JP2010255468A - 排熱回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】複合流体機械を軸方向に大型化することなく、圧縮機構が回転電機によって駆動されるときのポンプによる作動抵抗を低減することができる排熱回収システムを提供する。
【解決手段】車両用排熱回収システム１１は、圧縮機構部６０と、膨張機構部８５と、ギヤポンプ７５と、モータ・ジェネレータ５０と、を同軸上に備える複合流体機械４０を有する。複合流体機械４０は、モータ・ジェネレータ５０により圧縮機構部６０が駆動されると同時にギヤポンプ７５が駆動されるようになっている。ランキンサイクル２０において、ギヤポンプ７５のポンプ室とボイラ２６とを接続する第１流路２１ａと、ギヤポンプ７５のポンプ室と凝縮器２３とを接続する第２流路２１ｂとは、バイパス流路２８によって接続されるとともに、バイパス流路２８にはバイパス弁２８ａが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランキンサイクルと冷凍サイクルを併せ持ち、ランキンサイクル用作動流体の膨張によって機械的エネルギーを出力する膨張機構と、冷凍サイクル用作動流体の圧縮機構とを備える複合流体機械を用いた排熱回収システムに関するものである。

この種の排熱回収システムとしては、例えば、特許文献１に開示のものが挙げられる。特許文献１の冷凍装置は、複合流体機械を備えており、この複合流体機械は、作動流体を圧縮する圧縮機と、ポンプによって循環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と、発電機及び電動機の両機能を併せ持つ回転電機とを有する。この複合流体機械において、圧縮機、膨張機、回転電機、及びポンプが、同軸上に直列に接続されている。圧縮機は、冷凍装置における冷凍サイクルにおいて、作動流体の圧縮用に用いられ、膨張機は、冷凍装置におけるランキンサイクルにおいて、作動流体の膨張によって駆動されるようになっている。また、ポンプは、ランキンサイクル内の作動流体を循環させる。

特開２００６−１２５３４０号公報

ところで、回転電機を電動機として駆動させ、その電動機によって圧縮機を駆動させたとき、回転電機と同軸上に接続されるポンプが友連れして回転すると、ポンプによってランキンサイクル内全体に作動流体を循環させることになり、ポンプの回転が回転電機にとっては作動抵抗となってしまう。特許文献１の複合流体機械は、ポンプが回転することによる作動抵抗を無くすために、圧縮機が回転電機によって駆動されるときに回転電機とポンプとを切断状態に切替える断続切替え手段を設けており、複合流体機械が軸方向に大型化してしまっていた。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、複合流体機械を軸方向に大型化することなく、圧縮機構が回転電機によって駆動されるときのポンプによる作動抵抗を低減することができる排熱回収システムを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ランキンサイクル用作動流体を吐出するポンプ、排熱源から供給される高温流体と前記ポンプから吐出されたランキンサイクル用作動流体とを熱交換させる熱交換器、前記熱交換器で加熱されたランキンサイクル用作動流体の膨張によって機械的エネルギーを出力する膨張機構、及び前記膨張機構から排出されたランキンサイクル用作動流体を冷却する凝縮器から構成されるランキンサイクルと、冷凍サイクルとを併せ持つ排熱回収システムであって、前記膨張機構と、前記ポンプと、前記冷凍サイクル内の冷凍サイクル用作動流体を圧縮する圧縮機構と、発電機又は電動機として機能する回転電機とを備え、前記回転電機により前記圧縮機構が駆動されると同時に前記ポンプが駆動されるように構成された複合流体機械を有しており、前記ポンプのポンプ室と前記熱交換器を接続する第１流路と、前記ポンプのポンプ室と前記凝縮器を接続する第２流路とを、バイパス流路によって接続するとともに、前記バイパス流路にバイパス弁を設けたことを要旨とする。

これによれば、複合流体機械の圧縮機構と膨張機構とが別々に機能する場合、圧縮機構が駆動されると同時にポンプが駆動されると、凝縮器から吐出されたランキンサイクル用作動流体は第２流路を介してポンプ室に導入され、ポンプ室に導入されたランキンサイクル用作動流体は熱交換器に向けて第１流路へ吐出される。このとき、バイパス弁が開いていることにより第１流路へ吐出されたランキンサイクル用作動流体がバイパス流路を経由して第２流路へ還流される。また、複合流体機械の圧縮機構が駆動機構の機能を兼ね備えている場合、複合流体機械の圧縮機構が駆動されると同時にポンプが駆動されると、ポンプの回転方向が膨張機構が駆動されたときと逆転する。すると、冷凍サイクル用作動流体が第１流路を介してポンプ室に導入され、ポンプ室に導入された冷凍サイクル用作動流体は第２流路へ吐出される。このとき、バイパス弁を開くことにより第２流路へ吐出された冷凍サイクル用作動流体がバイパス流路を経由して第１流路へ還流される。よって、圧縮機構が駆動されると同時にポンプが駆動されても、ランキンサイクル用作動流体又は冷凍サイクル用作動流体は、第１流路と、ポンプ室と、第２流路との間を循環することになり、ポンプの仕事量を小さくすることができ、ポンプが回転することによる回転電機の作動抵抗を減らすことができる。

また、前記複合流体機械は、前記圧縮機構の回転軸がクラッチ機構を介して前記回転電機の駆動軸に対し断接可能に形成されていてもよい。
これによれば、クラッチ機構により圧縮機構が回転電機に対し断絶状態にされると、膨張機構が駆動された時に、圧縮機構が回転電機の作動抵抗となることを無くすことができる。

また、前記回転電機の駆動軸に対し前記膨張機構の回転軸が一方向クラッチを介して断接可能に形成され、前記一方向クラッチは、前記膨張機構の回転軸の回転速度が、前記回転電機の駆動軸の回転速度より遅い場合には前記膨張機構の回転軸を前記駆動軸に対して滑り状態とする一方で、前記膨張機構の回転軸の回転速度が、前記回転電機の駆動軸の回転速度より早い場合には前記膨張機構の回転軸を前記駆動軸に対して接続するようにしてもよい。

これによれば、膨張機構が駆動されていないとき、又は膨張機構が十分に駆動されていないとき、すなわち膨張機構の回転軸の回転速度が、回転電機の駆動軸の回転速度より遅い場合には、一方向クラッチによって膨張機構の回転軸を駆動軸に対して滑り状態とする。このため、膨張機構が出力する機械的エネルギーが無いとき、又は小さいときは、膨張機構が回転電機と同期して駆動されない状態とし、膨張機構が回転電機の作動抵抗となることを防止することができる。

