JP2003097203A - Rotary fluid machine - Google Patents
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- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
- F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
- F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
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- F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、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
する回転流体機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary fluid machine for mutually converting pressure energy of a vapor phase working medium and rotation energy of a rotor.
【0002】[0002]
【従来の技術】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。2. Description of the Related Art A rotary fluid machine disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-320543 is equipped with a vane piston unit having a combination of vanes and pistons, and is slidably fitted to a cylinder radially provided on a rotor. A piston for converting the pressure energy of the vapor-phase working medium and the rotation energy of the rotor to each other via a power conversion device composed of an annular groove and a roller, and supported by the rotor so as to be slidable in the radial direction. The vanes are adapted to mutually convert the pressure energy of the vapor working medium and the rotational energy of the rotor.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる回転
流体機械を例えば膨張機として機能させるとき、膨張機
の冷間始動時に吸気ポートから供給される気相作動媒体
の熱が奪われて膨張比が小さくなるために排気タイミン
グを早める必要があり、逆に膨張機の暖機が完了した後
は排気タイミングを元に戻す必要がある。また吸気ポー
トから供給される気相作動媒体の温度条件や圧力条件に
応じて排気タイミングを変更することができれば、排気
ポートが開く前に気相作動媒体が膨張しきって負の仕事
が行われることで膨張機の出力が低下するのを防止する
ことができる。しかしながら上記従来のものは、回転流
体機械の排気タイミングが固定されているため、上記問
題を解決することができなかった。When operating such a rotary fluid machine as, for example, an expander, heat of the vapor-phase working medium supplied from the intake port at the cold start of the expander is deprived of the expansion ratio. In order to reduce the size, it is necessary to advance the exhaust timing, and conversely, it is necessary to restore the exhaust timing after the expander has been warmed up. Also, if the exhaust timing can be changed according to the temperature and pressure conditions of the vapor phase working medium supplied from the intake port, the vapor phase working medium will expand completely before the exhaust port opens, and negative work will be performed. Therefore, it is possible to prevent the output of the expander from decreasing. However, the above-mentioned conventional ones cannot solve the above problems because the exhaust timing of the rotary fluid machine is fixed.
【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、回転流体機械の排気タイミングを簡単な構造で変更
できるようにすることを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to change the exhaust timing of a rotary fluid machine with a simple structure.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上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、ケーシングに
形成したロータチャンバと、ロータチャンバ内に回転自
在に収容したロータと、ロータに放射状に形成した複数
のベーン溝と、各々のベーン溝に摺動自在に支持した複
数のベーンと、ケーシングに形成した円形シール溝に回
転自在に支持されてロータの側面との間をシールするリ
ングシールと、ロータ、ケーシングおよびベーンにより
区画されたベーン室と、ベーン室に気相作動媒体を供給
・排出する吸気ポートおよび排気ポートとを備えた回転
流体機械であって、リングシールの外周面に円周方向に
形成した切欠と円形シール溝との間に、ロータの回転方
向進み側の端部が排気ポートに連通し、かつロータの回
転方向遅れ側の端部が吸気ポートおよび排気ポート間の
ベーン室に連通する排気通路を区画し、排気タイミング
変更手段でリングシールを円形シール溝に沿って回転さ
せることで、排気通路の端部のロータの回転方向遅れ側
の位置を変化させて排気タイミングを変更することを特
徴とする回転流体機械が提案される。In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, a rotor chamber formed in a casing, a rotor rotatably accommodated in the rotor chamber, and a rotor A plurality of vane grooves radially formed on the rotor, a plurality of vanes slidably supported in the respective vane grooves, and a circular seal groove formed in the casing are rotatably supported to seal between the side surface of the rotor. A rotary fluid machine including a ring seal, a vane chamber partitioned by a rotor, a casing, and a vane, and an intake port and an exhaust port for supplying and discharging a vapor-phase working medium to the vane chamber, the outer peripheral surface of the ring seal. Between the notch formed in the circumferential direction and the circular seal groove, the end of the rotor in the direction of rotation communicates with the exhaust port, and the end of the rotor in the direction of delay in the direction of rotation. Defines an exhaust passage communicating with the vane chamber between the intake port and the exhaust port, and the ring timing is rotated along the circular seal groove by the exhaust timing changing means, so that the end portion of the exhaust passage is delayed in the rotational direction of the rotor. There is proposed a rotary fluid machine characterized in that the exhaust timing is changed by changing the position of.
【0006】上記構成によれば、外周面に円周方向に延
びる切欠を形成したリングシールを排気タイミング変更
手段でケーシングの円形シール溝に沿って回転させる
と、前記切欠と円形シール溝との間に形成された排気通
路が回転し、排気通路のロータの回転方向進み側の端部
が排気ポートに連通した状態で、該排気通路のロータの
回転方向遅れ側の端部の位置が変化する。その結果、ロ
ータと共に回転するベーン室が排気通路を介して排気ポ
ートに連通するタイミングが変化し、排気タイミングの
変更が可能になる。According to the above-mentioned structure, when the ring seal having the notch extending in the circumferential direction on the outer peripheral surface is rotated along the circular seal groove of the casing by the exhaust timing changing means, the gap is formed between the notch and the circular seal groove. The position of the end of the exhaust passage on the side in the rotation direction lag is changed in a state where the exhaust passage formed in the section rotates and the end of the rotor in the rotation direction on the advance side of the rotor communicates with the exhaust port. As a result, the timing at which the vane chamber rotating with the rotor communicates with the exhaust port via the exhaust passage changes, and the exhaust timing can be changed.
【0007】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、排気タイミング変更手段はリ
ングシールの回転角を無段階に調整可能であることを特
徴とする回転流体機械が提案される。Further, according to the invention described in claim 2,
In addition to the structure of claim 1, there is proposed a rotary fluid machine characterized in that the exhaust timing changing means can adjust the rotation angle of the ring seal steplessly.
【0008】上記構成によれば、排気タイミング変更手
段によりリングシールの回転角が無段階に調整されるの
で、排気タイミングを無段階に変更することができる。According to the above construction, since the rotation angle of the ring seal is adjusted steplessly by the exhaust timing changing means, the exhaust timing can be changed steplessly.
【0009】尚、実施例の蒸気および水はそれぞれ本発
明の気相作動媒体および液相作動媒体に対応する。The steam and water in the examples correspond to the vapor-phase working medium and the liquid-phase working medium of the present invention, respectively.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1〜図17は本発明の第1実施
例を示すもので、図1は内燃機関の廃熱回収装置の概略
図、図2は図4の2−2線断面図に相当する膨張機の縦
断面図、図3は図2の軸線周りの拡大断面図、図4は図
2の4−4線断面図、図5は図2の5−5線断面図、図
6は図2の6−6線断面図、図7は図5の7−7線断面
図、図8は図5の8−8線断面図、図9は図8の9−9
線断面図、図10は図3の10−10線断面図、図11
はロータの分解斜視図、図12はロータの潤滑水分配部
の分解斜視図、図13はロータチャンバおよびロータの
断面形状を示す模式図、図14はリングシールの正面
図、図15は図7の15部拡大図、図16は図14の1
6−16線拡大断面図、図17は前記図14に対応する
作用説明図である。1 to 17 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic view of a waste heat recovery system for an internal combustion engine, and FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an expander corresponding to the drawing, FIG. 3 is an enlarged sectional view around the axis of FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2, and FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. 6 is a sectional view taken along line 6-6 of FIG. 2, FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 of FIG. 5, FIG. 8 is a sectional view taken along line 8-8 of FIG. 5, and FIG. 9 is sectional view 9-9 of FIG.
11 is a sectional view taken along line 10-10 of FIG.
FIG. 12 is an exploded perspective view of the rotor, FIG. 12 is an exploded perspective view of a lubricating water distributor of the rotor, FIG. 13 is a schematic view showing a cross-sectional shape of the rotor chamber and the rotor, FIG. 14 is a front view of the ring seal, and FIG. FIG. 15 is an enlarged view of 15 parts of FIG.
FIG. 6 is an enlarged sectional view taken along line 6-16, and FIG. 17 is an operation explanatory view corresponding to FIG.
【0011】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)を気化させた高温高圧
状態の蒸気を発生する蒸発器3と、その蒸気の膨張によ
って出力を発生する膨張機4と、その膨張機4において
圧力エネルギーを機械エネルギーに変換して温度および
圧力が降下した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)を加圧して再度蒸発器3に供給す
る供給ポンプ6とを有する。In FIG. 1, a waste heat recovery device 2 for an internal combustion engine 1 uses a waste heat (for example, exhaust gas) of the internal combustion engine 1 as a heat source to vaporize a high-pressure liquid (for example, water) in a high-temperature and high-pressure state. And an expander 4 that generates an output by expansion of the vapor, and a condenser 5 that converts pressure energy into mechanical energy in the expander 4 to liquefy vapor whose temperature and pressure have dropped. , A supply pump 6 that pressurizes the liquid (for example, water) from the condenser 5 and supplies it to the evaporator 3 again.
【0012】図2および図3に示すように、膨張機4の
ケーシング11は金属製の第1、第2ケーシング半体1
2,13より構成される。第1、第2ケーシング半体1
2,13は、協働してロータチャンバ14を構成する本
体部12a,13aと、それら本体部12a,13aの
外周に一体に連なる円形フランジ12b,13bとより
なり、両円形フランジ12b,13bが金属ガスケット
15を介して結合される。第1ケーシング半体12の外
面は深い鉢形をなす中継チャンバ外壁16により覆われ
ており、その外周に一体に連なる円形フランジ16aが
第1ケーシング半体12の円形フランジ12bの左側面
に重ね合わされる。第2ケーシング半体13の外面は、
膨張機4の出力を外部に伝達するマグネットカップリン
グ(図示せず)を収納する排気チャンバ外壁17により
覆われており、その外周に一体に連なる円形フランジ1
7aが第2ケーシング半体13の円形フランジ13bの
右側面に重ね合わされる。そして前記4個の円形フラン
ジ12b,13b,16a,17aは、円周方向に配置
された複数本のボルト18…で共締めされる。中継チャ
ンバ外壁16および第1ケーシング半体12間に中継チ
ャンバ19が区画され、排気チャンバ外壁17および第
2ケーシング半体13間に排気チャンバ20が区画され
る。排気チャンバ外壁17には,膨張機4で仕事を終え
た降温降圧蒸気を凝縮器5に導く排出口(図示せず)が
設けられる。As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the casing 11 of the expander 4 is made of metal first and second casing halves 1.
It is composed of 2 and 13. First and second casing halves 1
2 and 13 are composed of main body portions 12a and 13a that cooperate with each other to form the rotor chamber 14, and circular flanges 12b and 13b that are integrally connected to the outer peripheries of the main body portions 12a and 13a. It is connected via the metal gasket 15. The outer surface of the first casing half body 12 is covered with a deep pot-shaped outer wall 16 of the relay chamber, and a circular flange 16a integrally connected to the outer periphery of the first casing half body 12 is superposed on the left side surface of the circular flange 12b of the first casing half body 12. . The outer surface of the second casing half 13 is
A circular flange 1 that is covered with an outer wall 17 of an exhaust chamber that houses a magnetic coupling (not shown) that transmits the output of the expander 4 to the outside, and is integrally connected to the outer periphery thereof.
