JP2014015901A - スクロール式膨張機 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの構成部品が劣化してしまうことを抑制しつつも、アクチュエータの駆動により弁部を移動させて弁部によりサブポートを開閉可能とすること。
【解決手段】電動モータ６０を吐出室４４内に配置した。さらに、膨張機部は、区画壁４２を貫通して電動モータ６０と弁部５３とを連結する駆動軸６１を備え、電動モータ６０により駆動軸６１を駆動するとともに駆動軸６１の駆動に伴い弁部５３が移動して一対のサブポート５１，５２を開閉するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、スクロール式膨張機に関する。

この種のものとしては、例えば特許文献１のものがある。特許文献１のスクロール式の膨張機部は、固定スクロールと可動スクロールとの二つの渦巻きが噛み合うことで構成されている。そして、可動スクロールと固定スクロールとの二つの渦巻きの間には、可動スクロールの旋回に伴い容積変更する作動室（膨張室）が区画されている。膨張機部のハウジングの中央には吸入口（メインポート）が形成されている。

そして、ポンプ部によって熱交換器に向けて吐出された作動流体は、熱交換器で熱エネルギーを得て高温高圧になった後、吸入口を介して作動室に吸入されて膨張する。作動流体は、作動室での膨張によって可動スクロールを旋回させながら外周側へと移送され、膨張機部から吐出される。この可動スクロールの旋回に伴い機械的エネルギー（駆動力）が出力される。

また、特許文献１には、作動室における作動流体の容積を可変とする可変容量型の膨張機部が開示されている。図７（ａ）に示すように、ハウジング９１の端板にはスプール穴９２が穿設されている。スプール穴９２の開放端部は止め栓９３によりシールされている。スプール穴９２内には往復動可能のスプール９４及びばね９５が収容されている。また、ハウジング９１の端板には、熱交換器で熱エネルギーを得て高温高圧になった作動流体を、スプール穴９２に供給するための高圧連通路９１ａが形成されている。さらに、ハウジング９１には、スプール穴９２における開放端部とは反対側と作動室９６とを連通する低圧連通路９１ｂが形成されている。また、膨張機部９０には、高圧連通路９１ａからの作動流体の供給を制御する制御弁９７が設けられている。さらに、ハウジング９１には、スプール穴９２と作動室９６とを連通する一対のバイパス穴９８（サブポート）が形成されている。スプール９４には、一対のバイパス穴９８を開閉可能な弁部９４ａが形成されている。

制御弁９７からの作動流体が高圧連通路９１ａから供給されると、スプール穴９２におけるスプール９４よりも開放端部側の圧力と、スプール穴９２におけるスプール９４よりも低圧連通路９１ｂ側の圧力との差圧により、スプール９４がばね９５のばね力に抗してばね９５側へ移動する。すると、一対のバイパス穴９８はスプール９４の弁部９４ａによって塞がれて、一対のバイパス穴９８を介した作動室９６への作動流体の導入が行われなくなる。

そして、図７（ｂ）に示すように、制御弁９７からの高圧連通路９１ａを介した作動流体の供給を止めると、スプール穴９２におけるスプール９４よりも開放端部側の圧力と、スプール穴９２におけるスプール９４よりも低圧連通路９１ｂ側の圧力との差圧が無くなり、スプール９４は、ばね９５のばね力によってばね９５とは反対側へ移動する。すると、スプール９４の弁部９４ａが一対のバイパス穴９８から外れて、吸入口９１ｃを介した作動室９６への作動流体の吸入に加えて、スプール穴９２から一対のバイパス穴９８を介して作動室９６へ作動流体が導入される。これにより、作動室９６に吸入された作動流体の容積が大きくなるとともに、作動室９６における作動流体の膨張比が小さくなり、作動室９６に吸入された作動流体が膨張され過ぎてしまうことが抑制される。

