JP2006242049A - 流体機械およびそれを用いた内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の廃熱を利用し、発電に加えて内燃機関の始動も可能として、省エネルギーの観点で優れる流体機械およびそれを用いた内燃機関の始動制御装置を提供する。
【解決手段】 流体機械において、内燃機関１０の廃熱エネルギーによって加熱される作動流体の膨張によって駆動力を発生する膨張機１１０と、膨張機１１０に接続されて、膨張機１１０の駆動力によって発電を行うと共に、外部電源からの電力供給により電動機としても機能する回転電機１２０と、回転電機１２０の反膨張機側に接続されて、回転電機１２０の駆動力によって回転駆動される駆動部１３１と、膨張機１１０、回転電機１２０の間に設けられ、両者１１０、１２０間の動力伝達を断続する第１断続手段１４０と、回転電機１２０、駆動部１３１の間に設けられ、両者１２０、１３１間の動力伝達を断続する第２断続手段１３０、１５０とを設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば自動車等の内燃機関の廃熱を利用して動力を回収するランキンサイクルに使用される流体機械およびそれを用いた内燃機関の始動制御装置に関するものである。

従来、車両用空調システム（冷凍サイクル）に使用される流体機械として、例えば、特許文献１に示されるように、冷媒を圧縮する圧縮機とモータとが一体的に形成されたものが知られている。この流体機械においては、圧縮機は、車両のエンジン作動中はエンジンの駆動力によって作動され、また、エンジン停止中はモータの駆動力によって作動されるようになっており、加えて、モータがエンジン始動用のスタータとして機能するようになっている。尚、モータは、エンジンの駆動力を受けると発電機としても機能する。

これにより、エンジンの作動停止に関わらず圧縮機の作動を可能とすると共に、モータによって車両に必要とされる発電を賄い、専用のスタータを不要として、エンジンの始動を可能としている。
特開２００２−２０５５３６号公報

しかしながら、上記流体機械の使用により専用スタータの設定が不要となるものの、省エネルギーの観点で考えると、エンジンの駆動力を用いてモータで発電し、発電によって得られた電力を圧縮機駆動用およびエンジン始動用に使用している訳で、専用スタータの有無に関わらず、エンジンにおける負荷は何ら変わらない。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、内燃機関の廃熱を利用して、発電に加えて内燃機関の始動も可能として、省エネルギーの観点で優れる、流体機械およびそれを用いた内燃機関の始動制御装置を提供することにある。

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。

請求項１に記載の発明では、流体機械において、内燃機関（１０）の廃熱エネルギーによって加熱される作動流体の膨張によって駆動力を発生する膨張機（１１０）と、膨張機（１１０）に接続されて、膨張機（１１０）の駆動力によって発電を行うと共に、外部電源からの電力供給により電動機としても機能する回転電機（１２０）と、回転電機（１２０）の反膨張機側に接続されて、回転電機（１２０）の駆動力によって回転駆動される駆動部（１３１）と、膨張機（１１０）、回転電機（１２０）の間に設けられ、両者（１１０、１２０）間の動力伝達を断続する第１断続手段（１４０）と、回転電機（１２０）、駆動部（１３１）の間に設けられ、両者（１２０、１３１）間の動力伝達を断続する第２断続手段（１３０、１５０）とを有することを特徴としている。

これにより、第１断続手段（１４０）を接続することで、膨張機（１１０）の駆動力で回転電機（１２０）を発電機として作動させることができ、内燃機関（１０）の廃熱エネルギーを電気エネルギーに回生できる。また、第１断続手段（１４０）を切断して、第２断続手段（１３０、１５０）を接続して、回転電機（１２０）を電動機として作動させることで駆動部（１３１）を駆動させることができるので、駆動部（１３１）の駆動力を内燃機関（１０）の始動に使用することができる。また、第１、第２断続手段（１４０、１５０）を接続して、膨張機（１１０）の駆動力で駆動部（１３１）を駆動させることができる、あるいは膨張機（１１０）と回転電機（１２０）との駆動力で駆動部（１３１）を駆動させることができるので、駆動部（１３１）の駆動力を内燃機関（１０）の始動に使用することができる。

このように、内燃機関（１０）の廃熱エネルギーを使用して、電力として蓄え、この電力を用いて、あるいは廃熱エネルギーから得られる駆動力を用いて内燃機関（１０）の始動に使用できるので、内燃機関（１０）の省エネルギー化を可能とする流体機械（１００）を提供できる。

請求項２に記載の発明では、第１断続手段（１４０）は、膨張機（１１０）の膨張機軸（１１８）と回転電機（１２０）の回転電機軸（１２４）との間で、膨張機（１１０）が駆動される場合に、その正回転方向に噛み合い、逆回転方向に噛み合いが外れる一方向クラッチ（１４０）であり、第２断続手段（１３０、１５０）は、電磁クラッチ（１３０）であることを特徴としている。

これにより、一方向クラッチ（１４０）によって、膨張機（１１０）の作動時に機械的に回転電機（１２０）が接続されて、廃熱エネルギーを利用した発電が可能となり、複雑な断続機構を不要とすることができる。

また、膨張機（１１０）の停止時に膨張機（１１０）の本来の回転方向に回転電機（１２０）を電動機として作動させると、一方向クラッチ（１４０）は噛み合いが外れて膨張機（１１０）と回転電機（１２０）とは切断されることになる。この時に電磁クラッチ（１３０）を接続することで、回転電機（１２０）と駆動部（１３１）とを接続でき、回転電機（１２０）によって駆動部（１３１）を駆動させ、内燃機関（１０）の始動に使用できる。

また、膨張機（１１０）の作動時において、膨張機（１１０）の回転速度より低い回転速度で回転電機（１２０）を電動機として作動させると、一方向クラッチ（１４０）は噛み合うことになる。この時に電磁クラッチ（１３０）を接続することで、膨張機（１１０）と回転電機（１２０）との駆動力によって駆動部（１３１）を駆動させ、内燃機関（１０）の始動に使用できる。

