JP2013164063A - 複合流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ部の吸入側でのキャビテーションの発生を抑えることができるとともに、背圧室での作動流体の凝縮を抑え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、背圧室５１に可動スクロール４４の偏心機構部が配設されたスクロール式の膨張機部４０と、ギヤポンプ３０と、をハウジング１２内に備える。複合流体機械１１には、駆動軸２１を取り囲むとともにギヤポンプ３０からの液冷媒が吐出されるポンプ部用吐出室Ｓ２が、軸方向に沿った背圧室５１よりもギヤポンプ３０寄りに設けられている。また、複合流体機械１１には、駆動軸２１を取り囲むとともに膨張機部４０からの冷媒ガスが吐出される膨張機部用吐出室Ｓ１が、軸方向においてポンプ部用吐出室Ｓ２に対向し、かつポンプ部用吐出室Ｓ２よりも背圧室５１寄りに設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、背圧室の背圧によって可動スクロールが固定スクロールに押し付けられるとともに、背圧室に可動スクロールの偏心機構部が配設されたスクロール式の膨張機部と、作動流体を吸入し、吐出するポンプ部と、をハウジング内に備える複合流体機械に関する。

この種の複合流体機械として、例えば、ランキンサイクルに用いられる複合流体機械が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。図５に示すように、複合流体機械８０のハウジング８１内は仕切壁８１ａによって２つの空間に仕切られている。一方の空間にはモータ・ジェネレータ（図示せず）が収容されている。

また、仕切壁８１ａにはサイドプレート８４が固着されとともに、仕切壁８１ａとサイドプレート８４の間にギヤポンプ８５が設けられている。ギヤポンプ８５には、ランキンサイクルを流れる作動流体の吸入通路８１ｂ及び吐出通路８１ｃが連通している。

また、ハウジング８１内において、仕切壁８１ａによって区画された他方の空間内には支持ブロック８６が固設されるとともに、支持ブロック８６とリヤハウジング８１ｄとの間に膨張機部８７が設けられている。膨張機部８７は、駆動軸８３と同軸上に連結された従動軸８８によって駆動され、この従動軸８８の先端には偏心軸８９が設けられるとともに、偏心軸８９は従動軸８８の回転により従動軸８８の中心軸の周りを公転するようになっている。偏心軸８９にはブッシュ９０が固定されるとともに、ブッシュ９０は偏心軸８９と共に中心軸の周りを公転するようになっている。このブッシュ９０には可動スクロール９１が回転可能に支持されるとともに、カウンタウェイト９２が固定されている。また、可動スクロール９１と固定スクロール９３との間には自転阻止ピン９９が介在している。

また、膨張機部８７は、可動スクロール９１と対向する固定スクロール９３を備える。さらに、可動スクロール９１の背面９１ａ側には背圧室９４が区画され、この背圧室９４の背圧により、可動スクロール９１が固定スクロール９３に押し付けられている。なお、背圧室９４には気相の作動流体が導入され、膨張機部８７に吸入される作動流体の圧力と、吐出される作動流体の圧力の中間圧に調整される。そして、背圧室９４には、自転阻止ピン９９、偏心軸８９、ブッシュ９０、及びカウンタウェイト９２が配設されている。

複合流体機械８０において、ハウジング８１の内周面と、サイドプレート８４と、支持ブロック８６との間には、貯留部９６が区画されている。この貯留部９６は、従動軸８８を取り囲むように環状に形成されている。また、貯留部９６はギヤポンプ８５に連通している。このため、ギヤポンプ８５のポンプ作用によって吐出された作動流体は貯留部９６へ吐出されるようになっている。

そして、特許文献１の複合流体機械８０によれば、膨張機部８７によって膨張された作動流体の持つ熱は、膨張機部８７及びハウジング８１を介して貯留部９６に貯留された作動流体に伝達され、膨張後の作動流体の持つ熱がギヤポンプ８５に直接伝達されることが無くなる。よって、ギヤポンプ８５へ吸入される前の作動流体が、膨張後の作動流体により加熱されることが抑制され、ギヤポンプ８５の吸入側でキャビテーションが発生することが抑制されるようになっている。

特開２０１１−１９６３１５号公報

ところが、特許文献１の複合流体機械８０において、貯留部９６にはギヤポンプ８５から吐出された低温の作動流体（凝縮後の液相の作動流体）が貯留されている。そして、貯留部９６と背圧室９４とは、支持ブロック８６を隔てているだけであるため、貯留部９６の低温の作動流体によって、背圧室９４の気相の作動流体が凝縮されてしまい、背圧室９４に液相の作動流体が存在してしまう。すると、複合流体機械８０においては、従動軸８８の回転の際に、液相の作動流体によって回転部材（偏心軸８９、従動軸８８、カウンタウェイト９２）の回転抵抗が増加してしまい、従動軸８８の回転効率が低下し、膨張機部８７の効率が低下してしまう。

