CN104271951A - 流体设备 - Google Patents

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Abstract

在包括利用制冷剂的膨胀来产生动力的膨胀机和对制冷剂进行加压输送的活塞泵的流体设备中，抑制活塞泵的曲轴室内的机械滑动部的润滑性能的降低。流体设备(29A)包括：膨胀机部(涡旋型膨胀机)(60A)，该膨胀机部(60A)利用制冷剂的膨胀来产生动力；以及泵部(活塞泵)(50A)，该泵部(50A)对制冷剂进行加压输送。流体设备(29A)的转轴(28)起到膨胀机部(60A)的输出轴及泵部(50A)的驱动轴的作用。转轴(28)具有曲轴部(28a)，该曲轴部(28a)收容在曲轴室(72A)内。此外，使从膨胀机部(60A)中排出膨胀后的制冷剂的制冷剂出口室(78A)与曲轴室(72A)经由轴承(71b)、从动曲轴机构(80)的收容空间及自转阻止构件(77)而连通。

Description

流体设备
技术领域
本发明涉及一种组装在兰肯循环等中使用的流体设备，特别地涉及包括利用制冷剂的膨胀来产生动力的膨胀机和对制冷剂进行加压输送的活塞泵的流体设备。
背景技术
作为组装在兰肯循环中的流体设备，已知有一种泵一体型膨胀机，在该泵一体型膨胀机中，将利用制冷剂的膨胀来产生动力的膨胀机与对制冷剂进行加压输送的泵一体地连接(例如参照专利文献1)。发明人对采用容积效率从低转速区域到高转速区域均较高的活塞泵来作为这种流体设备中的上述泵的情况进行了研究。在这种情况下，担心被吸入到活塞泵内的液相制冷剂会流入曲轴室内，而使曲轴室内的各滑动部的润滑状态变差。
对此，在专利文献2中公开了如下技术：在组装于兰肯循环的流体设备中，通过使润滑用的油与气相制冷剂分离，并将上述分离后的润滑用的油供给到被制冷剂加压输送用的泵吸入的液相制冷剂中，从而使制冷剂加压输送用的泵的机械滑动部充分地润滑。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－077827号公报
专利文献2：日本专利特许4725344号说明书
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，与气相制冷剂分离的润滑用的油的温度比泵的吸入制冷剂的温度高，因此，若像上述现有技术那样将与气相制冷剂分离的润滑用的油供给到被制冷剂加压输送用的泵吸入的液相制冷剂中，则有可能使泵的吸入制冷剂的一部分气体化(蒸发)，而使上述泵的容积效率降低。
因此，本发明的目的在于在包括利用制冷剂的膨胀来产生动力的膨胀机和对制冷剂进行加压输送的活塞泵的流体设备中，抑制活塞泵的曲轴室内的机械滑动部的润滑性能降低，并且减少活塞泵的容积效率降低的可能性。
解决技术问题所采用的技术方案
根据本发明一个方面的流体设备包括：膨胀机，该膨胀机利用制冷剂的膨胀来产生动力；以及活塞泵，该活塞泵对制冷剂进行加压输送，使从上述膨胀机中排出膨胀后的制冷剂的制冷剂出口室与上述活塞泵的曲轴室连通。
发明效果
根据上述流体设备，通过使从膨胀机中排出膨胀后的制冷剂的制冷剂出口部与活塞泵的曲轴室连通，从而使曲轴室内处于液相制冷剂容易气体化的状态，因此，能使流入到该曲轴室内和/或贮存在该曲轴室内的液相制冷剂的量减少。另外，也基本不存在像上述现有技术那样使泵的吸入制冷剂气体化的可能性。藉此，能抑制活塞泵的机械滑动部的润滑性能的降低，并且能减少活塞泵的容积效率下降的可能性。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式中的废热回收装置的示意结构的图。
图2是上述第一实施方式中的流体设备(泵一体型膨胀机)的剖视图。
图3是表示上述第一实施方式中的流体设备(泵一体型膨胀机)内的气相制冷剂的流通路径的一例的图。
图4是表示上述第一实施方式中的流体设备(泵一体型膨胀机)的变形例的图。
图5是表示本发明第二实施方式中的废热回收装置的示意结构的图。
图6是上述第二实施方式中的流体设备(膨胀机+泵+发电电动机一体型流体设备)的剖视图。