請求項３に記載の発明では、第１断続手段（１４０）は、膨張機（１１０）の膨張機軸（１１８）と回転電機（１２０）の回転電機軸（１２４）との間で、膨張機（１１０）が駆動される場合に、その正回転方向に噛み合い、逆回転方向に噛み合いが外れる第１一方向クラッチ（１４０）であり、第２断続手段（１３０、１５０）は、回転電機軸（１２４）と駆動部（１３１）の駆動軸（１３４）との間で、回転電機（１２０）が電動機として膨張機（１１０）の駆動回転方向に作動される場合に、その正回転方向に噛み合い、逆回転方向に噛み合いが外れる第２一方向クラッチ（１５０）であることを特徴としている。

これにより、複雑な断続機構を不要として以下の作動を可能とすることができる。即ち、第１一方向クラッチ（１４０）によって、膨張機（１１０）の作動時に機械的に回転電機（１２０）が接続されて、廃熱エネルギーを利用した発電が可能となり、また、第２一方向クラッチ（１５０）によって、機械的に回転電機（１２０）と駆動部（１３１）とが接続され、駆動部（１３１）の駆動力を内燃機関（１０）のアシスト用に使用できる。

また、膨張機（１１０）の停止時に膨張機（１１０）の本来の回転方向に回転電機（１２０）を電動機として作動させると、第１一方向クラッチ（１４０）は噛み合いが外れて膨張機（１１０）と回転電機（１２０）とは切断され、第２一方向クラッチ（１５０）によって、機械的に回転電機（１２０）と駆動部（１３１）とが接続され、駆動部（１３１）の駆動力を内燃機関（１０）の始動用に使用できる。

また、膨張機（１１０）の作動時に、膨張機（１１０）の回転速度より低い回転速度で膨張機（１１０）の本来の回転方向に回転電機（１２０）を電動機として作動させると、第１一方向クラッチ（１４０）は噛み合い、膨張機（１１０）と回転電機（１２０）とは接続され、更に、第２一方向クラッチ（１５０）によって、機械的に回転電機（１２０）と駆動部（１３１）とが接続され、膨張機（１１０）と回転電機（１２０）との駆動力で駆動部（１３１）を駆動できる。そして、駆動部（１３１）の駆動力を内燃機関（１０）の始動用に使用できる。

請求項４に記載の発明では、膨張機（１１０）は、本来の回転方向とは逆方向に作動されて圧縮機として機能することを特徴としている。

これにより、膨張機（１１０）を作動させない場合に、この膨張機（１１０）を圧縮機として作動させることで、例えば空調装置用の冷凍サイクル（２０Ａ）を作動させることができる。

請求項５に記載の発明では、内燃機関（１０）の廃熱エネルギーによって加熱される作動流体を、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の流体機械（１００）の膨張機（１１０）で膨張させて駆動力を発生するランキンサイクル（３０Ａ）と、内燃機関（１０）の始動要否を判定すると共に、流体機械（１００）、ランキンサイクル（３０Ａ）の作動を制御する制御装置（４０）とを有し、流体機械（１００）の駆動部（１３１）が内燃機関（１０）の機関軸（１０ａ）に接続された内燃機関の始動制御装置であって、制御装置（４０）は、内燃機関（１０）の始動が必要な時に、膨張機（１１０）、あるいは流体機械（１１０）の回転電機（１２０）の少なくとも一方の駆動力によって、内燃機関（１０）を始動させることを特徴としている。

これにより、内燃機関（１０）の廃熱エネルギーを使用して、あるいは廃熱エネルギーから得られた電気エネルギーを使用して内燃機関（１０）の始動が可能となるので、内燃機関（１０）の省エネルギー化が可能となる。

請求項６に記載の発明では、内燃機関（１０）の廃熱エネルギーによってランキンサイクル（３０Ａ）を作動状態とし、膨張機（１１０）で得られる駆動力が内燃機関（１０）始動のための必要駆動力より大きい場合に、制御装置（４０）は、膨張機（１１０）の駆動力によって、内燃機関（１０）を始動させることを特徴としている。

これにより、廃熱エネルギーを無駄なく活用した内燃機関（１０）の始動が可能となる。

請求項７に記載の発明では、内燃機関（１０）の廃熱エネルギーによってランキンサイクル（３０Ａ）を作動状態とし、膨張機（１１０）で得られる駆動力が内燃機関（１０）始動のための必要駆動力より小さい場合に、制御装置（４０）は、膨張機（１１０）と回転電機（１２０）との駆動力によって、内燃機関（１０）を始動させることを特徴としている。

これにより、廃熱エネルギーと予め廃熱エネルギーから蓄えた電気エネルギーを有効に活用した内燃機関（１０）の始動が可能となる。

請求項８に記載の発明では、内燃機関（１０）の廃熱エネルギーが得られず、ランキンサイクル（３０Ａ）を非作動状態とする場合に、制御装置（４０）は、回転電機（１２０）の駆動力によって、内燃機関（１０）を始動させることを特徴としている。

これにより、予め廃熱エネルギーから蓄えた電気エネルギーを有効に活用した内燃機関（１０）の始動が可能となる。

内燃機関（１０）としては、請求項９に記載の発明のように、走行条件に応じて作動、停止されるハイブリッド車両用、あるいはアイドルストップ車両用として好適である。

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。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る内燃機関の始動制御装置（以下、始動制御装置）２０を、走行条件に応じてエンジン（本発明における内燃機関に対応）１０が作動あるいは停止されるハイブリッド車両やアイドルストップ車両等に適用したものである。始動制御装置２０は、冷凍サイクル２０Ａをベースとして、エンジン１０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３０Ａを備えている。各サイクル２０Ａ、３０Ａの圧縮部あるいは膨張部には流体機械としての膨張発電機兼電動圧縮機（以下、複合流体機械）１００が設けられており、制御装置４０によって各サイクル２０Ａ、３０Ａおよび複合流体機械１００の作動が制御されるようになっている。以下、始動制御装置２０の全体構成および複合流体１００について図１、図２を用いて説明する。

まず、冷凍サイクル２０Ａ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、膨張機兼圧縮機１１０、凝縮器２１、気液分離器２２、減圧器２３、蒸発器２４等が環状に接続されて形成されている。

