特許 6228027 スクロール膨張機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6228027

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】スクロール膨張機

(51)【国際特許分類】

   F01C 20/26 20060101AFI20171030BHJP

   F01C 1/02 20060101ALI20171030BHJP

   F01C 20/10 20060101ALI20171030BHJP

   F01C 20/28 20060101ALI20171030BHJP

   F01C 21/10 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   F01C20/26

   F01C1/02 B

   F01C20/10

   F01C20/28

   F01C21/10

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-24454(P2014-24454)

(22)【出願日】2014年2月12日

(65)【公開番号】特開2015-151892(P2015-151892A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2017年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデンホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078330

【弁理士】

【氏名又は名称】笹島 富二雄

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(72)【発明者】

【氏名】田中 雄太

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８９９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３６３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４６８９４９８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｃ １／０２，２０／１０，２０／２６，２０／２８，２１／１０

Ｆ０２Ｂ ５３／００

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定スクロールと可動スクロールと間に形成される膨張室で作動流体が膨張することによって前記可動スクロールが駆動されるスクロール膨張機であって、
高圧の作動流体が流入すると共に流入した作動流体を前記膨張室に導く吸入ポートと、
前記膨張室で膨張して低圧となった作動流体が流出する吐出ポートと、
前記膨張室を迂回して前記吸入ポートと前記吐出ポートとを連通させるバイパス路と、
前記バイパス路を開閉するバイパス弁と、を有し、
前記吸入ポート、前記バイパス路、及び前記バイパス弁を取り付けるためのバイパス弁取付部が、前記固定スクロールの基板に形成されている、スクロール膨張機。

【請求項2】

前記吐出ポートは、前記固定スクロールが取り付けられると共に前記可動スクロールを収容するハウジングの周壁に形成されている、請求項１に記載のスクロール膨張機。

【請求項3】

前記固定スクロールの基板には、前記吸入ポートに流入した作動流体の状態を検出する状態検出センサを取り付けるためのセンサ取付部がさらに形成されている、請求項１又は２に記載のスクロール膨張機。

【請求項4】

前記吸入ポート及び前記バイパス路は、前記固定スクロールの基板のスクロール壁が形成されたスクロール形成面とは反対側のスクロール非形成面に沿って延びた後に屈曲して前記固定スクロールの基板を貫通して前記スクロール形成面に至るように形成され、
前記バイパス弁取付部は、前記固定スクロールの基板の前記スクロール非形成面に沿って延びて前記バイパス路に連通すると共に前記バイパス弁が挿入される穴部として形成されている、請求項１〜３に記載のスクロール膨張機。

【請求項5】

前記固定スクロールの基板の前記スクロール非形成面において、前記バイパス路は前記吸入ポートに交差すると共にその一端が外部に開口して形成され、
前記バイパス路の外部開口端は、前記吸入ポートから流入した作動流体の状態を検出する状態検出センサによって閉塞されている、請求項４に記載のスクロール膨張機。

【請求項6】

前記吸入ポートは、一端が前記固定スクロールの基板の前記スクロール非形成面の周縁部近傍にて外部に開口すると共に、他端が前記固定スクロールの基板の前記スクロール形成面の中央部に開口し、
前記バイパス路は、一端が前記固定スクロールの前記スクロール非形成面の中央部近傍にて外部に開口すると共に、他端が前記固定スクロールの基板の前記スクロール形成面の前記スクロール壁の外側に開口し、
前記バイパス弁取付部は、前記固定スクロールの基板の前記スクロール非形成面の周縁部近傍にて開口している、請求項５に記載のスクロール膨張機。

【請求項7】

前記固定スクロールの基板の前記スクロール非形成面において、前記吸入ポートと前記バイパス弁取付部とは平行に形成されている、請求項６に記載のスクロール膨張機。

【請求項8】

前記スクロール膨張機を回転軸の軸心方向から見たときに、前記吸入ポートの外部開口端、前記バイパス弁取付部の開口端、及び前記吐出ポートの外部開口端が、前記スクロール膨張機の同じ一方側に配置されている、請求項６又は７に記載のスクロール膨張機。

