(57)【要約】【課題】軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止すること。【解決手段】ランキンサイクル装置１０は、排出通路５１ｂを開閉する開閉弁５２と、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力を検出する圧力センサ５３とを有する。さらに、ランキンサイクル装置１０は、圧力センサ５３が膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁５２を閉弁するように開閉弁５２を制御する制御部５５を有する。【選択図】図１
2015031210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ、熱交換器、膨張機及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されており、前記ポンプ及び前記膨張機は流体機械であり、前記流体機械である前記ポンプ及び前記膨張機の少なくとも一方のハウジングには収容室が形成されており、前記ハウジング内には、前記収容室に延びる駆動軸が収容されており、前記収容室内には前記駆動軸の回転駆動に伴って作動する作動部が収容されており、前記ハウジング内には、前記ハウジングと前記駆動軸との間をシールする軸シール部材が収容されており、前記軸シール部材、前記駆動軸及び前記ハウジングにより軸シール室が区画され、前記軸シール室には、前記軸シール室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記軸シール室内の作動流体を前記作動流体路に排出する排出通路とが接続され、前記供給通路から前記軸シール室を介して前記排出通路に排出される前記作動流体によって前記軸シール部材が潤滑され、前記排出通路は前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間に接続されているランキンサイクル装置であって、
前記排出通路を開閉する開閉弁と、
前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間及び前記開閉弁までの間で圧力を検出する検出部と、
前記検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに前記開閉弁を閉弁するように前記開閉弁を制御する制御部とを備えたことを特徴とするランキンサイクル装置。
【請求項２】
前記供給通路は、前記作動流体路における前記排出通路よりも圧力が高い部分に接続され、
前記供給通路の少なくとも一部には絞り部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のランキンサイクル装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報を検出したときに前記開閉弁を開弁するように前記開閉弁を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のランキンサイクル装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間で圧力を検出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項５】
前記ハウジングと前記駆動軸との間には、前記収容室と前記軸シール室との間をシールするシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ランキンサイクル装置は、作動流体を圧送するポンプと、ポンプにより圧送された作動流体を車両エンジンからの排熱と熱交換させる熱交換器と、熱交換器で熱交換された作動流体を膨張させて機械的エネルギを出力する膨張機と、膨張機で膨張された作動流体を凝縮させる凝縮器と、を有している。そして、ポンプ、熱交換器、膨張機、及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されている。
【０００３】
ポンプのハウジングにはポンプ室が形成されている。また、ハウジング内にはポンプ室に延びるポンプ軸が収容されている。ポンプ室内には、ポンプ軸の回転駆動に伴って作動するポンプ作動部が収容されている。そして、ポンプ軸の回転駆動に伴うポンプ作動部の作動により、作動流体が作動流体路を循環する。また、ハウジング内には、ハウジングとポンプ軸との間をシールする軸シール部材が収容されている。そして、軸シール部材、ポンプ軸、ハウジング及びポンプ作動部により軸シール室が区画されている。軸シール部材は、ハウジングとポンプ軸との間をシールすることによって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れることを防止する大気軸シールである。軸シール部材とポンプ軸との間の潤滑は、軸シール室内に供給される作動流体に含まれる潤滑油によって行われる。
【０００４】
ところで、軸シール室内の圧力が高まって、軸シール室内の圧力が軸シール部材の耐圧を上回ると、軸シール部材がハウジングとポンプ軸との間をシールすることができなくなってしまい、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまう。そこで、例えば特許文献１のように、膨張機の出口と軸シール室とを通路を介して連通させて、軸シール室内の圧力を低くすることにより、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧を小さくすることが考えられる。これによれば、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、車両の走行時に生じる負荷変動によって、車両エンジンに掛かる負荷が大きくなると、車両エンジンからの排熱の温度が上昇する。すると、熱交換器で車両エンジンからの排熱と熱交換される作動流体の温度も上昇する。作動流体の温度が上昇すればするほど、凝縮器において、作動流体を凝縮させて液化するために必要な凝縮圧力を高くしなければならない。その結果、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの圧力が高くなるため、凝縮器を迂回した通路を介して作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの間に連通している軸シール室内の圧力も高くなる。そして、軸シール室内の圧力が軸シール部材の耐圧を上回ると、軸シール部材がハウジングとポンプ軸との間をシールすることができなくなってしまい、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまう。
