JP2013164064A - 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、作動流体による冷却対象の冷却効率の低下を防止することができる複合流体機械を提供すること。
【解決手段】複合流体機械１１には、駆動軸２１の軸方向におけるギヤポンプ３０と膨張機部４０との間に、液冷媒が貯留されるポンプ部用貯留室Ｓが設けられている。ポンプ部用貯留室Ｓは、ポンプ部用連通路１７ａのみによりポンプ部用吐出通路１４ｃの通路途中に連通している。
【選択図】図１

Description

本発明は、膨張機部とポンプ部とが駆動軸の軸方向に並設された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４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が固着されるとともに、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）が流れ込み、そのまま貯留部９６からハウジング８１外へ吐出される。このため、膨張後の作動流体の持つ熱が、貯留部９６に流れ込んだ作動流体に伝達されてしまい、熱を受け取りハウジング８１外へ吐出された作動流体が、熱交換器で冷却対象と熱交換されることとなり、冷却対象の冷却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、作動流体による冷却対象の冷却効率の低下を防止す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、冷却対象との熱交換後の作動流体を吸入して膨張させる膨張機部と、前記冷却対象に向けて作動流体を吐出するポンプ部をハウジング内に備え、前記膨張機部と前記ポンプ部とは駆動軸を共有し、前記膨張機部と前記ポンプ部とが前記駆動軸の軸方向に並設され、前記ポンプ部は、前記作動流体を前記ポンプ部に吸入するポンプ部用吸入通路、及び前記ポンプ部から前記作動流体を前記ハウジング外へ吐出するポンプ部用吐出通路を前記ハウジング内に有する複合流体機械であって、前記軸方向における前記ポンプ部と前記膨張機部との間に、前記作動流体が貯留されるポンプ部用貯留室が設けられ、前記ポンプ部用貯留室は、ポンプ部用連通路のみにより前記ポンプ部用吐出通路の通路途中に連通していることを要旨とする。

これによれば、膨張機部で膨張された作動流体の持つ熱は、ハウジングを介してポンプ部用貯留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、ポンプ部は、ポンプ部用貯留室の作動流体によって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、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、キャビテーションの発生を抑えることができる。

また、ポンプ部用貯留室は、液相の作動流体で満たされている。複合流体機械の駆動時、ポンプ部からポンプ部用吐出通路に吐出された液相の作動流体は、ポンプ用貯留室にほとんど流れ込まず、ポンプ部用吐出通路からハウジング外へ吐出されるようになる。よって、キャビテーションの抑制のために、ポンプ部用貯留室の作動流体によって断熱する構成としても、ポンプ部から吐出された作動流体が、ポンプ部用貯留室で熱を受け取ることがほとんどなくなる。また、ポンプ部用貯留室では作動流体の流出及び流入がほとんどないため、膨張機部側からポンプ部用貯留室の作動流体への熱伝達率が小さくなり、ポンプ部用吐出通路を流れる作動流体への熱伝達率も小さくなる。その結果、ポンプ部用吐出通路を流れる作動流体が、膨張後の作動流体の持つ熱によって加熱されにくくなる。よって、熱交換器では、加熱の抑制された作動流体と、冷却対象との熱交換が行われ、冷却対象の冷却効率の低下を防止できる。

仮に、ポンプ部用吐出通路とポンプ部用貯留室を複数の連通路で連通する場合、ポンプ部用貯留室に流れ込んだ作動流体は、膨張後の作動流体の持つ熱により加熱され、別の連通路から排出されてポンプ部用吐出通路に合流することになり、冷却対象の冷却効率が低下してしまう。請求項１に記載の複合流体機械では、ポンプ部用連通路よりポンプ部用貯留室に流入した作動流体が、別の連通路からポンプ部用吐出通路に流出することがないため、ポンプ部用吐出通路の作動流体の加熱を抑制することができる。

また、前記膨張機部から吐出された前記作動流体が貯留される膨張機部用貯留室を前記ハウジング内に備えるとともに、前記膨張機部に連通する膨張機部用吐出通路を前記ハウジング内に備え、前記膨張機部用吐出通路の通路途中に一端が連通する膨張機部用連通路を備え、該膨張機部用連通路の他端が前記膨張機部用貯留室に連通しているのが好ましい。