また、前記バイパス弁は開度を調節可能に構成され前記熱交換器への前記ランキンサイクル用作動流体の流量を調節可能であってもよい。
これによれば、排熱源からの排熱量に応じて、バイパス弁の開度を調節することで熱交換器へ流入するランキンサイクル用作動流体の流量を調節することができる。

本発明によれば、複合流体機械を軸方向に大型化することなく、圧縮機構が回転電機によって駆動されるときのポンプによる作動抵抗を低減することができる。

第１の実施形態の車両用排熱回収システムを示す模式図。 第１の実施形態の複合流体機械を示す縦断面図。 第２の実施形態の複合流体機械を示す縦断面図。 第２の実施形態の車両用排熱回収システムを示す模式図。 バイパス弁に逆止弁を用いた車両用排熱回収システムを示す模式図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の排熱回収システムを車両用排熱回収システム１１に具体化した第１の実施形態を図１〜図２にしたがって説明する。図１に示すように、車両用排熱回収システム１１は、排熱源としてのエンジン１２を備えるとともに、別々のサイクルで構成された冷凍サイクル３０と、ランキンサイクル２０とを併せ持つ。冷凍サイクル３０内は、車両空調用のために冷凍サイクル用作動流体としての第１作動流体（冷媒）が循環し、ランキンサイクル２０内は、エンジン１２からの排熱によって加熱されるランキンサイクル用作動流体としての第２作動流体（冷媒）が循環する。また、車両用排熱回収システム１１は、ランキンサイクル２０の一部及び冷凍サイクル３０の一部を構成する複合流体機械４０を備えている。なお、以下の説明において、複合流体機械４０の「前」及び「後」は、図２に示す矢印Ｙの方向を前後方向とする。

図２に示すように、複合流体機械４０はハウジング４１を備えるとともに、このハウジング４１は、円筒状をなすセンタハウジング４２と、このセンタハウジング４２の前端に接合されたフロントハウジング４３と、センタハウジング４２の後端に隔壁部４４を介して接合されたリヤハウジング４５とから形成されている。センタハウジング４２の内周面には、センタハウジング４２の内側に向けて延びる仕切壁４２ａが形成されるとともに、この仕切壁４２ａによってセンタハウジング４２内が前後２つの空間に仕切られている。

仕切壁４２ａより後側の空間と隔壁部４４との間には回転電機としてのモータ・ジェネレータ５０が収容されている。モータ・ジェネレータ５０は駆動軸５１を有するとともに、この駆動軸５１は、仕切壁４２ａ及び隔壁部４４に設けられた軸受４６によって回転可能に支持されている。駆動軸５１には、モータロータ５２ａが駆動軸５１と一体回転可能に固定されている。また、センタハウジング４２の内周面には、ステータ５２ｂがモータロータ５２ａを取り囲むように固定されている。そして、モータ・ジェネレータ５０は、ステータ５２ｂのコイル５２ｃへの通電によりモータロータ５２ａを回転させる電動機としての機能と、モータロータ５２ａが回転されることでステータ５２ｂのコイル５２ｃに電力を生じさせる発電機としての機能とを併せ持つ。モータ・ジェネレータ５０にはインバータ５４を介してバッテリ５５が接続され（図１参照）、モータ・ジェネレータ５０で生じた電力はインバータ５４を介してバッテリ５５に蓄電されるようになっている。

センタハウジング４２内において、仕切壁４２ａより前側の空間内には支持ブロック４２ｂが固設されている。仕切壁４２ａより前側の空間内には、第１回転軸４７が支持ブロック４２ｂに設けられた軸受４８によって回転可能に支持されるとともに、この第１回転軸４７は駆動軸５１と同軸上に配置されている。駆動軸５１において第１回転軸４７と対向する端部には、第１クラッチ板４９ａが固定されるとともに、第１回転軸４７において駆動軸５１と対向する端部には、第２クラッチ板４９ｂが固定されている。また、支持ブロック４２ｂには、電磁コイル４９ｃが設けられている。電磁コイル４９ｃに通電することによって第１クラッチ板４９ａと第２クラッチ板４９ｂとを吸着させることで、駆動軸５１と第１回転軸４７とを接続可能になっている。逆に、電磁コイル４９ｃへの通電を停止することによって第１クラッチ板４９ａと第２クラッチ板４９ｂとを離間させることで、駆動軸５１と第１回転軸４７とを断絶可能になっている。そして、第１クラッチ板４９ａと、第２クラッチ板４９ｂと、電磁コイル４９ｃとから駆動軸５１と第１回転軸４７とを断接可能にするクラッチ機構Ｃが構成されている。

複合流体機械４０において、センタハウジング４２内における仕切壁４２ａより前側の空間と、フロントハウジング４３との間には圧縮機構としての、スクロール式の圧縮機構部６０が設けられている。圧縮機構部６０において、第１回転軸４７の前端には、第１回転軸４７の中心軸Ｌに対して偏心した位置に偏心軸６１が設けられるとともに、偏心軸６１は第１回転軸４７の回転により第１回転軸４７の中心軸Ｌの周りを公転するようになっている。偏心軸６１にはブッシュ６２が固定されるとともに、ブッシュ６２は偏心軸６１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６２には軸受装置６３を介して可動スクロール６４が回転可能に支持されるとともに、カウンタウェイト６５が固定されている。

可動スクロール６４は、軸受装置６３に支持された円盤状をなす可動側端板６４ａと、この可動側端板６４ａから突設された渦巻状の可動側渦巻壁６４ｂとからなる。また、センタハウジング４２内には固定スクロール６７が可動スクロール６４と対向するように固設されている。固定スクロール６７は、円盤状をなす固定側端板６７ａと、この固定側端板６７ａから可動スクロール６４に向けて突設された渦巻状の固定側渦巻壁６７ｂとを一体に備えている。そして、可動スクロール６４の可動側渦巻壁６４ｂと、固定スクロール６７の固定側渦巻壁６７ｂとは互いに噛み合わされて容積変更可能な作動室６８を区画する。

また、固定スクロール６７における固定側端板６７ａの中央部には吐出口６７ｃが形成されるとともに、この吐出口６７ｃは吐出弁６９により開閉可能になっている。固定側端板６７ａとフロントハウジング４３との間には、吐出チャンバ７０が区画されるとともに、この吐出チャンバ７０には吐出口６７ｃを介して圧縮後の作動室６８に連通している。また、フロントハウジング４３には、吐出チャンバ７０に連通する吐出ポート４３ａが形成されている。さらに、固定スクロール６７の内周面と、可動スクロール６４における可動側渦巻壁６４ｂの最外周面との間には吸入チャンバＳが区画形成されるとともに、フロントハウジング４３には吸入チャンバＳに連通する吸入ポート（図示せず）が形成されている。