图7是表示上述第二实施方式中的流体设备(膨胀机+泵+发电电动机一体型流体设备)内的气相制冷剂的流通路径的一例的图。
图8是表示上述第二实施方式中的流体设备(膨胀机+泵+发电电动机一体型流体设备)的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1表示在第一实施方式中，本发明的流体设备所应用的废热回收装置1A的示意结构。上述废热回收装置1A装载在车辆中，并将该车辆的发动机10的废热回收利用。
废热回收装置1A具有：兰肯循环2A，该兰肯循环2A将发动机10的废热回收而转换为动力；传递机构3，该传递机构3在兰肯循环2A与发动机10之间进行动力的传递；以及控制单元4A，该控制单元4A对废热回收装置1整体的工作进行控制。
发动机10是水冷式的内燃机，利用在冷却水流路11中循环的发动机冷却水对上述发动机10进行冷却。在冷却水流路11中配置有后述的兰肯循环2A的加热器22，从发动机10中吸收热后的发动机冷却水在加热器22内流通。
兰肯循环2A将作为外部热源的发动机10的废热(在此为发动机冷却水的热)回收，并转换为动力后输出。
在兰肯循环2A的制冷剂循环通路21中依次配置有加热器22、膨胀机23、冷凝器24及泵25。另外，在加热器22与冷凝器24之间设置有使制冷剂绕过膨胀机23流通的旁通路26，在该旁通路26中设置有将上述旁通路26打开、关闭的旁通阀27。
加热器22是通过在从发动机10中吸收热后的发动机冷却水与兰肯循环2A的制冷剂之间进行热交换，来对上述制冷剂进行加热以使其成为过热蒸汽的热交换器。另外，虽未图示，但也可以将加热器22构成为使发动机10的废气代替发动机冷却水，而在发动机10的废气与制冷剂之间进行热交换。
膨胀机23是使在加热器22中被加热而成为过热蒸汽的制冷剂(气相制冷剂)膨胀来转换为旋转能，从而产生动力(驱动力)的涡旋型膨胀机。
冷凝器24是通过在经过膨胀机23的制冷剂与外部空气之间进行热交换，来将制冷剂冷却以使其冷凝(液化)的热交换器。
泵25是对在冷凝器24中液化后的制冷剂(液相制冷剂)进行加压输送的机械式的活塞泵。该泵25通过将在冷凝器24中液化后的制冷剂(液相制冷剂)吸入后排出，从而使制冷剂在兰肯循环2A的上述各要素内循环。
在此，将膨胀机(涡旋型膨胀机)23和泵(活塞泵)25一体地连接来构成具有共用的转轴28的“泵一体型膨胀机”29A。即，泵一体型膨胀机29A的转轴28具有作为膨胀机23的输出轴的功能以及作为泵25的驱动轴的功能。
传递机构3具有：带轮32，该带轮32经由电磁离合器31安装在泵一体型膨胀机29A的转轴28上；曲轴带轮33，该曲轴带轮33安装在发动机10的曲轴12上；以及带34，该带34卷绕在带轮32及曲轴带轮33上。
控制单元4A对旁通阀27及电磁离合器31的工作进行控制。
控制单元4A通过将旁通阀27打开，来使制冷剂绕过膨胀机23进行循环。另外，控制单元4通过对电磁离合器31进行接通(连接)/断开(释放)控制，从而使传递机构3能在发动机10与兰肯循环2A(更具体来说是泵一体型膨胀机29A)之间进行动力的传递/切断。
在使兰肯循环2A起动时，控制单元4A将旁通阀27打开，并且使电磁离合器31接通(连接)而利用发动机10对泵25进行驱动。藉此，使制冷剂绕过膨胀机23进行循环。接着，例如当膨胀机23前后的压力差达到规定值以上时，将旁通阀27关闭而使制冷剂经过膨胀机23进行循环。然后，当膨胀机23产生足够的驱动力时，在膨胀机23中产生的驱动力的一部分对泵25进行驱动，其余的驱动力经由传递机构3传递到发动机10中，以对发动机10的输出(驱动力)进行辅助。
另外，控制单元4A例如能通过使电磁离合器31断开(释放)，来使兰肯循环2A停止。
接着，对泵一体型膨胀机29A(流体设备)的结构进行说明。
图2是泵一体型膨胀机29A的剖视图。如上所述，泵一体型膨胀机29A是将利用制冷剂的膨胀来产生动力的膨胀机23与对制冷剂进行加压输送的泵25一体地连接而构成的流体设备，其组装在兰肯循环2A中使用。
