JP2004232492A

JP2004232492A - 流体機械

Info

Publication number: JP2004232492A
Application number: JP2003019139A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Iwanami; 重樹岩波; Yasushi Suzuki; 康鈴木; Hirotomo Asa; 弘知麻; Kazuhide Uchida; 和秀内田; Keiichi Uno; 慶一宇野; Atsushi Inaba; 淳稲葉; Yasushi Yamanaka; 康司山中
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: JP4078994B2

Abstract

【課題】流体を加圧して吐出するポンプモードと、流体圧を運動エネルギに変換して機械的エネルギを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械を提供する。
【解決手段】体積が最も小さくなる作動室１０３と高圧室１０４とを連通させる吐出ポート１０５には逆止弁を設け、及び体積が最も小さくなる作動室１０３と高圧室１０４とを連通させる流入ポート１０６には、モータモード時に開くバルブ機構１０７ａ〜１０７ｈを設ける。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を加圧して吐出するポンプモードと、流体圧を運動エネルギに変換して機械的エネルギを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械に関するもので、熱エネルギを回収するランキンサイクル等の熱回収システムを備える蒸気圧縮式冷凍機用の膨脹機一体型圧縮機に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来のランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機では、ランキンサイクルにてエネルギ回収を行う場合には、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機を膨脹機として利用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特昭６３−９６４４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧縮機は、外部から機械的エネルギを与えて気相冷媒等のガスを作動室内に吸入した後、作動室の体積を縮小させてガスを圧縮して吐出するものである。一方、膨脹機は、高圧のガスを作動室内に流入させて、そのガス圧により作動室を膨脹させて機械的エネルギ等を取り出すものである。このため、圧縮機を膨脹機として利用するには、冷媒流れを逆転させる必要がある。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発明では、エネルギ回収を行う際の膨脹機（圧縮機）の冷媒入口側及び冷媒出口側が、蒸気圧縮式冷凍機にて冷凍能力を発揮させる場合の圧縮機（膨脹機）の冷媒入口側及び冷媒出口側と同じ側に設定されているので、１台の圧縮機を膨脹機として作動させることはできず、現実的には、ランキンサイクル作動及び蒸気圧縮式冷凍機のうちいずれか一方は正常作動しない。
【０００６】
すなわち、圧縮機は、ピストンや可動スクロール等の可動部材を変位させて作動室の体積を縮小させてガスを圧縮するものであるので、作動室と高圧室（吐出室）とを連通させる吐出ポートには、高圧室から作動室にガスが逆流することを防止する逆止弁が設けられている。
【０００７】
一方、膨脹機は、高圧室から高圧のガスを作動室に流入させることにより可動部材を変位させて機械的出力を得るものであるので、単純にガスの入口と出口とを逆転させるといった手段では、圧縮機を膨脹機として作動させるときに、逆止弁が障害となって高圧のガスを作動室に供給することができない。したがって、ガスの入口と出口とを逆転させるといった手段では、圧縮機を膨脹機として作動させることはできない。