(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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）と共に作動する回転電機部（１２０）とが、ハウジング（１１１、１２１）内に収容された流体機械において、
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と、
前記ハウジング（１１１、１２１）内で、分離された前記潤滑油を溜めるオイル溜め部（１０１）と、
前記オイル溜め部（１０１）に溜められた前記潤滑油を加熱する加熱手段と、
前記オイル溜め部（１０１）に溜められた潤滑油を前記膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）に供給する供給手段（１０２）とを設け、
前記回転電機部（１２０）は、前記膨張部（１１０）の上側に配設され、
前記膨張部（１１０）から吐出される前記作動流体を、前記ハウジング（１１１、１２１）内の上方に導く流体通路（１１１ｄ）が設けられると共に、
前記分離手段は、前記ハウジング（１１１，１２１）と前記流体通路（１１１ｄ）とから構成され、前記作動流体が前記流体通路（１１１ｄ）から前記ハウジング（１１１、１２１）内に流入した時に、前記作動流体の流速低下に伴って前記潤滑油を分離するようになっており、
前記オイル溜め部（１０１）は、前記膨張部（１１０）の上側に配設され、
前記加熱手段は、前記膨張部（１１０）から吐出される前記作動流体の温度よりも高い温度となる高温部（Ｖ）であり、
前記供給手段（１０２）は、前記オイル溜め部（１０１）から前記膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ前記潤滑油を導くオイル通路（１０２）としたことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記高温部（Ｖ）は、前記膨張部（１１０）の高圧側領域部（Ｖ）であ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】
前記オイル溜め部（１０１）と、前記高温部（Ｖ）とを仕切る仕切り部（１０１ａ）は、一般部に対して薄肉に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記オイル溜め部（１０１）は、前記回転電機部（１２０）の下側に設けら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】
前記膨張部（１１０）から吐出される前記作動流体は、前記回転電機部（１２０）内を流通して、あるいは前記回転電機部（１２０）の作動を制御するインバータ（５１Ａ）に近接して流通して、前記オイル溜め部（１０１）に至ることを特徴とする請求項４に記載の流体機械。
【請求項６】
前記膨張部（１１０）の前記作動流体吐出側で、前記作動流体を循環させるポンプ部（１３０）が、前記膨張部（１１０）と一体的に設けられており、
前記オイル溜め部（１０１）の前記潤滑油は、前記膨張部（１１０）と前記ポンプ部（１３０）との間の差圧によって吸引されて、前記オイル通路（１０２）から前記摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ導かれることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項７】
前記摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ導かれた前記潤滑油は、更に前記ポンプ部（１３０）のポンプ摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）に導かれ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】
前記オイル溜め部（１０１）には、前記潤滑油との接触面積を拡大するフィン（１０１ｂ）が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。
【請求項９】
前記膨張部（１１０）の前記作動流体吐出側と前記オイル溜め部（１０１）との間に、前記作動流体から前記潤滑油を分離するオイル分離手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項１０】
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）と共に作動する回転電機部（１２０）とが、ハウジング（１１１、１２１）内に収容された流体機械において、
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と、
前記ハウジング（１１１、１２１）内で、分離された前記潤滑油を溜めるオイル溜め部（１０１）と、
前記オイル溜め部（１０１）に溜められた前記潤滑油を加熱する加熱手段と、
前記オイル溜め部（１０１）に溜められた潤滑油を前記膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）に供給する供給手段（１０２）とを設け、
前記膨張部（１１０）の前記作動流体吐出側で、前記作動流体を循環させるポンプ部（１３０）を備え、
前記回転電機部（１２０）は、前記膨張部（１１０）の下側に配設され、
前記ポンプ部（１３０）は、前記回転電機部（１２０）の下側に配設され、
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）から吐出される前記作動流体を前記オイル溜め部（１０１）に導く流体通路（１１１ｄ）と、
前記オイル溜め部（１０１）から前記ポンプ部（１３０）のポンプ摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）および前記摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）を経て、前記流体通路（１１１ｄ）に合流するオイル通路（１０２Ａ）と、