リヤハウジング４５内には、隔壁部４４に対向するように第１サイドプレート７１が固設されるとともに、第２サイドプレート７２が第１サイドプレート７１と対向するように間隔を空けて固設されている。そして、駆動軸５１は、隔壁部４４及び第１サイドプレート７１を貫通している。また、隔壁部４４と第１サイドプレート７１との間にはポンプ室７４が区画されるとともに、ポンプ室７４内には従動軸７３に取着された従動ギヤ７３ａと、駆動軸５１に取着された主動ギヤ５１ａが配設されている。そして、ポンプ室７４と、従動ギヤ７３ａと、主動ギヤ５１ａとからギヤポンプ７５が形成されている。

複合流体機械４０のリヤハウジング４５内には膨張機構としての膨張機構部８５が設けられている。リヤハウジング４５において、第１サイドプレート７１と第２サイドプレート７２の間には筒状をなすシリンダブロック７７が収容されている。また、膨張機構部８５において、第１サイドプレート７１には、第２回転軸７８が軸受７１ａを介して回転可能に支持されるとともに、この第２回転軸７８は駆動軸５１と同軸上に配置されている。よって、モータ・ジェネレータ５０の駆動軸５１と、圧縮機構部６０の第１回転軸４７と、膨張機構部８５の第２回転軸７８とは同軸上に位置している。

第２回転軸７８において、駆動軸５１に対向する端部には小径部７８ａが形成されるとともに、駆動軸５１において、第２回転軸７８に対向する端部には小径部７８ａを挿通可能な凹部５１ｂが形成されている。そして、小径部７８ａの周面と、この周面に対向する凹部５１ｂの内周面との間には、一方向クラッチ５３が設けられている。この一方向クラッチ５３は、第２回転軸７８の回転速度が、駆動軸５１の回転速度より遅いときには、第２回転軸７８を駆動軸５１に対して滑り状態（アンクラッチ状態）とし、第２回転軸７８の回転速度が、駆動軸５１の回転速度より早いときに、第２回転軸７８と駆動軸５１とを接続状態（クラッチ状態）とする。

シリンダブロック７７内において、第２回転軸７８には円筒状をなすロータ７９が第２回転軸７８に一体回転可能に止着されるとともに、ロータ７９の外周面には、ロータ７９の軸方向全体に亘って延びるベーン８０が出没可能に収容されている。そして、第２回転軸７８の回転に伴うロータ７９の回転によってベーン８０の先端面がシリンダブロック７７の内周面に接触すると、ロータ７９の外周面と、シリンダブロック７７の内周面と、隣り合うベーン８０と、第１及び第２サイドプレート７１，７２との間に作動室８１が区画されるようになっている。

また、膨張機構部８５において、リヤハウジング４５と第２サイドプレート７２との間には吐出空間８６が区画されるとともに、リヤハウジング４５には吐出空間８６に連通する吐出ポート８７が形成されている。また、膨張機構部８５において、リヤハウジング４５には作動室８１に連通する吸入ポート（図示せず）が形成されている。

次に、上記複合流体機械４０を備えた車両用排熱回収システム１１におけるランキンサイクル２０及び冷凍サイクル３０について説明する。図１に示すように、冷凍サイクル３０は、複合流体機械４０における圧縮機構部６０、凝縮器３４、膨張弁３９、及び、蒸発器３５が環状に接続されて形成されている。

上記冷凍サイクル３０において、圧縮機構部６０の吐出ポート４３ａには圧縮側吐出流路３２を介して凝縮器３４が接続されている。そして、圧縮機構部６０で高温高圧に圧縮された第１作動流体は圧縮側吐出流路３２を介して凝縮器３４に導入され、凝縮器３４で冷却される。凝縮器３４の吐出側には流路３３を介して蒸発器３５が接続されるとともに、流路３３上には膨張弁３９が設けられている。そして、膨張弁３９は、凝縮器３４で冷却された第１作動流体を減圧膨張させ、蒸発器３５は膨張弁３９によって減圧された第１作動流体を蒸発させる。

また、蒸発器３５の吐出側には、圧縮側吸入流路３１を介して圧縮機構部６０が接続されるとともに圧縮側吸入流路３１上には逆止弁３７が設けられ、逆止弁３７は蒸発器３５側から圧縮機構部６０側のみに第１作動流体が流れることを許容する。そして、第１作動流体は、圧縮機構部６０で圧縮された後、凝縮器３４、膨張弁３９、蒸発器３５、及び逆止弁３７を通過して圧縮機構部６０に吸入され、冷凍サイクル３０を循環するようになっている。

一方、ランキンサイクル２０は、複合流体機械４０の膨張機構部８５、凝縮器２３、気液分離器２４、複合流体機械４０のギヤポンプ７５、及び熱交換器としてのボイラ２６が環状に接続されて形成されている。また、ランキンサイクル２０において、ギヤポンプ７５のポンプ室７４（図２参照）とボイラ２６とを接続する第１流路２１ａと、凝縮器２３とギヤポンプ７５のポンプ室７４とを接続する第２流路２１ｂとは、バイパス流路２８によって接続されている。

ランキンサイクル２０を詳細に説明すると、ギヤポンプ７５におけるポンプ室７４の吐出側には第１流路２１ａを介してボイラ２６の吸熱器２６ａが接続されている。ボイラ２６は、吸熱器２６ａに加え放熱器２６ｂを備え、放熱器２６ｂには配水管２６ｃ，２６ｄが接続されている。また、エンジン１２には冷却水循環経路１３が接続され、この冷却水循環経路１３上にはラジエータ１３ａが設けられている。そして、配水管２６ｃ，２６ｄは冷却水循環経路１３に接続され、車両のエンジン１２を冷却した冷却水（高温流体）は、冷却水循環経路１３を循環して放熱器２６ｂ及びラジエータ１３ａで放熱する。そして、ギヤポンプ７５から吐出された第２作動流体は、ボイラ２６の吸熱器２６ａと放熱器２６ｂとの間での熱交換によりエンジン１２からの排熱によって加熱される。