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な流体機械を提供し、第２には、流体を加圧して吐出するポンプモードと、流体圧を運動エネルギに変換して機械的エネルギを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械を提供することにより、例えば車両燃費向上を可能にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、流体を加圧して吐出するポンプモードと、流体圧を運動エネルギに変換して機械的エネルギを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械であって、体積変化可能な作動室（１０３）を構成する可動部材（１０２）と、作動室（１０３）と高圧部（１０４）とを連通させる連通路（１０５、１０６）を開閉する弁機構（１０７）とを有し、弁機構（１０７）は、ポンプモード時においては高圧部（１０４）から作動室（１０３）側に流体が逆流することを防止する逆止弁として機能し、モータモード時においては連通路（１０５、１０６）を開くことを特徴とする。
【００１０】
これにより、流体を加圧して吐出するポンプモードと、流体圧を運動エネルギに変換して機械的エネルギを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械を得ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、連通路（１０５、１０６）は、ポンプモード時に流体が流れる第１連通路（１０５）、及びモータモード時に流体が流れる第２連通路（１０６）の２種類の連通路から構成されており、さらに、弁機構（１０７）は、第１連通路（１０５）を開閉する逆止弁（１０７ａ）、及び第２連通路（１０６）を開閉する電気式の開閉弁（１０７ｄ〜１０７ｈ、１０７ｉ）にて構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、開閉弁（１０７ｉ）は、第２連通路（１０６）を開閉する弁体を直接的に変位させる直動式の開閉弁であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、開閉弁（１０７ｄ〜１０７ｈ）は、第２連通路（１０６）を開閉する弁体の背圧を制御することにより間接的に弁体を変位させるパイロット式の開閉弁であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、弁体に作用する圧力が大きい場合、及び弁体の受圧面積が大きい場合であっても、確実に弁体を変位させることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、弁機構（１０７）は、高圧部（１０４）側に配置されて連通路（１０５、１０６）を開閉する弁体（１０７ａ）、及び弁体（１０７ａ）を強制変位させるアクチュエータ部（１１２）にて構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、可動部材（１０２）の変位に連動して回転する回転電機（２００）を有することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、駆動源からの動力を断続可能に可動部材（１０２）に伝達する動力伝達機構（３００）を有することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の流体機械を有し、廃熱にて加熱された蒸気からエネルギを回収することを特徴とする廃熱回収システムである。
【００１９】
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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、ランキンサイクルを備える車両用蒸気圧縮式冷凍機に本発明に係る流体機械を適用したものであって、図１は本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【００２１】
そして、本実施形態に係るランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機は、走行用動力を発生させる熱機関をなすエンジン２０で発生した廃熱からエネルギを回収するとともに、蒸気圧縮式冷凍機で発生した冷熱及び温熱を空調に利用するものである。以下、ランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機について述べる。
【００２２】
膨脹機一体型圧縮機１０は、気相冷媒を加圧して吐出するポンプモードと、過熱蒸気冷媒の流体圧を運動エネルギに変換して機械的エネルギを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械であり、放熱器１１は、膨脹機一体型圧縮機１０の吐出側に接続されて放熱しながら冷媒を冷却する放冷器である。なお、膨脹機一体型圧縮機１０の詳細は後述する。