膨脹機兼圧縮機１１０は、気相冷媒を加圧して吐出する圧縮モード（圧縮機として作動）と、過熱蒸気冷媒の膨張時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膨張モード（膨張機として作動）とを兼ね備えるものである。尚、膨脹機兼圧縮機１１０の詳細については後述する。

凝縮器２１は、膨張機兼圧縮機１１０（圧縮モード時）の冷媒吐出側に設けられ、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。気液分離器２２は、凝縮器２１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。減圧器２３は、気液分離器２２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共に、圧縮モード時の膨張機兼圧縮機１１０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。

蒸発器２４は、減圧器２３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、この吸熱作用によって空調空気を冷却する。そして、蒸発器２４の冷媒流出側には、蒸発器２４側から膨張機兼圧縮機１１０側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁２４ａが設けられている。

そして、ランキンサイクル３０Ａは、車両の走行用動力を発生させるエンジン１０で発生した廃熱からエネルギー（膨張機兼圧縮機１１０の膨張モード時における駆動力）を回収するものである。ランキンサイクル３０Ａは、上記冷凍サイクル２０Ａに対して、凝縮器２１が共用されると共に、この凝縮器２１をバイパスするように気液分離器２２から膨張機兼圧縮器１１０および凝縮器２１の間（Ａ点）に接続される第１バイパス流路３１と、膨張機兼圧縮機１１０および逆止弁２４ａの間（Ｂ点）から凝縮器２１およびＡ点の間（Ｃ点）に接続される第２バイパス流路３２とが設けられて、以下のように形成されている。

即ち、第１バイパス流路３１には、液ポンプ３３が配設されると共に、気液分離器２２側から液ポンプ３３側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁３１ａが設けられている。また、Ａ点と膨張機兼圧縮機１１０との間に加熱器３４が設けられている。

加熱器３４は、液ポンプ３３から送られる冷媒（本発明における作動流体に対応）とエンジン１０における温水回路１０Ａのエンジン冷却水（温水）との間で熱交換することにより冷媒を加熱する熱交換器であり、三方弁１１によりエンジン１０から流出したエンジン冷却水を加熱器３４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１１の流路切替えは、後述する制御装置４０によって行われるようになっている。

尚、水ポンプ１２は温水回路１０Ａ内でエンジン冷却水を循環させるポンプ（例えば、エンジン１０によって駆動される機械式ポンプあるいは電動モータによって駆動される電動ポンプ）であり、ラジエータ１３は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熱交換器である。

温水回路１０Ａの出口側にはエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ１４が設けられており、この水温センサ１４で検出（出力）された温度信号は、後述する制御装置４０に入力される。また、エンジン１０にはエンジン１０の回転数を検出する回転数センサ１５が設けられており、この回転数センサ１５で検出（出力）された回転数信号は、上記温度信号と同様に後述する制御装置４０に入力される。

そして、第２バイパス流路３２には、膨脹機兼圧縮機１１０側から凝縮器２１の冷媒入口側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁３２ａが設けられている。また、Ａ点とＣ点との間には開閉弁３５が設けられている。開閉弁３５は、冷媒流路を開閉する電磁式のバルブであり、後述する制御装置４０により制御されるようになっている。また、膨張機兼圧縮機１１０が圧縮モードで作動する時の冷媒吐出側（後述する高圧室１１４側）には、膨張機兼圧縮機１１０の作動を圧縮モードあるいは膨張モードのいずれかに切替える弁機構１１７が設けられている。弁機構１１７は、後述する制御装置４０により制御されるようになっている。弁機構１１７の詳細については膨張機兼圧縮機１１０と共に後述する。

上記気液分離器２２、第１バイパス流路３１、液ポンプ３３、加熱器３４、膨張機兼圧縮機１１０、第２バイパス流路３２、凝縮器２１等にてランキンサイクル３０Ａが形成される。

膨張機兼圧縮機１１０には、発電機および電動機としての両機能を有する発電機兼電動機１２０および電磁クラッチ１３０が接続されて、複合流体機械１００を形成している。以下、複合流体機械１００の構成について、図２を用いて説明する。

複合流体機械１００の膨張機兼圧縮機（本発明における膨張機に対応）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、膨張圧縮機ハウジング１１１を成すハウジング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、作動室Ｖと高圧室１１４とを連通させる吐出ポート１１５、および流入ポート１１６を開閉する弁機構１１７等から成るものである。

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。

シャフト１１８（本発明における膨張機軸に対応）は、後述するモータ軸１２４に固定された軸受け１１８ｂによって回転可能に支持されて、一方の長手方向端部に回転中心軸に対して偏心して設けられた偏心部１１８ａを有するクランクシャフトである。この偏心部１１８ａは、ベアリング１１３ｃを介して旋回スクロール１１３に連結されている。

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が偏心部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が正方向に回転する時に、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し（膨張モード）、逆に、シャフト１１８が逆方向に回転する時に、旋回スクロール１１３の外径側から中心側に変位するほど、その体積が縮小するように変化する（圧縮モード）。

吐出ポート１１５は、基板部１１２ａの中心部に設けられて、膨張機兼圧縮機１１０の圧縮モード時に、最小体積となる作動室Ｖと、ハウジング１１１ａ内に設けられた高圧室１１４とを連通させて圧縮された冷媒を吐出するポートである。尚、高圧室１１４は、吐出ポート１１５から吐出された冷媒の脈動を平滑化する吐出室の機能を有するものである。

また、流入ポート１１６は、同様に基板部１１２ａに（吐出ポート１１５に隣接して）設けられて、膨張機兼圧縮機１１０の膨張モード時に、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、高圧室１１４を形成するハウジング１１１ａには、加熱器３４および凝縮器２１側に接続される高圧ポート１１１ｃが設けられている。また、蒸発器２４および第２バイパス流路３２側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１２１に設けられて、モータハウジング１２１内を経由して、シャフトハウジング１１１ｂと固定スクロール１１２とによって形成される空間に連通している。

