(57)【要約】【課題】圧縮機として機能する際には、好適なタイミングで作動室からガスを吐出することが可能な膨張機兼圧縮機を提供すること。【解決手段】吐出弁４８は、ポート４７を開放する方向に作用する作動室４６の圧力と、ポート４７を閉塞する方向に作用する高圧室１２の圧力との差に応じてポート４７を開閉する差圧弁よりなっている。吐出弁４８は、差圧弁として作用する作用位置と、差圧弁として作用し得ずにポート４７を常時開放する不作用位置との間を移動可能な可動型である。吐出弁４８には、該吐出弁４８を作用位置と不作用位置との間で移動させる電磁アクチュエータ５０が作動連結されている。膨張機兼圧縮機１１が圧縮機として機能する際には、電磁アクチュエータ５０によって吐出弁４８が作用位置に配置される。膨張機兼圧縮機１１が膨張機として機能する際には、電磁アクチュエータ５０によって吐出弁４８が不作用位置に配置される。【選択図】        図１
2005030312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機として機能する際には、低圧室から作動室へと吸入され該作動室で圧縮されたガスが、ポートを介して高圧室へと吐出されるとともに、膨張機として機能する際には、前記高圧室から前記ポートを介して導入されたガスが、前記作動室で膨張され該作動室から前記低圧室へと導出される構成の膨張機兼圧縮機において、
前記ポートを開放する方向に作用する前記作動室の圧力と前記ポートを閉塞する方向に作用する前記高圧室の圧力との差に応じて前記ポートを開閉する差圧弁よりなる吐出弁を備え、該吐出弁は、前記差圧弁として作用する作用位置と、前記差圧弁として作用し得ずに前記ポートを常時開放する不作用位置との間を移動可能な可動型であって、前記吐出弁には、該吐出弁を作用位置と不作用位置との間で移動させるアクチュエータが作動連結されており、圧縮機として機能する際には前記アクチュエータによって前記吐出弁が作用位置に配置されるとともに、膨張機として機能する際には前記アクチュエータによって前記吐出弁が不作用位置に配置されることを特徴とする膨張機兼圧縮機。
【請求項２】
前記アクチュエータは電磁アクチュエータよりなり、該電磁アクチュエータのプランジャに前記吐出弁が支持されている請求項１に記載の膨張機兼圧縮機。
【請求項３】
前記吐出弁には、ガイド凸部及び該ガイド凸部が遊嵌されるガイド凹部の一方が設けられているとともに、前記高圧室において前記吐出弁の前記ガイド凸部又は前記ガイド凹部に対向する壁面には、前記ガイド凸部及び前記ガイド凹部の他方が設けられ、前記ガイド凸部と前記ガイド凹部との嵌め合いによって前記吐出弁の移動が案内される請求項２に記載の膨張機兼圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の膨張機兼圧縮機はスクロールタイプである。
【請求項５】
圧縮機として機能する際に作動室からのガスの吐出を制御する差圧弁よりなる吐出弁を備え、該吐出弁は可動型とされ、膨張機として機能する際には前記吐出弁が差圧弁として作用し得ない不作用位置に移動配置されることを特徴とする膨張機兼圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膨張機兼圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルの冷媒圧縮機を膨張機として利用して、ランキンサイクルを形成することが提案されている（特許文献１参照。）。特許文献１には、膨張機兼圧縮機の構成について詳細に説明されてはいないが、例えば、特許文献２に開示されたスクロールタイプの流体機械を、膨張機兼圧縮機として用いることが可能であることは容易に想像できる。
【０００３】
特許文献２に開示されたスクロールタイプの流体機械は、圧縮機として機能する際には、可動スクロールの固定スクロールに対する旋回により、両スクロール間に区画形成された作動室が外周側から容積を減少しつつ中心側へ移動され、該作動室での冷媒ガスの圧縮が行われる。中心側の作動室の高圧冷媒ガスは、固定スクロールに形成されたポートを介して高圧室に吐出され、該高圧室から外部回路へと導出される。
【０００４】
また、膨張機として機能する際には、外部回路から高圧室に導入された高圧冷媒ガスが、ポートを介して中心側の作動室に導入される。そして、中心側の作動室が、冷媒ガスの膨張によって容積を増大しつつ外周側へ移動されることで、可動スクロールが固定スクロールに対して旋回して動力が発生される。