【００２３】
気液分離器１２は放熱器１１から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するレシーバであり、減圧器１３は気液分離器１２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ともに、膨脹機一体型圧縮機１０がポンプモードで作動しているときに膨脹機一体型圧縮機１０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。
【００２４】
蒸発器１４は、減圧器１３にて減圧された冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱器であり、膨脹機一体型圧縮機１０、放熱器１１、気液分離器１２、減圧器１３及び蒸発器１４等にて低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機が構成される。
【００２５】
加熱器３０は、膨脹機一体型圧縮機１０と放熱器１１とを繋ぐ冷媒回路に設けられて、この冷媒回路を流れる冷媒とエンジン冷却水とを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２１によりエンジン２０から流出したエンジン冷却水を加熱器３０に循環させる場合と循環させない場合とが切り替えられる。
【００２６】
第１バイパス回路３１は、気液分離器１２で分離された液相冷媒を加熱器３０のうち放熱器１１側の冷媒出入口側に導く冷媒通路であり、この第１バイパス回路３１には、液相冷媒を循環させるための液ポンプ３２及び気液分離器１２側から加熱器３０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。なお、液ポンプ３２は、本実施形態では、電動式のポンプを採用している。
【００２７】
また、第２バイパス回路３４は、膨脹機一体型圧縮機１０がモータモードで作動するときの冷媒出口側と放熱器１１の冷媒入口側とを繋ぐ冷媒通路であり、この第２バイパス回路３４には、膨脹機一体型圧縮機１０側から放熱器１１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３４ａが設けられている。
【００２８】
なお、逆止弁１４ａは蒸発器１４の冷媒出口側から膨脹機一体型圧縮機１０がポンプモードで作動するとき冷媒吸入側にのみ冷媒が流れることを許容するもので、開閉弁３４は冷媒通路の開閉する電磁式のバルブであり、開閉弁３４及び三方弁２１等は電子制御装置により制御されている。
【００２９】
ところで、水ポンプ２２はエンジン冷却水を循環させるもので、ラジエータ２３はエンジン冷却水と外気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却する熱交換器である。なお、図１では、ラジエータ２３を迂回させて冷却水を流すバイパス回路及びこのバイパス回路に流す冷却水量とラジエータ２３に流す冷却水量とを調節する流量調整弁は省略されている。
【００３０】
因みに、水ポンプ２２はエンジン２０から動力を得て稼動する機械式のポンプであるが、電動モータにて駆動される電動ポンプを用いてもよいことは言うまでもない。
【００３１】
次に、膨脹機一体型圧縮機１０について述べる。
【００３２】
図２は膨脹機一体型圧縮機１０の断面図であり、膨脹機一体型圧縮機１０は、流体（本実施形態では、気相冷媒）を圧縮又は膨脹させるポンプモータ機構１００、ポンプモータ機構１００のシャフト１０９にて連結された回転電機２００、外部駆動源をなすエンジン２０からの動力を断続可能にポンプモータ機構１００、つまりシャフト１０９に伝達する動力伝達機構をなす電磁クラッチ３００等から構成されている。
【００３３】
なお、回転電機２００はステータ２１０及びステータ２１０内で回転するロータ２２０等からなるもので、本実施形態では、ステータ２１０に電力が供給された場合にはロータ２２０を回転させてポンプモータ機構１００を駆動する電動モータとして作動し、ロータ２２０を回転させるトルクが入力された場合には電力を発生させる発電機として作動する。
【００３４】
また、電磁クラッチ３００は、Ｖベルトを介してエンジン２０からの動力を受けるプーリ部３１０、磁界を発生させる励磁コイル３２０、及び励磁コイル３２０により誘起された磁界により電磁力により変位するフリクションプレート３３０等からなるもので、エンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋ぐときは励磁コイル３２０に通電し、エンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離すときは励磁コイル３２０への通電を遮断する。
