(57)【要約】【課題】  圧縮機と膨張機とを個別に設ける事無く、流体を加圧して吐出するポンプモードに加えて、必要に応じて、このポンプモードと、流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードとを共に実行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、複数のピストン１０４のうち、一部のピストン１０４ｂの作動室Ｖに、低圧流体に代えて高圧流体を導く流体流路切替え機構３５と、一部のピストン１０４ｂの作動室Ｖにおいて、逆流防止を図りつつ、高圧流体を高圧部１０７側から低圧部１１９側に連通させる弁機構１１１とを設け、流体流路切替え機構３５によって、高圧流体が一部のピストン１０４ｂの作動室Ｖに導かれる時に、一部のピストン１０４ｂにおいてモータモードを実行し、残りのピストン１０４ａにおいて、ポンプモードを実行する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動することにより各作動室（Ｖ）の体積を拡大縮小させる複数のピストン（１０４）を有し、低圧流体を加圧して吐出するポンプモードを実行する流体機械であって、
前記複数のピストン（１０４）のうち、一部のピストン（１０４ｂ）の作動室（Ｖ）に、前記低圧流体に代えて高圧流体を導く流体流路切替え機構（３５）と、
前記一部のピストン（１０４ｂ）の作動室（Ｖ）において、逆流防止を図りつつ、前記高圧流体を高圧部（１０７）側から低圧部（１１９）側に連通させる弁機構（１１１）とを設け、
前記流体流路切替え機構（３５）によって、前記高圧流体が前記一部のピストン（１０４ｂ）の作動室（Ｖ）に導かれる時に、前記一部のピストン（１０４ｂ）において、前記高圧流体の流体圧を運動エネルギーに変換して機械エネルギーを出力するモータモードを実行し、
前記一部のピストン（１０４ｂ）を除く残りのピストン（１０４ａ）において、前記ポンプモードを実行することを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記流体流路切替え機構（３５）は、前記残りのピストン（１０４ａ）の作動室（Ｖ）にも前記高圧流体を導く機能を有し、
前記弁機構（１１１）は、前記残りのピストン（１０４ａ）の作動室（Ｖ）に対して、逆流防止を図りつつ、前記高圧流体を高圧部（１０８ｄ）側から低圧部（１０７ｅ）側に連通させる機能を有しており、
前記流体流路切替え機構（３５）によって、前記高圧流体が前記一部のピストン（１０４ｂ）および前記残りのピストン（１０４ａ）のすべての作動室（Ｖ）に導かれる時に、すべてのピストン（１０４）において、前記モータモードを実行す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】
前記弁機構（１１１）の弁体（１１２）は、前記一部のピストン（１０４ｂ）あるいは前記すべてのピストン（１０４）の往復運動と機械的に連動して作動する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】
回転運動を往復運動に変換する変換機構（１０２、１０３）を介して前記複数のピストン（１０４）の往復運動と連動して回転するシャフト（１０１）を具備し、
前記弁機構（１１１）の弁体（１１２）は、前記シャフト（１０１）に連結されて回転することにより、前記一部のピストン（１０４ｂ）あるいは前記すべてのピストン（１０４）の往復運動に連動して作動する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５】
前記弁体（１１２）は、前記ポンプモード実行時には前記低圧部（１１９）と前記作動室（Ｖ）との連通状態を制御し、前記モータモード実行時には前記低圧部（１１９）と前記作動室（Ｖ）との連通状態及び前記高圧部（１０７）と前記作動室（Ｖ）との連通状態を制御す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】
前記弁機構（１１１）は、前記弁体（１１２）を前記シャフト（１０１）の軸方向と平行な方向に変位させることにより、前記ポンプモード実行時の制御と前記モータモード実行時の制御とを切替えるアクチュエータ（１１３〜１１５）を有する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】
前記弁機構（１１１）は、前記弁体（１１２）に加えて、前記高圧部（１０７）から前記作動室（Ｖ）に流体が流れ込むことを防止する逆止弁（１１０）を有していることを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれかに記載の流体機械。
【請求項８】
前記シャフト（１０１）には、回転電機（２００）のロータが連結されていることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の流体機械。
【請求項９】
外部駆動源の動力を前記シャフト（１０１）に伝達する動力伝達部（３００）を具備することを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の流体機械。
【請求項１０】
前記動力伝達部（３００）は、動力の伝達を断続することができるクラッチ手段であることを特徴とする請求項９に記載の流体機械。
【請求項１１】
前記ポンプモード実行時には、前記回転電機（２００）および前記外部駆動源のうち少なくとも一方から供給される動力により前記低圧流体を加圧して吐出し、
前記一部のピストン（１０４ｂ）による前記モータモード実行時には、出力される前記機械エネルギーによって前記残りのピストン（１０４ａ）の駆動をアシストし、更に前記機械エネルギーに余剰がある場合は、余剰分の機械エネルギーによって前記回転電機（２００）を作動させて発電することを特徴とする請求項１０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、流体を加圧して吐出するポンプモードに加えて、流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードを備える流体機械に関するもので、熱エネルギーを回収するランキンサイクル等の熱回収システムを備える蒸気圧縮式冷凍機用の膨脹機一体型圧縮機に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来のランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機では、ランキンサイクルにてエネルギー回収を行う場合には、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機を膨脹機として利用している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２５４０７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、圧縮機は、外部から機械的エネルギーを与えて気相冷媒等のガスを作動室内に吸入した後、作動室の体積を縮小させてガスを圧縮して吐出するものである。一方、膨脹機は、高圧のガスを作動室内に流入させて、そのガス圧により作動室を膨脹させて機械的エネルギー等を取り出すものである。このため、圧縮機を膨脹機として利用するには、冷媒流れを逆転させる必要がある。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の発明では、エネルギー回収を行う際の膨脹機（圧縮機）の冷媒入口側及び冷媒出口側が、蒸気圧縮式冷凍機にて冷凍能力を発揮させる場合の圧縮機（膨脹機）の冷媒入口側及び冷媒出口側と同じ側に設定されているので、１台の圧縮機を膨脹機として作動させることはできず、現実的には、ランキンサイクル作動及び蒸気圧縮式冷凍機のうちいずれか一方は正常作動しない。
