JP2003214102A

JP2003214102A - 廃熱回収機関

Info

Publication number: JP2003214102A
Application number: JP2002010689A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Minemi; 正彦峰見; Hiroyoshi Taniguchi; 弘芳谷口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ランキンサイクル装置を備えた廃熱回収機関
において、作動媒体とオイルとを分離するための分離手
段の個数を最小限に抑える。【解決手段】内燃機関１１１の廃熱を回収するランキ
ンサイクル装置は、膨張機１１３を潤滑するオイルが循
環するオイル循環回路９１を備えており、オイル循環回
路９１に配置した水分離手段１２１でオイルから水を分
離するとともに、作動媒体循環回路１１０に配置したオ
イル分離手段１２２で水からオイルを分離する。水分離
手段１２１で分離された水は水戻し通路１２０を介して
オイル分離手段１２２の上流の作動媒体循環回路１１０
に戻され、オイル分離手段１２２は膨張機１１３から作
動媒体循環回路１１０に排出された水に含まれるオイル
と、水分離手段１２１から作動媒体循環回路１１０に供
給された水に含まれるオイルとを分離し、オイル戻し通
路１４２を介してオイル循環回路９１に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作動媒体循環回路
に沿って蒸発器、膨張機、凝縮器および循環ポンプを配
置したランキンサイクル装置を備えた廃熱回収機関に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ランキンサイクル装置の作動媒体循環回
路を循環する作動媒体に膨張機を潤滑するオイルが混入
すると種々の不具合が発生するため、作動媒体循環回路
における凝縮器の上流側および下流側にそれぞれオイル
分離器を設けたものが、実開昭５１−９９２３６号公報
により公知である。

【０００３】また超極細の繊維で構成したフィルターに
油および水の混合物を供給することにより、繊維に付着
した油滴を粗粒化して水との比重差により水から分離
し、あるいは繊維に付着した水滴を粗粒化して油との比
重差により油から分離する、いわゆるコアレッサー式の
油水分離フィルターが、特開昭６３−１５６５０８号公
報により公知である。

【０００４】また水溶液中に分散した油滴を分離・回収
すべく、疎水性エレメントを有する分離器と、親水性エ
レメントを有する分離器とを直列に接続したものが、特
開平５−３０９２０６号公報により公知である。

【０００５】また本出願人が特願２００１−２０９０５
２号により提案したランキンサイクル装置は、その作動
媒体である水と異なるオイルで膨張機の被潤滑部を潤滑
するものであり、膨張機において水に混入したオイルを
コアレッサー式のオイル分離手段で分離してオイル循環
回路に戻すとともに、膨張機においてオイルに混入した
水をコアレッサー式の水分離手段で分離して作動媒体循
環回路に戻すようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特願２
００１−２０９０５２号により提案されたものは、オイ
ル循環回路に設けた水分離手段が直列に配置された上流
側水分離装置と下流側水分離装置とで構成されている。
上流側水分離装置はオイルに含まれる少量の水を分離す
るもので、水を分離したオイルはオイル循環回路に戻さ
れ、オイルから分離された水は下流側水分離装置に供給
される。上流側水分離装置から排出された水は依然とし
て少量のオイルを含むもので、そのまま作動媒体循環回
路に戻すことができないため、下流側水分離装置におい
て水に含まれる少量のオイルを分離する。即ち、下流側
水分離装置は水に含まれる少量のオイルを分離してオイ
ル循環回路に戻し、オイルを分離した後の水を作動媒体
循環回路に戻すようになっている。

【０００７】一方、作動媒体循環回路に設けたオイル分
離手段は水に含まれる少量のオイルを分離するもので、
水から分離されたオイルはオイル循環回路に戻される。

【０００８】このように、上記特願２００１−２０９０
５２号により提案されたものは、オイル循環回路に設け
た水分離手段が上流側水分離装置と下流側水分離装置と
を必要とするため、作動媒体循環回路に設けたオイル分
離手段を含めて合計３個の分離手段が必要となり、部品
点数の増加、コストの増加、装置の大型化等の原因とな
る問題があった。

【０００９】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、ランキンサイクル装置を備えた廃熱回収機関におい
て、作動媒体とオイルとを分離するための分離手段の個
数を最小限に抑えることを目的とする。

【００１０】

【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に記載された発明によれば、熱機関の廃熱
で液相作動媒体を加熱して高温・高圧の気相作動媒体を
発生させる蒸発器と、蒸発器から供給された気相作動媒
体の熱および圧力を機械エネルギーに変換する膨張機
と、膨張機において降温・降圧した気相作動媒体を冷却
して液相作動媒体に戻す凝縮器と、凝縮器から排出され
た液相作動媒体を蒸発器に供給する循環ポンプとを作動
媒体循環回路上に配置したランキンサイクル装置と；膨
張機の被潤滑部を潤滑したオイルが循環するオイル循環
回路と；膨張機において作動媒体に混入したオイルを分
離してオイル循環回路に戻すべく、作動媒体循環回路上
に配置したオイル分離手段と；膨張機においてオイルに
混入した作動媒体を分離して作動媒体循環回路に戻すべ
く、オイル循環回路上に配置した作動媒体分離手段と；
を備えた廃熱回収機関であって、オイル循環回路上に配
置した作動媒体分離手段で分離した作動媒体を作動媒体
循環回路に戻す作動媒体戻し通路を、作動媒体循環回路
上に配置したオイル分離手段の上流位置に接続したこと
を特徴とする廃熱回収機関が提案される。

【００１１】上記構成によれば、作動媒体循環回路上に
配置したオイル分離手段により、膨張機において作動媒
体に混入したオイルを分離してオイル循環回路に戻すと
ともに、オイル循環回路上に配置した作動媒体分離手段
により、膨張機においてオイルに混入した作動媒体を分
離して作動媒体循環回路に戻すので、作動媒体とオイル
とが混合することにより発生する不具合を解消できるだ
けでなく、作動媒体の量およびオイルの量が減少するの
を防止して補給の必要性を最小限に抑えることができ
る。またオイル循環回路上に配置した作動媒体分離手段
で分離した作動媒体を、作動媒体戻し通路を介して作動
媒体循環回路上に配置したオイル分離手段の上流位置に
戻すので、作動媒体分離手段で分離した作動媒体中に残
留するオイルを作動媒体循環回路上に配置したオイル分
離手段で確実に分離し、作動媒体循環回路を循環する作
動媒体を清浄に保つことができる。このように、作動媒
体循環回路上に配置したオイル分離手段を、膨張機にお
いて作動媒体に混入したオイルの分離に使用するだけで
なく、オイル循環回路上に配置した作動媒体分離手段か
ら作動媒体循環回路に戻された作動媒体に残留するオイ
ルの分離にも併用することで、分離手段の数を最小限に
抑えて部品点数の増加、コストの増加、装置の大型化等
を回避することができる。

【００１２】また請求項２に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、オイル分離手段は所定温度範
囲で作動媒体からオイルを分離する機能を発揮するもの
であり、作動媒体およびオイルの温度が前記所定温度範
囲にある位置に配置されることを特徴とする廃熱回収機
関が提案される。

【００１３】上記構成によれば、作動媒体およびオイル
の温度が所定温度範囲にある位置にオイル分離手段を配
置したので、オイル分離手段の損傷を防止しながらオイ
ルの分離機能を安定して発揮させることができる。

【００１４】また請求項３に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、作動媒体分離手段は所定温度
範囲でオイルから作動媒体を分離する機能を発揮するも
のであり、オイルおよび作動媒体の温度が前記所定温度
範囲にある位置に配置されることを特徴とする廃熱回収
機関が提案される。

【００１５】上記構成によれば、オイルおよび作動媒体
の温度が所定温度範囲にある位置に作動媒体分離手段を
配置したので、作動媒体分離手段の損傷を防止しながら
作動媒体の分離機能を安定して発揮させることができ
る。

【００１６】また請求項４に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、オイル循環回路上に配置した
作動媒体分離手段で分離した作動媒体を作動媒体循環回
路に戻す作動媒体戻し通路を、作動媒体循環回路上に配
置した凝縮器の下流位置に接続したことを特徴とする廃
熱回収機関が提案される。

【００１７】上記構成によれば、作動媒体循環回路上に
配置した凝縮器の下流位置では該作動媒体循環回路を流
れる作動媒体が液相になっているため、作動媒体分離手
段で分離した作動媒体を作動媒体循環回路に合流させた
後に、オイル分離手段によるオイルの分離を確実に行う
ことができる。

【００１８】また請求項５に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、作動媒体循環回路上に配置し
たオイル分離手段の上流側および下流側をバイパス通路
で接続したことを特徴とする廃熱回収機関が提案され
る。

【００１９】上記構成によれば、作動媒体循環回路上に
配置したオイル分離手段の上流側および下流側をバイパ
ス通路で接続したので、作動媒体が清浄であるときに該
作動媒体をバイパス通路に導いてオイル分離手段を迂回
させることで、オイル分離手段において発生する圧損を
回避することができる。

【００２０】また請求項６に記載された発明によれば、
請求項５の構成に加えて、作動媒体戻し通路が作動媒体
循環回路に合流する位置と、バイパス通路が作動媒体循
環回路から分岐する位置との間にオイル濃度センサを配
置し、このオイル濃度センサで検出したオイルの濃度に
基づいてバイパス通路を開閉することを特徴とする廃熱
回収機関が提案される。

【００２１】上記構成によれば、作動媒体戻し通路から
の作動媒体が作動媒体循環回路に合流した後のオイル濃
度をオイル濃度センサで検出し、そのオイル濃度に基づ
いてバイパス通路を開閉するので、作動媒体のオイル濃
度が高い場合に限って該作動媒体がオイル分離手段を通
過するようにし、作動媒体を確実に浄化しながらオイル
分離手段において発生する圧損を最小限に抑えることが
できる。

【００２２】また請求項７に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、オイル循環回路上に配置した
作動媒体分離手段はオイルを貯留するタンクを兼ねるこ
とを特徴とする廃熱回収機関が提案される。