ボイラ２６において吸熱器２６ａの吐出側には、膨張側吸入流路２２ａを介して膨張機構部８５における吸入ポートが接続され、ボイラ２６で加熱された高温高圧の第２作動流体は膨張側吸入流路２２ａを介して膨張機構部８５に導入されるようになっている。膨張機構部８５の吐出ポート８７には、膨張側吐出流路２２ｂを介して凝縮器２３が接続されている。そして、膨張機構部８５で膨張した低圧の第２作動流体は、膨張側吐出流路２２ｂを介して凝縮器２３へ吐出されるようになっている。凝縮器２３の吐出側には第２流路２１ｂを介してギヤポンプ７５のポンプ室７４が接続されるとともに、第２流路２１ｂ上には凝縮器２３で冷却された第２作動流体を気液分離する気液分離器２４が設けられている。

また、ランキンサイクル２０での第２作動流体の循環方向において、ギヤポンプ７５より上流側（第２流路２１ｂ）と下流側（第１流路２１ａ）とが、凝縮器２３、気液分離器２４及び吸熱器２６ａを迂回するバイパス流路２８により接続されている。このバイパス流路２８上には、第１流路２１ａ側から第２流路２１ｂ側へ第２作動流体が流れることを許容するバイパス弁２８ａが設けられている。バイパス弁２８ａは、その開度を調節可能になっている。

そして、ランキンサイクル２０内の第２作動流体は、ギヤポンプ７５のポンプ作用により、膨張機構部８５、凝縮器２３、気液分離器２４、ポンプ室７４、ボイラ２６を通過してランキンサイクル２０を循環するようになっている。なお、車両用排熱回収システム１１には、複合流体機械４０の駆動、及びバイパス弁２８ａを開閉する制御装置（図示せず）が設けられている。

次に、上記車両用排熱回収システム１１の作用について説明する。
さて、冷寒時にエンジン１２をスタートさせ、さらに、エアコンスイッチ（図示せず）ＯＮする。この状況は、エンジン１２の速やかな暖機が要求されるとともに、圧縮機構部６０の駆動が要求される状況である。

制御装置は、バッテリ５５からインバータ５４を介してモータ・ジェネレータ５０に給電し、モータ・ジェネレータ５０を駆動させて電動機として機能させるとともに、電磁コイル４９ｃに通電し、第１クラッチ板４９ａと第２クラッチ板４９ｂとを吸着させ駆動軸５１と第１回転軸４７とを接続する。また、制御装置は、バイパス弁２８ａを開く。

すると、モータ・ジェネレータ５０の駆動力によって駆動軸５１が回転されるとともに第１回転軸４７が回転し圧縮機構部６０が駆動される。すなわち、可動スクロール６４が固定スクロール６７に対して旋回して圧縮側吸入流路３１から吸入チャンバＳ内に第１作動流体が吸入され、さらに、可動スクロール６４の旋回に伴い作動室６８の第１作動流体が圧縮される。そして、圧縮機構部６０の作動室６８で圧縮された第１作動流体は、所定の圧力まで圧縮されると吐出弁６９を押し退けて吐出口６７ｃから吐出チャンバ７０に吐出される。さらに、圧縮された第１作動流体は、圧縮側吐出流路３２を介して凝縮器３４へ吐出され、凝縮器３４で凝縮された後、膨張弁３９で減圧される。さらに、膨張弁３９を通過した第１作動流体は、蒸発器３５で気化され、逆止弁３７を経由して圧縮側吸入流路３１から圧縮機構部６０の吸入チャンバＳに吸入される。

エアコン要求により、モータ・ジェネレータ５０の駆動力によって圧縮機構部６０が駆動されているとき、駆動軸５１の回転に伴い圧縮機構部６０が駆動されると同時にギヤポンプ７５が駆動される。そして、ギヤポンプ７５が駆動されたとき、凝縮器２３から吐出された第２作動流体は、第２流路２１ｂを介してポンプ室７４に導入され、さらに、ポンプ室７４からボイラ２６に向けて第１流路２１ａへ吐出される。このとき、バイパス弁２８ａが開いているため、第１流路２１ａへ吐出された第２作動流体は、バイパス流路２８を経由して第２流路２１ｂに戻される。すなわち、ギヤポンプ７５のポンプ室７４から吐出された第２作動流体は、バイパス流路２８を経由してギヤポンプ７５より上流側の第２流路２１ｂへ還流され、第２作動流体は、第１流路２１ａと、ギヤポンプ７５と、第２流路２１ｂとの間を循環する。このため、ギヤポンプ７５からボイラ２６に向けて第２作動流体が送られることがなく、エンジン１２の排熱がランキンサイクル２０を循環する第２作動流体に奪われることがなく、エンジン１２の暖機が速やかに行われる。

その後、エンジン１２の暖機が完了すると、制御装置はバイパス弁２８ａを閉じ、ギヤポンプ７５からボイラ２６に向けて第２作動流体が吐出される。そして、ボイラ２６の吸熱器２６ａと放熱器２６ｂとの間での熱交換により、第２作動流体がエンジン１２からの排熱によって加熱される。なお、閉じたバイパス弁２８ａを僅かに開くと、バイパス流路２８を介して第１流路２１ａの第２作動流体が第２流路２１ｂに環流される。よって、バイパス弁２８ａの開度を調節することで、ボイラ２６に向けて吐出される第２作動流体の流量が調節される。

加熱後の高圧の第２作動流体は、吸入ポート（図示せず）から膨張機構部８５の作動室８１に導入されて膨張し、この第２作動流体の膨張により膨張機構部８５が機械的エネルギー（駆動力）を出力し、この駆動力によってロータ７９が回転する。このとき、ロータ７９の回転に伴い回転する第２回転軸７８の回転速度が、モータ・ジェネレータ５０によって回転される駆動軸５１の回転速度より遅いと、一方向クラッチ５３は第２回転軸７８と駆動軸５１とを滑り状態とし、第２回転軸７８が駆動軸５１に対し同期回転しない状態にする。エンジン１２からの排熱量が増加し、膨張機構部８５での第２作動流体の膨張量が大きくなり、第２回転軸７８の回転速度が、モータ・ジェネレータ５０によって回転される駆動軸５１の回転速度より早くなると、一方向クラッチ５３により第２回転軸７８と駆動軸５１とが接続状態となる。この接続により、ギヤポンプ７５と圧縮機構部６０を駆動させるために必要とされる動力の一部を膨張機構部８５からの出力が担い、モータ・ジェネレータ５０の負担が低減される。

そして、膨張機構部８５の出力がギヤポンプ７５及び圧縮機構部６０を駆動させるために要求される動力を超えると、モータ・ジェネレータ５０は、発電機として機能することになり、得られた電力はインバータ５４を介してバッテリ５５に充電される。膨張を終えて圧力が低下した第２作動流体は、吐出空間８６に吐出された後、吐出ポート８７を介して膨張側吐出流路２２ｂへ吐出される。膨張側吐出流路２２ｂへ吐出された第２作動流体は、凝縮器２３、気液分離器２４を通過し、ポンプ室７４に導入され、ランキンサイクル２０を循環する。