【０００５】
すなわち、圧縮機は、ピストンや可動スクロール等の可動部材を変位させて作動室の体積を縮小させてガスを圧縮するものであるので、作動室と高圧室（吐出室）とを連通させる吐出ポートには、通常、高圧室から作動室にガスが逆流することを防止する逆止弁が設けられている。
【０００６】
一方、膨脹機は、高圧室から高圧のガスを作動室に流入させることにより可動部材を変位させて機械的出力を得るものであるので、単純にガスの入口と出口とを逆転させるといった手段では、圧縮機を膨脹機として作動させる時に、逆止弁が障害となって高圧のガスを作動室に供給することができない。したがって、ガスの入口と出口とを逆転させるといった手段では、圧縮機を膨脹機として作動させることはできない。
【０００７】
そこで、本出願人は、先に、特願２００３−１６５１１２号において、低圧部と作動室、および作動室と高圧部とをそれぞれ、圧縮時、膨張時に応じた流体の流れを確保するように連通する弁機構を設け、現実的に圧縮機を膨張機として利用可能な流体機械を提案したが、この提案においては、蒸気圧縮式冷凍機の不要時（圧縮機の不要時）にしかエネルギー回収（膨張機の使用）ができないと言う問題があった。尚、圧縮機と膨張機とをそれぞれ別個に設ければ、流体機械として大型化を招いてしまう。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、圧縮機と膨張機とを個別に設ける事無く、流体を加圧して吐出するポンプモードに加えて、必要に応じて、このポンプモードと、流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードとを共に実行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】
【０００９】
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。
【００１０】
請求項１に記載の発明では、往復運動することにより各作動室（Ｖ）の体積を拡大縮小させる複数のピストン（１０４）を有し、低圧流体を加圧して吐出するポンプモードを実行する流体機械であって、複数のピストン（１０４）のうち、一部のピストン（１０４ｂ）の作動室（Ｖ）に、低圧流体に代えて高圧流体を導く流体流路切替え機構（３５）と、一部のピストン（１０４ｂ）の作動室（Ｖ）において、逆流防止を図りつつ、高圧流体を高圧部（１０７）側から低圧部（１１９）側に連通させる弁機構（１１１）とを設け、流体流路切替え機構（３５）によって、高圧流体が一部のピストン（１０４ｂ）の作動室（Ｖ）に導かれる時に、一部のピストン（１０４ｂ）において、高圧流体の流体圧を運動エネルギーに変換して機械エネルギーを出力するモータモードを実行し、一部のピストン（１０４ｂ）を除く残りのピストン（１０４ａ）において、ポンプモードを実行することを特徴としている。
【００１１】
これにより、圧縮機と膨張機とを個別に設ける事無く、流体を加圧して吐出するポンプモードを備えるものに対して、必要に応じて、ポンプモードと、流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードとを共に実行可能な流体機械とすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、流体流路切替え機構（３５）は、残りのピストン（１０４ａ）の作動室（Ｖ）にも高圧流体を導く機能を有し、弁機構（１１１）は、残りのピストン（１０４ａ）の作動室（Ｖ）に対して、逆流防止を図りつつ、高圧流体を高圧部（１０８ｄ）側から低圧部（１０７ｅ）側に連通させる機能を有しており、流体流路切替え機構（３５）によって、高圧流体が一部のピストン（１０４ｂ）および残りのピストン（１０４ａ）のすべての作動室（Ｖ）に導かれる時に、すべてのピストン（１０４）において、モータモードを実行することを特徴としている。
【００１３】
これにより、上記請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、ポンプモードが不要な時には、モータモードのみの実行も可能となり、このモータモードのみの実行によって機械的エネルギーを最大限得ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、弁機構（１１１）の弁体（１１２）は、一部のピストン（１０４ｂ）あるいはすべてのピストン（１０４）の往復運動と機械的に連動して作動することを特徴としている。
【００１５】
これにより、簡素な構造で各ピストン（１０４）の往復運動に合わせた弁機構（１１１）を構成することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、回転運動を往復運動に変換する変換機構（１０２、１０３）を介して複数のピストン（１０４）の往復運動と連動して回転するシャフト（１０１）を具備し、弁機構（１１１）の弁体（１１２）は、シャフト（１０１）に連結されて回転することにより、一部のピストン（１０４ｂ）あるいはすべてのピストン（１０４）の往復運動に連動して作動することを特徴としている。
【００１７】
これにより、シャフト（１０１）を活用して、簡素な構造で各ピストン（１０４）の往復運動に合わせた弁機構（１１１）を構成することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、弁体（１１２）は、ポンプモード実行時には低圧部（１１９）と作動室（Ｖ）との連通状態を制御し、モータモード実行時には低圧部（１１９）と作動室（Ｖ）との連通状態及び高圧部（１０７）と作動室（Ｖ）との連通状態を制御することを特徴としている。
【００１９】
これにより、ポンプモード実行時に低圧流体を確実に作動室（Ｖ）に吸入することができ、また、モータモード実行時には、高圧流体の吸入、膨張、排出の一連の工程を確実に行うことができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、弁機構（１１１）は、弁体（１１２）をシャフト（１０１）の軸方向と平行な方向に変位させることにより、ポンプモード実行時の制御とモータモード実行時の制御とを切替えるアクチュエータ（１１３〜１１５）を有することを特徴としている。