【００２３】上記構成によれば、オイル循環回路上に配
置した作動媒体分離手段がオイルを貯留するタンクを兼
ねるので、オイルを貯留する特別のタンクが不要になっ
て部品点数およびスペースを削減することができる。

【００２４】また請求項８に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、作動媒体循環回路上に配置し
たオイル分離手段の下流側に、作動媒体に含まれる陽イ
オンや溶存気体を除去する作動媒体浄化手段を配置した
ことを特徴とする廃熱回収機関が提案される。

【００２５】上記構成によれば、作動媒体に含まれる陽
イオンや溶存気体を除去する作動媒体浄化手段をオイル
分離手段の下流側に配置したので、オイル分離手段で分
離できなかった陽イオンや溶存気体を作動媒体浄化手段
で除去し、作動媒体が流通する作動媒体循環回路の各部
の汚染や腐食を一層確実に防止することができる。

【００２６】また請求項９に記載された発明によれば、
請求項５の構成に加えて、作動媒体に含まれる陽イオン
や溶存気体を除去する作動媒体浄化手段を作動媒体循環
回路上に配置し、この作動媒体浄化手段の上流側に前記
バイパス通路を合流させたことを特徴とする廃熱回収機
関が提案される。

【００２７】上記構成によれば、作動媒体に含まれる陽
イオンや溶存気体を除去する作動媒体浄化手段の上流側
の作動媒体循環回路にバイパス通路を合流させたので、
オイル分離手段を迂回してバイパス通路を通過した作動
媒体に含まれる陽イオンや溶存気体を作動媒体浄化手段
で除去し、作動媒体が流通する作動媒体循環回路の各部
の汚染や腐食を確実に防止することができる。

【００２８】また請求項１０に記載された発明によれ
ば、請求項１〜請求項９の何れか１項の構成に加えて、
作動媒体分離手段は、オイルに含まれる作動媒体を粗粒
化し、粗粒化した作動媒体とオイルとの比重差により該
作動媒体を分離するものであることを特徴とする廃熱回
収機関が提案される。

【００２９】上記構成によれば、作動媒体分離手段がオ
イルに含まれる作動媒体を粗粒化してオイルとの比重差
により分離するので、少ない圧力損失でオイルから作動
媒体を効果的に分離することができる。

【００３０】また請求項１１に記載された発明によれ
ば、請求項１０の構成に加えて、作動媒体分離手段は、
コアレッサー式のものであることを特徴とする廃熱回収
機関が提案される。

【００３１】上記構成によれば、作動媒体分離手段がコ
アレッサー式のものであるので、少ない圧力損失でオイ
ルから作動媒体を効果的に分離することができる。

【００３２】また請求項１２に記載された発明によれ
ば、請求項１０または請求項１１の構成に加えて、作動
媒体分離手段は疎水性繊維よりなるフィルターエレメン
トを備えたことを特徴とする廃熱回収機関が提案され
る。

【００３３】上記構成によれば、作動媒体分離手段のフ
ィルターエレメントが疎水性繊維で構成されるので、作
動媒体およびオイルの分離能力を高めることができる。

【００３４】また請求項１３に記載された発明によれ
ば、請求項１〜請求項９の何れか１項の構成に加えて、
オイル分離手段は、作動媒体に含まれるオイルを粗粒化
し、粗粒化したオイルと作動媒体との比重差により該オ
イルを分離するものであることを特徴とする廃熱回収機
関が提案される。

【００３５】上記構成によれば、オイル分離手段が作動
媒体に含まれるオイルを粗粒化して作動媒体との比重差
により分離するので、少ない圧力損失で作動媒体からオ
イルを効果的に分離することができる。

【００３６】また請求項１４に記載された発明によれ
ば、請求項１３の構成に加えて、オイル分離手段は、コ
アレッサー式のものであることを特徴とする廃熱回収機
関が提案される。

【００３７】上記構成によれば、オイル分離手段がコア
レッサー式のものであるので、少ない圧力損失で作動媒
体からオイルを効果的に分離することができる。

【００３８】また請求項１５に記載された発明によれ
ば、請求項１３または請求項１４の構成に加えて、オイ
ル分離手段は疎水性繊維よりなるフィルターエレメント
を備えたことを特徴とする廃熱回収機関が提案される。

【００３９】上記構成によれば、オイル分離手段のフィ
ルターエレメントが疎水性繊維で構成されるので、作動
媒体およびオイルの分離能力を高めることができる。

【００４０】また請求項１６に記載された発明によれ
ば、請求項１〜請求項１５の何れか１項の構成に加え
て、オイルは界面活性作用のある極圧添加剤を含まない
疎水性オイルであることを特徴とする廃熱回収機関が提
案される。

【００４１】上記構成によれば、界面活性作用のある極
圧添加剤を含まない疎水性オイルを用いたので、オイル
に含まれる作動媒体を作動媒体分離手段で分離する際
に、オイルの乳化による潤滑性能の低下を防止でき、し
かも作動媒体およびオイルの分離性能を高めることがで
きる。

【００４２】尚、実施例の水および蒸気は本発明の作動
媒体に対応し、実施例の内燃機関１１１は本発明の熱機
関に対応し、実施例の高圧ポンプ１１５は本発明の循環
ポンプに対応し、実施例の水戻し通路１２０は本発明の
作動媒体戻し通路に対応し、実施例の水分離手段１２１
は本発明の作動媒体分離手段に対応し、実施例の水浄化
手段１３２は本発明の作動媒体浄化手段に対応する。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【００４４】図１〜図２５は本発明の一実施例を示すも
ので、図１は膨張機の縦断面図、図２は図１の２−２線
断面図、図３は図１の３部拡大図、図４は図１の４部拡
大断面図（図８の４−４線断面図）、図５は図４の５−
５線矢視図、図６は図４の６−６線矢視図、図７は図４
の７−７線断面図、図８は図４の８−８線断面図、図９
は図４の９−９線断面図、図１０は図１の１０−１０線
矢視図、図１１は図１の１１−１１線矢視図、図１２は
図１０の１２−１２線断面図、図１３は図１１の１３−
１３線断面図、図１４は図１０の１４−１４線断面図、
図１５は出力軸のトルク変動を示すグラフ、図１６は高
圧段の吸入系を示す作用説明図、図１７は高圧段の排出
系および低圧段の吸入系を示す作用説明図、図１８は低
圧段の排出系を示す作用説明図、図１９はランキンサイ
クル装置の全体構成を示す図、図２０は図１９の２０部
拡大図、図２１は図２０の２１−２１線断面図、図２２
は図２０の２２−２２線断面図、図２３は図１９の２３
部拡大図、図２４は水を分離するコアレッサー式フィル
ターの作用を示す図、図２５はオイルを分離するコアレ
ッサー式フィルターの作用を示す図である。

【００４５】先ず、ランキンサイクル装置の膨張機１１
３の概略構造を、図１〜図３に基づいて説明する。

【００４６】膨張機１１３は作動媒体としての高温高圧
蒸気の熱エネルギーおよび圧力エネルギーを機械エネル
ギーに変換して出力するもので、そのケーシング１１
は、ケーシング本体１２と、ケーシング本体１２の前面
開口部にシール部材１３を介して嵌合して複数本のボル
ト１４…で結合される前部カバー１５と、ケーシング本
体１２の後面開口部にシール部材１６を介して嵌合して
複数本のボルト１７…で結合される後部カバー１８とか
ら構成される。ケーシング本体１２の下面開口部に底板
１９がシール部材２０を介して当接し、複数本のボルト
２１…で結合される。またケーシング本体１２の上面に
シール部材２２（図１２参照）を介してブリーザ室隔壁
２３が重ね合わされ、更にその上面にシール部材２４
（図１２参照）を介してブリーザ室カバー２５が重ね合
わされ、複数本のボルト２６…で共締めされる。

【００４７】ケーシング１１の中央を前後方向に延びる
軸線Ｌまわりに回転可能なロータ２７と出力軸２８とが
溶接で一体化されており、ロータ２７の後部がアンギュ
ラボールベアリング２９およびシール部材３０を介して
ケーシング本体１２に回転自在に支持されるとともに、
出力軸２８の前部がアンギュラボールベアリング３１お
よびシール部材３２を介して前部カバー１５に回転自在
に支持される。前部カバー１５の後面に２個のシール部
材３３，３４およびノックピン３５を介して嵌合する斜
板ホルダ３６が複数本のボルト３７…で固定されてお
り、この斜板ホルダ３６にアンギュラボールベアリング
３８を介して斜板３９が回転自在に支持される。斜板３
９の回転軸線は前記ロータ２７および出力軸２８の軸線
Ｌに対して傾斜しており、その傾斜角は固定である。

【００４８】ロータ２７と別部材で構成された７本のス
リーブ４１…が、ロータ２７の内部に軸線Ｌを囲むよう
に円周方向に等間隔で配置される。ロータ２７のスリー
ブ支持孔２７ａ…に支持されたスリーブ４１…の内周に
形成された高圧シリンダ４２…に高圧ピストン４３…が
摺動自在に嵌合しており、高圧シリンダ４２…の前端開
口部から前方に突出する高圧ピストン４３…の半球状部
が、斜板３９の後面に凹設した７個のディンプル３９ａ
…にそれぞれ突き当てられる。スリーブ４１…の後端と
ロータ２７のスリーブ支持孔２７ａ…との間には耐熱金
属性のシール部材４４…が装着され、この状態でスリー
ブ４１…の前端を押さえる単一のセットプレート４５が
複数本のボルト４６…でロータ２７の前面に固定され
る。スリーブ支持孔２７ａ…の底部近傍は僅かに大径に
なっており、スリーブ４１…の外周面との間に間隙α
（図３参照）が形成される。