7a is superposed on the right side surface of the circular flange 13b of the second casing half body 13. The four circular flanges 12b, 13b, 16a, 17a are fastened together by a plurality of bolts 18 arranged in the circumferential direction. The relay chamber 19 is partitioned between the relay chamber outer wall 16 and the first casing half body 12, and the exhaust chamber 20 is partitioned between the exhaust chamber outer wall 17 and the second casing half body 13. The exhaust chamber outer wall 17 is provided with an exhaust port (not shown) that guides the temperature-lowered step-down steam that has finished work in the expander 4 to the condenser 5.
【0013】両ケーシング半体12,13の本体部12
a,13aは左右外方へ突出する中空軸受筒12c,1
3cを有しており、それら中空軸受筒12c,13c
に、中空部21aを有する回転軸21が一対の軸受部材
22,23を介して回転可能に支持される。これによ
り、回転軸21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。Body portion 12 of both casing halves 12, 13.
a and 13a are hollow bearing cylinders 12c and 1 that protrude outward to the left and right.
3c, and these hollow bearing cylinders 12c, 13c
The rotary shaft 21 having the hollow portion 21a is rotatably supported by the pair of bearing members 22 and 23. As a result, the axis L of the rotary shaft 21 passes through the intersection of the major axis and the minor axis in the rotor chamber 14 having a substantially elliptical shape.
【0014】第2ケーシング半体13の右端に螺合する
潤滑水導入部材24の内部にシールブロック25が収納
されてナット26で固定される。シールブロック25の
内部に回転軸21の右端の小径部21bが支持されてお
り、シールブロック25および小径部21b間に一対の
シール部材27,27が配置され、シールブロック25
および潤滑水導入部材24間に一対のシール部材28,
28が配置され、更に潤滑水導入部材24および第2ケ
ーシング半体13間にシール部材29が配置される。ま
た第2ケーシング半体13の中空軸受筒13cの外周に
形成された凹部にフィルター30が嵌合し、第2ケーシ
ング半体13に螺合するフィルターキャップ31により
抜け止めされる。フィルターキャップ31および第2ケ
ーシング半体13間に一対のシール部材32,33が設
けられる。A seal block 25 is housed inside a lubricating water introducing member 24 which is screwed into the right end of the second casing half 13 and is fixed by a nut 26. The small diameter portion 21b at the right end of the rotary shaft 21 is supported inside the seal block 25, and a pair of seal members 27, 27 are arranged between the seal block 25 and the small diameter portion 21b.
And a pair of sealing members 28 between the lubricating water introducing members 24,
28 is arranged, and further, a seal member 29 is arranged between the lubricating water introducing member 24 and the second casing half body 13. Further, the filter 30 is fitted in the recess formed in the outer periphery of the hollow bearing cylinder 13c of the second casing half body 13, and is prevented from coming off by the filter cap 31 screwed into the second casing half body 13. A pair of seal members 32 and 33 are provided between the filter cap 31 and the second casing half 13.
【0015】図4および図13から明らかなように、疑
似楕円状を成すロータチャンバ14の内部に、円形を成
すロータ41が回転自在に収納される。ロータ41は回
転軸21の外周に嵌合して一体に結合されており、回転
軸21の軸線Lに対してロータ41の軸線およびロータ
チャンバ14の軸線は一致している。軸線L方向に見た
ロータチャンバ14の形状は4つの頂点を丸めた菱形に
類似した疑似楕円状であり、その長径DLと短径DSと
を備える。軸線L方向に見たロータ41の形状は真円で
あり、ロータチャンバ14の短径DSよりも僅かに小さ
い直径DRを備える。As is apparent from FIGS. 4 and 13, a rotor 41 having a circular shape is rotatably housed inside the rotor chamber 14 having a pseudo elliptical shape. The rotor 41 is fitted onto the outer circumference of the rotary shaft 21 and is integrally coupled, and the axis line of the rotor 41 and the axis line of the rotor chamber 14 coincide with the axis line L of the rotary shaft 21. The shape of the rotor chamber 14 as viewed in the direction of the axis L is a pseudo ellipse similar to a rhombus with four vertices rounded, and has its major axis DL and minor axis DS. The shape of the rotor 41 when viewed in the direction of the axis L is a perfect circle, and has a diameter DR slightly smaller than the minor diameter DS of the rotor chamber 14.
【0016】軸線Lと直交する方向に見たロータチャン
バ14およびロータ41の断面形状は何れも陸上競技の
トラック状を成している。即ち、ロータチャンバ14の
断面形状は、距離dを存して平行に延びる一対の平坦面
14a,14aと、これら平坦面14a,14aの外周
を滑らかに接続する中心角180°の円弧面14bとか
ら構成され、同様にロータ41の断面形状は、距離dを
存して平行に延びる一対の平坦面41a,41aと、こ
れら平坦面41a,41aの外周を滑らかに接続する中
心角180°の円弧面41bとから構成される。従っ
て、ロータチャンバ14の平坦面14a,14aとロー
タ41の平坦面41a,41aとは相互に接触し、ロー
タチャンバ14内周面とロータ41外周面との間には三
日月形を成す一対の空間(図4参照)が形成される。The cross-sectional shapes of the rotor chamber 14 and the rotor 41 when viewed in the direction orthogonal to the axis L are track-like for athletics. That is, the cross-sectional shape of the rotor chamber 14 includes a pair of flat surfaces 14a, 14a extending in parallel at a distance d, and an arc surface 14b having a central angle of 180 ° that smoothly connects the outer circumferences of the flat surfaces 14a, 14a. Similarly, the rotor 41 has a sectional shape of a pair of flat surfaces 41a, 41a extending in parallel at a distance d, and an arc having a central angle of 180 ° for smoothly connecting the outer circumferences of the flat surfaces 41a, 41a. And a surface 41b. Therefore, the flat surfaces 14a, 14a of the rotor chamber 14 and the flat surfaces 41a, 41a of the rotor 41 are in contact with each other, and a pair of crescent-shaped spaces are formed between the inner peripheral surface of the rotor chamber 14 and the outer peripheral surface of the rotor 41. (See FIG. 4) is formed.
【0017】次に、図3〜図6および図11を参照して
ロータ41の構造を詳細に説明する。Next, the structure of the rotor 41 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6 and FIG.
【0018】ロータ41は回転軸21の外周に一体に形
成されたロータコア42と、ロータコア42の周囲を覆
うように固定されてロータ41の外郭を構成する12個
のロータセグメント43…とから構成される。ロータコ
ア42にセラミック(またはカーボン)製の12本のシ
リンダ44…が30°間隔で放射状に装着されてクリッ
プ45…で抜け止めされる。各々のシリンダ44の内端
には小径部44aが突設されており、小径部44aの基
端はCシール46を介してスリーブ84との間をシール
される。小径部44aの先端は中空のスリーブ84の外
周面に嵌合しており、シリンダボア44bは小径部44
aおよび回転軸21を貫通する12個の第3蒸気通路S
3…を介して該回転軸21の内部の第1、第2蒸気通路
S1;S2,S2に連通する。各々のシリンダ44の内
部にはセラミック製のピストン47が摺動自在に嵌合す
る。ピストン47が最も半径方向内側に移動するとシリ
ンダボア44bの内部に完全に退没し、最も半径方向外
側に移動すると全長の約半分がシリンダボア44bの外
部に突出する。The rotor 41 is composed of a rotor core 42 integrally formed on the outer circumference of the rotary shaft 21, and twelve rotor segments 43 ... Which are fixed so as to cover the periphery of the rotor core 42 and form the outer shell of the rotor 41. It Twelve ceramic (or carbon) cylinders 44 ... Are radially attached to the rotor core 42 at intervals of 30.degree. A small-diameter portion 44a is provided so as to project from the inner end of each cylinder 44, and the base end of the small-diameter portion 44a is sealed between the sleeve 84 and the C-seal 46. The tip of the small-diameter portion 44a is fitted to the outer peripheral surface of the hollow sleeve 84, and the cylinder bore 44b has the small-diameter portion 44a.
a and 12 third steam passages S penetrating the rotating shaft 21
3 to communicate with the first and second steam passages S1; S2, S2 inside the rotary shaft 21. A ceramic piston 47 is slidably fitted inside each cylinder 44. When the piston 47 moves to the innermost side in the radial direction, it completely retracts inside the cylinder bore 44b, and when it moves to the outermost side in the radial direction, about half of its entire length projects to the outside of the cylinder bore 44b.
【0019】各々のロータセグメント43は30°の中
心角を有する中空の楔状部材であって、ロータチャンバ
14の一対の平坦面14a,14aに対向する面には軸
線Lを中心として円弧状に延びる2本のリセス43a,
43bが形成されており、このリセス43a,43bの
中央に潤滑水噴出口43c,43dが開口する。またロ
ータセグメント43の端面、つまり後述するベーン48
に対向する面には4個の潤滑水噴出口43e,43e;
43f,43fが開口する。Each rotor segment 43 is a hollow wedge-shaped member having a central angle of 30 °, and a surface of the rotor chamber 14 facing the pair of flat surfaces 14a, 14a extends in an arc shape about the axis L. Two recesses 43a,
43b is formed, and the lubricating water jet ports 43c and 43d are opened at the centers of the recesses 43a and 43b. In addition, the end surface of the rotor segment 43, that is, the vane 48 described later.
The four lubricating water jets 43e, 43e on the surface facing
43f and 43f open.
【0020】ロータ41の組み立ては次のようにして行
なわれる。予めシリンダ44…、クリップ45…および
Cシール46…組み付けたロータコア42の外周に12
個のロータセグメント43…を嵌合させ、隣接するロー
タセグメント43…間に形成された12個のベーン溝4
9…にベーン48…を嵌合させる。このとき、ベーン4
8…およびロータセグメント43…間に所定のクリアラ
ンスを形成すべく、ベーン48…の両面に所定厚さのシ
ムを介在させておく。この状態で、治具を用いてロータ
セグメント43…およびベーン48…をロータコア42
に向けて半径方向内向きに締めつけ、ロータコア42に
対してロータセグメント43…を精密に位置決めした
後、各々のロータセグメント43…を仮止めボルト50
…(図8参照)でロータコア42に仮り止めする。続い
て各々のロータセグメント43にロータコア42を貫通
する2個のノックピン孔51,51を共加工し、それら
ノックピン孔51,51に4本のノックピン52…を圧
入してロータコア42にロータセグメント43…を結合
する。The rotor 41 is assembled as follows. The cylinder 44, the clip 45, and the C-seal 46 are attached to the outer periphery of the rotor core 42 in advance.
12 rotor vanes 4 formed between adjacent rotor segments 43 ... by fitting the rotor segments 43 ...
