JP2002147201A - 回転流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベーンおよびピストンを備えた回転流体機械
において、ウオータハンマー現象の発生を確実に防止す
る。 【解決手段】 ロータ３１に放射状に配置した複数のシ
リンダ部材３９にピストン４１を摺動自在に嵌合させる
とともに、ピストン４１と協働する複数のベーン４２を
放射状に配置し、隣接する一対のベーン４２間にベーン
室５４を区画する。シリンダ部材３９およびベーン室５
４から気相作動媒体を排出する排気行程の終了時から、
気相作動媒体の供給を開始する吸気行程の開始時までの
期間、シリンダ部材３９およびベーン室５４の容積が変
化しないようにピストン４１およびベーン４２の半径方
向の移動を停止させ、これによりシリンダ部材３９およ
びベーン室５４に閉じ込められた液相作動媒体によるウ
オータハンマー現象の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膨張機あるいは圧
縮機として使用可能な回転流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５９−４１６０２号公報には二重
マルチベーン式回転流体機械が記載されている。このも
のは、楕円形の外側カムリングと楕円形の内側カムリン
グとの間に円形のベーン支持リングを配置し、このベー
ン支持リングに半径方向に摺動自在に支持した複数のベ
ーンの外端および内端を、それぞれ外側のカムリングの
内周面および内側のカムリングの外周面に当接させたも
のである。従って、外側カムリングおよび内側カムリン
グに対してベーン支持リングが相対回転すると、外側カ
ムリングおよびベーン支持リング間でベーンにより区画
された複数のベーン室の容積が拡大・縮小して膨張機あ
るいは圧縮機として機能し、また内側カムリングおよび
ベーン支持リング間でベーンにより区画された複数のベ
ーン室の容積が拡大・縮小して膨張機あるいは圧縮機と
して機能するようになっている。

【０００３】この二重マルチベーン式回転流体機械で
は、外側および内側の回転流体機械をそれぞれ独立した
膨張機として使用したり、外側および内側の回転流体機
械をそれぞれ独立した圧縮機として使用したり、外側お
よび内側の回転流体機械の一方および他方をそれぞれ膨
張機および圧縮機として使用したりすることができる。

【０００４】また特開昭６０−２０６９９０号公報には
膨張機あるいは圧縮機として使用可能なベーン式回転流
体機械が記載されている。このものは、同心に配置した
円形の外側カムリングと円形の内側カムリングとの間に
円形の中間シリンダを偏心させて配置し、この中間シリ
ンダに半径方向に摺動自在に支持した複数のベーンの外
端および内端を、それぞれ外側のカムリングの内周面お
よび内側のカムリングの外周面に当接させたものであ
る。従って、外側カムリングおよび内側カムリングに対
して中間シリンダが相対回転すると、外側カムリングお
よび中間シリンダ間でベーンにより区画された複数のベ
ーン室の容積が拡大・縮小して膨張機あるいは圧縮機と
して機能し、また内側カムリングおよび中間シリンダ間
でベーンにより区画された複数のベーン室の容積が拡大
・縮小して膨張機あるいは圧縮機として機能するように
なっている。

【０００５】このベーン式回転流体機械では、外側およ
び内側の回転流体機械をそれぞれ独立した膨張機として
使用したり、外側および内側の回転流体機械をそれぞれ
独立した圧縮機として使用したりできるほか、外側およ
び内側の回転流体機械の一方を通過した作動媒体を他方
を通過させることにより、外側および内側の回転流体機
械を直列に接続して２段膨張機あるいは２段圧縮機とし
て作動させることができる。

【０００６】また特開２０００−３２０５４３号公報に
開示された回転流体機械はベーンおよびピストンを複合
したベーンピストンユニットを備えており、ロータに半
径方向に設けられたシリンダに摺動自在に嵌合するピス
トンが、環状溝とローラとで構成された動力変換装置を
介して気相作動媒体の圧力エネルギーとロータの回転エ
ネルギーとを相互に変換し、かつロータに半径方向摺動
自在に支持されたベーンが気相作動媒体の圧力エネルギ
ーとロータの回転エネルギーとを相互に変換するように
なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】かかるベーン式流体機
械において、隣接する一対のベーン間に区画されるベー
ン室の容積は排気行程において減少し、吸気行程におい
て増加するが、排気ポートおよび吸気ポート間の作動媒
体の吹き抜けを防止するためには、ベーン室が排気ポー
トおよび吸気ポートに同時に連通する期間をなくすこと
が望ましい。この場合、ベーン室および排気ポート間が
非連通状態となる排気行程の終了時から、ベーン室およ
び吸気ポート間が連通状態となる吸気行程の開始時まで
の期間に、該ベーン室の容積が増減すると次のような不
具合が発生する。

【０００８】即ち、前記期間にベーン室の容積が変化す
ると、非圧縮性流体である潤滑用の水やオイルがベーン
室に閉じ込められたような場合に、いわゆるウオータハ
ンマー現象が起きて振動や騒音が発生したり、大きな荷
重が作用して耐久性が低下したりする可能性がある。ま
た膨張機では高圧ポートである吸気ポートがベーン室に
連通した瞬間に、そのベーン室を区画する一対のベーン
のうちの排気ポート側のベーンの突出量が大きいと、排
気ポート側のベーンに吸気ポートから吸入された高圧の
作動媒体の圧力が作用してしまい、ロータが逆回転した
り、ロータを逆回転させるトルクが発生したりする可能
性がある。

【０００９】またピストンを備えた回転流体機械の冷間
始動時等に、シリンダに供給された気相作動媒体が冷却
されて液化する場合がある。この状態で、シリンダに気
相作動媒体を供給・排出する回転バルブの気相作動媒体
排出口が閉じてから気相作動媒体供給口が開くまでの期
間にピストンがシリンダ内を移動すると、シリンダ内に
閉じ込められた液相作動媒体が非圧縮性流体であること
から、いわゆるウオータハンマー現象が発生して振動や
騒音の原因となる可能性がある。

【００１０】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、回転流体機械の作動室内に閉じ込められた液相作動
媒体によるウオータハンマー現象の発生を防止すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、ロータチャン
バと、ロータチャンバの内部に回転自在に収容されたロ
ータと、ロータに半径方向に移動自在に支持された作動
部材と、ロータの回転に伴う作動部材の移動により容積
が変化する作動室とを備え、ロータの回転に応じて作動
室に供給・排出される気相作動媒体の圧力エネルギーお
よびロータの回転エネルギー間のエネルギー変換を行う
回転流体機械において、作動室から気相作動媒体を排出
する排気行程の終了時から、作動室に気相作動媒体を供
給する吸気行程の開始時までの期間、作動室の容積が略
一定値となるように作動部材の半径方向の移動を略停止
させることを特徴とする回転流体機械が提案される。