【００４９】高圧ピストン４３…は高圧シリンダ４２…
との摺動面をシールする圧力リング４７…およびオイル
リング４８…を備えており、圧力リング４７…の摺動範
囲とオイルリング４８…の摺動範囲とは相互にオーバー
ラップしないように設定されている。高圧ピストン４３
…を高圧シリンダ４２…に挿入するとき、圧力リング４
７…およびオイルリング４８…を高圧シリンダ４２…に
スムーズに係合させるべく、セットプレート４５に前面
側が広がるようにテーパした開口部４５ａ…が形成され
る。

【００５０】以上のように、圧力リング４７…の摺動範
囲とオイルリング４８…の摺動範囲とが相互にオーバー
ラップしないように設定したので、オイルリング４８…
が摺動する高圧シリンダ４２…の内壁に付着した潤滑媒
体としてのオイルが、圧力リング４７…の摺動により高
圧作動室８２…に取り込まれないようにし、蒸気にオイ
ルが混入するのを確実に防止することができる。特に、
高圧ピストン４３…は圧力リング４７…およびオイルリ
ング４８…に挟まれた部分が若干小径になっているため
（図３参照）、オイルリング４８…の摺動面に付着した
オイルが圧力リング４７…の摺動面に移動するのを効果
的に防止することができる。

【００５１】また７本のスリーブ４１…をロータ２７の
スリーブ支持孔２７ａ…に装着して高圧シリンダ４２…
を構成したので、スリーブ４１…に熱伝導性、耐熱性、
耐摩耗性、強度等に優れた材質を選択することができ
る。これにより性能および信頼性の向上が可能になるだ
けでなく、ロータ２７に直接高圧シリンダ４２…を加工
する場合に比べて加工が容易になり、加工精度も向上す
る。しかも何れかのスリーブ４１が摩耗・損傷した場合
に、ロータ２７全体を交換することなく、異常のあるス
リーブ４１だけを交換すれば良いので経済的である。

【００５２】またスリーブ支持孔２７ａ…の底部近傍を
僅かに大径にしてスリーブ４１…の外周面とロータ２７
との間に間隙αを形成したので、高圧作動室８２…に供
給された高温高圧蒸気によりロータ２７が熱変形して
も、その影響がスリーブ４１…に及び難くして高圧シリ
ンダ４２…の歪みを防止することができる。

【００５３】前記７本の高圧シリンダ４２…と、そこに
嵌合する７本の高圧ピストン４３…とは、第１のアキシ
ャルピストンシリンダ群４９を構成する。

【００５４】ロータ２７の外周部に７本の低圧シリンダ
５０…が軸線Ｌおよび高圧シリンダ４２…の半径方向外
側を囲むように円周方向に等間隔で配置される。これら
低圧シリンダ５０…は高圧シリンダ４２…よりも大きな
直径を有しており、かつ低圧シリンダ５０…の円周方向
の配列ピッチは高圧シリンダ４２…の円周方向の配列ピ
ッチに対して半ピッチ分ずれている。これにより、隣接
する低圧シリンダ５０…間に形成される空間に高圧シリ
ンダ４２…を配置することが可能になり、スペースを有
効利用してロータ２７の直径の小型化に寄与することが
できる。

【００５５】７本の低圧シリンダ５０…にはそれぞれ低
圧ピストン５１…が摺動自在に嵌合しており、これら低
圧ピストン５１…はリンク５２…を介して斜板３９に接
続される。即ち、リンク５２…の前端の球状部５２ａは
斜板３９にナット５３…で固定した球面軸受５４…に揺
動自在に支持され、リンク５２…の後端の球状部５２ｂ
は低圧ピストン５１…にクリップ５５…で固定した球面
軸受５６…に揺動自在に支持される。低圧ピストン５１
…の頂面近傍の外周面には、圧力リング７８…およびオ
イルリング７９…が隣接して装着される。圧力リング７
８…およびオイルリング７９…の摺動範囲は相互にオー
バーラップするので、圧力リング７８…の摺動面に油膜
を形成してシール性および潤滑性を高めることができ
る。

【００５６】前記７本の低圧シリンダ５０…と、そこに
嵌合する７本の低圧ピストン４１…とは、第２のアキシ
ャルピストンシリンダ群５７を構成する。

【００５７】ところで、界面活性剤の働きをする極圧剤
を添加したオイル（親水性オイル）は水と反応して乳化
し易いため、オイルの劣化による潤滑性能の低下を招き
易いだけでなく、それに混入した水の分離も難しくなる
ため、本実施例では親水性添加物を含まない疎水性オイ
ルを膨張機１１３の潤滑媒体として使用している。

【００５８】以上のように、第１のアキシャルピストン
シリンダ群４９の高圧ピストン４３…の前端を半球状に
形成し、その前端を斜板３９に形成したディンプル３９
ａ…に当接させたので、高圧ピストン４３…を斜板３９
に機械的に連結する必要がなくなって、部品点数の削減
と組付性の向上とが可能になる。一方、第２のアキシャ
ルピストンシリンダ群５７の低圧ピストン５１…はリン
ク５２…および前後の球面軸受５４…，５６…を介して
斜板３９に連結されているので、第２のアキシャルピス
トンシリンダ群５７に供給される中温中圧蒸気の温度お
よび圧力が不足して低圧作動室８４…が負圧になって
も、低圧ピストン５１…と斜板３９とが離れて打音や損
傷が発する虞がない。

【００５９】また斜板３９は前部カバー１５にボルト３
７…で締結されるが、そのときの斜板３９の軸線Ｌまわ
りの締結位相を変化させることで、第１のアキシャルピ
ストンシリンダ群４９および第２のアキシャルピストン
シリンダ群５７に対する蒸気の供給・排出タイミングを
ずらして膨張機１１３の出力特性を変更することができ
る。

【００６０】また一体化されたロータ２７および出力軸
２８は、それぞれケーシング本体１２に設けたアンギュ
ラボールベアリング２９および前部カバー１５に設けた
アンギュラボールベアリング３１に支持されるが、ケー
シング本体１２およびアンギュラボールベアリング２９
間に介装するシム５８の厚さと、前部カバー１５および
アンギュラボールベアリング３１間に介装するシム５９
の厚さとを調整することにより、軸線Ｌに沿うロータ２
７の位置を前後方向に調整することができる。このロー
タ２７の軸線Ｌ方向の位置の調整により、斜板３９に案
内される高圧・低圧ピストン４３…，５１…とロータ２
７に設けられた高圧・低圧シリンダ４２…，５０…との
軸線Ｌ方向の相対的な位置関係が変化し、高圧・低圧作
動室８２…，８４…における蒸気の膨張比を調整するこ
とができる。

【００６１】仮に、斜板３９を支持する斜板ホルダ３６
が前部カバー１５に対して一体に形成されていると、前
部カバー１５にアンギュラボールベアリング３１やシム
５９を着脱するためのスペースを確保するのが困難にな
るが、斜板ホルダ３６を前部カバー１５に対し着脱可能
にしたことで、上記問題が解消される。また仮に斜板ホ
ルダ３６が前部カバー１５と一体であると、膨張機１１
３の分解・組立時に予め前部カバー１５側に組み付けた
斜板３９に、ケーシング１１内の狭い空間で７本のリン
ク５２…を連結・分離する面倒な作業が必要となるが、
斜板ホルダ３６を前部カバー１５に対し着脱可能にした
ことで、予めロータ２７側に斜板３９および斜板ホルダ
３６を組み付けてサブアセンブリを構成することが可能
となり、組付性が大幅に向上する。

【００６２】次に、第１のアキシャルピストンシリンダ
群４９および第２のアキシャルピストンシリンダ群５７
に対する蒸気の供給・排出系統を、図４〜図９に基づい
て説明する。

【００６３】図４に示すように、ロータ２７の後端面に
開口する円形断面の凹部２７ｂおよび後部カバー１８の
前面に開口する円形断面の凹部１８ａに、ロータリバル
ブ６１が収納される。軸線Ｌに沿うように配置されたロ
ータリバルブ６１は、ロータリバルブ本体６２と、固定
側バルブプレート６３と、可動側バルブプレート６４と
を備える。可動側バルブプレート６４は、ロータ２７の
凹部２７ｂの底面にガスケット６５を介して嵌合した状
態で、ノックピン６６およびボルト６７ａでロータ２７
に固定される。可動側バルブプレート６４に平坦な摺動
面６８を介して当接する固定側バルブプレート６３はノ
ックピン６９およびボルト６７ｂを介してロータリバル
ブ本体６２に相対回転不能に結合される。従って、ロー
タ２７が回転すると、可動側バルブプレート６４および
固定側バルブプレート６３は摺動面６８において相互に
密着しながら相対回転する。固定側バルブプレート６３
および可動側バルブプレート６４は、超硬合金やセラミ
ックス等の耐久性に優れた材質で構成されており、その
摺動面６８に耐熱性、潤滑性、耐蝕性、耐摩耗性を有す
る部材を介在させたりコーティングしたりすることが可
能である。

【００６４】ロータリバルブ本体６２は、大径部６２
ａ、中径部６２ｂおよび小径部６２ｃを備えた段付き円
柱状の部材であって、その大径部６２ａの外周に嵌合す
る環状の摺動部材７０が、ロータ２７の凹部２７ｂに円
筒状の摺動面７１を介して摺動自在に嵌合するととも
に、その中径部６２ｂおよび小径部６２ｃが後部カバー
１８の凹部１８ａにシール部材７２，７３を介して嵌合
する。摺動部材７０は、超硬合金やセラミックス等の耐
久性に優れた材質で構成される。ロータリバルブ本体６
２の外周に植設されたノックピン７４が、後部カバー１
８の凹部１８ａに軸線Ｌ方向に形成された長孔１８ｂに
係合しており、従ってロータリバルブ本体６２は後部カ
バー１８に対して相対回転不能、かつ軸線Ｌ方向に移動
可能に支持される。