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、ポンプ部の吸入側でのキャビテーションの発生を抑えることができるとともに、背圧室での作動流体の凝縮を抑えることができる複合流体機械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、固定スクロール、及び前記固定スクロールに対し旋回する可動スクロールを備えるとともに、前記可動スクロールにおける前記固定スクロールへの対向面と反対側に背圧室を備え、該背圧室の背圧によって前記可動スクロールが前記固定スクロールに押し付けられるとともに、前記背圧室に前記可動スクロールの偏心機構部が配設されたスクロール式の膨張機部と、作動流体を吸入し、吐出するポンプ部と、をハウジング内に備える複合流体機械であって、前記可動スクロールにより駆動される駆動軸の軸方向に沿って前記ポンプ部と前記膨張機部とが並設され、前記ポンプ部からの前記作動流体が吐出されるポンプ部用吐出室が、前記軸方向に沿った前記背圧室よりも前記ポンプ部寄りに設けられるとともに、前記ポンプ部用吐出室に吐出される前記作動流体の温度よりも高温の流体が導入される導入室が、前記軸方向において前記ポンプ部用吐出室に対向し、かつ該ポンプ部用吐出室よりも前記背圧室寄りに設けられている。

これによれば、ポンプ部用吐出室には、ポンプ部から液相の作動流体が吐出される。そして、膨張機部の作動流体の熱は、ハウジングを介してポンプ部用吐出室の作動流体に伝達される。よって、膨張後の作動流体の持つ熱がポンプ部に直接伝達されることが無くなり、ポンプ部用吐出室の作動流体によってポンプ部は膨張後の作動流体から断熱される。その結果、ポンプ部へ吸入される前の作動流体がハウジング内で膨張後の作動流体により加熱されることを抑制することができる。また、ポンプ部用吐出室の作動流体に比べ、導入室の流体の方が温度が高いため、背圧室は導入室の流体によって、ポンプ部用吐出室の作動流体から断熱される。よって、ポンプ部用吐出室の作動流体により、背圧室の作動流体が過度に冷却されることが抑制され、背圧室の作動流体が凝縮することを防止できる。

また、前記導入室は、前記膨張機部からの前記作動流体が吐出される膨張機部用吐出室であり、前記膨張機部から吐出された作動流体は、前記膨張機部用吐出室を経由して前記ハウジング外へ吐出されてもよい。

これによれば、膨張機部用吐出室では作動流体が流動している。このため、作動流体が膨張機部用吐出室で滞留する場合と比べると、ポンプ部用吐出室の作動流体の冷却による、膨張機部用吐出室の作動流体の温度低下が小さくなり、背圧室の作動流体の凝縮を効果的に防止することができる。

また、前記膨張機部用吐出室と前記背圧室とが絞り流路により連通していてもよい。
これによれば、膨張機部用吐出室において、膨張機部で膨張した作動流体と、背圧室からの作動流体とが合流する。すると、膨張機部で膨張した作動流体と、背圧室からの作動流体とが膨張機部用吐出室で合流する前と比べて、膨張機部用吐出室の作動流体の温度が下がる。その結果、ポンプ部用吐出室の作動流体における膨張機部用吐出室の作動流体による温度上昇を抑え易くすることができ、ポンプ部の吸入側でのキャビテーションの発生を抑制し易くすることができる。

また、前記ポンプ部から吐出された作動流体は、前記ポンプ部用吐出室を経由して前記ハウジング外へ吐出されてもよい。
これによれば、ポンプ部用吐出室では作動流体が流動している。このため、作動流体がポンプ部用吐出室で滞留する場合と比べると、ポンプ部用吐出室の作動流体は、導入室の流体に加熱されることによる温度上昇が小さくなり、ポンプ部の吸入側でのキャビテーションの発生が効果的に抑制される。

また、前記ポンプ部に前記作動流体を吸入する吸入通路は、前記駆動軸の軸方向において前記ポンプ部に対して前記ポンプ部用吐出室の反対側に配置されていてもよい。
これによれば、駆動軸の軸方向において、吸入通路は、導入室から最も離れた位置にあり、導入室の流体の持つ熱が吸入通路の作動流体に直接伝達されることが無くなる。

また、前記駆動軸の軸方向に沿った前記ポンプ部と前記膨張機部との間には軸シール部材が設けられ、該軸シール部材によって前記ポンプ部と前記背圧室との間がシールされていてもよい。

これによれば、１つの軸シール部材だけが駆動軸に摺接する。よって、例えば、背圧室をポンプ部用吐出室からシールするためにもう１つ軸シールを設ける場合と比べて、軸シールによる摺動抵抗を減らし、複合流体機械の動力損失を減らすことができる。