特開２００５−３０３８６号公報

しかしながら、一対のバイパス穴９８を開閉可能な弁部９４ａを移動させるための構成であるスプール９４及びばね９５からなるアクチュエータは、高温高圧の作動流体が供給されるスプール穴９２内に配置されている。このため、アクチュエータの構成部品であるスプール９４及びばね９５が高温高圧の作動流体に晒されてしまい、高温高圧の作動流体によりスプール９４及びばね９５が劣化してしまう虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、アクチュエータの構成部品が劣化してしまうことを抑制しつつも、アクチュエータの駆動により弁部を移動させて弁部によりサブポートを開閉可能とすることができるスクロール式膨張機を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングの内周面に固定される固定スクロールと、前記固定スクロールに対向配置される可動スクロールと、前記ハウジング内に形成されるとともに高圧の作動流体が供給される高圧室と、前記固定スクロール及び前記可動スクロールにより区画され、前記高圧室から導入される作動流体を膨張させる作動室と、前記ハウジング内に形成されるとともに前記作動室で膨張されて減圧された作動流体が吐出される低圧室と、前記高圧室と前記低圧室とを区画する区画壁と、前記高圧室内の作動流体を前記作動室に吸入するメインポートと、前記作動室における作動流体の容積を可変とするために前記高圧室から前記作動室に作動流体を導入するサブポートと、前記サブポートを開閉可能にする弁部と、前記弁部を移動させるための駆動力を付与するアクチュエータと、を有するスクロール式膨張機であって、前記アクチュエータを前記低圧室に配置し、前記区画壁を貫通して前記アクチュエータと前記弁部とを連結する駆動軸を備え、前記アクチュエータにより前記駆動軸を駆動するとともに前記駆動軸の駆動に伴い前記弁部が移動して前記サブポートを開閉することを要旨とする。

ここで、高圧の作動流体は高温である。この発明によれば、アクチュエータが高温高圧の作動流体に晒されてしまうことが無い。さらに、区画壁を貫通する駆動軸によりアクチュエータと弁部とを連結し、アクチュエータの駆動に伴い駆動軸が駆動することで弁部を移動させることができる。よって、アクチュエータの構成部品が劣化してしまうことを抑制しつつも、アクチュエータの駆動により弁部を移動させて弁部によりサブポートを開閉可能とすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アクチュエータは電動モータであることを要旨とする。
この発明によれば、電動モータが高温高圧の作動流体に晒されてしまうことが無いため、電動モータが高温高圧の作動流体に晒されている場合に比べると、電動モータの冷却性能を向上させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記電動モータは、モータ部と、前記モータ部を収容するケースとを有し、前記ケースの一部は前記ハウジングを貫通して前記ハウジング外へ露出しており、前記ケースにおける前記ハウジング外へ露出した部位には貫通孔が形成されており、前記ケース内部と前記ハウジング外とは、前記貫通孔を介して連通していることを要旨とする。

この発明によれば、ケース内部をハウジング外と同じ圧力にすることができる。例えば、モータ部は、外部電源からの電気が供給されることで駆動するため、モータ部には外部電源とモータ部とを電気的に接続するリード線等の電気的接続部材が設けられる。そして、この電気的接続部材は、外部電源と接続されるため、モータ部から貫通孔を介してハウジング外に延ばされる。ここで、本発明では、ケース内部とハウジング外とを同じ圧力としていることから、電気的接続部材と貫通孔との間にケース内部とハウジング外との間をシールするシール部材が不要となり、部品点数を削減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記電動モータは、モータ部と、前記モータ部を収容するケースとを有し、前記駆動軸は、前記ケースを貫通して前記モータ部に連結されており、前記ケース内部と前記低圧室とは、前記ケースと前記駆動軸との間を介して連通していることを要旨とする。

この発明によれば、ケース内部を低圧室と同じ圧力にすることができるため、例えば、ケース内部と低圧室との間に差圧が生じており、この差圧によってケースが変形してしまうといった問題を回避することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記電動モータは、モータ部と、前記モータ部を収容するケースとを有し、前記駆動軸は、前記ケースを貫通して前記モータ部に連結されており、前記ケースと前記区画壁との間にはシール部材が配設されており、前記ケース内部と前記高圧室とは、前記区画壁と前記駆動軸との間、及び前記ケースと前記駆動軸との間を介して連通していることを要旨とする。