【００１２】上記構成によれば、作動室から気相作動媒
体を排出する排気行程の終了時から、作動室に気相作動
媒体を供給する吸気行程の開始時までの期間、作動室の
容積が略一定値となるように作動部材の半径方向の移動
を略停止させるので、密閉された作動室に非圧縮性の液
相作動媒体が閉じ込められてもウオータハンマー現象の
発生が防止され、回転流体機械の振動、騒音、耐久性低
下を防止することができる。

【００１３】また請求項２に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、前記作動部材がロータに放射
方向に出没自在に支持されてロータチャンバの内周面に
摺接する複数のベーンであり、前記作動室が隣接する２
個のベーン、ロータの外周面およびロータチャンバの内
周面によって区画される複数のベーン室であり、ベーン
室および排気ポート間が非連通状態となる排気行程終了
時から、ベーン室および吸気ポート間が連通状態となる
吸気行程開始時までの期間、ベーン室の容積が略一定値
となるようにロータチャンバの形状を設定したことを特
徴とする回転流体機械が提案される。

【００１４】上記構成によれば、ロータチャンバの形状
の設定により排気行程終了時から吸気行程開始時までの
期間にベーン室の容積が略一定値となるため、排気ポー
トおよび吸気ポート間のベーン室に非圧縮性の液相作動
媒体が閉じ込められてもウオータハンマー現象の発生が
防止され、ベーン式回転流体機械の振動、騒音、耐久性
低下を防止することができる。しかもベーン式回転流体
機械が膨張器として機能する場合には、高圧ポートであ
る吸気ポートがベーン室に連通した瞬間に、その圧力が
前記ベーン室を区画する一対のベーンに均等に作用する
ので、ロータが逆回転したり、ロータを逆回転させるト
ルクが発生したりするのを防止することができる。

【００１５】尚、実施例のシリンダ部材３９およびベー
ン室５４は本発明の作動室に対応し、実施例のピストン
４１およびベーン４２は本発明の作動部材に対応し、実
施例の第１、第２導入孔群１０７，１０８は本発明の吸
気ポートに対応し、実施例の第１、第２導出孔群１１
０，１１１は本発明の排気ポートに対応する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１において、内燃機関１の廃熱
回収装置２は、内燃機関１の廃熱、例えば排気ガスを熱
源として、高圧状態の液体、例えば水から温度上昇を図
られた高圧状態の蒸気、つまり高温高圧蒸気を発生する
蒸発器３と、その高温高圧蒸気の膨張によって出力を発
生する膨張機４と、その膨張機４から排出される、前記
膨張後の温度および圧力が降下した蒸気、つまり降温降
圧蒸気を液化する凝縮器５と、凝縮器５からの液体、例
えば水を蒸発器３に加圧供給する供給ポンプ６とを有す
る。

【００１７】膨張機４は特殊な構造を有するもので、次
のように構成される。

【００１８】図２〜図５において、ケーシング７は金属
製第１、第２半体８，９より構成される。両半体８，９
は、略楕円形の凹部１０を有する主体１１と、それら主
体１１と一体の円形フランジ１２とよりなり、両円形フ
ランジ１２を金属ガスケット１３を介し重ね合せること
によって略楕円形のロータチャンバ１４が形成される。
また第１半体８の主体１１外面は、シェル形部材１５の
深い鉢形をなす主体１６により覆われており、その主体
１６と一体の円形フランジ１７が第１半体８の円形フラ
ンジ１２にガスケット１８を介して重ね合せられ、３つ
の円形フランジ１２，１２，１７は、それらの円周方向
複数箇所においてボルト１９によって締結される。これ
により、シェル形部材１５および第１半体８の両主体１
１，１６間には中継チャンバ２０が形成される。

【００１９】両半体８，９の主体１１は、それらの外面
に外方へ突出する中空軸受筒２１，２２を有し、それら
中空軸受筒２１，２２に、ロータチャンバ１４を貫通す
る中空の出力軸２３の大径部２４が軸受メタル（または
樹脂製軸受）２５を介して回転可能に支持される。これ
により出力軸２３の軸線Ｌは略楕円形をなすロータチャ
ンバ１４における長径と短径との交点を通る。また出力
軸２３の小径部２６は、第２半体９の中空軸受筒２２に
存する孔部２７から外部に突出して伝動軸２８とスプラ
イン結合２９を介して連結される。小径部２６および孔
部２７間は２つのシールリング３０によりシールされ
る。

【００２０】ロータチャンバ１４内に円形のロータ３１
が収容され、その中心の軸取付孔３２と出力軸２３の大
径部２４とが嵌合関係にあって、両者３１，２４間には
かみ合い結合部３３が設けられている。これによりロー
タ３１の回転軸線は出力軸２３の軸線Ｌと合致するの
で、その回転軸線の符号として「Ｌ」を共用する。

【００２１】ロータ３１に、その回転軸線Ｌを中心に軸
取付孔３２から放射状に延びる複数、この実施例では１
２個のスロット状空間３４が円周上等間隔に形成されて
いる。各空間３４は、円周方向幅が狭く、且つロータ３
１の両端面３５および外周面３６に一連に開口するよう
に、両端面３５に直交する仮想平面内において略Ｕ字形
をなす。

【００２２】各スロット状空間３４内に、同一構造の第
１〜第１２ベーンピストンユニットＵ１〜Ｕ１２が、次
のように放射方向に往復動自在に装着される。略Ｕ字形
の空間３４において、その内周側を区画する部分３７に
段付孔３８が形成され、その段付孔３８に、セラミック
（またはカーボン）よりなる段付形シリンダ部材３９が
嵌入される。シリンダ部材３９の小径部ａ端面は出力軸
２３の大径部２４外周面に当接し、その小径孔ｂが大径
部２４外周面に開口する通孔ｃに連通する。またシリン
ダ部材３９の外側に、その部材３９と同軸上に位置する
ようにガイド筒４０が配置される。そのガイド筒４０の
外端部は、ロータ３１の外周面３６に存する空間３４の
開口部に係止され、また内端部は段付孔３８の大径孔ｄ
に嵌入されてシリンダ部材３９に当接する。またガイド
筒４０は、その外端部から内端部近傍まで相対向して延
びる一対の長溝ｅを有し、両長溝ｅは空間３４に面す
る。シリンダ部材３９の大径シリンダ孔ｆ内にセラミッ
クよりなるピストン４１が摺動自在に嵌合され、そのピ
ストン４１の先端部側は常時ガイド筒４０内に位置す
る。