前記オイル溜め部（１０１）の潤滑油を前記ポンプ摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）、前記摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）側に圧送するオイルポンプ（１０５）とを有し、
前記分離手段は、前記流体通路（１１１ｄ）において前記オイル通路（１０２Ａ）が合流する合流点の下流側に設けられた遠心分離機（１０６）であり、
前記供給手段は、前記オイル通路（１０２Ａ）および前記オイルポンプ（１０５）から構成され、
前記加熱手段は、前記オイル通路（１０２Ａ）の前記合流点における前記膨張部（１１０）からの吐出作動流体としたことを特徴とする流体機械。
【請求項１１】
前記流体通路（１１１ｄ）は、前記膨張部（１１０）の吐出側から一旦、前記回転電機部（１２０）が収容される前記ハウジング（１２１）内に連通した後に、外部に流出されて前記オイル溜め部（１０１）に接続されており、
前記オイル通路（１０２Ａ）は、前記摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）を経た後に、前記ハウジング（１２１）内に連通して形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の流体機械。
【請求項１２】
前記膨張部（１１０）、前記回転電機部（１２０）、前記ポンプ部（１３０）は、１つの軸（１１８、１２４、１３２）によって接続されており、
前記オイル通路（１０２Ａ）の一部（１０３）は、前記軸（１１８、１２４、１３２）内に形成されたことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の流体機械。
【請求項１３】
前記回転電機部（１２０）と前記ポンプ部（１３０）との間には、前記回転電機部（１２０）側から前記ポンプ部（１３０）側への前記潤滑油の漏れを防止するオイルシール（１０７）が設けられたことを特徴とする請求項１１または請求項１２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配設される膨張発電機、あるいは冷媒循環用のポンプと一体的に形成される膨張発電機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、ポンプモータ機構（圧縮機兼用の膨張機）と回転電機とがハウジング内に一体的に形成されたものが知られている。この流体機械は、実施例中では作動軸が水平方向となる姿勢で使用されるようになっている。ポンプモータ機構には弁機構が設けられており、ポンプモータ機構は弁機構によって作動流体の流れ方向が切替えられて、圧縮機あるいは膨張機として機能するようになっている。また、ハウジングにおいて、回転電機の反ポンプモータ機構側となる位置に低圧ポートが設けられている。そして、ポンプモータ機構が膨張機として作動する時に、膨張機から吐出される作動流体は、回転電機内を通り低圧ポートから流出する。
【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】
【０００３】
通常、上記のような流体機械においては、作動流体中に潤滑油を混入して、この潤滑油によって膨張機あるいは回転電機の摺動部の潤滑を果たすようにしている。しかしながら、上記流体機械を膨張機の上側に回転電機が位置する姿勢で使用すると、膨張機から吐出される作動流体は回転電機の下側から上側に向かい、低圧ポートから流出することになる。よって、ハウジングの回転電機領域内で、作動流体から潤滑油を分離しても、順次流入する作動流体によって、潤滑油が低圧ポート側に持ち出されてしまい、回転電機領域内の下方に潤滑油を溜めることができない。また、膨張機の吐出側は吸入側に比べて温度が低く、潤滑油に多くの作動流体が溶け込んでしまい、潤滑油粘度が低下する。その結果、摺動部の油膜厚さが充分に確保できなくなる。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ハウジング内に潤滑油を確実に溜めることができ、且つ、潤滑油の粘度を高めて摺動部への供給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】
【０００５】
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。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、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）と共に作動する回転電機部（１２０）とが、ハウジング（１１１、１２１）内に収容された流体機械において、
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と、
ハウジング（１１１、１２１）内で、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）に溜められた潤滑油を加熱する加熱手段と、
オイル溜め部（１０１）に溜められた潤滑油を膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）に供給する供給手段（１０２）とを設け、
回転電機部（１２０）は、膨張部（１１０）の上側に配設され、
膨張部（１１０）から吐出される作動流体を、ハウジング（１１１、１２１）内の上方に導く流体通路（１１１ｄ）が設けられると共に、
分離手段は、ハウジング（１１１，１２１）と流体通路（１１１ｄ）とから構成され、作動流体が流体通路（１１１ｄ）からハウジング（１１１、１２１）内に流入した時に、作動流体の流速低下に伴って潤滑油を分離するようになっており、