これによれば、膨張機部用貯留室は、気相の作動流体で満たされている。複合流体機械の駆動時、膨張機部で膨張され、膨張機部用吐出通路に吐出された作動流体は、膨張機部用貯留室にほとんど流れ込まず、膨張機部用吐出通路からハウジング外へ吐出されるようになる。よって、例えば、作動流体が膨張機部用貯留室内を流れてハウジング外へ吐出される場合のように、膨張機部用貯留室の作動流体が、膨張後の作動流体から、さらに熱を受け取ることがなくなる。したがって、膨張機部用貯留室の作動流体においても、膨張後の作動流体からの熱伝達率が小さくなる。その結果として、ポンプ部用貯留室及び膨張機部用貯留室を並設することで、膨張後の作動流体からポンプ部用吐出通路の作動流体への熱伝達率をさらに小さくして、ポンプ部用吐出通路を流れる作動流体がより一層加熱されにくくなる。

また、前記膨張機部は内燃機関に係わる廃熱によって加熱された前記作動流体を膨張させ、前記内燃機関は、吸入空気を圧縮する過給器を備えており、前記冷却対象は前記過給器で圧縮された前記吸入空気であるのが好ましい。

これによれば、過給器で圧縮された吸入空気は、圧縮により高温になるが、ポンプ部から吐出された作動流体により冷却される。このため、吸入空気の内燃機関への吸入効率を高めることを要旨とする。

また、前記ポンプ部用吸入通路は、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貯留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、ポンプ部用吸入通路は、膨張機部から離れた位置にあり、膨張機部の作動流体の持つ熱がポンプ部用吸入通路の作動流体に直接伝達されることが無くなる。

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、作動流体による冷却対象の冷却効率の低下を防止することができる。

第１の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。 第２の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及びランキンサイクル装置を示す図。 背景技術の複合流体機械を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、複合流体機械を具体化した第１の実施形態を図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を介して内燃機関としての車両エンジン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）に連通するポンプ部用吸入通路１４ｂが形成されている。本実施形態では、ポンプ部用吸入通路１４ｂは、蓋部１４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）に連通するポンプ部用吐出通路１４ｃが形成されている。本実施形態では、ポンプ部用吐出通路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。ポンプ部用吐出通路１４ｃは、蓋部１４の下面で開口するように複合流体機械１１の下部に形成されている。そして、ポンプ部用吸入通路１４ｂ及びポンプ部用吐出通路１４ｃは、駆動軸２１の軸方向において、サイドプレート１７よりも蓋部１４側でハウジング１２内に設けられている。よって、ギヤポンプ３０は、作動流体としての冷媒（液相の冷媒、以下、液冷媒）をギヤポンプ３０に吸入するポンプ部用吸入通路１４ｂ、及びギヤポンプ３０から液冷媒をハウジング１２外へ吐出するポンプ部用吐出通路１４ｃをハウジング１２内に有する。

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。

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、作動流体としての冷媒（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の支持ブロック２５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の支持ブロック２５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。膨張機部４０は、ギヤポンプ３０と駆動軸２１を共有するとともに、膨張機部４０とギヤポンプ３０とは駆動軸２１の軸方向に並設されている。また、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に一端が連通する膨張機部用吐出通路４６ｄが形成されている。また、膨張機部用吐出通路４６ｄの他端は、膨張機部側吐出ポート１３ｇとしてハウジング本体１３の下面に開口している。

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内に設けられたポンプ部用貯留室Ｓ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とサイドプレート１７によって区画される空間には、ポンプ部用貯留室Ｓが形成され、ポンプ部用貯留室Ｓは、駆動軸２１の軸方向においてギヤポンプ３０と膨張機部４０の間に設けられている。そして、ポンプ部用貯留室Ｓ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、サイドプレート１７には、ポンプ部用連通路１７ａが厚み方向に貫通形成されている。ポンプ部用連通路１７ａは、一端がポンプ部用吐出通路１４ｃに連通し、他端がポンプ部用貯留室Ｓに連通しており、ポンプ部用貯留室Ｓはポンプ部用連通路１７ａのみによりポンプ部用吐出通路１４ｃの通路途中に連通している。そして、ポンプ部用貯留室Ｓには、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒が貯留されるようになっている。ポンプ部用貯留室Ｓ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とポンプ部用貯留室Ｓ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。
まず、ランキンサイクル装置６０が適用される車両の構成について説明する。