【００２３】図２および図６に示すように、ロータ３１
の回転軸線Ｌを含む仮想平面Ａ内におけるロータチャン
バ１４の断面Ｂは、直径ｇを相互に対向させた一対の半
円形断面部Ｂ１と、両半円形断面部Ｂ１の両直径ｇの一
方の対向端相互および他方の対向端相互をそれぞれ結ん
で形成される四角形断面部Ｂ２とよりなり、略競技用ト
ラック形をなす。図６において、実線示の部分が長径を
含む最大断面を示し、一方、一部を２点鎖線で示した部
分が短径を含む最小断面を示す。ロータ３１は、図６に
点線で示したように、ロータチャンバ１４の短径を含む
最小断面よりも若干小さな断面Ｄを有する。

【００２４】図２および図７〜図１０に明示するよう
に、ベーン４２は略Ｕ字板形（馬蹄形）をなすベーン本
体４３と、そのベーン本体４３に装着された略Ｕ字板形
をなすシール部材４４と、ベーンスプリング５８とより
構成される。

【００２５】ベーン本体４３は、ロータチャンバ１４の
半円形断面部Ｂ１による内周面４５に対応した半円弧状
部４６と、四角形断面部Ｂ２による対向内端面４７に対
応した一対の平行部４８とを有する。各平行部４８の端
部側にコ字形の切欠き４９と、それらの底面に開口する
四角形の盲孔５０と、各切欠き４９よりも、さらに端部
側に在って外方へ突出する短軸５１とが設けられる。ま
た半円弧状部４６および両平行部４８の外周部分に、外
方に向って開口するＵ字溝５２が一連に形成され、その
Ｕ字溝５２の両端部は両切欠き４９にそれぞれ連通す
る。さらに半円弧状部４６の両平面部分にそれぞれ欠円
形断面の一対の突条５３が設けられている。両突条５３
は、それらによる仮想円柱の軸線Ｌ１が、両平行部４８
間の間隔を２等分し、且つ半円弧状部４６を周方向に２
等分する直線に一致するように配置されている。また両
突条５３の内端部は両平行部４８間の空間に僅か突出し
ている。

【００２６】シール部材４４は、例えばＰＴＦＥより構
成されたもので、ロータチャンバ１４の半円形断面部Ｂ
１による内周面４５を摺動する半円弧状部５５と、四角
形断面部Ｂ２による対向内端面４７を摺動する一対の平
行部５６とを有する。また半円弧状部５５の内周面側に
一対の弾性爪５７が、内方へ反るように設けられてい
る。

【００２７】ベーン本体４３のＵ字溝５２にシール部材
４４が装着され、また各盲孔５０にベーンスプリング５
８が嵌め込まれ、さらに各短軸５１にボールベアリング
構造のローラ５９が取付けられる。各ベーン４２はロー
タ３１の各スロット状空間３４に摺動自在に収められて
おり、その際、ベーン本体４３の両突条５３はガイド筒
４０内に、また両突条５３の両側部分はガイド筒４０の
両長溝ｅ内にそれぞれ位置し、これにより両突条５３の
内端面がピストン４１の外端面と当接することができ
る。両ローラ５９は第１、第２半体８，９の対向内端面
４７に形成された非円形の環状溝６０にそれぞれ転動自
在に係合される。これら環状溝６０およびロータチャン
バ１４間の距離はそれらの全周に亘り一定である。また
ピストン４１の前進運動をベーン４２を介してローラ５
９と環状溝６０との係合によりロータ３１の回転運動に
変換する。

【００２８】このローラ５９と環状溝６０との協働で、
図５に明示するように、ベーン本体４３の半円弧状部４
６における半円弧状先端面６１はロータチャンバ１４の
内周面４５から、また両平行部４８はロータチャンバ１
４の対向内端面４７からそれぞれ常時離間し、これによ
りフリクションロスの軽減が図られている。そして、２
条一対で構成されている環状溝６０により軌道を規制さ
れるため、左右の軌道誤差によりローラ５９を介してベ
ーン４２は軸方向に微小変位角の回転を生じ、ロータチ
ャンバ１４の内周面４５との接触圧力を増大させる。こ
のとき、略Ｕ字板形（馬蹄形）をなすベーン本体４３で
は、方形（長方形）ベーンに比べてケーシング７との接
触部の径方向長さが短いので、その変位量を大幅に小さ
くできる。また図２に明示するように、シール部材４４
において、その両平行部５６は各ベーンスプリング５８
の弾発力によりロータチャンバ１４の対向内端面４７に
密着し、特に両平行部５６の端部とベーン４２間を通し
ての環状溝６０へのシール作用を行う。また半円弧状部
５５は、両弾性爪５７がベーン本体４３およびロータチ
ャンバ１４内の内周面４５間で押圧されることによっ
て、その内周面４５に密着する。即ち、方形（長方形）
ベーンに対し略Ｕ字板形のベーン４２の方が変曲点を持
たないので、密着が良好となる。方形ベーンは角部があ
り、シール性維持は困難となる。これによりベーン４２
およびロータチャンバ１４間のシール性が良好となる。
さらに熱膨張にともない、ベーン４２とロータチャンバ
１４は変形する。このとき方形ベーンに対し略Ｕ字形の
ベーン４２は、より均一に相似形を持って変形するた
め、ベーン４２とロータチャンバ１４とのクリアランス
のバラツキが少なく、シール性も良好に維持可能とな
る。

【００２９】ベーン本体４３とロータチャンバ１４の内
周面４５との間のシール作用は、シール部材４４自体の
ばね力と、シール部材４４自体に作用する遠心力と、高
圧側のロータチャンバ１４からベーン本体４３のＵ字溝
５２に浸入した蒸気がシール部材４４を押し上げる蒸気
圧とにより発生する。このように、前記シール作用は、
ロータ３１の回転数に応じてベーン本体４３に作用する
過度の遠心力の影響を受けないので、シール面圧はベー
ン本体４３に加わる遠心力に依存せず、常に良好なシー
ル性と低フリクション性とを両立させることができる。

【００３０】以上のように、ロータ３１に放射状に支持
した１２枚のベーン４２と、ロータチャンバ１４の内周
面４５と、ロータ３１の外周面３６とによって、ロータ
３１の回転に伴って容積が変化する１２個のベーン室５
４（図４参照）が区画される。

【００３１】図２および図３において、出力軸２３の大
径部２４は第２半体９の軸受メタル２５に支持された厚
肉部分６２と、その厚肉部分６２から延びて第１半体８
の軸受メタル２５に支持された薄肉部分６３とを有す
る。その薄肉部分６３内にセラミック（または金属）よ
りなる中空軸６４が、出力軸２３と一体に回転し得るよ
うに嵌着される。その中空軸６４の内側に固定軸６５が
配置され、その固定軸６５は、ロータ３１の軸線方向厚
さ内に収まるように中空軸６４に嵌合された大径中実部
６６と、出力軸２３の厚肉部分６２に存する孔部６７に
２つのシールリング６８を介して嵌合された小径中実部
６９と、大径中実部６６から延びて中空軸６４内に嵌合
された薄肉の中空部７０とよりなる。その中空部７０の
端部外周面と第１半体８の中空軸受筒２１内周面との間
にシールリング７１が介在される。