オイル溜め部（１０１）は、膨張部（１１０）の上側に配設され、
加熱手段は、膨張部（１１０）から吐出される作動流体の温度よりも高い温度となる高温部（Ｖ）であり、
供給手段（１０２）は、オイル溜め部（１０１）から膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ潤滑油を導くオイル通路（１０２）としたことを特徴としている。
【０００７】
これにより、ハウジング（１１１、１２１）内のオイル溜め部（１０１）に分離した潤滑油を確実に溜めることができる。そして、潤滑油を加熱して、潤滑油に含まれる作動流体を蒸発させることができ、粘度の高い潤滑油を供給手段（１０２）によって膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ供給することができる。
【０００９】
そして、回転電機部（１２０）を膨張部（１１０）の上側に配置して使用する場合に、ハウジング（１１１、１２１）内で分離した潤滑油は、自重によって下方に向かうので、作動流体の流れによってそのままハウジング（１１１、１２１）の外部に流出されることがない。よって、潤滑油をオイル溜め部（１０１）に確実に溜めることができる。そして、高温部（Ｖ）によってオイル溜め部（１０１）で潤滑油を加熱して、潤滑油に含まれる作動流体を蒸発させることができ、粘度の高い潤滑油をオイル通路（１０２）を通して、膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ供給することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明のように、高温部（Ｖ）は、膨張部（１１０）の高圧側領域部（Ｖ）として容易に形成することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、オイル溜め部（１０１）と、高温部（Ｖ）とを仕切る仕切り部（１０１ａ）は、一般部に対して薄肉に形成されたことを特徴としている。
【００１２】
これにより、仕切り部（１０１ａ）の熱抵抗を低下させることができるので、高温部（Ｖ）からオイル溜め部（１０１）への熱伝達性能を向上させることができる。
【００１３】
請求項１〜請求項３に記載の発明において、請求項４に記載の発明のように、オイル溜め部（１０１）は、回転電機部（１２０）の下側に設けて好適であり、高温部（Ｖ、１１４）とオイル溜め部（１０１）との間の熱伝達性能を向上させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明において、請求項５に記載の発明では、膨張部（１１０）から吐出される作動流体は、回転電機部（１２０）内を流通して、あるいは回転電機部（１２０）の作動を制御するインバータ（５１Ａ）に近接して流通して、オイル溜め部（１０１）に至ることを特徴としている。
【００１５】
これにより、回転電機部（１２０）あるいはインバータ（５１Ａ）の発熱によって潤滑油を加熱することができるので、ここでも潤滑油に含まれる作動流体を蒸発させることができ、潤滑油がオイル溜め部（１０１）に至る前に潤滑油の粘度を上げることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、膨張部（１１０）の作動流体吐出側で、作動流体を循環させるポンプ部（１３０）が、膨張部（１１０）と一体的に設けられており、オイル溜め部（１０１）の潤滑油は、膨張部（１１０）とポンプ部（１３０）との間の差圧によって吸引されて、オイル通路（１０２）から摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ導かれることを特徴としている。
【００１７】
これにより、潤滑油をスムース且つ確実に摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ供給することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ導かれた潤滑油は、更にポンプ部（１３０）のポンプ摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）に導かれることを特徴としている。
【００１９】
これにより、高粘度の潤滑油をポンプ摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）へも供給でき、ポンプ部（１３０）の信頼性も向上させることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、オイル溜め部（１０１）には、潤滑油との接触面積を拡大するフィン（１０１ｂ）が設けられたことを特徴としている。
【００２１】
これにより、高温部（Ｖ）からの熱を更に効果的に伝達でき、作動流体の蒸発効果を高めることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、膨張部（１１０）の作動流体吐出側とオイル溜め部（１０１）との間に、作動流体から潤滑油を分離するオイル分離手段を設けたことを特徴としている。
【００２３】
これにより、更にオイル溜め部（１０１）に至る潤滑油の粘度を上げることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、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）と共に作動する回転電機部（１２０）とが、ハウジング（１１１、１２１）内に収容された流体機械において、
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と、
ハウジング（１１１、１２１）内で、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）に溜められた潤滑油を加熱する加熱手段と、
