(57)【要約】【課題】回転子を増速させることができながらも、駆動軸は増速させずに済み、膨張機における気密の信頼性を確保することができる複合流体機械を提供すること。【解決手段】複合流体機械１１は、駆動軸２１の回転によって駆動され作動流体を吐出するギヤポンプ３０、作動流体の膨張に伴い駆動軸２１を回転させることで機械的エネルギーを出力する膨張機４０、及び回転子２０ａを回転させることで発電する発電機２０を有する。複合流体機械１１は、エンジンと駆動軸２１を互いに動力伝達可能に連結する電磁クラッチ３１を有し、ランキンサイクル装置６０に用いられる。複合流体機械１１において、回転子２０ａは、駆動軸２１に相対回転可能に支持されている。さらに、複合流体機械１１には、ギヤポンプ３０の駆動によって、回転子２０ａを駆動軸２１の回転数よりも多くの回転数で回転させる増速機構Ｄが設けられている。【選択図】図１
2012202213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸の回転によって駆動され作動流体を昇圧して吐出するポンプ、
前記作動流体の膨張に伴い前記駆動軸を回転させることで機械的エネルギーを出力する膨張機、
及び回転子を回転させることで発電する発電機を有するとともに、
外部駆動源と前記駆動軸を互いに動力伝達可能に連結する動力伝達機構を有し、
前記ポンプ、及び前記膨張機を有する回路を備えたランキンサイクル装置に用いられる複合流体機械であって、
前記回転子は、前記駆動軸に相対回転可能に支持されるとともに、
前記ポンプの駆動によって、前記回転子を前記駆動軸の回転数よりも多くの回転数で回転させる増速機構が設けられていることを特徴とする複合流体機械。
【請求項２】
前記増速機構は、前記ポンプの駆動に伴い回転する主動ギヤと、該主動ギヤに噛合連結されるとともに、前記回転子と一体回転する従動ギヤとからなる歯車機構を有する請求項１に記載の複合流体機械。
【請求項３】
前記ポンプは、前記駆動軸と一体回転するポンプ用主動ギヤと、前記ポンプ用主動ギヤに噛合連結されたポンプ用従動ギヤとからなるギヤポンプであり、前記ポンプ用従動ギヤには前記歯車機構の前記主動ギヤが一体回転可能に連結されており、前記増速機構は、前記ギヤポンプと前記歯車機構とから構成されている請求項２に記載の複合流体機械。
【請求項４】
前記動力伝達機構は、前記外部駆動源からの動力を断続的に伝達する電磁クラッチである請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の複合流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ、膨張機、及び発電機を有するとともに、外部駆動源と駆動軸を互いに動力伝達可能に連結する動力伝達機構を有し、ランキンサイクル装置に用いられる複合流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の複合流体機械としては、例えば特許文献１に開示の流体機械が挙げられる。特許文献１の流体機械は、駆動軸に対し、ポンプユニット（ポンプ）の内歯、膨張ユニット（膨張機）の軸部、及び発電ユニット（発電機）の回転子が一体に連結されるとともに、駆動軸にはエンジンからの動力を伝達する動力伝達ユニット（動力伝達機構）が連結されている。そして、発電ユニットは、駆動軸の回転と一体で回転子が回転することにより発電するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７４８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発電ユニットを高効率で発電させるには、発電ユニットの回転子を高回転で回転させる（増速させる）ことが必要になり、例えば、エンジンにおけるクランク軸の回転数よりも多くの回転数で回転子、すなわち駆動軸を回転させる必要がある。エンジンからの動力が動力伝達ユニットである電磁クラッチを介して駆動軸に伝達される場合において、回転子の増速を可能にするには、電磁クラッチのプーリ径に対し、クランク軸に連結されたプーリのプーリ径を大きくするか、クランク軸に連結されたプーリのプーリ径に対し、電磁クラッチのプーリ径を小さくする必要がある。さらには、クランク軸のプーリと駆動軸のプーリとを、中継プーリを介して連結し、中継プーリのプーリ径を調節することが考えられる。
