(57)【要約】【課題】簡素な構成で摺動部供給用の潤滑油の冷却を可能とする流体機械を提供する。【解決手段】流体機械において、加熱器４２によって加熱されて気相状態となった作動流体の膨張によって駆動力を発生する膨張部１１０と、膨張部１１０から吐出された後、凝縮器３２によって凝縮された作動流体を加熱器４２に圧送するポンプ部１３０と、膨張部１１０から吐出される作動流体の内部に含まれる潤滑油を分離する分離手段１０５と、分離手段１０５によって分離された潤滑油を溜めるオイル溜め部１０１と、オイル溜め部１０１の潤滑油を、膨張部１１０およびポンプ部１３０の少なくとも一方の摺動部１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３２ｃへ供給する供給手段１０２、１０４とを設け、オイル溜め部１０１が、ポンプ部１３０に隣接して配置されるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱器（４２）によって加熱されて気相状態となった作動流体の膨張によって駆動力を発生する膨張部（１１０）と、
前記膨張部（１１０）から吐出された後、凝縮器（３２）によって凝縮された前記作動流体を前記加熱器（４２）に圧送するポンプ部（１３０）と、
前記膨張部（１１０）から吐出される前記作動流体の内部に含まれる潤滑油を分離する分離手段（１０５）と、
前記分離手段（１０５）によって分離された潤滑油を溜めるオイル溜め部（１０１）と、
前記オイル溜め部（１０１）の潤滑油を、前記膨張部（１１０）および前記ポンプ部（１３０）の少なくとも一方の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３２ｃ）へ供給する供給手段（１０２、１０４）とを備え、
前記オイル溜め部（１０１）は、前記ポンプ部（１３０）に隣接して配置されたことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記供給手段（１０２、１０４）は、前記オイル溜め部（１０１）から前記摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３２ｃ）に至るオイル通路（１０２）と、
前記オイル溜め部（１０１）に溜められた前記潤滑油を前記オイル通路（１０２）に圧送するオイルポンプ（１０４）とによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記オイルポンプ（１０４）は、容積型ポンプであることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記膨張部（１１０）および前記ポンプ部（１３０）は、１つの軸（１１８、１３２）によって接続されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項５】
前記オイル通路（１０２）は、前記オイル溜め部（１０１）から前記ポンプ部（１３０）の摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）に至り、前記１つの軸（１１８、１３２）内を通り、前記膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ）に至り、更に前記膨張部（１１０）の吐出側に繋がるように形成されたことを特徴とする請求項４に記載の流体機械。
【請求項６】
前記オイル溜め部（１０１）は、前記ポンプ部（１３０）の下側に配設され、
前記膨張部（１１０）は、前記ポンプ部（１３０）の上側に配設されたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の流体機械。
【請求項７】
前記分離手段（１０５）は、前記膨張部（１１０）に一体的に設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項８】
前記分離手段（１０５）から前記オイル溜め部（１０１）に繋がる流体通路（１１１ｃ）は、前記膨張部（１１０）、および前記ポンプ部（１３０）に一体的に設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関の排熱を加熱源とするランキンサイクルに適用して好適な流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体機械として、例えば特許文献１に示されるように、ランキンサイクルに配設される発電機駆動用の膨張機、液ポンプ等が知られている。このランキンサイクルには、作動媒体回路とは独立した潤滑油回路が形成されており、内部の潤滑油は、潤滑油ポンプによって循環されると共に、膨張機および発電機の摺動部に供給されるようになっている。潤滑油回路には潤滑油を溜める潤滑油タンクが設けられており、更に、この潤滑油タンク内には冷却器が備えられている。