【請求項9】

前記固定スクロールの基板の前記スクロール非形成面において、前記吸入ポート、前記バイパス路、及び前記バイパス弁取付部が形成されていない領域には少なくとも一つのリブ及び厚肉部の少なくとも一方が形成されている、請求項４〜８のいずれか一つに記載のスクロール膨張機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スクロール膨張機に関し、特にランキンサイクルに組み込まれて好適なスクロール膨張機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のスクロール膨張機として、特許文献１に記載されたスクロール膨張機が知られている。この特許文献１に記載のスクロール膨張機は、高圧の作動流体（冷媒）が流入する高圧部、この高圧部からの作動流体の膨張によって駆動される駆動部、この駆動部で膨張して低圧となった作動流体を外部に流出させる低圧部、前記駆動部を迂回して前記高圧部と前記低圧部とを連通させる連通路（バイパス路）、及び、前記連通路を開閉する弁機構（バイパス弁）を一体的に備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許４６８９４９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、前記従来のスクロール膨張機においては、固定スクロールの基板の背面側に当該固定スクロールとは別にハウジングが設けられ、このハウジングと前記固定スクロールの基板との間に前記高圧部が形成されている。また、前記弁機構は、前記ハウジングに取り付けられている。このため、前記従来のスクロール膨張機では、その軸方向の長さが増大してしまうという課題を有していた。

【0005】

そこで、本発明は、連通路（バイパス路）及びこれを開閉する弁機構（バイパス弁）を一体的に備えつつ、その軸方向の長さの増大を抑制することのできるスクロール膨張機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面によると、固定スクロールと可動スクロールとの間に形成される膨張室で作動流体が膨張することによって前記可動スクロールが駆動されるスクロール膨張機は、高圧の作動流体が流入すると共に流入した作動流体を前記膨張室に導く吸入ポートと、前記膨張室で膨張して低圧となった作動流体が流出する吐出ポートと、前記膨張室を迂回して前記吸入ポートと前記吐出ポートとを連通させるバイパス路と、前記バイパス路を開閉するバイパス弁と、を有する。そして、前記吸入ポート、前記バイパス路、及び前記バイパス弁を取り付けるためのバイパス弁取付部が、前記固定スクロールの基板に形成されている。

【発明の効果】

【0007】

前記スクロール膨張機によれば、前記吸入ポート、前記バイパス路、及び前記バイパス弁取付部が前記固定スクロールの基板に形成されているので、これらを設けるために前記固定スクロールの基板の背面側にハウジングなどの別部材を設ける必要がなく、その軸方向の長さの増大を抑制してスクロール膨張機全体の小型化、軸方向の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態によるスクロール膨張機が適用された車両用廃熱回収装置の概略構成を示す図である。

【図2】前記スクロール膨張機の分解斜視図である。

【図3】前記スクロール膨張機を固定スクロール側から見た斜視図である。

【図4】図３のＡ視図である。

【図5】前記スクロール膨張機の固定スクロールを基板のスクロール非形成面側から見た図である。

【図6】前記固定スクロールを基板のスクロール形成面側から見た斜視図である。

【図7】前記固定スクロールに形成された吸入ポート、バイパス路、及びバイパス弁取付部の概略形状を示す断面図である。

【図8】図７のＸ−Ｘ断面図である。

【図9】前記スクロール膨張機の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるスクロール膨張機が適用された車両用廃熱回収装置１の概略構成を示している。この車両用廃熱回収装置１は、車両に搭載されて、当該車両のエンジン１０の廃熱（排熱を含む）を回収して利用する装置である。

【0010】

車両用廃熱回収装置１は、ランキンサイクル２と、伝達機構３と、制御ユニット４とを含む。また、エンジン１０は、水冷式エンジンであり、冷却水流路（循環路）１１を循環するエンジン冷却水によって冷却される。冷却水流路１１には、後述するランキンサイクル２の構成要素である加熱器２２が配置されており、エンジン１０から熱を吸収した（高温の）エンジン冷却水が加熱器２２内を流通するようになっている。