【０００５】
しかし、クランク軸に連結されたプーリのプーリ径を大きくすることは、エンジン設置スペースの制限があることから困難であり、電磁クラッチのプーリ径を小さくすることは、動力伝達ユニットの構成上、困難である。また、回転子を増速させることができたとしても、回転子の増速に伴い駆動軸も増速され、膨張ユニットも回転子と同じ増速された回転数で駆動されることとなる。その結果、膨張ユニットにおける気密の信頼性確保が困難になってしまう。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、回転子を増速させることができながらも、駆動軸は増速させずに済み、膨張機における気密の信頼性を確保することができる複合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】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動軸の回転によって駆動され作動流体を昇圧して吐出するポンプ、前記作動流体の膨張に伴い前記駆動軸を回転させることで機械的エネルギーを出力する膨張機、及び回転子を回転させることで発電する発電機を有するとともに、外部駆動源と前記駆動軸を互いに動力伝達可能に連結する動力伝達機構を有し、前記ポンプ、及び前記膨張機を有する回路を備えたランキンサイクル装置に用いられる複合流体機械に関する。そして、この複合流体機械において、前記回転子は前記駆動軸に相対回転可能に支持されるとともに、前記ポンプの駆動によって、前記回転子を前記駆動軸の回転数よりも多くの回転数で回転させる増速機構が設けられている。
【０００８】
これによれば、増速機構によって回転子を駆動軸の回転数よりも多くの回転数で回転させながらも、回転子は駆動軸に対し相対回転することから、増速機構を設けても駆動軸の回転数は多くならない。よって、増速機構を用いて発電機を高効率で発電させながらも、駆動軸は増速されないため、膨張機における気密の信頼性を確保することができる。
【０００９】
また、前記増速機構は、前記ポンプの駆動に伴い回転する主動ギヤと、該主動ギヤに噛合連結されるとともに、前記回転子と一体回転する従動ギヤとからなる歯車機構を有していてもよい。
【００１０】
これによれば、主動ギヤと従動ギヤの歯車比を調節することで、増速機構による増速比を簡単に調節することができる。
また、前記ポンプは、前記駆動軸と一体回転するポンプ用主動ギヤと、前記ポンプ用主動ギヤに噛合連結されたポンプ用従動ギヤとからなるギヤポンプであり、前記ポンプ用従動ギヤには前記歯車機構の前記主動ギヤが一体回転可能に連結されており、前記増速機構が、前記ギヤポンプと前記歯車機構とから構成されていてもよい。
【００１１】
これによれば、ギヤポンプにおける歯車比と、歯車機構における歯車比を調節することで、より微細に増速比を設定することができる。
また、前記動力伝達機構は、前記外部駆動源からの動力を断続的に伝達する電磁クラッチであってもよい。
【００１２】
これによれば、電磁クラッチを制御して、外部駆動源と駆動軸とを非連結とすることで、膨張機で得られた余剰な機械的エネルギーのうち外部駆動源の回転に費やす分を代わりに発電機に費やし、高効率で発電することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転子を増速させることができながらも、駆動軸は増速させずに済み、膨張機における気密の信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の複合流体機械を示す図。
【図２】（ａ）は実施形態のランキンサイクル装置を示す模式図、（ｂ）はエンジンと複合流体機械との連結状態を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図２にしたがって説明する。