【０００３】
そして、液ポンプから流出される作動媒体の一部が冷却器に供給され、その後に凝縮器に戻されるようになっており、潤滑油タンク内の潤滑油は、冷却器を流通する作動媒体によって冷却されるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−２３２４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような潤滑油の冷却においては、専用の潤滑油回路、冷却器等を必要としており、構成の複雑化、ひいては大型化を招いている。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、簡素な構成で摺動部供給用の潤滑油の冷却を可能とする流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、流体機械において、加熱器（４２）によって加熱されて気相状態となった作動流体の膨張によって駆動力を発生する膨張部（１１０）と、膨張部（１１０）から吐出された後、凝縮器（３２）によって凝縮された作動流体を加熱器（４２）に圧送するポンプ部（１３０）と、膨張部（１１０）から吐出される作動流体の内部に含まれる潤滑油を分離する分離手段（１０５）と、分離手段（１０５）によって分離された潤滑油を溜めるオイル溜め部（１０１）と、オイル溜め部（１０１）の潤滑油を、膨張部（１１０）およびポンプ部（１３０）の少なくとも一方の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３２ｃ）へ供給する供給手段（１０２、１０４）とを備え、オイル溜め部（１０１）は、ポンプ部（１３０）に隣接して配置されたことを特徴としている。
【０００８】
これにより、分離手段（１０５）によって作動流体から分離した潤滑油を用いて、摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３２ｃ）の潤滑が可能となり、専用の潤滑油回路を不要とすることができる。そして、オイル溜め部（１０１）に溜められた潤滑油を、隣接するポンプ部（１３０）を流通する低温の作動流体によって冷却することができるので、専用の冷却器を不要とすることができる。総じて、簡素な構成で摺動部供給用の潤滑油の冷却を可能とする流体機械（１００）とすることができる。
【０００９】
請求項１における供給手段（１０２、１０４）は、請求項２に記載の発明のように、オイル溜め部（１０１）から摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３２ｃ）に至るオイル通路（１０２）と、オイル溜め部（１０１）に溜められた潤滑油をオイル通路（１０２）に圧送するオイルポンプ（１０４）とによって構成することができる。
【００１０】
請求項２におけるオイルポンプ（１０４）は、請求項３に記載の発明のように、容積型ポンプを用いて好適である。容積型ポンプは、効率の高いポンプとして使用することができるので、流体機械（１００）を小型のものとすることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、膨張部（１１０）およびポンプ部（１３０）は、１つの軸（１１８、１３２）によって接続されたことを特徴としている。
【００１２】
これにより、膨張部（１１０）の駆動力によってポンプ（１３０）の作動が可能となり、ポンプ（１３０）専用の駆動手段を不要とすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、オイル通路（１０２）は、オイル溜め部（１０１）からポンプ部（１３０）の摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）に至り、１つの軸（１１８、１３２）内を通り、膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ）に至り、更に膨張部（１１０）の吐出側に繋がるように形成されたことを特徴としている。