この発明によれば、ケース内部に高温高圧の作動流体を供給することができる。また、高圧室から区画壁と駆動軸との間を介してケース側に向けて流れ込んだ作動流体は、シール部材によりシールされるため、作動流体が低圧室に向けて流れ込んでしまうことを規制することができる。よって、ケース内部が高温高圧の作動流体によって温められて、ケース内部とケース外部である低圧室との間に温度差が生じる。この温度差により、ケース内部の熱は、ケース内部よりも温度の低い低圧室内の作動流体へ放熱され易くなるため、電動モータの冷却性能をさらに向上させることができる。また、区画壁と駆動軸との間にシール部材が必要無いため、区画壁と駆動軸との間にシール部材が介在される場合に生じる駆動軸とシール部材との間の摺動抵抗が無く、駆動軸をスムーズに駆動させることができ、弁部をスムーズに移動させることができる。

この発明によれば、アクチュエータの構成部品が劣化してしまうことを抑制しつつも、アクチュエータの駆動により弁部を移動させて弁部によりサブポートを開閉可能とすることができる。

実施形態における複合流体機械及びランキンサイクル装置を示す図。 図１における１−１線断面図。 一方のサブポートが開放された状態を示す断面図。 一方のサブポート及び他方のサブポートが開放された状態を示す断面図。 別の実施形態における電動モータ周辺を拡大して示す断面図。 別の実施形態における電動モータ周辺を拡大して示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は従来例におけるスクロール式の膨張機部の一部分を示す断面図。

以下、本発明をランキンサイクル装置に組み込まれる複合流体機械に具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、複合流体機械１０のハウジング１１は、筒状のセンタハウジング１２と、センタハウジング１２の一端に接合された板状のフロントハウジング１３と、センタハウジング１２の他端に接合された有底筒状のリヤハウジング１４とから形成されている。センタハウジング１２の内周面には仕切壁１２ａが形成されている。センタハウジング１２の内周面、仕切壁１２ａ、及びフロントハウジング１３で区画された空間にはモータ・ジェネレータ２０が収容されている。モータ・ジェネレータ２０は、センタハウジング１２の内周面に固定されるステータ２０ａと、ステータ２０ａの内側に配置されるロータ２０ｂとから構成されている。ロータ２０ｂは、ハウジング１１内に収容される回転軸２１に止着されており、回転軸２１と一体的に回転可能になっている。

回転軸２１の一端は、ベアリングＢ１を介してフロントハウジング１３に回転可能に支持されるとともに、回転軸２１の他端側はセンタハウジング１２の仕切壁１２ａを貫通している。回転軸２１とセンタハウジング１２の仕切壁１２ａとの間にはベアリングＢ２が介在されるとともに、回転軸２１はベアリングＢ２を介してセンタハウジング１２の仕切壁１２ａに回転可能に支持されている。さらに、センタハウジング１２の内側には軸支部材２２が固設されるとともに、回転軸２１の他端はベアリングＢ３を介して軸支部材２２に回転可能に支持されている。

センタハウジング１２の仕切壁１２ａにおけるリヤハウジング１４側の面には、回転軸２１を取り囲むように長円状の凹部１２１ａが形成されている。さらに、センタハウジング１２の仕切壁１２ａにおけるリヤハウジング１４側の面には、凹部１２１ａを閉鎖するサイドプレート１７が固着されている。そして、凹部１２１ａとサイドプレート１７とによってポンプ室１８が区画されている。ポンプ室１８にはポンプ部Ｐが収容されている。ポンプ部Ｐは、ポンプ室１８に回転可能に支持される従動ギヤ（図示せず）と、回転軸２１に取着された主動ギヤ１８ａとから構成されている。従動ギヤと主動ギヤとは互いに噛み合わされた状態で配設されている。

センタハウジング１２の仕切壁１２ａには吸入通路１２ｄが形成されている。吸入通路１２ｄの一端はセンタハウジング１２の外面に開口するとともに、他端はポンプ室１８に連通している。また、センタハウジング１２の仕切壁１２ａには吐出通路１２ｅが形成されている。吐出通路１２ｅの一端はポンプ室１８に連通するとともに、他端はセンタハウジング１２の外面に開口している。