【０００７】
ところで、上述した問題は、ポンプに限らず、膨張機においても起こり得る。具体的には、膨張機のハウジング内には、膨張機部により回転駆動する駆動軸が収容されている。また、ハウジング内には、ハウジングと駆動軸との間をシールする軸シール部材が収容されている。そして、軸シール部材、駆動軸及びハウジングにより軸シール室が区画されている。
【０００８】
例えば、作動流体路における熱交換器の出口から膨張機の入口までの間を流れる作動流体を、膨張機を迂回した通路を介して軸シール室に供給することで、作動流体に含まれる潤滑油により軸シール部材と駆動軸との間の潤滑を行っている。通路には絞り部が設けられており、通路を流れる作動流体は、絞り部により減圧されている。また、軸シール室は、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの間に接続されており、軸シール室に供給された作動流体は、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの間に還流される。
【０００９】
軸シール室は、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの間に接続されているため、凝縮器の凝縮圧力が高くなって、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの圧力が高くなると、軸シール室内の圧力が高くなる。そして、軸シール室内の圧力が軸シール部材の耐圧を上回ると、軸シール部材がハウジングと駆動軸との間をシールすることができなくなってしまい、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまう。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができるランキンサイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するランキンサイクル装置は、ポンプ、熱交換器、膨張機及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されており、前記ポンプ及び前記膨張機は流体機械であり、前記流体機械である前記ポンプ及び前記膨張機の少なくとも一方のハウジングには収容室が形成されており、前記ハウジング内には、前記収容室に延びる駆動軸が収容されており、前記収容室内には前記駆動軸の回転駆動に伴って作動する作動部が収容されており、前記ハウジング内には、前記ハウジングと前記駆動軸との間をシールする軸シール部材が収容されており、前記軸シール部材、前記駆動軸及び前記ハウジングにより軸シール室が区画され、前記軸シール室には、前記軸シール室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記軸シール室内の作動流体を前記作動流体路に排出する排出通路とが接続され、前記供給通路から前記軸シール室を介して前記排出通路に排出される前記作動流体によって前記軸シール部材が潤滑され、前記排出通路は前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間に接続されているランキンサイクル装置であって、前記排出通路を開閉する開閉弁と、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間及び前記開閉弁までの間で圧力を検出する検出部と、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに前記開閉弁を閉弁するように前記開閉弁を制御する制御部とを備えた。
【００１２】
これによれば、供給通路から軸シール室を介して排出通路に排出される作動流体によって軸シール部材を潤滑することができる。また、排出通路が、膨張機の出口からポンプの入口までの間に接続されているため、軸シール室内の圧力を、膨張機の出口からポンプの入口までの間の圧力に近づけることができ、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。
【００１３】
ここで、排出通路には絞り部が設けられていないため、排出通路に絞り部を設けることで、軸シール室内の圧力が、供給通路側の圧力と、膨張機の出口からポンプの入口までの間の圧力との間の中間圧になってしまうといったことが無い。よって、軸シール室内の圧力が常に一定である中間圧となって、軸シール部材に常に一定の圧力が加わってしまうといったことを防止することができる。
【００１４】
そして、制御部は、検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁を閉弁するように開閉弁を制御する。ここで、「所定の圧力」とは、軸シール部材の耐圧よりも低い圧力のことを言う。このため、膨張機の出口からポンプの入口までの間と軸シール室とが非連通となり、軸シール室内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことを防止することができる。その結果、軸シール室内の圧力が軸シール部材の耐圧を上回って、軸シール部材がハウジングと駆動軸との間をシールすることができなくなってしまうことを防止することができ、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。
【００１５】
上記ランキンサイクル装置において、前記供給通路は、前記作動流体路における前記排出通路よりも圧力が高い部分に接続され、前記供給通路の少なくとも一部には絞り部が設けられていることが好ましい。これによれば、供給通路から軸シール室を介して排出通路に排出される作動流体の流れをスムーズにすることができる。