【００１４】
これにより、流体機械（１００）の内部にオイル通路（１０２）を形成できると共に、本来構成される１つの軸（１１８、１３２）を用いてオイル通路（１０２）の形成が可能となり、簡素で小型の流体機械（１００）とすることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、オイル溜め部（１０１）は、ポンプ部（１３０）の下側に配設され、膨張部（１１０）は、ポンプ部（１３０）の上側に配設されたことを特徴としている。
【００１６】
これにより、膨張部（１１０）、ポンプ部（１３０）、オイル溜め部（１０１）を容易に配置することが可能となり、更に、オイル溜め部（１０１）を最下部とすることができ、分離した潤滑油を確実に溜めることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、分離手段（１０５）は、膨張部（１１０）に一体的に設けられたことを特徴としている。
【００１８】
これにより、流体機械（１００）の小型化が可能となる。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、分離手段（１０５）からオイル溜め部（１０１）に繋がる流体通路（１１１ｃ）は、膨張部（１１０）、およびポンプ部（１３０）に一体的に設けられたことを特徴としている。
【００２０】
これにより、請求項７に記載の発明と同様に流体機械（１００）の小型化が可能となる。
【００２１】
尚、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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る流体機械を冷媒ポンプ一体型膨張発電機（以下、ポンプ膨張発電機）１００として、このポンプ膨張発電機１００を、車両用冷凍サイクル３０の凝縮器３２および気液分離器３３が共用されるランキンサイクル４０に使用したものとしている。ポンプ膨張発電機１００は、膨張機（本発明における膨張部に対応）１１０、電動機および発電機としてのモータジェネレータ１２０、冷媒ポンプ（本発明におけるポンプ部に対応）１３０が一体的に形成されたものである。以下、全体のシステム構成について図１を用いて説明する。
【００２３】
まず、冷凍サイクル３０について簡単に説明すると、冷凍サイクル３０は、低温側の熱を高温側に移動させて冷熱および温熱を空調に利用するもので、圧縮機３１、凝縮器３２、気液分離器３３、減圧器３４、蒸発器３５が順次環状に接続されて形成されている。
【００２４】
圧縮機３１は、駆動ベルト１２、プーリ３１ａ、電磁クラッチ３１ｂを介して車両のエンジン１０の駆動力が伝達されて作動し、冷凍サイクル３０内の冷媒を高温高圧に圧縮するものである。凝縮器３２は、圧縮機３１で高温高圧に圧縮された冷媒を冷却して、凝縮液化する熱交換器である。ファン３２ａは、凝縮器３２に冷却風（車室外空気）を送るものである。気液分離器３３は、凝縮器３２で凝縮された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を流出させるレシーバである。
【００２５】
減圧器３４は、気液分離器３３で分離された液相冷媒を減圧膨脹させる膨張弁である。蒸発器３５は、減圧器３４にて減圧された冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮する熱交換器であり、空調ケース３０ａ内に配設されている。そして、送風機３５ａによって空調ケース３０ａ内に供給される空調空気（外気あるいは内気）を冷却する。
【００２６】
そして、ランキンサイクル４０は、エンジン１０で発生した廃熱からエネルギー（膨張機１１０にて発生される駆動力）を回収するものであり、上記冷凍サイクル３０に対して、凝縮器３２、気液分離器３３が共用されて形成されている。即ち、凝縮器３２と気液分離器３３とをバイパスするバイパス流路４１が設けられて、このバイパス流路４１の気液分離器３３側から冷媒ポンプ１３０、加熱器４２、膨張機１１０が配設されて、凝縮器３２に繋がることでランキンサイクル４０が形成されている。
【００２７】
冷媒ポンプ１３０は、ランキンサイクル４０内の冷媒を後述する加熱器４２側へ圧送して循環させるものであり、詳細についてはポンプ膨張発電機１００として後述する。冷媒は、本発明における作動流体に対応し、冷凍サイクル３０内の冷媒と同一のものである。また、冷媒中には、膨張機１１０、冷媒ポンプ１３０の摺動部（後述）潤滑用の潤滑油が混入されている。