【００２１】
これにより、ポンプモードおよびモータモードを実行する時の切替えを容易に行うことができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、弁機構（１１１）は、弁体（１１２）に加えて、高圧部（１０７）から作動室（Ｖ）に流体が流れ込むことを防止する逆止弁（１１０）を有していることを特徴としている。
【００２３】
これにより、通常設けられる逆止弁（１１０）を流用して、弁体（１１２）自体の構造を簡素にすることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、シャフト（１０１）には、回転電機（２００）のロータが連結されていることを特徴としている。
【００２５】
これにより、モータモード実行時に得られる機械的エネルギーで回転電機（２００）を作動させ、電気エネルギーを得ることができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明では、外部駆動源の動力をシャフト（１０１）に伝達する動力伝達部（３００）を具備することを特徴としている。
【００２７】
これにより、外部駆動源の動力を用いて、ポンプモードを実行する流体機械とすることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明では、動力伝達部（３００）は、動力の伝達を断続することができるクラッチ手段であることを特徴としている。
【００２９】
これにより、外部駆動源が停止した時には、クラッチ手段を切断して、モータモード実行によって得られる機械的エネルギーあるいは回転電機（２００）の駆動力を用いて、ポンプモードの実行が可能となる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明では、ポンプモード実行時には、回転電機（２００）および外部駆動源のうち少なくとも一方から供給される動力により前記低圧流体を加圧して吐出し、一部のピストン（１０４ｂ）によるモータモード実行時には、出力される機械エネルギーによって残りのピストン（１０４ａ）の駆動をアシストし、更に機械エネルギーに余剰がある場合は、余剰分の機械エネルギーによって回転電機（２００）を作動させて発電することを特徴としている。
【００３１】
これにより、回転電機（２００）あるいは外部駆動源の動力によって低圧流体を加圧、吐出すると共に、モータモードによって加圧吐出に必要な動力を低減できる、あるいは電気エネルギーとして活用できる流体機械とすることができる。
【００３２】
因みに、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】
【００３３】
（第１実施形態）
本実施形態は、ランキンサイクルを備える車両用蒸気圧縮式冷凍機に本発明に係る流体機械を適用したものであって、図１、図２は本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機を示す模式図である。
【００３４】
本実施形態に係るランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機は、走行用動力を発生させる熱機関をなすエンジン２０で発生した廃熱からエネルギーを回収するとともに、蒸気圧縮式冷凍機で発生した冷熱及び温熱を空調に利用するものである。以下、ランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機について述べる。
【００３５】
膨脹機一体型圧縮機１０は、気相冷媒を加圧して吐出するポンプモードに加えて、過熱蒸気冷媒の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力するモータモードを備える流体機械である。放熱器１１は、膨脹機一体型圧縮機１０の吐出口１１６に接続されて放熱しながら冷媒を冷却する放冷器である。尚、膨脹機一体型圧縮機１０の詳細は後述する。
【００３６】
気液分離器１２は放熱器１１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り、減圧器１３は気液分離器１２で分離された液相冷媒を減圧膨脹させるもので、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、膨脹機一体型圧縮機１０がポンプモードで作動しているときに膨脹機一体型圧縮機１０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脹弁を採用している。
【００３７】
蒸発器１４は、減圧器１３にて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り、蒸発器１４の下流側は、膨張機一体型圧縮機１０の吸入口１１７に接続されている。
【００３８】
また、蒸発器１４の下流側から分岐する流路には流路切替え弁（本発明の流体流路切替え機構に対応）３５が設けられており、図１に示す流路切替え弁３５の切替え位置において、蒸発器１４から分岐する流路は流路切替え弁３５を介して、膨張機一体型圧縮機１０の低圧側口１１９に接続されている。そして、膨張機一体型圧縮機１０の高圧側口１１８から再び流路切替え弁３５を介して、放熱器１１に接続されるようにしている。
【００３９】
このように、膨脹機一体型圧縮機１０、放熱器１１、気液分離器１２、減圧器１３、蒸発器１４および流路切替え弁３５等にて低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機が構成される。尚、流路切替え弁３５は、図示しない電子制御装置によって弁の開閉位置が切替えられる電磁式のバルブとしている。
【００４０】
加熱器３０は、この冷媒回路を流れる冷媒とエンジン冷却水とを熱交換することにより冷媒を加熱する熱交換器であり、三方弁２１によってエンジン２０から流出したエンジン冷却水を加熱器３０に循環させる場合と循環させない場合とが切替えられる。尚、三方弁２１は、図示しない電子制御装置により制御されている。
【００４１】
この加熱器３０は、気液分離器１２から分岐して流路切替え弁３５に繋がる流路の途中に設けられており、図２に示す流路切替え弁３５の切替え位置において、加熱器３０の下流側流路は流路切替え弁３５を介して、膨張機一体型圧縮機１０の高圧側口１１８に接続されている。そして、膨張機一体型圧縮機１０の低圧側口１１９から再び流路切替え弁３５を介して、放熱器１１に接続されるようにしている。尚、加熱器３０の上流側には、冷媒を加熱器３０側に循環させるための液ポンプ３２が設けられている。ここでは、この液ポンプ３２は、電動式のポンプとしており、図示しない電子制御装置によって、その作動が制御されるようにしている。
【００４２】
このように、気液分離器１２、液ポンプ３２、加熱器３０、流路切替え弁３５、膨脹機一体型圧縮機１０および放熱器１１等にてエンジン２０で発生した廃熱からエネルギーを回収するランキンサイクルが構成される。
