにオイルを確実に供給することで、転がり軸受けを採用する場合に対して転動疲労寿命を長期化させ、より一層、冷媒ポンプ５１の長寿命化が図れる。
【０１８４】
さらに、シャフト３０３に設けられたオイル連通路３０３ａおよびポンプシャフト５１２に設けられた連通孔５２０によってオイル供給通路６３を構成しているので、流体機械２００の大型化を抑制している。
【０１８５】
さらに、本実施形態では、機械的摺動部Ｂにおける偏心部５１８の外径と滑り軸受け５１９の内径との隙間量（クリアランス量）を２０〜４０ミクロン程度にしている。このように隙間量を調整することで、オイルが機械的摺動部Ｂに供給される際の通路抵抗を変更して適切な量のオイルを供給することができる。
【０１８６】
ところで、本実施形態のように、冷媒ポンプ５１にローリングピストン型の圧送機構を採用している場合、ポンプロータ５１６を回転運動をさせるために、フロントプレート５１３とポンプロータ５１６との間およびリアプレート５１４とポンプロータ５１６との間に所定の隙間を設ける必要がある。例えば、本実施形態では、それぞれ５〜２０ミクロンの隙間を設けている。
【０１８７】
このため、冷媒圧送空間からフロントプレート５１３およびリアプレート５１４とポンプロータ５１６との隙間を通過して機械的摺動部Ｂへ液相冷媒が流入することがある（以下、この液相冷媒をブローバイ冷媒と呼ぶ）。このように、機械的摺動部Ｂにブローバイ冷媒が流入してしまうと、オイル供給通路６３から機械的摺動部Ｂに供給されるオイルがブローバイ冷媒に溶け込んでしまい機械的摺動部を充分に潤滑できなくなることも考えられる。
【０１８８】
そこで、本発明者は機械的摺動部Ｂに流入するブローバイ冷媒流量に対する適切なオイル供給量について検討を行った。その結果、機械的摺動部Ｂに流入するブローバイ冷媒流量（質量流量）に対して、オイル供給流量を液相冷媒流量の３０％以上確保すれば、オイルがブローバイ冷媒に溶け切ってしまうことなく機械的摺動部Ｂを充分に潤滑できることが判った。
【０１８９】
そこで、本実施形態では、偏心部５１８の外径と滑り軸受け５１９の内径との隙間量（クリアランス量）を２０〜４０ミクロン程度にして、液相冷媒流量の３０％以上のオイル供給量を確保している。
【０１９０】
（第７実施形態）
上述の第６実施形態では、流体機械２００の冷媒ポンプ５１に吸入側連通路５１３ｃが構成されたフロントプレート５１３を採用しているが、本実施形態では図１５に示すように、冷媒ポンプ５１にフロントプレート５２３を採用している。その他の流体機械２００の構成は第６実施形態と同様である。また、サイクル全体構成についても第６実施形態の構成（図１１）と同様である。
【０１９１】
フロントプレート５２３の詳細については、図１５の断面図により説明する。フロントプレート５２３は、第６実施形態のフロントプレート５１３と基本的に同様の構成になっており、冷媒ポンプ５１において、ボールベアリング５１７を介してポンプシャフト５１２を回転可能に軸支し、リアプレート５１４およびシリンダ５１５とともにポンプロータ５１６の作動空間を形成するものである。
【０１９２】
さらに、フロントプレート５２３には、冷媒ポンプ５１吸入側（具体的には冷媒吸入ポート５ａ側）とポンプロータ５１６側隙間（具体的には、フロントプレート５２３とポンプロータ５１６との隙間）との間を連通させる吸入側連通路５２３ｃが設けられている。
【０１９３】
この吸入側連通路５２３ｃは、冷媒ポンプ吸入側と連通する斜め穴５２３ｄと、この斜め穴５２３ｄと連通してフロントプレート５２３の両面（上下面）を貫通する垂直穴５２３ｅとよって構成される。
【０１９４】
垂直穴５２３ｅの冷媒ポンプ５１吐出側（フロントプレート５２３の上面側）の端部はネジ、プラグ等の閉塞手段によって閉塞されており、ポンプロータ側（フロントプレート５２３の下面側）端部は、フロントプレート５２３とポンプロータ５１６との隙間に開口している。
【０１９５】