Fit the vanes 48 ... to 9 ... At this time, vane 4
In order to form a predetermined clearance between 8 and the rotor segments 43, shims having a predetermined thickness are provided on both sides of the vanes 48. In this state, a jig is used to attach the rotor segments 43 and the vanes 48 to the rotor core 42.
To the rotor core 42, the rotor segments 43 ... Are precisely positioned with respect to the rotor core 42, and then the rotor segments 43 ...
... (see FIG. 8) to temporarily fix the rotor core 42. Subsequently, two knock pin holes 51, 51 penetrating the rotor core 42 are co-machined in each rotor segment 43, and four knock pins 52 ... Are press-fitted into these knock pin holes 51, 51 to press the rotor segment 43 into the rotor segment 43. To join.
【0021】図8、図9および図12から明らかなよう
に、ロータセグメント43およびロータコア42を貫通
する貫通孔53が2個のノックピン孔51,51の間に
形成されており、この貫通孔53の両端にそれぞれ凹部
54,54が形成される。貫通孔53の内部には2本の
パイプ部材55,56がシール部材57〜60を介して
嵌合するとともに、各々の凹部54内にオリフィス形成
プレート61および潤滑水分配部材62が嵌合してナッ
ト63で固定される。オリフィス形成プレート61およ
び潤滑水分配部材62は、オリフィス形成プレート61
のノックピン孔61a,61aを貫通して潤滑水分配部
材62のノックピン孔62a,62aに嵌合する2本の
ノックピン64,64でロータセグメント43に対して
回り止めされ、かつ潤滑水分配部材62およびナット6
3間はOリング65によりシールされる。As is apparent from FIGS. 8, 9 and 12, a through hole 53 penetrating the rotor segment 43 and the rotor core 42 is formed between the two knock pin holes 51, 51, and the through hole 53 is formed. Concave portions 54, 54 are formed at both ends of, respectively. Two pipe members 55 and 56 are fitted inside the through hole 53 via seal members 57 to 60, and an orifice forming plate 61 and a lubricating water distribution member 62 are fitted in the respective recesses 54. It is fixed with a nut 63. The orifice forming plate 61 and the lubricating water distribution member 62 are
Of the knocking pin holes 61a, 61a of the lubricating water distributing member 62 fitted into the knocking pin holes 62a, 62a of the lubricating water distributing member 62 are prevented from rotating with respect to the rotor segment 43, and the lubricating water distributing member 62 and Nut 6
An O-ring 65 seals between the three.
【0022】一方のパイプ部材55の外端部に形成され
た小径部55aは貫通孔55bを介してパイプ部材55
の内部の第6水通路W6に連通し、かつ小径部55aは
潤滑水分配部材62の一側面に形成した放射状の分配溝
62bに連通する。潤滑水分配部材62の分配溝62b
は6つの方向に延びており、その先端がオリフィス形成
プレート61の6個のオリフィス61b,61b;61
c,61c;61d,61dに連通する。他方のパイプ
部材56の外端部に設けらられたオリフィス形成プレー
ト61、潤滑水分配部材62およびナット63の構造
は、前述したオリフィス形成プレート61、潤滑水分配
部材62およびナット63の構造と同一である。The small-diameter portion 55a formed on the outer end portion of one pipe member 55 is provided with a pipe member 55 through a through hole 55b.
The small diameter portion 55a communicates with the sixth water passage W6 in the inside, and communicates with a radial distribution groove 62b formed on one side surface of the lubricating water distribution member 62. Distribution groove 62b of the lubricating water distribution member 62
Extend in six directions, and the tips of the six orifices 61b, 61b of the orifice forming plate 61;
c, 61c; communicates with 61d, 61d. The structures of the orifice forming plate 61, the lubricating water distribution member 62, and the nut 63 provided at the outer end portion of the other pipe member 56 are the same as the structures of the orifice forming plate 61, the lubricating water distribution member 62, and the nut 63 described above. Is.
【0023】そしてオリフィス形成プレート61の2個
のオリフィス61b,61bの下流側は、ロータセグメ
ント43の内部に形成した第7水通路W7,W7を介し
て、ベーン48に対向するように開口する前記2個の潤
滑水噴出口43e,43eに連通し、他の2個のオリフ
ィス61c,61cの下流側は、ロータセグメント43
の内部に形成した第8水通路W8,W8を介して、ベー
ン48に対向するように開口する前記2個の潤滑水噴出
口43f,43fに連通し、更に他の2個のオリフィス
61d,61dの下流側は、ロータセグメント43の内
部に形成した第9水通路W9,W9を介して、ロータチ
ャンバ14に対向するように開口する前記2個の潤滑水
噴出口43c,43dに連通する。The downstream side of the two orifices 61b, 61b of the orifice forming plate 61 is opened so as to face the vane 48 via the seventh water passages W7, W7 formed inside the rotor segment 43. The rotor segment 43 is connected to the two lubricating water jet ports 43e and 43e, and the downstream side of the other two orifices 61c and 61c is the rotor segment 43.
Via the eighth water passages W8, W8 formed inside of the above, communicating with the two lubricating water jet openings 43f, 43f opening so as to face the vanes 48, and further two other orifices 61d, 61d. The downstream side of the above is communicated with the two lubricating water jet outlets 43c and 43d opened so as to face the rotor chamber 14 via the ninth water passages W9 and W9 formed inside the rotor segment 43.
【0024】図5を併せて参照すると明らかなように、
シリンダ44の外周に一対のOリング66,66で区画
された環状溝67が形成されており、一方のパイプ部材
55の内部に形成した第6水通路W6は、そのパイプ部
材55を貫通する4個の貫通孔55c…およびロータコ
ア42の内部に形成した第10水通路W10を介して前
記環状溝67に連通する。そして環状溝67はオリフィ
ス44cを介してシリンダボア44bおよびピストン4
7の摺動面に連通する。シリンダ44のオリフィス44
cの位置は、ピストン47が上死点および下死点間を移
動するときに、そのピストン47の摺動面から外れない
位置に設定されている。As will be apparent by referring to FIG. 5 together,
An annular groove 67 defined by a pair of O-rings 66, 66 is formed on the outer periphery of the cylinder 44, and a sixth water passage W6 formed inside one of the pipe members 55 penetrates the pipe member 55. The individual through holes 55c and the tenth water passage W10 formed inside the rotor core 42 communicate with the annular groove 67. Then, the annular groove 67 is connected to the cylinder bore 44b and the piston 4 via the orifice 44c.
It communicates with the sliding surface of 7. Orifice 44 of cylinder 44
The position of c is set to a position that does not come off from the sliding surface of the piston 47 when the piston 47 moves between the top dead center and the bottom dead center.
【0025】図3および図9から明らかなように、潤滑
水導入部材24に形成した第1水通路W1は、シールブ
ロック25に形成した第2水通路W2、回転軸21の小
径部21bに形成した第3水通路W3…、回転軸21の
中心に嵌合する水通路形成部材68の外周に形成した環
状溝68a、回転軸21に形成した第4水通路W4、ロ
ータコア42およびロータセグメント43に跨がるパイ
プ部材69およびロータセグメント43の半径方向内側
のノックピン52を迂回するように形成した第5水通路
W5,W5を介して、前記一方のパイプ部材55の小径
部55aに連通する。As is apparent from FIGS. 3 and 9, the first water passage W1 formed in the lubricating water introducing member 24 is formed in the second water passage W2 formed in the seal block 25 and the small diameter portion 21b of the rotary shaft 21. The third water passage W3 ..., the annular groove 68a formed on the outer periphery of the water passage forming member 68 fitted to the center of the rotating shaft 21, the fourth water passage W4 formed on the rotating shaft 21, the rotor core 42 and the rotor segment 43. It communicates with the small diameter portion 55a of the one pipe member 55 via fifth water passages W5, W5 formed so as to bypass the straddling pipe member 69 and the knock pin 52 on the radially inner side of the rotor segment 43.
【0026】図7、図9および図11に示すように、ロ
ータ41の隣接するロータセグメント43…間に放射方
向に延びる12個のベーン溝49…が形成されており、
これらベーン溝49…に板状のベーン48…がそれぞれ
摺動自在に嵌合する。各々のベーン48はロータチャン
バ14の平行面14a,14aに沿う平行面48a,4
8aと、ロータチャンバ14の円弧面14bに沿う円弧
面48bと、両平行面48a,48a間に位置する切欠
48cとを備えて概略U字状に形成されており、両平行
面48a,48aから突出する一対の支軸48d,48
dにローラベアリング構造のローラ71,71が回転自
在に支持される。As shown in FIGS. 7, 9 and 11, twelve vane grooves 49 extending radially are formed between the adjacent rotor segments 43 of the rotor 41.
The plate-shaped vanes 48 are slidably fitted in the vane grooves 49. Each vane 48 has parallel surfaces 48 a, 4 along the parallel surfaces 14 a, 14 a of the rotor chamber 14.
8a, a circular arc surface 48b along the circular arc surface 14b of the rotor chamber 14, and a notch 48c located between the parallel surfaces 48a, 48a, and is formed in a substantially U-shape from the parallel surfaces 48a, 48a. A pair of protruding support shafts 48d, 48
The rollers 71, 71 having a roller bearing structure are rotatably supported by d.
【0027】ベーン48の円弧面48bにはU字状に形
成された合成樹脂製のシール部材72が保持されてお
り、このシール部材72の先端はベーン48の円弧面4
8bから僅かに突出してロータチャンバ14の円弧面1
4bに摺接する。ベーン48の両側面には各々2個のリ
セス48e,48eが形成されており、これらリセス4
8e,48eは、ロータセグメント43の端面に開口す
る半径方向内側の2個の潤滑水噴出口43e,43eに
対向する。ベーン48の切欠48cの中央に半径方向内
向きに突設したピストン受け部材73が、ピストン47
の半径方向外端に当接する。A U-shaped synthetic resin sealing member 72 is held on the arc surface 48b of the vane 48, and the tip of the sealing member 72 has an arc surface 4 of the vane 48.
8b slightly projecting from the circular arc surface 1 of the rotor chamber 14
Sliding contact with 4b. Two recesses 48e and 48e are formed on both side surfaces of the vane 48, respectively.
8e and 48e are opposed to the two lubricating water jet outlets 43e and 43e on the inner side in the radial direction, which are open at the end surface of the rotor segment 43. A piston receiving member 73 protruding inward in the radial direction is provided at the center of the notch 48 c of the vane 48, and
Abuts on the radially outer end of the.