弁機構１１７は、吐出弁１１７ａ、弁体１１７ｄ、電磁弁１１７ｈ等から成る。吐出弁１１７ａは、吐出ポート１１５の高圧室１１４側に配置されて吐出ポート１１５から吐出された冷媒が高圧室１１４から作動室Ｖに逆流することを防止するリード弁状の逆止弁であり、ストッパ１１７ｂは吐出弁１１７ａの最大開度を規制する弁止板であり、吐出弁１１７ａおよびストッパ１１７ｂはボルト１１７ｃによって基板部１１２ａに固定されている。

弁体１１７ｄは、流入ポート１１６を開閉して膨張機兼圧縮機１１０の圧縮モードと膨張モードとを切替える切替え弁であり、その後端側がハウジング１１１ａに設けられた背圧室１１７ｅに沿って、摺動可能に配設されている。背圧室１１７ｅ内にはバネ１１７ｆが挿入されており、バネ１１７ｆは弁体１１７ｄの先端側が流入ポート１１６を閉じる方向に弾性力を作用させるようになっている。また、ハウジング１１１ａには、所定の通路抵抗を有して背圧室１１７ｅと高圧室１１４とを連通させる抵抗手段としての絞り１１７ｇが設けられている。尚、弁体１１７ｄが流入ポート１１６を閉じた時の両者間のシール性を向上させるために、弁体１１７ｄの先端側は任意の角度で傾斜可能（首振り機構）となるようにしている。

電磁弁１１７ｈは、低圧ポート１２１ａ側と背圧室１１７ｅとの連通状態を制御することにより背圧室１１７ｅ内の圧力を制御する制御弁であり、後述する制御装置４０によって制御される。

そして、電磁弁１１７ｈを開くと、背圧室１１７ｅの圧力が低圧ポート１２１ａ側に抜けることで高圧室１１４より低下して、弁体１１７ｄがバネ１１７ｆを押し縮めながら図２中の右側に変位するので、流入ポート１１６が開く。尚、絞り１１７ｇでの圧力損失は非常に大きいので、高圧室１１４から背圧室１１７ｅに流れ込む冷媒量は無視できるほど小さい。

逆に、電磁弁１１７ｈを閉じると、絞り１１７ｇによって背圧室１１７ｅの圧力と高圧室１１４の圧力とが等しくなり、弁体１１７ｄはバネ１１７ｆの弾性力により図２中の左側に変位するので、流入ポート１１６が閉じる。つまり、弁体１１７ｄ、背圧室１１７ｅ、バネ１１７ｆ、絞り１１７ｇ、および電磁弁１１７ｈ等により流入ポート１１６を開閉するパイロット式の電気開閉弁が構成される。

発電機兼電動機１２０は、直流３相ブラシレスのセンサレス方式の回転電機であり、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。発電機兼電動機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。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（本発明における回転電機軸に対応）１２４は、シャフトハウジング１１１ｂ、モータハウジング１２１にそれぞれ固定される軸受け１２４ａ、１２４ｂによって回転可能に支持されており、膨張機兼圧縮機１１０側の端部には穴部１２４ｃが形成されている。穴部１２４ｃ内には軸受け１１８ｂが固定されており、上記した膨張機兼圧縮機１１０のシャフト１１８を回転可能に支持している。また、モータ軸１２４の反穴部側は、後述する電磁クラッチ１３０のシャフト１３４に接続されている。

ここで、シャフト１１８は穴部１２４ｃ内に挿入されて、シャフト１１８とモータ軸１２４との間には一方向クラッチ１４０が介在されている。この一方向クラッチ１４０は本発明における第１断続手段、第１一方向クラッチに対応するものであって、シャフト１１８が主体となって正方向に回転するとモータ軸１２４に噛み合い、逆方向に回転するとモータ軸１２４との噛み合いが外れるようにしたクラッチである。逆に、モータ軸１２４を主体にしてみると、モータ軸１２４が逆方向に回転するとシャフト１１８に噛み合い、正方向に回転すると、噛み合いが外れることになる。尚、シャフト１１８、モータ軸１２４が共に正方向に回転している場合は、モータ軸１２４の回転速度がシャフト１１８の回転速度よりも低いと、一方向クラッチ１４０は噛み合うことになる。

よって、膨張機兼圧縮機１１０のシャフト１１８が膨張モードによって駆動（正方向回転）されると、一方向クラッチ１４０がモータ軸１２４に噛み合い、ロータ１２３を回転させるトルクが入力されて、発電機兼電動機１２０は電力を発生させる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１６を介してバッテリ１７に充電され、バッテリ１７の電力は後述するエンジン１０の始動、および車両の各種電気負荷（ヘッドライト、エンジン補機等）１８の通常作動に使用されるようになっている。また、インバータ１６を介してバッテリ１７からステータ１２２に電力が供給され、ロータ１２３が逆方向回転されると、一方向クラッチ１４０がシャフト１１８に噛み合い、発電機兼電動機１２０は膨張機兼圧縮機１１０を圧縮モードで駆動する電動機として作動する。

電磁クラッチ１３０は、本発明における第２断続手段に対応するものであり、プーリ部（本発明における駆動部に対応）１３１、磁界を発生させる励磁コイル１３２、励磁コイル１３２により誘起された磁界の電磁力により変位してプーリ部１３１に吸着するフリクションプレート１３３、フリクションプレート１３３に固定されたシャフト（本発明における駆動軸に対応）１３４等から成る。そして、プーリ部１３１は、エンジン１０のクランクシャフト（本発明における機関軸に対応）１０ａに直結されて回転駆動するクランクプーリ１０ｂにＶベルト１０ｃを介して接続されており（図１）、シャフト１３４は上記したようにモータ軸１２４に接続されている。尚、シャフト１３４とモータハウジング１２１との間には、モータハウジング１２１内の冷媒が外部に漏れるのを防止するリップシール１３４ａが設けられている。

発電機兼電動機１２０（モータ軸１２４）とプーリ部１３１とを接続する時は、励磁コイル１３２に通電し、また、発電機兼電動機１２０（モータ軸１２４）とプーリ部１３１とを切断する時は、励磁コイル１３２への通電を遮断する。この電磁クラッチ１３０の作動は後述する制御装置４０により制御される。