本発明によれば、ポンプ部の吸入側でのキャビテーションの発生を抑えることができるとともに、背圧室での作動流体の凝縮を抑えることができる。

実施形態の複合流体機械及びランキンサイクル装置を示す図。 別例の複合流体機械を示す図。 別例の複合流体機械を示す図。 別例の複合流体機械を示す図。 背景技術の複合流体機械を示す断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。
図１に示すように、複合流体機械１１のハウジング１２は、有蓋筒状をなすハウジング本体１３と、このハウジング本体１３の開口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。ハウジング本体１３の蓋部１４には駆動軸２１が軸受１９を介して回転可能に支持されるとともに、駆動軸２１の蓋部１４からの突出端（一端側）には動力伝達機構２０が連結されている。この動力伝達機構２０は、ベルト２０ａ及びプーリ２０ｂを介して車両エンジンＥに作動連結されている。そして、動力伝達機構２０の連結時には、車両エンジンＥと駆動軸２１との間でプーリ２０ｂ及びベルト２０ａを介して動力伝達可能であるとともに、動力伝達機構２０の非連結時には、車両エンジンＥと駆動軸２１との動力伝達は遮断される。

蓋部１４のハウジング１２内に臨む面には、駆動軸２１を取り囲むように凹部１４ａが形成されている。そして、蓋部１４のハウジング１２内に臨む面にサイドプレート１７が固着されることにより、凹部１４ａが閉鎖されて蓋部１４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、蓋部１４とサイドプレート１７には、従動ギヤ（図示せず）が回転可能に支持されている。そして、ポンプ室１８内には、従動ギヤと、駆動軸２１に取着された主動ギヤ２１ａが互いに噛み合わされた状態で配設されるとともに、ポンプ室１８と、従動ギヤと、主動ギヤ２１ａとからポンプ部としてのギヤポンプ３０が形成されている。

蓋部１４には、ポンプ室１８（凹部１４ａ）に連通する吸入通路１４ｂが形成されている。本実施形態では、吸入通路１４ｂは、ハウジング本体１３の上面に開口するように複合流体機械１１の上部に形成されている。また、蓋部１４には、ポンプ室１８（凹部１４ａ）に連通する吐出通路１４ｃが形成されている。本実施形態では、吐出通路１４ｃはポンプ室１８の下部に位置するように形成されている。さらに、ハウジング本体１３には、ギヤポンプ３０から吐出された作動流体としての冷媒（液相の冷媒、以下、液冷媒とする）を複合流体機械１１外へ吐出するポンプ部側吐出ポート１３ｈが形成されている。

ハウジング本体１３内には、ハウジング１２の一部を構成する支持ブロック２５が固設されている。この支持ブロック２５は、略円筒状に形成されるとともに、支持ブロック２５のリヤハウジング１５側には、ハウジング１２内をリヤハウジング１５側と蓋部１４側とに仕切る第１仕切部２５ａが形成されている。また、支持ブロック２５において、第１仕切部２５ａより蓋部１４側には、第１仕切部２５ａと蓋部１４との間の空間を、第１仕切部２５ａ側と蓋部１４側とに仕切る第２仕切部２５ｂが形成されている。この第２仕切部２５ｂの周面にはシール部材３３が装着されるとともに、このシール部材３３によって第２仕切部２５ｂを挟む空間同士の間がシールされている。

第１仕切部２５ａは、ハウジング本体１３の内周面に固定されている。そして、第１仕切部２５ａとリヤハウジング１５との間には、冷媒（気相の冷媒、以下、冷媒ガスとする）を膨張させる膨張機部４０が設けられている。よって、ハウジング１２内には、駆動軸２１の軸方向に沿ってギヤポンプ３０と膨張機部４０とが並設されている。

駆動軸２１の他端側（リヤハウジング１５側）は、サイドプレート１７を貫通して支持ブロック２５に挿入されるとともに、この駆動軸２１は、支持ブロック２５に設けられた軸受２７を介して支持ブロック２５に回転可能に支持されている。また、サイドプレート１７のハウジング１２内に臨む面には、駆動軸２１を取り囲むように第１装着凹部１７ｂが形成されるとともに、この第１装着凹部１７ｂには軸シール部材３１が装着されている。そして、軸シール部材３１は、サイドプレート１７の内周面と駆動軸２１の周面との間をシールしている。

また、サイドプレート１７のハウジング１２内に臨む面には、軸シール部材３１を取り囲むように第２装着凹部１７ｃが形成されるとともに、この第２装着凹部１７ｃには室用シール部材３２が装着されている。そして、支持ブロック２５におけるサイドプレート１７側の端面とサイドプレート１７との間に室用シール部材３２が介在されている。この室用シール部材３２により、室用シール部材３２の内側と外側との間がシールされている。

次に、膨張機部４０について説明する。駆動軸２１の他端には、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には軸受装置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。

可動スクロール４４は、軸受装置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、ハウジング本体１３内において、第１仕切部２５ａよりもリヤハウジング１５側には、固定スクロール４６が可動スクロール４４と対向するように固設されるとともに、第１仕切部２５ａと固定スクロール４６との間に可動スクロール４４が旋回可能に配設されている。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容積変更可能な作動室４７を区画する。