オイル溜め部（１０１）に溜められた潤滑油を膨張部（１１０）の摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）に供給する供給手段（１０２）とを設け、
膨張部（１１０）の作動流体吐出側で、作動流体を循環させるポンプ部（１３０）を備え、
回転電機部（１２０）は、膨張部（１１０）の下側に配設され、
ポンプ部（１３０）は、回転電機部（１２０）の下側に配設され、
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）から吐出される作動流体をオイル溜め部（１０１）に導く流体通路（１１１ｄ）と、
オイル溜め部（１０１）からポンプ部（１３０）のポンプ摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）および摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）を経て、流体通路（１１１ｄ）に合流するオイル通路（１０２Ａ）と、
オイル溜め部（１０１）の潤滑油をポンプ摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）、摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）側に圧送するオイルポンプ（１０５）とを有し、
分離手段は、流体通路（１１１ｄ）においてオイル通路（１０２Ａ）が合流する合流点の下流側に設けられた遠心分離機（１０６）であり、
供給手段は、オイル通路（１０２Ａ）およびオイルポンプ（１０５）から構成され、
加熱手段は、オイル通路（１０２Ａ）の合流点における膨張部（１１０）からの吐出作動流体としたことを特徴としている。
【００２５】
これにより、上から順に膨張部（１１０）、回転電機部（１２０）、ポンプ部（１３０）を配置する場合に、流体通路（１１１ｄ）とオイル通路（１０２Ａ）とによって循環通路を形成でき、オイルポンプ（１０５）によって潤滑油を循環させることができる。そして、合流点において膨張部（１１０）から吐出される高温の作動流体によって潤滑油を加熱して、粘度を高めることができるので、摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）およびポンプ摺動部（１３２ｂ、１３２ｃ）に高粘度の潤滑油を供給することができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明のように、流体通路（１１１ｄ）は、膨張部（１１０）の吐出側から一旦、回転電機部（１２０）が収容されるハウジング（１２１）内に連通した後に、外部に流出されてオイル溜め部（１０１）に接続され、オイル通路（１０２Ａ）は、摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）を経た後に、ハウジング（１２１）内に連通して形成されるようすることができる。
【００２７】
また、請求項１２に記載の発明のように、膨張部（１１０）、回転電機部（１２０）、ポンプ部（１３０）は、１つの軸（１１８、１２４、１３２）によって接続されており、オイル通路（１０２Ａ）の一部（１０３）は、軸（１１８、１２４、１３２）内に形成されるようにすれば、容易にオイル通路（１０２Ａ）を形成することができる。
【００２８】
請求項１１、請求項１２に記載の発明においては、回転電機部（１２０）が収容されるハウジング（１１１、１２１）内と、ポンプ部（１３０）が収容されるハウジング（１３１）内とでは、圧力差が生ずるので、請求項１３に記載の発明のように、回転電機部（１２０）とポンプ部（１３０）との間に、回転電機部（１２０）側からポンプ部（１３０）側への潤滑油の漏れを防止するオイルシール（１０７）を設けるようにすると良い。
【００２９】
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】
【００３０】
（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（本発明における回転電機部に対応）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。尚、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
冷媒ポンプ１３０は、ランキンサイクル４０内の冷媒（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）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。
【００３６】
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。
【００３７】
尚、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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（電磁弁１１７ｅ（図２））等を併せて制御するものである。
【００４２】
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。ポンプ膨張発電機１００は、作動軸が天地方向となり、下から上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となるように配設されている。
【００４３】
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（本発明におけるハウジングに対応）１１１を成すフロントハウジング１１１ａとシャフトハウジング１１１ｂとの間に固定される固定スクロール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。
【００４４】
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。
【００４５】