制御装置４０は、図１に示すように、エンジン１０始動のための始動要求信号、乗員の設定する設定温度や環境条件等に基づいて決定されるＡ／Ｃ要求信号、水温センサ１４からの信号、回転数センサ１５からの信号等が入力され、これらの信号に基づいて三方弁１１、液ポンプ３３、開閉弁３５、膨張機兼型圧縮機１１０の弁機構１１７（電磁弁１１７ｈ）、発電機兼電動機１２０、電磁クラッチ１３０の作動を制御する。尚、上記始動要求信号は、例えば、ハイブリッド車両であれば走行時の必要動力に対する走行用モータの発生出力から得られる信号、あるいは、アイドルストップ車両であれば停車後のブレーキ操作（ブレーキ解除）から得られる信号等としている。

次に、上記実施形態に係る廃熱利用装置２０の作動（制御装置４０による制御）について図３に示す制御フローチャートを用いて説明する。尚、図３中に表記された「ＭＧ」は、発電機兼電動機１２０（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒの頭文字）を意味する。

まず、ステップＳ１１０で乗員からのＡ／Ｃ要求があるか否かを判定する。Ａ／Ｃ要求有りと判定すると、ステップＳ１２０で冷凍サイクル２０Ａを作動させる。即ち、液ポンプ３３を停止させた状態で開閉弁３５を開き、三方弁１１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３４側に循環させないようにする。また、電磁クラッチ１３０を切断状態とすると共に、電磁弁１１７ｈを閉じて弁体１１７ｄによって流入ポート１１６を閉じた状態で、発電機兼電動機１２０を電動機として逆方向に回転作動させる。すると、一方向クラッチ１４０によってシャフト１１８はモータ軸１２４と噛み合い、逆方向に回転され、膨張機兼圧縮機１１０は圧縮機として作動されることになる。

膨張機兼圧縮機１１０は、周知のスクロール型圧縮機と同様に、低圧ポート１２１ａから冷媒を吸引して作動室Ｖにて圧縮した後、この圧縮した冷媒を吐出ポート１１５、高圧室１１４を通して高圧ポート１１１ｃから吐出する。そして、高圧ポート１１１ｃから吐出される冷媒は、加熱器３４→開閉弁３５→凝縮器２１→気液分離器２２→減圧器２３→蒸発器２４→逆止弁２４ａ→低圧ポート１２１ａの順に循環（冷凍サイクル２０Ａを循環）する。空調空気は蒸発器２４で蒸発する冷媒によって吸熱され、冷却されることになる。尚、この時、加熱器３４にはエンジン冷却水が循環しないので、加熱器３４にて冷媒は加熱されず、加熱器３４は単なる冷媒通路として機能する。

そして、ステップＳ１３０でエンジン１０の始動要求（エンジン始動要求信号）があるか否か（車両走行中でエンジン１０が停止され、再び始動が必要か否か）を判定する。始動要求が無いと判定するとステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１０以降を繰返す。しかし、ステップＳ１３０でエンジン１０の始動要求があると判定すると、ステップ１４０で発電機兼電動機１２０を減速、停止させた後、ステップＳ１５０で電磁クラッチ１３０を接続状態にする。

そして、ステップＳ１６０で発電機兼電動機１２０を電動機として正方向に回転作動させる。すると、一方向クラッチ１４０によってシャフト１１８とモータ軸１２４との噛み合いが外れ、膨張機兼圧縮機１１０は発電機兼電動機１２０から切断状態となり、発電機兼電動機１２０によってプーリ部１３１が正方向に回転駆動されることになる。プーリ部１３１の駆動力はＶベルト１０ｃ、クランクプーリ１０ｂからクランクシャフト１０ａに伝達されて、エンジン１０が始動される。

上記ステップＳ１１０において、Ａ／Ｃ要求が無いと判定すると、ステップＳ１７０でエンジン１０の廃熱量が所定量以上（充分）あるか否か（水温センサ１４から得られる温度が予め定めた所定冷却水温度より高いか否か）を判定する。廃熱量が所定以上無い場合は、ステップＳ１８０でエンジン１０の始動要求があるか否かを判定し、始動要求が無いと判定するとステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１０以降を繰返す。

しかし、ステップＳ１８０でエンジン１０の始動要求があると判定すると、ステップＳ１９０で電磁クラッチ１４０を接続状態にし、ステップＳ２００で発電機兼電動機１２０を電動機として正方向に回転作動させる。ここでは、上記ステップＳ１６０の場合と同様に、電動機兼発電機１２０でプーリ部１３１が駆動され、プーリ部１３１によってエンジン１０が始動されることになる。

上記ステップＳ１７０でエンジン１０の廃熱量が所定量以上（充分）あると判定すると、ステップＳ２１０で回転数センサ１５で得られる回転数からエンジン１０が作動状態にあるか否かを判定する。そして、エンジン１０が作動状態にあると判定すると、ステップＳ２２０でランキンサイクル３０Ａを作動させて、発電機兼電動機１２０での発電制御を実行する。

即ち、開閉弁３５を閉じ、三方弁１１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３４側に循環させるようにして、液ポンプ３３を作動させる。また、電磁クラッチ１３０を切断状態とすると共に、電磁弁１１７ｈを開いて弁体１１７ｄによって流入ポート１１６を開いた状態とする。

すると、加熱器３４に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、流入ポート１１６を経由して作動室Ｖに導入されて膨脹する。この時、旋回スクロール１１３は、過熱蒸気冷媒の膨脹により正方向に旋回し、シャフト１１８は回転（正方向）し機械的出力（駆動力）が得られる。そして、一方向クラッチ１４０によってモータ軸１２４はシャフト１１８に噛み合い正方向に回転され、発電機兼電動機１２０は発電機として作動されることになる。発電機兼電動機１２０によって得られた電力はインバータ１６によってバッテリ１７に充電される。膨脹を終えて圧力が低下した冷媒は、低圧ポート１２１ａから流出する。

そして、低圧ポート１２１ａから流出される冷媒は、第２バイパス流路３２→逆止弁３２ａ→凝縮器２１→気液分離器２２→第１バイパス流路３１→逆止弁３１ａ→液ポンプ３３→加熱器３４→高圧ポート１１１ｃの順に循環することになる（ランキンサイクル３０Ａを循環）。