【００３２】シェル形部材１５の主体１６において、そ
の中心部内面に、出力軸２３と同軸上に在る中空筒体７
２の端壁７３がシールリング７４を介して取付けられ
る。その端壁７３の外周部から内方へ延びる短い外筒部
７５の内端側は第１半体８の中空軸受筒２１に連結筒７
６を介して連結される。端壁７３に、それを貫通するよ
うに小径で、且つ長い内管部７７が設けられ、その内管
部７７の内端側は、そこから突出する短い中空接続管７
８と共に固定軸６５の大径中実部６６に存する段付孔ｈ
に嵌着される。内管部７７の外端部分はシェル形部材１
５の孔部７９から外方へ突出し、その外端部分から内管
部７７内に挿通された第１の高温高圧蒸気用導入管８０
の内端側が中空接続管７８内に嵌着される。内管部７７
の外端部分にはキャップ部材８１が螺着され、そのキャ
ップ部材８１によって、導入管８０を保持するホルダ筒
８２のフランジ８３が内管部７７の外端面にシールリン
グ８４を介して圧着される。

【００３３】図２〜図４および図１１に示すように、固
定軸６５の大径中実部６６に、第１〜第１２ベーンピス
トンユニットＵ１〜Ｕ１２のシリンダ部材３９に、中空
軸６４および出力軸２３に一連に形成された複数、この
実施例では１２個の通孔ｃを介して高温高圧蒸気を供給
し、またシリンダ部材３９から膨張後の第１の降温降圧
蒸気を通孔ｃを介して排出する回転バルブＶが次のよう
に設けられている。

【００３４】図１１には膨張機４の各シリンダ部材３９
に所定のタイミングで蒸気を供給・排出する回転バルブ
Ｖの構造が示される。大径中実部６６内において、中空
接続管７８に連通する空間８５から互に反対方向に延び
る第１、第２孔部８６，８７が形成され、第１、第２孔
部８６，８７は大径中実部６６の外周面に開口する第
１、第２凹部８８，８９の底面に開口する。第１、第２
凹部８８，８９に、供給口９０，９１を有するカーボン
製第１、第２シールブロック９２，９３が装着され、そ
れらの外周面は中空軸６４内周面に摺擦する。第１、第
２孔部８６，８７内には同軸上に在る短い第１、第２供
給管９４，９５が遊挿され、第１、第２供給管９４，９
５の先端側外周面に嵌合した第１、第２シール筒９６，
９７のテーパ外周面ｉ，ｊが第１、第２シールブロック
９２，９３の供給口９０，９１よりも内側に在ってそれ
に連なるテーパ孔ｋ，ｍ内周面に嵌合する。また大径中
実部６６に、第１、第２供給管９４，９５を囲繞する第
１、第２環状凹部ｎ，ｏと、それに隣接する第１、第２
盲孔状凹部ｐ，ｑとが第１、第２シールブロック９２，
９３に臨むように形成され、第１、第２環状凹部ｎ，ｏ
には一端側を第１、第２シール筒９６，９７外周面に嵌
着した第１、第２ベローズ状弾性体９８，９９が、また
第１、第２盲孔状凹部ｐ，ｑには第１、第２コイルスプ
リング１００，１０１がそれぞれ収められ、第１、第２
ベローズ状弾性体９８，９９および第１、第２コイルス
プリング１００，１０１の弾発力で第１、第２シールブ
ロック９２，９３を中空軸６４内周面に押圧する。

【００３５】また大径中実部６６において、第１コイル
スプリング１００および第２ベローズ状弾性体９９間な
らび第２コイルスプリング１０１および第１ベローズ状
弾性体９８間に、常時２つの通孔ｃに連通する第１、第
２凹状排出部１０２，１０３と、それら排出部１０２，
１０３から導入管８０と平行に延びて固定軸６５の中空
部ｒ内に開口する第１、第２排出孔１０４，１０５とが
形成されている。

【００３６】これら第１シールブロック９２と第２シー
ルブロック９３といったように、同種部材であって、
「第１」の文字を付されたものと「第２」の文字を付さ
れたものとは、固定軸６５の軸線に関して点対称の関係
にある。

【００３７】固定軸６５の中空部ｒ内および中空筒体７
２の外筒部７５内は第１の降温降圧蒸気の通路ｓであ
り、その通路ｓは、外筒部７５の周壁を貫通する複数の
通孔ｔを介して中継チャンバ２０に連通する。

【００３８】図２および図５に示すように、第１半体８
の主体１１外周部において、ロータチャンバ１４の短径
の両端部近傍に、半径方向に並ぶ複数の導入孔１０６よ
りなる第１、第２導入孔群１０７，１０８が形成され、
中継チャンバ２０内の第１の降温降圧蒸気がそれら導入
孔群１０７，１０８を経てロータチャンバ１４内に導入
される。また第２半体９の主体１１外周部において、ロ
ータチャンバ１４の長径の一端部と第２導入孔群１０８
との間に、半径方向および周方向に並ぶ複数の導出孔１
０９よりなる第１導出孔群１１０が形成され、また長径
の他端部と第１導入孔群１０７との間に、半径方向およ
び周方向に並ぶ複数の導出孔１０９よりなる第２導出孔
群１１１が形成される。これら第１、第２導出孔群１１
０，１１１からは、相隣る両ベーン４２間での膨張によ
り、さらに温度および圧力が降下した第２の降温降圧蒸
気が外部に排出される。

【００３９】出力軸２３等は水により潤滑されるように
なっており、その潤滑水路は次のように構成される。即
ち、図２および図３に示すように第２半体９の中空軸受
筒２２に形成された給水孔１１２に給水管１１３が接続
される。給水孔１１２は、第２半体９側の軸受メタル２
５が臨むハウジング１１４に、またそのハウジング１１
４は出力軸２３の厚肉部分６２に形成された通水孔ｕ
に、さらにその通水孔ｕは中空軸６４の外周面母線方向
に延びる複数の通水溝ｖ（図１１も参照）に、さらにま
た各通水溝ｖは第２半体８側の軸受メタル２５が臨むハ
ウジング１１５にそれぞれ連通する。また出力軸２３の
厚肉部分６２内端面に、通水孔ｕと、中空軸６４および
固定軸６５の大径中実部６６間の摺動部分とを連通する
環状凹部ｗが設けられている。