図１に示すように、車両に搭載される複合流体機械１１のハウジング１２は、筒状をなすセンタハウジング１３と、このセンタハウジング１３の一端（図１では左端）に接合されたフロントハウジング１４と、センタハウジング１３の他端（図１では右端）に接合されたリヤハウジング１５と、から形成されている。センタハウジング１３の内周面には、センタハウジング１３内に向けて延びる仕切壁１３ａが形成されるとともに、この仕切壁１３ａによってハウジング１２内が２つの空間に仕切られている。また、仕切壁１３ａとリヤハウジング１５との間の空間であって、センタハウジング１３の内周面には、筒状をなす支持ブロック２５が固設されている。
【００１６】
フロントハウジング１４、及び支持ブロック２５には、駆動軸２１が軸受１６を介して回転可能に支持されている。また、仕切壁１３ａの内周面には、第１シール部材２４ａが装着されるとともに、第１シール部材２４ａによって、仕切壁１３ａの内周面と駆動軸２１の周面との間が気密にシールされている。さらに、支持ブロック２５の内周面には、第２シール部材２４ｂが装着されるとともに、第２シール部材２４ｂによって、支持ブロック２５の内周面と駆動軸２１の周面との間が気密にシールされている。
【００１７】
駆動軸２１におけるフロントハウジング１４からの突出端には、動力伝達機構としての電磁クラッチ３１が設けられている。そして、図２（ｂ）に示すように、駆動軸２１は、電磁クラッチ３１及びベルトＢを介して外部駆動源としてのエンジンＥのクランクプーリ３６ａに作動連結されている。
【００１８】
次に、電磁クラッチ３１について説明する。図１に示すように、フロントハウジング１４には、駆動軸２１に沿って突出する突出筒部１４ａが形成されるとともに、この突出筒部１４ａの外周側には、ラジアル軸受け３２ａを介してロータ（プーリ）３２が回転可能に支持されている。ロータ３２は磁性材より筒状に形成されるとともに、ロータ３２の外周面にはベルト掛け部３２ｂが形成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、ロータ３２（ベルト掛け部３２ａ）と、エンジンＥのクランクプーリ３６ａにはベルトＢが掛け渡されるとともに、クランクプーリ３６ａの回転がベルトＢを介してロータ３２に伝達可能になっている。なお、ロータ３２の外径は、クランクプーリ３６ａの外径より若干小さくなっている。
【００１９】
図１に示すように、ロータ３２内には、磁性材よりなる電磁コイル３３が収容されている。図２（ａ）に示すように、電磁クラッチ３１における電磁コイル３３は、ＥＣＵ３４の制御により通電の切換が可能に構成されている。また、図１に示すように、駆動軸２１の先端部には筒状をなすハブ３５がスプライン嵌合されるとともに、ハブ３５はボルト３８によって駆動軸２１に一体回転可能に締結されている。このハブ３５の外周側には、環状の磁性材製のアーマチャ３７が、ロータ３２と対向するように固定されている。
【００２０】
そして、電磁クラッチ３１において、電磁コイル３３への通電によって励磁され、その電磁力に基づく吸引力がアーマチャ３７に作用すると、アーマチャ３７はロータ３２に吸着されるようになっている。その結果、ロータ３２とハブ３５とが連結され、電磁クラッチ３１を介して、エンジンＥからの動力（クランク軸３６の回転動力）が駆動軸２１に伝達可能となる。
【００２１】
一方、電磁コイル３３への通電を遮断すると、図示しないバネの弾性力によって、アーマチャ３７はロータ３２から離反する方向へ移動するようになっている。その結果、電磁クラッチ３１は非連結状態となり、ロータ３２とハブ３５との連結が解除され、エンジンＥ（クランク軸３６）から駆動軸２１への動力伝達は不可能となる。
【００２２】