【００１６】
上記ランキンサイクル装置において、前記制御部は、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報を検出したときに前記開閉弁を開弁するように前記開閉弁を制御することが好ましい。
【００１７】
これによれば、検出部により検出された圧力が所定の圧力を下回っているときには、膨張機の出口からポンプの入口までの間と軸シール室とが排出通路を介して連通するため、軸シール室内の圧力を膨張機の出口からポンプの入口までの間の圧力に近づけることができる。その結果、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。
【００１８】
上記ランキンサイクル装置において、前記検出部は、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間で圧力を検出することが好ましい。
これによれば、制御部は、膨張機の出口からポンプの入口までの間の圧力の情報を用いて、開閉弁を制御するため、軸シール室内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことを防止し易くすることができる。
【００１９】
上記ランキンサイクル装置において、前記ハウジングと前記駆動軸との間には、前記収容室と前記軸シール室との間をシールするシール部材が設けられていることが好ましい。
これによれば、収容室内の作動流体がハウジングと駆動軸との間を介して軸シール室に流れ込んでしまうことを防止することができる。よって、収容室内の作動流体が軸シール室に流れ込んで、軸シール室内の圧力が高くなってしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。
【図２】第２の実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。
【図３】別の実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、ランキンサイクル装置を具体化した第１の実施形態を図１にしたがって説明する。
【００２３】
図１に示すように、ランキンサイクル装置１０は、流体機械であるポンプ１１及び膨張機１２が一体化されてなる複合流体機械２０を有している。そして、ランキンサイクル装置１０には、ポンプ１１、熱交換器１３、膨張機１２及び凝縮器１４が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路１５が形成されている。
【００２４】
複合流体機械２０のハウジング２１は、有蓋筒状をなすハウジング本体２２と、このハウジング本体２２の開口端に接合されたリヤハウジング２３とから形成されている。ハウジング本体２２内には駆動軸２４が収容されている。
【００２５】
ハウジング本体２２の蓋部２２ａのハウジング２１内に臨む面には、駆動軸２４を取り囲むように凹部２２１ａが形成されている。そして、蓋部２２ａのハウジング２１内に臨む面にサイドプレート２６が固着されることにより、凹部２２１ａが閉鎖されて蓋部２２ａとサイドプレート２６との間に収容室としてのポンプ室２７が区画されている。ポンプ室２７内には、従動ギヤ２８が回転可能に収容されている。また、ポンプ室２７内には駆動軸２４が延びている。ポンプ室２７内には、駆動軸２４に取着された主動ギヤ２９が収容されている。従動ギヤ２８と主動ギヤ２９とは、互いに噛み合わされた状態でポンプ室２７内に収容されている。従動ギヤ２８及び主動ギヤ２９は、駆動軸２４の回転駆動に伴って作動する作動部としてのポンプ作動部３０を構成している。
【００２６】
蓋部２２ａには、ポンプ室２７（凹部２２１ａ）に連通する吸入通路３１が形成されている。吸入通路３１は、ハウジング本体２２の上面に開口するように複合流体機械２０の上部に形成されている。また、蓋部２２ａには、ポンプ室２７（凹部２２１ａ）に連通する吐出通路３２が形成されている。吐出通路３２はポンプ室２７の下部に位置するように形成されている。
【００２７】
ハウジング本体２２内には、ハウジング２１の一部を構成する略円筒状の支持ブロック３４が固設されている。そして、支持ブロック３４により、ハウジング本体２２内がリヤハウジング２３側と蓋部２２ａ側とに仕切られている。駆動軸２４の他端側（リヤハウジング２３側）は、サイドプレート２６を貫通して支持ブロック３４に挿入されている。また、支持ブロック３４と駆動軸２４との間には、シール部材３４ｓが配設されている。シール部材３４ｓは、支持ブロック３４の内周面と駆動軸２４の周面との間をシールしている。
【００２８】
駆動軸２４の他端には、駆動軸２４の中心軸線Ｌに対して偏心した位置に偏心軸２４ａが設けられている。偏心軸２４ａは駆動軸２４の回転により中心軸線Ｌの周りを公転するようになっている。偏心軸２４ａにはブッシュ２４ｂが固定されている。ブッシュ２４ｂは偏心軸２４ａと共に中心軸線Ｌの周りを公転する。ブッシュ２４ｂにはカウンタウェイト２４ｄが固定されている。
【００２９】
膨張機１２は、軸受装置２４ｃを介してブッシュ２４ｂに回転可能に支持される可動スクロール３５と、支持ブロック３４とリヤハウジング２３との間で可動スクロール３５に対向するようにハウジング本体２２に固設される固定スクロール３６とからなる作動部としての膨張機部１２ａを有する。膨張機部１２ａは、ハウジング本体２２内における支持ブロック３４とリヤハウジング２３との間に区画された収容室１２ｂに収容されている。
【００３０】
可動スクロール３５は、軸受装置２４ｃに支持された円盤状をなす可動側基板３５ａと、この可動側基板３５ａから突設された渦巻状の可動側渦巻壁３５ｂとからなる。固定スクロール３６は、円盤状をなす固定側基板３６ａと、この固定側基板３６ａから可動側基板３５ａに向けて突設された渦巻状の固定側渦巻壁３６ｂとからなる。そして、可動スクロール３５の可動側渦巻壁３５ｂと、固定スクロール３６の固定側渦巻壁３６ｂとは互いに噛み合わされて容積変更可能な作動室３７を区画する。
【００３１】