泵一体型膨胀机29A包括：泵部50A，该泵部50A构成泵(活塞泵)25；膨胀机部60A，该膨胀机部60A构成膨胀机(涡旋型膨胀机)23；转轴28，该转轴28具有作为泵部50A的驱动轴的功能及作为膨胀机部60A的输出轴的功能；以及外壳70，该外壳70对上述各构件进行收容。另外，泵一体型膨胀机29A包括构成传递机构3的电磁离合器31及带轮32。
转轴28沿外壳70的轴向(在图中为左右方向)延伸，其具有曲轴部28a和大径端部28b，其中，上述曲轴部28a的轴心从转轴28的旋转中心偏离(偏置)的。
另外，在外壳70内配置有将转轴28支承成能够旋转的轴承71a、71b。轴承71a配置在突出形成于外壳70的一端侧(在此为左端侧)的筒状部70a内，并将转轴28的与大径端部28b相反一侧的端部附近支承成能够旋转。轴承71b配置在外壳70的上述轴向的大致中央处，以将转轴28的大径部28b支承成能够旋转。
转轴28的曲轴部28a收容于形成在外壳70内的曲轴室72A中。另外，在外壳70的筒状部70a内的、比轴承71a更靠曲轴室72A一侧的位置处，设置有对转轴28的外周面与筒状部70a的内周面之间进行密封的轴密封件73。
在从筒状部70a朝外部突出的转轴28的端部(前端部)安装有电枢板81，在筒状部70a的外周面上经由轴承82将带轮32安装成能旋转。另外，在形成于带轮32的端面的环状槽32a中收容有离合器线圈83。电磁离合器31包括电枢板81及离合器线圈83，通过对离合器线圈83进行通电，来使电枢板81被磁吸附在带轮32的端面上，以使电磁离合器31连接。
接着，对泵部50A进行说明。
泵部50A具有：活塞51，该活塞51收容在以与曲轴室72A连通的方式形成的泵缸74A内；连杆52，该连杆52的一端与活塞51连接，另一端与转轴28的曲轴部28a连接，以将转轴28的旋转运动转换为活塞51的往复直线运动。
泵缸74A的开口端被缸盖75所覆盖。在缸盖75上形成有吸入端口75a和排出端口75b，其中，上述吸入端口75a将在冷凝器24中液化后的制冷剂(液相制冷剂)吸入泵缸74A内，上述排出端口75b将所吸入的制冷剂排出。在吸入端口75a设置有仅允许制冷剂吸入的止回阀76a，在排出端口75b设置有仅允许制冷剂排出的止回阀76b。
泵部50A通过使活塞51随着转轴28的旋转在泵缸74A内往复运动，从而反复进行制冷剂(液相制冷剂)的吸入和排出，藉此，对制冷剂进行加压输送。
接着，对膨胀机部60A进行说明。
膨胀机部60A具有定涡盘61和回旋涡盘62，其中，上述定涡盘61固定在外壳70的与筒状部70a相反一侧的端部(在图中为右端部)处。
定涡盘61具有圆盘状的基部61a和竖立设置在该基部61a的一方的面(在图中为左侧的面)上的涡旋卷绕部61b。在定涡盘61的基部61a的大致中央部处贯穿形成有制冷剂的导入口61c。另外，回旋涡盘62具有大致圆盘状的基部62a和竖立设置在该基部62a的靠定涡盘61一侧的面上的涡旋卷绕部62b。
定涡盘61和回旋涡盘62配置成使涡旋卷绕部61b、62b相互啮合，在两个卷绕部61b、62b之间形成有使所导入的制冷剂(气相制冷剂)膨胀的膨胀室63。另外，在回旋涡盘62的基部62a的和定涡盘61一侧相反的一侧的面与和该面相对的外壳70的相对面之间，配置有阻止回旋涡盘62自转的球式联接器等自转阻止构件77。
在膨胀机部60A内，通过使经由导入口61c导入到膨胀室63的制冷剂(气相制冷剂)在膨胀室63内膨胀，从而回旋涡盘62相对于定涡盘61进行回旋运动。伴随着上述回旋涡盘62的回旋运动，膨胀室63在使容积增加的同时从中央部向周边部移动，膨胀后的制冷剂(气相制冷剂)被排出到外壳70内的制冷剂出口室78A中。上述制冷剂出口室78A例如是外壳70内的、形成在回旋涡盘62的径向外侧的空间。
在外壳70内，泵部50A和膨胀机部60A经由从动曲轴机构80连接。具体来说，转轴28的大径部28b经由从动曲轴机构80而与回旋涡盘62连接。
从动曲轴机构80具有：凸缘部81，该凸缘部81固定在转轴28的大径部28b的端面上；曲柄销82，该曲柄销82竖立设置在凸缘部81的端面上的、从转轴28的旋转中心偏离的位置处，且与转轴28平行；以及偏心衬套83，该偏心衬套83设置在回旋涡盘62一侧。偏心衬套83经由轴承84配置在中空凸出部62c内，该中空凸出部62c形成在回旋涡盘62的基部62a的、与定涡盘61一侧相反的一侧的面上。