【0011】

ランキンサイクル２は、前記エンジン冷却水からエンジン１０の廃熱を回収して動力（駆動力）に変換して出力する装置である。ランキンサイクル２は、作動流体としての冷媒が循環する冷媒循環路２１を有しており、この冷媒循環路２１には、加熱器２２、膨張機２３、凝縮器２４、及びポンプ２５が、前記冷媒の循環方向に沿って、この順に配設されている。

【0012】

加熱器２２は、エンジン１０から熱を吸収した（高温の）前記エンジン冷却水とランキンサイクル２の前記冷媒との間で熱交換を行わせ、これにより、当該冷媒を加熱して高圧の過熱蒸気とするための熱交換器である。なお、ここでの図示は省略するが、前記エンジン冷却水に代えて、エンジン１０の排気が加熱器２２内を流通するようにして、エンジン１０の排気と前記冷媒との間で熱交換を行わせるように加熱器２２を構成してもよい。

【0013】

膨張機２３は、スクロール膨張機であり、加熱器２２で加熱されて高圧の過熱蒸気となった冷媒（以下単に「蒸気冷媒」という）を膨張させて駆動力を発生する。詳細は後述するが、膨張機２３は、固定スクロールと可動スクロールを有し、前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間に形成される膨張室で前記蒸気冷媒が膨張することよって前記可動スクロールが駆動されるように構成されている。駆動された前記可動スクロールは旋回運動を行い、この可動スクロールの旋回運動が出力軸の回転運動に変換されて駆動力として出力される。

【0014】

凝縮器２４は、膨張機２３から流出した冷媒、すなわち、膨張機２３を通過して低圧となった冷媒と外気との間で熱交換を行わせ、これにより、当該冷媒を冷却して凝縮（液化）させる熱交換器である。ここで、図には示されていないが、凝縮器２４に向かって外気を送風するファンが設けられてもよい。

【0015】

ポンプ２５は、機械式のポンプであり、その作動によって凝縮器２４で液化された冷媒を加熱器２２へと圧送する。そして、ポンプ２５が作動することで、前記冷媒がランキンサイクル２の各要素、すなわち、加熱器２２、膨張機２３、及び凝縮器２４を循環することになる。

【0016】

ここで、本実施形態においては、膨張機（スクロール膨張機）２３とポンプ（機械式ポンプ）２５とが回転軸２６ａによって一体的に連結されてポンプ一体型膨張機２６として構成されている。すなわち、ポンプ一体型膨張機２６の回転軸２６ａは、膨張機２３の出力軸としての機能及びポンプ２５の駆動軸としての機能を有している。また、本実施形態において、膨張機２３は、前記膨張室を迂回して前記冷媒を循環させるためのバイパス路２７と、バイパス路２７を開閉するバイパス弁２８とを一体的に備えている（詳細は後述する）。バイパス弁２８の作動、すなわち、バイパス路２７の開閉は、制御ユニット４によって制御される。

【0017】

伝達機構３は、エンジン１０とランキンサイクル２との間で動力を伝達する。具体的には、伝達機構３は、エンジン１０の出力トルクをポンプ一体型膨張機２６（ポンプ２５）に伝達すると共に、ランキンサイクル２の出力であるポンプ一体型膨張機２６のトルク（軸トルク）をエンジン１０に伝達する。伝達機構３は、ポンプ一体型膨張機２６の回転軸２６ａの端部に電磁クラッチ３１を介して取り付けられたプーリ３２と、エンジン１０のクランクシャフト１２に取り付けられたクランクプーリ３３と、プーリ３２及びクランクプーリ３３に巻回されたベルト３４と、を有する。そして、電磁クラッチ３１がＯＮ（締結）されると、エンジン１０とランキンサイクル２（ポンプ一体型膨張機２６）との間で動力の伝達が行われ、電磁クラッチ３１がＯＦＦ（解放）されると、エンジン１０とランキンサイクル２（ポンプ一体膨張機２６）との間の動力の伝達が遮断される。伝達機構３の作動、すなわち、電磁クラッチ３１のＯＮ（締結）／ＯＦＦ（解放）は、制御ユニット４によって制御される。