旋回スクロール１１３とシャフトハウジング１１１ｂ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１１３ｃが介在されている。
【００４６】
シャフト１１８は、シャフトハウジング１１１ｂに固定された軸受け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１１３ｄを介して旋回スクロール１１３に連結されている。
【００４７】
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。
【００４８】
流入ポート１１５は、基板部１１２ａの中心部に設けられて、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。尚、上記高圧室１１４には、加熱器４２に接続される高圧ポート１１１ｃが設けられている。
【００４９】
尚、膨張機１１０から凝縮器３２に接続される低圧ポート１２１ａは、後述するモータハウジング（本発明におけるハウジングに対応）１２１の上方（冷媒ポンプ１３０側）に設けられている。そして、低圧ポート１２１ａの反対側となるモータハウジング１２１の側方には、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）から、上方に向けて延びてモータハウジング１２１内の上方に繋がる吐出ガス通路（本発明における流体通路に対応）１１１ｄを設けるようにしている。よって、低圧ポート１３１ａと膨張機１１０の低圧側（スクロールの外周側）との間は、吐出ガス通路１１１ｄと、モータハウジング１２１内の空間とによって連通されるようにしている。
【００５０】
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は、背圧室１１７ｂ側にバネ１１７ｃが介在された弁体１１７ａと、所定の通路抵抗を有して背圧室１１７ｂと高圧室１１４とを連通させる抵抗手段としての絞り１１７ｄと、高圧室１１４側あるいは低圧側の開閉によって背圧室１１７ｂ内の圧力を調整する電磁弁１１７ｅとから成る。
【００５１】
電磁弁１１７ｅの開閉は、制御機器５２によって制御され、電磁弁１１７ｅの低圧側が開かれると、背圧室１１７ｂの圧力が低圧側に抜けることで高圧室１１４より低下して、高圧室１１４側の圧力によって弁体１１７ａがバネ１１７ｃを押し縮めながら図２中の下側に変位して、連通路１１６が開かれることになる。
【００５２】
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、シャフトハウジング１１１ｂに固定されるモータハウジング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。
【００５３】
そして、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、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。
【００５６】
ポンプ軸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を挟み込む端板１３７に固定された軸受け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。
【００５７】
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、冷媒流出部は吐出弁１３３ｃを介して、ポンプハウジング１３１とシリンダブロック１３３（端板１３７）との間に形成される高圧室１３６に連通している。そして、高圧室１３６はポンプハウジング１３１のモータジェネレータ１２０側となる側壁に形成された吐出ポート１３１ｂに繋がっている。
【００５８】
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１３３ｃ、高圧室１３６を経て吐出ポート１３１ｂから吐出される。
【００５９】
本ポンプ膨張発電機１００においては、ポンプ膨張発電機１００内を冷媒と共に循環する潤滑油を溜めると共に、その潤滑油の粘度を高めて摺動部に供給するための手段を設けている。
【００６０】
即ち、膨張機１１０の上方で、且つモータジェネレータ１２０の下方に、冷媒から分離された潤滑油を溜めるオイル溜め部１０１を設けている。具体的には、このオイル溜め部１０１は、シャフトハウジング１１１ｂにおいて、モータジェネレータ１２０のステータ１２２の下端よりも更に下側に、つまり膨張機１１０の摺動部としての摺動プレート１１３ｃ側に近接するように掘り込まれた溝状部として形成されている。
【００６１】
オイル溜め部１０１と摺動プレート１１３ｃとの間は、仕切り部１０１ａとして形成されており、この仕切り部１０１ａの肉厚は、シャフトハウジング１１１ｂの一般部よりも薄くなるようにしている。そして、仕切り部１０１ａに、オイル溜め部１０１の底部から摺動プレート１１３ｃの上側に連通する通路としてオイル通路１０２を形成するようにしている。
【００６２】
また、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、クランク部１１８ａの長手方向端部からカム部１３２ａの外周部に連通する通路としてシャフト通路１０３を形成するようにしている。そして、シャフト通路１０３内でカム部１３２ａの外周部に近接する位置には、所定の通路抵抗を有する抵抗手段としてのオリフィス１０４を設けている。
【００６３】
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。
【００６４】
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から冷媒が吸引され、加熱器４２に圧送され、圧送された冷媒は加熱器４２によって加熱される。
【００６５】
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。