さらに、垂直穴５２３ｅのポンプロータ側端部は、フロントプレート５２３とポンプロータ５１６との隙間を介して、第６実施形態の機械的摺動部Ｂおよびフロントプレート５２３側に配置されたボールベアリング５１７の機械的摺動部Ｄ（図１５の太線に示すボールベアリング５１７の転動体であるボールが摺動する部位）に連通している。
【０１９６】
従って、本実施形態では、吸入側連通路５２３ｃが機械的摺動部Ｂ、Ｄに冷媒ポンプ５１吸入側の圧力を作用させて、機械的摺動部Ｂ、Ｄの背圧を冷媒吸入ポート５ａの圧力と同等に近づける吸入側連通手段となる。
【０１９７】
また、本実施形態では、連通手段であるオイル供給通路６３は、図１５の矢印で示すように、低圧ポート３ａに連通するミドルハウジング３０２の貯油室６３ａ→シャフト３０３のオイル連通路３０３ａ→逆止弁６３ｃ→ポンプシャフト５１２の連通孔５２０→機械的摺動部Ｂ→機械的摺動部Ｄ（ボールベアリング５１７のボールの摺動部）の順に連通するように構成される。
【０１９８】
上述の構成においても、第６実施形態と同様に、ランキンサイクルを構成することができ、蓄電用バッテリ２２に電気的エネルギを蓄えることができる。また、機械的摺動部Ｂを充分に潤滑することもできる。
【０１９９】
さらに、本実施形態では、吸入側連通路５２３ｃをフロントプレート５２３とポンプロータ５１６との隙間に開口させているので、この隙間の開口部近傍の背圧が冷媒ポンプ５１吸入側圧力と同等になる。一方、第６実施形態で述べたように、ローリングピストン型の圧送機構ではフロントプレート５２３とポンプロータ５１６との隙間は極めて小さい（例えば、５〜２０ミクロン）ので、ブローバイ冷媒およびオイルがこの隙間を通過する際に圧力損失が発生する。
【０２００】
従って、開口部近傍の背圧は、冷媒圧送空間および機械的摺動部Ｄの背圧に対して、少なくとも上記の圧力損失分だけは低圧になる。このため、ブローバイ冷媒は、冷媒圧送空間からフロントプレート５１３とポンプロータ５１６との隙間を通過して開口部近傍に向かって流れ、機械的摺動部Ｄ側に流入しにくくなる。
【０２０１】
その結果、オイル供給通路６３から機械的摺動部Ｄに流入したオイルがブローバイ冷媒によって希釈されてしまうことを抑制できるので、機械的摺動部Ｄについても充分に潤滑できる。
【０２０２】
なお、本実施形態では、フロントプレート５２３側に吸入側連通路５２３ｃを設けて、フロントプレート５２３側のボールベアリング５１７の機械的摺動部Ｄを潤滑する例を示したが、以下の手段によれば、リアプレート５１４側のボールベアリング５１７の機械的摺動部も充分に潤滑することができる。
【０２０３】
例えば、本実施形態の構成において、リアプレート５１４に、冷媒ポンプ５１吸入側とポンプロータ５１６側隙間（具体的には、リアプレート５１４とポンプロータ５１６との隙間）との間を連通させるための吸入側連通路を設ければよい。
【０２０４】
また、本実施形態の構成において、ポンプロータ５１６の両面（上下面）を貫通する単数または複数の貫通穴を設けて、この貫通穴を吸入側連通路５２３ｃの開口部に適合する位置に配置することで、リアプレート５１４とポンプロータ５１６との隙間を上記の貫通穴を介して吸入側連通路５２３ｃの開口部に連通させるようにしてもよい。
【０２０５】
（その他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【０２０６】
（１）上述の第１〜４実施形態では、圧縮膨張部３を駆動発電部４より回転駆動力を得て、駆動させているが、電磁クラッチ、プーリおよびベルトによって構成される動力伝達機構を用いて、エンジン１より回転駆動力を得てもよい。
【０２０７】
（２）上述の第６、７実施形態では、流体機械２００をランキンサイクル専用機に適用した例を示したが、流体機械２００をランキンサイクル併用型の蒸気圧縮式冷凍機に適用してもよい。この場合は、膨張部３’が機械的エネルギを出力する時のみにシャフト３０３からポンプシャフト５１２へ駆動力を伝達できるような伝達機構（例えば、ワンウェイクラッチ）を用いてシャフト３０３とポンプシャフト５１２を連結すればよい。