尚、ランキンサイクル３０Ａの作動中は、発電機兼電動機１２０で最大の発電電力が得られるように、エンジン冷却水温度に応じて発電機兼電動機１２０（旋回スクロール１１３）の回転数を調節する。即ち、加熱器３４を流通する冷媒の温度は、エンジン冷却水温度に応じて決まる。その時の冷媒の圧力は、発電機兼電動機１２０の回転数を上げて膨張を速めることで圧力を低下させることができ、また、逆に発電機兼電動機１２０の回転数を下げて膨張速度を落とすことで圧力を上昇させることができる。よって、膨張機兼圧縮機１１０での有効な膨張仕事を確保しつつ、膨張後の冷媒が多少の過熱度を持った状態で凝縮器２１に流入するように、ランキンサイクル３０Ａの作動バランスを保ち、高い発電力を得ることができる。

一方、上記ステップＳ２１０でエンジン１０が作動状態にない、即ち停止状態であると判定すると、ステップＳ２３０でエンジン１０の始動要求があるか否かを判定する。否と判定すればステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１０以降を繰返す。しかし、始動要求があると判定すると、上記ステップＳ２２０と同様にステップＳ２４０でランキンサイクル３０Ａを作動させて、膨張機兼電動機１１０の膨張機作動によって発電機兼電動機１２０を発電機として作動させ（正方向回転）、更に、ステップＳ２５０で電磁クラッチ１３０を接続状態にする。

そして、ステップＳ２６０で膨張機兼圧縮機１１０の膨張モード時の膨張機駆動力がエンジン１０の始動に必要とされる始動用駆動力Ｌｓｔ（本発明における必要駆動力に対応）よりも大きいか否かを判定する。膨張機駆動力が始動用駆動力Ｌｓｔより大きいと判定すると、ステップＳ２７０で、膨張機駆動力によってエンジン１０を始動する。つまり、膨張機駆動力は、一方向クラッチ１４０、モータ軸１２４、電磁クラッチ１３０、プーリ部１３１、Ｖベルト１０ｃ、クランクプーリ１０ｂを介してクランクシャフト１０ａに伝達されて、エンジン１０が始動されることになる。

しかし、ステップＳ２６０で否（膨張機駆動力は始動用駆動力Ｌｓより小さい）と判定すると、ステップＳ２８０で発電機兼電動機１２０を電動機として正方向に回転作動させて、膨張機駆動力および電動機駆動力の両者を合わせた駆動力でエンジン１０を始動する。尚、この時、発電機兼回転電機１２０の回転速度を膨張機兼圧縮機１１０の回転速度より低い値とすることで、一方向クラッチ１４０によるシャフト１１８とモータ軸１２４との噛み合いが成されるようにする。

以上のように、本実施形態においては、複合流体機械１００として膨張機に圧縮機能を兼ね備える膨張機兼圧縮機１１０を形成して、膨張機兼圧縮機１１０と発電機兼電動機１２０との間に一方向クラッチ１４０を設けると共に、発電機兼電動機１２０とプーリ部１３１との間に電磁クラッチ１３０を設け、更に、プーリ部１３１とエンジン１０側とを接続するようにしているので、上記のような冷凍サイクル２０Ａによる空調、ランキンサイクル３０Ａによる発電、およびエンジン１０の始動が可能となる。

ランキンサイクル３０Ａの発電によって、エンジン１０の廃熱エネルギーを有効な電気エネルギーとして回生できる。

また、エンジン１０の始動において、発電機兼電動機１２０を電動機として作動させてエンジン１０を始動させる場合は、上記のように予め廃熱エネルギーから蓄えた電気エネルギーを有効に活用できる。また、膨張機兼圧縮機１１０の膨張機駆動力でエンジン１０を始動させる場合は、廃熱エネルギーを無駄なく活用することができる。また、膨張機駆動力と発電機兼電動機１２０の電動機駆動力との両者を使用してエンジン１０を始動する場合は、廃熱エネルギーと予め廃熱エネルギーから蓄えた電気エネルギーとを有効に活用することができる。

総じて、エンジン１０の廃熱エネルギーを使用して、電力として蓄え、この電力をエンジン１０の始動に使用できるので、エンジン１０の省エネルギー化が可能となる。

尚、膨張機兼圧縮機１１０と発電機兼電動機１２０間の断続手段として、回転方向に伴う機械的な噛み合いによって接続を可能とする一方向クラッチ１４０としているので、複雑な断続機構を不要とすることができ、安価な対応が可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４、図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して第２断続手段の形態を変更したものである。ここでは、複合流体機械１００の電磁クラッチ１３０を廃止し、代わりに一方向クラッチ１５０を用いている。

即ち、図４に示すように、発電機兼電動機１２０のモータ軸１２４とプーリ部１３１のシャフト１３４とを個々に設け、モータ軸１２４のシャフト１３４側の端部に穴部１２４ｄを形成している。また、シャフト１３４は、軸受け１３４ｃによって回転可能に支持され、プーリ部１３１と直接的に接続されるようにしている。シャフト１３４のモータ軸１２４側の端部には、小径部１３４ｂが形成されて、小径部１３４ｂは穴部１３４ｃ内に挿入されている。そして、モータ軸１２４とシャフト１３４との間には一方向クラッチ１５０が介在されている。

この一方向クラッチ１５０は、本発明における第２断続手段、第２一方向クラッチに対応するものであって、モータ軸１２４が主体となって正方向に回転するとシャフト１３４に噛み合い、逆方向に回転するとシャフト１３４との噛み合いが外れるようにしたクラッチである。尚、モータ軸１２４、シャフト１３４が共に正方向に回転しており、シャフト１３４の回転速度がモータ軸１２４の回転速度を上回ると、一方向クラッチ１５０は噛み合いが外れた状態となり、シャフト１３４主体の駆動となって、モータ軸１２４からの駆動力はシャフト１３４には伝達されない。尚、上記一方向クラッチ１５０の設定により、制御装置４０による電磁クラッチ１３０の制御機能（第１実施形態）は無くしている。