【００２８】
加熱器４２は、冷媒ポンプ１３０から圧送される冷媒と、エンジン１０に設けられた温水回路２０内を循環するエンジン冷却水（温水）との間で熱交換することにより、冷媒を加熱する（冷媒を過熱蒸気冷媒とする）熱交換器である。
【００２９】
温水回路２０には、エンジン冷却水を循環させる電動式の水ポンプ２１、エンジン冷却水と外気との間で熱交換してエンジン冷却水を冷却するラジエータ２２、およびエンジン冷却水（温水）を加熱源として空調空気を加熱するヒータコア２３が設けられている。また、ラジエータ２２には、ラジエータバイパス流路２２ａが設けられて、エンジン冷却水の温度に応じて弁部が開閉するサーモスタット２２ｂによって、ラジエータ２２を流通するエンジン冷却水流量が調節されるようになっている。尚、ヒータコア２３は、蒸発器３５と共に空調ケース３０ａ内に配設されており、蒸発器３５とヒータコア２３とによって空調空気は、乗員が設定する設定温度に調整される。
【００３０】
膨張機１１０は、上記加熱器４２から流出される過熱蒸気冷媒（本発明における気相状態となった作動流体に対応）の膨張により、駆動力を発生するものであり、詳細についてはポンプ膨張発電機１００として後述する。
【００３１】
そして、上記冷凍サイクル３０、ランキンサイクル４０内の各種機器の作動を制御するための通電制御回路５０が設けられている。通電制御回路５０は、インバータ５１と制御機器５２とを有している。
【００３２】
インバータ５１は、モータジェネレータ１２０の作動を制御するものである。即ち、モータジェネレータ１２０を電動機として作動させる時に、車両用のバッテリ１１からモータジェネレータ１２０に供給する電力を制御し、また、モータジェネレータ１２０が膨張機１１０の駆動力によって発電機として作動される時に、発電される電力をバッテリ１１に充電するものである。
【００３３】
また、制御機器５２は、上記インバータ５１の作動を制御すると共に、冷凍サイクル３０およびランキンサイクル４０を作動させる際に電磁クラッチ３１ｂ、ファン３２ａ、膨張機１１０内の均圧弁１１７（図２）等を併せて制御するものである。
【００３４】
次に、ポンプ膨張発電機１００の構成について図２を用いて説明する。ポンプ膨張発電機１００は、膨張機１１０と、モータジェネレータ１２０と、冷媒ポンプ１３０とが同軸上で連結され、一体的に形成されている。冷媒ポンプ１３０には、オイル溜め部１０１が隣接して形成されている。ポンプ膨張発電機１００は、作動軸が天地方向となり、上から下に向けて順に膨張機１１０、モータジェネレータ１２０、冷媒ポンプ１３０、オイル溜め部１０１となるように配設されている。
【００３５】
膨張機１１０は、周知のスクロール型圧縮機構と同一構造を有するもので、具体的には、膨張機ハウジング１１１を成すフロントハウジング１１１ａと固定スクロール１１２、この固定スクロール１１２に対向して旋回変位する旋回スクロール１１３、高圧室１１４から作動室Ｖに繋がる流入ポート１１５、連通路１１６を開閉する均圧弁１１７等から成るものである。
【００３６】
固定スクロール１１２は、板状の基板部１１２ａおよび基板部１１２ａから旋回スクロール１１３側に突出した渦巻状の歯部１１２ｂを有して構成され、一方、旋回スクロール１１３は、上記歯部１１２ｂに接触して噛み合う渦巻状の歯部１１３ｂ、およびこの歯部１１３ｂが形成された基板部１１３ａを有して構成されており、両歯部１１２ｂ、１１３ｂが接触した状態で旋回スクロール１１３が旋回することにより、両スクロール１１２、１１３により形成される作動室Ｖの体積が拡大縮小するようになっている。
【００３７】
旋回スクロール１１３と後述するモータハウジング１２１との間には、後述する冷媒中の潤滑油が供給されて、旋回スクロール１１３の滑らかな旋回運動を助ける摺動プレート（本発明における摺動部に対応）１１３ｃが介在されている。
【００３８】
シャフト（本発明における１つの軸に対応）１１８は、モータハウジング１２１に固定された軸受け（本発明における摺動部に対応）１１８ｂによって回転可能に支持されている。シャフト１１８は、一方の長手方向端部（図２中の上側）に回転中心軸に対して偏心したクランク部１１８ａを有するクランクシャフトである。このクランク部１１８ａは、ベアリング（本発明における摺動部に対応）１１３ｄを介して旋回スクロール１１３に連結されている。