曲柄销82被插通在形成于偏心衬套83的通孔83a内。插通孔83a形成在从衬套中心偏离的位置处，而使偏心衬套83构成为能绕曲柄销82摆动。藉此，在从动曲轴机构80中，曲柄销82的回旋运动直接成为偏心衬套83的回旋运动，相反，偏心衬套83的回旋运动直接成为曲柄销82的回旋运动。
利用上述从动曲轴机构80，将转轴28的旋转运动转换为回旋涡盘62的回旋运动，或是将回旋涡盘62的回旋运动转换为转轴28的旋转运动。此外，如上所述，利用转轴28的旋转，对泵部50进行驱动，以对液相制冷剂进行加压输送。
另外，为了获得偏心衬套83及回旋涡盘62的平衡，来抑制膨胀机部60A内的振动产生等，在偏心衬套83上固定有配重(平衡配重)85。另外，通过设置于凸缘部81的限制孔81a与设置于偏心衬套83的限制突起83b的卡合，来限制偏心衬套83绕曲柄销82的摆动范围。
在此，在外壳70内，泵部50A侧的曲轴室72A与膨胀机部60A侧的制冷剂出口室78A，经由对转轴28的大径部28b进行支承的轴承71b、从动曲轴机构80的收容空间及自转阻止构件77而连通，换言之，在外壳70内经由位于泵部50A与膨胀机部60A之间的间隙空间而连通。另外，在曲轴室72A开设有出口端口79A，该出口端口79A使从膨胀机部60A排出到制冷剂出口室78A的膨胀后的制冷剂朝冷凝器24一侧流出。
另外，较为理想的是，出口端口79A形成为在曲轴室72A的底部(泵一体型膨胀机29A的上下方向上的下部)开口。
藉此，在泵一体型膨胀机29A内，如图3中箭头所示，从膨胀机部60A排出到制冷剂出口室78A内的(膨胀后的高温的)气相制冷剂，经过自转阻止构件77、从动曲轴机构80的收容空间及轴承71b而进入到曲轴室72A内，然后，从开设于曲轴室72A的出口端口79A流出(即、经由曲轴室72流出)。从出口端口79A流出的气相制冷剂被冷凝器24液化，然后被泵部50A加压输送。
根据以上说明的泵一体型膨胀机29A(流体设备)，从膨胀机部60A(膨胀机)将膨胀后的气相制冷剂排出的制冷剂出口室78A与泵部50A(活塞泵)的曲轴室72A连通，因此，能使曲轴室72A内处于液相制冷剂容易气体化的状态，使流入到曲轴室72A内和/或贮存在曲轴室72A内的液相制冷剂的量减少。藉此，特别是能对泵部50A的曲轴室72A内的机械滑动部的润滑性能的降低以及转轴28(曲轴部28b)对液相制冷剂的搅拌阻力的增加进行抑制，从而能提高机械滑动部的耐久性，并且机械损失也较小。
另外，出口端口79A在曲轴室72A的底部(下部)开口，即使在液相制冷剂流入曲轴室72A内的情况下，由于所流入的液相制冷剂也会从出口端口79A排出，因此，能抑制液相制冷剂贮存在曲轴室72A中。
此外，由于构成为使温度比较高的膨胀后的气相制冷剂经由曲轴室72A流出到外部(冷凝器24侧)，因此，即使在液相制冷剂贮存在曲轴室72A中的情况下，也能使该液相制冷剂的大部分气体化而作为气相制冷剂从出口端口79A流出(排出)。藉此，能够进一步对泵部50A的机械滑动部的润滑性能的降低以及转轴28对液相制冷剂的搅拌阻力的增加进行抑制。
此外，通过使曲轴室72A与制冷剂出口室78A经由将转轴28支承成能够旋转的轴承71b及阻止回旋涡盘62自转的自转阻止构件77连通，从而不需要在外壳70内新形成用于使曲轴室72A与制冷剂出口室78A连通的专用的连通路等。藉此，能够抑制泵一体型膨胀机29A的大型化及制造成本的增加。
另外，在上述的泵一体型膨胀机29A中，构成为在曲轴室72A上开设有使膨胀后的制冷剂流出到冷凝器24一侧的出口端口79A，从膨胀机部60排出的膨胀后的气相制冷剂经由曲轴室72A流出到外部(冷凝器24侧)。但是，曲轴室72A与制冷剂出口室78A只要连通即可，出口端口79A的形成位置并不局限于上述实施方式的结构。