【０００５】
つまり、特許文献２の流体機械においては、圧縮機として機能する場合と、膨張機として機能する場合とで、中心側の作動室と高圧室との間における冷媒ガスの流通が、同じポートを介して行われている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１５９０１３号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平５−２９６１６３号公報（第４頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献２の流体機械は、ポートが高圧室に常時開放されている。従って、圧縮機として機能する際に、中心側の作動室の冷媒ガスが高圧室へ吐出されるタイミングは、該作動室がポートに接続を開始するタイミング、つまり常時同じタイミングとなっている。
【０００８】
ところが、中心側の作動室の冷媒ガスを高圧室へ吐出するのに好適なタイミングは、回転速度（可動スクロールの旋回速度）や吸入圧力等の圧縮機の運転状態に応じて異なる。従って、常時同じタイミングで作動室から高圧室へ冷媒ガスを吐出する構成では、例えば吸入圧力が低い場合においては、冷媒ガスを所定の圧力にまで昇圧させることができずに、高圧室から作動室へ冷媒ガスが逆流して効率が低下する等の問題を生じることとなっていた。
【０００９】
このような問題を解決するために、前記ポートを開閉する吐出弁を備えることが、圧縮機としてのみ成立すればよい流体機械においては一般的に行われている。この吐出弁は、ポートを開放する方向に作用する作動室の圧力と、ポートを閉塞する方向に作用する高圧室の圧力との差に応じてポートを開閉する、差圧弁（例えばリード弁）よりなっている。
【００１０】
しかし、膨張機兼圧縮機として利用したい流体機械において、前述した差圧弁よりなる吐出弁を採用すると、膨張機として機能する際には、高圧室から作動室への冷媒ガスの流れが吐出弁によって妨げられることとなり、膨張機として成立し得ない問題があった。
【００１１】
なお、この種の問題は、スクロールタイプ以外にも、例えばベーンタイプやピストンタイプであっても同様に生じる。
本発明の目的は、圧縮機として機能する際には、好適なタイミングで作動室からガスを吐出することが可能な膨張機兼圧縮機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の膨張機兼圧縮機は、圧縮機として機能する際に作用する吐出弁を備えている。吐出弁は、ポートを開放する方向に作用する作動室の圧力と、ポートを閉塞する方向に作用する高圧室の圧力との差に応じてポートを開閉する差圧弁よりなっている。吐出弁は、差圧弁として作用する作用位置と、差圧弁として作用し得ずにポートを常時開放する不作用位置との間を移動可能な可動型である。吐出弁には、該吐出弁を作用位置と不作用位置との間で移動させるアクチュエータが作動連結されている。
【００１３】
そして、前記膨張機兼圧縮機が圧縮機として機能する際には、アクチュエータによって吐出弁が作用位置に配置される。従って、差圧弁よりなる吐出弁の作用によって、作動室のガスを好適なタイミングで高圧室へと吐出することができる。
【００１４】
また、前記膨張機兼圧縮機が膨張機として機能する際には、アクチュエータによって吐出弁が不作用位置に配置される。従って、高圧室のガスは、常時開放されたポートを介して作動室へと導入され、該作動室での膨張に供されることとなる。つまり、本発明の膨張機兼圧縮機は、吐出弁を備えることによっても、膨張機として機能することが可能である。
【００１５】
請求項２の発明は請求項１において、吐出弁の好適な可動態様について言及するものである。すなわち、前記アクチュエータは電磁アクチュエータよりなり、該電磁アクチュエータのプランジャに吐出弁が支持されている。つまり、吐出弁は、電磁アクチュエータに対して直に作動連結されている。このようにすれば、吐出弁を移動可能に支持する構成を、膨張機兼圧縮機のハウジングにおいてアクチュエータと別個に設ける必要がなく、吐出弁の可動構造を簡素化することができる。
【００１６】