【００４０】これにより、各軸受メタル２５および出力
軸２３間ならびに中空軸６４および固定軸６５間が水に
より潤滑され、また両軸受メタル２５および出力軸２３
間の間隙からロータチャンバ１４内に進入した水によっ
て、ケーシング７と、シール部材４４および各ローラ５
９との間の潤滑が行われる。

【００４１】図４において、ロータ３１の回転軸線Ｌに
関して点対称の関係にある第１および第７ベーンピスト
ンユニットＵ１，Ｕ７は同様の動作を行う。これは、点
対称の関係にある第２、第８ベーンピストンユニットＵ
２，Ｕ８等についても同じである。

【００４２】例えば、図１１も参照して、第１供給管９
４の軸線がロータチャンバ１４の短径位置Ｅよりも図４
において反時計方向側に僅かずれており、また第１ベー
ンピストンユニットＵ１が前記短径位置Ｅに在って、そ
の大径シリンダ孔ｆには高温高圧蒸気は供給されておら
ず、したがってピストン４１およびベーン４２は後退位
置に在るとする。

【００４３】この状態からロータ３１を僅かに、図４反
時計方向に回転させると、第１シールブロック９２の供
給口９０と通孔ｃとが連通して導入管８０からの高温高
圧蒸気が小径孔ｂを通じて大径シリンダ孔ｆに導入され
る。これによりピストン４１が前進し、その前進運動は
ベーン４２がロータチャンバ１４の長径位置Ｆ側へ摺動
することによって、ベーン４２を介して該ベーン４２と
一体のローラ５９と環状溝６０との係合によりロータ３
１の回転運動に変換される。通孔ｃが供給口９０からず
れると、高温高圧蒸気は大径シリンダ孔ｆ内で膨張して
ピストン４１をなおも前進させ、これによりロータ３１
の回転が続行される。この高温高圧蒸気の膨張は第１ベ
ーンピストンユニットＵ１がロータチャンバ１４の長径
位置Ｆに至ると終了する。その後は、ロータ３１の回転
に伴い大径シリンダ孔ｆ内の第１の降温降圧蒸気は、ベ
ーン４２によりピストン４１が後退させられることによ
って、小径孔ｂ、通孔ｃ、第１凹状排出部１０２、第１
排出孔１０４、通路ｓ（図３参照）および各通孔ｔを経
て中継チャンバ２０に排出され、次いで図２および図５
に示すように、第１導入孔群１０７を通じてロータチャ
ンバ１４内に導入され、相隣る両ベーン４２間でさらに
膨張してロータ３１を回転させ、その後第２の降温降圧
蒸気が第１導出孔群１１０より外部に排出される。

【００４４】このように、高温高圧蒸気の膨張によりピ
ストン４１を作動させてベーン４２を介しロータ３１を
回転させ、また高温高圧蒸気の圧力降下による降温降圧
蒸気の膨張によりベーン４２を介しロータ３１を回転さ
せることによって出力軸２３より出力が得られる。

【００４５】図１２（Ａ）には本実施例の環状溝６０の
形状が示され、図１２（Ｂ）には従来例の環状溝６０の
形状が示される。従来例の環状溝６０は楕円形状である
のに対し、本実施例の環状溝６０は４つの頂点を丸めた
菱形状とされる。その結果、従来例ではロータチャンバ
１４の内周面４５とロータ３１の外周面３６とのクリア
ランスが位相０°のＰ１点および位相１８０°のＰ２点
において最小値になり、その前後で最小値から漸増して
いる。一方、本実施例ではロータチャンバ１４の内周面
４５とロータの３１の外周面３６とのクリアランスがＰ
１点およびＰ２点を基準とする±１６°の範囲において
一定の最小値に保持され、その前後で最小値から漸増し
ている。つまり、前記±１６°の範囲においてロータチ
ャンバ１４の内周面４５および環状溝６０は軸線Ｌを中
心とする部分円弧を構成している。

【００４６】回転バルブＶは、位相０°のＰ１点および
位相１８０°のＰ２点を基準とする−１６°の位置で通
孔ｃおよび第１、第２凹状排出部１０２，１０３の連通
が遮断して蒸気の排出が終了し、位相０°のＰ１点およ
び位相１８０°のＰ２点を基準とする＋１６°の位置で
供給口９０，９１および通孔ｃが連通して蒸気の供給が
開始される。従って、Ｐ１点およびＰ２点を基準とする
±１６°の範囲においてシリンダ部材３９の内部空間が
密閉されることになる。シリンダ部材３９の内部空間が
密閉された状態でピストン４１が移動した場合、シリン
ダ部材３９内に圧縮性の蒸気が存在していれば問題がな
いが、非圧縮性の水が存在していればウオータハンマー
現象が発生することになる。シリンダ部材３９に供給さ
れるのは高温高圧蒸気であるが、膨張機４の冷間始動時
等にシリンダ部材３９に供給された高温高圧蒸気が冷却
されて液化すると、シリンダ部材３９内に水が滞留して
ウオータハンマー現象を起こす可能性がある。

【００４７】しかしながら本実施例では、シリンダ部材
３９の内部空間が密閉される領域、つまりＰ１点および
Ｐ２点を基準とする±１６°の範囲で環状溝６０は軸線
Ｌを中心とする部分円弧を成しているため、ピストン４
１がシリンダ部材３９に対して移動しないようにしてウ
オータハンマー現象の発生を確実に防止することができ
る。

【００４８】図１３（Ａ）には本実施例の吸気・排気タ
イミングが示され、図１３（Ｂ）には従来例の吸気・排
気タイミングが示される。尚、上記何れの場合にも、ロ
ータ３１には１２枚のベーン４２が等間隔で支持されて
おり、従って隣接する一対のベーン４２が成す中心角は
３０°となる。図１３（Ｂ）に示す従来例は、一対のベ
ーン４２により区画されたベーン室５４と第１、第２導
出孔群１１０，１１１の導出孔１０９との連通が遮断さ
れるときのベーン４２の位相（排気終了位相）が、Ｐ１
点およびＰ２点を基準として−２４°に設定され、ベー
ン室５４が第１、第２導入孔群１０７，１０８の導入孔
１０６と連通するときのベーン４２の位相（吸気開始位
相）が、Ｐ１点およびＰ２点を基準として＋４°に設定
されている。従って、ベーン室５４と低圧の導出孔１０
９との連通が遮断された瞬間に、ベーン室５４は既に高
圧の導入孔１０６に連通しているために蒸気が導入され
る。このとき、−２４°の排気終了位相と＋４°の吸気
開始位相が非対称であるため、ベーン室５４を区画する
一対のベーン４２のうち、回転方向遅れ側のベーン４２
の突出量が回転方向進み側のベーン４２の突出量よりも
大きくなり、回転方向遅れ側のベーン４２により大きな
蒸気圧が作用してロータ３１の回転方向と逆方向のトル
クが作用してしまう。その結果、始動時にロータ３１の
逆回転現象が発生したり、運転中にトルク変動による振
動が発生したりする可能性がある。