センタハウジング１２の内周面、仕切壁１２ａ、及びリヤハウジング１４で区画された空間において、軸支部材２２とリヤハウジング１４の底壁１４ａとの間にはスクロール式の膨張機部３０が収容されている。膨張機部３０は、センタハウジング１２の内周面に固定される固定スクロール３１と、固定スクロール３１に対向配置されるとともに固定スクロール３１と軸支部材２２との間に設けられる可動スクロール３２とから構成されている。固定スクロール３１は、円板状をなす固定側基板３１ａと、固定側基板３１ａから立設される固定側渦巻壁３１ｂとから構成されている。可動スクロール３２は、円板状をなす可動側基板３２ａと、可動側基板３２ａから固定側基板３１ａへ向かって立設される可動側渦巻壁３２ｂとから構成されている。

固定側渦巻壁３１ｂと可動側渦巻壁３２ｂとは互いに噛み合わされている。固定側渦巻壁３１ｂの先端面は可動側基板３２ａに接触しているとともに、可動側渦巻壁３２ｂの先端面は固定側基板３１ａに接触している。そして、固定側基板３１ａ及び固定側渦巻壁３１ｂと、可動側基板３２ａ及び可動側渦巻壁３２ｂとによって作動室３５が区画されている。

回転軸２１の他端における回転軸２１の回転軸線Ｌに対して偏心した位置には、偏心軸２１ａが突設されている。偏心軸２１ａにはブッシュ２１ｂが外嵌固定されている。ブッシュ２１ｂには、可動側基板３２ａが軸受Ｂ４を介してブッシュ２１ｂと相対回転可能に支持されている。

可動側基板３２ａと軸支部材２２との間には、自転阻止機構３６が配設されている。自転阻止機構３６は、可動側基板３２ａにおける軸支部材２２側の端面に複数設けられた円環孔３６ａと、軸支部材２２における可動側基板３２ａ側の端面の外周部に突設され円環孔３６ａに遊嵌されたピン３６ｂとから構成されている。

ハウジング１１内において、固定側基板３１ａとリヤハウジング１４との間には吸入室４１が区画されている。リヤハウジング１４の底壁１４ａには、吸入室４１に連通する吸入ポート４１ａが形成されている。固定側基板３１ａの中央部には、吸入室４１と膨張機部３０の径方向中央に形成された膨張前の作動室３５とを連通するメインポート５０が形成されている。さらに、固定側基板３１ａにおけるメインポート５０よりも径方向外側には、一対のサブポート５１，５２が形成されている。一方のサブポート５１は、膨張機部３０の径方向中央に形成された作動室３５よりも径方向外側に区画された二つの作動室３５の一方と、吸入室４１とを連通している。他方のサブポート５２は、膨張機部３０の径方向中央に形成された作動室３５よりも径方向外側に区画された二つの作動室３５の他方と、吸入室４１とを連通している。

固定側基板３１ａにおけるリヤハウジング１４の底壁１４ａ側の端面において、一対のサブポート５１，５２よりも径方向外側には、円環状の区画壁４２が突出形成されている。区画壁４２の先端はリヤハウジング１４の底壁１４ａの内面に接触している。区画壁４２の先端とリヤハウジング１４の底壁１４ａとの間には環状のシール部材４３が介在されている。ハウジング１１内において、可動側渦巻壁３２ｂの最外周面、区画壁４２の外周面、センタハウジング１２及びリヤハウジング１４の間には吐出室４４が区画されている。よって、区画壁４２は、吸入室４１と吐出室４４とを区画している。また、センタハウジング１２には、吐出室４４に連通する吐出ポート４４ａが形成されている。

図２に示すように、固定側基板３１ａにおけるリヤハウジング１４の底壁１４ａ側の端面において、区画壁４２よりも径方向内側には、一対のサブポート５１，５２を開閉可能な略扇形板状の弁部５３が取り付けられている。弁部５３はネジ部材５３１によって固定側基板３１ａに固定されている。また、弁部５３とネジ部材５３１との間には僅かな隙間が形成されており、弁部５３はネジ部材５３１を中心として回動可能になっている。さらに、弁部５３には切欠部５３ｋが形成されている。メインポート５０は切欠部５３ｋの内側に位置しており、弁部５３によって閉じられることがない。弁部５３における弧状に湾曲する外周面にはギヤ部５３ｇが形成されている。