請求項３の発明は請求項２において、前記吐出弁には、ガイド凸部及び該ガイド凸部が遊嵌されるガイド凹部の一方が設けられている。高圧室において、吐出弁のガイド凸部又はガイド凹部に対向する壁面には、ガイド凸部及びガイド凹部の他方が設けられている。そして、吐出弁の作用位置と不作用位置との間での移動は、ガイド凸部とガイド凹部との嵌め合いによって案内される。従って、プランジャにガタつきが生じ易い電磁アクチュエータによっても、吐出弁の移動姿勢が安定され、特に作用位置に配置された場合において、該吐出弁は差圧弁として確実に機能することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項の発明を適用するのに特に好適な膨張機兼圧縮機の態様について言及するものである。すなわち、前記膨張機兼圧縮機はスクロールタイプである。
【００１８】
上記目的を達成するために請求項５の膨張機兼圧縮機は、圧縮機として機能する際に作動室からのガスの吐出を制御する差圧弁よりなる吐出弁を備え、該吐出弁は可動型とされ、膨張機として機能する際には前記吐出弁が差圧弁として作用し得ない不作用位置に移動配置される。従って、膨張機兼圧縮機が圧縮機として機能する際には、差圧弁よりなる吐出弁の作用によって、ガスを好適なタイミングで作動室から吐出することができる。また、吐出弁が不作用位置に配置されることで、該吐出弁が作動室への高圧ガスの流入を阻害することはない。つまり、本発明の膨張機兼圧縮機は、吐出弁を備えることによっても、膨張機として機能することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両の空調装置が備える冷凍サイクルでは圧縮機として、エンジン（内燃機関）の排熱から動力を回収するためのランキンサイクルでは膨張機としてそれぞれ機能する、膨張機兼圧縮機に具体化した第１及び第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態においては第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【００２０】
○第１実施形態
（冷凍サイクル）
図１に示すように、蒸気圧縮式の冷凍サイクル１０は、圧縮機として機能する膨張機兼圧縮機１１を備えている。膨張機兼圧縮機１１の高圧室１２は、配管１３を介してクーラ１４の入口側に接続されている。クーラ１４は、車両のエンジンルームに配設されて外気に曝されている。膨張機兼圧縮機１１の高圧室１２から導出された高温高圧の冷媒ガスは、配管１３を介してクーラ１４に流入され、該クーラ１４において外気との熱交換によって冷却されることで凝縮して液化する。
【００２１】
前記クーラ１４の出口側には、配管１５を介して蒸発器１６の入口側が接続されている。配管１５の途中には、クーラ１４からの液冷媒を減圧する、減圧装置としての膨張弁１７が配設されている。
【００２２】
前記蒸発器１６は、車室へ向かう図示しない空気吹出しダクトの途中に配設されている。膨張弁１７で減圧された液冷媒は、蒸発器１６において車室へ向かう空気との熱交換により加熱され蒸発されて低圧の冷媒ガスとなる。蒸発器１６の出口側と膨張機兼圧縮機１１の低圧室１８とは、配管１９を介して接続されている。従って、膨張機兼圧縮機１１は、蒸発器１６から低圧室１８に導入された低圧冷媒ガスを吸入して圧縮し高圧室１２へと吐出する。膨張機兼圧縮機１１の高圧室１２から導出された高圧冷媒ガスは、クーラ１４へと送られて上述した冷凍サイクル１０を繰り返す。
【００２３】
（ランキンサイクル）
図２に示すように、前記車両は、冷凍サイクル１０（図１参照）の回路構成を部分的に利用してランキンサイクル２０を形成可能となっている。ランキンサイクル２０は、膨張機として機能する膨張機兼圧縮機１１を備えている。膨張機兼圧縮機１１の低圧室１８は、配管２１を介して前述したクーラ１４の入口側に接続されている。膨張機兼圧縮機１１の低圧室１８から導出された膨張減圧後の冷媒ガスは、配管２１を介してクーラ１４に流入されて凝縮液化される。
【００２４】
前記クーラ１４の出口側には、ポンプ２２の入口側が配管２３を介して接続されている。ポンプ２２の出口側（吐出側）には、ボイラ２４が有する吸熱器２４ａの入口側が、配管２５を介して接続されている。ポンプ２２は、クーラ１４からの液冷媒をボイラ２４の吸熱器２４ａへと圧送する。
【００２５】