また、固定スクロール４６における固定側端板４６ａの中央には吸入口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、吸入チャンバ４８が区画されるとともに、この吸入チャンバ４８は吸入口４６ｃを介して膨張前の作動室４７に連通している。リヤハウジング１５には、吸入チャンバ４８に連通する膨張機部側吸入ポート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チャンバ５０が区画形成されるとともに、固定側端板４６ａの外周部には、吐出チャンバ５０に一端が連通する連通路４６ｄが形成されている。また、連通路４６ｄの他端は、第１仕切部２５ａを厚み方向に貫通する連通孔２５ｄに連通しており、吐出チャンバ５０は、連通路４６ｄ及び連通孔２５ｄを介して後述する膨張機部用吐出室Ｓ１に連通している。ハウジング本体１３の上部であって、第１仕切部２５ａよりも蓋部１４側の周面には、膨張機部側吐出ポート１３ｇが形成されている。

第１仕切部２５ａにおいて、可動スクロール４４の可動側端板４４ａに対向する端面には複数の自転阻止ピン２５ｇが突設されるとともに、可動側端板４４ａには、自転阻止ピン２５ｇと同数の自転阻止孔４４ｆが可動スクロール４４の周方向に複数配設されている。各自転阻止ピン２５ｇの端部は自転阻止孔４４ｆに挿入されている。

そして、駆動軸２１及び偏心軸４１の回転により可動スクロール４４が公転するのに伴い、自転阻止ピン２５ｇの周面が自転阻止孔４４ｆの内周面に沿って摺接し、可動スクロール４４は、自転することなく公転するとともに、可動スクロール４４が固定スクロール４６に対し旋回する。そして、本実施形態では、自転阻止ピン２５ｇ、自転阻止孔４４ｆ、偏心軸４１、ブッシュ４２、及びカウンタウェイト４５によって偏心機構部が構成されている。

また、可動スクロール４４の可動側端板４４ａと、支持ブロック２５の内側によって囲まれる空間により背圧室５１が区画されている。背圧室５１と膨張機部４０との間は、ガスケット（図示せず）によってシールされるとともに、支持ブロック２５の先端と蓋部１４との間は、室用シール部材３２によってシールされている。さらに、サイドプレート１７の内周面と駆動軸２１の周面との間は軸シール部材３１によってシールされていることから、軸シール部材３１及び室用シール部材３２によって背圧室５１の蓋部１４側はシールされている。

そして、可動スクロール４４において、固定スクロール４６への対向面と反対側の面（支持ブロック２５側の面）であり、背圧室５１に露出する面が背面４４ｃとなっている。この背圧室５１には冷媒ガスが導入され、膨張機部４０での作動流体の吸入圧力と吐出圧力との中間の圧力に調整されている。そして、背圧室５１の冷媒ガスの圧力によって可動スクロール４４が固定スクロール４６に押し付けられている。

次に、ハウジング１２内に設けられた２つの吐出室について説明する。
ハウジング１２内の空間であって、第１仕切部２５ａと第２仕切部２５ｂとによって区画される空間には、膨張機部用吐出室Ｓ１が形成され、この膨張機部用吐出室Ｓ１は、駆動軸２１を全周に亘って取り囲んでいる。膨張機部４０で膨張し、吐出チャンバ５０へ吐出された冷媒ガスは、連通路４６ｄ及び連通孔２５ｄを経由して膨張機部用吐出室Ｓ１に吐出されるようになっている。そして、膨張機部用吐出室Ｓ１に吐出された冷媒ガスは、膨張機部側吐出ポート１３ｇから複合流体機械１１外へ吐出されるようになっている。

ハウジング１２内の空間であって、第２仕切部２５ｂと蓋部１４によって区画される空間には、ポンプ部用吐出室Ｓ２が形成されている。そして、ポンプ部用吐出室Ｓ２は、駆動軸２１の全周を取り囲むように設けられるとともに、背圧室５１よりも駆動軸２１の軸方向においてギヤポンプ３０寄りに配置されている。また、ポンプ部用吐出室Ｓ２は、駆動軸２１の軸方向において膨張機部用吐出室Ｓ１に対向している。すなわち、膨張機部用吐出室Ｓ１とポンプ部用吐出室Ｓ２は、駆動軸２１の軸方向において第２仕切部２５ｂを挟んで対向配置されている。

ポンプ部用吐出室Ｓ２は、吐出通路１４ｃを介してギヤポンプ３０のポンプ室１８に連通している。そして、ポンプ部用吐出室Ｓ２には、ギヤポンプ３０からの液冷媒が吐出されるようになっている。ポンプ部用吐出室Ｓ２にはポンプ部側吐出ポート１３ｈが連通しており、ポンプ部用吐出室Ｓ２に吐出された液冷媒は、ポンプ部側吐出ポート１３ｈを経由して複合流体機械１１外へ吐出されるようになっている。また、ポンプ部用吐出室Ｓ２は、支持ブロック２５を取り囲むように設けられるとともに、支持ブロック２５の内側の背圧室５１とポンプ部用吐出室Ｓ２との間は室用シール部材３２によってシールされている。