区画壁４２の外周面には嵌合凹部４２ａが形成されている。嵌合凹部４２ａには電動モータ６０が嵌合固定されている。よって、電動モータ６０は、吐出室４４内に配置されている。電動モータ６０は、モータ部６０ａと、モータ部６０ａを収容するケース６０ｂとを有している。モータ部６０ａは図示しないステータ及びロータから構成されている。モータ部６０ａには駆動軸６１が連結されている。駆動軸６１は区画壁４２を貫通しており、その一端がケース６０ｂを貫通してモータ部６０ａに連結されるとともに、他端が弁部５３に連結されている。駆動軸６１は、モータ部６０ａの駆動によって回転可能になっている。駆動軸６１の先端には、弁部５３のギヤ部５３ｇに噛合係止されるウォームギヤ６１ｇが取り付けられている。よって、駆動軸６１は、モータ部６０ａ（電動モータ６０）と弁部５３とを連結している。

ケース６０ｂにおける嵌合凹部４２ａ側とは反対側の一部は、リヤハウジング１４を貫通してハウジング１１外へ露出している。ケース６０ｂにおけるハウジング１１外へ露出した部位には、貫通孔６０ｈが形成されている。貫通孔６０ｈはハウジング１１外に臨んでいる。モータ部６０ａからはリード線６０ｅが延びており、リード線６０ｅは貫通孔６０ｈを介してハウジング１１外に延びて図示しない外部電源と電気的に接続されている。そして、外部電源からリード線６０ｅを介してモータ部６０ａに電気が供給されることで、モータ部６０ａが駆動するようになっている。また、ケース６０ｂ内部とハウジング１１外とは貫通孔６０ｈを介して連通している。

駆動軸６１と区画壁４２との間には環状の第１シール部材Ｓ１が介在されている。この第１シール部材Ｓ１により、吸入室４１内の作動流体が、駆動軸６１と区画壁４２との間を介して吐出室４４に流れ込んでしまうことが規制されている。また、ケース６０ｂと嵌合凹部４２ａとの間にはシール部材としての環状の第２シール部材Ｓ２が介在されている。この第２シール部材Ｓ２により、吐出室４４内の作動流体が、ケース６０ｂと嵌合凹部４２ａとの間、及びケース６０ｂと駆動軸６１との間を介してケース６０ｂ内に流れ込んでしまうことが規制されている。さらに、ケース６０ｂとリヤハウジング１４との間には環状の第３シール部材Ｓ３が介在されている。この第３シール部材Ｓ３により、吐出室４４とハウジング１１外との間がシールされている。

次に、上記構成の複合流体機械１０が組み込まれたランキンサイクル装置７０について説明する。
図１に示すように、吐出通路１２ｅには第１流路７０ａを介して熱交換器７１の吸熱器７１ａが接続されている。また、熱交換器７１は放熱器７１ｂを有するとともに、放熱器７１ｂは、排熱源としてのエンジンＥに接続された冷却水循環経路Ｅ１上に設けられている。冷却水循環経路Ｅ１上にはラジエータＥ２が設けられるとともに、冷却水循環経路Ｅ１には、エンジンＥを冷却する流体としての冷却水が循環するようになっている。

熱交換器７１における吸熱器７１ａの吐出側には、第２流路７０ｂを介して吸入ポート４１ａが接続されている。また、吐出ポート４４ａには第３流路７０ｃを介して凝縮器７２が接続されている。凝縮器７２の吐出側には第４流路７０ｄを介して吸入通路１２ｄが接続されている。そして、ランキンサイクル装置７０は、ポンプ部Ｐ、熱交換器７１、膨張機部３０、及び凝縮器７２をこの順序で接続してなる回路を備えている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
モータ・ジェネレータ２０が電動機として駆動されてポンプ部Ｐが駆動されると、ポンプ室１８内の作動流体が吐出通路１２ｅ及び第１流路７０ａを経由して熱交換器７１に流れ込む。すると、熱交換器７１において、吸熱器７１ａと放熱器７１ｂとの間での熱交換により、作動流体がエンジンＥからの排熱によって加熱されるとともに、熱エネルギーを受け取って高温高圧となる。