次に、上記構成に基づく制御装置４０による制御について図５に示す制御フローチャートを用いて説明する。図５に示す制御フローチャートは、第１実施形態で説明した図３に対して、ステップＳ１５０をステップＳ１５１に変更し、また、ステップＳ１９０、ステップＳ２５０を廃止したものとしている。以下、変更点を中心に説明する。

ステップＳ１１０からステップＳ１６０は、冷凍サイクル２０Ａの作動中にエンジン１０の始動制御を行うもので、エンジン１０の始動要求があると（ステップＳ１３０）、発電機兼電動機１２０を停止した後に（ステップＳ１４０）、ステップＳ１５１で発電機兼電動機１２０を電動機として正方向に回転作動させる。すると、一方向クラッチ１４０によってシャフト１１８とモータ軸１２４との噛み合いが外れ、一方向クラッチ１５０によってモータ軸１２４とシャフト１３４とが噛み合い、発電機兼電動機１２０によってプーリ部１３１が正方向に回転駆動され、エンジン１０が始動される。

ステップＳ１１０、Ｓ１７０、Ｓ１８０、Ｓ２００は、Ａ／Ｃ要求が無くて、エンジン１０の廃熱が充分に得られない場合にエンジン１０の始動制御を行うもので、エンジン１０の始動要求があると（ステップＳ１８０）、ステップＳ２００で発電機兼電動機１２０を電動機として正方向に回転作動させる。すると、一方向クラッチ１４０によってシャフト１１８とモータ軸１２４との噛み合いが外れ、一方向クラッチ１５０によってモータ軸１２４とシャフト１３４とが噛み合い、発電機兼電動機１２０によってプーリ部１３１が正方向に回転駆動され、エンジン１０が始動される。

ステップＳ１１０、Ｓ１７０、Ｓ２１０〜Ｓ２８０は、Ａ／Ｃ要求が無く、エンジン１０の廃熱が充分に得られ、エンジン１０が停止されている場合にランキンサイクル３０Ａを作動させてエンジン１０の始動制御を行うものである。エンジン１０の始動要求があると（ステップＳ２３０）、ステップＳ２４０でランキンサイクル３０Ａを作動させて、膨張機兼電動機１１０の膨張機駆動力によって発電機兼電動機１２０を発電機として作動させる（一方向クラッチ１４０が噛み合い正方向回転）。そして、膨張機駆動力が始動用駆動力Ｌｓｔより大きい場合は、モータ軸１２４に伝達された膨張機駆動力が更に一方向クラッチ１５０を介して、シャフト１３４、プーリ部１３１に伝達されて、エンジン１０が始動されることになる（ステップＳ２７０）。

また、膨張機駆動力が始動用駆動力Ｌｓｔより小さい場合は、ステップＳ２８０で発電機兼電動機１２０を電動機として正方向に回転作動させて、膨張機駆動力および電動機駆動力の両者を合わせた駆動力でエンジン１０を始動する。

尚、エンジン１０が始動した後のエンジン１０（プーリ部１３１のシャフト１３４）の回転速度が発電機兼電動機１２０（モータ軸１２４）の回転速度を上回ると、一方向クラッチ１５０は噛み合いが外れ、発電機兼電動機１２０は膨張機駆動力によって発電機として機能される。逆に、エンジン１０（プーリ部１３１のシャフト１３４）の回転速度が発電機兼電動機１２０（モータ軸１２４）の回転速度より低い時は、一方向クラッチ１５０は噛み合い、膨張機駆動力によってエンジン１０はアシストされることになる。

以上のように、本実施形態においては、一方向クラッチ１５０の設定によって電磁クラッチ１３０のような複雑な機構を不要として、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６〜図８に示す。第３実施形態は上記第１実施形態に対して始動制御装置２０の構成から冷凍サイクル２０Ａの構成を廃止し、複合流体機械１００の膨張機兼圧縮機１１０を専用の膨張機１１０Ａに変更したものである。

全体構成としては、図６に示すように、冷凍サイクル２０Ａの廃止に伴い、図１に対して減圧器２３、蒸発器２４、逆止弁２４ａ、３１ａ、３２ａ、開閉弁３５、弁機構１１７を廃止し、制御装置４０へのＡ／Ｃ要求信号の入力、制御装置４０から開閉弁３５、弁機構１１７への出力を廃止している。

複合流体機械１００の膨張機１１０Ａは、図７に示すように、図１に対してハウジング１１１ａ、流入ポート１１６、弁機構１１７を廃止し、固定スクロール１１２の基板部１１２ａに吐出ポート１１５から繋がる高圧ポート１１１ｃを設けたもので、膨張モードのみの機能を持たせたものとしている。

そして、制御装置４０が行うエンジン１０の始動制御は、図８に示す制御フローチャートによって実行されるようにしおり、この制御フローチャートは、図３に対して、ステップＳ１１０〜ステップＳ１６０を廃止したものとしている。

本発明においては、冷凍サイクル２０Ａの構成は必須ではなく、発電機兼電動機１２０（電動機作動）によるエンジン１０の始動（ステップＳ２００）、ランキンサイクル３０Ａ作動時の発電に加えて、膨張機駆動力を用いたエンジン１０の始動（ステップＳ２７０）、膨張機駆動力と電動機駆動力とを用いたエンジン１０の始動（ステップＳ２８０）が可能である。よって、上記第１実施形態と同様に、エンジン１０の廃熱エネルギーを使用して、電力として蓄え、この電力をエンジン１０の始動に使用できるので、エンジン１０の省エネルギー化が可能となる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では本始動制御装置２０が搭載される車両としてハイブリッド車両やアイドルストップ車両を対象としたが、これに限らず、エンジン１０を搭載する通常の車両を対象としても良い。