また、固定側基板３６ａの中央には吸入口３６ｃが形成されている。固定側基板３６ａとリヤハウジング２３との間には、吸入室３８が区画されるとともに、この吸入室３８は吸入口３６ｃを介して膨張前の作動室３７に連通している。
【００３２】
リヤハウジング２３には、吸入室３８に連通する吸入ポート３９が形成されている。さらに、固定スクロール３６の内周面と可動スクロール３５の最外周面との間には吐出室４０が区画されている。吐出室４０は、支持ブロック３４の透孔３４ｈを介してハウジング本体２２内における支持ブロック３４とサイドプレート２６との間に区画された吐出空間４１に連通している。ハウジング本体２２の上部には、吐出空間４１に連通する吐出ポート４２が形成されている。
【００３３】
本実施形態では、複合流体機械２０のハウジング２１は、ポンプ１１のハウジングと膨張機１２のハウジングとを兼ねている。また、駆動軸２４は、ポンプ１１のポンプ軸と膨張機１２の駆動軸とを兼ねている。
【００３４】
ハウジング２１内には、ハウジング本体２２の蓋部２２ａと駆動軸２４との間をシールする環状の軸シール部材４７が収容されている。そして、軸シール部材４７、駆動軸２４、ハウジング本体２２の蓋部２２ａ及びポンプ作動部３０により軸シール室４６が区画されている。軸シール部材４７は、ハウジング本体２２の蓋部２２ａと駆動軸２４との間をシールすることによって、軸シール室４６内の作動流体が大気側に漏れることを防止する大気軸シールである。軸シール室４６は、駆動軸２４を取り囲むように環状に形成されている。また、軸シール室４６内には、ポンプ室２７と軸シール室４６との間をシールする環状のシール部材４８が収容されている。
【００３５】
駆動軸２４の一端側は、転がり軸受２５を介して蓋部２２ａに回転可能に支持されるとともに、駆動軸２４の他端側は、支持ブロック３４内に設けられた転がり軸受３４ａを介して支持ブロック３４に回転可能に支持されている。転がり軸受２５は、軸シール室４６よりも駆動軸２４の一端側に配置されている。すなわち、転がり軸受２５は、軸シール室４６の外側に配置されている。
【００３６】
吐出通路３２（ポンプ１１の出口）は、第１流路５０ａを介して熱交換器１３の吸熱器１３ａ（熱交換器１３の入口）に接続されている。また、熱交換器１３は、吸熱器１３ａに加えて放熱器１３ｂを備える。この放熱器１３ｂは、車両エンジンＥに接続された排気管Ｅ１上に設けられている。そして、車両エンジンＥから排出された排気ガスは、放熱器１３ｂで放熱する。よって、ポンプ作動部３０の作動によってポンプ室２７から吐出された作動流体は、熱交換器１３の吸熱器１３ａと放熱器１３ｂとの間での熱交換により車両エンジンＥからの排熱によって加熱される。
【００３７】
熱交換器１３の吸熱器１３ａの出口（熱交換器１３の出口）は、第２流路５０ｂを介して吸入ポート３９（膨張機１２の入口）に接続されている。そして、熱交換器１３で加熱されて気化した高温高圧の作動流体は、第２流路５０ｂ、吸入ポート３９、吸入室３８及び吸入口３６ｃを介して作動室３７に吸入される。作動室３７に吸入された作動流体は、作動室３７で膨張し、作動流体の持つ熱量の一部が機械的エネルギとして取り出されて、図示しない発電機による発電や車両エンジンＥのトルク補助等が行われる。
【００３８】
吐出ポート４２（膨張機１２の出口）は、第３流路５０ｃを介して凝縮器１４の入口に接続されている。そして、膨張機１２で膨張した高温低圧の作動流体は、第３流路５０ｃを介して凝縮器１４へ吐出される。凝縮器１４へ吐出された作動流体は、外気との熱交換によって凝縮されて液化される。
【００３９】
凝縮器１４の出口は、第４流路５０ｄを介して気液分離器１７の入口に接続されている。気液分離器１７には、凝縮器１４によって凝縮されて液化した作動流体と、凝縮器１４によって凝縮されずに気体のままの状態の作動流体とが混在した飽和状態で第４流路５０ｄを介して吸入される。気液分離器１７は、液化した作動流体と気体のままの状態の作動流体とを分離する。気液分離器１７の出口は、第５流路５０ｅを介して過冷却器１６の入口に接続されている。そして、気液分離器１７によって分離された液体の作動流体は、第５流路５０ｅを介して過冷却器１６に送られるとともに、過冷却器１６によって冷却される。
【００４０】
過冷却器１６の出口は、第６流路５０ｆを介して吸入通路３１（ポンプ１１の入口）に接続されている。そして、過冷却器１６で冷却された温度の低い作動流体は、第６流路５０ｆ及び吸入通路３１を介してポンプ室２７に吸入される。このとき、過冷却器１６で冷却された温度の低い作動流体がポンプ室２７に送り込まれるため、ポンプ室２７内でのキャビテーションの発生が抑えられている。そして、ポンプ作動部３０の作動により作動流体が作動流体路１５を循環する。よって、ランキンサイクル装置１０では、作動流体は、複合流体機械２０の膨張機１２、凝縮器１４、気液分離器１７、過冷却器１６、複合流体機械２０のポンプ１１、熱交換器１３の並び順に沿って回路を流れるようになっている。
【００４１】
軸シール室４６には、軸シール室４６に作動流体を供給する供給通路５１ａと、軸シール室４６内の作動流体を作動流体路１５に排出する排出通路５１ｂとが接続されている。供給通路５１ａは、第２流路５０ｂ（熱交換器１３の出口と膨張機１２の入口との間）に接続されている。供給通路５１ａには絞り部５１ｓが設けられており、供給通路５１ａを流れる作動流体は、絞り部５１ｓにより減圧されている。排出通路５１ｂは、第３流路５０ｃに接続されている。よって、排出通路５１ｂは、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間に接続されている。また、供給通路５１ａは、作動流体路１５における排出通路５１ｂよりも圧力が高い部分に接続されている。
【００４２】
排出通路５１ｂには開閉弁５２が配設されている。開閉弁５２は制御部５５の制御を受ける。さらに、ランキンサイクル装置１０は、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力を検出する検出部としての圧力センサ５３を有する。本実施形態では、圧力センサ５３は第６流路５０ｆに配設されている。圧力センサ５３は制御部５５に電気的に接続されている。圧力センサ５３により検出された情報は制御部５５に送られる。