【００４３】
因みに、水ポンプ２２はエンジン冷却水を循環させるもので、ラジエータ２３はエンジン冷却水と外気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却する熱交換器である。なお、図１、図２では、ラジエータ２３を迂回させて冷却水を流すバイパス回路及びこのバイパス回路に流す冷却水量とラジエータ２３に流す冷却水量とを調節する流量調整弁は省略されている。また、水ポンプ２２はエンジン２０から動力を得て稼動する機械式のポンプであるが、電動モータにて駆動される電動ポンプを用いても良いことは言うまでもない。
【００４４】
次に、膨脹機一体型圧縮機１０について、図３〜図８を用いて説明する。
【００４５】
図３は膨脹機一体型圧縮機１０の断面図、図４は図３におけるＡ−Ａ部の断面図、図５は図３におけるＢ−Ｂ部の断面図である。膨脹機一体型圧縮機１０は、流体（本実施形態では、気相冷媒）を圧縮又は膨脹させるポンプモータ機構１００、回転エネルギーが入力されることにより電気エネルギーを出力し、電力が入力されることにより回転エネルギーを出力する回転電機２００、および外部駆動源を成すエンジン２０からの動力を断続可能にポンプモータ機構１００側に伝達する動力伝達部をなす電磁クラッチ（クラッチ手段）３００等から構成されている。
【００４６】
ここで、回転電機２００はステータ２１０およびステータ２１０内で回転するロータ２２０等から成るもので、ステータ２１０は巻き線が巻かれたステータコイルであり、ロータ２２０は永久磁石が埋設されたマグネットロータである。
【００４７】
そして、本実施形態に係る回転電機２００は、ステータ２１０に電力が供給された場合にはロータ２２０を回転させてポンプモータ機構１００を駆動する電動モータとして作動し、ロータ２２０を回転させるトルクが入力された場合には電力を発生させる発電機として作動する。
【００４８】
また、電磁クラッチ３００は、Ｖベルトを介してエンジン（本発明の外部駆動源に対応）２０からの動力を受けるプーリ部３１０、磁界を発生させる励磁コイル３２０、および励磁コイル３２０により誘起された磁界による電磁力により変位するフリクションプレート３３０等から成るもので、エンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋ぐときは励磁コイル３２０に通電し、エンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離すときは励磁コイル３２０への通電を遮断する。
【００４９】
また、ポンプモータ機構１００は、周知の可変容量方式の斜板型圧縮機構と同一構造を有するもので、以下、その構造を具体的に述べる。
【００５０】
斜板１０２は、シャフト１０１の軸方向（長手方向）に対して傾いた状態でシャフト１０１と一体的に回転する略円盤状のものであり、この斜板１０２の外径側には、一対のシュー１０３を介してピストン１０４が揺動可能に連結されている。
【００５１】
尚、ピストン１０４は、シャフト１０１周りに複数本（本実施形態では６本）設けられており、複数本のピストン１０４は、所定の位相差を有して互いに連動して往復運動する。
【００５２】
斜板１０２およびシュー１０３は、蒸発器１４からの低圧の冷媒を圧縮（加圧）するポンプモードを実行する時には、シャフト１０１の回転運動を往復運動に変換してピストン１０４に伝達する変換機構として機能し、また、加熱器３０からの加熱された高圧の冷媒圧を運動エネルギーに変換して機械エネルギーを出力するモータモードを実行する時には、ピストン１０４の往復運動を回転運動に変換してシャフト１０１に伝達する変換機構として機能する。
【００５３】
ここで、複数本のピストン１０４は、すべてポンプモードを実行可能とするが、一部のピストン（本実施形態では３本）は、ポンプモードに加えてモータモードも実行可能となるようにしている。よって、以下、複数本のピストン１０４のうち、ポンプモードおよびモータモードを実行可能とする一部のピストンを切替えピストン１０４ｂと呼び、残りのポンプモードのみを実行可能とするピストンを固定ピストン１０４ａと呼ぶことにする。
【００５４】
そして、ピストン１０４がシンリンダボア１０５内で往復運動することにより、作動室Ｖの体積が拡大縮小する。このとき、ピストン１０４のストローク（行程）は、斜板１０２とシャフト１０１とのなす角（以下、この角を傾斜角θと呼ぶ。）が小さくなるほど大きくなり、傾斜角θが大きくなるほど小さくなることから、本実施形態では、斜板１０２の傾斜角θを変化させることにより、ポンプモータ機構１００の容量を変化させている。
【００５５】
因みに、ポンプモータ機構１００の容量とは、シャフト１０１が１回転するときに吐出又は吸入される理論流量、つまりピストン１０４のストロークと直径との積に基づいて決定される量（体積）を言う。
【００５６】
また、斜板１０２が収納された空間（以下、斜板室１０６と呼ぶ）は、固定ピストン１０４ａの位置に対応して形成される固定ピストン吐出室１０７ａおよび固定ピストン吸入室１０８ａと連通しており、斜板室１０６と固定ピストン吐出室１０７ａとを結ぶ通路（図示せず）には、固定ピストン吐出室１０７ａの圧力を調節して斜板室１０６に導く圧力調整弁（図示せず）が設けられ、斜板室１０６と固定ピストン吸入室１０８ａとは所定の圧力損失を発生させるオリフィス等の固定絞り（図示せず）を介して常に連通している。
【００５７】
そして、斜板１０２の傾斜角θは、斜板室１０６内の圧力と作動室Ｖで発生する圧縮反力との釣り合い状態で決定するので、本実施形態では、傾斜角θを小さくする時、つまりポンプモータ機構１００の容量を大きくする時には圧力調整弁の開度を小さくして斜板室１０６内の圧力を低下させ、逆に、傾斜角θを大きくするとき、つまりポンプモータ機構１００の容量を小さくするときには圧力調整弁の開度を大きくして斜板室１０６内の圧力を上昇させている。
【００５８】
固定ピストン吐出室１０７ａは、一方側において吐出ポート１０９ａによって作動室Ｖと連通されており、他方側は吐出口１１６に連通している。また、固定ピストン吸入室１０８ａは、一方側において吸入ポート１０９ｂによって作動室Ｖと連通されており、他方側は吸入口１１７に連通している。そして、吐出ポート１０９ａ、吸入ポート１０９ｂにはそれぞれ冷媒の逆流を防止するための逆止弁１１０ａが設けられている。
【００５９】
また、切替えピストン１０４ｂの位置に対応して形成される切替えピストン吐出室（本発明の高圧部に対応）１０７は、一方側において吐出ポート１０９によって作動室Ｖと連通されており、他方側は高圧側口１１８に連通している。そして、切替えピストン吐出室１０７には、この切替えピストン吐出室１０７から作動室Ｖに冷媒が逆流することを防止するための逆止弁１１０が設けられている。
【００６０】
尚、本実施形態に係る逆止弁１１０は、逆止弁１１０の弁体をなすリード弁を高圧側に配置することにより、作動室Ｖから高圧側に向かう動圧が作用したときには開き、逆に、高圧側から作動室Ｖに向かう動圧が作用したときには閉じるようにしたものである。