前記ボイラ２４の放熱器２４ｂには、車両のエンジンＥを冷却して高温となった冷却水が送られる。吸熱器２４ａでは、放熱器２４ｂの高温冷却水との間での熱交換によって液冷媒が加熱されて、該液冷媒が高温高圧の冷媒ガスとなる。吸熱器２４ａの出口側は、配管２６を介して膨張機兼圧縮機１１の高圧室１２に接続されている。吸熱器２４ａからの高圧冷媒ガスは、配管２６を介して膨張機兼圧縮機１１の高圧室１２へ流入する。膨張機兼圧縮機１１は、流入した高圧冷媒ガスの断熱膨張により動力を発生する。膨張機兼圧縮機１１で膨張し減圧された冷媒ガスは、該膨張機兼圧縮機１１の低圧室１８から配管２１を介してクーラ１４へと送られて、上述したランキンサイクル２０を繰り返す。
【００２６】
以上のように、本実施形態においては、膨張機兼圧縮機１１及びクーラ１４が、冷凍サイクル１０とランキンサイクル２０とで共用されている。また、図示しないが、膨張機兼圧縮機１１及びクーラ１４の共用を達成するために、冷媒の流路を図１の状態（冷凍サイクル１０）と図２の状態（ランキンサイクル２０）とで切り換えることが可能な、流路切換弁等の回路切換構造がその他にも備えられている。従って、図示しないが、配管１３，１５，１９，２１，２３，２５，２６において一部のものについては、それとは異なる部材番号を付した配管と一部又は全体が共用されている。
【００２７】
（膨張機兼圧縮機）
図１に示すように、前記膨張機兼圧縮機１１は、ハウジング３１内にモータ／ジェネレータ３２及び圧縮／膨張機構３３が収容されてなるとともに、ハウジング３１の外側に動力伝達機構ＰＴが取り付けられてなる。動力伝達機構ＰＴは、外部駆動源たるエンジンＥと圧縮／膨張機構３３との間の動力伝達経路上に配設されている。動力伝達機構ＰＴは電磁クラッチ３４を備えており、該電磁クラッチ３４のオンによってエンジンＥから圧縮／膨張機構３３への動力伝達を許容するとともに、電磁クラッチ３４のオフによってこの動力伝達を遮断する。
【００２８】
前記圧縮／膨張機構３３はスクロールタイプよりなる。圧縮／膨張機構３３は、冷凍サイクル１０の形成時には、蒸発器１６から低圧冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮機構として機能するとともに、ランキンサイクル２０（図２参照）の形成時には、ボイラ２４からの高圧冷媒ガスの流入及び膨張により動力を発生する膨張機構として機能する。モータ／ジェネレータ３２は、冷凍サイクル１０の形成時には、圧縮／膨張機構３３を駆動する電動モータとして機能するとともに、ランキンサイクル２０の形成時には、圧縮／膨張機構３３により駆動されて発電を行うジェネレータとして機能する。
【００２９】
前記冷凍サイクル１０の形成時において膨張機兼圧縮機１１の駆動には、動力伝達機構ＰＴを介したエンジンＥからの駆動力と、電動モータとして機能するモータ／ジェネレータ３２からの駆動力とが切り換えられて用いられる。このように、電動モータとして機能可能なモータ／ジェネレータ３２を備えることで、エンジンＥの停止状態でも空調（冷房）が可能となる。従って、本実施形態の冷凍サイクル１０は、エンジンＥが自動停止されることのある、アイドリングストップ車やハイブリッド車（走行駆動源としてエンジンＥと電動モータとを併用する車両）に特に好適な態様であると言える。
【００３０】
なお、前記冷凍サイクル１０の形成時においてモータ／ジェネレータ３２のみにより膨張機兼圧縮機１１を駆動する場合や、ランキンサイクル２０の形成時には、電磁クラッチ３４はオフ状態（図２参照）とされる。
【００３１】
さて、前記ハウジング３１は、前方側（図面左方側）が底部となる実質的に有底円筒状をなす第１ハウジング構成体３１ａに、蓋状の第２ハウジング構成体３１ｂが接合固定されてなる。ハウジング３１内にはシャフト３５が回転可能に配設されている。第１ハウジング構成体３１ａ内において底部の中央には、挿通孔３６が貫通形成されている。挿通孔３６にはシャフト３５の前端側が挿通されており、該シャフト３５の前端側は挿通孔３６内においてベアリング３７を介することで、ハウジング３１によって回転可能に支持されている。
【００３２】
前記ハウジング３１内において第１ハウジング構成体３１ａの後端側には、中央部に挿通孔３８ａが貫通形成された軸支部材３８が固定されている。シャフト３５の後端側は軸支部材３８の挿通孔３８ａを挿通され、該挿通孔３８ａ内においてベアリング３９を介することで、軸支部材３８によって回転可能に支持されている。
【００３３】