車両エンジンＥは水冷式であり、エンジン冷却水が循環するラジエータ回路４９を備え、ラジエータ回路４９にはラジエータ４９ａが設けられている。また、車両エンジンＥは、吸入管５２から吸入される燃焼用空気（以下、吸入空気）を加圧する過給器５３を備えている。過給器５３は、排気タービン５４と、排気タービン５４に接続されたコンプレッサ５５とを有している。過給器５３においては、車両エンジンＥの排気管５６から排出される排気ガスの排出力によって排気タービン５４が駆動され、排気タービン５４の駆動に伴ってコンプレッサ５５が駆動される。コンプレッサ５５は、車両エンジンＥの吸入管５２から吸入される吸入空気を圧縮して、車両エンジンＥに供給する。吸入管５２において、コンプレッサ５５と車両エンジンＥとの間にはインタークーラ５７が設けられ、インタークーラ５７は、コンプレッサ５５によって圧縮されて高温となった吸入空気を外気との熱交換によって冷却する。

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。
ポンプ部用吐出通路１４ｃ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、廃熱源としての車両エンジンＥに接続された吸入管５２上に設けられ、コンプレッサ５５によって圧縮された吸入空気は、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、圧縮された吸入空気によって加熱されるとともに、吸入空気は冷却される。

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、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。

凝縮器６１の吐出側には第４流路６０ｅを介してポンプ部用吸入通路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。

ランキンサイクル装置６０においては、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、液冷媒がポンプ部用吐出通路１４ｃ及び第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、高温になった吸入空気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の吸入チャンバ４８及び吸入口４６ｃを経て作動室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が旋回し、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。

過給器５３で圧縮された吸入空気の温度が高いときは、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、膨張機部用吐出通路４６ｄ及び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を介してポンプ部用吸入通路１４ｂからポンプ室１８に導入される。

ランキンサイクル装置６０の駆動開始直後では、ポンプ室１８に導入された液冷媒は、ポンプ部用吐出通路１４ｃからポンプ部用連通路１７ａを経てポンプ部用貯留室Ｓに流れこみ、ポンプ部用貯留室Ｓは液冷媒で満たされる。その後は、ポンプ室１８から吐出された液冷媒は、ポンプ部用貯留室Ｓへはほとんど流れ込まず、ポンプ部用吐出通路１４ｃ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。そして、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒は、熱交換器６２で吸入空気と熱交換される。熱交換器６２で液冷媒と熱交換された吸入空気は、冷却され車両エンジンＥに吸入される。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。
ポンプ部用貯留室Ｓにはギヤポンプ３０から吐出された液冷媒が満たされ、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。また、ポンプ部用吐出通路１４ｃは、ポンプ部用連通路１７ａを介してポンプ部用貯留室Ｓに連通はしているものの、ポンプ部用貯留室Ｓとは独立した通路となっている。

このため、ポンプ部用吐出通路１４ｃに吐出された液冷媒は、ポンプ部用貯留室Ｓは経由せず、そのままハウジング１２外へ吐出される。よって、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒は、ポンプ部用貯留室Ｓで熱をほとんど受け取ることなくハウジング１２外へ吐出される。また、ポンプ部用貯留室Ｓにおいては、液冷媒の流入及び流出がほとんど無く、膨張機部４０の冷媒ガスからポンプ部用貯留室Ｓの液冷媒への熱伝達率は小さく、膨張後の冷媒ガスからポンプ部用貯留室Ｓの液冷媒に伝達可能な熱量が少なくなる。その結果として、ポンプ部用吐出通路１４ｃを流れる液冷媒が、膨張後の冷媒ガスから熱を受け取にくくなり、結果として加熱されにくくなる。よって、熱交換器６２では、液冷媒によって圧縮された吸入空気を効率良く冷却することができる。

上記第１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。
（１）ハウジング１２内において、ギヤポンプ３０、ポンプ部用吸入通路１４ｂ、及びポンプ部用吐出通路１４ｃと、膨張機部４０との間にはポンプ部用貯留室Ｓが設けられている。そして、膨張機部４０での膨張後の冷媒ガスの熱は、ポンプ部用貯留室Ｓの液冷媒に伝達され、この液冷媒によってギヤポンプ３０は膨張後の冷媒ガスから断熱される。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）ギヤポンプ３０のポンプ部用吐出通路１４ｃを、ポンプ部用貯留室Ｓとは独立して設けるとともに、ポンプ部用吐出通路１４ｃとポンプ部用貯留室Ｓとを連通するポンプ部用連通路１７ａを設けた。そして、ポンプ部用貯留室Ｓが液冷媒で満たされると、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒を、ポンプ部用貯留室Ｓをほとんど経由させずにハウジング１２外へ吐出することができる。したがって、キャビテーションの抑制のために、ポンプ部用貯留室Ｓの液冷媒によって断熱する構成としても、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒が、ポンプ部用貯留室Ｓで熱を受け取ることがほとんどなくなる。さらに、ポンプ部用貯留室Ｓの液冷媒は、膨張後の冷媒ガスからの熱によって加熱されにくくなる。したがって、熱交換器６２には、ほとんど加熱されていない液冷媒を供給することができ、熱交換器６２においては、過給器５３で圧縮された吸入空気を効率良く冷却することができる。