複合流体機械１１における仕切壁１３ａよりフロントハウジング１４側において、駆動軸２１の外周側には、回転子２０ａが一対の軸受２９を介して相対回転可能に支持されている。このため、駆動軸２１と回転子２０ａとは、独立して回転可能になっている。よって、エンジンＥからの動力が電磁クラッチ３１を介して駆動軸２１に伝達され、駆動軸２１が回転しても、回転子２０ａは回転しないようになっている。逆に、回転子２０ａが回転している状態では、駆動軸２１は回転子２０ａと連れ周りしないようになっている。
【００２３】
また、ハウジング１２の内周面には、固定子２０ｂが回転子２０ａを取り囲むように固定されるとともに、この固定子２０ｂはステータ２０ｃと、このステータ２０ｃに巻装されたコイル２０ｄとからなる。そして、回転子２０ａが回転されることでステータ２０ｃのコイル２０ｄに電力が生じるようになっている。よって、複合流体機械１１において、仕切壁１３ａよりフロントハウジング１４側には、回転子２０ａの回転によって発電する発電機（オルタネータ）２０が設けられている。図２（ａ）に示すように、発電機２０にはインバータ２２を介してバッテリ２３が接続されるとともに、発電機２０で生じた電力はインバータ２２を介してバッテリ２３に蓄電されるようになっている。また、インバータ２２にはＥＣＵ３４が信号接続されている。
【００２４】
図１に示すように、仕切壁１３ａのリヤハウジング１５側（図１では右側）の面には、駆動軸２１を取り囲むように凹部１３ｃが形成されている。そして、仕切壁１３ａのリヤハウジング１５側の面にサイドプレート１７が固着されることにより、凹部１３ｃが閉鎖されて仕切壁１３ａとサイドプレート１７との間にポンプ室１８が区画されている。また、ポンプ室１８にはポンプ用従動ギヤ１９が収容されるとともに、仕切壁１３ａとサイドプレート１７には、ポンプ用従動ギヤ１９の軸部１９ａが回転可能に支持されている。また、ポンプ室１８内には、駆動軸２１に取着されたポンプ用主動ギヤ２１ａが収容されている。
【００２５】
そして、ポンプ室１８では、ポンプ用従動ギヤ１９とポンプ用主動ギヤ２１ａとが互いに噛合された状態で配設されるとともに、ポンプ室１８と、ポンプ用従動ギヤ１９と、ポンプ用主動ギヤ２１ａとから、ポンプとしてのギヤポンプ３０が形成されている。本実施形態では、ポンプ用主動ギヤ２１ａの歯数は、ポンプ用従動ギヤ１９の歯数より多くなっているとともに、ポンプ用主動ギヤ２１ａの周長（直径）は、ポンプ用従動ギヤ１９の周長（直径）より長くなっている。そして、ポンプ用主動ギヤ２１ａ（駆動軸２１）が１回転する間に、ポンプ用従動ギヤ１９は１回転より多く回転するように、ポンプ用主動ギヤ２１ａとポンプ用従動ギヤ１９の歯車比が設定されている。すなわち、ギヤポンプ３０においては、ポンプ用主動ギヤ２１ａの回転数よりも多くの回転数でポンプ用従動ギヤ１９が回転する（増速する）ようになっている。
【００２６】
センタハウジング１３には、ポンプ室１８に連通する吸入通路（図示せず）が形成されるとともに、図１ではポンプ室１８より上側に、ポンプ室１８に連通する吐出通路１３ｅが形成されている。この吐出通路１３ｅはセンタハウジング１３の外面（上面）に開口している。また、仕切壁１３ａに設けられた第１シール部材２４ａと、サイドプレート１７に設けられた第２シール部材２４ｂによって、ポンプ室１８は駆動軸２１の軸方向から挟まれており、これら第１及び第２シール部材２４ａ，２４ｂによって、駆動軸２１の周面に沿ったポンプ室１８からの作動流体の漏れが抑制される。
【００２７】
ハウジング１２内において、仕切壁１３ａとリヤハウジング１５との間の空間には、上述のように支持ブロック２５が固設されるとともに、支持ブロック２５とリヤハウジング１５の間にスクロール式の膨張機４０が設けられている。膨張機４０を駆動させる駆動軸２１は、支持ブロック２５を貫通して膨張機４０側に突出している。
【００２８】
支持ブロック２５を貫通した駆動軸２１の先端には、駆動軸２１の中心軸Ｌに対して偏心した位置に偏心軸４１が設けられるとともに、偏心軸４１は駆動軸２１の回転により中心軸Ｌの周りを公転するようになっている。偏心軸４１にはブッシュ４２が固定されるとともに、ブッシュ４２は偏心軸４１と共に中心軸Ｌの周りを公転するようになっている。このブッシュ４２には軸受４３を介して可動スクロール４４が回転可能に支持されるとともに、カウンタウェイト４５が固定されている。