【００３９】
また、自転防止機構１１９は、シャフト１１８が１回転する間に旋回スクロール１１３がクランク部１１８ａ周りに１回転するようにするものである。このためシャフト１１８が回転すると、旋回スクロール１１３は、自転せずにシャフト１１８の回転中心軸周りを公転旋回する。そして、作動室Ｖは、例えばシャフト１１８の回転（モータジェネレータ１２０からの駆動力）に伴って、更には、加熱器４２からの過熱蒸気冷媒の膨張によって、旋回スクロール１１３の中心側から外径側に変位するほど、その体積が拡大するように変化する。
【００４０】
流入ポート１１５は、基板部１１２ａの中心部に穿設されて、フロントハウジング１１１ａに設けられた高圧室１１４と、最小体積となる作動室Ｖとを連通させて高圧室１１４に導入された高温、高圧の冷媒、つまり過熱蒸気冷媒を作動室Ｖに導くポートである。上記高圧室１１４には、加熱器４２に接続される高圧ポート１１１ｂが設けられている。
【００４１】
膨張機１１０の両スクロール１１２、１１３の低圧側（スクロールの外周側）は、モータハウジング１２１内（ステータ１２２の上側）に連通されている。
【００４２】
フロントハウジング１１１ａには、均圧弁１１７が設けられている。均圧弁１１７は、ランキンサイクル４０内の異常発生時（例えば、モータジェネレータ１２０の回転数異常、制御不能等の場合）に、高圧室１１４と両スクロール１１２、１１３の低圧側とを繋ぐ連通路１１６を強制的に開くことで、作動室Ｖ内での過熱蒸気冷媒の膨張作動が成されないようにして、膨張機１１０を安全且つ確実に停止させるための弁である。均圧弁１１７による連通路１１６の開閉は、制御機器５２によって制御されるようになっている。
【００４３】
モータジェネレータ１２０は、ステータ１２２およびステータ１２２内で回転するロータ１２３等から成るもので、固定スクロール１１２に固定される筒状のモータハウジング１２１内に収容されている。ステータ１２２は、巻き線が巻かれたステータコイルであり、モータハウジング１２１の内周面に固定されている。ロータ１２３は、永久磁石が埋設されたマグネットロータであり、モータ軸１２４に固定されている。モータ軸１２４の一端側（図２中の上側）は、上記膨張機１１０のシャフト１１８に接続されており、また、他端側（図２中の下側）は、直径が細くなるように形成されて、後述する冷媒ポンプ１３０のポンプ軸１３２に接続されている。
【００４４】
モータジェネレータ１２０は、ランキンサイクル４０の起動時において、バッテリ１１からインバータ５１を介して、ステータ１２２に電力が供給されることで、ロータ１２３を回転させて、膨張機１１０、および後述する冷媒ポンプ１３０を駆動するモータ（電動機）として作動する。また、モータジェネレータ１２０は、膨張機１１０の膨張時に発生した駆動力によってロータ１２３を回転させるトルクが入力されると、冷媒ポンプ１３０を駆動すると共に、膨張機１１０での発生駆動力が冷媒ポンプ１３０用の駆動力を超えた時に、電力を発生させるジェネレータ（発電機）として作動する。そして、得られた電力は、インバータ５１を介してバッテリ１１に充電されるようになっている。
【００４５】
モータハウジング１２１の側壁には、上下方向に延びる吐出ガス通路（本発明における流体通路に対応）１１１ｃが一体的に設けられている。吐出ガス通路１１１ｃの上端側は、膨張機１１０の吐出側と近接するように配置されて、外部に開口する低圧ポート１２１ａとして形成されている。また、低圧ポート１２１ａの直下において、モータハウジング１２１に穿設された連通孔１１１ｄによって、モータハウジング１２１内と吐出ガス通路１１１ｃ内とが連通されている。
【００４６】
吐出ガス通路１１１ｃ内において、連通孔１１１ｄと低圧ポート１２１ａとの間には、分離手段としての遠心分離機１０５が設けられている。遠心分離機１０５は、上下方向に延びて、吐出ガス通路１１１ｃの内径よりも小径となる円筒状のパイプ部材から形成されている。パイプ部材の上端側は大径部として形成されており、この大径部の外周面が吐出ガス通路１１１ｃの内周面に当接して、連通孔１１１ｄと低圧ポート１２１ａとの間が閉塞されると共に、パイプ部材の内部空間によって連通孔１１１ｄと低圧ポート１２１ａとが連通されるようになっている。そして、吐出ガス通路１１１ｃの下端側は、後述する冷媒ポンプ１３０の下側に位置するオイル溜め部１０１内に連通している。
【００４７】