【０２０８】
（３）上述の第６、７実施形態では、膨張部３’、駆動発電部４’、冷媒ポンプ５１およびオイル供給通路６３等を一体に構成した流体機械２００を用いたランキンサイクル専用機について説明したが、第４実施形態と同様に、冷媒ポンプおよびオイル供給配管を別体に構成してもよい。この場合は、オイル供給配管からポンプシャフト５１２の連通孔５２０へオイルを流入させれば、第６、７実施形態と同様に機械的摺動部Ｂ、Ｄを充分に潤滑できる。
【０２０９】
（４）上述の第６実施形態では、ポンプシャフト５１２（具体的には偏心部５１８）と滑り軸受け５１９の摺動部を機械的摺動部Ｂとしているが、機械的摺動部はこれに限定されない。例えば、フロントプレート５１３とポンプシャフト５１２との機械的摺動部やリアプレート５１４とポンプシャフト５１２との機械的摺動部にオイルを供給するようにしてもよい。
【０２１０】
（５）上述の実施形態では、圧縮膨張部３（膨張部３’）にスクロール型の圧縮機構を採用しているが、ロータリ型、ピストン型、ベーン型等のその他の形式の圧縮機構を採用してもよい。また、冷媒ポンプ５、５１にスクロール型、ローリングピストン型の圧送機構を採用しているが、ベーン型、トロコイド型等のその他の形式の圧送機構を採用してもよい。
【０２１１】
（６）上述の実施形態では、膨張機一体型流体機械２にて回収したエネルギを蓄電用バッテリ２２に電気エネルギとして蓄えたが、フライホイールにより運動エネルギまたはバネにより弾性エネルギなどの機械的エネルギとして蓄えてもよい。さらに、エンジン１の回転駆動力をアシストするために用いてもよい。
【０２１２】
（７）上述の実施形態では、重力を利用してオイル分離を行っているが、冷媒の通路を円弧状に設け、遠心力を利用してオイル分離を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】第１実施形態の全体構成図である。
【図２】第１実施形態の膨張機一体型流体機械の断面図である。
【図３】第１実施形態の連通手段を説明するための説明図である。
【図４】第２実施形態の膨張機一体型流体機械の断面図である。
【図５】第３実施形態の膨張機一体型流体機械の断面図である。
【図６】第３実施形態の連通手段を説明するための説明図である。
【図７】第４実施形態の全体構成図である。
【図８】第５実施形態の全体構成図である。
【図９】先願例における冷媒の流れ方向を説明する説明図である。
【図１０】先願例における冷媒の別の流れ方向を説明する説明図である。
【図１１】第６実施形態の全体構成図である。
【図１２】第６実施形態の流体機械の断面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】第６実施形態の連通手段を説明するため説明図である。
【図１５】第７実施形態の流体機械の断面図である。
【符号の説明】
【０２１４】
２…膨張機一体型流体機械、３…圧縮膨張部（膨張手段）、３’…膨張部、
３ａ…低圧ポート、３ｂ…高圧ポート、４…駆動発電部（発電手段）、４’…発電部、
５、５１…冷媒ポンプ、５ａ…冷媒吸入ポート、５ｂ…冷媒吐出ポート、
６、６１、６３…オイル供給通路、６２…オイル供給配管、６ａ、６３ａ…貯油室、
６２ａ…オイルタンク、６ｂ、６１ｂ、５２０…連通孔、６ｃ、６２ｃ、６３ｃ…逆止弁、
６ｄ、６１ｄ、６２ｄ…オリフィス、３０１…アッパハウジング、
３０２…ミドルハウジング、４０３…結合部ハウジング、５０１…ロワハウジング、
５１１…ポンプハウジング、５１２…ポンプシャフト、５１６…ポンプロータ、
５１３ｃ、５２３ｃ…吸入側連通路、５１９…滑り軸受け
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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