【００３５】
また、ポンプモータ機構１００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、回転電機２００のステータハウジング２３０に対して間接的に固定された固定スクロール（シェル）１０１、ステータハウジング２３０と固定スクロール１０１との間の空間で旋回変位する可動部材をなす旋回スクロール１０２、及び作動室１０３と高圧室１０４とを連通させる連通路１０５、１０６を開閉する弁機構１０７等からなるものである。
【００３６】
ここで、固定スクロール１０１は、板状の基板部１０１ａ及び基板部１０１ａからステータハウジング２３０側に突出した渦巻状の歯部１０１ｂを有して構成され、一方、旋回スクロール１０２は、歯部１０１ｂに接触して噛み合う渦巻状の歯部１０２ｂ、及び歯部１０２ｂが形成された基板部１０２ａを有して構成されており、両歯部１０１ｂ、歯部１０２ｂが接触した状態で旋回スクロール１０２が旋回することにより、両スクロール１０１、１０２により構成された作動室１０３の体積が縮小する。
【００３７】
シャフト１０９は、ロータ２２０の回転軸を兼ねるとともに、その長手方向端部に回転中心軸に対して偏心した偏心部１０９ａを有するクランクシャフトであり、旋回スクロール１０２は、ベアリングを介して偏心部１０９ａに回転可能に連結されている。
【００３８】
また、自転防止機構１０９ｂは、シャフト１０９が１回転する間に旋回スクロール１０２が偏心部１０９ａ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１０９が回転すると、旋回スクロール１０２は、自転せずにシャフト１０９の回転中心軸周りを公転旋回し、かつ、作動室１０３は、旋回スクロール１０２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。
【００３９】
因みに、本実施形態では、自転防止機構１０９ｂとしてピン−リング（ピン−ホール）式を採用している。
【００４０】
また、連通路１０５は、ポンプモード時に最小体積となる作動室１０３と高圧室１０４とを連通させて圧縮された冷媒を吐出する吐出ポートであり、連通路１０６はモータモード時に最小体積となる作動室１０３と高圧室１０４とを連通させて高圧室１０４に導入された高温、高圧の冷媒、つまり過熱蒸気を作動室１０３に導く流入ポートである。
【００４１】
また、高圧室１０４は連通路１０５（以下、吐出ポート１０５と呼ぶ。）から吐出された冷媒の脈動を平滑化する吐出室を機能を有するものであり、この高圧室１０４には、加熱器３０及び放熱器１１側に接続される高圧ポート１１０が設けられている。
【００４２】
なお、蒸発器１４及び第２バイパス回路３４側に接続される低圧ポート１１１は、ステータハウジング２３０に設けられてステータハウジング２３０内を経由してステータハウジング２３０と固定スクロール１０１との間の空間に連通している。
【００４３】
また、吐出弁１０７ａは、吐出ポート１０５の高圧室１０４側に配置されて吐出ポート１０５から吐出された冷媒が高圧室１０４から作動室１０３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１０７ｂは吐出弁１０７ａの最大開度を規制する弁止板であり、吐出弁１０７ａ及び弁止板１０７ｂはボルト１０７ｃにて基板部１０１ａに固定されている。
【００４４】
スプール１０７ｄは、連通路１０６（以下、流入ポート１０６と呼ぶ。）を開閉する弁体であり、電磁弁１０７ｅは低圧ポート１１１側と背圧室１０７ｆとの連通状態制御することにより背圧室１０７ｆ内の圧力を制御する制御弁であり、バネ１０７ｇは流入ポート１０６を閉じる向きの弾性力をスプール１０７ｄに作用させる弾性手段であり、絞り１０７ｈは所定の通路抵抗を有して背圧室１０７ｆと高圧室１０４とを連通させる抵抗手段である。
【００４５】
そして、電磁弁１０７ｅを開くと、背圧室１０７ｆの圧力が高圧室１０４より低下してスプール１０７ｄがバネ１０７ｇを押し縮めながら紙面右側に変位するので、流入ポート１０６が開く。なお、絞り１０７ｈでの圧力損失は非常に大きいので、高圧室１０４から背圧室１０７ｆに流れ込む冷媒量は無視できるほど小さく。
【００４６】
逆に、電磁弁１０７ｅを閉じると、背圧室１０７ｆの圧力と高圧室１０４との圧力が等しくなるので、スプール１０７ｄはバネ１０７ｇの力により紙面左側に変位するので、流入ポート１０６が閉じる。つまり、スプール１０７ｄ、電磁弁１０７ｅ、背圧室１０７ｆ、バネ１０７ｇ及び絞り１０７ｈ等により流入ポート１０６を開閉するパイロット式の電気開閉弁が構成される。