冷媒ポンプ１３０は、ローリングピストン型のポンプであって、モータジェネレータ１２０の反膨張機側に配設されて、モータハウジング１２１に固定されるポンプハウジング１３１内に収容されている。
【００４８】
冷媒ポンプ１３０は、ポンプハウジング１３１の内部に形成されるシリンダ１３３ａ、ポンプ軸１３２、ロータ１３４等を有している。シリンダ１３３ａは、シリンダブロック１３３の中心部で断面円形に穿設されて形成されている。
【００４９】
ポンプ軸（本発明における１つの軸に対応）１３２は、上記モータ軸１２４と接続されており、シリンダブロック１３３を挟み込む２つの端板１３６にそれぞれ固定された軸受け１３２ｂ、１３２ｃによって回転可能に支持されている。軸受け１３２ｂ、１３２ｃは、冷媒ポンプ１３０の主たる摺動部に対応する。ポンプ軸１３２には、このポンプ軸１３２に対して偏心した円形のカム部１３２ａが形成されており、このカム部１３２ａの外周側には扁平円筒状のロータ１３４が装着されている。ロータ１３４の外径は、シリンダ１３３ａの内径より小さく設定されてシリンダ１３３ａ内に挿入されており、ロータ１３４はカム部１３２ａによってシリンダ１３３ａ内を公転する。また、ロータ１３４の外周部にはロータ１３４の半径方向に摺動可能として、中心側に押圧されてロータ１３４に当接するベーン１３５が設けられている。そして、シリンダ１３３ａ内において、ロータ１３４およびベーン１３５によって囲まれる空間がポンプ作動室Ｐとして形成されている。
【００５０】
シリンダブロック１３３には、ベーン１３５に近接して、このベーン１３５を挟むようにシリンダ１３３ａ内に連通する冷媒流入部１３３ｂ、および冷媒流出部（図示省略）が設けられている。冷媒流入部１３３ｂはポンプハウジング１３１を貫通する吸入ポート１３１ａに接続されており、また、冷媒流出部は図示しない吐出弁を介して、ポンプハウジング１３１を貫通する吐出ポート１３１ｂに接続されている。
【００５１】
この冷媒ポンプ１３０においては、冷媒はロータ１３４の公転作動によって、吸入ポート１３１ａ、冷媒流入部１３３ｂからポンプ作動室Ｐに流入され、冷媒流出部、吐出弁、を経て吐出ポート１３１ｂから吐出される。
【００５２】
ポンプハウジング１３１内には、冷媒ポンプ１３０に隣接するオイル溜め部１０１が形成されている。即ち、オイル溜め部１０１は、ポンプハウジング１３１内において、冷媒ポンプ１３０の下側から上側に向かう空間として形成されている。シリンダブロック１３３を上下に挟み込む２つの端板１３６のうち、下側となる端板１３６の上部にはロータ１３４（ロータ１３４の軸支部）に臨む凹状のポンプ収容部１０２ｂが形成されている。ポンプ収容部１０２ｂ内には、ポンプ軸１３２の回転に伴って作動するオイルポンプ１０４が設けられている。オイルポンプ１０４は、ここでは、内歯歯車（アウタロータ）内で外歯歯車（インナロータ）が噛み合いながら公転して、流体（潤滑油）を圧送する容積型のトロコイドポンプとしている。そして、端板１３６には、オイル溜め部１０１とポンプ収容部１０２ｂとを繋ぐパイプ１０２ａが設けられている。
【００５３】
一体的に形成されたシャフト１１８、モータ軸１２４、ポンプ軸１３２の内部には、ロータ１３４上端からクランク部１１８ａの長手方向端部に連通するシャフト通路１０３が形成されている。シャフト連通路１０３の下端側はロータ１３４側と連通し、上端側はベアリング１１３ｄ、摺動プレート１１３ｃ、軸受け１１８ｂを介してモータハウジング１２１内に連通している。
【００５４】
上記のパイプ１０２ａ→ポンプ収容部１０２ｂ→ロータ１３４→シャフト通路１０３は、順次連通してオイル溜め部１０１に溜められる潤滑油の流通を可能とするオイル通路１０２を形成している。オイル通路１０２とオイルポンプ１０４は、本発明における供給手段に対応する。また、上記オイル通路１０２にモータハウジング１２１→連通孔１１１ｄ→吐出ガス通路１１１ｃ→オイル溜め部１０１が順次連通して潤滑油の循環通路を形成している。
【００５５】
モータジェネレータ１２０と冷媒ポンプ１３０との間となるモータ軸１２４（ポンプ軸１３２）には、両者１２０、１３０間をシールして潤滑油の行き来（漏れ）を阻止するオイルシール１０６が設けられている。
【００５６】
次に、本実施形態におけるポンプ膨張発電機１００の作動およびその作用効果について説明する。
【００５７】
まず、エンジン１０の廃熱が充分得られる（エンジン冷却水温度が充分高い）場合で、ランキンサイクル４０を起動させる際に、制御機器５２はインバータ５１からの電力供給によりモータジェネレータ１２０を電動機として駆動させて、膨張機１１０および冷媒ポンプ１３０を作動させる。すると、気液分離器３３から液相冷媒が吸引され、加熱器４２に圧送され、圧送された液相冷媒は加熱器４２によって加熱される。