また、ポンプ部用貯留室Ｓとポンプ部用吐出通路１４ｃはポンプ部用連通路１７ａのみにより連通している。このため、ポンプ部用連通路１７ａからポンプ部用貯留室Ｓに流入した液冷媒が、別の連通路からポンプ部用吐出通路１４ｃに流出することがないため、ポンプ部用吐出通路１４ｃの液冷媒の加熱を抑制することができる。

（３）複合流体機械１１にポンプ部用貯留室Ｓ、ポンプ部用連通路１７ａ、及びポンプ部用吐出通路１４ｃを設けることで、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒が膨張後の冷媒ガスの熱によって加熱されることを抑制し、複合流体機械１１での内部熱交換を抑えることができる。よって、ギヤポンプ３０から吐出される液冷媒により吸入空気を効率良く冷却し、車両エンジンＥの圧縮効率を向上させることができる。

（４）複合流体機械１１には、駆動軸２１の軸方向に沿ってポンプ部用吸入通路１４ｂ、ギヤポンプ３０及びポンプ部用吐出通路１４ｃと、ポンプ部用貯留室Ｓとが並設されている。すなわち、ポンプ部用吸入通路１４ｂは、ギヤポンプ３０に対してポンプ部用貯留室Ｓと反対側に配置されている。よって、ポンプ部用吸入通路１４ｂは、膨張機部４０から離れた位置にあり、膨張後の冷媒ガスの持つ熱がポンプ部用吸入通路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。

（第２の実施形態）
次に、複合流体機械１１の第２の実施形態を図２にしたがって説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図２に示すように、複合流体機械１１の支持ブロック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とサイドプレート１７との間の空間を、第１仕切部２５ａ側とサイドプレート１７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。

さらに、固定側端板４６ａの外周部には、膨張機部用吐出通路４６ｄに一端が連通する膨張機部用連通路４６ｆが形成されている。また、膨張機部用連通路４６ｆ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、膨張機部用吐出通路４６ｄ、膨張機部用連通路４６ｆ及び連通孔２５ｄを介して後述する膨張機部用貯留室Ｓ１に連通している。

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、膨張機部用貯留室Ｓ１が形成され、この膨張機部用貯留室Ｓ１は、駆動軸２１を全周に亘って取り囲んでいる。そして、吐出チャンバ５０に吐出された冷媒ガスは、膨張機部用吐出通路４６ｄ、膨張機部用連通路４６ｆ及び連通孔２５ｄを経由して膨張機部用貯留室Ｓ１に貯留されるようになっている。

また、駆動軸２１の軸方向において、膨張機部用貯留室Ｓ１は、ポンプ部用貯留室Ｓに対向している。すなわち、ポンプ部用貯留室Ｓと膨張機部用貯留室Ｓ１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。

一方、車両エンジンＥは、排気される排気ガスの一部を、ＥＧＲガスとして戻して車両エンジンＥに再吸気させるＥＧＲシステムを備える。ＥＧＲシステムは、排気管５６に一端が接続されたＥＧＲガス通路６６を備えるとともに、ＥＧＲガス通路６６の他端は吸入管５２におけるインタークーラ５７の下流に接続されている。

熱交換器６２において、放熱器６２ｂはＥＧＲガス通路６６上に設けられている。そして、ＥＧＲガス通路６６を流れるＥＧＲガスは、熱交換器６２において、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒と熱交換され、冷却されるようになっている。

したがって、第２の実施形態によれば、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、膨張機部用連通路４６ｆから膨張機部用貯留室Ｓ１に流れ込み、膨張機部用貯留室Ｓ１が満たされる。そして、膨張機部用貯留室Ｓ１が満たされると、吐出チャンバ５０に吐出された冷媒ガスは、膨張機部用貯留室Ｓ１は経由せず、そのままハウジング１２外へ吐出される。よって、膨張機部用貯留室Ｓ１においては、冷媒ガスの流入及び流出がほとんど無く、膨張機部用貯留室Ｓ１の冷媒ガスは、膨張後の冷媒ガスから熱をさらに受け取りにくくなる。したがって、膨張機部用貯留室Ｓ１の冷媒ガスにおいても、熱伝達率が小さくなる。