【００４７】
次に、本実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機１０の作用効果を述べる。
【００４８】
１．ポンプモード
このモードは、シャフト１０９に回転力を与えることによりポンプモータ機構１００の旋回スクロール１０２を旋回させて冷媒を吸入圧縮する運転モードである。
【００４９】
具体的には、電磁弁１０７ｅを閉じて流入ポート１０６を閉じた状態でシャフト１０９を回転させるものである。これにより、膨脹機一体型圧縮機１０は、周知のスクロール型圧縮機と同様に、低圧ポート１１１から冷媒を吸引して作動室１０３にて圧縮した後、吐出ポート１０５から高圧室１０４に圧縮した冷媒を吐出し、高圧ポート１１０から圧縮された冷媒を放熱器１１側に吐出する。
【００５０】
なお、シャフト１０９に回転力を与えるに当たっては、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを切り離して回転電機２００により回転力を与える場合と、電磁クラッチ３００にてエンジン２０側と膨脹機一体型圧縮機１０側とを繋いでエンジン２０の動力により回転力を与える場合とがある。
【００５１】
因みに、本実施形態では、シャフト１０９はロータ２２０のロータシャフトと共用化されているので、エンジン２０の動力によりシャフト１０９を回転させると、回転電機２００が発電機として作動するので、回転電機２００で発生した電力をバッテリやキャパシタ等の蓄電器で蓄える、又はステータ２１０に通電して回転電機２００がエンジン２０から見たときに動力負荷とならないようにすることが望ましい。
【００５２】
２．モータモード
このモードは、高圧室１０４に加熱器３０にて加熱された高圧の過熱蒸気冷媒をポンプモータ機構１００に導入して膨脹させることにより、旋回スクロール１０２を旋回させてシャフト１０９を回転させ、機械的出力を得るものである。
【００５３】
なお、本実施形態では、得られた機械的出力によりロータ２２０を回転させて回転電機２００により発電し、その発電された電力を蓄電器に蓄える。
【００５４】
具体的には、電磁弁１０７ｅを開いて流入ポート１０６を開き、高圧室１０４に加熱器３０にて加熱された高圧の過熱蒸気冷媒を流入ポート１０６を経由させて作動室１０３に導入して膨脹させるものである。
【００５５】
これにより、過熱蒸気の膨脹により旋回スクロール１０２がポンプモード時の逆向きに回転するので、膨脹を終えて圧力が低下した冷媒は、低圧ポート１１１から放熱器１１側に流出する。
【００５６】
以上に述べたように、本実施形態では、流体を加圧して吐出するポンプモードと、流体圧を運動エネルギに変換して機械的エネルギを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械を得ることができる。
【００５７】
次に、本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の作動を述べる。
【００５８】
１．空調運転モード
この運転モードは、蒸発器１４にて冷凍能力を発揮させながら放熱器１１にて冷媒を放冷する運転モードである。なお、本実施形態では、蒸気圧縮式冷凍機で発生する冷熱、つまり吸熱作用を利用した冷房運転及び除湿運転にのみ蒸気圧縮式冷凍機を稼動させており、放熱器１１で発生する温熱を利用した暖房運転は行っていないが、暖房運転時であっても蒸気圧縮式冷凍機の作動は冷房運転及び除湿運転時と同じである。
【００５９】
具体的には、液ポンプ３２を停止させた状態で開閉弁３４を開いて膨脹機一体型圧縮機１０をポンプモードで稼動させるとともに、三方弁２１を作動させて加熱器３０を迂回させて冷却水を循環させるものである。
【００６０】
これにより、冷媒は、膨脹機一体型圧縮機１０→加熱器３０→放熱器１１→気液分離器１２→減圧器１３→蒸発器１４→膨脹機一体型圧縮機１０の順に循環する。なお、加熱器３０にエンジン冷却水が循環しないので、加熱器３０にて冷媒は加熱されず、加熱器３０は単なる冷媒通路として機能する。
【００６１】
したがって、減圧器１３にて減圧された低圧冷媒は、室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発し、この蒸発した気相冷媒は膨脹機一体型圧縮機１０にて圧縮されて高温となって放熱器１１にて室外空気にて冷却されて凝縮する。
【００６２】
なお、本実施形態では、冷媒としてフロン（ＨＦＣ１３４ａ）を利用しているが、高圧側にて冷媒が液化する冷媒であれば、ＨＦＣ１３４ａに限定されるではない。