【００６５】後部カバー１８に軸線Ｌを囲むように複数
個（例えば、７個）のプリロードスプリング７５…が支
持されており、これらプリロードスプリング７５…に中
径部６２ｂおよび小径部６２ｃ間の段部６２ｄを押圧さ
れたロータリバルブ本体６２は、固定側バルブプレート
６３および可動側バルブプレート６４の摺動面６８を密
着させるべく前方に向けて付勢される。後部カバー１８
の凹部１８ａの底面とロータリバルブ本体６２の小径部
６２ｃの後端面との間に圧力室７６が区画されており、
後部カバー１８を貫通するように接続された蒸気供給パ
イプ７７が前記圧力室７６に連通する。従って、ロータ
リバルブ本体６２は前記プリロードスプリング７５…の
弾発力に加えて、圧力室７６に作用する蒸気圧によって
も前方に付勢される。

【００６６】第１のアキシャルピストンシリンダ群４９
に高温高圧蒸気を供給する高圧段の蒸気吸入経路が、図
１６に網かけして示される。図１６と図５〜図９とを併
せて参照すると明らかなように、蒸気供給パイプ７７か
ら高温高圧蒸気が供給される圧力室７６に上流端が連通
する第１蒸気通路Ｐ１が、ロータリバルブ本体６２を貫
通して固定側バルブプレート６３との合わせ面に開口
し、固定側バルブプレート６３を貫通する第２蒸気通路
Ｐ２に連通する。ロータリバルブ本体６２および固定側
バルブプレート６３の合わせ面からの蒸気のリークを防
止すべく、該合わせ面に装着されたシール部材８１（図
７および図１６参照）により第１、第２蒸気通路Ｐ１，
Ｐ２の接続部の外周がシールされる。

【００６７】可動側バルブプレート６４およびロータ２
７にはそれぞれ７本の第３蒸気通路Ｐ３…（図５参照）
および第４蒸気通路Ｐ４…が円周方向に等間隔に形成さ
れており、第４蒸気通路Ｐ４…の下流端は第１のアキシ
ャルピストンシリンダ群４９の高圧シリンダ４２…およ
び高圧ピストン４３間に区画された７個の高圧作動室８
２…に連通する。図６から明らかなように、固定側バル
ブプレート６３に形成された第２蒸気通路Ｐ２の開口
は、高圧ピストン４３の上死点ＴＤＣの前後に均等に開
口せずに矢印Ｒで示すロータ２７の回転方向進み側に僅
かにずれて開口している。これにより、できるだけ長い
膨張期間、即ち充分な膨張比を確保でき、かつ上死点Ｔ
ＤＣの前後に均等に開口を設定した場合に生じる負の仕
事を極力少なくし、更に高圧作動室８２…内に残留する
膨張蒸気を減少して充分な出力（効率）が得られる。

【００６８】第１のアキシャルピストンシリンダ群４９
から中温中圧蒸気を排出して第２のアキシャルピストン
シリンダ群５７に供給する高圧段の蒸気排出経路および
低圧段の蒸気吸入経路が、図１７に網かけして示され
る。図１７と図５〜図８とを併せて参照すると明らかな
ように、固定側バルブプレート６３の前面には円弧状の
第５蒸気通路Ｐ５（図６参照）が開口しており、この第
５蒸気通路Ｐ５は固定側バルブプレート６３の後面に開
口する円形の第６蒸気通路Ｐ６（図７参照）に連通す
る。第５蒸気通路Ｐ５は、高圧ピストン４３の下死点Ｂ
ＤＣに対して矢印Ｒで示すロータ２７の回転方向進み側
に僅かにずれた位置から、上死点ＴＤＣに対して回転方
向遅れ側に僅かにずれた位置に亘って開口している。こ
れにより、可動側バルブプレート６４の第３蒸気通路Ｐ
３…は下死点ＢＤＣから第２蒸気通路Ｐ２と重複しない
（好ましくは第２蒸気通路Ｐ２と重複する直前の）角度
範囲に亘って固定側バルブプレート６３の第５蒸気通路
Ｐ５に連通することができ、その間に第３蒸気通路Ｐ３
…から第５蒸気通路Ｐ５への蒸気の排出が行われる。

【００６９】ロータリバルブ本体６２には、軸線Ｌ方向
に延びる第７蒸気通路Ｐ７と、略半径方向に延びる第８
蒸気通路Ｐ８とが形成されており、第７蒸気通路Ｐ７の
上流端は前記第６蒸気通路Ｐ６の下流端に連通するとと
もに、第８蒸気通路Ｐ８の下流端はロータリバルブ本体
６２および摺動部材７０に跨がって配置された継ぎ手部
材８３の内部の第９蒸気通路Ｐ９を経て、摺動部材７０
を半径方向に貫通する第１０蒸気通路Ｐ１０に連通す
る。そして第１０蒸気通路Ｐ１０は、ロータ２７に放射
状に形成した７本の第１１蒸気通路Ｐ１１…を介して、
第２のアキシャルピストンシリンダ群５７の低圧シリン
ダ５０…および低圧ピストン４１…間に区画された７個
の低圧作動室８４…に連通する。

【００７０】ロータリバルブ本体６２と固定側バルブプ
レート６３との合わせ面からの蒸気のリークを防止すべ
く、該合わせ面に装着されたシール部材８５（図７およ
び図１７参照）により第６、第７蒸気通路Ｐ６，Ｐ７の
接続部の外周がシールされる。摺動部材７０の内周面と
ロータリバルブ本体６２との間は２個のシール部材８
６，８７でシールされ、継ぎ手部材８３の外周面と摺動
部材７０との間はシール部材８８でシールされる。

【００７１】第２のアキシャルピストンシリンダ群５７
から低温低圧蒸気を排出する蒸気排出経路が、図１８に
網かけして示される。図１８、図８および図９を併せて
参照すると明らかなように、摺動部材７０の摺動面７１
に、ロータ２７に形成した７個の第１１蒸気通路Ｐ１１
…に連通可能な円弧状の第１６蒸気通路Ｐ１６が切り欠
かれており、この第１６蒸気通路Ｐ１６はロータリバル
ブ本体６２の外周に円弧状に切り欠かれた第１７蒸気通
路Ｐ１７に連通する。第１６蒸気通路Ｐ１６は、低圧ピ
ストン５１の下死点ＢＤＣに対して矢印Ｒで示すロータ
２７の回転方向進み側に僅かにずれた位置から、上死点
ＴＤＣに対して回転方向遅れ側に僅かにずれた位置に亘
って開口している。これにより、ロータ２７の第１１蒸
気通路Ｐ１１…は下死点ＢＤＣから第１０蒸気通路Ｐ１
０と重複しない（好ましくは第１０蒸気通路Ｐ１０と重
複する直前の）角度範囲に亘って摺動部材７０の第１６
蒸気通路Ｐ１６に連通することができ、その間に第１１
蒸気通路Ｐ１１…から第１６蒸気通路Ｐ１６への蒸気の
排出が行われる。

【００７２】更に第１７蒸気通路Ｐ１７は、ロータリバ
ルブ本体６２の内部に形成された第１８蒸気通路Ｐ１８
〜第２０蒸気通路Ｐ２０および後部カバー１８の切欠１
８ｄを介して、ロータリバルブ本体６２および後部カバ
ー１８間に形成された蒸気排出室９０に連通し、この蒸
気排出室９０は後部カバー１８に形成した蒸気排出孔１
８ｃに連通する。

【００７３】以上のように、第１のアキシャルピストン
シリンダ群４９への蒸気の供給・排出と第２のアキシャ
ルピストンシリンダ群５７への蒸気の供給・排出とを共
通のロータリバルブ６１で制御するので、各々別個のロ
ータリバルブを用いる場合に比べて膨張機１１３を小型
化することができる。しかも第１のアキシャルピストン
シリンダ群４９に高温高圧蒸気を供給するバルブを、ロ
ータリバルブ本体６２と一体の固定側バルブプレート６
３の前端の平坦な摺動面６８に形成したので、高温高圧
蒸気のリークを効果的に防止することができる。なぜな
らば、平坦な摺動面６８は高精度の加工が容易なため、
円筒状の摺動面に比べてクリアランスの管理が容易であ
るからである。

【００７４】特に、複数本のプリロードスプリング７５
…でロータリバルブ本体６２にプリセット荷重を与えて
軸線Ｌ方向前方に付勢し、更に蒸気供給パイプ７７から
圧力室７６に供給した高温高圧蒸気でロータリバルブ本
体６２を軸線Ｌ方向前方に付勢することにより、固定側
バルブプレート６３および可動側バルブプレート６４の
摺動６８に高温高圧蒸気の圧力に応じた面圧を発生さ
せ、その摺動面６８からの蒸気のリークを一層効果的に
抑制することができる。

【００７５】また第２のアキシャルピストンシリンダ群
５７に中温中圧蒸気を供給するバルブはロータリバルブ
本体６２の外周の円筒状の摺動面７１に形成されている
が、そこを通過する中温中圧蒸気は前記高温高圧蒸気に
比べて圧力が低下しているため、摺動面７１に対する面
圧を発生させなくとも、所定のクリアランス管理を施せ
ば蒸気のリークは実用上問題ない。

【００７６】またロータリバルブ本体６２に内部に、高
温高圧蒸気が流れる第１蒸気通路Ｐ１と、中温中圧蒸気
が流れる第７蒸気通路Ｐ７および第８蒸気通路Ｐ８と、
低温低圧蒸気が流れる第１７蒸気通路Ｐ１７〜第２０蒸
気通路Ｐ２０とを集約して形成したので蒸気温度の低下
を防止できるだけでなく、高温高圧蒸気のシール部（例
えば、シール部材８１）を低温低圧蒸気で冷却して耐久
性を高めることができる。

【００７７】更に、後部カバー１８をケーシング本体１
２から取り外すだけで、ケーシング本体１２に対してロ
ータリバルブ６１を着脱することができるので、修理、
清掃、交換等のメンテナンス作業性が大幅に向上する。
また高温高圧蒸気が通過するロータリバルブ６１は高温
になるが、オイルによる潤滑が必要な斜板３９や出力軸
２８がロータ２７を挟んでロータリバルブ６１の反対側
に配置されるので、高温となるロータリバルブ６１の熱
でオイルが加熱されて斜板３９や出力軸２８の潤滑性能
が低下するのを防止することができる。またオイルはロ
ータリバルブ６１を冷却して過熱を防止する機能も発揮
する。