また、膨張機部用貯留室Ｓ１には、膨張機部４０で膨張した冷媒ガスが吐出される。そして、膨張機部用貯留室Ｓ１は、第２仕切部２５ｂを隔ててポンプ部用貯留室Ｓ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、ポンプ部用貯留室Ｓ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。

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
（５）膨張機部用貯留室Ｓ１を設けるとともに、吐出チャンバ５０に連通する膨張機部用吐出通路４６ｄを設け、膨張機部用吐出通路４６ｄと膨張機部用貯留室Ｓ１を膨張機部用連通路４６ｆによって連通させた。このため、膨張機部４０から吐出された冷媒ガスを、膨張機部用貯留室Ｓ１で熱交換させることなく、ハウジング１２外へ吐出でき、膨張機部用貯留室Ｓ１の冷媒ガスによる熱交換率を小さくすることができる。よって、ポンプ部用貯留室Ｓ及び膨張機部用貯留室Ｓ１を、膨張機部４０とギヤポンプ３０との間に介在させることで、ポンプ部用吐出通路１４ｃを流れる液冷媒と、膨張後の冷媒ガスとの間での熱交換がより一層低減される。その結果、熱交換器６２では、ＥＧＲガスを効率良く冷却することができる。

（６）駆動軸２１の軸方向において、ポンプ部用貯留室Ｓに対向するように膨張機部用貯留室Ｓ１を設けるとともに、この膨張機部用貯留室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、膨張機部用貯留室Ｓ１の冷媒ガスによって、ポンプ部用貯留室Ｓの液冷媒から断熱される。よって、ポンプ部用貯留室Ｓ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。

（７）膨張機部用貯留室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、膨張機部用貯留室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。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図３に示すように、熱交換器６２の放熱器６２ｂを、ラジエータ回路４９上に設け、ギヤポンプ３０から吐出された液冷媒によって冷却される冷却対象をエンジン冷却水としてもよい。

○ ポンプ部用貯留室Ｓ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。
○ 膨張機部用貯留室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。
○ 膨張機部４０はスクロール式でなく、その他の形式であってもよい。

○ 膨張機部４０は背圧室５１を備えていなくてもよい。
○ 各実施形態では、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。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）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複合流体機械。

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貯留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。

Ｅ…内燃機関としての車両エンジン、Ｓ…ポンプ部用貯留室、Ｓ１…膨張機部用貯留室、１１…複合流体機械、１２…ハウジング、１４ｂ…ポンプ部用吸入通路、１４ｃ…ポンプ部用吐出通路、１７ａ…ポンプ部用連通路、２１…駆動軸、３０…ポンプ部としてのギヤポンプ、４０…膨張機部、４６ｄ…膨張機部用吐出通路、４６ｆ…膨張機部用連通路、５３…過給器。

Claims (4)

1. 冷却対象との熱交換後の作動流体を吸入して膨張させる膨張機部と、前記冷却対象に向けて作動流体を吐出するポンプ部をハウジング内に備え、前記膨張機部と前記ポンプ部とは駆動軸を共有し、前記膨張機部と前記ポンプ部とが前記駆動軸の軸方向に並設され、
   前記ポンプ部は、前記作動流体を前記ポンプ部に吸入するポンプ部用吸入通路、及び前記ポンプ部から前記作動流体を前記ハウジング外へ吐出するポンプ部用吐出通路を前記ハウジング内に有する複合流体機械であって、
   前記軸方向における前記ポンプ部と前記膨張機部との間に、前記作動流体が貯留されるポンプ部用貯留室が設けられ、前記ポンプ部用貯留室は、ポンプ部用連通路のみにより前記ポンプ部用吐出通路の通路途中に連通していることを特徴とする複合流体機械。
2. 前記膨張機部から吐出された前記作動流体が貯留される膨張機部用貯留室を前記ハウジング内に備えるとともに、前記膨張機部に連通する膨張機部用吐出通路を前記ハウジング内に備え、前記膨張機部用吐出通路の通路途中に一端が連通する膨張機部用連通路を備え、該膨張機部用連通路の他端が前記膨張機部用貯留室に連通している請求項１に記載の複合流体機械。
3. 前記膨張機部は内燃機関に係わる廃熱によって加熱された前記作動流体を膨張させ、前記内燃機関は、吸入空気を圧縮する過給器を備えており、前記冷却対象は前記過給器で圧縮された前記吸入空気である請求項１又は請求項２に記載の複合流体機械。
4. 前記ポンプ部用吸入通路は、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貯留室の反対側に配置されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の複合流体機械。