例如，如图4(a)所示，出口端口79A也可以开设于制冷剂出口室72A。另外，如图4(b)所示，也可以在外壳70上形成使曲轴室72A与从动曲轴机构80的收容空间等、靠膨胀机部60A一侧的空间连通的连通路91。通过这样，也能使曲轴室72A处于液相制冷剂容易气体化的状态，因此，能使流入到曲轴室72A内和/或贮存在曲轴室72A内的液相制冷剂的量减少。
另外，在出口端口79A开设于制冷剂出口室72A的情况下，如图4(a)中的箭头所示，在曲轴室72A内气体化后的制冷剂经由轴承71b及自转阻止构件77的收容空间及自转阻止构件77而被供给到制冷剂出口部78A，并与膨胀后的气相制冷剂一起从出口端口79A流出到外部(冷凝器24侧)。
另外，当在外壳70上形成有使曲轴室72A与从动曲轴机构80的收容空间等、靠膨胀机部60A一侧的空间连通的连通路91的情况下，如图4(b)所示，经过自转阻止构件77及从动曲轴机构80的收容空间的膨胀后的制冷剂经由轴承71b及连通路91进入到曲轴室72A内，然后从开设于曲轴室72A的出口端口79A流出。
另外，也可以在外壳70上形成使曲轴室72A与制冷剂出口室78A直接连通的连通路，还可以在外壳70上形成图2和图3所示的结构中的、使出口端口79A与制冷剂出口室78A连通的连通路。另外，还可以将上述连通路设置在外壳70外。通过这样，也能使曲轴室72A内处于使液相制冷剂容易气体化的状态，因此，能使流入到曲轴室72A内和/或贮存在曲轴室72A内的液相制冷剂的量减少。
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。
图5表示在第二实施方式中，本发明的流体设备所应用的废热回收装置1B的示意结构。
在上述第一实施方式的废热回收装置1A中，利用膨胀机23所产生的驱动力，对使兰肯循环2A的制冷剂循环的泵25进行驱动，且对发动机10的输出进行辅助。此外，在兰肯循环2A中组装有泵一体型膨胀机29A。
与此相对的是，在第二实施方式的废热回收装置1B中，包括发电电动机100，利用膨胀机23所产生的驱动力对发电电动机100进行驱动，从而将发动机10的废热转换为电能来进行利用。此外，在兰肯循环2B中安装有膨胀机、泵及发电电动机一体型的流体设备29B。另外，在本实施方式中，不包括第一实施方式中的传递机构3，利用发电电动机100来驱动泵25。另外，在图5中，对于与图1相同的要素，标注与图1相同的符号，其功能也相同。
在图5中，废热回收装置1B包括兰肯循环2B、发电电动机100和控制单元4B。
在兰肯循环2B的制冷剂循环通路21中依次配置有加热器22、膨胀机23、冷凝器24及泵25。另外，在加热器22与冷凝器24之间设置有使制冷剂绕过膨胀机23流通的旁通路26，在该旁通路26内设置有将上述旁通路26打开、关闭的旁通阀27。
发电电动机100经由电力转换部(整流器或逆变器等)101而与蓄电装置102连接。发电电动机100配置在膨胀机23与泵25之间，利用从蓄电装置102供给来的电力、或者利用膨胀机23中产生的驱动力来驱动上述发电电动机100。
控制单元4B对旁通阀27的工作以及从蓄电装置102向发电电动机100的供电/停止供电进行控制。在从蓄电装置102向发电电动机100供电时，发电电动机100作为电动机进行工作而对泵25进行驱动。另一方面，在停止从蓄电装置102向发电电动机100供电时，发电电动机100作为发电机进行工作，利用膨胀机23中产生的驱动力对发电电动机100进行驱动，来使上述发电电动机100发电。
在使兰肯循环2B起动时，控制单元4B将旁通阀27打开，并且从蓄电装置102向发电电动机100供电，而使发电电动机100作为电动机工作来驱动泵25。藉此，使制冷剂绕过膨胀机23进行循环。此外，例如在膨胀机23前后的压力差达到规定值以上时，控制单元4B将旁通阀27关闭而使制冷剂经由膨胀机23循环。然后，在膨胀机23产生足够的驱动力后，控制单元4B停止从蓄电装置102向发电电动机100供电，使发电电动机100作为发电机工作。藉此，在膨胀机23中产生的驱动力对泵25进行驱动，并且对发电电动机100进行驱动而使发电电动机100发电。发电电动机100发出的电力经由上述电力转换部101而被供给到蓄电装置102内。