【００６３】
２．廃熱回収運転モード
この運転モードは、空調装置、つまり膨脹機一体型圧縮機１０を停止させてエンジン２０の廃熱を利用可能なエネルギとして回収するモードである。
【００６４】
具体的には、開閉弁３４を閉じた状態で液ポンプ３２を稼動させて膨脹機一体型圧縮機１０をモータモードとするとともに、三方弁２１を作動させてエンジン２０から流出したエンジン冷却水を加熱器３０に循環させるものである。
【００６５】
これにより、冷媒は、気液分離器１２→第１バイパス回路３１→加熱器３０→膨脹機一体型圧縮機１０→第２バイパス回路３４→放熱器１１→気液分離器１２の順に循環し、放熱器１１内を流れる冷媒は空調運転モード時と逆転する。
【００６６】
したがって、膨脹機一体型圧縮機１０には、加熱器３０にて加熱された過熱蒸気が流入し、膨脹機一体型圧縮機１０に流入した蒸気冷媒は、ポンプモータ機構１００内で膨脹しながらその等エントロピ的にエンタルピを低下させていく。このため、膨脹機一体型圧縮機１０は、低下したエンタルピに相当する電力が蓄電器に蓄えられれる。
【００６７】
また、膨脹機一体型圧縮機１０から流出した冷媒は、放熱器１１にて冷却されて凝縮し、気液分離器１２に蓄えられ、気液分離器１２内の液相冷媒は、液ポンプ３２にて加熱器３０側に送られる。なお、液ポンプ３２は、加熱器３０にて加熱されて生成された過熱蒸気は、気液分離器１２側に逆流しない程度の圧力にて液相冷媒を加熱器３０に送り込む。
【００６８】
（第２実施形態）
第１実施形態では、流入ポート１０６をパイロット式の開閉弁にて構成したが、本実施形態は、図３に示すように、直接的に流入ポート１０６を開閉する直動方式の電磁開閉弁１０７ｉを採用したものである。
【００６９】
（第３実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、吐出ポート１０５が流入ポート１０６を兼ねるとともに、弁止板１０７ｂを含む吐出弁１０７ａをアクチュエータ１１２にて強制変位させることによりモータモード時に吐出ポート１０５（流入ポート１０６）が開くようにしたものである。
【００７０】
なお、本実施形態に係るアクチュエータ１１２は、スプール１０７ｄを変位させる機構と同様な圧力差を利用したパイロット型のアクチュエータである。
【００７１】
具体的には、弁止板１０７ｂを含む吐出弁１０７ａが固定されたピストン１１２ａ、低圧ポート１１１と背圧室１１２ｂとの連通状態制御することにより背圧室１１２ｂ内の圧力を制御する電磁弁１１２ｃ、吐出ポート１０５（流入ポート１０６）を閉じる向きに吐出弁１０７ａ、つまりピストン１１２ａを変位させる弾性力をピストン１１２ａに作用させるバネ１１２ｄ、及び所定の通路抵抗を有して背圧室１１２ｂと高圧室１０４とを連通させる絞り１１２ｅ等から構成されている。なお、回り止めピン１１２ｆはピストン１１２ａが回転することを防止する回り止め手段である。
【００７２】
そして、電磁弁１１２ｃを開くと、背圧室１１２ｂの圧力が高圧室１０４より低下してピストン１１２ａがバネ１１２ｄを押し縮めながら紙面右側に変位するので、吐出ポート１０５（流入ポート１０６）が開き、逆に、電磁弁１１２ｃを閉じると、背圧室１１２ｂの圧力と高圧室１０４との圧力が等しくなるので、ピストン１１２ａはバネ１１２ｄの力により紙面左側に変位するので、吐出ポート１０５（流入ポート１０）６が閉じる。
【００７３】
因みに、本実施形態では、パイロット型のアクチュエータ１１２を採用したが、弁止板１０７ｂを含む吐出弁１０７ａ直接的に変位させる直動式を採用してもよいことは言うまでもない。
【００７４】
（第４実施形態）
上述の実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機１０は、ポンプモード時に複数種類の駆動源にて膨脹機一体型圧縮機１０を稼動させることができるように電磁クラッチ３００が設けられていたが、本実施形態は、図５に示すように、電磁クラッチ３００を廃止して、ポンプモード時には回転電機２００のみでポンプモータ機構１００を駆動するものである。
【００７５】
なお、図５は第１実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機１０から電磁クラッチ３００を廃止したものであるが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、第２実施形態又は第３実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機１０にも適用することができる。