前記ハウジング３１内においてシャフト３５には、モータ／ジェネレータ３２のロータ３２ａが一体回転可能に固定されている。ハウジング３１の内周面には、モータ／ジェネレータ３２を構成するステータ３２ｂが、ロータ３２ａを取り囲むようにして固定配置されている。ステータ３２ｂは、コイル４０が巻回されたステータコア４１よりなっている。モータ／ジェネレータ３２は、コイル４０への通電によりロータ３２ａを回転させる電動モータとしての機能と、ロータ３２ａが回転駆動されることでコイル４０に電力を生じさせるジェネレータとしての機能とを有している。
【００３４】
前記ハウジング３１内において第１ハウジング構成体３１ａの開口端部には、固定スクロール４２が収容固定されている。固定スクロール４２は、円盤状をなす基板４２ａの外周側に円筒状の外周壁４２ｂが立設されているとともに、基板４２ａにおいて外周壁４２ｂの内側に渦巻壁４２ｃが立設されてなる。固定スクロール４２は、外周壁４２ｂの先端面を以て軸支部材３８の後面に接合されている。
【００３５】
前記シャフト３５の後端には、該シャフト３５の軸線Ｌに対して偏心した位置に偏心軸４３が設けられている。偏心軸４３にはブッシュ４４が外嵌固定されている。ブッシュ４４には可動スクロール４５が、固定スクロール４２と対向するように、ベアリング５９を介して相対回転可能に支持されている。可動スクロール４５は、円盤状をなす基板４５ａに、固定スクロール４２へ向かって渦巻壁４５ｂが立設されてなる。
【００３６】
前記固定スクロール４２と可動スクロール４５とは、渦巻壁４２ｃ，４５ｂを以って互いに噛み合わされているとともに、各渦巻壁４２ｃ，４５ｂの先端面が相手のスクロール４２，４５の基板４２ａ，４５ａに当接されている。従って、固定スクロール４２の基板４２ａ及び渦巻壁４２ｃ、可動スクロール４５の基板４５ａ及び渦巻壁４５ｂは、作動室４６を区画形成する。
【００３７】
圧縮機として機能する前記圧縮／膨張機構３３は、シャフト３５の一方向への回転に基づく、可動スクロール４５の固定スクロール４２に対する旋回により、作動室４６が外周側から容積を減少しつつ中心側へ移動され、該作動室４６での冷媒ガスの圧縮が行われる。また、膨張機として機能する圧縮／膨張機構３３は、中心側の作動室４６が、冷媒ガスの膨張によって容積を増大しつつ外周側へ移動されることで、可動スクロール４５が固定スクロール４２に対して旋回してシャフト３５が他方向へ回転される。
【００３８】
前記ハウジング３１内において、固定スクロール４２の外周壁４２ｂと可動スクロール４５の渦巻壁４５ｂの最外周部との間には、低圧室１８が区画形成されている。前述したように、冷凍サイクル１０の形成時において低圧室１８には、蒸発器１６からの低圧冷媒ガスが導入される（図１参照）。低圧室１８に導入された低圧冷媒ガスは、外周側の作動室４６に取り込まれて圧縮に供される。また、ランキンサイクル２０の形成時において低圧室１８からは、外周側の作動室４６から排出された膨張減圧後の冷媒ガスがクーラ１４に向けて導出される（図２参照）。
【００３９】
前記ハウジング３１内において、固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０と第２ハウジング構成体３１ｂとの間には、高圧室１２が区画形成されている。前述したように、冷凍サイクル１０の形成時において高圧室１２からは、中心側の作動室４６から吐出された高圧冷媒ガスがクーラ１４に向けて導出される。また、ランキンサイクル２０の形成時において高圧室１２には、ボイラ２４からの高圧冷媒ガスが導入される。
【００４０】
図１に示すように、前記固定スクロール４２の基板４２ａの中心部には、中心側の作動室４６と高圧室１２とを接続するポート４７が貫通形成されている。高圧室１２内においてポート４７の開口と対向する位置には、差圧弁（本実施形態ではリード弁）よりなる吐出弁４８が配置されている。吐出弁４８は、ポート４７を開放する方向に作用する作動室４６の圧力と、ポート４７を閉塞する方向に作用する高圧室１２の圧力との差に応じてポート４７を開閉可能である。吐出弁４８及び該吐出弁４８の開度を当接規定するリテーナ４９は、第２ハウジング構成体３１ｂに取着された電磁アクチュエータ５０に支持されている。
【００４１】