【００２９】
膨張機４０を構成する可動スクロール４４は、軸受４３に支持された円盤状をなす可動側端板４４ａと、この可動側端板４４ａから突設された渦巻状の可動側渦巻壁４４ｂとからなる。また、支持ブロック２５よりリヤハウジング１５側には、固定スクロール４６が可動スクロール４４と対向し、かつ可動スクロール４４を囲むように固設されている。
【００３０】
固定スクロール４６は、円盤状をなす固定側端板４６ａと、この固定側端板４６ａから可動スクロール４４に向けて突設された渦巻状の固定側渦巻壁４６ｂとを一体に備えている。そして、可動スクロール４４の可動側渦巻壁４４ｂと、固定スクロール４６の固定側渦巻壁４６ｂとは互いに噛み合わされており、可動スクロール４４と固定スクロール４６の間には容積変更可能な膨張室４７が区画される。
【００３１】
また、固定スクロール４６における固定側端板４６ａの中央部には吸入口４６ｃが形成されている。固定側端板４６ａとリヤハウジング１５との間には、吸入室４８が区画されるとともに、この吸入室４８には吸入口４６ｃを介して膨張前の膨張室４７に連通している。また、リヤハウジング１５には、吸入室４８に連通する吸入ポート１５ａが形成されている。さらに、固定スクロール４６の内周面と、可動スクロール４４における可動側渦巻壁４４ｂの最外周面との間には吐出室５０が区画形成されるとともに、センタハウジング１３には吐出室５０に連通する吐出ポート１３ｇが形成されている。
【００３２】
そして、膨張機４０では、膨張室４７の膨張によって可動スクロール４４が回転するとともに、可動スクロール４４の回転に伴い駆動軸２１を回転させるようになっている。なお、第２シール部材２４ｂにより、駆動軸２１の周面と支持ブロック２５の内周面との間がシールされ、膨張機４０の気密性が確保されている。
【００３３】
次に、上記複合流体機械１１が組み込まれたランキンサイクル装置６０について説明する。図１及び図２に示すように、複合流体機械１１の吐出通路１３ｅには第１流路６０ａを介して熱交換器６２の吸熱器６２ａが接続されている。熱交換器６２は、吸熱器６２ａに加え放熱器６２ｂを備える。この放熱器６２ｂは、排熱源としてのエンジンＥに接続された冷却水循環経路６５上に設けられている。冷却水循環経路６５上にはラジエータ６５ａが設けられている。
【００３４】
熱交換器６２における吸熱器６２ａの流出側には、第２流路６０ｃを介して膨張機４０における吸入ポート１５ａが接続されている。また、膨張機４０の吐出ポート１３ｇには、第３流路６０ｄを介して凝縮器６１が接続されている。凝縮器６１の流出側には第４流路６０ｅを介してギヤポンプ３０の吸入通路（図示せず）が接続されている。そして、ランキンサイクル装置６０は、ギヤポンプ３０と、熱交換器６２と、膨張機４０と、凝縮器６１とを順次接続してなる回路を備える。
【００３５】
次に、複合流体機械１１に設けられた増速機構Ｄについて説明する。
図１に示すように、ポンプ用従動ギヤ１９の軸部１９ａにおいて、仕切壁１３ａを貫通して発電機２０側に突出した端部には、主動ギヤ７１が一体回転可能に連結されている。そして、この主動ギヤ７１は、ギヤポンプ３０の駆動に伴うポンプ用従動ギヤ１９の回転に連動して一体回転するようになっている。
【００３６】
また、発電機２０の回転子２０ａにおいて、仕切壁１３ａ側の端面には、従動ギヤ７２が一体回転可能に固定されるとともに、この従動ギヤ７２は主動ギヤ７１に噛合連結されている。また、従動ギヤ７２は、駆動軸２１を取り囲むように回転子２０ａの端面に固定されている。そして、従動ギヤ７２は、ギヤポンプ３０の駆動に連動した主動ギヤ７１の回転により回転するようになっており、その従動ギヤ７２の回転に伴い、回転子２０ａが駆動軸２１に対し相対回転するようになっている。
【００３７】