【0018】

制御ユニット４は、バイパス弁２８の作動及び電磁クラッチ３１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、これにより、ランキンサイクル２の作動を制御する。例えば、制御ユニット４は、ランキンサイクル２を起動させる場合には、まずバイパス弁２８を開くと共に電磁クラッチ３１をＯＮ（締結）してエンジン１０によってポンプ２５を駆動する。これにより、ランキンサイクル２では前記冷媒が膨張機２３の前記膨張室を迂回して循環する。そして、制御ユニット４は、例えば膨張機２３前後の圧力差が所定値以上となると、バイパス弁２８を閉じる。これにより、ランキンサイクル２では、前記冷媒が膨張機２３の前記膨張室を経由して循環することとなって、膨張機２３が駆動力を発生し始める。その後、膨張機２３が十分な駆動力を発生するようになると、膨張機２３で発生した駆動力の一部がポンプ２５を駆動し、その余の駆動力が伝達機構３を介してエンジン１０に伝達されてエンジン１０の出力（駆動力）をアシストする。また、制御ユニット４は、ランキンサイクル２を停止させる場合には、電磁クラッチ３１をＯＦＦ（解放）し、ポンプ２５を停止（すなわち、前記冷媒の循環を停止）させる。

【0019】

次に、本実施形態における膨張機（スクロール膨張機）２３、すなわち、ポンプ一体型膨張機２６の膨張機部分について説明する。なお、ポンプ２５（ポンプ一体型膨張機２６のポンプ部分）についての説明は省略するが、ポンプ２５には、回転軸２６ａによって膨張機２３と連結可能な公知の機械式ポンプ（ギヤポンプやベーンポンプなど）を採用することができる。

【0020】

図２は、膨張機２３の分解斜視図である。
図２に示すように、膨張機２３は、固定スクロール５１と、可動スクロール（図示省略）を収容したハウジング５２とを含む。
固定スクロール５１は、円盤状の基板５１１と、基板５１１の一端面に形成されたスクロール壁５１２とを有する。ハウジング５２は、前記可動スクロールを収容する円筒部５２１と、円筒部５２１の一端側に形成されたフランジ部５２２とを有する。なお、前記可動スクロールも、固定スクロール５１と同様、基板と、この基板の一端面に形成されたスクロール壁とを有している。

【0021】

そして、前記可動スクロールを円筒部５２１に収容したハウジング５２のフランジ部５２２に対して、固定スクロール５１を例えばボルト５３によって締結固定することで膨張機２３が構成される。ここで、膨張機２３においては、固定スクロール５１のスクロール壁５１２と前記可動スクロールのスクロール壁とは互いに噛み合わせられており、両スクロールのスクロール壁の間に前記膨張室が形成される。
また、図には示されていないが、ハウジング５２の円筒部５２２に収容された前記可動スクロールは、ボールカップリングなどの自転阻止機構によってその自転が阻止されていると共に、偏心軸受や従動クランク機構などを介して膨張機２３の出力軸（すなわち、ポンプ一体型膨張機２６の回転軸２６ａ）に連結されるように構成されている。

【0022】

上述のように、膨張機２３においては、固定スクロール５１（のスクロール壁５１２）と前記可動スクロール（のスクロール壁）との間に膨張室が形成され、この膨張室で前記蒸気冷媒（すなわち、高圧の冷媒）が膨張することによって前記可動スクロールが駆動される。駆動された前記可動スクロールは旋回運動を行い、この前記可動スクロールの旋回運動が前記偏心軸受や前記従動クランク機構などにより回転軸２６ａの回転運動に変換される。また、前記膨張室は、中央部から周辺部へと容積を増加させながら移動し、前記膨張室で膨張して低圧となった（周辺部に移動した）冷媒が膨張機２３から流出するようになっている。