なお、エアコンスイッチがＯＦＦされる、又はエアコンによる圧縮機構部６０の駆動要求がない場合は、制御装置は電磁コイル４９ｃへの通電を停止し、第１クラッチ板４９ａと第２クラッチ板４９ｂとを断絶状態とする。すると、圧縮機構部６０の駆動が停止される。この状況において、エンジン冷却水が低温であったり、エンジン１２の排熱量が十分でなく、膨張機構部８５の出力がギヤポンプ７５駆動のために必要な動力を超えないと判断されるときは、モータ・ジェネレータ５０への給電は行わない。一方、膨張機構部８５の出力がギヤポンプ７５駆動のために必要な動力を超えると判断されるときは、ランキンサイクル２０を稼働させ、モータ・ジェネレータ５０を発電機として機能させる。

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）エンジン１２からの排熱量が不十分で、例えば、膨張機構部８５の出力がギヤポンプ７５駆動のために必要な動力を超えないと判断されるときであって、かつエアコン要求があり圧縮機構部６０の駆動が必要とされるときは、モータ・ジェネレータ５０によって圧縮機構部６０が駆動されると同時にギヤポンプ７５が駆動される。このとき、バイパス弁２８ａを開くように制御することでバイパス流路２８を介してギヤポンプ７５のポンプ室７４から吐出された第２作動流体をギヤポンプ７５の上流側へ還流させることができる。このため、ギヤポンプ７５によってランキンサイクル２０全体に第２作動流体を循環させる場合に比べてギヤポンプ７５の仕事量を減らすことができ、ギヤポンプ７５が駆動されることによるモータ・ジェネレータ５０の作動抵抗を減らすことができる。したがって、モータ・ジェネレータ５０とギヤポンプ７５との間（ハウジング４１内）に断続切替え手段を設けた場合のように、複合流体機械４０が軸方向に大型化することを防止しつつ、モータ・ジェネレータ５０の負担を減らすことができる。

（２）エンジン１２からの排熱量が不十分であって、かつエアコン要求があり圧縮機構部６０の駆動が必要とされるときは、バイパス弁２８ａを開くことでギヤポンプ７５のポンプ室７４から吐出された第２作動流体をギヤポンプ７５の上流側へ還流させ、ボイラ２６へ第２作動流体が供給されないようにすることができる。このため、ボイラ２６ではエンジン１２からの排熱がランキンサイクル２０の第２作動流体によって奪われない。よって、冷寒時にエンジン１２をスタートさせ、かつエアコンスイッチをＯＮしたとき、車両用排熱回収システム１１のバイパス弁２８ａを開くことで、エアコンによる圧縮機構部６０の駆動要求を満たしつつ、エンジン１２の速やかな暖機を可能にすることができる。

（３）複合流体機械４０において、圧縮機構部６０の第１回転軸４７と、モータ・ジェネレータ５０の駆動軸５１とは、クラッチ機構Ｃによって断接可能になっている。このため、エアコンによる圧縮機構部６０の駆動要求がない場合、クラッチ機構Ｃは接続されず、圧縮機構部６０はモータ・ジェネレータ５０との接続が解除される。この状態で膨張機構部８５の出力がギヤポンプ７５駆動のために必要な動力を超えると判断されれば、モータ・ジェネレータ５０への給電を行わず、ランキンサイクル２０を稼働させてモータ・ジェネレータ５０を発電機として機能させる。このとき、クラッチ機構Ｃの存在によりモータ・ジェネレータ５０が圧縮機構部６０を連れ回さないのでモータ・ジェネレータ５０による発電効率を向上させることができる。

（４）ランキンサイクル２０が稼働し、ギヤポンプ７５からボイラ２６に向けて第２作動流体が吐出されるとき、バイパス弁２８ａの開度を調節することでボイラ２６に向けて吐出される第２作動流体の流量を調節することができる。よって、例えば、エンジン１２の排熱量が十分でないときは、バイパス弁２８ａの開度を調節しボイラ２６に向けて吐出される第２作動流体の流量を抑えることで、ランキンサイクル２０の効率低下を抑えることができる。

（５）モータ・ジェネレータ５０の駆動軸５１と、膨張機構部８５の第２回転軸７８との間に一方向クラッチ５３を設けた。エアコン要求により、圧縮機構部６０の駆動力によって圧縮機構部６０が駆動されているとき、第２回転軸７８の回転速度が、モータ・ジェネレータ５０によって回転される駆動軸５１の回転速度より遅い場合には、一方向クラッチ５３によって第２回転軸７８を駆動軸５１に対して滑り状態とすることができる。このため、膨張機構部８５の出力が小さいときは、膨張機構部８５がモータ・ジェネレータ５０と同期して駆動されない状態とし、膨張機構部８５がモータ・ジェネレータ５０の作動抵抗となることを防止することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の排熱回収機構を車両用排熱回収機構に具体化した第２の実施形態を図３〜図４にしたがって説明する。なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同一構成について同一符号を付すなどし、その重複する説明を省略又は簡略する。また、第２の実施形態では、ランキンサイクル２０と冷凍サイクル３０が複合サイクルをなしており、ランキンサイクル用作動流体及び冷凍サイクル用作動流体として共通の冷媒が使用され、ランキンサイクル２０及び冷凍サイクル３０の両サイクルを共通の冷媒が循環する。

図３に示すように、第２の実施形態の複合流体機械１００のハウジング１０１は、センタハウジング１０２と、隔壁部１０３を介してセンタハウジング１０２の前端に接合されたフロントカバー１０４と、センタハウジング１０２の後端に接合されたリヤカバー１０５とから形成されている。

複合流体機械１００において、センタハウジング１０２内には第１の実施形態と同じモータ・ジェネレータ５０が配設されるとともに、隔壁部１０３とフロントカバー１０４の間には第１の実施形態と同じギヤポンプ７５が設けられている。また、複合流体機械１００において、センタハウジング１０２とリヤカバー１０５の間には、圧縮機構が膨張機構の機能を兼ね備えた膨張兼圧縮機構部９０が設けられている。そして、膨張兼圧縮機構部９０においては、駆動軸５１が正方向に回転すると作動室６８の体積が縮小するように変化し、駆動軸５１が逆方向に回転すると作動室６８の体積が拡大するように変位する。