そして、熱交換器７１において熱交換されて高温高圧となった作動流体は、第２流路７０ｂ、吸入ポート４１ａ、吸入室４１、及びメインポート５０を経由して、作動室３５に吸入されて膨張する。よって、本実施形態では、吸入室４１は、熱交換器７１で熱交換されて高温高圧となった作動流体が供給される高圧室に相当する。

この作動室３５における作動流体の膨張によって、膨張機部３０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３２が偏心軸２１ａを介して固定スクロール３１の軸心（回転軸２０の回転軸線Ｌ）の周りで旋回する。このとき、可動スクロール３２は、自転阻止機構３６によって自転が阻止されて、公転運動のみが許容される。この可動スクロール３２の旋回により、作動室３５の容積が変更される。そして、可動スクロール３２の旋回に伴って回転軸２１が回転すると、モータ・ジェネレータ２０が回転して発電機として機能するとともに、モータ・ジェネレータ２０の駆動力が電力に変換されてバッテリ（図示せず）に充電されるようになっている。

作動室３５において膨張されて減圧された作動流体は、吐出室４４に吐出される。よって、本実施形態では、吐出室４４は、作動室３５で膨張されて減圧された作動流体が吐出される低圧室に相当する。吐出室４４に吐出された作動流体は、吐出ポート４４ａ及び第３流路７０ｃを経由して凝縮器７２を通過して液化される。そして、凝縮器７２において液化された作動流体は、第４流路７０ｄ及び吸入通路１２ｄを経由してポンプ室１８に還流される。

図２に示すように、各サブポート５１，５２が弁部５３によって閉じられている状態から、モータ部６０ａが一方向に回転すると、モータ部６０ａの回転力によって駆動軸６１が回転（駆動）するとともに、ウォームギヤ６１ｇ及びギヤ部５３ｇを介して弁部５３が、ネジ部材５３１を中心として矢印Ａ１の方向に回動する。よって、本実施形態では、電動モータ６０（モータ部６０ａ）は、弁部５３を移動させるための駆動力を付与するアクチュエータとして機能している。

すると、図３に示すように、弁部５３が一方のサブポート５１から外れて、一方のサブポート５１を介して、吸入室４１と、膨張機部３０の径方向中央に形成された作動室３５よりも径方向外側に区画された二つの作動室３５の一方とが連通する。これにより、吸入室４１から、膨張機部３０の径方向中央に形成された作動室３５よりも径方向外側に区画された二つの作動室３５の一方に対して、一方のサブポート５１を介して作動流体が導入されて、当該作動室３５の作動流体の容積が大きくなるとともに、当該作動室３５における作動流体の膨張比が小さくなる。

図４に示すように、弁部５３が矢印Ａ１の方向へさらに回動すると、弁部５３が他方のサブポート５２から外れて、他方のサブポート５２を介して、吸入室４１と、膨張機部３０の径方向中央に形成された作動室３５よりも径方向外側に区画された二つの作動室３５の他方とが連通する。これにより、吸入室４１から、膨張機部３０の径方向中央に形成された作動室３５よりも径方向外側に区画された二つの作動室３５の他方に対して、他方のサブポート５２を介して作動流体が導入されて、当該作動室３５の作動流体の容積が大きくなるとともに、当該作動室３５における作動流体の膨張比が小さくなる。このようにすることで、膨張機部３０における作動室３５への吸入容積を可変として、作動室３５の吸入容積を最適に調整することが可能となり、膨張機部３０を最適な条件で稼動させることが可能となる。