【００４３】
制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ５３から送られることで、開閉弁５２を閉弁するように開閉弁５２を制御する。ここで、「所定の圧力」とは、軸シール部材４７の耐圧（軸シール部材４７が耐え得ることが可能な限界圧力）よりも低い圧力である。本実施形態では、「所定の圧力」を、ランキンサイクル装置１０の通常運転状態において生じ得る圧力の最大値である軸シール部材４７の設計圧力とする。また、制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報が圧力センサ５３から送られることで、開閉弁５２を開弁するように開閉弁５２を制御する。
【００４４】
次に、第１の実施形態の作用について説明する。
供給通路５１ａから軸シール室４６を介して排出通路５１ｂに排出される作動流体によって軸シール部材４７が潤滑される。また、排出通路５１ｂが、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間に接続されているため、軸シール室４６内の圧力が、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力に近づく。よって、軸シール室４６内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室４６内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。
【００４５】
ここで、本実施形態では、排出通路５１ｂには絞り部が設けられていない。このため、排出通路５１ｂに絞り部を設けることで、軸シール室４６内の圧力が、供給通路５１ａ側の圧力と、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力との間の中間圧になってしまうといったことが無い。よって、軸シール室４６内の圧力が常に一定である中間圧となって、軸シール部材４７に常に一定の圧力が加わってしまうといったことが防止される。
【００４６】
車両の走行時に生じる負荷変動によって、車両エンジンＥに掛かる負荷が大きくなると、車両エンジンＥからの排熱の温度が上昇する。すると、熱交換器１３で車両エンジンＥからの排熱と熱交換される作動流体の温度も上昇する。作動流体の温度が上昇すればするほど、凝縮器１４において、作動流体を凝縮させて液化するために必要な凝縮圧力が高くなる。その結果、作動流体路１５における膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの圧力が高くなる。
【００４７】
制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ５３から送られることで、開閉弁５２を閉弁するように開閉弁５２を制御する。これにより、第３流路５０ｃと軸シール室４６とが非連通となり、軸シール室４６内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことが防止される。その結果、軸シール室４６内の圧力が軸シール部材４７の耐圧を上回って、軸シール部材４７がハウジング本体２２の蓋部２２ａと駆動軸２４との間をシールすることができなくなってしまうことが防止され、軸シール室４６内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室４６内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。
【００４８】
そして、制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報が圧力センサ５３から送られると、開閉弁５２を開弁するように開閉弁５２を制御する。これにより、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力が所定の圧力を下回っているときには、第３流路５０ｃと軸シール室４６とが排出通路５１ｂを介して連通するため、軸シール室４６内の圧力が膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力に近づく。その結果、軸シール室４６内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室４６内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。
【００４９】
第１の実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ランキンサイクル装置１０は、排出通路５１ｂを開閉する開閉弁５２と、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力を検出する圧力センサ５３とを有する。さらに、ランキンサイクル装置１０は、圧力センサ５３が膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁５２を閉弁するように開閉弁５２を制御する制御部５５を有する。これによれば、制御部５５は、圧力センサ５３が膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁５２を閉弁するように開閉弁５２を制御する。このため、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間と軸シール室４６とが非連通となり、軸シール室４６内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことを防止することができる。その結果、軸シール室４６内の圧力が軸シール部材４７の耐圧を上回って、軸シール部材４７がハウジング本体２２の蓋部２２ａと駆動軸２４との間をシールすることができなくなってしまうことを防止することができ、軸シール室４６内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室４６内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。