【００４９】また図１３（Ｂ）に示す従来例は、排気終
了位相と吸気開始位相との位相差が２８°であってベー
ン間角度の３０°よりも小さいため、ベーン室５４が高
圧の導入孔１０６および低圧の導出口１０９に同時に連
通する期間が存在し、この期間に導入孔１０６から導出
口１０９への蒸気の吹き抜けが僅かに発生する。この蒸
気の吹き抜けを回避するにはベーン室５４が高圧の導入
孔１０６および低圧の導出口１０９に同時に連通する期
間を無くすことが必要であり、そのために例えば吸気開
始位相を＋４°から＋６°に増加させると、ベーン室５
４と低圧の導出孔１０９との連通が遮断され、かつベー
ン室５４が高圧の導入孔１０６に連通する瞬間にベーン
室５４の容積が一時的に減少することになる。これは排
気終了位相と吸気開始位相とが前後非対称であることに
起因している。このようにして密閉されたベーン室５４
の容積が減少すると、蒸気が液化した水や潤滑用の水が
前記ベーン室５４に閉じ込められている場合に、ウオー
タハンマー現象が発生して振動、騒音、耐久性の低下等
の原因となる可能性がある。

【００５０】それに対して、図１３（Ａ）に示す本実施
例は、排気終了位相および吸気開始位相がそれぞれ−１
５°および＋１５°に設定されており、かつ位相が−１
６°〜＋１６°の区間でロータチャンバ１４内周面４５
およびロータ３１外周面３６間のクリアランスが一定に
設定されている。従って、高圧の導入孔１０６からベー
ン室５４に蒸気が供給されたとき、ベーン室５４を区画
する一対のベーン４２のうち、回転方向遅れ側のベーン
４２の突出量および回転方向進み側のベーン４２の突出
量が共に前記クリアランスと等しくなり、ロータ３１の
回転方向と逆方向のトルクが作用するのを防止してロー
タ３１の逆回転現象やトルク変動の発生を回避すること
ができる。しかもベーン室５４と低圧の導出孔１０９と
の連通が遮断され、かつベーン室５４が高圧の導入孔１
０６に連通する瞬間に、一定のクリアランスを有するベ
ーン室５４は容積が変化しないため、ベーン室５４に水
が閉じ込められていてもウオータハンマー現象が発生す
る虞がなくなり、振動、騒音、耐久性の低下等を確実に
防止することができる。

【００５１】ところで、蒸気の圧力エネルギーを機械エ
ネルギーに効率的に変換するには、導入孔１０６からベ
ーン室５４に吸入された蒸気が導出孔１０９から排出さ
れるまでの膨張比を大きくすることが必要であり、その
ためには吸気開始位相をできるだけ早めることが望まし
い。しかしながら、本実施例の吸気開始位相は＋１５°
であって従来例の吸気開始位相の＋４°よりも遅れてい
るので、膨張比を大きく確保する上では不利である。そ
こで、本実施例では吸気行程初期における蒸気の吸入体
積が小さくなるようなロータチャンバ１４の内周面４５
の形状（つまり環状溝６０の形状）を採用し、従来例と
同等の膨張比を確保している。

【００５２】図１４から明らかなように、楕円状の環状
溝６０を備えた従来例は、吸気開始位相が＋４°であっ
て膨張比は約２０であるが、上述した逆回転現象やウオ
ータハンマー現象を防止すべく環状溝６０の形状を変え
ずに吸気開始位相を＋４°から＋１５°まで遅らせる
と、膨張比は２０から７まで低下してしまう（破線参
照）。しかしながら、本実施例の４つの頂点を丸めた菱
形状の環状溝６０を採用することにより、吸気開始位相
を＋１５°まで遅らせても２０を越える膨張比を確保す
ることができる（実線参照）。

【００５３】さて、膨張機４の運転中に環状溝６０に係
合して転動する１２個のローラ５９にはピストン圧力荷
重、遠心力荷重およびベーン押下荷重の３種類の荷重が
作用する。ピストン圧力荷重は、ローラ５９に接続され
たピストン４１が蒸気圧で半径方向外側に押し出される
荷重であり、その大きさはシリンダ部材３９に供給され
てピストン４１を押圧する蒸気の圧力や量に依存し、そ
の方向は正方向（半径方向外向き）である。遠心力荷重
は、ローラ５９を一体に備えたベーンピストンユニット
Ｕ１〜Ｕ１２が遠心力で半径方向外側に押し出される荷
重であり、その大きさはベーンピストンユニットＵ１〜
Ｕ１２の質量、半径方向位置および角速度に依存し、そ
の方向は正方向（半径方向外向き）である。ベーン押下
荷重は、ローラ５９に接続されたベーン４２の外周面が
ベーン室５４の蒸気圧で押し戻される荷重であり、その
大きさはベーン室５４に供給されてベーン４２の外周面
を押圧する蒸気の圧力や量に依存し、その方向は負方向
（半径方向内向き）である。これら３種類の荷重はロー
タ３１の半回転を周期として刻々変化し、その総和であ
るトータル荷重の反作用が環状溝６０からローラ５９に
繰り返し作用し、ローラ５９の耐久性に影響を与えるこ
とになる。

【００５４】図１５には本実施例の前記各荷重およびト
ータル荷重の変化が示され、また図１６には従来例の前
記各荷重およびトータル荷重の変化が示される。図１５
および図１６の何れの場合にも、ピストン圧力荷重は位
相が４０°未満の領域、つまりシリンダ部材３９に蒸気
が供給される領域でフラットなピーク値をとり、そこか
ら次第に減少する。遠心力荷重は位相が９０°近傍の領
域、つまりベーンピストンユニットＵ１〜Ｕ１２が半径
方向外側に最も移動する領域でピーク値をとり、その前
後で減少する。ベーン押下荷重は位相が０°に近い領域
と１８０°に近い領域、つまりベーン室５４が導入口１
０６に連通する領域で負のフラットなピーク値をとり、
その他の領域では小さい負値をとる。

【００５５】図１５および図１６を比較すると明らかな
ように、本実施例のトータル荷重は従来例に比べて変動
幅が小さく、かつピーク部分が０°〜１５°の領域と、
９０°近傍の領域とに分散されて全体的に滑らかになっ
ているため、ローラ５９の疲労寿命を延長して耐久性を
高めることができる。具体的には、本実施例のピストン
圧力荷重は０°〜４０°の領域でピーク部分を持ち、遠
心力荷重は９０°の近傍でピーク部分を持っており、両
ピーク部分の位相を完全にずらし、かつ両ピーク値を略
等しくしたことにより、全体的に滑らかで変動幅が小さ
い荷重変化特性を得ている。またベーン押下荷重は０°
〜１５°で負のピーク領域となるが、ピストン圧力荷重
の正のピーク領域（０°〜４０°）が、前記ベーン押下
荷重の負のピーク領域（０°〜１５°）と、遠心力荷重
のボトム領域（４０°近傍）とに重なることで、０°〜
４０°の領域におけるトータルのピーク値の低減に寄与
している。