【００７８】出力軸２８により駆動されるオイルポンプ
９２（図１参照）でケーシング１１の底部から汲み上げ
られたオイルは二系統に分岐し、その一方はオイル溜８
９を経て膨張機１１３の各部を潤滑し、その他方は後述
するオイル循環回路９１に供給されてオイルに含まれる
水が分離される。その詳細は後から説明する。

【００７９】次に、図１０〜図１４を参照してブリーザ
の構造を説明する。

【００８０】ケーシング本体１２の上壁１２ａとブリー
ザ室隔壁２３との間に区画された下部ブリーザ室１０１
はケーシング本体１２の上壁１２ａに形成された連通孔
１２ｂを介してケーシング１１内の潤滑室１０２に連通
する。潤滑室１０２の底部にはオイルが貯留されてお
り、その油面はロータ２７の下端よりも僅かに高くなっ
ている（図１参照）。下部ブリーザ室１０１の内部には
上端がブリーザ室隔壁２３の下面に接触する３枚の隔壁
１２ｃ〜１２ｅが上向きに突設されており、これら隔壁
１２ｃ〜１２ｅにより構成された迷路の一端に前記連通
孔１２ｂが開口するとともに、迷路の他端に向かう経路
の途中に前記上壁１２ａを貫通する４個のオイル戻し孔
１２ｆ…が形成される。オイル戻し孔１２ｆ…は下部ブ
リーザ室１０１の最も低い位置に形成されており（図１
４参照）、従って下部ブリーザ室１０１内で凝縮したオ
イルを潤滑室１０２に確実に戻すことができる。

【００８１】ブリーザ室隔壁２３とブリーザ室カバー２
５との間に上部ブリーザ室１０３が区画されており、こ
の上部ブリーザ室１０３と下部ブリーザ室１０１とが、
ブリーザ室隔壁２３を貫通して上部ブリーザ室１０３内
に煙突状に突出する４個の連通孔２３ａ…，２３ｂによ
り連通する。ブリーザ室隔壁２３を貫通する凝縮水戻し
孔２３ｃの下方に位置するケーシング本体１２の上壁１
２ａに凹部１２ｇが形成されており、この凹部１２ｇの
周囲がシール部材１０４でシールされる。

【００８２】ブリーザ室隔壁２３に形成された第１ブリ
ーザ通路Ｂ１の一端が上部ブリーザ室１０３の高さ方向
中間部に開口する。第１ブリーザ通路Ｂ１の他端は、ケ
ーシング本体１２に形成した第２ブリーザ通路Ｂ２およ
び後部カバー１８に形成した第３ブリーザ通路Ｂ３を介
して蒸気排出室９０に連通する。また上壁１２ａに形成
した凹部１２ｇはケーシング本体１２に形成した第４ブ
リーザ通路Ｂ４および前記第３ブリーザ通路Ｂ３を介し
て蒸気排出室９０に連通する。第１ブリーザ通路Ｂ１お
よび第２ブリーザ通路Ｂ２の連通部の外周はシール部材
１０５によりシールされる。

【００８３】次に、上記構成を備えた膨張機１１３の作
用を説明する。

【００８４】図１６に示すように、蒸発器で水を加熱し
て発生した高温高圧蒸気は蒸気供給パイプ７７を介して
膨張機１１３の圧力室７６に供給され、そこからロータ
リバルブ６１のロータリバルブ本体６２に形成した第１
蒸気通路Ｐ１と、このロータリバルブ本体６２と一体の
固定側バルブプレート６３に形成した第２蒸気通路Ｐ２
とを経て、可動側バルブプレート６４との摺動面６８に
達する。そして摺動面６８に開口する第２蒸気通路Ｐ２
はロータ２７と一体に回転する可動側バルブプレート６
４に形成した第３蒸気通路Ｐ３に瞬間的に連通し、高温
高圧蒸気は第３蒸気通路Ｐ３からロータ２７に形成した
第４蒸気通路Ｐ４を経て、第１のアキシャルピストンシ
リンダ群４９の７個の高圧作動室８２…のうちの上死点
に在る高圧作動室８２に供給される。

【００８５】ロータ２７の回転に伴って第２蒸気通路Ｐ
２および第３蒸気通路Ｐ３の連通が絶たれた後も高圧作
動室８２内で高温高圧蒸気が膨張することで、スリーブ
４１の高圧シリンダ４２に嵌合する高圧ピストン４３が
上死点から下死点に向けて前方に押し出され、その前端
が斜板３９のディンプル３９ａを押圧する。その結果、
高圧ピストン４３が斜板３９から受ける反力でロータ２
７に回転トルクが与えられる。そしてロータ２７が７分
の１回転する毎に、新たな高圧作動室８２内に高温高圧
蒸気が供給されてロータ２７が連続的に回転駆動され
る。

【００８６】図１７に示すように、ロータ２７の回転に
伴って下死点に達した高圧ピストン４３が上死点に向か
って後退する間に、高圧作動室８２から押し出された中
温中圧蒸気は、ロータ２７の第４蒸気通路Ｐ４と、可動
側バルブプレート６４の第３蒸気通路Ｐ３と、摺動面６
８と、固定側バルブプレート６３の第５蒸気通路Ｐ５お
よび第６蒸気通路Ｐ６と、ロータリバルブ本体６２の第
７蒸気通路Ｐ７〜第１０蒸気通路Ｐ１０と、摺動面７１
とを経て、ロータ２７の回転に伴って上死点に達した第
２のアキシャルピストンシリンダ群５７の低圧作動室８
４に連なる第１１蒸気通路Ｐ１１に供給される。低圧作
動室８４に供給された中温中圧蒸気は第１０蒸気通路Ｐ
１０と第１１蒸気通路Ｐ１１との連通が絶たれた後も低
圧作動室８４内で膨張することで、低圧シリンダ５０に
嵌合する低圧ピストン５１が上死点から下死点に向けて
前方に押し出され、低圧ピストン５１に接続されたリン
ク５２が斜板３９を押圧する。その結果、低圧ピストン
５１の押圧力がリンク５２を介して斜板３９の回転力に
変換され、この回転力は斜板３９のディンプル３９ａを
介して高圧ピストン４３からロータ２７に回転トルクを
伝える。即ち、斜板３９と同期回転するロータ２７に回
転トルクが伝達されることになる。尚、リンク５２は膨
張行程での負圧発生時に低圧ピストン５１が斜板３９か
ら離脱するのを防止すべく、低圧ピストン５１と斜板３
９との結合を維持する機能を果たすもので、膨張作用に
よる回転トルクは、上述の如く斜板３９のディンプル３
９ａを介して高圧ピストン４３から斜板３９と同期回転
するロータ２７に伝達される構成となっている。そして
ロータ２７が７分の１回転する毎に、新たな低圧作動室
８４内に中温中圧蒸気が供給されてロータ２７が連続的
に回転駆動される。

【００８７】図１８に示すように、ロータ２７の回転に
伴って下死点に達した低圧ピストン５１が上死点に向か
って後退する間に、低圧作動室８４から押し出された低
温低圧蒸気は、ロータ２７の第１１蒸気通路Ｐ１１と、
摺動面７１と、摺動部材７０の第１６蒸気通路Ｐ１６
と、ロータリバルブ本体６２の第１７蒸気通路Ｐ１７〜
第２０蒸気通路Ｐ２０を経て蒸気排出室９０に排出さ
れ、そこから蒸気排出孔１８ｃを経て凝縮器に供給され
る。

【００８８】上述のようにして膨張機１１３が作動する
とき、第１のアキシャルピストンシリンダ群４９の７本
の高圧ピストン４３…と、第２のアキシャルピストンシ
リンダ群５７の７本の低圧ピストン５１…とが共通の斜
板３９に接続されるので、第１、第２のアキシャルピス
トンシリンダ群４９，５７の出力を合成して出力軸２８
を駆動することができ、膨張機１１３を小型化しながら
高出力を得ることができる。このとき、第１のアキシャ
ルピストンシリンダ群４９の７本の高圧ピストン４３…
と、第２のアキシャルピストンシリンダ群５７の７本の
高圧ピストン５１…とが円周方向に半ピッチずれて配置
されているため、図１５に示すように、第１のアキシャ
ルピストンシリンダ群４９の出力トルクの脈動と、第２
のアキシャルピストンシリンダ群５７の出力トルクの脈
動とが相互に打ち消しあい、出力軸２８の出力トルクが
フラットになる。

【００８９】またアキシャル型の回転式流体機械はラジ
アル式の回転式流体機械に比べてスペース効率が高いと
いう特徴があるが、それを半径方向に２段に配置したこ
とでスペース効率を更に高めることができる。特に、体
積が小さい高圧の蒸気で作動するために小直径で済む第
１のアキシャルピストンシリンダ群４９を半径方向内側
に配置し、体積が大きい低圧の蒸気で作動するために大
直径となる第２のアキシャルピストンシリンダ群５７を
半径方向外側に配置したので、空間を有効利用して膨張
機１１３の一層の小型化が可能となる。しかも円形断面
を有することで加工精度を高くできるシリンダ４２…，
５０…およびピストン４３…，５１…を用いたことによ
り、ベーンを用いた場合に比べて蒸気のリーク量が少な
くなり、更なる高出力を望むことができる。

【００９０】また高温の蒸気で作動する第１のアキシャ
ルピストンシリンダ群４９を半径方向内側に配置し、低
温の蒸気で作動する第２のアキシャルピストンシリンダ
群５７を半径方向外側に配置したので、第２のアキシャ
ルピストンシリンダ群５７とケーシング１１の外部との
温度差を最小限に抑え、ケーシング１１の外部への熱逃
げを最小限に抑えて膨張機１１３の効率を高めることが
できる。また半径方向内側の高温の第１のアキシャルピ
ストンシリンダ群４９から逃げた熱を、半径方向外側の
低温の第２のアキシャルピストンシリンダ群５７で回収
することができるので、膨張機１１３の効率を更に高め
ることができる。