次に、上記複合流体機械１１が用いられるランキンサイクル装置６０について説明する。
ランキンサイクル装置６０は、複合流体機械１１の膨張機部４０、凝縮器６１、複合流体機械１１のギヤポンプ３０、及び熱交換器６２を順次接続してなる回路を備える。

ポンプ部用吐出室Ｓ２に連通するポンプ部側吐出ポート１３ｈ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、排熱源としての車両エンジンＥに接続された排気管６５上に設けられ、車両エンジンＥから排出された排気ガスは、放熱器６２ｂで放熱する。よって、ギヤポンプ３０から吐出され、さらにポンプ部用吐出室Ｓ２を経由した液冷媒は、熱交換器６２の吸熱器６２ａと放熱器６２ｂとの間での熱交換により車両エンジンＥからの排熱によって加熱される。よって、ポンプ部用吐出室Ｓ２は、ギヤポンプ３０と熱交換器６２とを繋ぐポンプ側の吐出通路の一部を形成している。

熱交換器６２の吐出側には、第２流路６０ｃを介して膨張機部４０における膨張機部側吸入ポート１５ａが接続され、熱交換器６２で加熱された高温高圧の冷媒ガスは第２流路６０ｃ及び膨張機部側吸入ポート１５ａを介して膨張機部４０に吸入されるようになっている。膨張機部４０の膨張機部側吐出ポート１３ｇには、第３流路６０ｄを介して凝縮器６１が接続されている。そして、膨張機部４０で膨張した低圧の冷媒ガスは、膨張機部用吐出室Ｓ１を経由して第３流路６０ｄを介して凝縮器６１へ吐出されるようになっている。よって、膨張機部用吐出室Ｓ１は、膨張機部４０と凝縮器６１とを繋ぐ吐出通路の一部を形成している。

凝縮器６１の吐出側には第４流路６０ｅを介してギヤポンプ３０の吸入通路１４ｂが接続されている。よって、ランキンサイクル装置６０では、冷媒は、複合流体機械１１の膨張機部４０、凝縮器６１、複合流体機械１１のギヤポンプ３０、熱交換器６２の並び順に沿って回路を流れるようになっている。

さて、動力伝達機構２０により、車両エンジンＥの動力が駆動軸２１に伝達されると、駆動軸２１の回転に伴いギヤポンプ３０が駆動される。ギヤポンプ３０により、液冷媒が第１流路６０ａを介して熱交換器６２へ送られる。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、液冷媒が車両エンジンＥからの排熱によって加熱されるとともに、冷媒ガスに相変化する。加熱後の高温高圧の冷媒ガスは、第２流路６０ｃを介して膨張機部側吸入ポート１５ａから膨張機部４０の作動室４７に導入されて膨張し、この膨張により膨張機部４０が機械的エネルギー（駆動力）を出力する。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。

車両エンジンＥからの排熱量が大きいときは、膨張機部４０からの出力により駆動軸２１が駆動されてギヤポンプ３０が駆動されるとともに、動力伝達機構２０を介して車両エンジンＥの駆動を補助する。膨張を終えて圧力が低下した冷媒ガスは、吐出チャンバ５０に吐出された後、連通路４６ｄ及び連通孔２５ｄを経て膨張機部用吐出室Ｓ１に吐出される。そして、膨張機部用吐出室Ｓ１に一時的に貯留された冷媒ガスは、膨張機部側吐出ポート１３ｇを介して第３流路６０ｄへ吐出される。第３流路６０ｄへ吐出された冷媒ガスは、凝縮器６１を通過して液化し（液冷媒）、第４流路６０ｅを介して吸入通路１４ｂからポンプ室１８に導入される。そして、膨張機部４０からの出力により駆動されるギヤポンプ３０により、ポンプ室１８に導入された液冷媒は、吐出通路１４ｃを経由してポンプ部用吐出室Ｓ２へ吐出される。すると、ポンプ部用吐出室Ｓ２に液冷媒が一時的に貯留され、ギヤポンプ３０と膨張機部４０との間に液冷媒が介在する状態となる。

ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒がポンプ部側吐出ポート１３ｈから第１流路６０ａに吐出され、第１流路６０ａを介して熱交換器６２へ供給される。以後、上述したように、冷媒は、膨張機部４０、凝縮器６１、及びギヤポンプ３０を流れて、冷媒はランキンサイクル装置６０の回路を循環する。