【００５０】
（２）供給通路５１ａは、作動流体路１５における排出通路５１ｂよりも圧力が高い部分に接続され、供給通路５１ａには絞り部５１ｓが設けられている。これによれば、供給通路５１ａから軸シール室４６を介して排出通路５１ｂに排出される作動流体の流れをスムーズにすることができる。
【００５１】
（３）制御部５５は、圧力センサ５３が膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報を検出したときに開閉弁５２を開弁するように開閉弁５２を制御する。これによれば、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力が所定の圧力を下回っているときには、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間と軸シール室４６とが排出通路５１ｂを介して連通するため、軸シール室４６内の圧力を膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力に近づけることができる。その結果、軸シール室４６内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室４６内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。
【００５２】
（４）圧力センサ５３は、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力を検出する。これによれば、制御部５５は、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力の情報を用いて、開閉弁５２を制御するため、軸シール室４６内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことを防止し易くすることができる。
【００５３】
（５）ハウジング本体２２と駆動軸２４との間に、ポンプ室２７と軸シール室４６との間をシールするシール部材４８を設けた。これによれば、ポンプ室２７内の作動流体がハウジング本体２２と駆動軸２４との間を介して軸シール室４６に流れ込んでしまうことを防止することができる。よって、ポンプ室２７内の作動流体が軸シール室４６に流れ込んで、軸シール室４６内の圧力が高くなってしまうことを防止することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図２にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００５５】
図２に示すように、ポンプ１１と膨張機２０Ａとは別体になっている。膨張機２０Ａのハウジング２１Ａは、有蓋筒状をなすハウジング本体２２Ａと、このハウジング本体２２Ａの開口端に接合されたリヤハウジング２３Ａとから形成されている。ハウジング本体２２Ａ内には駆動軸２４Ａが収容されている。
【００５６】
ハウジング本体２２Ａ内には、ハウジング２１Ａの一部を構成する略円筒状の支持ブロック３４Ａが固設されている。そして、支持ブロック３４Ａにより、ハウジング本体２２Ａ内がリヤハウジング２３Ａ側とハウジング本体２２Ａの蓋部２２ａ側とに仕切られている。駆動軸２４Ａの他端側（リヤハウジング２３Ａ側）は、支持ブロック３４Ａに挿入されている。ハウジング本体２２内における支持ブロック３４とリヤハウジング２３Ａとの間に区画された収容室１２ｂには、膨張機部１２ａが収容されている。
【００５７】
ハウジング２１Ａ内には、ハウジング本体２２Ａの蓋部２２ａと駆動軸２４Ａとの間をシールする環状の軸シール部材４７Ａが収容されている。そして、軸シール部材４７Ａ、駆動軸２４Ａ及びハウジング本体２２Ａの蓋部２２ａにより軸シール室４６Ａが区画されている。軸シール部材４７Ａは、ハウジング本体２２Ａの蓋部２２ａと駆動軸２４Ａとの間をシールすることによって、軸シール室４６Ａ内の作動流体が大気側に漏れることを防止する大気軸シールである。軸シール室４６Ａは、駆動軸２４Ａを取り囲むように環状に形成されている。また、支持ブロック３４Ａと駆動軸２４Ａとの間には、収容室１２ｂと軸シール室４６Ａとの間をシールする環状のシール部材３４ｓが配設されている。
【００５８】
吐出空間４１と軸シール室４６Ａとは供給通路６１を介して連通している。供給通路６１には、供給通路６１の開度を調整可能な開度調整弁６１ｖが配設されている。開度調整弁６１ｖは制御部５５の制御を受ける。供給通路６１を流れる作動流体は、開度調整弁６１ｖにより減圧されている。よって、開度調整弁６１ｖは絞り部として機能する。また、軸シール室４６Ａは、排出通路５１Ａを介して第３流路５０ｃに連通している。
【００５９】
供給通路６１及び排出通路５１Ａは、作動流体路１５における低圧側に接続されている。排出通路５１Ａは、作動流体路１５における供給通路６１が接続されている部位よりも作動流体の流通方向の下流側に接続されている。供給通路６１が接続されている吐出空間４１の圧力は、第３流路５０ｃの分だけ圧損が生じることから、排出通路５１Ａが接続されている第３流路５０ｃの圧力よりも高くなっている。
【００６０】
排出通路５１Ａには開閉弁５２Ａが配設されている。開閉弁５２Ａは制御部５５の制御を受ける。制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ５３から送られることで、開度調整弁６１ｖ及び開閉弁５２Ａを閉弁するように開度調整弁６１ｖ及び開閉弁５２Ａを制御する。また、制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報が圧力センサ５３から送られることで、開度調整弁６１ｖ及び開閉弁５２Ａを開弁するように開度調整弁６１ｖ及び開閉弁５２Ａを制御する。
【００６１】
次に、第２の実施形態の作用について説明する。