【００６６】
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→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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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１１１ｃ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（スクロールの外周側）→吐出ガス通路１１１ｄ→モータハウジング１２１内→低圧ポート１２１ａの順に流れ、凝縮器３２に至る。
【００６９】
ここで、過熱蒸気冷媒が吐出ガス通路１１１ｄからモータハウジング１２１内に流入すると、流路の拡大に伴って流速が低下し、冷媒から潤滑油が分離する。つまり、本実施形態では吐出ガス通路１１１ｄおよびモータハウジング１２１は、潤滑油を分離する分離手段として機能する。そして、分離された潤滑油は、モータジェネレータ１２０のステータ１２２やロータ１２３の巻き線、あるいは部材間の隙間を通り自重によって落下し、最下部のオイル溜め部１０１に溜まる。オイル溜め部１０１に溜められた潤滑油は、高温部（高圧側領域）となる膨張機１１０の作動室Ｖや高圧室１１４からの熱を受けて（熱伝達によって）、加熱されることになる。
【００７０】
潤滑油が上記のように加熱されることによって、潤滑油中に含まれる冷媒が蒸発され、潤滑油の粘度が上昇する。例えば、約８０℃で作動している膨張機１１０から、膨張吐出された冷媒は外気温度２５℃では１．０ＭＰａ、４５℃ほどになる。この状態では潤滑油中には冷媒が４０％（質量分立）ほど溶け込んだ状態となるため、潤滑油の粘度は７ｃｓｔ程度まで低下している。しかしながら、潤滑油が約６０℃まで加熱されると冷媒は半分以上は蒸発し、粘度は１０ｃｓｔ程度に上昇して膨張機１１０の潤滑に適した粘度となる。
【００７１】
更に、オイル溜め部１０１で加熱されて粘度の上昇した潤滑油は、自重によってオイル通路１０２を流れ落ち、更には、膨張機１１０と冷媒ポンプ１３０間の圧力差によって吸引されて、膨張機１１０の摺動部としての摺動プレート１１３ｃ、ベアリング１１３ｄに至り、シャフト通路１０３を経て、冷媒ポンプ１３０のロータ１３４から摺動部としての軸受け１３２ｂ、１３２ｃへ至る。軸受け１３２ｂ、１３２ｃへ至った潤滑油は、ポンプ作動室Ｐから冷媒ポンプ１３０における液冷媒に再度溶け込み、ランキンサイクル４０内を再度循環する。尚、シャフト通路１０３内を流通する潤滑油量は、オリフィス１０４によって調整されることになる。つまり、オリフィス１０４の抵抗によって、潤滑油の流通が許容されつつも、多量の冷媒がモータハウジング１２１からシャフト通路１０３を通って直接冷媒ポンプ１３０に至ることはない。
【００７２】
以上のように、本実施形態のポンプ膨張発電機１００においては、膨張機１１０から吐出される冷媒をモータハウジング１２１内の上方に導く吐出ガス通路１１１ｄを設けて、冷媒が吐出ガス通路１１１ｄからモータハウジング１２１内に流入した時に、冷媒の流速低下に伴って冷媒内部に含まれる潤滑油が分離されるようにしている。更に、オイル溜め部１０１およびオイル通路１０２を設けるようにしている。これにより、モータハウジング１２１内で分離した潤滑油は、自重によって下方に向かうので、冷媒の流れによってそのままモータハウジング１２１の外部に流出されることがない。よって、潤滑油をオイル溜め部１０１に確実に溜めることができる。そして、オイル溜め部１０１で潤滑油を加熱して、潤滑油に含まれる冷媒を蒸発させることができ、粘度の高い潤滑油をオイル通路１０２を通して、膨張部１１０の摺動プレート１１３ｃ、ベアリング１１３ｄへ供給することができる。
【００７３】
尚、油膜の厚さは潤滑油の粘度に応じて確保できるので、充分な粘度が確保できることで、例えば摺動部の表面粗さをそれほど精密に研磨仕上げをしなくても、油膜により部材同士の接触を避けることができ、安価な加工でも膨張機１１０の信頼性を確保することができる。また軸受け（１１３ｄ）も高粘度雰囲気で使用することで、疲労寿命に至る前に異常な摩耗を起こす恐れもなくなり、より安価な軸受けでも信頼性を確保できるようになる。
【００７４】
また、オイル溜め部１０１と高温部（作動室Ｖ、高圧室１１４）とを仕切る仕切り部１０１ａを一般部に対して薄肉となるよう形成しているので、仕切り部１０１ａの熱抵抗を低下させて、高温部からオイル溜め部１０１への熱伝達性能を向上させることができる。
【００７５】
また、膨張機１１０から吐出されてモータハウジング１２１内に流入した冷媒は、モータジェネレータ１２０のステータ１２２やロータ１２３の巻き線や部材間の隙間を通り自重によって落下していくようにしている。よって、ステータ１２２やロータ１２３の作動時の発熱によって潤滑油を加熱することができるので、ここでも潤滑油に含まれる冷媒を蒸発させることができ、潤滑油がオイル溜め部１０１に至る前に潤滑油の粘度を上げることができる。
【００７６】
また、シャフト通路１０３を設けて膨張機１１０と冷媒ポンプ１３０間の圧力差で、潤滑油を冷媒ポンプ１３０側に吸引するようにしているので、潤滑油をスムース且つ確実に摺動部（１１３ｃ、１１３ｄ）へ供給することができると共に、冷媒ポンプ１３０へも高粘度の潤滑油を供給することができる。
【００７７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、オイル溜め部１０１に対する高温部を、主に膨張機１１０の高圧室（高圧側領域部）１１４としたものである。具体的には、高圧室１１４を膨張機１１０の側方に配置し、この高圧室１１４がオイル溜め部１０１に近接するようにしている。
【００７８】
これにより、作動室Ｖ内よりも、より高温状態となっている過熱蒸気冷媒によってオイル溜め部１０１内の潤滑油を加熱することができるので、上記第１実施形態よりも、より効果的に潤滑油内に含まれる冷媒を蒸発させることができる。