【００５６】以上説明した実施例以外にも、ピストン４
１の前進運動をロータ３１の回転運動に変換する構成と
して、ベーン４２を介さず、ピストン４１の前進運動を
直接ローラ５９で受け、環状溝６０との係合で回転運動
に変換することもできる。またベーン４２もローラ５９
と環状溝６０との協働により、前述の如くロータチャン
バ１４の内周面４５および対向内端面４７から略一定間
隔で常時離間していればよく、ピストン４１とローラ５
９、およびベーン４２とローラ５９との各々が各別に環
状溝６０と協働しても良い。

【００５７】前記膨張機４を圧縮機として使用する場合
には、出力軸２３によりロータ３１を図４時計方向に回
転させて、ベーン４２により、流体としての外気を第
１、第２導出孔群１１０，１１１からロータチャンバ１
４内に吸込み、このようにして得られた低圧縮空気を第
１、第２導入孔群１０７，１０８から中継チャンバ２
０、各通孔ｔ、通路ｓ、第１、第２排出孔１０４，１０
５、第１、第２凹状排出部１０２，１０３、通孔ｃを経
て大径シリンダ孔ｆに供給し、またベーン４２によりピ
ストン４１を作動させて低圧空気を高圧空気に変換し、
その高圧空気を通孔ｃ、供給口９０，９１、および第
１、第２供給管９４，９５を経て導入管８０に導入する
ものである。

【００５８】以上説明した膨張機４では、シリンダ部材
３９およびピストン４１から構成される第１エネルギー
変換手段と、ベーン４２から構成される第２エネルギー
変換手段とが共通のロータ３１に設けられており、直列
に接続された第１、第２エネルギー変換手段の協働によ
り高温高圧蒸気のエネルギーを機械エネルギーとして出
力軸２３に取り出すようになっている。従って、第１エ
ネルギー変換手段が出力する機械エネルギーと第２エネ
ルギー変換手段が出力する機械エネルギーとをロータ３
１を介して自動的に統合することができ、ギヤ等の動力
伝達手段を有する特別のエネルギー統合手段が不要とな
る。

【００５９】第１エネルギー変換手段は作動流体のシー
ルが容易でリークが発生し難いシリンダ３９およびピス
トン４１の組み合わせからなるため、高温高圧蒸気のシ
ール性を高めてリークによる効率低下を最小限に抑える
ことができる。一方、第２エネルギー変換手段はロータ
３１に放射方向移動自在に支持したベーン４２からなる
ため、ベーン４２に加わる蒸気圧が直接ロータ３１の回
転運動に変換され、往復運動を回転運動に変換するため
の特別の変換機構が不要になって構造が簡略化される。
しかも低圧で大流量の蒸気を効果的に機械エネルギーに
変換し得る第２エネルギー変換手段を第１エネルギー変
換手段の外周を囲むように配置したので、膨張機４全体
の寸法をコンパクト化することができる。

【００６０】シリンダ３９およびピストン４１よりなる
第１エネルギー変換手段は高温高圧蒸気を作動流体とし
た場合に圧力エネルギーおよび機械エネルギー間の変換
効率が高く、またベーン４２よりなる第２エネルギー変
換手段は比較的に低温低圧の蒸気を作動流体とした場合
でも圧力エネルギーおよび機械エネルギー間の変換効率
が高いという特性を有している。従って、第１、第２エ
ネルギー変換手段を直列に接続し、先ず高温高圧蒸気を
第１エネルギー変換手段を通過させて機械エネルギーに
変換し、その結果として圧力の低下した第１の降温降圧
蒸気を第２エネルギー変換手段を通過させて再度機械エ
ネルギーに変換することにより、当初の高温高圧蒸気に
含まれるエネルギーを余すところ無く有効に機械エネル
ギーに変換することができる。

【００６１】尚、本実施例の膨張機４を圧縮機として使
用する場合でも、外部からの機械エネルギーでロータ３
１を回転させてロータチャンバ１４に吸入した空気を、
比較的に低温低圧の作動流体でも有効に作動する第２エ
ネルギー変換手段で圧縮して昇温させ、その圧縮・昇温
した空気を、比較的に高温高圧の作動流体により有効に
作動する第１エネルギー変換手段で更に圧縮して昇温さ
せることにより、機械エネルギーを圧縮空気の圧力エネ
ルギー（熱エネルギー）に効率的に変換することができ
る。而して、シリンダ３９およびピストン４１よりなる
第１エネルギー変換手段とベーン４２よりなる第２エネ
ルギー変換手段とを組み合わせたことにより、両者の特
長を兼ね備えた高性能な回転流体機械を得ることができ
る。

【００６２】またロータ３１の回転軸線Ｌ（つまり出力
軸２３の回転軸線Ｌ）がロータチャンバ１４の中心に一
致しており、かつ図４および図５でロータ３１を上下左
右に９０°ずつ４分割したとき、回転軸線Ｌに対して点
対称な右上の四半部と左下の四半部とで圧力エネルギー
から機械エネルギーへの変換が行われるため、ロータ３
１に偏荷重が加わるのを防止して振動の発生を抑えるこ
とができる。即ち、作動流体の圧力エネルギーを機械エ
ネルギーに変換する部分、あるいは機械エネルギーを作
動流体の圧力エネルギーに変換する部分が、ロータ３１
の回転軸線Ｌを中心として１８０°ずれた２個所に配置
されるので、ロータ３１に加わる荷重が偶力となってス
ムーズな回転が可能になり、しかも吸気タイミングおよ
び排気タイミングの効率化を図ることができる。

【００６３】而して、本実施例では内燃機関１の排気ガ
スの熱エネルギーで水を加熱して高温高圧蒸気を発生す
る蒸発器３と、蒸発器３から供給された高温高圧蒸気を
一定トルクの軸出力に変換する膨張機４と、膨張機４が
排出した降温降圧蒸気を液化する凝縮器５と、凝縮器５
で液化された水を蒸発器３に供給する供給ポンプ６とか
ら構成されるランキンサイクルにおいて、その膨張機４
として容積型のものを採用している。この容積型の膨張
機４は、タービンのような非容積型の膨張機に比べて、
低速から高速までの広い回転数領域において高い効率で
エネルギー回収を行うことが可能であるばかりか、内燃
機関１の回転数の増減に伴う排気ガスの熱エネルギーの
変化（排気ガスの温度変化や流量変化）に対する追従性
や応答性にも優れている。しかも膨張機４を、シリンダ
部材３９およびピストン４１から構成される第１エネル
ギー変換手段と、ベーン４２から構成される第２エネル
ギー変換手段とを直列に接続して半径方向内外に配置し
た二重膨張型としたので、膨張機４を小型軽量化してス
ペース効率の向上を図りながらランキンサイクルによる
熱エネルギーの回収効率を更に向上させることができ
る。