在此，在本实施方式中，将膨胀机23、泵(活塞泵)25及发电电动机100一体地连接，以构成作为具有共用的转轴105的流体设备29B。即，流体设备29B的转轴105具有作为膨胀机23的输出轴的功能、作为泵25的驱动轴的功能以及作为发电电动机100的驱动轴的功能。
接着，对将膨胀机23、泵(活塞泵)25及发电电动机100一体地连接而成的流体设备29B的结构进行说明。
图6是流体设备29B的剖视图。
如图6所示，流体设备29B包括：泵部50B，该泵部50B构成泵(活塞泵)25；发电电动机部110，该发电电动机部110构成发电电动机100；膨胀机部60B，该膨胀机部60B构成膨胀机(涡旋型膨胀机)23；转轴105，该转轴105具有作为泵部50B的驱动轴的功能、作为发电电动机部110的驱动轴的功能以及作为膨胀机部60B的输出轴的功能；以及外壳120，该外壳120对上述各部件进行收容。
外壳120具有：第一外壳121，该第一外壳121对泵部50B及发电电动机部110进行收容；第二外壳122，该第二外壳122对膨胀机部60B进行收容；以及连接构件123，该连接构件123将第一外壳121与第二外壳122连接。具体来说，在连接构件123的一侧(图中左侧)嵌合固定有第一外壳121，在连接构件123的另一侧(图中右侧)嵌合固定有第二外壳122。
在连接构件123形成有通孔123a，利用该通孔123a使第一外壳121内的空间与第二外壳122内的空间连通。
转轴105在第一外壳121内沿轴向(在图中为左右方向)延伸，转轴105在一端侧(在图中为左端侧)具有曲轴部105a，该曲轴部105a的轴心从转轴105的旋转中心偏离(偏置)。利用配置在第一外壳121内的轴承131a及保持于连接构件123的轴承131b，而使转轴105被支承成能够旋转。另外，转轴105的曲轴部105a收容于形成在第一外壳121内的曲轴室72B中。
泵部50B具有：活塞51，该活塞51被收容在与曲轴室72B连通形成的泵缸74B内；连杆52，该连杆52的一端与活塞51连接，另一端与转轴105的曲轴部105a连接，以将转轴105的旋转运动转换为活塞51的往复直线运动。另外，与第一实施方式同样地，泵缸74B的开口端被形成有吸入端口75a及排出端口75b的缸盖75所覆盖。在吸入端口75a及排出端口75b处分别设置有止回阀76a、76b。
泵部50B伴随着转轴105的旋转，而使活塞51在泵缸74B内往复运动，从而反复进行制冷剂(液相制冷剂)的吸入和排出，藉此，对制冷剂进行加压输送。
发电电动机部110在第一外壳121内经由轴承131a配置在与曲轴室72B相邻的空间(收容空间)内。
发电电动机部110包括：转子(rotor)111，该转子111固定在转轴105上，且例如由永久磁铁构成；以及定子112，该定子112以包围上述转子111的方式固定在第一外壳121的内周面上。
定子112具有轭部112a和卷绕在该轭部112a上的例如三组线圈112b。因从蓄电装置102经由电力转换部101供给三相交流电流，使得线圈112b产生使转子111旋转的磁场，藉此，转轴105发生旋转以驱动泵部50B。另外，线圈部112b随着转子111的旋转而产生三相交流电流，所产生的三相交流电流经由电力转换部101而被供给到蓄电装置102内。藉此，对蓄电装置102进行充电。
与第一实施方式同样地，膨胀机部60B具有定涡盘61和回旋涡盘62。定涡盘61固定在第二外壳122内，在第二外壳122上形成有用于将制冷剂导入到第二外壳122内的导入孔122a。
定涡盘61具有圆盘状的基部61a和竖立设置在该基部61a的一方的面(图中为左侧的面)上的涡旋卷绕部61b。在定涡盘61的基部61a的大致中央部贯穿形成有制冷剂的导入口61c。另外，回旋涡盘62具有大致圆盘状的基部62a和竖立设置在该基部62a的靠定涡盘61一侧的面上的涡旋卷绕部62b。
定涡盘61和回旋涡盘62配置成涡旋卷绕部61b、62b相互啮合，在两个涡旋卷绕部61b、62b之间形成有使所导入的气相制冷剂膨胀的膨胀室63。在此，在本实施方式中，在第二外壳122内的定涡盘61的背面侧(与回旋涡盘61侧相反的一侧)形成有容积比较大的空间122b，藉此，例如，即使在从导入孔122a导入的制冷剂包含液相制冷剂的情况(即、气液混合状态)下，也能抑制将液相制冷剂导入到形成于定涡盘61的基部61a的导入口61c处，进而导入到膨胀室63中。