【0028】図4から明らかなように、第1、第2ケー
シング半体12,13により区画されるロータチャンバ
14の平坦面14a,14aには、4つの頂点を丸めた
菱形に類似した疑似楕円状の環状溝74,74が凹設さ
れており、両環状溝74,74に各々のベーン48の一
対のローラ71,71が転動自在に係合する。これら環
状溝74,74およびロータチャンバ14の円弧面14
b間の距離は全周に亘り一定である。従って、ロータ4
1が回転するとローラ71,71を環状溝74,74に
案内されたベーン48がベーン溝49内を半径方向に往
復動し、ベーン48の円弧面48bに装着したシール部
材72が一定量だけ圧縮された状態でロータチャンバ1
4の円弧面14bに沿って摺動する。これにより、ロー
タチャンバ14およびベーン48…が直接固体接触する
のを防止し、摺動抵抗の増加や摩耗の発生を防止しなが
ら、隣接するベーン48…間に区画されるベーン室75
…を確実にシールすることができる。As is apparent from FIG. 4, the flat surfaces 14a, 14a of the rotor chamber 14 defined by the first and second casing halves 12, 13 have pseudo ellipses similar to a rhombus with four vertices rounded. Annular grooves 74, 74 are recessed, and the pair of rollers 71, 71 of each vane 48 are rotatably engaged with both annular grooves 74, 74. These circular grooves 74, 74 and the circular arc surface 14 of the rotor chamber 14.
The distance between b is constant over the entire circumference. Therefore, the rotor 4
When 1 rotates, the vanes 48 guided by the rollers 71, 71 in the annular grooves 74, 74 reciprocate in the vane groove 49 in the radial direction, and the sealing member 72 mounted on the arc surface 48b of the vane 48 is compressed by a certain amount. Rotor chamber 1
It slides along the circular arc surface 14b. This prevents the rotor chambers 14 and the vanes 48 from coming into direct solid contact with each other, and prevents the increase of sliding resistance and the occurrence of wear, while the vane chambers 75 partitioned between the adjacent vanes 48.
Can reliably seal ...
【0029】図2、図7、図8および図15から明らか
なように、ロータチャンバ14の平坦面14a,14a
には、前記環状溝74,74の外側を囲むように一対の
円形シール溝76,76が形成される。2個の円形シー
ル溝76,76には、それぞれ2個のOリング77,7
8を備えた一対のリングシール79,79′が摺動自在
に嵌合しており、それらのシール面は各々のロータセグ
メント43に形成したリセス43a,43b(図4参
照)に対向している。第1ケーシング半体12側のリン
グシール79はノックピン80で回り止めされており、
第2ケーシング半体13側のリングシール79′は排気
タイミング変更手段70により円形シール溝76に沿っ
て回転駆動される。As is apparent from FIGS. 2, 7, 8 and 15, the flat surfaces 14a, 14a of the rotor chamber 14 are shown.
A pair of circular seal grooves 76, 76 are formed on the outer peripheral surface of the annular groove 74, 74 so as to surround the outer sides of the annular grooves 74, 74. Two O-rings 77 and 7 are provided in the two circular seal grooves 76 and 76, respectively.
A pair of ring seals 79, 79 'provided with 8 are slidably fitted, and their sealing surfaces face recesses 43a, 43b (see FIG. 4) formed in each rotor segment 43. . The ring seal 79 on the first casing half 12 side is locked by a knock pin 80,
The ring seal 79 ′ on the second casing half 13 side is rotationally driven along the circular seal groove 76 by the exhaust timing changing means 70.
【0030】各々のリングシール79,79′は金属製
の本体部79aと、本体部79aのロータ41に対向す
る面に接着されたカーボン製のライニング79bとを備
えており、更に第2ケーシング半体13側のリングシー
ル79′は、その外周面の直径方向に離間する2か所
に、一方のOリング77の近傍からライニング79bの
摺動面までの範囲に円弧状の切欠79cが形成される。
従って、リングシール79′が円形シール溝76に嵌合
した状態で、リングシール79′および円形シール溝7
6間に円弧状の排気通路93が形成される。また排気ポ
ート91…が開口する凹部13dが形成された範囲にお
いて、ケーシング11の内面に円形シール溝76の半径
方向外側に臨む凹部11aが形成される。Each of the ring seals 79, 79 'is provided with a metal main body 79a and a carbon lining 79b adhered to the surface of the main body 79a facing the rotor 41, and the second casing half. The ring seal 79 'on the body 13 side is provided with arcuate cutouts 79c at two locations diametrically spaced from each other on the outer peripheral surface thereof in the range from the vicinity of one O-ring 77 to the sliding surface of the lining 79b. It
Therefore, with the ring seal 79 'fitted in the circular seal groove 76, the ring seal 79' and the circular seal groove 7 are
An arc-shaped exhaust passage 93 is formed between the six. Further, in the area where the recess 13d where the exhaust ports 91 ... Are opened is formed, a recess 11a is formed on the inner surface of the casing 11 so as to face the circular seal groove 76 radially outward.
【0031】排気タイミング変更手段70により、リン
グシール79′は円形シール溝76の内部で所定角度範
囲に亘って回転可能である。排気タイミング変更手段7
0は、第2ケーシング半体13に設けたモータ94と、
モータ94の出力軸に設けたウオーム95と、第2ケー
シング半体13に支持した中間軸96と、中間軸96の
一端に設けられて前記ウオーム95に噛合するウオーム
ホイール97と、中間軸96の他端に設けられた駆動ギ
ヤ98と、リングシール79′の外周の一部に形成され
た従動ギヤ79dとで構成される。従って、モータ94
を駆動するとウオーム95、ウオームホイール97、中
間軸96、駆動ギヤ98および従動ギヤ79dを介して
リングシール79′が回転し、その回転位置を任意に変
更することができる。そしてリングシール79′が回転
したとき、排気通路93のロータ41の回転方向Rの進
み側端部は、常にケーシング11の凹部11aに臨んで
おり、排気通路93の回転方向Rの遅れ側端部は、ケー
シング11の排気ポート91…および吸気ポート90…
間にあって位相が変化する。By the exhaust timing changing means 70, the ring seal 79 'can rotate within the circular seal groove 76 over a predetermined angle range. Exhaust timing changing means 7
0 is a motor 94 provided in the second casing half 13 and
A worm 95 provided on the output shaft of the motor 94, an intermediate shaft 96 supported by the second casing half body 13, a worm wheel 97 provided at one end of the intermediate shaft 96 and meshing with the worm 95, and an intermediate shaft 96 It comprises a drive gear 98 provided at the other end and a driven gear 79d formed on a part of the outer circumference of the ring seal 79 '. Therefore, the motor 94
When is driven, the ring seal 79 'is rotated via the worm 95, the worm wheel 97, the intermediate shaft 96, the drive gear 98 and the driven gear 79d, and the rotational position can be arbitrarily changed. When the ring seal 79 ′ rotates, the leading end of the exhaust passage 93 in the rotation direction R of the rotor 41 always faces the recess 11a of the casing 11, and the trailing end of the exhaust passage 93 in the rotation direction R is located. Are exhaust ports 91 ... And intake ports 90 ... of the casing 11.
The phase changes in time.
【0032】図2、図3および図10から明らかなよう
に、中継チャンバ外壁16の中心に開口16bが形成さ
れており、軸線L上に配置された固定軸支持部材81の
ボス部81aが前記開口16bの内面に複数のボルト8
2…で固定され、かつナット83で第1ケーシング半体
12に固定される。回転軸21の中空部21aにはセラ
ミックで円筒状に形成したスリーブ84が固定されてお
り、このスリーブ84の内周面に固定軸支持部材81と
一体化された固定軸85の外周面が相対回転自在に嵌合
する。固定軸85の左端は第1ケーシング半体12との
間をシール部材86によりシールされ、固定軸85の右
端は回転軸21との間をシール部材87によりシールさ
れる。As is apparent from FIGS. 2, 3 and 10, an opening 16b is formed in the center of the outer wall 16 of the relay chamber, and the boss portion 81a of the fixed shaft support member 81 arranged on the axis L is the above-mentioned. A plurality of bolts 8 are provided on the inner surface of the opening 16b.
2 and is fixed to the first casing half 12 with a nut 83. A cylindrical sleeve 84 made of ceramic is fixed to the hollow portion 21a of the rotary shaft 21, and an outer peripheral surface of a fixed shaft 85 integrated with the fixed shaft support member 81 is opposed to an inner peripheral surface of the sleeve 84. It fits freely. The left end of the fixed shaft 85 is sealed with the first casing half 12 by a seal member 86, and the right end of the fixed shaft 85 is sealed with the rotary shaft 21 by a seal member 87.
【0033】軸線L上に配置された固定軸支持部材81
の内部に蒸気供給パイプ88が嵌合してナット89で固
定されており、この蒸気供給パイプ88の右端は固定軸
85の中心に圧入される。固定軸85の中心には蒸気供
給パイプ88に連なる第1蒸気通路S1が軸方向に形成
され、また固定軸85には一対の第2蒸気通路S2,S
2が180°の位相差をもって半径方向に貫通する。前
述したように、回転軸21に固定したロータ41に30
°間隔で保持された12個のシリンダ44…の小径部4
4a…およびスリーブ84を12本の第3蒸気通路S3
…が貫通しており、これら第3蒸気通路S3…の半径方
向内端部は、前記第2蒸気通路S2,S2の半径方向外
端部に連通可能に対向する。Fixed shaft support member 81 arranged on the axis L
A steam supply pipe 88 is fitted inside and fixed by a nut 89, and the right end of the steam supply pipe 88 is press-fitted into the center of a fixed shaft 85. A first steam passage S1 is formed in the axial direction at the center of the fixed shaft 85 and is connected to the steam supply pipe 88, and the fixed shaft 85 has a pair of second steam passages S2, S.
2 penetrates in the radial direction with a phase difference of 180 °. As described above, the rotor 41 fixed to the rotary shaft 21 is
Small diameter part 4 of 12 cylinders 44 ...
4a ... and the sleeve 84 with twelve third steam passages S3
... pass through, and the radially inner ends of the third steam passages S3 are opposed to the radially outer ends of the second steam passages S2, S2 so as to communicate with each other.
【0034】固定軸85の外周面には一対の切欠85
a,85aが180°の位相差をもって形成されてお
り、これら切欠85a,85aは前記第3蒸気通路S3
…に連通可能である。切欠85a,85aと中継チャン
バ19とは、固定軸85に軸方向に形成した一対の第4
蒸気通路S4,S4と、固定軸支持部材81に軸方向に
形成した環状の第5蒸気通路S5と、固定軸支持部材8
1のボス部81a外周に開口する通孔81b…とを介し
て相互に連通する。A pair of notches 85 is formed on the outer peripheral surface of the fixed shaft 85.
a and 85a are formed with a phase difference of 180 °, and the notches 85a and 85a are formed in the third steam passage S3.
Can communicate with ... The notches 85 a, 85 a and the relay chamber 19 are formed by a pair of fourth axially formed on the fixed shaft 85.
The steam passages S4, S4, an annular fifth steam passage S5 formed in the fixed shaft support member 81 in the axial direction, and the fixed shaft support member 8
1 communicates with each other via through holes 81b ...