センタハウジング１０２とリヤカバー１０５の間にはチャンバ９３が区画されている。また、第２の実施形態の複合流体機械１００は、第１の実施形態におけるクラッチ機構Ｃが設けられず、膨張兼圧縮機構部９０が駆動軸５１によって駆動されるとともに、第１の実施形態における一方向クラッチ５３が削除されている。また、膨張兼圧縮機構部９０において、固定スクロール６７の固定側端板６７ａには、吐出口６７ｃに加え流入口６７ｄが形成されている。また、リヤカバー１０５には、チャンバ９３に連通する高圧ポート１０５ａが設けられている。さらに、センタハウジング１０２には低圧ポート１０２ａが形成されるとともに、この低圧ポート１０２ａはセンタハウジング１０２内を経由して作動室６８に連通している。

そして、駆動軸５１が正方向へ回転し、膨張兼圧縮機構部９０が圧縮機構として機能するとき（以下、圧縮モードとする）、吐出口６７ｃにより最小容積となった作動室６８とチャンバ９３とが連通し、圧縮された冷媒が吐出口６７ｃからチャンバ９３に吐出される。チャンバ９３に吐出された冷媒は高圧ポート１０５ａから凝縮器３４へ吐出される。一方、駆動軸５１が逆方向へ回転し、膨張兼圧縮機構部９０が膨張機構として機能するとき（以下、膨張モードとする）、流入口６７ｄにより最小容積となった作動室６８とチャンバ９３とが連通し、チャンバ９３に導入された高温高圧の冷媒が流入口６７ｄから作動室６８に導入される。

膨張兼圧縮機構部９０は、弁機構９２を備えるとともに、この弁機構９２は弁体９２ａを備える。弁体９２ａは、流入口６７ｄを開閉して膨張兼圧縮機構部９０の圧縮モードと膨張モードとを切り替える切替弁であるとともに、リヤカバー１０５に形成された背圧室１０５ｂ内に摺動可能に収容されている。この背圧室１０５ｂ内にはバネ９２ｃが収容されるとともに、このバネ９２ｃは弁体９２ａを、流入口６７ｄを閉じる方向に付勢している。また、リヤカバー１０５には、背圧室１０５ｂとチャンバ９３とを連通させる絞り１０５ｃが設けられている。

電磁弁９２ｂは、低圧ポート１０２ａ側と背圧室１０５ｂ側との連通状態を制御することにより背圧室１０５ｂ内の圧力を制御する制御弁であり、図示しない制御装置によって制御される。そして、電磁弁９２ｂに通電し、電磁弁９２ｂを開くと、背圧室１０５ｂの圧力がチャンバ９３より低下して弁体９２ａがバネ９２ｃを押し縮めながら変位し、その結果、流入口６７ｄが開くようになっている。逆に、電磁弁９２ｂに通電せず、電磁弁９２ｂを閉じると、絞り１０５ｃによって背圧室１０５ｂの圧力とチャンバ９３の圧力とが等しくなり、弁体９２ａはバネ９２ｃの弾性力により流入口６７ｄが閉じる方向へ付勢されるようになっている。

次に、第２の実施形態の車両用排熱回収システム１１について説明する。
図４に示すように、車両用排熱回収システム１１の冷凍サイクル３０は、圧縮モード時に圧縮機構として機能する複合流体機械１００における膨張兼圧縮機構部９０、凝縮器３４、気液分離器３８、膨張弁３９、及び蒸発器３５が環状に接続されて形成されている。

上記冷凍サイクル３０において、膨張兼圧縮機構部９０の高圧ポート１０５ａには、第１流通流路９５ａを介してボイラ２６の吸熱器２６ａが接続されている。また、吸熱器２６ａの吐出側には、第２流通流路９５ｂを介して凝縮器３４が接続されている。さらに、凝縮器３４の吐出側には第３流通流路９５ｃを介して蒸発器３５が接続され、第３流通流路９５ｃ上には気液分離器３８が設けられるとともに気液分離器３８より吐出側には膨張弁３９が設けられている。また、蒸発器３５の吐出側には、第４流通流路９５ｄを介して複合流体機械１００の低圧ポート１０２ａが接続されるとともに、第４流通流路９５ｄ上には逆止弁３７が設けられている。

次に、車両用排熱回収システム１１のランキンサイクル２０について説明する。ランキンサイクル２０は、膨張モード時に膨張機構としての機能する複合流体機械１００の膨張兼圧縮機構部９０、凝縮器３４、気液分離器３８、複合流体機械１００のギヤポンプ７５、及びボイラ２６が環状に接続されて形成されている。ランキンサイクル２０は、冷凍サイクル３０に対して凝縮器３４及び気液分離器３８が共用されているとともに、第１流通流路９５ａの一部、第２流通流路９５ｂの一部、及び第４流通流路９５ｄの一部が共用されている。

上記ランキンサイクル２０において、ギヤポンプ７５のポンプ室７４から吐出された冷媒をボイラ２６の吸熱器２６ａに供給するため、ポンプ室７４と第２流通流路９５ｂとが連通流路９７ａによって接続されている。そして、連通流路９７ａと第２流通流路９５ｂの一部によって、ポンプ室７４とボイラ２６とを接続する第１流路が形成されている。連通流路９７ａ上には、圧縮モード時に、膨張兼圧縮機構部９０で圧縮された冷媒が、第２流通流路９５ｂからギヤポンプ７５に向けて流れることを阻止する一方で、膨張モード時にギヤポンプ７５側からボイラ２６側へ冷媒が流れることを許容する逆止弁２９が設けられている。また、第２流通流路９５ｂ上には、圧縮モード時に、膨張兼圧縮機構部９０で圧縮された冷媒が凝縮器３４側に向けて流れることを許容し、膨張モード時に連通流路９７ａへ吐出された冷媒が凝縮器３４へ流れることを阻止する開閉弁９６が設けられている。

また、ランキンサイクル２０において、凝縮器３４で冷却された冷媒を、気液分離器３８を介してギヤポンプ７５のポンプ室７４に導入するため、凝縮器３４とポンプ室７４とが第２流路９７ｂによって接続されている。この第２流路９７ｂ上には気液分離器３８と、膨張モード時に、冷媒が凝縮器３４側からギヤポンプ７５のポンプ室７４側へ流れることを許容し、圧縮モード時に、冷媒が凝縮器３４側からギヤポンプ７５のポンプ室７４側へ流れることを阻止する開閉弁９７ｇが設けられている。そして、第１流路における連通流路９７ａと、第２流路９７ｂとは、バイパス流路９７ｄによって接続されている。このバイパス流路９７ｄ上には、開度を調節可能なバイパス弁９７ｅが設けられている。