なお、本実施形態では、主動ギヤ７１の歯数は、従動ギヤ７２の歯数より多くなっているとともに、主動ギヤ７１の周長（直径）は、従動ギヤ７２の周長（直径）より長くなっている。そして、主動ギヤ７１が１回転する間に、従動ギヤ７２は１回転より多く回転するように、主動ギヤ７１と従動ギヤ７２の歯車比が設定されている。すなわち、ギヤポンプ３０の駆動に連動して主動ギヤ７１が回転すると、その主動ギヤ７１の回転数よりも多くの回転数で従動ギヤ７２（回転子２０ａ）が回転する（増速する）ようになっている。
【００３８】
また、本実施形態のギヤポンプ３０において、駆動軸２１の回転に伴いポンプ用主動ギヤ２１ａが回転すると、ポンプ用従動ギヤ１９は、ポンプ用主動ギヤ２１ａよりも多くの回転数で回転（増速）するようにポンプ用主動ギヤ２１ａとポンプ用従動ギヤ１９の歯車比が設定されている。そして、駆動軸２１より増速された回転数でポンプ用従動ギヤ１９が回転するのに連動して、歯車機構Ｆが駆動し、その歯車機構Ｆの従動ギヤ７２はポンプ用従動ギヤ１９より多くの回転数で回転する。
【００３９】
その結果、ギヤポンプ３０（ポンプ用従動ギヤ１９と、ポンプ用主動ギヤ２１ａ）と、歯車機構Ｆ（主動ギヤ７１と、従動ギヤ７２）とにより、回転子２０ａは、駆動軸２１の回転数よりも多くの回転数で回転する。よって、本実施形態では、ギヤポンプ３０と歯車機構Ｆとから、回転子２０ａを、駆動軸２１よりも多くの回転数で回転（増速）させる増速機構Ｄが構成されている。また、本実施形態の複合流体機械１１では、駆動軸２１の軸方向に沿って発電機２０、増速機構Ｄ、ギヤポンプ３０、及び膨張機４０が、この順序で並設されている。
【００４０】
次に、上記構成の複合流体機械１１を用いたランキンサイクル装置６０の作用について説明する。
ランキンサイクル装置６０の起動時、ＥＣＵ３４により、電磁コイル３３が通電によって励磁されると、ロータ３２とハブ３５とが連結され、電磁クラッチ３１を介して、エンジンＥからの動力が駆動軸２１に伝達される。すると、駆動軸２１の回転によってギヤポンプ３０が駆動され、このギヤポンプ３０の駆動に伴い歯車機構Ｆが駆動されるとともに、増速機構Ｄが駆動される。その結果、電磁クラッチ３１を介して駆動軸２１が回転する際、増速機構Ｄによって、回転子２０ａは、駆動軸２１の回転数より多くの回転数で回転し、発電機２０が発電する。
【００４１】
ランキンサイクル装置６０において、ギヤポンプ３０によって吐出された作動流体は、吐出通路１３ｅを経由して、第１流路６０ａから熱交換器６２に導出される。そして、熱交換器６２において、吸熱器６２ａと放熱器６２ｂとの間での熱交換により、作動流体がエンジンＥからの排熱によって加熱されるとともに、熱エネルギーを受け取る。加熱後の作動流体は、第２流路６０ｃを介して吸入ポート１５ａから膨張機４０の膨張室４７に導入されて膨張し、この膨張により膨張機４０が機械的エネルギー（駆動力）を出力する。
【００４２】
そして、この駆動力によって可動スクロール４４が回転し、駆動軸２１が回転されるとともにギヤポンプ３０が駆動される。このときも、ギヤポンプ３０の駆動に伴い歯車機構Ｆが駆動されるとともに、増速機構Ｄが駆動される。その結果、回転子２０ａが、駆動軸２１の回転数より多くの回転数で回転し、発電機２０が発電する。
【００４３】
ランキンサイクル装置６０において、膨張を終えて圧力が低下した高温の作動流体は、吐出室５０に吐出された後、吐出ポート１３ｇを介して第３流路６０ｄへ吐出される。第３流路６０ｄへ吐出された作動流体は、凝縮器６１を通過して液化し、第４流路６０ｅを介して吸入通路からポンプ室１８に導入される。
【００４４】
ランキンサイクル装置６０の起動直後のような回路内の作動流体の圧力が低い場合や、エンジンＥからの排熱量が少ない場合は、膨張機４０によって出力される機械的エネルギーは小さいため、膨張機４０及びギヤポンプ３０はエンジンＥからの動力を主動源として駆動される。
【００４５】
その後、回路内の圧力が十分に上昇した場合や、エンジンＥからの排熱量が多くなった場合は、膨張機４０からの出力のみで、駆動軸２１が予め設定された所定回転数を越えて回転できるようになる。この場合には、膨張機４０から得られる機械的エネルギーの余剰分を発電機２０を介して電気的エネルギーに変換させたり、電磁クラッチ３１を介してエンジンＥの駆動を補助したりする。また、車両の発電要求が高い場合、電磁コイル３３への通電を遮断することにより、ロータ３２とハブ３５を離間させ、電磁クラッチ３１を非連結状態にし、膨張機４０から得られる機械的エネルギーの余剰分を全て電気的エネルギーに効率良く変換させる。