【0035】図2および図4に示すように、第1ケーシ
ング半体12および第2ケーシング半体13には、ロー
タチャンバ14の短径方向を基準にしてロータ41の回
転方向Rの進み側15°の位置に、放射方向に整列した
複数の吸気ポート90…が形成される。この吸気ポート
90…により、ロータチャンバ14の内部空間が中継チ
ャンバ19に連通する。また第2ケーシング半体13に
は、ロータチャンバ14の短径方向を基準にしてロータ
41の回転方向Rの遅れ側15°〜75°の位置に、複
数の排気ポート91…が形成される。この排気ポート9
1…により、ロータチャンバ14の内部空間が排気チャ
ンバ20に連通する。ベーン48…のシール部材72…
が排気ポート91…のエッジで傷付かないように、それ
ら排気ポート91…は第2ケーシング半体13の内部に
形成した浅い凹部13d,13dに開口する。As shown in FIGS. 2 and 4, the first casing half 12 and the second casing half 13 have a leading side 15 in the rotational direction R of the rotor 41 with reference to the minor axis direction of the rotor chamber 14. A plurality of intake ports 90, ..., which are aligned in the radial direction are formed at the positions of °. The intake port 90 ... Communicates the internal space of the rotor chamber 14 with the relay chamber 19. Further, a plurality of exhaust ports 91 ... Are formed in the second casing half body 13 at positions of 15 ° to 75 ° on the delay side of the rotation direction R of the rotor 41 with respect to the minor axis direction of the rotor chamber 14. This exhaust port 9
1, the internal space of the rotor chamber 14 communicates with the exhaust chamber 20. The sealing member 72 of the vane 48 ...
So as not to be damaged at the edges of the exhaust ports 91 ... Open to the shallow recesses 13d, 13d formed inside the second casing half body 13.
【0036】第2蒸気通路S2,S2および第3蒸気通
路S3…、並びに固定軸85の切欠85a,85aおよ
び第3蒸気通路S3…は、固定軸85および回転軸21
の相対回転により周期的に連通する回転バルブVを構成
する(図10参照)。The second steam passages S2, S2 and the third steam passage S3 ..., and the notches 85a, 85a of the fixed shaft 85 and the third steam passage S3 ... Are fixed shaft 85 and rotary shaft 21.
The rotary valve V that periodically communicates with each other is formed by relative rotation (see FIG. 10).
【0037】図2から明らかなように、第1、第2ケー
シング半体12,13の円形シール溝76,76に嵌合
するリングシール79,79′の背面に圧力室92,9
2が形成されており、第1、第2ケーシング半体12,
13に形成された第11水通路W11は、パイプよりな
る第12水通路W12および第13水通路W13を介し
て両圧力室92,92に連通し、両圧力室92,92に
加わった水圧でリングシール79,79′はロータ41
の側面に向けて付勢される。As is apparent from FIG. 2, the pressure chambers 92, 9 are formed on the back surfaces of the ring seals 79, 79 'which fit into the circular seal grooves 76, 76 of the first and second casing halves 12, 13.
2 is formed, and the first and second casing halves 12,
The eleventh water passage W11 formed in No. 13 communicates with both pressure chambers 92, 92 via a twelfth water passage W12 and a thirteenth water passage W13, which are pipes, and the water pressure applied to both pressure chambers 92, 92 The ring seals 79, 79 'are the rotor 41
Is urged toward the side of.
【0038】第11水通路W11は、パイプよりなる第
14水通路W14を介して環状のフィルター30の外周
面に連通し、フィルター30の内周面は第2ケーシング
半体13に形成した第15水通路W15を介して第2ケ
ーシング半体13に形成した第16水通路W16に連通
する。第16水通路W16に供給された水は固定軸85
およびスリーブ84の摺動面を潤滑する。またフィルタ
ー30の内周面から第17水通路W17を介して軸受部
材23の外周に供給された水は、軸受部材23を貫通す
るオリフィスを通して回転軸21の外周面を潤滑する。
一方、第11水通路W11からパイプよりなる第18水
通路W18を介して軸受部材22の外周に供給された水
は、軸受部材22を貫通するオリフィスを通して回転軸
21の外周面を潤滑した後に、固定軸85およびスリー
ブ84の摺動面を潤滑する。The eleventh water passage W11 communicates with the outer peripheral surface of the annular filter 30 through the fourteenth water passage W14 formed of a pipe, and the inner peripheral surface of the filter 30 is formed in the second casing half 13 in the fifteenth portion. The 16th water passage W16 formed in the 2nd casing half body 13 is open for free passage via water passage W15. The water supplied to the 16th water passage W16 has a fixed shaft 85.
And the sliding surface of the sleeve 84 is lubricated. Water supplied from the inner peripheral surface of the filter 30 to the outer peripheral surface of the bearing member 23 via the seventeenth water passage W17 lubricates the outer peripheral surface of the rotary shaft 21 through the orifice penetrating the bearing member 23.
On the other hand, the water supplied to the outer circumference of the bearing member 22 from the eleventh water passage W11 through the eighteenth water passage W18 made of a pipe lubricates the outer peripheral surface of the rotating shaft 21 through an orifice penetrating the bearing member 22, Lubricate the sliding surfaces of the fixed shaft 85 and the sleeve 84.
【0039】次に、上記構成を備えた本実施例の作用に
ついて説明する。Next, the operation of this embodiment having the above construction will be described.
【0040】先ず、膨張機4の作動について説明する。
図3において、蒸発器3からの高温高圧蒸気は蒸気供給
パイプ88、固定軸85の中心を通る第1蒸気通路S
1、固定軸85を半径方向に貫通する一対の第2蒸気通
路S2,S2とに供給される。図10において、ロータ
41および回転軸21と一体に矢印R方向に回転するス
リーブ84が固定軸85に対して所定の位相に達する
と、ロータチャンバ14の短径位置からロータ41の回
転方向Rの進み側に在る一対の第3蒸気通路S3,S3
が一対の第2蒸気通路S2,S2に連通し、第2蒸気通
路S2,S2の高温高圧蒸気が前記第3蒸気通路S3,
S3を経て一対のシリンダ44,44の内部に供給さ
れ、ピストン47,47を半径方向外側に押圧する。図
4において、これらピストン47,47に押圧されたベ
ーン48,48が半径方向外側に移動すると、ベーン4
8,48に設けた一対のローラ71,71と環状溝7
4,74との係合により、ピストン47,47の前進運
動がロータ41の回転運動に変換される。First, the operation of the expander 4 will be described.
In FIG. 3, the high-temperature and high-pressure steam from the evaporator 3 passes through the center of the steam supply pipe 88 and the fixed shaft 85 in the first steam passage S.
1, and is supplied to the pair of second steam passages S2 and S2 that penetrate the fixed shaft 85 in the radial direction. In FIG. 10, when the sleeve 84 that rotates integrally with the rotor 41 and the rotating shaft 21 in the arrow R direction reaches a predetermined phase with respect to the fixed shaft 85, the rotational direction R of the rotor 41 from the minor axis position of the rotor chamber 14 is changed. A pair of third steam passages S3, S3 on the leading side
Communicate with the pair of second steam passages S2, S2, and the high-temperature high-pressure steam in the second steam passages S2, S2 is connected to the third steam passage S3.
It is supplied to the inside of the pair of cylinders 44, 44 via S3 and presses the pistons 47, 47 radially outward. In FIG. 4, when the vanes 48, 48 pressed by these pistons 47, 47 move radially outward, the vanes 4
A pair of rollers 71, 71 and an annular groove 7 provided in 8, 48
By the engagement with 4, 74, the forward movement of the pistons 47, 47 is converted into the rotational movement of the rotor 41.
【0041】ロータ41の回転に伴って第2蒸気通路S
2,S2と前記第3蒸気通路S3,S3との連通が遮断
された後も、シリンダ44,44内の高温高圧蒸気が更
に膨張を続けることによりピストン47,47をなおも
前進させ、これによりロータ41の回転が続行される。
ベーン48,48がロータチャンバ14の長径位置に達
すると、対応するシリンダ44,44に連なる第3蒸気
通路S3,S3が固定軸85の切欠85a,85aに連
通し、ローラ71,71を環状溝74,74に案内され
たベーン48,48に押圧されたピストン47,47が
半径方向内側に移動することにより、シリンダ44,4
4内の蒸気は第3蒸気通路S3,S3、切欠85a,8
5a、第4蒸気通路S4,S4、第5蒸気通路S5およ
び通孔81b…を通り、第1の降温降圧蒸気となって中
継チャンバ19に供給される。第1の降温降圧蒸気は、
蒸気供給パイプ88から供給された高温高圧蒸気がピス
トン47,47を駆動する仕事を終えて温度および圧力
が低下したものである。第1の降温降圧蒸気の持つ熱エ
ネルギーおよび圧力エネルギーは高温高圧蒸気に比べて
低下しているが、依然としてベーン48…を駆動するの
に充分な熱エネルギーおよび圧力エネルギーを有してい
る。As the rotor 41 rotates, the second steam passage S
Even after the communication between S2 and S2 and the third steam passages S3 and S3 is cut off, the high temperature and high pressure steam in the cylinders 44 and 44 continues to expand, so that the pistons 47 and 47 are further advanced. The rotation of the rotor 41 is continued.
When the vanes 48, 48 reach the major axis position of the rotor chamber 14, the third steam passages S3, S3 connected to the corresponding cylinders 44, 44 communicate with the notches 85a, 85a of the fixed shaft 85, and the rollers 71, 71 are formed into the annular groove. The pistons 47, 47 pressed by the vanes 48, 48 guided by 74, 74 move inward in the radial direction, so that the cylinders 44, 4
The steam in 4 is the third steam passages S3, S3 and the notches 85a, 8
After passing through 5a, the fourth steam passages S4, S4, the fifth steam passage S5, and the through holes 81b, the first temperature-reduced step-down steam is supplied to the relay chamber 19. The first temperature-falling step-down steam is
The high-temperature high-pressure steam supplied from the steam supply pipe 88 has finished the work of driving the pistons 47, 47, and the temperature and pressure have dropped. Although the thermal energy and pressure energy of the first temperature-falling step-down steam are lower than those of the high-temperature high-pressure steam, they still have sufficient thermal energy and pressure energy to drive the vanes 48 ...
【0042】中継チャンバ19内の第1の降温降圧蒸気
は第1、第2ケーシング半体12,13の吸気ポート9
0…からロータチャンバ14内のベーン室75…に供給
され、そこで更に膨張することによりベーン48…を押
圧してロータ41を回転させる。そして仕事を終えて更
に温度および圧力が低下した第2の降温降圧蒸気は、第
2ケーシング半体13の排気ポート91…から排気チャ
ンバ20に排出され、そこから凝縮器5に供給される。The first temperature-decreasing depressurized steam in the relay chamber 19 is the intake port 9 of the first and second casing halves 12 and 13.
0 is supplied to the vane chambers 75 in the rotor chamber 14, and further expanded there to press the vanes 48 to rotate the rotor 41. Then, the second temperature-decreasing step-down steam, which has finished its work and whose temperature and pressure have further decreased, is discharged from the exhaust ports 91 of the second casing half body 13 to the exhaust chamber 20, and then supplied to the condenser 5.