【0023】

図３は、膨張機２３を固定スクロール５１側から見た斜視図であり、図４は、図３のＡ視図である。図３に示すように、本実施形態では、高圧の冷媒（前記蒸気冷媒を含む）が流入すると共に流入した冷媒を前記膨張室に導く吸入ポート５１３、上述のバイパス路２７、及び上述のバイパス弁２８が、固定スクロール５１に一体的に設けられている。より具体的には、吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイパス弁取付部５１４が、固定スクロール５１の基板５１１に形成されており、バイパス弁取付部５１４にバイパス弁２８が取り付けられている。なお、吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイバス弁取付部５１４の構成については後述する。

【0024】

また、図３，図４に示すように、本実施形態において、前記膨張室で膨張して低圧となった冷媒（周辺部に移動した冷媒）が流出する吐出ポート５２３は、ハウジング５２に設けられている。より具体的には、吐出ポート５２３は、ハウジング５２の円筒部５２１の周壁に突出形成され、外部に開口する外部開口端５２３ａと、円筒部５２１の内周面に開口する内部開口端５２３ｂとを有している。そして、吐出ポート５２３の外部開口端５２３ａには、一端が凝縮器２４に接続された冷媒配管の他端が接続され、これにより、吐出ポート５２３から流出した低圧の冷媒が凝縮器２４へと導かれるようになっている。

【0025】

次に、図５〜図８を参照して固定スクロール５１の基板５１１に形成された吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイパス弁取付部５１４の構成について説明する。
図５は、固定スクロール５１を基板５１１の前記スクロール非形成面側から見た図であり、図６は、固定スクロール５１を基板５１１の前記スクロール形成面側から見た斜視図である。また、図７、図８は、吸入ポート５１３及びバイパス路２７、及びバイパス弁取付部５１４の概略形状を示す断面図である。以下の説明において、固定スクロール５１の基板５１１のスクロール壁５１２が形成された面を「スクロール形成面」といい、その反対側の面を「スクロール非形成面」という。

【0026】

吸入ポート５１３は、一端が基板５１１の前記スクロール非形成面の周縁部近傍にて基板５１１の径方向外方に向かって（すなわち、外部に）開口すると共に、他端が基板５１１の前記スクロール形成面の中央部（スクロール壁５１２の中心部）に開口している。具体的には、吸入ポート５１３は、基板５１１の前記スクロール非形成面の周縁部近傍に位置する外部開口端５１３ａから前記スクロール非形成面に沿って基板５１１の中央部近傍まで延びた後に屈曲し、基板５１１を貫通して基板５１１の前記スクロール形成面の中央部に位置する内部開口端５１３ｂに至るように形成される。そして、吸入ポート５１３の外部開口端５１３ａには、一端が加熱器２２に接続された冷媒配管の他端が接続され、これにより、加熱器２２からの高圧の冷媒が前記膨張室へと導かれる。なお、吸入ポート５１３のポート壁、具体的には、吸入ポート５１３の前記スクロール非形成面に沿って延びる部分のポート壁は、前記スクロール非形成面から隆起している。

【0027】

ここで、本実施形態においては、膨張機２３をその回転軸（出力軸）２６ａの軸心方向から見たときに、吸入ポート５１３の外部開口端５１３ａと吐出ポート５２３の外部開口端５２３ａとは膨張機２３の同じ一方側に配置されている。例えば、膨張機２３を固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面側から見たときには、吸入ポート５１３の外部開口端５１３ａと吐出ポート５２３の外部開口端５２３ａは、いずれも膨張機２３の左側に配置されている（図３参照）。このため、膨張機２３への冷媒配管の接続作業を一方側から行うことができ、当該接続作業が比較的容易になっている。