供給通路６１から軸シール室４６Ａを介して排出通路５１Ａに排出される作動流体によって軸シール部材４７Ａが潤滑される。また、排出通路５１Ａが、膨張機２０Ａの出口からポンプ１１の入口までの間に接続されているため、軸シール室４６Ａ内の圧力が、膨張機２０Ａの出口からポンプ１１の入口までの間の圧力に近づく。よって、軸シール室４６Ａ内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室４６Ａ内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。
【００６２】
制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ５３から送られることで、開度調整弁６１ｖ及び開閉弁５２Ａを閉弁するように開度調整弁６１ｖ及び開閉弁５２Ａを制御する。これにより、吐出空間４１と軸シール室４６Ａとが非連通となるとともに、第３流路５０ｃと軸シール室４６Ａとが非連通となり、軸シール室４６Ａ内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことが防止される。その結果、軸シール室４６Ａ内の圧力が軸シール部材４７Ａの耐圧を上回って、軸シール部材４７Ａがハウジング本体２２Ａの蓋部２２ａと駆動軸２４Ａとの間をシールすることができなくなってしまうことが防止され、軸シール室４６Ａ内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室４６Ａ内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。
【００６３】
そして、制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報が圧力センサ５３から送られることで、開度調整弁６１ｖ及び開閉弁５２Ａを開弁するように開度調整弁６１ｖ及び開閉弁５２Ａを制御する。これにより、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力が所定の圧力を下回っているときには、第３流路５０ｃと軸シール室４６Ａとが排出通路５１Ａを介して連通するため、軸シール室４６Ａ内の圧力が膨張機２０Ａの出口からポンプ１１の入口までの間の圧力に近づく。その結果、軸シール室４６Ａ内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室４６Ａ内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。
【００６４】
したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（５）と同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００６５】
○  図３に示すように、第２の実施形態において、例えば、第２流路５０ｂ（熱交換器１３の出口から膨張機２０Ａの入口までの間）と軸シール室４６Ａとが供給通路６１Ａを介して連通していてもよい。供給通路６１Ａには切換弁６２ｖが配設されている。切換弁６２ｖは、制御部５５の制御を受ける。制御部５５は、圧力センサ５３により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ５３から送られることで、切換弁６２ｖを閉弁するように切換弁６２ｖを制御する。また、供給通路６１Ａには絞り部６１ｓが設けられており、供給通路６１Ａを流れる作動流体は、絞り部６１ｓにより減圧されている。これによれば、熱交換器１３の出口から膨張機２０Ａの入口までの間を流れる作動流体を、膨張機２０Ａを迂回した供給通路６１Ａを介して軸シール室４６Ａに供給することで、作動流体に含まれる潤滑油により軸シール部材４７Ａと駆動軸２４Ａとの間の潤滑を良好なものとすることができる。
【００６６】
○  図３に示す実施形態において、切換弁６２ｖを削除してもよい。この場合において、膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの間の圧力が所定の圧力に達したとしても、絞り部６１ｓによって減圧されるため、第２流路５０ｂからの作動流体が供給通路６１Ａを介して軸シール室４６Ａに流れることで、軸シール室４６Ａの圧力がすぐに所定の圧力に達してしまうことは無い。
【００６７】
○  第１の実施形態において、供給通路５１ａが、熱交換器１３の出口から過冷却器１６の入口までの間に接続されていてもよい。例えば、供給通路５１ａが気液分離器１７に接続されていてもよい。気液分離器１７は、凝縮器１４によって凝縮されて液化した作動流体と、凝縮器１４によって凝縮されずに気体のままの状態の作動流体とが混合した確実な飽和状態であり、飽和状態の作動流体を、供給通路５１ａを介して軸シール室４６に供給することができる。その結果、軸シール室４６を飽和状態とすることができる。飽和状態とは、少しでも熱が加えられれば、作動流体が気化した気体の状態になるため、軸シール部材４７と駆動軸２４との摺動により発生する熱によって摺動部分の作動流体を飽和状態から気体の状態にすることができ、液体の作動流体と潤滑油とが混ざることにより、潤滑油の粘性が低下してしまうことを抑制することができる。過冷却器１６によって冷却されて液化した状態の作動流体は過冷却状態となっているため、軸シール部材４７と駆動軸２４との摺動により発生する熱のみでは気化することはできない。したがって、過冷却器１６によって冷却されて液化した状態の作動流体に含まれる潤滑油で軸シール部材４７と駆動軸２４との間の潤滑を行う場合に比べると、軸シール部材４７と駆動軸２４との間の潤滑性能を良好なものとすることができる。
【００６８】
○  第１の実施形態において、ポンプ１１と膨張機１２とが別体であってもよい。この場合、ポンプ１１のポンプ軸と膨張機１２の駆動軸とが一つの駆動軸で兼用されていてもよいし、ポンプ１１のポンプ軸と膨張機１２の駆動軸とがそれぞれ個々に設けられていてもよい。
【００６９】
○  上記各実施形態において、圧力センサ５３は、膨張機１２，２０Ａの出口からポンプ１１の入口までの間及び開閉弁５２，５２Ａまでの間で圧力を検出可能な位置に配設されていれば、その配設箇所は特に限定されるものではない。例えば、制御部５５は、圧力センサ５３が、膨張機１２，２０Ａの出口から開閉弁５２，５２Ａまでの間の圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁５２，５２Ａを閉弁するように開閉弁５２，５２Ａを制御するようにしてもよい。