次に、複合流体機械１１の作用を説明する。
ポンプ部用吐出室Ｓ２にはギヤポンプ３０によって吐出された液冷媒が流れ、ギヤポンプ３０と膨張機部４０との間には液冷媒が介在されている。そして、ポンプ部用吐出室Ｓ２が液冷媒によって満たされることにより、ポンプ部用吐出室Ｓ２内に露出する支持ブロック２５の側面、ハウジング本体１３の内周面（内面）、及びサイドプレート１７の面の全体に液冷媒が接触している。

膨張機部４０によって膨張された冷媒ガスの持つ熱は、可動スクロール４４、固定スクロール４６、ハウジング本体１３及び支持ブロック２５を介して、ポンプ部用吐出室Ｓ２に貯留された液冷媒に伝達される。すなわち、膨張後の冷媒ガスがサイドプレート１７に直接接触することが無くなり、膨張後の冷媒ガスの持つ熱がサイドプレート１７に直接伝達されることが無くなる。

また、膨張機部用吐出室Ｓ１には、膨張機部４０で膨張した冷媒ガスが吐出される。ここで、本実施形態では、膨張機部４０で膨張した冷媒ガスは、ギヤポンプ３０からポンプ部用吐出室Ｓ２に吐出された液冷媒の温度よりも高くなっている。よって、膨張機部用吐出室Ｓ１は、ポンプ部用吐出室Ｓ２に吐出される液冷媒の温度よりも高温の冷媒ガスが導入される導入室に相当する。

そして、膨張機部用吐出室Ｓ１は、第２仕切部２５ｂを隔ててポンプ部用吐出室Ｓ２に対向するとともに、背圧室５１の全周を取り囲んでいる。このため、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒によって背圧室５１の冷媒ガスが冷却されることが抑制され、背圧室５１の冷媒ガスが凝縮して液化してしまうことが防止される。そして、複合流体機械１１においては、温度が高い順に膨張機部４０の吸入チャンバ４８における冷媒ガス、背圧室５１の冷媒ガス、膨張機部用吐出室Ｓ１の冷媒ガス、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒となる。

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）駆動軸２１の軸方向において、ギヤポンプ３０及びその吸入通路１４ｂと、膨張機部４０との間にはポンプ部用吐出室Ｓ２が設けられている。ポンプ部用吐出室Ｓ２は、ギヤポンプ３０の吐出通路１４ｃに連通し、ポンプ部用吐出室Ｓ２にはギヤポンプ３０から吐出された液冷媒が吐出される。そして、膨張機部４０での膨張後の冷媒ガスの熱は、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒に伝達され、この液冷媒によって断熱される。よって、膨張後の冷媒ガスの持つ熱がギヤポンプ３０に直接伝達されることが無くなり、ギヤポンプ３０へ吸入される前の液冷媒が膨張後の冷媒ガスにより加熱されることを抑制することができる。その結果、ギヤポンプ３０の吸入側でのキャビテーションの発生が抑制され、ギヤポンプ３０による液冷媒の移送能力低下を抑制することができる。

（２）駆動軸２１の軸方向において、ポンプ部用吐出室Ｓ２に対向するように膨張機部用吐出室Ｓ１を設けるとともに、この膨張機部用吐出室Ｓ１を背圧室５１の全周を取り囲むように設けた。このため、背圧室５１は、膨張機部用吐出室Ｓ１の冷媒ガスによって、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒から断熱される。よって、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒により、背圧室５１の冷媒ガスが過度に冷却されることが抑制され、背圧室５１の冷媒ガスが凝縮することを防止できる。その結果として、駆動軸２１の回転の際、背圧室５１の冷媒が、偏心軸４１、ブッシュ４２、カウンタウェイト４５の回転抵抗になることが防止され、駆動軸２１の回転効率が低下を防止することができるとともに、膨張機部４０の効率が低下を防止することができる。

（３）ハウジング本体１３には、膨張機部用吐出室Ｓ１に連通する膨張機部側吐出ポート１３ｇが形成され、この膨張機部側吐出ポート１３ｇには、第３流路６０ｄを介して凝縮器６１が接続されている。このため、膨張機部用吐出室Ｓ１に吐出された冷媒ガスは、膨張機部用吐出室Ｓ１を経由して凝縮器６１に吐出される。したがって、膨張機部用吐出室Ｓ１は、膨張機部４０と凝縮器６１とを繋ぐ吐出通路の一部となる。その結果、膨張機部用吐出室Ｓ１では、冷媒ガスが常に流れており、冷媒ガスが滞留することがない。よって、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒による、膨張機部用吐出室Ｓ１の冷媒ガスの温度低下が小さくなり、背圧室５１の冷媒ガスの凝縮を効果的に防止することができる。