【0028】

バイパス路２７は、前記膨張室を迂回して吸入ポート５１３とハウジング５２の吐出ポート５２３とを直接的に連通させる連通路として形成されている。本実施形態において、バイパス路２７は、一端が基板５１１の前記スクロール非形成面の中央部近傍にて基板５１１の径方向外方に向かって（すなわち、外部に）開口すると共に、他端が基板５１１の前記スクロール形成面のスクロール壁５１２の外側で開口している。具体的には、バイパス路２７は、基板５１１の前記スクロール非形成面の中央部近傍に位置する外部開口端２７ａから前記スクロール非形成面に沿って吸入ポート５１３と交差するように基板５１１の周縁部近傍まで延びた後に屈曲し、基板５１１を貫通して基板５１１の前記スクロール形成面のスクロール壁５１２の外側に位置する内部開口端２７ｂに至るように形成されている。

【0029】

そして、バイパス路２７の外部開口端２７ａは、吸入ポート５１３に流入した前記冷媒の状態を検出する状態検出センサ５１５が図５中の矢印Ｂ方向に装着されて閉塞されている。つまり、バイパス路２７の外部開口端２７ａは、状態検出センサ５１５を取り付けるためのセンサ取付部としての機能を有しており、固定スクロール５１には、吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイパス弁２８に加えて、状態検出センサ５１５も一体的に設けられることになる。

【0030】

状態検出センサ５１５は、吸入ポート５１３とバイパス路２７との交差部にて吸入ポート５１３に流入した冷媒の状態を検出するように構成される。状態検出センサ５１５は、例えば、膨張機２３入口部の冷媒圧力Ｐ及び冷媒温度Ｔを検出する圧力／温度センサ（ＰＴセンサ）とすることができる。ここで、本実施形態において、バイパス路２７の外部開口端２７ａは、基板５１１の前記スクロール非形成面の中央部近傍に位置しており、そこに装着される状態検出センサ５１５が、基板５１１の範囲内に収まるように、すなわち、基板５１１の外縁部よりも外側に突出しないようになっている（図３参照）。
なお、吸入ポート５１３と同様に、バイパス路２７の管壁、具体的には、バイパス路２７の前記スクロール非形成面に沿って延びる部分の管壁は、前記スクロール非形成面から隆起している。

【0031】

バイパス弁取付部５１４は、バイパス弁２８が挿入される穴部として形成されている。具体的には、バイパス弁取付部５１４は、基板５１１の前記スクロール非形成面の周縁部近傍にて基板５１１の側方（外方）に向かって開口する開口端５１４ａを有し、この開口端５１４ａから前記スクロール非形成面に沿って延びてバイパス路２７に連通するように形成されている。ここで、本実施形態では、基板５１１の前記スクロール非形成面において、バイパス弁取付部５１４は吸入ポート５１３と平行に形成され、吸入ポート５１３の外部開口端５１３ａとバイパス弁取付部５１４の開口端５１４ａとは同じ方向を向いている。つまり、本実施形態においては、膨張機２３をその回転軸（出力軸）２６ａの軸心方向から見たときに、吸入ポート５１３の外部開口端５１３ａ及び吐出ポート５２３の外部開口端５２３ａに加えて、バイパス弁取付部５１４の開口端５１４ａも膨張機２３の同じ一方側（例えば図２においては左側）に配置されている。
なお、吸入ポート５１３やバイパス路２７と同様に、バイパス弁取付部５１４の周壁は、基板５１１の前記スクロール非形成面から隆起している。

【0032】

バイパス弁２８は、先端部２８１と、本体部２８２とを有しており、先端部２８１がバイパス弁取付部５１４の開口端５１４ａに図５中の矢印Ｃ方向に挿入された状態でバイパス弁取付部５１４に取り付けられる。ここで、バイパス弁取付部５１４の開口端５１４ａが基板５１１の周縁部近傍に位置しているので、バイパス弁取付部５１４から露出するバイパス弁２８の本体部２８２は、固定スクロール５１の基板５１１の側方（外方）に配置される。