【００７９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図４に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、オイル溜め部１０１に溜めた潤滑油を加熱する高温部として、モータジェネレータ１２０用のインバータ５１Ａとしたものである。
【００８０】
ここでは、インバータ５１Ａは、モータジェネレータ１２０のモータハウジング１２１の外周面に一体的に形成されるものとしており、インバータ５１Ａ内の発熱部５１Ｂがオイル溜め部１０１に近接するようにしている。
【００８１】
これにより、膨張機１１０の高圧側領域部に限られることなく、インバータ５１Ａ（発熱部５１Ｂ）を加熱源として、オイル溜め部１０１内の潤滑油を加熱することができる。
【００８２】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図５に示す。第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、オイル溜め部１０１の内壁に伝熱面積（接触面積）を拡大するフィン１０１ｂを追加したものである。ここでは、フィン１０１ｂは、オイル溜め部１０１の底部となる仕切り部１０１ａから上方に延びる複数の薄板状のフィンとしている。
【００８３】
これにより、高温部（作動室Ｖ）からの熱を更に効果的に伝達でき、冷媒の蒸発効果を高めることができる。
【００８４】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図６に示す。第５実施形態は、上記第１実施形態に対して、ポンプ膨張発電機１００における膨張機１１０、モータジェネレータ１２０、冷媒ポンプ１３０の配置を変更すると共に、膨張機１１０および冷媒ポンプ１３０の摺動部に対する潤滑油の供給構造を変更したものである。
【００８５】
図６に示すように、ポンプ膨張発電機１００は、上側から下側に向けて膨張機１１０、モータジェネレータ１２０、冷媒ポンプ１３０が順に配置されている。膨張機１１０における膨張機ハウジング１１１は、フロントハウジング１１１ａと固定スクロール１１２とによって形成されている。また、膨張機１１０の両スクロール１１２、１１３の低圧側は、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。
【００８６】
モータジェネレータ１２０のモータハウジング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）１１１ｄが設けられている。吐出ガス通路１１１ｄの上端側は外部に開口して低圧ポート１２１ａを形成している。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１１１ｅによって、モータハウジング１２１内と吐出ガス通路１１１ｄ内とが連通されている。
【００８７】
連通孔１１１ｅ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１０６が設けられている。遠心分離機１０６は、上下方向に延びて、吐出ガス通路１１１ｄ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１１１ｄの内周面に当接して、連通孔１１１ｅ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１１１ｅ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１１１ｄ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。
【００８８】
冷媒ポンプ１３０において、ポンプハウジング１３１内の下側空間はオイル溜め部１０１として形成されている。シリンダ１３３を上下に挟み込む２つの端板１３７のうち、下側となる端板１３７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１０５が設けられている。オイルポンプ１０５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）を圧送するトロコイドポンプとしている。そして、端板１３７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。
【００８９】
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、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。
【００９０】
上記のパイプ１０２ａ→ポンプ収容部１０２ｂ→オイルポンプ１０５→ロータ１３４→シャフト通路１０３→モータハウジング１２１は、順次連通してオイル通路１０２Ａを形成し、また、上記オイル通路１０２Ａにモータハウジング１２１→連通孔１１１ｅ→吐出ガス通路１１１ｄ→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。
【００９１】
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１０７が設けられている。
【００９２】
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。
【００９３】
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１１１ｃ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（スクロールの外周側）を経てモータハウジング１２１内に至る。
【００９４】