【００９１】また軸線Ｌに対して直角方向に見たとき、
第１のアキシャルピストンシリンダ群４９の後端は第２
のアキシャルピストンシリンダ群５７の後端よりも前方
に位置しているので、第１のアキシャルピストンシリン
ダ群４９から軸線Ｌ方向後方に逃げた熱を第２のアキシ
ャルピストンシリンダ群５７で回収し、膨張機１１３の
効率を更に高めることができる。更に、高圧側の摺動面
６８が低圧側の摺動面７１よりもロータ２７の凹部２７
ｂの奥側に在るので、ケーシング１１の外部の圧力と低
圧側の摺動面７１との差圧を最小限に抑えて低圧側の摺
動面７１からの蒸気のリーク量を減少させることがで
き、しかも高圧側の摺動面６８から漏れた蒸気圧を低圧
側の摺動面７１で回収して有効に利用することができ
る。

【００９２】さて、膨張機１１３の運転中にケーシング
１１の潤滑室１０２内で回転するロータ２７によってオ
イルパン１９に貯留されたオイルが攪拌されて撥ね上げ
られ、高圧シリンダ４２…と高圧ピストン４３…との摺
動部、低圧シリンダ５０…と低圧ピストン５１…との摺
動部、出力軸２８を支持するアンギュラボールベアリン
グ３１、ロータ２７を支持するアンギュラボールベアリ
ング２９、斜板３９を支持するアンギュラボールベアリ
ング３８、高圧ピストン４３…と斜板３９との摺動部、
リンク５２…の両端の球面軸受５４…，５６…等を潤滑
する。

【００９３】潤滑室１０２の内部には、オイルの攪拌に
より飛散したオイルミストと、ロータ２７の高温部に加
熱されて蒸発したオイルの蒸気とが充満しており、これ
に高圧作動室８２…および低圧作動室８４…から潤滑室
１０２に漏出した蒸気が混合する。蒸気の漏出により潤
滑室１０２の圧力が蒸気排出室９０の圧力よりも高くな
ると、前記オイル分および蒸気の混合物はケーシング本
体１２の上壁１２ａに形成した連通孔１２ｂから下部ブ
リーザ室１０１に流入する。下部ブリーザ室１０１の内
部は隔壁１２ｃ〜１２ｅにより迷路構造になっており、
そこを通過する間に凝縮したオイルは、ケーシング本体
１２の上壁１２ａに形成した４個のオイル戻し孔１２ｆ
…から落下して潤滑室１０２に戻される。

【００９４】オイル分を除去された蒸気はブリーザ室隔
壁２３の４個の連通孔２３ａ…，２３ｂを通過して上部
ブリーザ室１０３に流入し、その上壁を区画するブリー
ザ室カバー２５を介して外部の空気に熱を奪われて凝縮
する。上部ブリーザ室１０３内で凝縮した水は、上部ブ
リーザ室１０３内に煙突状に突出する４個の連通孔２３
ａ…，２３ｂに流入することなく、ブリーザ室隔壁２３
に形成した凝縮水戻し孔２３ｃを通過して凹部１２ｇに
落下し、そこでから第４ブリーザ通路Ｂ４および第３ブ
リーザ通路Ｂ３を経て蒸気排出室９０に排出される。こ
のとき、蒸気排出室９０に戻される凝縮水の量は、高圧
作動室８２…および低圧作動室８４…から潤滑室１０２
に漏出した蒸気の量に見合った量となる。また蒸気排出
室９０と上部ブリーザ室１０３とは圧力平衡通路として
機能する第１蒸気通路Ｂ１〜第３蒸気通路Ｂ３で常時連
通しているので、蒸気排出室９０と潤滑室１０２との圧
力平衡を確保することができる。

【００９５】暖機完了前の過渡期において、潤滑室１０
２の圧力が蒸気排出室９０の圧力よりも低くなった場合
には、蒸気排出室９０の蒸気が第３ブリーザ通路Ｂ３、
第２ブリーザ通路Ｂ２および第１ブリーザ通路Ｂ１、上
部ブリーザ室１０３および下部ブリーザ室１０１を経て
潤滑室１０２に流入することが考えられるが、暖機完了
後は潤滑室１０２への蒸気の漏出により潤滑室１０２の
圧力が蒸気排出室９０の圧力よりも高くなるため、上述
したオイルおよび蒸気の分離作用が開始される。

【００９６】作動媒体である蒸気（あるいは水）が閉回
路を循環するランキンサイクル装置では、作動媒体にオ
イルが混入してシステムが汚損されるのを極力回避する
ことが必要であるが、オイルを分離する下部ブリーザ室
１０１および凝縮水を分離する上部ブリーザ室１０３に
より、蒸気（あるいは水）へのオイルの混入を最小限に
抑え、オイルを分離するフィルターの負担を軽減して小
型化およびコストダウンを図ることができ、しかもオイ
ルの汚れや劣化を防止することができる。

【００９７】ところで、各摺動部の潤滑媒体としてオイ
ルを用いた膨張機１１３では、上述した各種の対策を講
じてもオイルに作動媒体としての水が僅かに混入するこ
とが避けられない。このようにオイルに水が混入すると
潤滑性能の低下を来すため、オイルから水を分離し、そ
の水をランキンサイクル装置の閉回路に戻す必要があ
る。一方、膨張機１１３において作動媒体としての水に
潤滑媒体としてのオイルが混入することも避けられず、
オイルが混入した水がランキンサイクル装置の閉回路を
循環すると、そのオイルが蒸発器や凝縮器の性能や耐久
性に悪影響を及ぼすため、水からオイルを分離し、その
オイルを膨張機１１３の潤滑系に戻す必要がある。

【００９８】次に、図１９に基づいて、上記膨張機１１
３を含むランキンサイクル装置の全体構成を説明する。

【００９９】ランキンサイクル装置の作動媒体循環回路
１１０上には、内燃機関１１１の排気ガスを熱源として
液相作動媒体である水を加熱して気相作動媒体である高
温高圧蒸気を発生させる蒸発器１１２と、その蒸発器１
１２で発生した高温高圧蒸気で機械エネルギーを発生さ
せる膨張機１１３と、膨張機１１３から排出された降温
降圧蒸気を冷却して水に戻す凝縮器１１４と、凝縮器１
１４から排出された水を再度蒸発器１１２に供給する高
圧ポンプ１１５とが配置される。

【０１００】膨張機１１３の被潤滑部を潤滑するオイル
をオイルポンプ９２によって循環させるオイル循環回路
９１には、ラジエータ１１６、プレフィルター１１７お
よび水分離手段１２１が設けられており、この水分離手
段１２１で分離された水は一方向弁１１９を介装した水
戻し通路１２０を経てランキンサイクル装置の凝縮器１
１４の下流の作動媒体循環回路１１０に戻される。一
方、水分離手段１２１で水を分離されたオイルは、オイ
ル循環回路９１を介して膨張機１１３に戻される。

【０１０１】図２０〜図２２に示すように、コアレッサ
ー式の水分離手段１２１は、膨張機１１３から供給され
るオイルに僅かな水が混入したオイル−水混合物から水
を分離するもので、ケーシング１２３の内部に疎水性を
有する超極細のナイロン繊維で構成した円筒状のフィル
ターエレメント１２４を配置し、その内部に前記オイル
−水混合物が供給される。

【０１０２】水分離手段１２１に膨張機１１３からオイ
ルに僅かな水が混入したオイル−水混合物を供給する
と、図２４から明らかなように、オイル−水混合物が水
分離手段１２１のフィルターエレメント１２４を内側か
ら外側に通過するとき、オイルに含まれる微量の水が超
極細のナイロン繊維に捕捉されて次第に成長し、直径が
２〜３ｍｍ程度の水滴になったところで、水よりも軽い
オイルとの比重差で水滴だけが下方に沈下して上方のオ
イルから分離される。そして水を分離されたオイルは、
オイル循環回路９１を経て膨張機１１３の潤滑系に戻さ
れる。

【０１０３】尚、ランキンサイクル装置を搭載した自動
車の走行に伴う振動等により、水分離手段１２１のケー
シング１２３の底部に溜まった水がオイルと再度混合し
ないように、ケーシング１２３の底部に多数の隔壁１２
３ａ…を設けて水の自由な流動を抑制している。この隔
壁１２３ａ…に代えて、ケーシング１２３の底部にスポ
ンジのような吸水性に優れた物質を配置し、それに水を
吸い込ませて自由な流動を抑制することもできる。

【０１０４】このように、水分離手段１２１は大容量の
オイルを貯留する機能を有することから、その水分離手
段１２１をオイルタンクとして利用することで、膨張機
１１３からオイルタンクを廃止して小型化を図ることが
できる。しかも共通のオイルポンプ９２でオイルを膨張
機１１３の潤滑系に供給する機能と、オイルを水分離手
段１２１に供給する機能とを果たすことができるので、
部品点数およびコストの削減が可能となる。

【０１０５】ナイロン繊維で構成された水分離手段１２
１のフィルターエレメント１２４は耐熱温度が約８０℃
であるのに対し、膨張機１１３から供給されるオイルの
温度は約１２０℃に達している。そこで水分離手段１２
１の上流側に設けたラジエータ１１６でオイルの温度を
フィルターエレメント１２４の耐熱温度以下に冷却する
ことで、水分離手段１２１の機能を確保するとともに耐
久性を高めることができる。

【０１０６】しかもラジエータ１１６を通過したオイル
に含まれる作動媒体は冷却されて液相の水の状態になる
ため、その作動媒体を蒸気および水が混在する状態でオ
イルから分離する場合に比べて、水分離手段１２１にお
ける水の分離性能を高めることができる。またラジエー
タ１１６の下流のプレフィルター１１７でオイル−水混
合物中の塵を除去することで、水分離手段１２１のフィ
ルターエレメント１２４の目詰まりを防止して耐久性を
高めることができる。尚、水分離手段１２１は、膨張機
１１３の外部であって該膨張機１１３と別体に取り付け
ることも可能であり、膨張機１１３と一体化することも
できる。