【００７６】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、スクロール型のポンプモータ機構１００を採用したが、本発明はこれに限定されるものはなく、ロータリ型、ピストン型、ベーン型等のその他の形式のポンプモータ機構にも適用することができる。
【００７７】
また、上述の実施形態では、断続可能に動力を伝達する動力伝達機構として、電磁クラッチを採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばワンウェイクラッチ等であってもよい。
【００７８】
また、上述の実施形態では、膨脹機一体型圧縮機１０にて回収したエネルギを蓄電器にて蓄えたが、フライホィールによる運動エネルギ又はバネにより弾性エネルギ等の機械的エネルギとして蓄えてもよい。
【００７９】
また、ランキンサイクルを備える車両用蒸気圧縮式冷凍機に本発明に係る流体機械を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るランキン蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機の断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機の断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る膨脹機一体型圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１００…ポンプモータ機構、１０３…作動室、１０４…高圧室、
１０５…吐出ポート、１０６…流入ポート、１０７ａ…吐出弁、
１０７ｄ…スプール、１０７ｆ…背圧室、
１０７ｇ…バネ、１０７ｅ…電磁弁、１０７ｈ…絞り、
２００…回転電機（モータジェネレータ）、３００…電磁クラッチ。

Claims

流体を加圧して吐出するポンプモードと、流体圧を運動エネルギに変換して機械的エネルギを出力するモータモードとを兼ね備える流体機械であって、
体積変化可能な作動室（１０３）を構成する可動部材（１０２）と、
前記作動室（１０３）と高圧部（１０４）とを連通させる連通路（１０５、１０６）を開閉する弁機構（１０７）とを有し、
前記弁機構（１０７）は、前記ポンプモード時においては前記高圧部（１０４）から前記作動室（１０３）側に流体が逆流することを防止する逆止弁として機能し、前記モータモード時においては前記連通路（１０５、１０６）を開くことを特徴とする流体機械。
前記連通路（１０５、１０６）は、前記ポンプモード時に流体が流れる第１連通路（１０５）、及び前記モータモード時に流体が流れる第２連通路（１０６）の２種類の連通路から構成されており、
さらに、前記弁機構（１０７）は、前記第１連通路（１０５）を開閉する逆止弁（１０７ａ）、及び前記第２連通路（１０６）を開閉する電気式の開閉弁（１０７ｄ〜１０７ｈ、１０７ｉ）にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
前記開閉弁（１０７ｉ）は、前記第２連通路（１０６）を開閉する弁体を直接的に変位させる直動式の開閉弁であることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
前記開閉弁（１０７ｄ〜１０７ｈ）は、前記第２連通路（１０６）を開閉する弁体の背圧を制御することにより間接的に前記弁体を変位させるパイロット式の開閉弁であることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
前記弁機構（１０７）は、前記高圧部（１０４）側に配置されて前記連通路（１０５、１０６）を開閉する弁体（１０７ａ）、及び前記弁体（１０７ａ）を強制変位させるアクチュエータ部（１１２）にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載に流体機械。
前記可動部材（１０２）の変位に連動して回転する回転電機（２００）を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の流体機械。
駆動源からの動力を断続可能に前記可動部材（１０２）に伝達する動力伝達機構（３００）を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の流体機械。
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の流体機械を有し、廃熱にて加熱された蒸気からエネルギを回収することを特徴とする廃熱回収システム。