【0033】

先端部２８１は、バイパス路２７の途中に位置するように構成されている。先端部２８１の先端には開口部２８１ａが形成され、また、先端部２８１には、開口部２８１ａに連通すると共にバイパス路２７の一部を構成する流路２８１ｂが形成されている（図７，図８参照）。また、図では省略しているが、本体部２８２には、先端部２８１の先端に形成された開口部２８１ａに向かって進退可能な弁体と、この弁体を駆動する弁駆動部（アクチュエータ）とが内蔵されている。

【0034】

そして、バイパス弁２８は、制御ユニット４からの指令に応じて前記弁駆動部が前記弁体を進出させて当該弁体が流路２８１ｂを閉塞することによってバイパス路２７を閉じ、前記弁駆動部が前記弁体を後退させて流路２８１ｂを開放することによってバイパス路２７を開く。バイパス路２７が閉じられた状態では、図７，図８に実線で示すように、吸入ポート５１３に流入した冷媒は、吸入ポート５１３を通過し、吸入ポート５１３の内部開口端５１３ｂを介して前記膨張室へと導かれることになる。一方、バイパス路２７が開かれた状態では、図７、図８に破線で示すように、吸入ポート５１３に流入した冷媒は、バイパス路２７を通過して（すなわち、前記膨張室を迂回して）、バイパス路２７の内部開口端２７ｂを介して低圧側の吐出ポート５２３へと導かれることになる。

【0035】

以上説明したように、本実施形態による膨張機（スクロール膨張機）２３では、高圧の冷媒（作動流体）が流入すると共に流入した冷媒を前記膨張室に導く吸入ポート５１３、前記膨張室を迂回して吸入ポート５１３と吐出ポート５２３とを連通させるバイパス路２７、及びバイパス路２７を開閉するバイパス弁２８が、固定スクロール５１に一定的に設けられている。具体的には、吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイパス弁２８を取り付けるためのバイパス弁取付部５１４が、固定スクロール５１の基板５１１に形成されている。これにより、これらを膨張機に一体的に設けるために固定スクロール５１の基板５１１の背面側にハウジング等の別部材を設ける必要がなく、従来のスクロール膨張機に比べて、その軸方向の長さを小さくすることができる。

【0036】

また、吸入ポート５１３及びバイパス路２７は、固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面に沿って延びた後に屈曲して固定スクロール５１の基板５１１を貫通して前記スクロール形成面に至るように形成され、バイパス弁取付部５１４は、固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面に沿って延びてバイパス路２７に連通すると共にバイパス弁２８が挿入される穴部として形成されている。これにより、固定スクロール５１の基板５１１に、吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイパス弁取付部５１４を形成したことに伴う膨張機２３の軸方向の長さの増大を抑制できる。

【0037】

ここで、固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面において、バイパス路２７は、吸入ポート５１３に交差すると共にその一端が外部に開口して形成され、当該バイパス路２７の外部開口端２７ａは状態検出センサ５１５によって閉塞されている。これにより、前記一端を閉塞端とする場合に比べて、固定スクロール５１の基板５１１にバイパス路２７を比較的容易に形成することができる。また、同時に固定スクロール５１の基板５１１に状態検出センサ５１５を取り付けるためのセンサ取付部が形成されることにもなり、便宜である。

【0038】

本実施形態において、吸入ポート５１３は、一端が固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面の周縁部近傍にて外部に開口すると共に、他端が固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール形成面の中央部に開口している。また、バイパス路２７は、一端が固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面の中央部近傍にて外部に開口すると共に、他端が固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール形成面のスクロール壁５１２の外側に開口している。さらに、穴部として形成されたバイパス弁取付部５１４は、固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面の周縁部近傍に開口している。そして、固定スクロール５１の基板の５１１の前記スクロール非形成面において、吸入ポート５１３とバイパス弁取付部５１４とが平行に形成されている。

【0039】

このような構成により、固定スクロール５１の基板５１１に、吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイパス弁取付部５１４を効率的に配置でき、また、これらを一体的に備えた固定スクロール５１を比較的容易に形成することが可能となる。さらに、バイパス弁２８の弁駆動部を内蔵する本体部２８２を、固定スクロール５１の基板５１１の側方（外方）に配置できるので、バイパス弁２８を固定スクロール５１の基板５１１に取り付けたことによる膨張機２３の軸方向の長さの増大も抑制することができる。