【００７０】
○  上記各実施形態において、検出部として、例えば、凝縮器１４の温度を検出する温度センサを用いてもよい。凝縮器１４の温度は凝縮圧力と相関がある。よって、例えば、凝縮器１４の温度と凝縮圧力とを関係付けたマップを用いて、温度センサから検出された温度から凝縮圧力を検出することができる。このように、温度センサを用いて、作動流体路１５における膨張機１２の出口からポンプ１１の入口までの圧力を検出してもよい。
【００７１】
○  上記各実施形態において、所定の圧力は、軸シール部材４７，４７Ａの耐圧（軸シール部材４７，４７Ａが耐え得ることが可能な限界圧力）よりも低い圧力であればよい。例えば、所定の圧力を、軸シール部材４７，４７Ａの設計圧力よりも低い圧力としてもよい。また、所定の圧力を、軸シール部材４７，４７Ａの耐圧よりも低く、且つ軸シール部材４７，４７Ａの設計圧力よりも高い圧力にしてもよい。
【００７２】
○  上記各実施形態において、供給通路５１ａ，６１，６１Ａの流路径を、供給通路５１ａ，６１，６１Ａを流れる作動流体が減圧される程度の流路径にすることで、供給通路５１ａ，６１，６１Ａ自体を絞り部として機能させてもよい。これによれば、絞り部５１ｓ，６１ｓや開度調整弁６１ｖを別途設ける必要が無くなる。
【００７３】
○  第２の実施形態及び図３に示す実施形態において、ハウジング２１Ａと駆動軸２４Ａとの間に、吐出空間４１と軸シール室４６Ａとの間をシールするシール部材が設けられていてもよい。
【００７４】
○  上記各実施形態において、ポンプ作動部３０は、従動ギヤ２８及び主動ギヤ２９により構成されるものでなくてもよく、他の形態のポンプ作動部３０としてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００７５】
（イ）ポンプ、熱交換器、膨張機及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されており、前記ポンプのハウジングにはポンプ室が形成されており、前記ハウジング内には前記ポンプ室に延びるポンプ軸が収容されており、前記ポンプ室内には前記ポンプ軸の回転駆動に伴って作動するポンプ作動部が収容されており、前記ポンプ軸の回転駆動に伴う前記ポンプ作動部の作動により作動流体が前記作動流体路を循環し、前記ハウジング内には、前記ハウジングと前記ポンプ軸との間をシールする軸シール部材が収容されており、前記軸シール部材、前記ポンプ軸、前記ハウジング及び前記ポンプ作動部により軸シール室が区画され、前記軸シール室は、前記軸シール室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記軸シール室内の作動流体を前記作動流体路に排出する排出通路とが接続され、前記供給通路から前記軸シール室を介して前記排出通路に排出される前記作動流体によって前記軸シール部材が潤滑され、前記排出通路は前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間に接続されているランキンサイクル装置であって、前記排出通路を開閉する開閉弁と、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間及び前記開閉弁までの間の圧力を検出する検出部と、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに前記開閉弁を閉弁するように前記開閉弁を制御する制御部とを備えたことを特徴とするランキンサイクル装置。
【００７６】
（ロ）ポンプ、熱交換器、膨張機及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されており、前記膨張機のハウジングには収容室が形成されており、前記ハウジング内には前記収容室に延びる駆動軸が収容されており、前記収容室内には前記駆動軸の回転駆動に伴って作動する膨張機部が収容されており、前記ハウジング内には、前記ハウジングと前記駆動軸との間をシールする軸シール部材が収容されており、前記軸シール部材、前記駆動軸及び前記ハウジングにより軸シール室が区画され、前記軸シール室は、前記軸シール室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記軸シール室内の作動流体を前記作動流体路に排出する排出通路とが接続され、前記供給通路から前記軸シール室を介して前記排出通路に排出される前記作動流体によって前記軸シール部材が潤滑され、前記排出通路は前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間に接続されているランキンサイクル装置であって、前記排出通路を開閉する開閉弁と、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間及び前記開閉弁までの間の圧力を検出する検出部と、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに前記開閉弁を閉弁するように前記開閉弁を制御する制御部とを備えたことを特徴とするランキンサイクル装置。
【００７７】
（ハ）前記検出部は圧力センサである。
【符号の説明】
【００７８】
１０…ランキンサイクル装置、１１…流体機械であるポンプ、１２，２０Ａ…流体機械である膨張機、１２ａ…作動部としての膨張機部、１２ｂ…収容室、１３…熱交換器、１４…凝縮器、１５…作動流体路、２１，２１Ａ…ハウジング、２４，２４Ａ…駆動軸、２７…収容室としてのポンプ室、３０…作動部としてのポンプ作動部、３４ｓ，４８…シール部材、４６，４６Ａ…軸シール室、４７，４７Ａ…軸シール部材、５１ａ，６１，６１Ａ…供給通路、５１ｂ，５１Ａ…排出通路、５１ｓ，６１ｓ…絞り部、５２，５２Ａ…開閉弁、５３…検出部としての圧力センサ、５５…制御部、６１ｖ…絞り部として機能する開度調整弁。
【図１】
2015031210.tif 000003
【図２】
2015031210.tif 000004
【図３】
2015031210.tif 000005