前記電磁アクチュエータ５０は、コイル５１を収容する円筒状の本体部５２と、該本体部５２の後端開口を封止する固定鉄心を兼ねる蓋部材５３と、本体部５２において前端開口側でスライド移動可能に保持されたプランジャ（可動鉄心）５４と、蓋部材５３とプランジャ５４との間に介在されプランジャ５４を蓋部材５３から離間する方向に付勢する付勢バネ５５とからなっている。
【００４２】
前記第２ハウジング構成体３１ｂの後端部には、ハウジング３１の内側（高圧室１２）と外側との間を貫通する保持孔５６が形成されている。保持孔５６内において高圧室１２側には、段差部５６ａが形成されている。電磁アクチュエータ５０は、プランジャ５４が高圧室１２内に、蓋部材５３が機外側にそれぞれ位置するようにして、本体部５２を以て保持孔５６に圧入固定されている。電磁アクチュエータ５０は、本体部５２が段差部５６ａに当接する位置まで保持孔５６内に押し進められている。第２ハウジング構成体３１ｂ（段差部５６ａ）と電磁アクチュエータ５０（本体部５２）との間には、高圧室１２を大気からシールするシール部材７１が介在されている。
【００４３】
前記吐出弁４８及びリテーナ４９は、電磁アクチュエータ５０においてプランジャ５４の先端面にボルト５７によって固定され、該プランジャ５４によって片持ち支持されている。
【００４４】
前記電磁アクチュエータ５０において、ガイド凸部としてのボルト５７の頭部５７ａは、吐出弁４８よりも固定スクロール４２側に突出されている。高圧室１２内において、固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０には、ボルト５７の頭部５７ａに対応する位置に、該頭部５７ａが遊嵌されるガイド凹部５８が形成されている。ボルト５７の頭部５７ａは、プランジャ５４が固定スクロール４２の基板４２ａから最も離れた状態においても、ガイド凹部５８との嵌め合いを維持する（図２参照）。
【００４５】
さて、図１に示すように、前記冷凍サイクル１０の形成時には、電磁アクチュエータ５０がオフ状態（コイル５１の非通電状態）とされる。電磁アクチュエータ５０のオフ状態では、プランジャ５４が付勢バネ５５の付勢力によって移動して、該プランジャ５４は固定スクロール４２の基板４２ａに接近した状態となる。
【００４６】
この状態では、前記吐出弁４８が固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０に当接して、該吐出弁４８が差圧弁として機能する（吐出弁４８の作用位置）。従って、中心側の作動室４６の高圧冷媒ガスは、吐出弁４８の作用によって好適なタイミングで高圧室１２に吐出される。よって、例えば、高圧室１２から作動室４６への冷媒ガスの逆流を防止することができる。
【００４７】
図２に示すように、前記ランキンサイクル２０の形成時には、電磁アクチュエータ５０がオン状態（コイル５１の通電状態）とされる。電磁アクチュエータ５０のオン状態では、プランジャ５４と蓋部材５３との間に生じる電磁吸引力の作用によって、該プランジャ５４が付勢バネ５５の付勢力に抗して移動する。従って、プランジャ５４は、固定スクロール４２の基板４２ａから大きく離間した状態となる。
【００４８】
この状態では、前記吐出弁４８の全体が固定スクロール４２の基板４２ａから離間して、該吐出弁４８が差圧弁として機能し得ずに、ポート４７は常時開放状態となる（吐出弁４８の不作用位置）。従って、ボイラ２４から高圧室１２に流入した高圧冷媒ガスは、ポート４７を介して中心側の作動室４６に流入され、該作動室４６での膨張に供される。
【００４９】
上記構成の本実施形態においては、次のような効果を奏する。
（１）吐出弁４８は、ポート４７を開閉する差圧弁として作用する作用位置と、差圧弁として作用し得ずにポート４７を常時開放する不作用位置との間を移動可能な可動型である。そして、膨張機兼圧縮機１１が圧縮機として機能する際には、電磁アクチュエータ５０によって吐出弁４８が作用位置に配置される。従って、差圧弁よりなる吐出弁４８の作用によって、作動室４６の冷媒ガスを好適なタイミングで高圧室１２へと吐出することができる。
【００５０】
また、前記膨張機兼圧縮機１１が膨張機として機能する際には、電磁アクチュエータ５０によって吐出弁４８が不作用位置に配置される。従って、高圧室１２の冷媒ガスは、常時開放されたポート４７を介して作動室４６へと導入され、該作動室４６での膨張に供されることとなる。つまり、本実施形態の膨張機兼圧縮機１１は、吐出弁４８を備えることによっても、膨張機として機能することが可能である。