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１１１ｅを通り、吐出ガス通路１１１ｄに流入する。吐出ガス通路１１１ｄにおいては、過熱蒸気冷媒は、遠心分離機１０６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１１１ｄ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１０６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１０６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。
【００９５】
オイル溜め部１０１に溜められた潤滑油は、ポンプ軸１３２の回転に伴って作動するオイルポンプ１０５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。
【００９６】
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１１３ｄ、１１８ｂに供給されてモータハウジング１２１内に至る。この時、潤滑油は膨張機１１０から吐出されてモータハウジング１２１内に流入する過熱蒸気冷媒と合流して、加熱されることになり、潤滑油の粘度が高められる。そして、潤滑油は過熱蒸気冷媒と共に連通孔１１１ｅから吐出ガス通路１１１ｄに流入して、更に下流側となる遠心分離機１０６に至り、上記循環を繰り返す。
【００９７】
これにより、上から順に膨張機１１０、モータジェネレータ１２０、冷媒ポンプ１３０を配置する場合に、モータハウジング１２１内から連通する吐出ガス通路１１１ｄと、オイル通路１０２Ａとによって循環通路を形成でき、オイルポンプ１０５によって潤滑油を循環させることができる。そして、オイル通路１０２Ａからモータハウジング１２１内に合流する合流点において、膨張機１１０から吐出される高温の過熱蒸気冷媒によって潤滑油を加熱して、粘度を高めることができるので、膨張機１１０の摺動部（ベアリング１１３ｄ、軸受け１１８ｂ）および冷媒ポンプ１３０の摺動部（軸受け１３２ｂ、１３２ｃ）に高粘度の潤滑油を供給することができる。
【００９８】
また、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、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を形成するようにしているので、容易にオイル通路１０２Ａを形成することができる。
【００９９】
また、過熱蒸気冷媒は遠心分離機１０６によって減圧されるので、モータハウジング１２１内と、ポンプハウジング１３１内とでは、圧力差が生ずるが（モータハウジング１２１内の圧力＞ポンプハウジング１３１内の圧力）、モータジェネレータ１２０と冷媒ポンプ１３０との間にオイルシール１０７を設けるようにしているので、モータジェネレータ１２０側から冷媒ポンプ１３０側に潤滑油が漏れることがない。
【０１００】
（その他の実施形態）
上記各実施形態に対して、膨張機１１０の冷媒吐出側とオイル溜め部１０１との間に、膨張機１１０から吐出された冷媒に対して積極的に潤滑油を分離するオイル分離手段、例えば遠心分離機を設けて、この遠心分離機で分離された潤滑油をオイル溜め部１０１に溜めるようにしても良い。これにより、更に効果的に潤滑油の粘度を上昇させることができる。
【０１０１】
また、第３実施形態で説明したインバータ５１Ａの発熱部５１Ｂをモータハウジング１２１の中間部に設定して、この発熱部５１Ｂによって、ステータ１２２やロータ１２３の巻き線や部材間の隙間を通り自重によって落下していく際の冷媒を加熱するようにしても良い。
【０１０２】
また、上記各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、本発明は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。
【０１０３】
また、上記各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】
【０１０４】
【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。
【図３】本発明の第２実施形態における冷媒ポンプ一体型膨張発電機を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態における冷媒ポンプ一体型膨張発電機を示す模式図である。
【図５】本発明の第４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。
【図６】本発明の第５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】
【０１０５】
５１  インバータ
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
１０１ａ  仕切り部
１０２  オイル通路（供給手段）
１０２Ａ  オイル通路（供給手段）
１０５  オイルポンプ（供給手段）
１０６  遠心分離機（分離手段）
１０７  オイルシール
１１０  膨張機（膨張部）
１１１  膨張機ハウジング（ハウジング）
１１１ｄ  吐出ガス通路（流体通路、分離手段）
１１３ｃ  摺動プレート（摺動部）
１１３ｄ  ベアリング（摺動部）
１１４  高圧室（高温部、高圧側領域部）
１１８  シャフト（１つの軸）
１２０  モータジェネレータ（回転電機部）
１２１  モータハウジング（ハウジング、分離手段）
１２４  モータ軸（１つの軸）
１３０  冷媒ポンプ（ポンプ部）
１３２  ポンプ軸（１つの軸）
１３２ｂ、１３２ｃ  軸受け（ポンプ摺動部）
Ｖ  作動室（高温部、高圧側領域部）
【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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