【００４６】
膨張機４０からの出力（機械的エネルギー）のみで駆動軸２１が回転する場合であっても、ギヤポンプ３０が駆動するのに伴い歯車機構Ｆが駆動されるとともに、増速機構Ｄが駆動され、回転子２０ａは、駆動軸２１より多い回転数で回転される。その結果、発電機２０は、エンジンＥからの動力伝達が無い場合でも発電する。このとき、駆動軸２１は膨張機４０からの出力のみで回転子２０ａに対し相対回転し、増速機構Ｄによって増速されない。一方で、回転子２０ａは増速機構Ｄによって駆動軸２１の回転数より多くの回転数で回転し、発電機２０は発電する。
【００４７】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ギヤポンプ３０、膨張機４０、及び発電機２０を一体に備え、エンジンＥからの動力を電磁クラッチ３１を介して駆動軸２１に互いに動力伝達可能に連結された複合流体機械１１において、発電機２０の回転子２０ａを駆動軸２１に相対回転可能に支持した。また、複合流体機械１１に増速機構Ｄを設け、ギヤポンプ３０の駆動によって、回転子２０ａを、駆動軸２１の回転数より多い回転数で回転させるようにした。このため、増速機構Ｄによって発電機２０を高効率で発電させながらも、回転子２０ａは駆動軸２１に対し相対回転することから駆動軸２１の回転数は多くならない。よって、駆動軸２１は増速機構Ｄによって増速されないため、膨張機４０からの作動流体の漏れを抑制する第１シール部材２４ａ及び第２シール部材２４ｂが劣化しにくくなり、気密の信頼性を確保することができる。
【００４８】
（２）電磁クラッチ３１を介してエンジンＥと互いに動力伝達可能に連結された複合流体機械１１に、ギヤポンプ３０の駆動によって駆動する増速機構Ｄを設け、発電機２０を高効率で発電できるようにした。したがって、構成上、小型化できない電磁クラッチ３１を用い、その電磁クラッチ３１のロータ３２が、エンジンＥのクランクプーリ３６ａより若干小径であっても、発電機２０を高効率で発電させることができる。
【００４９】
（３）電磁クラッチ３１を介してエンジンＥと互いに動力伝達可能に連結された複合流体機械１１に、ギヤポンプ３０の駆動によって駆動する増速機構Ｄを設けた。そして、この増速機構Ｄにより、回転子２０ａを、駆動軸２１の回転数より多い回転数で回転させ、発電機２０を高効率で発電できるようにした。したがって、発電機２０を高効率で発電させるために、クランクプーリ３６ａを、電磁クラッチ３１のロータ３２より大径化させて回転子２０ａの回転数を増速させたり、クランクプーリ３６ａとロータ３２の間に中継プーリを設けて回転子２０ａの回転数を増速させる必要がなく、複合流体機械１１が大型化しない。
【００５０】
（４）増速機構Ｄは、ギヤポンプ３０の駆動によって駆動される歯車機構Ｆを備える。そして、歯車機構Ｆの主動ギヤ７１と従動ギヤ７２の歯車比を調節するだけで、回転子２０ａの回転数を簡単に調節することができる。
【００５１】
（５）ポンプとしてギヤポンプ３０を用いるとともに、このギヤポンプ３０と歯車機構Ｆとで増速機構Ｄを構成した。ギヤポンプ３０は、ポンプ用主動ギヤ２１ａとポンプ用従動ギヤ１９とからなるため、各ギヤ１９，２１ａの歯数を調節することで、ギヤポンプ３０での歯車比を調節することができる。また、歯車機構Ｆにおいても、各ギヤ７１，７２の歯数を調節することで、歯車機構Ｆの歯車比を調節することができる。よって、ギヤポンプ３０と歯車機構Ｆを用いることで増速機構Ｄの増速比をより精密に設定することができる。また、ギヤポンプ３０以外のポンプを用いる場合と比べると、増速機構Ｄにおける増速比の調節を容易に行うことができる。
【００５２】