【0040】

さらに、本実施形態においては、膨張機２３をその回転軸（出力軸）２６ａの軸心方向から見たときに、吸入ポート５１３の外部開口端５１３ａ、バイパス弁取付部５１４の開口端５１４ａ、及び吐出ポート５２３の外部開口端５２３ａが、膨張機２３の同じ一方側に配置されている。このため、膨張機２３の配管接続部や突出部分が膨張機２３の側部の一方側に集中することとなり、膨張機２３に対する冷媒配管の接続作業が容易に行えると共に、膨張機２３の設置スペースの確保も比較的容易になる。

【0041】

ところで、上述の実施形態においては、吸入ポート５１３のポート壁、バイパス路２７の管壁、及びバイパス弁取付部５１４の周壁が、固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面から隆起している。このため、固定スクロール５１の基板５１１の剛性を偏りが生じるおそれがある。基板５１１には前記冷媒の膨張圧力がかかるため、基板５１１の剛性に偏りがあると基板５１１が偏った変形をすることになる。基板５１１が偏った変形をすると、固定スクロール５１と前記可動スクロールとの間のクリアランスが変動し、例えば前記冷媒の漏れが増加して膨張機２３の性能が低下してしまうことになる。
ここで、基板５１１の厚さを十分に確保すれば、前記冷媒の膨張圧力による基板５１１の偏った変形を抑制することが可能であるが、そうすると、膨張機２３の重量が増加したり、コストが上昇したりするため好ましくない。

【0042】

そこで、基板５１１の剛性の偏りを抑制するため、あるいは、基板５１１の厚さをより小さくすることを可能とするために、図９に示す変形例のように、固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面上にリブ６１を形成するようにしてもよい。具体的には、固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面において、吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイパス弁取付部５１４が形成されていない領域に、少なくとも一つリブ６１を形成する。リブ６１の配置や個数は適宜選択することができるが、例えば、吸入ポート５１３のポート壁又はその近傍から吸入ポート５１３の外部開口端とは反対側に延びるリブ６１を形成したり、バイパス路２７の外部開口端２７ａ又はその近傍からバイパス路２７とは反対側に延びるリブ６１を形成したりすることができる。
このようにすると、基板５１１の厚さの増大を抑制しつつ基板５１１の剛性を確保することができ、また、剛性の偏りも抑制することができる。

【0043】

また、固定スクロール５１の基板５１１の前記スクロール非形成面にリブ６１を形成することに加えて又は代えて、基板５１１の厚さを部分的に異ならせることによって、基板５１１の剛性に偏りを抑制するようにしてもよい。この場合、例えば、固定スクロール５１の基板５１１における吸入ポート５１３、バイパス路２７、及びバイパス弁取付部５１４が形成されていない領域に、他の領域とは厚さの異なる厚肉部及び／又は薄肉部を設けるようにすることができる。

【0044】

以上、本発明の一実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態や変形例に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形等が可能であることはもちろんである。
例えば、上述の実施形態において、膨張機２３はポンプ２５を一体的に備えているが、ポンプ２５に代えて又は加えて発電機を一体的に備えてもよく、ポンプ２５や発電機等を備えない構成（すなわち、膨張機２３単独の構成）としてもよい。また、膨張機２３は、ランキンサイクル２に組み込まれるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0045】

１…車両用廃熱回収装置、２…ランキンサイクル、２１…冷媒循環路、２２…加熱器、２３…膨張機（スクロール膨張機）、２４…凝縮器、２５…ポンプ、２６…ポンプ一体型膨張機、２６ａ…回転軸、２７…バイパス路、２８…バイパス弁、５１…固定スクロール、５２…ハウジング、６１…リブ、５１１…固定スクロールの基板、５１２…固定スクロールのスクロール壁、５１３…吸入ポート、５１４…バイパス弁取付部、５１５…状態検出センサ、５２３…吐出ポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】