【００６１】
略円柱状の弁体（以下、ロータリバルブと呼ぶ）１１２は、シャフト１０１の端部に形成された二面幅１０１ａと係合してシャフト１０１と一体的に回転することにより、ポンプモード実行時には、切替えピストン１０４ｂの作動室Ｖから低圧側口（本発明の低圧部に対応）１１９に流体が逆流することを防止しながら低圧側口１１９と作動室Ｖとを連通さる。加えて、モータモード実行時には、切替えピストン１０４ｂの作動室Ｖから切替えピストン吐出室１０７に流体が逆流することを防止しながら切替えピストン吐出室１０７と作動室Ｖとを連通させると共に、低圧側口１１９から作動室Ｖに流体が逆流することを防止しながら作動室Ｖと低圧側口１１９とを連通させるものである。
【００６２】
ロータリバルブ１１２は、図６に示すように、内部に低圧側口１１９と常に連通するロータリバルブ室１１２ａが設けられており、その外周側には、第１低圧溝１１２ｃ、高圧導入溝１１２ｄ、連通溝１１２ｅ、高圧溝１１２ｆ、第２低圧溝１１２ｇが設けられている。
【００６３】
第１低圧溝１１２ｃは、ロータリバルブ１１２のシャフト１０１側に半円を描くように設けられ、穴１１２ｂによってロータリバルブ室１１２ａと連通している。高圧導入溝１１２ｄは、反シャフト側にロータリバルブ１１２の全周に渡って形成されている。高圧溝１１２ｅは、第１低圧溝１１２ｃと高圧導入溝１１２ｄとの間で、且つ、穴１１２ｂとは逆側に配設され、矩形状を成すように形成されている。そして、高圧導入溝１１２ｄと高圧溝１１２ｆとは、連通溝１１２ｅによって、連通されている。更に、第２低圧溝１１２ｇは、高圧溝１１２ｆに対応する位置で、第１低圧溝１１２ｃとは逆側に半円を描くように設けられ、穴１１２ｂと同一側に設けられる穴１１２ｈによってロータリバルブ室１１２ａと連通している。
【００６４】
そして、ロータリバルブ１１２の外周側と切替えピストン吐出室１０７、切替えピストン１０４ｂの作動室Ｖとは、それぞれ第１連通ポート１２１および第２連通ポート１２２によって連通している。更に、後述するロータリバルブ１１２のシャフト１０１方向の移動に伴い、第２連通ポート１２２が第１低圧溝１１２ｃの位置に一致する場合（図３）と、第１連通ポート１２１が高圧導入溝１１２ｄの位置に一致し、第２連通ポート１２２が第２低圧溝１１２ｇの位置に一致する場合（図７）が形成される。
【００６５】
このため、ロータリバルブ１１２が回転すると、第１低圧溝１１２ｃと第２連通ポート１２２（切替えピストン１０４ｂの作動室Ｖ）との連通（図３）、あるいは、高圧導入溝１１２ｄと第１連通ポート１２１（切替えピストン吐出室１０７）との連通、および第２低圧溝１１２ｇと第２連通ポート１２２（切替えピストン１０４ｂの作動室Ｖ）との連通（図７）が、シャフト１０１の回転運動、つまり切替えピストン１０４ｂの往復運動に連動して切替わる。
【００６６】
また、ロータリバルブ１１２の軸方向一端側には、図３、図７に示すように、切替えピストン吐出室１０７内の高圧が導入される背圧室１１４が設けられており、この背圧室１１４と切替えピストン吐出室１０７とを繋ぐ背圧路１１４ａには、背圧路１１４ａを開閉する電磁弁１１３が設けられている。尚、電磁弁１１３は、図示しない電子制御装置によってその開閉作動が制御される。
【００６７】
一方、ロータリバルブ１１２の軸方向他端側には、ロータリバルブ１１２を軸方向一端側に移動させる力を作用させるバネ１１５が配置されており、電磁弁１１３により背圧室１１４の圧力を調節してロータリバルブ１１２をシャフト１０１の軸方向と平行な方向に変位させる。
【００６８】
そして、本実施形態では、電磁弁１１３、背圧室１１４およびバネ１１５等により、特許請求の範囲に記載された「ポンプモード時の制御とモータモード時の制御とを切替えるアクチュエータ」が構成される。
【００６９】
更に、本実施形態では、このロータリバルブ１１２、逆止弁１１０、電磁弁１１３、背圧室１１４およびバネ１１５により、特許請求の範囲に記載された弁機構１１１が構成される。
【００７０】
次に、本実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機１０の作動について説明する。
【００７１】
１．ポンプモード
このモードは、シャフト１０１に回転力を与えることによりポンプモータ機構１００のピストン１０４（固定ピストン１０４ａ、切替えピストン１０４ｂのすべて）を往復運動させて冷媒を吸入圧縮する運転モードである。
【００７２】
具体的には、流路切替え弁３５を図１に示す位置に切替え、液ポンプ３２を停止させる。また、三方弁２１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３０側に循環させないようにする。また、電磁弁１１３を閉じて、図３に示すように、ロータリバルブ１１２を紙面右側に移動させて、第１低圧溝１１２ｃと第２連通ポート１２２との位置が一致するようにすると共に、高圧導入溝１１２ｄと第１連通ポート１２１との位置が一致しないようにする。
【００７３】
これにより、固定ピストン１０４ａにおいては、蒸発器１４からの低圧冷媒（図１中の黒矢印）が吸入口１１７から固定ピストン吸入室１０８ａ、吸入ポート１０９ｂを経て、作動室Ｖにて圧縮される。尚、圧縮された高圧冷媒は、吐出ポート１０９ａ、固定ピストン吐出室１０７ａを経て、吐出口１１６から放熱器１１側に吐出される。
【００７４】
一方、切替えピストン１０４ｂにおいては、上死点から下死点側に摺動する時に蒸発器１４からの低圧冷媒（図１中の黒矢印）が低圧側口１１９からロータリバルブ室１１２ａ、穴１１２ｂ、第１低圧溝１１２ｃ、第２連通ポート１２２を経て、作動室Ｖに流入される。そして、切替えピストン１０４ｂが下死点から上死点側に摺動する時に、第２連通ポート１２２は、ロータリバルブ１１２の外周面によって閉塞され、冷媒は作動室Ｖで圧縮され、圧縮された高圧冷媒は、吐出ポート１０９、切替えピストン吐出室１０７を経て、高圧側口１１８から放熱器１１側に吐出される（図１中の黒矢印）。
【００７５】
この時、ロータリバルブ室１１２ａと連通する切替えピストン１０４ｂの作動室Ｖが、図４に示すように、シャフト１０１の回転に機械的に連動して切替わるので、切替えピストン１０４ｂの各作動室Ｖにて順次、冷媒が吸入圧縮されることになる。そして、ポンプモータ機構１００の容量は、必要とされる圧縮冷媒量に応じて斜板１０２の傾斜角θを変化させることで調整される。
【００７６】
尚、シャフト１０１に回転力を与える際には、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋いでエンジン２０の動力により回転力を与える場合と、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離して回転電機２００により回転力を与える場合とがある。
【００７７】