また、電動モータ６０は吐出室４４内に配置されており、弁部５３が配置される吸入室４１内の高温高圧の作動流体に晒されてしまうことが無い。よって、電動モータ６０の構成部品が高温高圧の作動流体によって劣化してしまうことが抑制されるとともに、電動モータ６０が高温高圧の作動流体に晒されている場合に比べると、電動モータ６０の冷却性能が向上している。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）電動モータ６０を吐出室４４内に配置した。さらに、膨張機部３０は、区画壁４２を貫通して電動モータ６０と弁部５３とを連結する駆動軸６１を備え、電動モータ６０により駆動軸６１を駆動するとともに駆動軸６１の駆動に伴い弁部５３が移動して一対のサブポート５１，５２を開閉するようにした。よって、電動モータ６０が高温高圧の作動流体に晒されてしまうことが無い。さらに、電動モータ６０の駆動に伴い駆動軸６１が駆動することで弁部５３を移動させることができる。よって、電動モータ６０の構成部品が劣化してしまうことを抑制しつつも、電動モータ６０の駆動により弁部５３を移動させて弁部５３により一対のサブポート５１，５２を開閉可能とすることができる。

（２）本実施形態によれば、電動モータ６０が高温高圧の作動流体に晒されてしまうことが無いため、電動モータ６０が高温高圧の作動流体に晒されている場合に比べると、電動モータ６０の冷却性能を向上させることができる。

（３）電動モータ６０のケース６０ｂの一部を、ハウジング１１を貫通させてハウジング１１外へ露出させ、ケース６０ｂにおけるハウジング１１外へ露出した部位に貫通孔６０ｈを形成し、ケース６０ｂ内部とハウジング１１外とを、貫通孔６０ｈを介して連通させた。よって、ケース６０ｂ内部をハウジング１１外と同じ圧力にすることができ、リード線６０ｅと貫通孔６０ｈとの間にケース６０ｂ内部とハウジング１１外との間をシールするシール部材が不要となり、部品点数を削減することができる。

（４）駆動軸６１の先端に弁部５３のギヤ部５３ｇに噛合係止されるウォームギヤ６１ｇを設け、モータ部６０ａの回転力によって駆動軸６１が回転させて、ウォームギヤ６１ｇ及びギヤ部５３ｇを介して弁部５３を移動させるようにした。よって、弁部５３が振動しようとしたとしても、ウォームギヤ６１ｇとギヤ部５３ｇとの噛合係止によって、弁部５３の位置が保持され易いため、弁部５３の振動を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図５に示すように、第２シール部材Ｓ２を削除するとともに、貫通孔６０ｈとリード線６０ｅとの間に環状の第４シール部材Ｓ４を介在させて、第４シール部材Ｓ４によりケース６０ｂ内部とハウジング１１外とを非連通としてもよい。これによれば、吐出室４４内の作動流体が、ケース６０ｂと嵌合凹部４２ａとの間、及びケース６０ｂと駆動軸６１との間を介してケース６０ｂ内に流れ込むため、ケース６０ｂ内部を吐出室４４と同じ圧力にすることができる。その結果、例えば、ケース６０ｂ内部と吐出室４４との間に差圧が生じており、この差圧によってケース６０ｂが変形してしまうといった問題を回避することができる。

○ 図６に示すように、第１シール部材Ｓ１を削除するとともに、貫通孔６０ｈとリード線６０ｅとの間に環状の第４シール部材Ｓ４を介在させて、第４シール部材Ｓ４によりケース６０ｂ内部とハウジング１１外とを非連通としてもよい。これによれば、吸入室４１内の作動流体が、駆動軸６１と区画壁４２との間、及びケース６０ｂと駆動軸６１との間を介してケース６０ｂ内に流れ込むため、ケース６０ｂ内部を吸入室４１と同じ圧力にすることができる。その結果、ケース６０ｂ内部が高温高圧の作動流体によって温められて、ケース６０ｂ内部と吐出室４４内の作動流体との間に温度差が生じる。この温度差により、ケース６０ｂ内部の熱は、ケース６０ｂ内部よりも温度の低い吐出室４４内の作動流体へ放熱され易くなるため、電動モータ６０の冷却性能をさらに向上させることができる。また、区画壁４２と駆動軸６１との間に第１シール部材Ｓ１が必要無いため、区画壁４２と駆動軸６１との間に第１シール部材Ｓ１が介在される場合に生じる駆動軸６１と第１シール部材Ｓ１との間の摺動抵抗が無く、駆動軸６１をスムーズに駆動させることができ、弁部５３をスムーズに移動させることができる。