（４）ハウジング本体１３には、ポンプ部用吐出室Ｓ２に連通するポンプ部側吐出ポート１３ｈが形成され、このポンプ部側吐出ポート１３ｈには、第１流路６０ａを介して熱交換器６２が接続されている。このため、ポンプ部用吐出室Ｓ２に吐出された液冷媒は、ポンプ部用吐出室Ｓ２を経由して熱交換器６２に吐出される。したがって、ポンプ部用吐出室Ｓ２は、ギヤポンプ３０と熱交換器６２とを繋ぐ吐出通路の一部となる。その結果、ポンプ部用吐出室Ｓ２では、液冷媒が常に流れており、液冷媒が滞留することがない。よって、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒は、膨張後の冷媒ガスによる温度上昇が小さくなり、ギヤポンプ３０の吸入側でのキャビテーションの発生が効果的に抑制される。

（５）複合流体機械１１には、駆動軸２１の軸方向に沿って吸入通路１４ｂ、ギヤポンプ３０、ポンプ部用吐出室Ｓ２、及び膨張機部用吐出室Ｓ１が並設されている。すなわち、吸入通路１４ｂは、ギヤポンプ３０に対してポンプ部用吐出室Ｓ２と反対側に配置され、このポンプ部用吐出室Ｓ２よりもギヤポンプ３０から離れた位置に膨張機部用吐出室Ｓ１が配置されている。よって、吸入通路１４ｂは、膨張機部用吐出室Ｓ１から最も離れた位置にあり、膨張機部用吐出室Ｓ１の冷媒ガスの持つ熱が吸入通路１４ｂの液冷媒に直接伝達されることが無くなり、ギヤポンプ３０へ吸入される前の液冷媒がハウジング１２内で膨張後の冷媒ガスにより加熱されることを抑制することができる。

（６）可動スクロール４４と支持ブロック２５との間に背圧室５１が区画され、この背圧室５１におけるギヤポンプ３０側は、サイドプレート１７に設けられた軸シール部材３１のみでギヤポンプ３０との間がシールされている。よって、複合流体機械１１においては、１つの軸シール部材３１だけが駆動軸２１に摺接する。よって、例えば、背圧室５１をギヤポンプ３０からシールするためにもう１つ軸シールを設ける場合と比べて、軸シールによる摺動抵抗を減らし、複合流体機械１１の動力損失を減らすことができる。

（７）膨張機部用吐出室Ｓ１は、背圧室５１の全周を取り囲むように設けられている。よって、膨張機部用吐出室Ｓ１全体が冷媒ガスによって満たされることにより、背圧室５１の冷媒ガスの凝縮を効果的に防止することができる。

（８）駆動軸２１の軸方向に対向するように膨張機部用吐出室Ｓ１とポンプ部用吐出室Ｓ２を設けることにより、膨張機部４０から吐出された冷媒ガスの持つ熱は、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒に伝達される。よって、膨張機部４０から吐出された後、凝縮器６１で放熱される熱の一部を、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒の加熱に用いることができ（内部熱交換を行うことができ）、ランキンサイクル装置６０の効率を向上させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 膨張後の冷媒ガスの持つ熱をポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒に伝えることができるのであれば、ポンプ部用吐出室Ｓ２は駆動軸２１の全周を取り囲むように環状に形成されていなくてもよい。

○ 背圧室５１の冷媒ガスの凝縮を防止できるのであれば、膨張機部用吐出室Ｓ１は駆動軸２１の全周を取り囲むように環状に形成されていなくてもよい。
○ 実施形態では、膨張機部用吐出室Ｓ１を、膨張機部４０と凝縮器６１を繋ぐ吐出通路の一部とし、冷媒ガスが膨張機部用吐出室Ｓ１を常に流れる構成としたが、膨張機部用吐出室Ｓ１に冷媒ガスを留める構成としてもよい。この場合、図２に示すように、膨張機部側吐出ポート１３ｇを連通路４６ｄに連通するように形成し、吐出チャンバ５０から吐出された冷媒ガスの一部を膨張機部用吐出室Ｓ１に供給し留めるようにする一方で、冷媒ガスの一部を凝縮器６１へ吐出するようにしてもよい。

○ 実施形態では、ポンプ部用吐出室Ｓ２を、ギヤポンプ３０と熱交換器６２を繋ぐ吐出通路の一部とし、液冷媒がポンプ部用吐出室Ｓ２を常に流れる構成としたが、ポンプ部用吐出室Ｓ２に液冷媒を留める構成としてもよい。この場合、図２に示すように、ポンプ部側吐出ポート１３ｈをギヤポンプ３０の下部に連通するようにハウジング本体１３に形成する。そして、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒の一部をポンプ部用吐出室Ｓ２に供給し留めるようにする一方で、オーバーフローした一部の液冷媒を熱交換器６２へ吐出するようにしてもよい。