另外，在回旋涡盘62的基部62a的和定涡盘61侧相反一侧的面与和该面相对的连接构件123的相对面之间，配置有阻止回旋涡盘62自转的球式联接器等自转阻止构件77。
在膨胀机部60B中，气相制冷剂经由形成于第二外壳122的导入孔122a、定涡盘61的背面侧的空间122b及形成于定涡盘61的基部61a的导入口61c，而被导入到膨胀室63内。此外，所导入的气相制冷剂在膨胀室63内膨胀，从而使回旋涡盘62相对于定涡盘61进行回旋运动。随着上述回旋涡盘62的回旋运动，膨胀室63在使容积增加的同时从中央部向周边部移动，膨胀后的制冷剂(气相制冷剂)被排出到第二外壳122内的制冷剂出口室78B中。上述制冷剂出口室78B例如是第二外壳122内的、形成在回旋涡盘62的径向外侧的空间。
另外，在第一外壳121内沿轴向延伸的转轴105经由从动曲轴机构80而与回旋涡盘62连接。
与上述第一实施方式同样地，从动曲轴机构80包括：凸缘部81，该凸缘部81固定在转轴105的端面上；曲柄销82，该曲柄销82竖立设置在上述凸缘部81的端面的、从转轴28的旋转中心偏离的位置上，且与转轴28平行；以及偏心衬套83，该偏心衬套83设置在回旋涡盘62一侧。
偏心衬套83经由轴承84配置在中空凸出部62c内，该中空凸出部62c形成在回旋涡盘62的基部62a的、与定涡盘61侧相反一侧的面上。曲柄销82被插通在形成于偏心衬套83的通孔83a内。通孔83a形成在从衬套中心偏离的位置处，偏心衬套83构成为能绕曲柄销82摆动。
此外，为了获得偏心衬套83及回旋涡盘62的平衡，来抑制膨胀机部60B内的振动的产生等，在偏心衬套83上固定有配重(平衡配重)85。另外，通过设置于凸缘部81的限制孔81a与设置于偏心衬套83的限制突起83b的卡合，来限制偏心衬套83绕曲柄销82的摆动范围。
利用上述从动曲轴机构80，将转轴105的旋转运动转换为回旋涡盘62的回旋运动，或是将回旋涡盘62的回旋运动转换为转轴105的旋转运动。此外，如上所述，利用转轴105的旋转对泵部50B进行驱动，以对液相制冷剂进行加压输送，另外，对发电电动机部110进行驱动以使发电电动机部110发电，来对蓄电装置102进行充电。
在此，在外壳120内，泵部50B侧的曲轴室72B与膨胀机部60B侧的制冷剂出口室78B经由对转轴105进行支承的轴承131b、发电电动机部110(特别是转子111与定子112的间隙空间)、形成于连接构件123的通孔123a及自转阻止构件77而连通。
另外，在曲轴室72B开设有使膨胀后的制冷剂流出到冷凝器24侧的出口端口79B。另外，较为理想的是，出口端口79B形成为在曲轴室72B的底部(流体设备29B的上下方向中的下部)开口。
藉此，在本实施方式的流体设备29B中，如图7中的箭头所示，从膨胀机部60B排出到制冷剂出口室78B的(膨胀后的)气相制冷剂，经过自转阻止构件77、形成于连接构件123的通孔123a、发电电动机部110(转子111与定子112的间隙空间)以及轴承131a而进入到曲轴室72B内，然后，从开设于曲轴室72B的出口端口79B流出。此外，从出口端口79B流出的气相制冷剂被冷凝器24液化，然后被泵部50B加压输送。
在以上说明的第二实施方式的流体设备29B中，由于将从膨胀机部60B(膨胀机)中排出膨胀后的制冷剂(气相制冷剂)的制冷剂出口室78B与泵部50B(活塞泵)的曲轴室72B连通，因此，也能获得与第一实施方式的流体设备(泵一体型膨胀机29A)相同的效果。
即，能使曲轴室72B内处于液相制冷剂容易气体化的状态，因此，能使流入曲轴室72B中和/或贮存在曲轴室72B内的液相制冷剂的量减少。另外，即使在液相制冷剂流入曲轴室72B内的情况下，也能使所流入的液相制冷剂从出口端口79B排出而抑制液相制冷剂贮存在曲轴室72B内的情况。此外，由于构成为温度比较高的膨胀后的气相制冷剂经由曲轴室72B流出到外部，因此，即使在液相制冷剂贮存于曲轴室72B内的情况下，也能使上述液相制冷剂的大部分气体化，而作为气相制冷剂从出口端口79B流出(排出)。