【0043】このように、高温高圧蒸気の膨張により1
2個のピストン47…を次々に作動させてローラ71,
71および環状溝74,74を介しロータ41を回転さ
せ、また高温高圧蒸気が降温降圧した第1の降温降圧蒸
気の膨張によりベーン48…を介しロータ41を回転さ
せることによって回転軸21より出力が得られる。In this way, the expansion of the high-temperature high-pressure steam results in 1
The two pistons 47 ...
When the rotor 41 is rotated through 71 and the annular grooves 74, 74, and the first temperature-reduced stepped-down steam, which has been cooled by the high-temperature high-pressure steam, is expanded, the rotor 41 is rotated through the vanes 48. can get.
【0044】ところで、リングシール79′の切欠79
cおよび円形シール溝76間に形成された排気通路93
の入口端と、ケーシング11の凹部13d,13dの入
口端とが整列しているとき(図14のラインa参照)、
ロータ41の回転に伴って移動するベーン室75が前記
ラインaに達したときにベーン室75が凹部13d,1
3dを介して排気ポート91…に連通し、ベーン室75
内の蒸気が排気ポート91…から排出される。この状態
から、排気タイミング変更手段70でリングシール7
9′をロータ41の回転方向Rの遅れ側(図14の時計
方向に)回転させると、リングシール79′の切欠79
cおよび円形シール溝76間に形成された排気通路93
の入口端が、図17のラインaの位置からラインa′の
位置までロータ41の回転方向Rの遅れ側に突出する。
これによりロータ41の回転に伴って移動するベーン室
75はラインaの位置よりも手前のラインa′の位置で
(つまりベーン室75が排気ポート91…が開口する凹
部13d,13dの入口端に連通する前に)排気通路9
3の入口端に連通し、ベーン室75内の蒸気は排気通路
93からケーシング11に形成した凹部11aを通って
排気ポート91…に排出される。By the way, the notch 79 of the ring seal 79 '
exhaust passage 93 formed between c and the circular seal groove 76
When the inlet end of the and the inlet ends of the recesses 13d, 13d of the casing 11 are aligned (see line a in FIG. 14),
When the vane chamber 75, which moves with the rotation of the rotor 41, reaches the line a, the vane chamber 75 has the concave portions 13d, 1
The exhaust port 91 is communicated with the vane chamber 75 through 3d.
The steam inside is discharged from the exhaust ports 91 .... From this state, the exhaust timing changing means 70 is used to set the ring seal 7
When 9'is rotated on the delay side of the rotation direction R of the rotor 41 (clockwise in FIG. 14), the notch 79 of the ring seal 79 'is formed.
exhaust passage 93 formed between c and the circular seal groove 76
Of the rotor 41 projects from the position of line a to the position of line a ′ in FIG.
As a result, the vane chamber 75 that moves with the rotation of the rotor 41 is located at the position of the line a ′ before the position of the line a (that is, the vane chamber 75 is located at the inlet end of the recesses 13d and 13d where the exhaust ports 91 ... Are opened. Exhaust passage 9 before communication
The steam in the vane chamber 75 is discharged from the exhaust passage 93 through the recess 11a formed in the casing 11 to the exhaust ports 91 ...
【0045】つまり、排気タイミング変更手段70でリ
ングシール79′をロータ41の回転方向Rの遅れ側に
回転させる角度が増加するほど、ベーン室75からの蒸
気の排気タイミングが早められることになる。従って、
例えばベーン室75における蒸気の膨張比が小さくなる
冷間始動時に排気タイミングを早めることにより、ベー
ン室75が排気ポート91…に連通する前に気相作動媒
体が膨張しきって負の仕事が行われるのを回避し、膨張
機4の出力が低下するのを防止することができる。そし
て膨張機4の暖機が完了した後は排気タイミングが元の
状態に戻される。尚、排気タイミングの制御手法は上記
実施例に限定されず、吸気ポート90…から供給される
蒸気の温度条件や圧力条件に応じて任意の手法で排気タ
イミングを変更することができる。特に、本実施例の排
気タイミング変更手段70によれば、排気タイミングが
連続的に(つまり無段階に)変化するので、精密な制御
を行うことができる。That is, as the angle at which the exhaust timing changing means 70 rotates the ring seal 79 'to the delayed side in the rotational direction R of the rotor 41 increases, the exhaust timing of the steam from the vane chamber 75 is advanced. Therefore,
For example, by advancing the exhaust timing at the cold start when the expansion ratio of the steam in the vane chamber 75 becomes small, the vapor phase working medium expands completely before the vane chamber 75 communicates with the exhaust ports 91, and negative work is performed. Can be avoided, and the output of the expander 4 can be prevented from decreasing. Then, after the warm-up of the expander 4 is completed, the exhaust timing is returned to the original state. The method of controlling the exhaust timing is not limited to the above embodiment, and the exhaust timing can be changed by any method according to the temperature condition and pressure condition of the steam supplied from the intake ports 90. Particularly, according to the exhaust timing changing means 70 of the present embodiment, the exhaust timing changes continuously (that is, steplessly), so that precise control can be performed.
【0046】次に、前記膨張機4のベーン48…および
ピストン47…の水による潤滑について説明する。Next, the lubrication of the vanes 48 and the pistons 47 of the expander 4 with water will be described.
【0047】潤滑用の水の供給は凝縮器5からの水を蒸
発器3に加圧供給する供給ポンプ6(図1参照)を利用
して行われるもので、供給ポンプ6が吐出する水の一部
が潤滑用としてケーシング11の第1水通路W1に供給
される。このように供給ポンプ6を膨張機4の各部の静
圧軸受けへの水の供給に利用することにより、特別のポ
ンプが不要になって部品点数が削減される。The water for lubrication is supplied by using the supply pump 6 (see FIG. 1) for supplying the water from the condenser 5 to the evaporator 3 under pressure, and the water discharged by the supply pump 6 is supplied. A part is supplied to the first water passage W1 of the casing 11 for lubrication. By using the supply pump 6 for supplying water to the hydrostatic bearings of each part of the expander 4 in this way, a special pump is not required and the number of parts is reduced.
【0048】図3および図8において、潤滑水導入部材
24の第1水通路W1に供給された水は、シールブロッ
ク25の第2水通路W2…、回転軸21の第3水通路W
3…、水通路形成部材68の環状溝68a、回転軸21
の第4水通路W4、パイプ部材69およびロータセグメ
ント43に形成した第5水通路W5,W5を経て一方の
パイプ部材55の小径部55aに流入し、また前記小径
部55aに流入した水は一方のパイプ部材55の貫通孔
55b、両パイプ部材55,56に形成した第6水通路
W6および他方のパイプ部材56に形成した貫通孔56
bを経て、該他方のパイプ部材56の小径部56aに流
入する。In FIGS. 3 and 8, the water supplied to the first water passage W1 of the lubricating water introducing member 24 is the second water passage W2 of the seal block 25, and the third water passage W of the rotary shaft 21.
3, the annular groove 68a of the water passage forming member 68, the rotary shaft 21
Through the fourth water passage W4, the pipe member 69 and the fifth water passages W5 and W5 formed in the rotor segment 43 into the small diameter portion 55a of the one pipe member 55, and the water flowing into the small diameter portion 55a is Through hole 55b of the pipe member 55, the sixth water passage W6 formed in both pipe members 55 and 56, and the through hole 56 formed in the other pipe member 56.
After passing through b, it flows into the small diameter portion 56a of the other pipe member 56.
【0049】各々のパイプ部材55,56の小径部55
a,56aから各々の潤滑水分配部材62の分配溝62
bを経てオリフィス形成プレート61の6個のオリフィ
ス61b,61b;61c,61c;61d,61dを
通過した水の一部は、ロータセグメント43の端面に開
口する4個の潤滑水噴出口43e,43e;43f,4
3fから噴出し、他の一部はロータセグメント43の側
面に形成した円弧状のリセス43a,43b内の潤滑水
噴出口43c,43dから噴出する。Small diameter portion 55 of each pipe member 55, 56
a, 56a to the distribution groove 62 of each lubricating water distribution member 62
Part of the water that has passed through the six orifices 61b, 61b; 61c, 61c; 61d, 61d of the orifice forming plate 61 via b, and has four lubricating water jet ports 43e, 43e opening to the end surface of the rotor segment 43. 43f, 4
3f, and the other part is ejected from the lubricating water ejection ports 43c and 43d in the arc-shaped recesses 43a and 43b formed on the side surface of the rotor segment 43.
【0050】而して、各々のロータセグメント43の端
面の潤滑水噴出口43e,43e;43f,43fから
ベーン溝49内に噴出した水は、ベーン溝49に摺動自
在に嵌合するベーン48との間に静圧軸受けを構成して
該ベーン48を浮動状態で支持し、ロータセグメント4
3の端面とベーン48との固体接触を防止して焼き付き
および摩耗の発生を防止する。このように、ベーン48
の摺動面を潤滑する水をロータ41の内部に放射状に設
けた水通路を介して供給することにより、水を遠心力で
加圧することができるだけでなく、ロータ41周辺の温
度を安定させて熱膨張による影響を少なくし、設定した
クリアランスを維持して蒸気のリークを最小限に抑える
ことができる。Thus, the water jetted into the vane groove 49 from the lubricating water jet ports 43e, 43e; 43f, 43f on the end surface of each rotor segment 43 is vane 48 slidably fitted in the vane groove 49. To form a hydrostatic bearing to support the vane 48 in a floating state.
The solid contact between the end face of 3 and the vane 48 is prevented to prevent seizure and abrasion. Like this, vane 48
By supplying water that lubricates the sliding surface of the rotor 41 through the water passage radially provided inside the rotor 41, not only the water can be pressurized by centrifugal force but also the temperature around the rotor 41 can be stabilized. The influence of thermal expansion can be reduced and the set clearance can be maintained to minimize steam leakage.
【0051】またベーン48の両面に各2個ずつ形成さ
れたリセス48e,48eに水が保持されるため、この
リセス48e,48eが圧力溜まりとなって水のリーク
による圧力低下を抑制する。その結果、一対のロータセ
グメント43,43の端面に挟まれたベーン48が水に
よって浮動状態になり、摺動抵抗を効果的に低減するこ
とが可能になる。またベーン48が往復運動するとロー
タ41に対するベーン48の半径方向の相対位置が変化
するが、前記リセス48e,48eはロータセグメント
43側でなくベーン48側に設けられており、かつベー
ン48に最も荷重の掛かるローラ71,71の近傍に設
けられているため、往復運動するベーン48を常に浮動
状態に保持して摺動抵抗を効果的に低減することが可能
となる。Further, since water is retained in the recesses 48e, 48e formed in two pieces on each side of the vane 48, the recesses 48e, 48e serve as pressure reservoirs and suppress the pressure drop due to water leakage. As a result, the vanes 48 sandwiched between the end surfaces of the pair of rotor segments 43, 43 are floated by the water, and the sliding resistance can be effectively reduced. Further, when the vane 48 reciprocates, the relative position of the vane 48 in the radial direction with respect to the rotor 41 changes, but the recesses 48e and 48e are provided not on the rotor segment 43 side but on the vane 48 side, and the vane 48 is most loaded. Since it is provided in the vicinity of the rollers 71, 71 on which the sliding motion is applied, it is possible to effectively keep the reciprocating vane 48 in a floating state and effectively reduce the sliding resistance.