（６）ギヤポンプ３０において、ポンプ用主動ギヤ２１ａ（駆動軸２１）が１回転する間に、ポンプ用従動ギヤ１９は１回転より多く回転するように、ギヤポンプ３０の歯車比を設定した。さらに、主動ギヤ７１が１回転する間に、従動ギヤ７２は１回転より多く回転するように、歯車機構Ｆの歯車比を設定した。このため、ギヤポンプ３０と歯車機構Ｆの両方を利用して回転子２０ａを増速させており、より高回転で回転子２０ａを回転させることができ、発電機２０をより高効率で発電させることができる。
【００５３】
（７）エンジンＥと複合流体機械１１とを電磁クラッチ３１で互いに動力伝達可能に連結した。そして、エンジンＥからの排熱量が大きくなる等して、膨張機４０の出力のみでギヤポンプ３０を駆動させることができる場合は、電磁クラッチ３１を制御して、エンジンＥと複合流体機械１１とを非連結とすることで、発電機２０で高効率で発電することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、ポンプはギヤポンプ３０の他の形態のポンプ、例えば、ルーツポンプとしてもよい。この場合、駆動軸２１に、ルーツポンプの主動ロータが連結されるとともに、従動ロータの従動軸に歯車機構Ｆの主動ギヤ７１が一体回転可能に連結される。さらに、主動ギヤ７１に従動ギヤ７２が噛合連結される。この場合、歯車機構Ｆのみで増速機構Ｄが構成される。
【００５５】
○  実施形態では、複合流体機械１１をランキンサイクル装置６０のみに用いたが、複合流体機械１１に圧縮部及びクラッチ機構を一体に設けて、冷凍サイクルを並設してもよい。
【００５６】
○  実施形態では、駆動軸２１の軸方向に沿って、発電機２０、増速機構Ｄ、ギヤポンプ３０、及び膨張機４０を、この順で並設したが、この並びは変更してもよく、例えば、駆動軸２１の軸方向に沿って、増速機構Ｄ、ギヤポンプ３０、発電機２０、及び膨張機４０の順としてもよい。
【００５７】
○  実施形態では、動力伝達機構として電磁クラッチ３１に具体化したが、ＥＣＵ３４の制御によりエンジンＥからの動力を断続的にできるのであれば他の態様に変更してもよい。
【００５８】
○  実施形態では、ギヤポンプ３０及び歯車機構Ｆから増速機構Ｄを構成して回転子２０ａを増速させたが、ギヤポンプ３０におけるポンプ用従動ギヤ１９とポンプ用主動ギヤ２１ａの歯車比を同じにし、歯車機構Ｆのみからなる増速機構で回転子２０ａの回転数を増速させてもよい。又は、歯車機構Ｆの主動ギヤ７１と従動ギヤ７２の歯車比を同じにし、ギヤポンプ３０におけるポンプ用従動ギヤ１９とポンプ用主動ギヤ２１ａの歯車比を調節し、ギヤポンプ３０の歯車比のみを用いた増速機構で回転子２０ａの回転数を増速させてもよい。
【００５９】
○  実施形態では、放熱器６２ｂは、排熱源としてのエンジンＥに接続された冷却水循環経路６５上に設けられていたが、エンジンＥに接続された排ガス経路上に設けられていてもよい。
【００６０】
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。
（イ）駆動軸の回転に伴い作動流体を昇圧して吐出するポンプ、及び前記作動流体を膨張させることで前記駆動軸を回転させ、機械的エネルギーを出力する膨張機を有する回路を備えるランキンサイクル装置であって、前記駆動軸に相対回転可能に支持された回転子、及び該回転子の外周側に配置された固定子を備え、前記回転子の回転に伴い発電する発電機を、を有するとともに、外部駆動源が動力伝達機構を介して前記駆動軸に互いに動力伝達可能に連結され、前記ポンプの駆動に伴い駆動され、前記駆動軸に伝達された回転数よりも多くの回転数で前記回転子を回転させる増速機構を備えることを特徴とするランキンサイクル装置。
【符号の説明】
【００６１】
Ｄ…増速機構、Ｅ…外部駆動源としてのエンジン、Ｆ…歯車機構、１１…複合流体機械、１９…ポンプ用従動ギヤ、２０…発電機、２０ａ…回転子、２１…駆動軸、２１ａ…ポンプ用主動ギヤ、３０…ポンプとしてのギヤポンプ、３１…動力伝達機構としての電磁クラッチ、４０…膨張機、６０…ランキンサイクル装置、７１…主動ギヤ、７２…従動ギヤ。
【図１】
2012202213.tif 000003
【図２】
2012202213.tif 000004