另外，在上述实施方式的流体设备29B中，使膨胀后的制冷剂流出到冷凝器24侧的出口端口79B开设于曲轴室72B，但本发明并不局限于此。曲轴室72B与制冷剂出口室78B只要连通即可，例如，如图8所示，出口端口79B也可以开设于第一外壳121的发电电动机部110的收容空间。另外，出口端口79B还可以开设于制冷剂出口室72B，且还可以在第一外壳121形成与发电电动机部90的收容空间和曲轴室72B连通的连通路。
此外，也可以在外壳120(第一外壳121、第二外壳122和连接构件123)上形成使曲轴室72B与制冷剂出口室78B直接连通的连通路，还可以在外壳120形成图6所示的结构中的、使出口端口79B与制冷剂出口室78B连通的连通路。另外，还可以将上述连通路设置在外壳120外。通过这样，也能使曲轴室72B内处于使液相制冷剂容易气体化的状态，因此，能使流入到曲轴室72A内和/或贮存在曲轴室72B内的液相制冷剂的量减少。
另外，在上述实施方式的流体设备29B中，将膨胀机23、泵(活塞泵)25及发电电动机100一体地连接，但也可以将发电电动机100设置为发电机。在这种情况下，较为理想的是，废热回收装置1B与第一实施方式中的废热回收装置1A同样地具有传递机构3，并能利用发动机10对泵25进行驱动。
另外，以上，对应用在兰肯循环中的、包括使气相制冷剂膨胀以产生动力的膨胀机和对液相制冷剂进行加压输送的活塞泵的流体设备进行了说明。但是，在上述膨胀机和上述活塞泵分体构成的情况下，也能应用本发明的技术思想。在这种情况下，只要在兰肯循环中设置使对液相制冷剂进行加压输送的活塞泵的曲轴室与膨胀机的出口侧连通的连通路、例如使活塞泵的曲轴室与从膨胀机到冷凝器的制冷剂流路连通的连通路即可。
(符号说明)
1A、1B…废热回收装置
2A、2B…兰肯循环
10…发动机
21…制冷剂循环通路
22…加热器
23…膨胀机
24…冷凝器
25…泵(活塞泵)
28…转轴
29A…泵一体型膨胀机(流体设备)
29B…膨胀机+泵+发电电动机一体型流体设备
50A、50B…泵部
51…活塞
52…连杆
60A、60b…膨胀机部
61…定涡盘
62…回旋涡盘
71a、71b…轴承(轴承部)
70…外壳
72A、72B…曲轴室
77…自转阻止构件
78A、78B…制冷剂出口室
79A、79B…出口端口
80…从动曲轴机构
91…连通路
100…发电电动机
105…转轴
110…发电电动机部
111…转子
112…定子
120…外壳。

Claims (8)

1.一种流体设备，包括：
膨胀机，所述膨胀机利用制冷剂的膨胀来产生动力；以及
活塞泵，所述活塞泵对制冷剂进行加压输送，
使从所述膨胀机中排出膨胀后的制冷剂的制冷剂出口室与所述活塞泵的曲轴室连通。
2.如权利要求1所述的流体设备，其特征在于，
所述制冷剂出口室与所述曲轴室在对所述膨胀机及所述活塞泵进行收容的筐体内连通。
3.如权利要求2所述的流体设备，其特征在于，
所述流体设备构成为使从所述膨胀机排出到所述制冷剂出口室内的膨胀后的制冷剂经由所述曲轴室排出到所述筐体外。
4.如权利要求2所述的流体设备，其特征在于，
所述制冷剂出口室与所述曲轴室经由轴承部连通，其中，所述轴承部将具有作为所述膨胀机的输出轴的功能及作为所述活塞泵的驱动轴的功能的转轴支承成能旋转。
5.如权利要求4所述的流体设备，其特征在于，
所述膨胀机是涡旋型膨胀机，
所述制冷剂出口室与所述曲轴室经由所述轴承部及自转阻止构件连通，其中，所述自转阻止构件阻止所述涡旋型膨胀机中的回旋涡盘自转。
6.如权利要求1所述的流体设备，其特征在于，
所述流体设备设置有使所述制冷剂出口室与所述曲轴室连通的连通路。
7.如权利要求1所述的流体设备，其特征在于，
在所述膨胀机与所述活塞泵之间设置有发电电动机。
8.如权利要求7所述的流体设备，其特征在于，
所述制冷剂出口室与所述曲轴室经由所述发电电动机连通。
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