【００５８】
そして、加熱器４２によって加熱された高温高圧の過熱蒸気冷媒が、膨張機１１０の作動室Ｖに導入されて膨脹する。過熱蒸気冷媒の膨脹により旋回スクロール１１３が旋回すると、旋回スクロール１１３に接続されたモータジェネレータ１２０、冷媒ポンプ１３０が作動される。ここで、膨張機１１０の駆動力が冷媒ポンプ１３０駆動のための駆動力を超えると、モータジェネレータ１２０は発電機として作動されることになり、制御機器５２はモータジェネレータ１２０によって発電される電力をインバータ５１を介してバッテリ１１に充電する。
【００５９】
そして、膨張機１１０で膨脹を終えて圧力が低下した冷媒は、凝縮器３２によって冷却凝縮されて、気液分離器３３→バイパス流路４１→冷媒ポンプ１３０→加熱器４２→膨脹機１１０の順に循環することになる（ランキンサイクル４０を循環）。
【００６０】
尚、制御機器５２は、ランキンサイクル４０に何らかの異常等が発生した場合は、均圧弁１１７を開くことで過熱蒸気冷媒が作動室Ｖ内を流通しないようにして、膨張機１１０を確実に停止させる。また、乗員の空調要求がある場合は、電磁クラッチ３１ｂによってプーリ３１ａと圧縮機３１とを接続して、エンジン１０の駆動力によって圧縮機３１を作動させて、冷凍サイクル３０による空調を行う。また、凝縮器３２の凝縮能力調整のために、ファン３２ａの作動回転数を制御する。
【００６１】
上記ランキンサイクル４０の作動時に、ポンプ膨張発電機１００内においては、加熱器４２によって加熱された高圧の過熱蒸気冷媒は、高圧ポート１１１ｂから高圧室１１４に流入し、以下、流入ポート１１５→作動室Ｖ→両スクロール１１２、１１３の低圧側を経てモータハウジング１２１内に至る。
【００６２】
そして、過熱蒸気冷媒は、モータハウジング１２１内から連通孔１１１ｄを通り、吐出ガス通路１１１ｃに流入する。吐出ガス通路１１１ｃにおいては、過熱蒸気冷媒は、遠心分離機１０５の外周面に沿って旋回しながら下方へ流れる。この時、過熱蒸気冷媒中に含まれる潤滑油は、冷媒に対して比重量が大きいことから、冷媒から分離されて吐出ガス通路１１１ｃの内周面側に集まり、重力によって下方に流れ、オイル溜め部１０１に溜められる。遠心分離機１０５によって潤滑油が分離された後の過熱蒸気冷媒は、遠心分離機１０５のパイプ部材の内部空間を通り低圧ポート１２１ａから流出する。
【００６３】
オイル溜め部１０１に溜められた潤滑油は、隣接する冷媒ポンプ１３０内を流通する低温の液冷媒によって冷却されることになり、潤滑油の粘度が高められる。
【００６４】
そして、ポンプ軸１３２の回転に伴って作動するオイルポンプ１０４によって、パイプ１０２ａから吸引されて、ロータ１３４の軸支部を通り、シャフト通路１０３内に流入する。この時、軸受け１３２ｂ、１３２ｃに潤滑油が供給されることになる。
【００６５】
更に、シャフト通路１０３内を流通する潤滑油は、クランク部１１８ａ側から軸受け１１３ｃ、摺動プレート１１３ｄ、軸受け１１８ｂに供給されて、モータハウジング１２１内に至る。そして、潤滑油は膨張機１１０から吐出される過熱蒸気冷媒と共に連通孔１１１ｄから吐出ガス通路１１１ｃに流入して、更に下流側となる遠心分離機１０５に至り、上記循環を繰り返す。
【００６６】
以上のように、本実施形態では、潤滑油を含む冷媒を循環させるランキンサイクル４０を基本として、膨張機１１０の冷媒吐出側に分離手段としての遠心分離機１０５を設けるようにしている。よって、遠心分離機１０５によって冷媒から分離した潤滑油を用いて、膨張機１１０および冷媒ポンプ１３０の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ、１１８ｂ、１３２ｂ、１３２ｃ）の潤滑が可能となり、従来技術の項で説明したような専用の潤滑油回路を不要とすることができる。
【００６７】
そして、オイル溜め部１０１に溜められた潤滑油を、隣接する冷媒ポンプ１３０を流通する低温の液相冷媒によって冷却することができるので、従来技術の項で説明したような専用の冷却器を不要とすることができる。冷却された潤滑油は、その粘度が高められるので、摺動部に対する潤滑効果を高め、膨張機１１０、冷媒ポンプ１３０の信頼性を確実に高めることができる。総じて、簡素な構成で摺動部供給用の潤滑油の冷却を可能とするポンプ膨張発電機１００とすることができる。