一方向クラッチ１４０、１５０としては、正回転方向に噛み合い、逆回転方向に噛み合いが外れる構造を採用することができる。一方向クラッチ１４０、１５０は、駆動部材と被駆動部材とを有し、それらの間に方向性回転伝達機構を備える構成とすることができる。方向性回転伝達機構は、正回転方向に関して駆動部材と被駆動部材との間に機械的な噛み合い状態を形成する一方で、逆回転方向に関しては駆動部材と被駆動部材との間の機械的な噛み合い状態を外すものである。ここで、方向性回転伝達機構は、逆回転時に正回転時よりも弱い機械的な噛み合い状態を提供することで、噛み合い状態が外れた状態を提供する構造を採用することができる。また、噛み合い状態は、摩擦によって提供されることができる。一方向クラッチ１４０、１５０として、内輪と外輪との間に複数のくさび状収容室を形成し、それらにローラを収容してなるローラ式のクラッチ機構を採用することができる。一方向クラッチ１４０、１５０として、いわゆるラチェット構造をもったクラッチ機構を採用することができる。

第１実施形態における内燃機関の始動制御装置の全体構成を示す模式図である。 第１実施形態における膨張発電機兼電動圧縮機を示す断面図である。 第１実施形態におけるエンジン始動制御に用いられるフローチャートである。 第２実施形態における膨張発電機兼電動圧縮機を示す断面図である。 第２実施形態におけるエンジン始動制御に用いられるフローチャートである。 第３実施形態における内燃機関の始動制御装置の全体構成を示す模式図である。 第３実施形態における膨張発電機兼電動圧縮機を示す断面図である。 第３実施形態におけるエンジン始動制御に用いられるフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン（内燃機関）
１０ａ クランクシャフト（機関軸）
２０ 内燃機関の始動制御装置
３０Ａ ランキンサイクル
４０ 制御装置
１００ 膨張発電機兼電動圧縮機（流体機械）
１１０ 膨張機兼圧縮機（膨張機）
１１８ シャフト（膨張機軸）
１２０ 発電機兼電動機（回転電機）
１２４ モータ軸（回転電機軸）
１３０ 電磁クラッチ（第２断続手段）
１３１ プーリ部（駆動部）
１３４ シャフト（駆動軸）
１４０ 一方向クラッチ（第１断続手段、第１一方向クラッチ）
１５０ 一方向クラッチ（第２断続手段、第２一方向クラッチ）

Claims (9)

1. 内燃機関（１０）の廃熱エネルギーによって加熱される作動流体の膨張によって駆動力を発生する膨張機（１１０）と、
   前記膨張機（１１０）に接続されて、前記膨張機（１１０）の駆動力によって発電を行うと共に、外部電源からの電力供給により電動機としても機能する回転電機（１２０）と、
   前記回転電機（１２０）の反膨張機側に接続されて、前記回転電機（１２０）の駆動力によって回転駆動される駆動部（１３１）と、
   前記膨張機（１１０）、前記回転電機（１２０）の間に設けられ、両者（１１０、１２０）間の動力伝達を断続する第１断続手段（１４０）と、
   前記回転電機（１２０）、前記駆動部（１３１）の間に設けられ、両者（１２０、１３１）間の動力伝達を断続する第２断続手段（１３０、１５０）とを有することを特徴とする流体機械。
2. 前記第１断続手段（１４０）は、前記膨張機（１１０）の膨張機軸（１１８）と前記回転電機（１２０）の回転電機軸（１２４）との間で、前記膨張機（１１０）が駆動される場合に、その正回転方向に噛み合い、逆回転方向に噛み合いが外れる一方向クラッチ（１４０）であり、
   前記第２断続手段（１３０、１５０）は、電磁クラッチ（１３０）であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
3. 前記第１断続手段（１４０）は、前記膨張機（１１０）の膨張機軸（１１８）と前記回転電機（１２０）の回転電機軸（１２４）との間で、前記膨張機（１１０）が駆動される場合に、その正回転方向に噛み合い、逆回転方向に噛み合いが外れる第１一方向クラッチ（１４０）であり、
   前記第２断続手段（１３０、１５０）は、前記回転電機軸（１２４）と前記駆動部（１３１）の駆動軸（１３４）との間で、前記回転電機（１２０）が電動機として前記膨張機（１１０）の駆動回転方向に作動される場合に、その正回転方向に噛み合い、逆回転方向に噛み合いが外れる第２一方向クラッチ（１５０）であることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
4. 前記膨張機（１１０）は、本来の回転方向とは逆方向に作動されて圧縮機として機能する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。
5. 内燃機関（１０）の廃熱エネルギーによって加熱される作動流体を、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の流体機械（１００）の前記膨張機（１１０）で膨張させて駆動力を発生するランキンサイクル（３０Ａ）と、
   前記内燃機関（１０）の始動要否を判定すると共に、前記流体機械（１００）、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の作動を制御する制御装置（４０）とを有し、
   前記流体機械（１００）の前記駆動部（１３１）が前記内燃機関（１０）の機関軸（１０ａ）に接続された内燃機関の始動制御装置であって、
   前記制御装置（４０）は、前記内燃機関（１０）の始動が必要な時に、前記膨張機（１１０）、あるいは前記流体機械（１１０）の前記回転電機（１２０）の少なくとも一方の駆動力によって、前記内燃機関（１０）を始動させることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
6. 前記内燃機関（１０）の廃熱エネルギーによって前記ランキンサイクル（３０Ａ）を作動状態とし、前記膨張機（１１０）で得られる駆動力が前記内燃機関（１０）始動のための必要駆動力より大きい場合に、
   前記制御装置（４０）は、前記膨張機（１１０）の駆動力によって、前記内燃機関（１０）を始動させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の始動制御装置。
7. 前記内燃機関（１０）の廃熱エネルギーによって前記ランキンサイクル（３０Ａ）を作動状態とし、前記膨張機（１１０）で得られる駆動力が前記内燃機関（１０）始動のための必要駆動力より小さい場合に、
   前記制御装置（４０）は、前記膨張機（１１０）と前記回転電機（１２０）との駆動力によって、前記内燃機関（１０）を始動させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の始動制御装置。
8. 前記内燃機関（１０）の廃熱エネルギーが得られず、前記ランキンサイクル（３０Ａ）を非作動状態とする場合に、
   前記制御装置（４０）は、前記回転電機（１２０）の駆動力によって、前記内燃機関（１０）を始動させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の始動制御装置。
9. 前記内燃機関（１０）は、走行条件に応じて作動、停止されるハイブリッド車両用、あるいはアイドルストップ車両用であることを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれかに記載の内燃機関の始動制御装置。

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