【００５１】
（２）吐出弁４８は、電磁アクチュエータ５０のプランジャ５４に支持されている。つまり、吐出弁４８は、電磁アクチュエータ５０に対して直に作動連結されている。従って、吐出弁４８を移動可能に支持する構成を、ハウジング３１において電磁アクチュエータ５０と別個に設ける必要がなく、吐出弁４８の可動構造を簡素化することができる。
【００５２】
（３）リード弁よりなる吐出弁４８は、例えばポペット弁と比較して構成が簡単で、電磁アクチュエータ５０との作動連結も、簡単な構成（本実施形態ではボルト５７でプランジャ５４に止めるのみ）で実現することができる。
【００５３】
（４）吐出弁４８にはボルト５７の頭部５７ａ（ガイド凸部）が設けられ、高圧室１２において吐出弁４８に対向する壁面（固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０）には、ボルト５７の頭部５７ａが遊嵌されるガイド凹部５８が設けられている。従って、吐出弁４８の作用位置と不作用位置との間での移動は、ボルト５７の頭部５７ａとガイド凹部５８との遊嵌によっても、言い換えればプランジャ５４の先端側においても案内される。よって、プランジャ５４にガタつきが生じ易い電磁アクチュエータ５０によっても、吐出弁４８の移動姿勢が安定され、特に作用位置に配置された場合において、該吐出弁４８は差圧弁として確実に機能することができる。
【００５４】
（５）吐出弁４８は、電磁アクチュエータ５０のプランジャ５４にボルト５７によって固定されている。そして、ボルト５７の頭部５７ａが、吐出弁４８の移動を案内するガイド凸部を兼ねている。従って、吐出弁４８の移動案内構造を簡素化することができる。
【００５５】
○第２実施形態
図３及び図４に示すように、本実施形態においては、吐出弁４８としてポペット弁が用いられている点が、上記第１実施形態と異なる。
【００５６】
すなわち、前記プランジャ５４の先端部には、固定スクロール４２側に開口する有底円筒状の収容部６１が設けられている。収容部６１内には、該収容部６１の開口が蓋部材６２によって閉塞されることで、収容室６３が区画形成されている。プランジャ５４において収容部６１の先端面には、上記第１実施形態のボルト５７の頭部５７ａと同様に機能するガイド凸部７２が設けられている。
【００５７】
前記蓋部材６２においてポート４７と対向する位置には、収容室６３の内外方向に弁孔６４が貫通形成されている。収容室６３内には、弁孔６４を開閉可能なポペット６５が移動可能に収容されている。収容部６１の側方には、収容室６３と高圧室１２とを常時連通する連通孔６６が貫通形成されている。収容室６３内には、弁孔６４を閉塞する方向にポペット６５を付勢する付勢バネ６７が配設されている。
【００５８】
図３に示すように、前記冷凍サイクル１０の形成時には電磁アクチュエータ５０がオフ状態とされ、プランジャ５４が付勢バネ５５の付勢力によって移動して、該プランジャ５４の先端面が固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０に当接される（吐出弁４８の作用位置）。従って、蓋部材６２の弁孔６４がポート４７に連続され、該ポート４７は吐出弁４８の内部（弁孔６４、収容室６３、連通孔６６）を介してのみ、高圧室１２と連通可能となる。
【００５９】
よって、前記吐出弁４８（ポペット６５）は、弁孔６４を開放する方向に作用する作動室４６の圧力と、弁孔６４を閉塞する方向に作用する高圧室１２（収容室６３）の圧力との差に応じてポート４７を開閉する差圧弁として機能する。その結果、中心側の作動室４６の高圧冷媒ガスは、好適なタイミングで、ポート４７から弁孔６４、収容室６３及び連通孔６６を介して高圧室１２に吐出される。
【００６０】
図４に示すように、前記ランキンサイクル２０の形成時には電磁アクチュエータ５０がオン状態とされ、プランジャ５４が電磁吸引力の作用によって移動して、該プランジャ５４の先端面が固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０から離間した状態となる。この状態では、吐出弁４８の蓋部材６２も、固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０から離間した状態となる（吐出弁４８の不作用位置）。従って、弁孔６４とポート４７とは連続せずに、該ポート４７は高圧室１２に直接開放される。よって、吐出弁４８が差圧弁として機能し得ずに、ポート４７は常時開放状態となる。