電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋いでエンジン２０の動力により回転力を与える場合には、電磁クラッチ３００に通電して電磁クラッチ３００を繋ぐ。尚、この場合は、シャフト１０１と共にロータ２２０が回転して回転電機２００にて発電作用が発生するので、本実施形態では、回転電機２００で発生した電力は、バッテリ又はキャパシタ等の蓄電器に充電されるようにしている。
【００７８】
また、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離して回転電機２００により回転力を与える場合には、電磁クラッチ３００への通電を遮断して電磁クラッチ３００を切った状態で回転電機２００に通電してポンプモータ機構１００を圧縮機として稼動させる。
【００７９】
２．ポンプ、モータモード
このモードは、上記ポンプモードに対して、必要とされる圧縮冷媒量が少なくて済む場合に、固定ピストン１０４ａにおいて冷媒圧縮を行いつつ、加熱器３０にて加熱された高圧の過熱蒸気冷媒を切替えピストン１０４ｂに導入して、その作動室Ｖにて膨脹させて切替えピストン１０４ｂを往復運動させてシャフト１０１を回転させることにより、機械的出力を得るものである。
【００８０】
尚、本実施形態では、得られた機械的出力により固定ピストン１０４ａの駆動をアシストし、更にその機械的出力に余剰がある場合は、回転電機２００により発電し、その発電された電力を蓄電器に蓄えるようにしている。
【００８１】
具体的には、流路切替え弁３５を図２に示す位置に切替え、液ポンプ３２を作動させる。また、三方弁２１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３０側に循環させるようにする。また、電磁弁１１３を開いて、図７に示すように、ロータリバルブ１１２を紙面左側に移動させて、第２低圧溝１１２ｇと第２連通ポート１２２との位置が一致するようにすると共に、高圧導入溝１１２ｄと第１連通ポート１２１との位置が一致するようにする。
【００８２】
これにより、固定ピストン１０４ａにおいては、上記ポンプモードと同様の作動となり、蒸発器１４からの低圧冷媒は、作動室Ｖにて圧縮され、放熱器１１側に吐出される（図２中の黒矢印）。
【００８３】
一方、切替えピストン１０４ｂにおいては、上死点から下死点側に摺動する時に、加熱器３０からの高圧の過熱蒸気冷媒（図２中の黒矢印）が高圧側口１１８から切替えピストン吐出室１０７、第１連通ポート１２１、高圧導入溝１１２ｄ、連通溝１１２ｅ、高圧溝１１２ｆ、第２連通ポート１２２を経て、作動室Ｖに流入される。そして、第２連通ポート１２２は、ロータリバルブ１１２の外周面によって閉塞され、過熱蒸気冷媒は作動室Ｖで膨張し、切替えピストン１０４ｂを下死点側に変位させ、シャフト１０１を回転させる。更に、切替えピストン１０４ｂが下死点から上死点側に摺動する時に、第２連通ポート１２２は第２低圧溝１２２ｇに連通し、膨脹を終えて圧力が低下した冷媒は、第２低圧溝１１２ｇの穴１１２ｈを経てロータリバルブ室１１２ａに流入して、低圧側口１１９から放熱器１１側に流出する（図２中の黒矢印）。
【００８４】
この時、切替えピストン吐出室１０７に流入される高圧の過熱蒸気冷媒によって、逆止弁１１０は閉じられ、作動室Ｖからこの切替えピストン吐出室１０７への冷媒の逆流が防止されることになる。
【００８５】
また、切替えピストン吐出室１０７〜高圧溝１１２ｆと連通する切替えピストン１０４ｂの作動室Ｖが、図８に示すように、シャフト１０１の回転に機械的に連動して切替わるので、切替えピストン１０４ｂの各作動室Ｖにて順次、過熱蒸気冷媒が膨張することになる。
【００８６】
これにより、過熱蒸気冷媒の膨脹により作動室Ｖの体積が拡大するように切替えピストン１０４ｂが変位してシャフト１０１を回転させると共に、図８に示すように、第２低圧溝１１２ｇと連通する作動室Ｖ、及び高圧溝１１２ｆと連通する作動室Ｖがシャフト１０１の回転に機械的に連動して切替わるので、連続的に過熱蒸気冷媒が膨脹する。
【００８７】
以上、本実施形態の構成および作動説明より、本膨張機一体型圧縮機１０においては、圧縮機と膨張機とを個別に設ける事無く、冷媒を加圧して吐出するポンプモードを実行すると共に、必要に応じて、このポンプモードとモータモードとを共に実行可能な流体機械とすることができる。
【００８８】
そして、ポンプ、モータモード実行時に切替えピストン１０４ｂにおいて得られた機械的出力によって、固定ピストン１０４ａの駆動がアシストされ、エンジン２０の負荷を低減できる。また、その機械的出力に余剰がある場合は、回転電気２００によって発電し、発電された電力を蓄電器に蓄えることで、同様にエンジン２０の負荷を低減できる。
【００８９】
尚、シャフト１０１に連結されたロータリバルブ１１２、逆止弁１１０、電磁弁１１３、背圧室１１４、バネ１１５等を設けることで、簡素な構造で各ピストン１０４の往復運動に合わせた弁機構１１１の構成を可能としており、加熱器３０からの過熱蒸気冷媒の逆流を防止しつつ、ポンプモードの実行に加えて、ポンプ、モータモードの実行を実現可能なものとしている。
【００９０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図９〜図１２に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態におけるポンプモードおよびポンプ、モータモードに加えて、すべてのピストン１０４において膨張機として機能するモータモードの実行を可能としたものである。
【００９１】
膨張機一体型圧縮機１０は、上記第１実施形態と同様に斜板型のポンプモータ機構１００を有しており、ピストン１０４（６本）のうち、３本の固定ピストン１０４ａと３本の切替えピストン１０４ｂを備えている。各ピストン１０４の反斜板側には第１吐出室１０７ｃ、第２吐出室１０７ｄ、第１吸入室１０８ｃが設けられている。また、シャフト１０１の端部近傍には、吐出室（本発明の請求項２における低圧部に対応）１０７ｅ、吸入室（本発明の請求項２における高圧部に対応）１０８ｄが設けられている。
【００９２】
固定ピストン１０４ａと対応する作動室Ｖは、第２吐出室１０７ｄ、第１吸入室１０８ｃと連通しており、それぞれの連通部に逆止弁１１０ａが設けられている。また、切替えピストン１０４ｂと対応する作動室Ｖは、第１吐出室１０７ｃ、第１吸入室１０８ｃと連通しており、それぞれの連通部に逆止弁１１０が設けられている。
【００９３】
シャフト１０１の端部側には、図１２に示すロータリバルブ１１２が設けられている。このロータリバルブ１１２は、中心部にシャフト穴１１２ｊが穿設されており、シャフト１０１が挿通されて、シャフト１０１と共に回転可能となるようにしている。尚、ロータリバルブ１１２は、図示しないアクチュエータによって、シャフト１０１の軸方向の各切替え位置（図９、図１０、図１１）への移動を可能としている。
【００９４】
ロータリバルブ１１２の外周側には、吸入室１０８ｄ側の端部からシャフト穴１１２ｊの軸方向に延びる高圧溝１１２ｆと、この高圧溝１１２ｆの位置に対応して半円を描くように延びる低圧溝１１２ｉとが設けられている。そして、低圧溝１１２ｉにおいて高圧溝１１２ｆと逆側となる位置には穴１１２ｂが設けられ、この穴１１２ｂによって低圧溝１１２ｉはシャフト穴１１２ｊと連通している。