【０１０７】また水およびオイルの比重差を利用して分
離を行うコアレッサー式の水分離手段１２１は、他の膜
方式のフィルターに比べて圧力損失が小さいため、オイ
ルポンプ９２の負荷を軽減することができる。

【０１０８】以上、膨張機１１３のオイルから水を分離
する手法について説明したが、以下にランキンサイクル
装置の作動媒体循環回路１１０を循環する水からオイル
を分離する手法について説明する。

【０１０９】図１９に戻り、ランキンサイクル装置の水
が循環する作動媒体循環回路１１０における凝縮器１１
４および高圧ポンプ１１５間には、フローポンプ１３
５、オイル濃度センサ１３７、バイパス弁１３６、オイ
ル分離手段１２２、水浄化手段１３２および水タンク１
３３が直列に配置される。バイパス弁１３６から分岐し
てオイル分離手段１２２を迂回するバイパス通路１３４
は、水浄化手段１３２の上流の作動媒体循環回路１１０
に合流する。

【０１１０】膨張機１１３から排出される作動媒体は飽
和蒸気（水を含む蒸気）であり、膨張機１１３において
混入した微量のオイルが含まれる。また水分離手段１２
１でオイルから分離されて水戻し通路１２０から作動媒
体循環回路１１０に戻された水にも微量のオイルが混入
している。これらのオイルはオイル分離手段１２２によ
り水から分離されてオイル循環回路９１に戻される。

【０１１１】図２３に示すように、オイル分離手段１２
２は、水に僅かなオイルが混入した水−オイル混合物か
らオイルを分離するもので、ケーシング１２５の内部に
疎水性を有する超極細のナイロン繊維で構成した円筒状
のフィルターエレメント１２６を配置し、その内部に前
記水−オイル混合物が供給される。

【０１１２】図２５から明らかなように、オイル分離手
段１２２では、水−オイル混合物がフィルターエレメン
ト１２６を内側から外側に通過するとき、水に含まれる
微量のオイルが超極細のナイロン繊維に捕捉されて次第
に成長し、直径が２〜３ｍｍ程度のオイル滴になったと
ころで、オイルよりも軽い水との比重差でオイル滴だけ
が上方に浮上して下方の水から分離される。そしてオイ
ル分離手段１２２で水から分離されたオイルは、一方向
弁１４１を介装したオイル戻し通路１４２を介して膨張
機１１３のオイル循環回路９１に戻される。

【０１１３】尚、ランキンサイクル装置を搭載した自動
車の走行に伴う振動等により、オイル分離手段１２２の
ケーシング１２５の頂部に溜まったオイルが水と再度混
合しないように、ケーシング１２５の頂部に多数の隔壁
１２５ａ…を設けてオイルの自由な流動を抑制してい
る。この隔壁１２５ａ…に代えてスポンジ等を配置して
も、同等の効果を得ることができる。

【０１１４】このように、膨張機１１３から作動媒体循
環回路１１０に排出される水に含まれるオイルの分離
と、水分離手段１２１から作動媒体循環回路１１０に戻
される水に含まれるオイルの分離とを、共通のオイル分
離手段１２２を用いて行うことができるので、それぞれ
別個のオイル分離手段を用いる場合に比べて、部品点
数、スペース、コスト等を削減することができる。また
オイル分離手段１２２に水およびオイルの比重差を利用
して分離を行うコアレッサー式のものを採用したので、
他の膜方式のフィルターを採用した場合に比べて圧力損
失が小さくなり、高圧ポンプ１１５の負荷を軽減するこ
とができる。

【０１１５】バイパス弁１３６の開閉制御は、バイパス
弁１３６の直上流に配置したオイル濃度センサ１３７で
検出したオイル濃度に基づいて行われる。オイル濃度セ
ンサ１３７は、水が導電性であり、オイルが非導電性で
あることから、水に対するオイル含有率が増加するほど
電気抵抗が増加することに基づいてオイル濃度と電気抵
抗との関係を示すマップを予め作成しておき、前記オイ
ル濃度を検出する。

【０１１６】ランキンサイクル装置の作動開始直後等の
冷間時には、膨張機１１３の各摺動部からオイルが漏れ
易くなるためにオイル濃度が高くなるが、このような場
合にはバイパス弁１３６によりバイパス通路１３４を閉
じてオイル濃度の高い水をオイル分離手段１２２に供給
してオイルの分離を行う。一方、暖機運転が完了したた
めに膨張機１１３の各摺動部からオイルが漏れ難くなっ
てオイル濃度が低くなると、バイパス弁１３６によりバ
イパス通路１３４を開いてオイル濃度の低い水をオイル
分離手段１２２を迂回して流すことで、オイル分離手段
１２２において無駄な圧損が発生するのを防止すること
ができる。

【０１１７】オイル分離手段１２２から作動媒体循環回
路１１０に排出された水、あるいはオイル分離手段１２
２を迂回してバイパス通路１３４から作動媒体循環回路
１１０に排出された水は水浄化手段１３２に供給され
る。水浄化手段１３２は精密濾過膜（ＭＦ）、限外濾過
膜（ＵＦ）、逆浸透膜（ＲＯ）等を含み、微小なスラッ
ジが水から除去される。更に水浄化手段１３２では、イ
オン交換による純水化処理、アルカリ化処理、溶存酸素
除去処理等を行うことにより、オイル分離手段１２２を
通過した水、あるいはオイル分離手段１２２を迂回した
水を更に浄化し、ランキンサイクル装置の各部の汚染お
よび腐食を防止する。そして水浄化手段１３２を通過し
た水は水タンク１３３を経て高圧ポンプ１１５に供給さ
れる。

【０１１８】以上のように、膨張機１１３を潤滑するオ
イルに混入した作動媒体を分離する水分離手段１２１
を、ラジエータ１１６の下流側の作動媒体が液相の水の
状態にある位置に設けたことにより、その水分離手段１
２１を効果的に機能させてオイルから水を分離すること
ができる。同様に、ランキンサイクル装置の作動媒体か
らオイルを分離するオイル分離手段１２２を、凝縮器１
１４の下流側の作動媒体が液相の水の状態にある位置に
設けたことにより、そのオイル分離手段１２２を効果的
に機能させて水からオイル分離することができる。

【０１１９】そして水分離手段１２１においてオイルか
ら分離された水は作動媒体循環回路１１０に戻されるの
で、作動媒体循環回路１１０に水を補給する必要がなく
なり、また水から分離されたオイルを膨張機１１３に戻
すので、膨張機１１３にオイルを補給する必要がなくな
る。

【０１２０】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【０１２１】例えば、実施例では熱機関として内燃機関
１１１を例示したが、本発明は内燃機関１１１以外の熱
機関を用いたランキンサイクル装置に対して適用するこ
とができる。

【０１２２】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、作動媒体循環回路上に配置したオイル分離手
段により、膨張機において作動媒体に混入したオイルを
分離してオイル循環回路に戻すとともに、オイル循環回
路上に配置した作動媒体分離手段により、膨張機におい
てオイルに混入した作動媒体を分離して作動媒体循環回
路に戻すので、作動媒体とオイルとが混合することによ
り発生する不具合を解消できるだけでなく、作動媒体の
量およびオイルの量が減少するのを防止して補給の必要
性を最小限に抑えることができる。またオイル循環回路
上に配置した作動媒体分離手段で分離した作動媒体を、
作動媒体戻し通路を介して作動媒体循環回路上に配置し
たオイル分離手段の上流位置に戻すので、作動媒体分離
手段で分離した作動媒体中に残留するオイルを作動媒体
循環回路上に配置したオイル分離手段で確実に分離し、
作動媒体循環回路を循環する作動媒体を清浄に保つこと
ができる。このように、作動媒体循環回路上に配置した
オイル分離手段を、膨張機において作動媒体に混入した
オイルの分離に使用するだけでなく、オイル循環回路上
に配置した作動媒体分離手段から作動媒体循環回路に戻
された作動媒体に残留するオイルの分離にも併用するこ
とで、分離手段の数を最小限に抑えて部品点数の増加、
コストの増加、装置の大型化等を回避することができ
る。

【０１２３】また請求項２に記載された発明によれば、
作動媒体およびオイルの温度が所定温度範囲にある位置
にオイル分離手段を配置したので、オイル分離手段の損
傷を防止しながらオイルの分離機能を安定して発揮させ
ることができる。

【０１２４】また請求項３に記載された発明によれば、
オイルおよび作動媒体の温度が所定温度範囲にある位置
に作動媒体分離手段を配置したので、作動媒体分離手段
の損傷を防止しながら作動媒体の分離機能を安定して発
揮させることができる。

【０１２５】また請求項４に記載された発明によれば、
作動媒体循環回路上に配置した凝縮器の下流位置では該
作動媒体循環回路を流れる作動媒体が液相になっている
ため、作動媒体分離手段で分離した作動媒体を作動媒体
循環回路に合流させた後に、オイル分離手段によるオイ
ルの分離を確実に行うことができる。

【０１２６】また請求項５に記載された発明によれば、
作動媒体循環回路上に配置したオイル分離手段の上流側
および下流側をバイパス通路で接続したので、作動媒体
が清浄であるときに該作動媒体をバイパス通路に導いて
オイル分離手段を迂回させることで、オイル分離手段に
おいて発生する圧損を回避することができる。

【０１２７】また請求項６に記載された発明によれば、
作動媒体戻し通路からの作動媒体が作動媒体循環回路に
合流した後のオイル濃度をオイル濃度センサで検出し、
そのオイル濃度に基づいてバイパス通路を開閉するの
で、作動媒体のオイル濃度が高い場合に限って該作動媒
体がオイル分離手段を通過するようにし、作動媒体を確
実に浄化しながらオイル分離手段において発生する圧損
を最小限に抑えることができる。