○ 実施形態において、サブポートの数は特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、排熱源からの流体としては、例えば、エンジンＥの排ガスを利用してもよい。

○ 実施形態では、アクチュエータとして電動モータ６０を適用したが、これに限らず、例えば、流体により駆動軸を直動させる流体圧シリンダを適用してもよい。そして、駆動軸を直動させることでサブポートを開閉可能な弁部を移動させるようにしてもよい。

○ 実施形態では、吸入室４１を高圧室、吐出室４４を低圧室としたが、吸入室４１以外の高圧箇所を高圧室に、また、吐出室４４以外の低圧箇所を低圧室とし、それぞれに弁体５３と電動モータ６０とを設けるようにしてもよい。

○ 本発明を、ランキンサイクル装置７０に組み込まれる複合流体機械１０に具体化したが、これに限らず、独立して用いられるスクロール式膨張機に具体化してもよい。また、圧縮機及びクラッチ機構を一体に設けるとともに冷凍サイクルに組み込まれるスクロール式膨張機に具体化してもよい。

１０…複合流体機械（スクロール式膨張機）、１１…ハウジング、３１…固定スクロール、３２…可動スクロール、３５…作動室、４１…高圧室に相当する吸入室、４２…区画壁、４４…低圧室に相当する吐出室、５０…メインポート、５１，５２…サブポート、５３…弁部、６０…アクチュエータとしての電動モータ、６０ａ…モータ部、６０ｂ…ケース、６０ｈ…貫通孔、６１…駆動軸、Ｓ２…シール部材としての第２シール部材。

Claims (5)

1. ハウジングの内周面に固定される固定スクロールと、
   前記固定スクロールに対向配置される可動スクロールと、
   前記ハウジング内に形成されるとともに高圧の作動流体が供給される高圧室と、
   前記固定スクロール及び前記可動スクロールにより区画され、前記高圧室から導入される作動流体を膨張させる作動室と、
   前記ハウジング内に形成されるとともに前記作動室で膨張されて減圧された作動流体が吐出される低圧室と、
   前記高圧室と前記低圧室とを区画する区画壁と、
   前記高圧室内の作動流体を前記作動室に吸入するメインポートと、
   前記作動室における作動流体の容積を可変とするために前記高圧室から前記作動室に作動流体を導入するサブポートと、
   前記サブポートを開閉可能にする弁部と、
   前記弁部を移動させるための駆動力を付与するアクチュエータと、を有するスクロール式膨張機であって、
   前記アクチュエータを前記低圧室に配置し、
   前記区画壁を貫通して前記アクチュエータと前記弁部とを連結する駆動軸を備え、
   前記アクチュエータにより前記駆動軸を駆動するとともに前記駆動軸の駆動に伴い前記弁部が移動して前記サブポートを開閉することを特徴とするスクロール式膨張機。
2. 前記アクチュエータは電動モータであることを特徴とする請求項１に記載のスクロール式膨張機。
3. 前記電動モータは、モータ部と、前記モータ部を収容するケースとを有し、
   前記ケースの一部は前記ハウジングを貫通して前記ハウジング外へ露出しており、
   前記ケースにおける前記ハウジング外へ露出した部位には貫通孔が形成されており、
   前記ケース内部と前記ハウジング外とは、前記貫通孔を介して連通していることを特徴とする請求項２に記載のスクロール式膨張機。
4. 前記電動モータは、モータ部と、前記モータ部を収容するケースとを有し、
   前記駆動軸は、前記ケースを貫通して前記モータ部に連結されており、
   前記ケース内部と前記低圧室とは、前記ケースと前記駆動軸との間を介して連通していることを特徴とする請求項２に記載のスクロール式膨張機。
5. 前記電動モータは、モータ部と、前記モータ部を収容するケースとを有し、
   前記駆動軸は、前記ケースを貫通して前記モータ部に連結されており、
   前記ケースと前記区画壁との間にはシール部材が配設されており、
   前記ケース内部と前記高圧室とは、前記区画壁と前記駆動軸との間、及び前記ケースと前記駆動軸との間を介して連通していることを特徴とする請求項２に記載のスクロール式膨張機。