【００９５】
そして、ロータリバルブ１１２の外周側と固定ピストン１０４ａの作動室Ｖ、切替えピストン１０４ｂの作動室Ｖは、それぞれ固定側連通ポート１２３、切替え側連通ポート１２４によって連通している。
【００９６】
更に、シャフト１０１の端部にはＬ字状の吐出室連通穴１０１ｂが設けられており、この吐出室連通穴１０１ｂの一方は吐出室１０７ｅと連通し、他方はロータリバルブ１１２の穴１１２ｂと連通している。
【００９７】
上記膨張機一体型圧縮機１０は、流路切替え弁３５を介して、放熱器１１、蒸発器１４、加熱器３０と接続されている。ここで流路切替え弁３５は、図９、図１０、図１１に示すように、内部の弁体が３ヶ所の切替え位置に移動され、以下の接続流路の流れを切替える。
【００９８】
蒸発器１４の下流側は、膨張機一体型圧縮機１０の第１吸入室１０８ｃに接続され（破線表示を含む）、第１吐出室１０７ｃ、第２吐出室１０７ｄから流路切替え弁３５を介して（破線表示を含む）放熱器１１に接続されている。また、吐出室１０７ｅは、放熱器１１に接続されている。更に、加熱器３０の下流側は、吸入室１０８ｄに接続されると共に、加熱器３０から分岐する流路が流路切替え弁３５に接続されている。
【００９９】
次に、上記構成に基づく本実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機１０の作動について説明する。
【０１００】
１．ポンプモード
このモードは上記第１実施形態と同様に、シャフト１０１に回転力を与えることによりポンプモータ機構１００のピストン１０４（固定ピストン１０４ａ、切替えピストン１０４ｂのすべて）を往復運動させて冷媒を吸入圧縮する運転モードである。
【０１０１】
具体的には、流路切替え弁３５を図９に示す位置に切替え、液ポンプ３２を停止させる。また、三方弁２１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３０側に循環させないようにする。また、図示しないアクチュエータによって、図９に示すように、ロータリバルブ１１２を紙面右側に移動させて、固定側連通ポート１２３および切替え側連通ポート１２４がロータリバルブ１１２の外周面によって閉塞されるようにする。
【０１０２】
これにより、固定ピストン１０４ａにおいては、蒸発器１４からの低圧冷媒が第１吸入室１０８ｃを経て、作動室Ｖにて圧縮される。尚、圧縮された高圧冷媒は、第２吐出室１０７ｄから流路切替え弁３５を経て放熱器１１側に吐出される。
【０１０３】
一方、切替えピストン１０４ｂにおいては、固定ピストン１０４ａ側と同様に、蒸発器１４からの低圧冷媒が第１吸入室１０８ｃを経て、作動室Ｖにて圧縮される。尚、圧縮された高圧冷媒は、第１吐出室１０７ｃから流路切替え弁３５を経て放熱器１１側に吐出される。そして、ポンプモータ機構１００の容量は、必要とされる圧縮冷媒量に応じて斜板１０２の傾斜角θを変化させることで調整される。
【０１０４】
尚、シャフト１０１に回転力を与えるに際には、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋いでエンジン２０の動力により回転力を与える場合と、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離して回転電機２００により回転力を与える場合とがある。
【０１０５】
２．ポンプ、モータモード
このモードは、上記第１実施形態と同様に、必要とされる圧縮冷媒量が少なくて済む場合に、固定ピストン１０４ａにおいて冷媒圧縮を行いつつ、加熱器３０にて加熱された高圧の過熱蒸気冷媒を切替えピストン１０４ｂに導入して、その作動室Ｖにて膨脹させて切替えピストン１０４ｂを往復運動させてシャフト１０１を回転させることにより、機械的出力を得るものである。
【０１０６】
尚、本実施形態では、得られた機械的出力により固定ピストン１０４ａの駆動をアシストし、更にその機械的出力に余剰がある場合は、回転電機２００により発電し、その発電された電力を蓄電器に蓄えるようにしている。
【０１０７】
具体的には、流路切替え弁３５を図１０に示す位置に切替え、液ポンプ３２を作動させる。また、三方弁２１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３０側に循環させるようにする。また、図示しないアクチュエータによって、図１０に示すように、ロータリバルブ１１２を紙面左側に移動させて、高圧溝１１２ｆと切替え側連通路１２４との位置が一致するようにする（尚、固定側連通路１２３は閉塞されたままである）。
【０１０８】
これにより、固定ピストン１０４ａにおいては、上記ポンプモードと同様の作動となり、蒸発器１４からの低圧冷媒は、作動室Ｖにて圧縮され、流路切替え弁３５を介して放熱器１１側に吐出される（図１０中の破線黒矢印）。
【０１０９】
一方、切替えピストン１０４ｂにおいては、上死点から下死点側に摺動する時に、加熱器３０からの高圧の過熱蒸気冷媒（図１０中の白矢印）が吸入室１０８ｄから高圧溝１１２ｆ、切替え側連通ポート１２４を経て、作動室Ｖに流入される。そして、切替え側連通ポート１２４は、ロータリバルブ１１２の外周面によって閉塞され、過熱蒸気冷媒は作動室Ｖで膨張し、切替えピストン１０４ｂを下死点側に変位させ、シャフト１０１を回転させる。更に、切替えピストン１０４ｂが下死点から上死点側に摺動する時に、切替え側連通ポート１２４は低圧溝１２２ｉに連通し、膨脹を終えて圧力が低下した冷媒は、低圧溝１１２ｉの穴１１２ｂを経てシャフト１０１の吐出室連通穴１０１ｂに流入して、吐出室１０７ｅから放熱器１１側に流出する（図１０中の白矢印）。
【０１１０】
この時、第１吐出室１０７ｃに流入される高圧の過熱蒸気冷媒（図１０中の破線白矢印）によって、逆止弁１１０は閉じられ、作動室Ｖからこの第１吐出室１０７ｃへの冷媒の逆流が防止されることになる。
【０１１１】
これにより、過熱蒸気冷媒の膨脹により作動室Ｖの体積が拡大するように切替えピストン１０４ｂが変位してシャフト１０１を回転させると共に、切替え側連通路１２４と高圧溝１１２ｆ、あるいは切替え側連通路１２４と低圧溝１１２ｉの連通がシャフト１０１（ロータリバルブ１１２）の回転に伴って機械的に連動して切替わるので、各切替えピストン１０４ｂにおいて連続的に過熱蒸気冷媒が膨脹する。
【０１１２】
３．モータモード
このモードは、上記第１実施形態に対して新たに追加されるモードであり、蒸気圧縮式冷凍機において冷媒の圧縮が不要となる場合に、加熱器３０にて加熱された高圧の過熱蒸気冷媒を固定ピストン１０４ａおよび切替えピストン１０４ｂのすべてに導入して、各作動室Ｖにて膨脹させてすべてのピストン１０４を往復運動させてシャフト１０１を回転させることにより、機械的出力を得るものである。
【０１１３】
尚、本実施形態では、得られた機械的出力により回転電機２００により発電し、その発電された電力を蓄電器に蓄えるようにしている。
【０１１４】