【０１２８】また請求項７に記載された発明によれば、
オイル循環回路上に配置した作動媒体分離手段がオイル
を貯留するタンクを兼ねるので、オイルを貯留する特別
のタンクが不要になって部品点数およびスペースを削減
することができる。

【０１２９】また請求項８に記載された発明によれば、
作動媒体に含まれる陽イオンや溶存気体を除去する作動
媒体浄化手段をオイル分離手段の下流側に配置したの
で、オイル分離手段で分離できなかった陽イオンや溶存
気体を作動媒体浄化手段で除去し、作動媒体が流通する
作動媒体循環回路の各部の汚染や腐食を一層確実に防止
することができる。

【０１３０】また請求項９に記載された発明によれば、
作動媒体に含まれる陽イオンや溶存気体を除去する作動
媒体浄化手段の上流側の作動媒体循環回路にバイパス通
路を合流させたので、オイル分離手段を迂回してバイパ
ス通路を通過した作動媒体に含まれる陽イオンや溶存気
体を作動媒体浄化手段で除去し、作動媒体が流通する作
動媒体循環回路の各部の汚染や腐食を確実に防止するこ
とができる。

【０１３１】また請求項１０に記載された発明によれ
ば、作動媒体分離手段がオイルに含まれる作動媒体を粗
粒化してオイルとの比重差により分離するので、少ない
圧力損失でオイルから作動媒体を効果的に分離すること
ができる。

【０１３２】また請求項１１に記載された発明によれ
ば、作動媒体分離手段がコアレッサー式のものであるの
で、少ない圧力損失でオイルから作動媒体を効果的に分
離することができる。

【０１３３】また請求項１２に記載された発明によれ
ば、作動媒体分離手段のフィルターエレメントが疎水性
繊維で構成されるので、作動媒体およびオイルの分離能
力を高めることができる。

【０１３４】また請求項１３に記載された発明によれ
ば、オイル分離手段が作動媒体に含まれるオイルを粗粒
化して作動媒体との比重差により分離するので、少ない
圧力損失で作動媒体からオイルを効果的に分離すること
ができる。

【０１３５】また請求項１４に記載された発明によれ
ば、オイル分離手段がコアレッサー式のものであるの
で、少ない圧力損失で作動媒体からオイルを効果的に分
離することができる。

【０１３６】また請求項１５に記載された発明によれ
ば、オイル分離手段のフィルターエレメントが疎水性繊
維で構成されるので、作動媒体およびオイルの分離能力
を高めることができる。

【０１３７】また請求項１６に記載された発明によれ
ば、界面活性作用のある極圧添加剤を含まない疎水性オ
イルを用いたので、オイルに含まれる作動媒体を作動媒
体分離手段で分離する際に、オイルの乳化による潤滑性
能の低下を防止でき、しかも作動媒体およびオイルの分
離性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】膨張機の縦断面図

【図２】図１の２−２線断面図

【図３】図１の３部拡大図

【図４】図１の４部拡大断面図（図８の４−４線断面
図）

【図５】図４の５−５線矢視図

【図６】図４の６−６線矢視図

【図７】図４の７−７線断面図

【図８】図４の８−８線断面図

【図９】図４の９−９線断面図

【図１０】図１の１０−１０線矢視図

【図１１】図１の１１−１１線矢視図

【図１２】図１０の１２−１２線断面図

【図１３】図１１の１３−１３線断面図

【図１４】図１０の１４−１４線断面図

【図１５】出力軸のトルク変動を示すグラフ

【図１６】高圧段の吸入系を示す作用説明図

【図１７】高圧段の排出系および低圧段の吸入系を示す
作用説明図

【図１８】低圧段の排出系を示す作用説明図

【図１９】ランキンサイクル装置の全体構成を示す図

【図２０】図１９の２０部拡大図

【図２１】図２０の２１−２１線断面図

【図２２】図２０の２２−２２線断面図

【図２３】図１９の２３部拡大図

【図２４】水を分離するコアレッサー式フィルターの作
用を示す図

【図２５】オイルを分離するコアレッサー式フィルター
の作用を示す図

【符号の説明】

９１オイル循環回路１１０作動媒体循環回路１１１内燃機関（熱機関）１１２蒸発器１１３膨張機１１４凝縮器１１５高圧ポンプ（循環ポンプ）１２０水戻し通路（作動媒体戻し通路）１２１水分離手段（作動媒体分離手段）１２２オイル分離手段１２４フィルターエレメント１２６フィルターエレメント１３２水浄化手段（作動媒体浄化手段）１３４バイパス通路１３７オイル濃度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱機関（１１１）の廃熱で液相作動媒体
を加熱して高温・高圧の気相作動媒体を発生させる蒸発
器（１１２）と、蒸発器（１１２）から供給された気相
作動媒体の熱および圧力を機械エネルギーに変換する膨
張機（１１３）と、膨張機（１１３）において降温・降
圧した気相作動媒体を冷却して液相作動媒体に戻す凝縮
器（１１４）と、凝縮器（１１４）から排出された液相
作動媒体を蒸発器（１１２）に供給する循環ポンプ（１
１５）とを作動媒体循環回路（１１０）上に配置したラ
ンキンサイクル装置と；膨張機（１１３）の被潤滑部を
潤滑したオイルが循環するオイル循環回路（９１）と；
膨張機（１１３）において作動媒体に混入したオイルを
分離してオイル循環回路（９１）に戻すべく、作動媒体
循環回路（１１０）上に配置したオイル分離手段（１２
２）と；膨張機（１１３）においてオイルに混入した作
動媒体を分離して作動媒体循環回路（１１０）に戻すべ
く、オイル循環回路（９１）上に配置した作動媒体分離
手段（１２１）と；を備えた廃熱回収機関であって、オ
イル循環回路（９１）上に配置した作動媒体分離手段
（１２１）で分離した作動媒体を作動媒体循環回路（１
１０）に戻す作動媒体戻し通路（１２０）を、作動媒体
循環回路（１１０）上に配置したオイル分離手段（１２
２）の上流位置に接続したことを特徴とする廃熱回収機
関。
【請求項２】オイル分離手段（１２２）は所定温度範
囲で作動媒体からオイルを分離する機能を発揮するもの
であり、作動媒体およびオイルの温度が前記所定温度範
囲にある位置に配置されることを特徴とする、請求項１
に記載の廃熱回収機関。
【請求項３】作動媒体分離手段（１２１）は所定温度
範囲でオイルから作動媒体を分離する機能を発揮するも
のであり、オイルおよび作動媒体の温度が前記所定温度
範囲にある位置に配置されることを特徴とする、請求項
１に記載の廃熱回収機関。
【請求項４】オイル循環回路（９１）上に配置した作
動媒体分離手段（１２１）で分離した作動媒体を作動媒
体循環回路（１１０）に戻す作動媒体戻し通路（１２
０）を、作動媒体循環回路（１１０）上に配置した凝縮
器（１１４）の下流位置に接続したことを特徴とする、
請求項１に記載の廃熱回収機関。
【請求項５】作動媒体循環回路（１１０）上に配置し
たオイル分離手段（１２２）の上流側および下流側をバ
イパス通路（１３４）で接続したことを特徴とする、請
求項１に記載の廃熱回収機関。
【請求項６】作動媒体戻し通路（１２０）が作動媒体
循環回路（１１０）に合流する位置と、バイパス通路
（１３４）が作動媒体循環回路（１１０）から分岐する
位置との間にオイル濃度センサ（１３７）を配置し、こ
のオイル濃度センサ（１３７）で検出したオイルの濃度
に基づいてバイパス通路（１３４）を開閉することを特
徴とする、請求項５に記載の廃熱回収機関。
【請求項７】オイル循環回路（９１）上に配置した作
動媒体分離手段（１２１）はオイルを貯留するタンクを
兼ねることを特徴とする、請求項１に記載の廃熱回収機
関。
【請求項８】作動媒体循環回路（１１０）上に配置し
たオイル分離手段（１２２）の下流側に、作動媒体に含
まれる陽イオンや溶存気体を除去する作動媒体浄化手段
（１３２）を配置したことを特徴とする、請求項１に記
載の廃熱回収機関。
【請求項９】作動媒体に含まれる陽イオンや溶存気体
を除去する作動媒体浄化手段（１３２）を作動媒体循環
回路（１１０）上に配置し、この作動媒体浄化手段（１
３２）の上流側に前記バイパス通路（１３４）を合流さ
せたことを特徴とする、請求項５に記載の廃熱回収機
関。
【請求項１０】作動媒体分離手段（１２１）は、オイ
ルに含まれる作動媒体を粗粒化し、粗粒化した作動媒体
とオイルとの比重差により該作動媒体を分離するもので
あることを特徴とする、請求項１〜請求項９の何れか１
項に記載の廃熱回収機関。
【請求項１１】作動媒体分離手段（１２１）は、コア
レッサー式のものであることを特徴とする、請求項１０
に記載の廃熱回収機関。
【請求項１２】作動媒体分離手段（１２１）は疎水性
繊維よりなるフィルターエレメント（１２４）を備えた
ことを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載
の廃熱回収機関。
【請求項１３】オイル分離手段（１２２）は、作動媒
体に含まれるオイルを粗粒化し、粗粒化したオイルと作
動媒体との比重差により該オイルを分離するものである
ことを特徴とする、請求項１〜請求項９の何れか１項に
記載の廃熱回収機関。
【請求項１４】オイル分離手段（１２２）は、コアレ
ッサー式のものであることを特徴とする、請求項１３に
記載の廃熱回収機関。
【請求項１５】オイル分離手段（１２２）は疎水性繊
維よりなるフィルターエレメント（１２６）を備えたこ
とを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の
廃熱回収機関。
【請求項１６】オイルは界面活性作用のある極圧添加
剤を含まない疎水性オイルであることを特徴とする、請
求項１〜請求項１５の何れか１項に記載の廃熱回収機
関。