また、ランキンサイクル２０は、膨張モード時、膨張弁３９、蒸発器３５、及び逆止弁３７を迂回して膨張兼圧縮機構部９０と凝縮器３４とを接続するために、第４流通流路９５ｄと第２流通流路９５ｂとを接続する接続流路９８を備える。この接続流路９８には開閉弁９９が設けられている。この開閉弁９９は、圧縮モード時、膨張兼圧縮機構部９０で圧縮された冷媒が、接続流路９８を介して第４流通流路９５ｄへ流れることを阻止し、膨張モード時、膨張兼圧縮機構部９０で膨張した冷媒が凝縮器３４へ流れることを許容する。

さて、第２の実施形態において、圧縮モード時、エアコンスイッチ（図示せず）がＯＮされると、制御装置は、開閉弁９７ｇ，９９を閉じるとともに、開閉弁９６を開き、冷凍サイクル３０での冷媒の循環を開始させる。そして、制御装置がバッテリ５５からインバータ５４を介してモータ・ジェネレータ５０に給電すると、モータ・ジェネレータ５０が駆動されるとともに、制御装置はバイパス弁９７ｅを開く。なお、圧縮モード時、複合流体機械１００では、制御装置は電磁弁９２ｂに通電せず、電磁弁９２ｂは閉じたままにして弁体９２ａによって流入口６７ｄを閉鎖しておく。

膨張兼圧縮機構部９０は、低圧ポート１０２ａから冷媒を吸入して作動室６８にて圧縮した後、吐出口６７ｃからチャンバ９３に圧縮した冷媒を吐出する。圧縮された冷媒は、高圧ポート１０５ａから第１流通流路９５ａへ吐出され、ボイラ２６、開閉弁９６を介して凝縮器３４に供給される。その後、冷媒は、凝縮器３４、気液分離器３８、膨張弁３９、及び蒸発器３５へ供給され、逆止弁３７を介し低圧ポート１０２ａへ吸入される。すなわち、冷媒は冷凍サイクル３０を循環する。

エアコン要求により、モータ・ジェネレータ５０によって膨張兼圧縮機構部９０が圧縮機構として駆動されているとき、駆動軸５１の正方向への回転に伴い、ギヤポンプ７５が膨張モード時とは逆転して駆動される。このとき、逆止弁２９によって、第２流通流路９５ｂを流れる冷媒が連通流路９７ａを介してギヤポンプ７５のポンプ室７４に導入されることが阻止される。しかし、ギヤポンプ７５の膨張モード時とは逆転した駆動により、逆止弁２９よりもギヤポンプ７５側の連通流路９７ａ内の冷媒がギヤポンプ７５のポンプ室７４に導入される。このとき、ポンプ室７４に導入された冷媒は、第２流路９７ｂへ吐出されるが、バイパス弁９７ｅが開いているため、第２流路９７ｂへ吐出された冷媒は、バイパス流路９７ｄを経由して連通流路９７ａへ環流される。その結果、圧縮モード時は、バイパス流路９７ｄ及びバイパス弁９７ｅにより、冷媒が連通流路９７ａと、ギヤポンプ７５と、第２流路９７ｂとの間を循環する。

一方、膨張モード時は、エアコンスイッチがＯＦＦされると、制御装置はモータ・ジェネレータ５０への給電を止め、膨張兼圧縮機構部９０による圧縮機構の駆動を停止させて冷凍サイクル３０での冷媒の循環を停止させるとともに、制御装置はバイパス弁９７ｅ及び開閉弁９６を閉じ、開閉弁９７ｇ，９９を開く。また、複合流体機械１００では、制御装置は電磁弁９２ｂに通電し、電磁弁９２ｂを開く。すると、背圧室１０５ｂの圧力がチャンバ９３より低下して弁体９２ａがバネ９２ｃを押し縮めながら変位し、流入口６７ｄが開く。

その後、制御装置は、駆動軸５１が逆方向へ回転するように、すなわち圧縮モードとは駆動軸５１の回転が逆転するようにモータ・ジェネレータ５０に給電し、ランキンサイクル２０での冷媒の循環を開始させる。このとき、バイパス弁９７ｅが閉じているため、凝縮器３４から第２流路９７ｂを介してポンプ室７４に導入された冷媒は、バイパス流路９７ｄへ導入されることなく、連通流路９７ａへ吐出され、逆止弁２９を介して第１流通流路９５ａに導出される。そして、第１流通流路９５ａ上でボイラ２６の吸熱器２６ａと放熱器２６ｂとの間での熱交換により、冷媒がエンジン１２からの排熱によって加熱される。加熱後の高温高圧の冷媒は、高圧ポート１０５ａから膨張兼圧縮機構部９０のチャンバ９３に導入される。このとき、電磁弁９２ｂの制御により流入口６７ｄが開いているため、チャンバ９３に導入された冷媒は流入口６７ｄから作動室８１に導入される。その後、作動室８１に導入された冷媒は、作動室８１で膨張し、この冷媒の膨張により膨張兼圧縮機構部９０における可動スクロール６４が旋回する。

そして、膨張兼圧縮機構部９０の出力がギヤポンプ７５駆動のために要求される動力を超えると、モータ・ジェネレータ５０は、発電機として機能することになり、得られた電力はインバータ５４を介してバッテリ５５に充電される。膨張を終えて圧力が低下した冷媒は、低圧ポート１０２ａから第４流通流路９５ｄへ吐出され、接続流路９８を介して凝縮器３４に供給される。その後、冷媒は、気液分離器３８、開閉弁９７ｇを通過し、第２流路９７ｂからポンプ室７４に導入され、ランキンサイクル２０を循環する。

上記第２の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（６）エアコン要求があり、膨張兼圧縮機構部９０が圧縮機構としての駆動が必要とされるときは、モータ・ジェネレータ５０によって膨張兼圧縮機構部９０が駆動されると同時にギヤポンプ７５が、膨張モード時とは逆転して駆動される。このとき、ギヤポンプ７５のポンプ作用によって冷媒がポンプ室７４から第２流路９７ｂへ吐出されるが、バイパス弁９７ｅを開くように制御することでバイパス流路９７ｄを介してポンプ室７４から吐出された冷媒を連通流路９７ａ（第１流路）へ還流させることができる。このため、圧縮モード時のギヤポンプ７５の駆動によって、冷媒が第２流路９７ｂ全体に流れる場合に比べてギヤポンプ７５の仕事量を減らすことができ、ギヤポンプ７５を駆動させることによるモータ・ジェネレータ５０の作動抵抗を減らすことができる。したがって、モータ・ジェネレータ５０とギヤポンプ７５との間（ハウジング４１内）に断続切替え手段を設けた場合のように、複合流体機械４０が軸方向に大型化することを防止しつつ、モータ・ジェネレータ５０の負担を減らすことができる。