【００６１】
本実施形態においても上記第１実施形態の（１）、（２）及び（４）と同様な効果を奏する。
本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施可能である。
【００６２】
○上記各実施形態において、ガイド凸部（ボルト５７の頭部５７ａ，ガイド凸部７２）は吐出弁４８に設けられ、ガイド凹部５８は固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０に設けられていた。これを変更し、ガイド凹部を吐出弁４８に設けるとともに、ガイド凸部を固定スクロール４２の基板４２ａの背面３０に設けること。
【００６３】
○上記各実施形態においてアクチュエータは電磁アクチュエータ５０であったが、これを変更し、アクチュエータを、油圧アクチュエータ等の流体圧アクチュエータとすること。
【００６４】
○上記各実施形態において圧縮／膨張機構３３はスクロールタイプであったが、これに限らず、圧縮／膨張機構３３を、ベーンタイプやピストンタイプ等、スクロールタイプ以外に変更すること。
【００６５】
○上記各実施形態において圧縮／膨張機構３３は、圧縮機として機能する場合には、エンジンＥ及び電動モータ（モータ／ジェネレータ３２）を駆動源としていた。これを変更し、上記各実施形態においてモータ／ジェネレータ３２を単なるジェネレータに変更することで、圧縮／膨張機構３３の駆動源をエンジンＥのみとすること。また、上記各実施形態から動力伝達機構ＰＴを削除することで、圧縮／膨張機構３３の駆動源を電動モータ（モータ／ジェネレータ３２）のみとすること。
【００６６】
○上記各実施形態においてボイラ２４は、エンジンＥの冷却水によって冷媒を加熱する構成であった。これを変更し、ボイラ２４を、エンジンＥの排気ガスを熱源として冷媒を加熱する構成とすること。或いは、ボイラ２４を、エンジンＥの潤滑油を熱源として冷媒を加熱する構成とすること。
【００６７】
○電動モータのみを走行駆動源とする電気自動車において、膨張機兼圧縮機１１を冷凍サイクルとランキンサイクルで共用すること。この場合、ボイラ２４は、電動モータの排熱や該電動モータを制御する制御回路（インバータ）の排熱を回収する冷却水によって冷媒を加熱する構成としてもよい。
【００６８】
○本発明の膨張機兼圧縮機１１を、車両以外における冷凍サイクルとランキンサイクルとにおいて共用すること。
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記載すると、前記吐出弁はリード弁よりなるとともに、前記電磁アクチュエータのプランジャの先端には前記吐出弁がボルトによって固定されており、該ボルトの頭部が前記吐出弁に設けられた前記ガイド凸部を兼ねている請求項３に記載の膨張機兼圧縮機。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の膨張機兼圧縮機は、吐出弁を備えることによっても膨張機として機能することが可能となり、圧縮機として機能する際には、吐出弁の差圧弁としての作用によって、好適なタイミングで作動室からガスを吐出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の膨張機兼圧縮機を示す図であり、圧縮機として機能する膨張機兼圧縮機の縦断面図。
【図２】膨張機として機能する膨張機兼圧縮機の縦断面図。
【図３】第２実施形態の膨張機兼圧縮機を示す図であり、圧縮機として機能する膨張機兼圧縮機の要部拡大断面図。
【図４】膨張機として機能する膨張機兼圧縮機の要部拡大断面図。
【符号の説明】
１１…膨張機兼圧縮機、１２…高圧室、１８…低圧室、３０…高圧室において吐出弁に対向する壁面としての固定スクロールの基板の背面、４６…作動室、４７…ポート、４８…吐出弁、５０…アクチュエータとしての電磁アクチュエータ、５４…プランジャ、５７ａ…ガイド凸部としてのボルトの頭部、５８…ガイド凹部、７２…ガイド凸部（第２実施形態）。
【図１】
2005030312.tif 000003
【図２】
2005030312.tif 000004
【図３】
2005030312.tif 000005
【図４】
2005030312.tif 000006