【0052】尚、ロータセグメント43に対するベーン
48の摺動面を潤滑した水は遠心力で半径方向外側に移
動し、ベーン48の円弧面48bに設けたシール部材7
2とロータチャンバ14の円弧面14bとの摺動部を潤
滑する。そして潤滑を終えた水は、ロータチャンバ14
から排気ポート91…を介して排出される。The water that lubricates the sliding surface of the vane 48 with respect to the rotor segment 43 moves outward in the radial direction by the centrifugal force, and the sealing member 7 provided on the arc surface 48b of the vane 48.
2 lubricates the sliding portion between the circular arc surface 14b of the rotor chamber 14 and the rotor 2. The water that has been lubricated is stored in the rotor chamber 14
From the exhaust port 91 ...
【0053】図2において、第1ケーシング半体12お
よび第2ケーシング半体13の円形シール溝76,76
の底部の圧力室92,92に水を供給してリングシール
79,79′をロータ41の側面に向けて付勢し、かつ
各々のロータセグメント43のリセス43a,43bの
内部に形成した潤滑水噴出口43c,43dから水を噴
出してロータチャンバ14の平坦面14a,14aとの
摺動面に静圧軸受けを構成することにより、円形シール
溝76,76の内部で浮動状態にあるリングシール7
9,79′でロータ41の平坦面41a,41aをシー
ルすることができ、その結果ロータチャンバ14内の蒸
気がロータ41との隙間を通ってリークするのを防止す
ることができる。このとき、リングシール79,79′
とロータ41とは潤滑水噴出口43c,43dから供給
された水膜で隔絶されて固体接触することがなく、また
ロータ41が傾いても、それに追従して円形シール溝7
6,76内のリングシール79,79′が傾くことによ
り、摩擦力を最小限に抑えながら安定したシール性能を
確保することができる。In FIG. 2, the circular seal grooves 76, 76 of the first casing half 12 and the second casing half 13 are shown.
Water is supplied to the pressure chambers 92, 92 at the bottom of the rotor to urge the ring seals 79, 79 ′ toward the side surface of the rotor 41, and the lubricating water formed inside the recesses 43 a, 43 b of each rotor segment 43. A ring seal in a floating state inside the circular seal grooves 76, 76 is formed by jetting water from the jet ports 43c, 43d and forming a hydrostatic bearing on the sliding surface of the rotor chamber 14 with the flat surfaces 14a, 14a. 7
The flat surfaces 41a, 41a of the rotor 41 can be sealed with 9,79 ', and as a result, steam in the rotor chamber 14 can be prevented from leaking through a gap between the rotor 41 and the rotor 41. At this time, the ring seals 79, 79 '
The rotor 41 and the rotor 41 are separated from each other by the water film supplied from the lubricating water jets 43c and 43d and do not come into solid contact with each other.
By tilting the ring seals 79, 79 'in 6, 76, it is possible to secure stable sealing performance while minimizing the frictional force.
【0054】尚、リングシール79,79′とロータ4
1との摺動部を潤滑した水は、遠心力でロータチャンバ
14に供給され、そこから排気ポート91…を経てケー
シング11の外部に排出される。The ring seals 79 and 79 'and the rotor 4 are
The water that has lubricated the sliding portion with 1 is supplied to the rotor chamber 14 by the centrifugal force, and is then discharged from the casing 11 through the exhaust ports 91.
【0055】更に、図5において、パイプ部材55の内
部の第6水通路W6からロータセグメント43の内部の
第10水通路W10およびシリンダ44の外周の環状溝
67を経てシリンダ44およびピストン47の摺動面に
供給された水は、その摺動面に形成される水膜の粘性に
よりシール機能を発揮し、シリンダ44に供給された高
温高圧蒸気がピストン47との摺動面を通ってリークす
るのを効果的に防止する。このとき、高温状態にある膨
張機4の内部を通ってシリンダ44およびピストン47
の摺動面に供給された水は加温されているため、その水
によってシリンダ44に供給された高温高圧蒸気が冷却
されて膨張機4の出力が低下するのを最小限に抑えるこ
とができる。Further, in FIG. 5, the cylinder 44 and the piston 47 slide from the sixth water passage W6 inside the pipe member 55 through the tenth water passage W10 inside the rotor segment 43 and the annular groove 67 on the outer periphery of the cylinder 44. The water supplied to the moving surface exhibits a sealing function due to the viscosity of the water film formed on the sliding surface, and the high-temperature high-pressure steam supplied to the cylinder 44 leaks through the sliding surface with the piston 47. Effectively prevent At this time, the cylinder 44 and the piston 47 pass through the inside of the expander 4 in the high temperature state.
Since the water supplied to the sliding surface of is heated, it is possible to minimize the decrease in the output of the expander 4 due to the cooling of the high-temperature high-pressure steam supplied to the cylinder 44 by the water. .
【0056】また第1水通路W1と第11水通路W11
とは独立しており、各々の潤滑部において必要とする圧
力で水を供給している。具体的には、第1水通路W1か
ら供給される水は、前述したように主にベーン48…や
ロータ41を静圧軸受けで浮動状態に支持するものであ
るため、荷重変動に拮抗し得る高圧が必要とされる。そ
れに対して、第11水通路W11から供給される水は、
主に固定軸85まわりを水潤滑するとともに、第3蒸気
通路S3,S3から固定軸85の外周にリークする高温
高圧蒸気を封止して固定軸85、回転軸21、ロータ4
1等の熱膨張の影響を低減するものであるため、少なく
とも中継チャンバー19の圧力よりも高い圧力であれば
良い。The first water passage W1 and the eleventh water passage W11
, And supplies water at the required pressure in each lubrication section. Specifically, since the water supplied from the first water passage W1 mainly supports the vanes 48 ... And the rotor 41 in a floating state by the static pressure bearings as described above, it can oppose the load fluctuation. High pressure is required. On the other hand, the water supplied from the eleventh water passage W11 is
Mainly, the fixed shaft 85 is water-lubricated, and high-temperature high-pressure steam leaking from the third steam passages S3, S3 to the outer periphery of the fixed shaft 85 is sealed to fix the fixed shaft 85, the rotary shaft 21, and the rotor 4.
Since the effect of thermal expansion such as 1 is reduced, the pressure may be at least higher than the pressure in the relay chamber 19.
【0057】このように、高圧の水を供給する第1水通
路W1と、それよりも低圧の水を供給する第11水通路
W11との二つの水供給系統を設けたので、高圧の水を
供給する一つの水供給系統だけを設けた場合の不具合を
解消することができる。つまり固定軸85まわりに過剰
な圧力の水が供給されて中継チャンバー19への水の流
出量が増加したり、固定軸85、回転軸21、ロータ4
1等が過冷却されて蒸気温度が低下したりする不具合を
防止することができ、水の供給量を削減しながら膨張機
4の出力を増加させることができる。As described above, since the two water supply systems of the first water passage W1 for supplying high-pressure water and the eleventh water passage W11 for supplying water of lower pressure than that are provided, the high-pressure water is supplied. It is possible to solve the problem when only one water supply system for supplying is provided. That is, excessive pressure of water is supplied around the fixed shaft 85 to increase the outflow amount of water to the relay chamber 19, and the fixed shaft 85, the rotary shaft 21, and the rotor 4 are connected.
It is possible to prevent the problem that the steam temperature is lowered due to supercooling of the first and the like, and it is possible to increase the output of the expander 4 while reducing the supply amount of water.
【0058】しかもシール用の媒体として蒸気と同一物
質である水を用いたことにより、蒸気に水が混入しても
何ら問題はない。仮に、シリンダ44およびピストン4
7の摺動面をオイルでシールした場合には、水あるいは
蒸気にオイルが混入するのが避けられないため、オイル
を分離する特別のフィルター装置が必要となってしま
う。またベーン48およびベーン溝49の摺動面を潤滑
する水の一部を兼用してバイパスさせることでシリンダ
44およびピストン47の摺動面をシールするので、そ
の水を前記摺動面に導く水通路を別途特別に設ける必要
をなくして構造を簡素化することができる。Moreover, since water, which is the same substance as steam, is used as the sealing medium, there is no problem even if water is mixed into the steam. For example, the cylinder 44 and the piston 4
When the sliding surface of 7 is sealed with oil, it is unavoidable that oil mixes with water or steam, so a special filter device for separating the oil is required. Further, the sliding surfaces of the cylinder 44 and the piston 47 are sealed by partially bypassing the water that lubricates the sliding surfaces of the vanes 48 and the vane grooves 49, so that the water that guides the water to the sliding surfaces is sealed. The structure can be simplified by eliminating the need to separately provide a passage.
【0059】次に、図18〜図20に基づいて本発明の
第2実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0060】第1実施例の排気タイミング変更手段70
は、モータ94を用いて排気タイミングを無段階に変更
するものであったが、第2実施例の排気タイミング変更
手段70は、膨張機4の組立時に排気タイミングを予め
設定するもので、その設定可能な排気タイミングは複数
の排気タイミングから何れか一つの排気タイミングを選
択するものとなる。Exhaust timing changing means 70 of the first embodiment
Is to change the exhaust timing steplessly using the motor 94, the exhaust timing changing means 70 of the second embodiment sets the exhaust timing in advance when the expander 4 is assembled. As for possible exhaust timing, any one exhaust timing is selected from a plurality of exhaust timings.
【0061】即ち、リングシール79′のライニング7
9bと反対側における本体部79aの円周方向に離間し
た3個所には、それぞれ複数個(実施例では8個)のノ
ックピン孔79e…が形成されており、それら複数個の
ノックピン孔79e…の何れかにノックピン80…を係
合させることにより、リングシール79′の回転位置を
段階的に変化させることができる。リングシール79′
と円形シール溝76との間には切欠79cにより排気通
路93が形成されているため、第1実施例と同様にリン
グシール79′の回転により排気タイミングの変更が可
能となる。That is, the lining 7 of the ring seal 79 '
A plurality of (eight in the embodiment) knock pin holes 79e ... Are formed at three locations in the circumferential direction of the main body 79a on the side opposite to 9b, and the plurality of knock pin holes 79e. By engaging the knock pins 80 ... With any of them, the rotational position of the ring seal 79 'can be changed stepwise. Ring seal 79 '
Since the exhaust passage 93 is formed between the circular seal groove 76 and the circular seal groove 76, the exhaust timing can be changed by rotating the ring seal 79 'as in the first embodiment.