○ 図３に示すように、背圧室５１と膨張機部用吐出室Ｓ１とを絞り流路５１ｒにより連通させるとともに、背圧室５１の冷媒ガスを、絞り流路５１ｒを介して膨張機部用吐出室Ｓ１に吐出させてもよい。これによれば、膨張機部用吐出室Ｓ１において、膨張機部４０で膨張した冷媒ガスと、背圧室５１からの冷媒ガスとが合流する。すると、膨張機部４０で膨張した冷媒ガスと、背圧室５１からの冷媒ガスとが膨張機部用吐出室Ｓ１で合流する前と比べて、膨張機部用吐出室Ｓ１の冷媒ガスの温度が下がる。その結果、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒における膨張機部用吐出室Ｓ１の冷媒ガスによる温度上昇を抑え易くすることができ、ギヤポンプ３０の吸入側でのキャビテーションの発生を抑制し易くすることができる。そして、膨張機部用吐出室Ｓ１の冷媒ガスによる温度上昇が抑えられたポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒を、ポンプ部側吐出ポート１３ｈから第１流路６０ａに吐出することができる。なお、膨張機部４０で膨張した冷媒ガスと、背圧室５１からの冷媒ガスとが膨張機部用吐出室Ｓ１で合流した後の膨張機部用吐出室Ｓ１の冷媒ガスは、ポンプ部用吐出室Ｓ２の液冷媒よりも高温である。

○ 図４に示すように、ハウジング１２内の空間であって、第１仕切部２５ａと第２仕切部２５ｂとによって区画される空間に、外気が導入される導入室Ｓ３が形成されていてもよい。ハウジング本体１３には、導入室Ｓ３に外気を導入する導入通路１３ｒが形成されている。なお、「導入室Ｓ３に導入される外気」とは、エンジンルーム内の外気のことを言い、エンジンルーム内の外気は、ポンプ部用吐出室Ｓ２に吐出される液冷媒の温度（例えば４０℃〜４５℃）よりも高温（例えば７０℃）である。

○ 作動流体は冷媒でなくてもよい。
○ 実施形態において、ポンプ部はギヤポンプ３０ではない他の形態のポンプとしてもよい。

○ 実施形態では、複合流体機械１１を車両エンジンＥの駆動力によって駆動されるものとしたが、複合流体機械を、ハウジング１２内にモータ・ジェネレータを設けたタイプとし、モータ・ジェネレータの駆動力によって駆動されるものとしてもよい。

Ｓ１…導入室に相当する膨張機部用吐出室、Ｓ２…ポンプ部用吐出室、Ｓ３…導入室、１１…複合流体機械、１２…ハウジング、１４ｂ…吸入通路、２１…駆動軸、２５ｇ…偏心機構部としての自転阻止ピン、３０…ポンプ部としてのギヤポンプ、３１…軸シール部材、４０…膨張機部、４１…偏心機構部としての偏心軸、４２…偏心機構部としてのブッシュ、４４…可動スクロール、４４ｆ…偏心機構部としての自転阻止孔、４５…偏心機構部としてのカウンタウェイト、４６…固定スクロール、５１…背圧室、５１ｒ…絞り流路。

Claims (6)

1. 固定スクロール、及び前記固定スクロールに対し旋回する可動スクロールを備えるとともに、前記可動スクロールにおける前記固定スクロールへの対向面と反対側に背圧室を備え、該背圧室の背圧によって前記可動スクロールが前記固定スクロールに押し付けられるとともに、前記背圧室に前記可動スクロールの偏心機構部が配設されたスクロール式の膨張機部と、
   作動流体を吸入し、吐出するポンプ部と、をハウジング内に備える複合流体機械であって、
   前記可動スクロールにより駆動される駆動軸の軸方向に沿って前記ポンプ部と前記膨張機部とが並設され、
   前記ポンプ部からの前記作動流体が吐出されるポンプ部用吐出室が、前記軸方向に沿った前記背圧室よりも前記ポンプ部寄りに設けられるとともに、
   前記ポンプ部用吐出室に吐出される前記作動流体の温度よりも高温の流体が導入される導入室が、前記軸方向において前記ポンプ部用吐出室に対向し、かつ該ポンプ部用吐出室よりも前記背圧室寄りに設けられている複合流体機械。
2. 前記導入室は、前記膨張機部からの前記作動流体が吐出される膨張機部用吐出室であり、
   前記膨張機部から吐出された作動流体は、前記膨張機部用吐出室を経由して前記ハウジング外へ吐出される請求項１に記載の複合流体機械。
3. 前記膨張機部用吐出室と前記背圧室とが絞り流路により連通している請求項２に記載の複合流体機械。
4. 前記ポンプ部から吐出された作動流体は、前記ポンプ部用吐出室を経由して前記ハウジング外へ吐出される請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の複合流体機械。
5. 前記ポンプ部に前記作動流体を吸入する吸入通路は、前記駆動軸の軸方向において前記ポンプ部に対して前記ポンプ部用吐出室の反対側に配置されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の複合流体機械。
6. 前記駆動軸の軸方向に沿った前記ポンプ部と前記膨張機部との間には軸シール部材が設けられ、該軸シール部材によって前記ポンプ部と前記背圧室との間がシールされている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の複合流体機械。