（７）膨張兼圧縮機構部９０により膨張機構の機能と圧縮機構の機能を兼用させた。このため、複合流体機械４０に膨張機構と圧縮機構それぞれを別々に設ける場合と比べて複合流体機械４０をコンパクトにすることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図５に示すように、第２の実施形態において、バイパス弁９７ｅを逆止弁９７ｆとしてもよい。この逆止弁９７ｆは、膨張モード時にはギヤポンプ７５のポンプ室７４から連通流路９７ａに吐出された冷媒が、連通流路９７ａからバイパス流路９７ｄへ流入するのを阻止する一方で、圧縮モード時には、ギヤポンプ７５のポンプ室７４から第２流路９７ｂに吐出された冷媒が、バイパス流路９７ｄへ流入するのを許容する。これによれば、第２の実施形態のような開度調節可能なバイパス弁９７ｅを用いなくても、圧縮モード時には冷媒をバイパス流路９７ｄにバイパスさせ、膨張モード時にはギヤポンプ７５によるポンプ作用により冷媒をランキンサイクル２０で循環させることができ、バイパス弁９７ｅを用いた場合に比べて製造コストを抑えることができる。

○ 第１の実施形態において、複合流体機械４０のハウジング４１内に、ポンプ室７４に連通し、ポンプ室７４とボイラ２６とを接続するための第１流路を形成するとともに、ポンプ室７４と凝縮器２３とを接続する第２流路を形成する。さらに、ハウジング４１内に第１流路と第２流路とを接続するバイパス流路を形成し、バイパス流路上にバイパス弁を設けてもよい。

○ 第２の実施形態において、複合流体機械１００のハウジング１０１内に、ポンプ室７４に連通し、ポンプ室７４とボイラ２６とを接続するための第１流路を形成するとともに、ポンプ室７４と凝縮器３４とを接続する第２流路を形成する。さらに、ハウジング１０１内に第１流路と第２流路とを接続するバイパス流路を形成し、バイパス流路上にバイパス弁を設けてもよい。

○ 第１の実施形態において、クラッチ機構Ｃは無くてもよい。
○ 各実施形態において、ポンプはギヤポンプ７５の他の形態のポンプとしてもよい。
○ 各実施形態において、圧縮機構部６０又は膨張兼圧縮機構部９０はスクロール型とは他の形式の圧縮機構であってもよい。

○ 第１の実施形態において、膨張機構部８５はベーン式とは他の形式の膨張機構であってもよい。
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。

（１）前記圧縮機構と、前記膨張機構と、前記ポンプと、前記回転電機とが１つのハウジング内に収容されている請求項１に記載の排熱回収機構。
（２）前記複合流体機械は、前記圧縮機構が前記膨張機構を兼ね備えており、前記複合流体機械の圧縮機構が駆動されると同時に前記ポンプが駆動されたとき、前記ポンプの回転方向が前記膨張機構が駆動したときと逆転するように構成され、前記バイパス弁は、前記圧縮機構が駆動されたときは前記バイパス流路への冷凍サイクル用作動流体の流入を許容する一方で、前記膨張機構が駆動されたときは前記バイパス流路へのランキンサイクル用作動流体の流入を阻止する逆止弁である請求項１に記載の排熱回収機構。

Ｃ…クラッチ機構、１１…排熱回収システムとしての車両用排熱回収システム、１２…排熱源としてのエンジン、２０…ランキンサイクル、２１ａ…第１流路、２１ｂ，９７ｂ…第２流路、２３，３４…凝縮器、２６…熱交換器としてのボイラ、２８，９７ｄ…バイパス流路、２８ａ，９７ｅ…バイパス弁、３０…冷凍サイクル、４０，１００…複合流体機械、４７…圧縮機構の回転軸としての第１回転軸、５０…回転電機としてのモータ・ジェネレータ、５１…駆動軸、５３…一方向クラッチ、６０…圧縮機構としての圧縮機構部、７４…ポンプ室、７５…ポンプとしてのギヤポンプ、７８…膨張機構の回転軸としての第２回転軸、８５…膨張機構としての膨張機構部、９０…膨張機構及び圧縮機構として機能する膨張兼圧縮機構部、９５ｂ…第１流路を形成する第２流通流路、９７ａ…第１流路を形成する連通流路、９７ｆ…バイパス弁としての逆止弁。

Claims (4)

1. ランキンサイクル用作動流体を吐出するポンプ、排熱源から供給される高温流体と前記ポンプから吐出されたランキンサイクル用作動流体とを熱交換させる熱交換器、前記熱交換器で加熱されたランキンサイクル用作動流体の膨張によって機械的エネルギーを出力する膨張機構、及び前記膨張機構から排出されたランキンサイクル用作動流体を冷却する凝縮器から構成されるランキンサイクルと、冷凍サイクルとを併せ持つ排熱回収システムであって、
   前記膨張機構と、
   前記ポンプと、
   前記冷凍サイクル内の冷凍サイクル用作動流体を圧縮する圧縮機構と、
   発電機又は電動機として機能する回転電機とを備え、前記回転電機により前記圧縮機構が駆動されると同時に前記ポンプが駆動されるように構成された複合流体機械を有しており、
   前記ポンプのポンプ室と前記熱交換器を接続する第１流路と、前記ポンプのポンプ室と前記凝縮器を接続する第２流路とを、バイパス流路によって接続するとともに、前記バイパス流路にバイパス弁を設けたことを特徴とする排熱回収システム。
2. 前記複合流体機械は、前記圧縮機構の回転軸がクラッチ機構を介して前記回転電機の駆動軸に対し断接可能に形成されている請求項１に記載の排熱回収システム。
3. 前記回転電機の駆動軸に対し前記膨張機構の回転軸が一方向クラッチを介して断接可能に形成され、前記一方向クラッチは、前記膨張機構の回転軸の回転速度が、前記回転電機の駆動軸の回転速度より遅い場合には前記膨張機構の回転軸を前記駆動軸に対して滑り状態とする一方で、前記膨張機構の回転軸の回転速度が、前記回転電機の駆動軸の回転速度より早い場合には前記膨張機構の回転軸を前記駆動軸に対して接続する請求項２に記載の排熱回収システム。
4. 前記バイパス弁は開度を調節可能に構成され前記熱交換器への前記ランキンサイクル用作動流体の流量を調節可能である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の排熱回収システム。

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