【0062】以上説明した実施例以外にも、ピストン4
7…の前進運動をロータ41の回転運動に変換する動力
変換装置の構成として、ベーン48…を介さず、ピスト
ン47…の前進運動を直接ローラ71…で受け、環状溝
74,74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48…もローラ71…と環状溝74,7
4との協働により、前述の如くロータチャンバ14の内
周面から略一定間隔で常時離間していればよく、ピスト
ン47…およびローラ71…が、またベーン48…およ
びローラ71…が、各々独立して環状溝74,74と協
働しても良い。In addition to the embodiments described above, the piston 4
As a structure of a power conversion device for converting the forward motion of 7 ... into the rotary motion of the rotor 41, the forward motion of the piston 47 is directly received by the rollers 71, not through the vanes 48, and the engagement with the annular grooves 74, 74 is performed. It can also be converted into rotary motion. Further, the vanes 48 ... Also the rollers 71 ... And the annular grooves 74, 7
As described above, the pistons 47 and the rollers 71, and the vanes 48 and the rollers 71 are respectively separated from each other by a constant distance from the inner peripheral surface of the rotor chamber 14 in cooperation with each other. It may independently cooperate with the annular grooves 74, 74.
【0063】前記膨張機4を圧縮機として使用する場合
には、回転軸21によりロータ41を図4の反矢印R方
向に回転させて、外気をベーン48…により排気ポート
91…からロータチャンバ14内に吸い込んで圧縮し、
このようにして得られた低圧縮空気を吸気ポート90…
から中継チャンバ19、通孔81b…、第5蒸気通路S
5、第4蒸気通路S4,S4、固定軸85の切欠85
a,85aおよび第3蒸気通路S3…を経てシリンダ4
4…内に吸入し、そこでピストン47…により圧縮して
高圧縮空気とする。このようにして得られた高圧縮空気
は、シリンダ44…から第3蒸気通路S3…、第2蒸気
通路S2,S2、第1蒸気通路S1および蒸気供給パイ
プ88を経て排出される。尚、膨張機4を圧縮機として
使用する場合には、前記蒸気通路S1〜S5および蒸気
供給パイプ88は、それぞれ空気通路S1〜S5および
空気供給パイプ88と読み変えるものとする。When the expander 4 is used as a compressor, the rotor 41 is rotated by the rotary shaft 21 in the direction of the arrow R in FIG. 4, and the outside air is exhausted by the vanes 48 from the exhaust port 91 to the rotor chamber 14. Inhale and compress,
The low-compressed air thus obtained is used for the intake port 90 ...
To relay chamber 19, through hole 81b ..., Fifth steam passage S
5, fourth steam passages S4, S4, notches 85 of the fixed shaft 85
a, 85a and the third steam passage S3 ...
4 is sucked into the inside, and compressed there by the piston 47 so as to become highly compressed air. The highly compressed air thus obtained is discharged from the cylinders 44 through the third steam passages S3, the second steam passages S2, S2, the first steam passage S1 and the steam supply pipe 88. When the expander 4 is used as a compressor, the steam passages S1 to S5 and the steam supply pipe 88 are read as the air passages S1 to S5 and the air supply pipe 88, respectively.
【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。The embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention can be modified in various ways without departing from the scope of the invention.
【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。For example, although the expander 4 is illustrated as the rotary fluid machine in the embodiments, the present invention can be applied as a compressor.
【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。Although steam and water are used as the vapor-phase working medium and the liquid-phase working medium in the embodiment, other suitable working mediums can be used.
【0067】また実施例では第1、第2ケーシング半体
12,13の一対のリングシール79,79′のうち、
第2ケーシング半体13側のリングシール79′だけを
排気タイミング変更手段70で回転させているが、排気
タイミング変更手段70で両方のリングシール79,7
9′を連動して回転させても良い。In the embodiment, of the pair of ring seals 79, 79 'of the first and second casing halves 12, 13,
Only the ring seal 79 ′ on the second casing half 13 side is rotated by the exhaust timing changing means 70, but both ring seals 79, 7 are rotated by the exhaust timing changing means 70.
9'may be rotated in conjunction with each other.
【0068】[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、外周面に円周方向に延びる切欠を形成したリ
ングシールを排気タイミング変更手段でケーシングの円
形シール溝に沿って回転させると、前記切欠と円形シー
ル溝との間に形成された排気通路が回転し、排気通路の
ロータの回転方向進み側の端部が排気ポートに連通した
状態で、該排気通路のロータの回転方向遅れ側の端部の
位置が変化する。その結果、ロータと共に回転するベー
ン室が排気通路を介して排気ポートに連通するタイミン
グが変化し、排気タイミングの変更が可能になる。As described above, according to the invention described in claim 1, the ring seal having the notch extending in the circumferential direction on the outer peripheral surface is rotated along the circular seal groove of the casing by the exhaust timing changing means. Then, the exhaust passage formed between the notch and the circular seal groove rotates, and the rotor of the exhaust passage rotates while the end of the exhaust passage on the advance side in the rotation direction of the rotor communicates with the exhaust port. The position of the end on the direction delay side changes. As a result, the timing at which the vane chamber rotating with the rotor communicates with the exhaust port via the exhaust passage changes, and the exhaust timing can be changed.
【0069】また請求項2に記載された発明によれば、
排気タイミング変更手段によりリングシールの回転角が
無段階に調整されるので、排気タイミングを無段階に変
更することができる。According to the invention described in claim 2,
Since the rotation angle of the ring seal is adjusted steplessly by the exhaust timing changing means, the exhaust timing can be changed steplessly.
【図1】内燃機関の廃熱回収装置の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a waste heat recovery device for an internal combustion engine.
【図2】図4の2−2線断面図に相当する膨張機の縦断
面図2 is a vertical cross-sectional view of an expander corresponding to the cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
【図3】図2の軸線周りの拡大断面図FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view around the axis of FIG.
【図4】図2の4−4線断面図FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG.
【図5】図2の5−5線断面図5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG.
【図6】図2の6−6線断面図6 is a sectional view taken along line 6-6 of FIG.
【図7】図5の7−7線断面図7 is a sectional view taken along line 7-7 of FIG.
【図8】図5の8−8線断面図8 is a sectional view taken along line 8-8 of FIG.
【図9】図8の9−9線断面図9 is a sectional view taken along line 9-9 of FIG.
【図10】図3の10−10線断面図10 is a sectional view taken along line 10-10 of FIG.
【図11】ロータの分解斜視図FIG. 11 is an exploded perspective view of a rotor
【図12】ロータの潤滑水分配部の分解斜視図FIG. 12 is an exploded perspective view of a lubricating water distributor of the rotor.
【図13】ロータチャンバおよびロータの断面形状を示
す模式図FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross-sectional shape of a rotor chamber and a rotor.
【図14】リングシールの正面図FIG. 14 is a front view of a ring seal.
【図15】図7の15部拡大図FIG. 15 is an enlarged view of part 15 in FIG.
【図16】図14の16−16線拡大断面図16 is an enlarged sectional view taken along line 16-16 of FIG.
【図17】前記図14に対応する作用説明図FIG. 17 is an operation explanatory view corresponding to FIG.
【図18】本発明の第2実施例に係る、前記図14に対
応する図FIG. 18 is a diagram corresponding to FIG. 14 according to the second embodiment of the present invention.
【図19】図18の19−19線拡大断面図19 is an enlarged sectional view taken along line 19-19 of FIG.
【図20】図18の20−20線拡大断面図20 is an enlarged cross-sectional view taken along line 20-20 of FIG.
【符号の説明】 11 ケーシング 14 ロータチャンバ 41 ロータ 48 ベーン 49 ベーン溝 70 排気タイミング変更手段 75 ベーン室 76 円形シール溝 79′ リングシール 79c 切欠 90 吸気ポート 91 排気ポート 93 排気通路[Explanation of symbols] 11 casing 14 rotor chamber 41 rotor 48 vanes 49 vane groove 70 Exhaust timing changing means 75 vane room 76 circular seal groove 79 'ring seal 79c cutout 90 intake port 91 Exhaust port 93 Exhaust passage
フロントページの続き (72)発明者 市川 浩 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 木村 安成 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Continued front page (72) Inventor Hiroshi Ichikawa 1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture Inside Honda Research Laboratory (72) Inventor Yasunari Kimura 1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture Inside Honda Research Laboratory
Claims (2)
ャンバ(14)と、ロータチャンバ(14)内に回転自
在に収容したロータ(41)と、ロータ(41)に放射
状に形成した複数のベーン溝(49)と、各々のベーン
溝(49)に摺動自在に支持した複数のベーン(48)
と、ケーシング(11)に形成した円形シール溝(7
6)に回転自在に支持されてロータ(41)の側面との
間をシールするリングシール(79′)と、ロータ(4
1)、ケーシング(11)およびベーン(48)により
区画されたベーン室(75)と、ベーン室(75)に気
相作動媒体を供給・排出する吸気ポート(90)および
排気ポート(91)とを備えた回転流体機械であって、 リングシール(79′)の外周面に円周方向に形成した
切欠(79c)と円形シール溝(76)との間に、ロー
タ(14)の回転方向進み側の端部が排気ポート(9
1)に連通し、かつロータ(14)の回転方向遅れ側の
端部が吸気ポート(90)および排気ポート(91)間
のベーン室(75)に連通する排気通路(93)を区画
し、排気タイミング変更手段(70)でリングシール
(79′)を円形シール溝(76)に沿って回転させる
ことで、排気通路(93)のロータ(14)の回転方向
遅れ側の端部の位置を変化させて排気タイミングを変更
することを特徴とする回転流体機械。1. A rotor chamber (14) formed in a casing (11), a rotor (41) rotatably accommodated in the rotor chamber (14), and a plurality of vane grooves radially formed in the rotor (41). (49) and a plurality of vanes (48) slidably supported in the respective vane grooves (49)
And a circular seal groove (7) formed in the casing (11).
A ring seal (79 ') that is rotatably supported by 6) and seals the side surface of the rotor (41);
1), a vane chamber (75) partitioned by a casing (11) and a vane (48), and an intake port (90) and an exhaust port (91) for supplying / discharging a vapor phase working medium to / from the vane chamber (75). A rotary fluid machine comprising: a ring seal (79 '), wherein a circular seal groove (76) and a notch (79c) formed in a circumferential direction on an outer peripheral surface of the ring seal (79') advance in a rotational direction of the rotor (14). The end on the side is the exhaust port (9
An exhaust passage (93) communicating with the vane chamber (75) between the intake port (90) and the exhaust port (91), the exhaust passage (93) communicating with the exhaust passage (93), By rotating the ring seal (79 ') along the circular seal groove (76) by the exhaust timing changing means (70), the position of the end of the exhaust passage (93) on the side of the rotor (14) lagging in the rotational direction is changed. A rotating fluid machine characterized by changing the exhaust timing.
グシール(79′)の回転角を無段階に調整可能である
ことを特徴とする、請求項1に記載の回転流体機械。2. The rotary fluid machine according to claim 1, wherein the exhaust timing changing means (70) is capable of continuously adjusting the rotation angle of the ring seal (79 ′).
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