【００６８】
また、オイル溜め部１０１から摺動部へ潤滑油を供給する供給手段を構成するオイル通路１０２を、パイプ１０２ａ、ポンプ収容部１０２ｂ、シャフト通路１０３から形成するようにしている。よって、オイル通路１０２をポンプ膨張発電機１００の内部において、本来構成されるシャフト１１８、およびポンプ軸１３２を用いて形成することが可能となり、簡素で小型のポンプ膨張発電機１００とすることができる。
【００６９】
また、潤滑油を摺動部へ供給する供給手段を構成するオイルポンプ１０４として容積型のポンプを用いるようにしているので、効率の高いポンプとして使用することができ、ポンプ膨張発電機１００を小型のものとすることができる。
【００７０】
また、膨張機１１０、冷媒ポンプ１３０を１つの軸（１１８、１２４、１３２）によって接続されるようにしているので、膨張機１１０の駆動力によって冷媒ポンプ１３０の作動が可能となり、冷媒ポンプ１３０専用の駆動手段を不要とすることができる。
【００７１】
また、冷媒ポンプ１３０の下側にオイル溜め部１０１を設け、冷媒ポンプ１３０の上側に膨張機１１０を設けるようにしているので、膨張機１１０、冷媒ポンプ１３０、オイル溜め部１０１を容易に配置することが可能となり、更に、オイル溜め部１０１を最下部とすることができ、分離した潤滑油を確実に溜めることができる。
【００７２】
また、分離手段としての遠心分離機１０５、および流体通路としての吐出ガス通路１１１ｃをそれぞれ、ハウジング（１１２、１２１、１３１）に一体的に設けるようにしているので、ポンプ膨張発電機１００の小型化が可能となる。
【００７３】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、ポンプ膨張発電機１００は、作動軸（シャフト１１８、ポンプ軸１３２）が天地方向となるものとして説明したが、水平方向あるいは、天地方向と水平方向との間の傾斜方向となるものとしても良い。
【００７４】
また、上記実施形態に対して、膨張機１１０、モータジェネレータ１２０、冷媒ポンプ１３０、オイル溜め部１０１の配置は、他の配置となるようにしても良い。
【００７５】
また、供給手段を構成するオイルポンプ１０４として、容積型のトロコイドポンプを採用したが、これに限らず、遠心式ポンプ等他の型式のポンプを用いても良い。
【００７６】
また、流体通路としての吐出ガス通路１１１ｃは、例えばパイプ部材等を用いた通路としてモータハウジング１２１に対して別体形成されるようにしても良い。更に、分離手段としての遠心分離機１０５についても、上記パイプ部材の途中に設けられて、モータハウジング１２１に対して別体形成されるものとしても良い。
【００７７】
また、上記実施形態においては、膨張機１１０をスクロール型、冷媒ポンプ１３０をローリングピストン型としたが、これに限定されるものではなく、ギヤポンプ型、トロコイド型等その他の形式のものを適用することができる。
【００７８】
また、上記実施形態においては、加熱器４２における加熱源として、車両用のエンジン１０（エンジン冷却水）としたが、これに限らず、例えば、外燃機関、燃料電池車両の燃料電池スタック、各種モータ、インバータ等のように作動時に発熱を伴い、温度制御のためにその熱の一部を捨てるもの（廃熱が発生するもの）であれば、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシステム全体を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における冷媒ポンプ一体型膨張発電機を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
３２  凝縮器
４２  加熱器
１００  冷媒ポンプ一体型膨張発電機（流体機械）
１０１  オイル溜め部
１０２  オイル通路（供給手段）
１０４  オイルポンプ（供給手段）
１０５  遠心分離機（分離手段）
１１０  膨張機（膨張部）
１１１ｃ  吐出ガス通路（流体通路）
１１３ｃ  摺動プレート（摺動部）
１１３ｄ  ベアリング（摺動部）
１１８  シャフト（１つの軸）
１１８ｂ  軸受け（摺動部）
１３０  冷媒ポンプ（ポンプ部）
１３２  ポンプ軸（１つの軸）
１３２ｂ  軸受け（摺動部）
１３２ｃ  軸受け（摺動部）
【図１】
2008180148.tif 000003
【図２】
2008180148.tif 000004