具体的には、流路切替え弁３５を図１１に示す位置に切替え、液ポンプ３２を作動させる。また、三方弁２１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３０側に循環させるようにする。また、図示しないアクチュエータによって、図１１に示すように、ロータリバルブ１１２を紙面左側（３ヶ所の切替え位置の一番左側）に移動させて、高圧溝１１２ｆ、低圧溝１１２ｉがそれぞれ固定側連通路１２３、切替え側連通路１２４の位置に一致するようにする。
【０１１５】
これにより、切替えピストン１０４ｂにおいては、上記ポンプ、モータモード実行時と同様の作動を行う。即ち、加熱器３０からの高圧の過熱蒸気冷媒は吸入室１０８ｄから流入して作動室Ｖで膨張し、切替えピストン１０４ｂを下死点側に変位させ、シャフト１０１を回転させる。更に、膨脹を終えて圧力が低下した冷媒は、吐出室１０７ｅから放熱器１１側に流出する（図１１中の白矢印）。
【０１１６】
一方、固定ピストン１０４ａにおいては、固定ピストン１０４ａが上死点から下死点側に摺動する時に、加熱器３０からの高圧の過熱蒸気冷媒（図１１中の白矢印）が吸入室１０８ｄから高圧溝１１２ｆ、固定側連通ポート１２３を経て、作動室Ｖに流入される。そして、固定側連通ポート１２３は、ロータリバルブ１１２の外周面によって閉塞され、過熱蒸気冷媒は作動室Ｖで膨張し、切替えピストン１０４ａを下死点側に変位させ、シャフト１０１を回転させる。更に、固定ピストン１０４ｂａが下死点から上死点側に摺動する時に、固定側連通ポート１２３は低圧溝１２２ｉに連通し、膨脹を終えて圧力が低下した冷媒は、低圧溝１１２ｉの穴１１２ｂを経てシャフト１０１の吐出室連通穴１０１ｂに流入して、吐出室１０７ｅから放熱器１１側に流出する（図１１中の白矢印）。
【０１１７】
この時、第２吐出室１０７ｄに流入される高圧の過熱蒸気冷媒（図１１中の破線白矢印）によって、逆止弁１１０ａは閉じられ、作動室Ｖからこの第２吐出室１０７ｄへの冷媒の逆流が防止されることになる。
【０１１８】
これにより、過熱蒸気冷媒の膨脹により作動室Ｖの体積が拡大するようにすべてのピストン１０４が変位してシャフト１０１を回転させると共に、切替え側連通路１２４、固定側連通路１２３と、高圧溝１１２ｆ、低圧溝１１２ｉとの連通がシャフト１０１（ロータリバルブ１１２）の回転に伴って機械的に連動して切替わるので、すべてのピストン１０４において連続的に過熱蒸気冷媒が膨脹する。
【０１１９】
尚、このモータモード実行時において、エンジン２０からの廃熱量が少なく過熱蒸気冷媒量が少ない時には、シャフト１０１の回転数、つまりロータ２２０の回転数が低下して回転電機２００での発電量（発電効率）が低下するので、ポンプモータ機構１００の容量を斜板１０２によって低下させて、ロータ２２０の回転数を増大させて所定の発電量（発電効率）を維持するようにする。
【０１２０】
逆に、過熱蒸気冷媒量が過度に多いときには、ポンプモータ機構１００の容量を斜板１０２によって増大させて、ロータ２２０の回転数を減少させて所定の発電量（発電効率）を維持するようにする。
【０１２１】
以上の構成および作動説明より、本第２実施形態においては、上記第１実施形態の作用効果に加えて、ポンプモードが不要な時には、モータモードのみの実行も可能となり、このモータモードのみの実行によって機械的エネルギーを最大限得ることができる。
【０１２２】
（その他の実施形態）
上記第１、第２実施形態においては、ポンプモータ機構１００を斜板１０２の片側にピストン１０４が配設される片斜板型のものとして説明したが、これに限らず、斜板１０２の両側に配設される両斜板型のものとしても良い。
【０１２３】
また、断続可能に動力を伝達する動力伝達部として、電磁クラッチ３００を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばワンウェイクラッチ等であっても良い。
【０１２４】
また、膨脹機一体型圧縮機１０にて回収したエネルギーを蓄電器にて蓄えたが、フライホィールによる運動エネルギー又はバネにより弾性エネルギー等の機械的エネルギーとして蓄えても良い。
【０１２５】
また、ランキンサイクルを備える車両用蒸気圧縮式冷凍機に本発明に係る流体機械を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【０１２６】
また、弁機構１１１は、上述の実施形態に示されたものに限定されるものではなく、例えば電気信号に基づいて作動する弁機構を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるランキン蒸気圧縮式冷凍機であり、ポンプモード実行時の冷媒流れを示す模式図である。
【図２】図１におけるランキン蒸気圧縮式冷凍機であり、ポンプ、モータモード実行時の冷媒流れを示す模式図である。
【図３】図１における膨脹機一体型圧縮機であり、ポンプモード実行時を示す断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。
【図６】図３におけるロータリバルブの外観を示す斜視図である。
【図７】図１における膨脹機一体型圧縮機であり、ポンプ、モータモード実行時を示す断面図である。
【図８】図７におけるＣ−Ｃ部を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態におけるランキン蒸気圧縮式冷凍機であり、ポンプモード実行時の冷媒流れを示す模式図である。
【図１０】図９におけるランキン蒸気圧縮式冷凍機であり、ポンプ、モータモード実行時の冷媒流れを示す模式図である。
【図１１】図９におけるランキン蒸気圧縮式冷凍機であり、モータモード実行時の冷媒流れを示す模式図である。
【図１２】図９におけるロータリバルブの外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１２８】
２０  エンジン
３５  流路切替え弁
１０  膨張機一体型圧縮機（流体機械）
１０１  シャフト
１０２  斜板（変換機構）
１０３  シュー（変換機構）
１０４  ピストン
１０４ａ  固定ピストン（残りのピストン）
１０４ｂ  切替えピストン（一部のピストン）
１０７  切替えピストン吐出室（高圧部）
１０７ｅ  吐出室（低圧部）
１０８ｄ  吸入室（高圧部）
１１０  逆止弁
１１１  弁機構
１１２  弁体
１１３  電磁弁（アクチュエータ）
１１４  背圧室（アクチュエータ）
１１５  バネ（アクチュエータ）
１１９  低圧側口（低圧部）
２００…回転電機（モータジェネレータ）
３００…電磁クラッチ（動力伝達部）
【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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【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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