【００６４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００６５】例えば、実施例では回転流体機械として膨
張機４を例示したが、本発明は圧縮機としても適用する
ことができる。

【００６６】また実施例では気相作動媒体および液相作
動媒体として蒸気および水を用いているが、他の適宜の
作動媒体を用いることができる。

【００６７】また実施例の膨張機４では、先ず第１エネ
ルギー変換手段であるシリンダ部材３９およびピストン
４１に高温高圧蒸気を供給した後に、それが降温降圧し
た第１の降温降圧蒸気を第２エネルギー変換手段である
ベーン４２に供給しているが、例えば、図２で示す第１
エネルギー変換手段からの第１の降温降圧蒸気を排出す
る通孔ｔと、中継チャンバ２０とを連通または非連通と
し、更に中継チャンバ２０にシェル型部材１６を介して
第２エネルギー変換手段に独立して蒸気を個別に供給可
能とする手段を構成することにより、第１、第２エネル
ギー変換手段にそれぞれ温度および圧力の異なる蒸気を
個別に供給しても良い。更に、第１、第２エネルギー変
換手段のそれぞれ温度および圧力の異なる蒸気を個別に
供給すると共に、第１エネルギー変換手段を通過して降
温降圧した蒸気を更に第２エネルギー変換手段に供給し
ても良い。

【００６８】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、作動室から気相作動媒体を排出する排気行程
の終了時から、作動室に気相作動媒体を供給する吸気行
程の開始時までの期間、作動室の容積が略一定値となる
ように作動部材の半径方向の移動を略停止させるので、
密閉された作動室に非圧縮性の液相作動媒体が閉じ込め
られてもウオータハンマー現象の発生が防止され、回転
流体機械の振動、騒音、耐久性低下を防止することがで
きる。

【００６９】また請求項２に記載された発明によれば、
ロータチャンバの形状の設定により排気行程終了時から
吸気行程開始時までの期間にベーン室の容積が略一定値
となるため、排気ポートおよび吸気ポート間のベーン室
に非圧縮性の液相作動媒体が閉じ込められてもウオータ
ハンマー現象の発生が防止され、ベーン式回転流体機械
の振動、騒音、耐久性低下を防止することができる。し
かもベーン式回転流体機械が膨張器として機能する場合
には、高圧ポートである吸気ポートがベーン室に連通し
た瞬間に、その圧力が前記ベーン室を区画する一対のベ
ーンに均等に作用するので、ロータが逆回転したり、ロ
ータを逆回転させるトルクが発生したりするのを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の廃熱回収装置の概略図

【図２】図５の２−２線断面図に相当する膨張機の縦断
面図

【図３】図２の回転軸線周りの拡大断面図

【図４】図２の４−４線断面図

【図５】要部を拡大した図２の５−５線断面図

【図６】ロータチャンバおよびロータの断面形状を示す
説明図

【図７】ベーン本体の正面図

【図８】ベーン本体の側面図

【図９】図７の９−９線断面図

【図１０】シール部材の正面図

【図１１】図４の回転軸線周りの拡大図

【図１２】ケーシングの環状溝の形状を示す図

【図１３】ロータチャンバの内周面の形状および吸気・
排気のタイミングを示す図

【図１４】吸気開始角度と膨張比との関係を示すグラフ

【図１５】本発明のローラの位相と荷重との関係を示す
グラフ

【図１６】従来技術のローラの位相と荷重との関係を示
すグラフ

【符号の説明】

１４ ロータチャンバ ３１ ロータ ３６ 外周面 ３９ シリンダ部材（作動室） ４１ ピストン（作動部材） ４２ ベーン（作動部材） ４５ 内周面 ５４ ベーン室（作動室） １０７ 第１導入孔群（吸気ポート） １０８ 第２導入孔群（吸気ポート） １１０ 第１導出孔群（排気ポート） １１１ 第２導出孔群（排気ポート）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｃ 29/10 ３１１ Ｆ０４Ｃ 29/10 ３１１Ｒ Ｆ０４Ｂ 29/00 (72)発明者 佐野 竜史 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 本間 健介 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3H029 AA05 AA09 AA17 AB01 AB08 BB21 BB47 BB52 CC03 CC05 CC06 CC09 CC19 CC24 CC25 CC72 CC80 3H040 AA10 BB05 BB11 CC10 CC20 CC22 DD01 DD07 DD13 DD18 DD22 DD23 DD26 DD27 3H076 AA10 AA13 AA16 BB01 BB28 BB32 CC28 CC31 CC46 CC92 CC93 CC94 CC95

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータチャンバ（１４）と、 ロータチャンバ（１４）の内部に回転自在に収容された
   ロータ（３１）と、 ロータ（３１）に半径方向に移動自在に支持された作動
   部材（４１，４２）と、 ロータ（３１）の回転に伴う作動部材（４１，４２）の
   移動により容積が変化する作動室（３９，５４）と、を
   備え、 ロータ（３１）の回転に応じて作動室（３９，５４）に
   供給・排出される気相作動媒体の圧力エネルギーおよび
   ロータ（３１）の回転エネルギー間のエネルギー変換を
   行う回転流体機械において、 作動室（３９，５４）から気相作動媒体を排出する排気
   行程の終了時から、作動室（３９，５４）に気相作動媒
   体を供給する吸気行程の開始時までの期間、作動室（３
   ９，５４）の容積が略一定値となるように作動部材（４
   １，４２）の半径方向の移動を略停止させることを特徴
   とする回転流体機械。
2. 【請求項２】 前記作動部材がロータ（３１）に放射方
   向に出没自在に支持されてロータチャンバ（１４）の内
   周面（４５）に摺接する複数のベーン（４２）であり、 前記作動室が隣接する２個のベーン（４２）、ロータ
   （３１）の外周面（３６）およびロータチャンバ（１
   ４）の内周面（４５）によって区画される複数のベーン
   室（５４）であり、 ベーン室（５４）および排気ポート（１１０，１１１）
   間が非連通状態となる排気行程終了時から、ベーン室
   （５４）および吸気ポート（１０７，１０８）間が連通
   状態となる吸気行程開始時までの期間、ベーン室（５
   ４）の容積が略一定値となるようにロータチャンバ（１
   ４）の形状を設定したことを特徴とする、請求項１に記
   載の回転流体機械。