JP4549884B2 - 流体機械 - Google Patents
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Description
第1実施形態を図1〜図4に示す。第1実施形態は、本発明に係る流体機械を、走行条件に応じてエンジン10が停止されるアイドルストップ車両やハイブリッド車両等に搭載される内燃機関の廃熱利用装置(以下、廃熱利用装置)20に用いられる膨張発電機兼電動圧縮機100(膨張機兼圧縮機110)に適用したものである。廃熱利用装置20は、冷凍サイクル20Aをベースとして、ランキンサイクル30Aが形成されたものであり、制御装置40によって各サイクル20A、30Aの作動が制御されるようになっている。まず、廃熱利用装置20の全体構成について図1を用いて簡単に説明する。
このモードは、シャフト117に発電機兼電動機130によって回転力を与えることにより膨張機兼圧縮機110の旋回スクロール113を旋回させて冷媒を吸入圧縮する運転モードである。
このモードは、高圧室114に加熱器34にて加熱された高圧の過熱蒸気冷媒を膨張機兼圧縮機110に導入して膨脹させることにより、旋回スクロール113を旋回させてシャフト117を回転させ、機械的出力を得るものである。尚、本実施形態では、得られた機械的出力によりロータ133を回転させて発電機兼電動機130(発電機として作動)により発電し、その発電された電力をバッテリ15に蓄えるようにしている。
本発明の第2実施形態を図5に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、スプール122の突出部122cの先端側を更に延ばして、突出部122cが吐出流路115内に至るようにしたものである。そして、吐出流路115の内径を、作動室側連通路116bが通じる部位よりも高圧室114側で、圧縮された冷媒の吐出量に応じた内径寸法となるように小径化し、小径吐出流路115aとして形成している。
図6に示すように、バネ125をガイドするガイド部123aは廃止しても良い。即ち、バネ125の外径および全長に応じて(例えば外径に対して全長が短い場合等)ガイド部123aを廃止できる。尚、ストッパー123には、バネ125の内径側を位置決めする位置決め部123bを設けるのが良い。
また、図7に示すように、スプール122(スライド部122a)とバネ125との間に摺動プレート122dを介在させても良い。これによれば、スプール122用材料(例えばアルミニウム系材料)の硬度が、バネ125用材料(例えば鉄系材料)の硬度よりも低い場合に、摺動プレート122dをバネ125と同等の高硬度材とする、あるいは摺動プレート122dの表面にメッキ等の表面硬化処理を行うことで、スプール122におけるバネ125との摺動による磨耗を防止することができる。尚、摺動プレート122dには、バネ125をガイドするガイド部122eを設けても良い。
複合流体機械100としては、図8(その他の実施形態1)に示すように、電磁クラッチ140を設けると共に、膨張機兼圧縮機110、発電機兼電動機130、電磁クラッチ140の間を変速機構150で接続したものとしても良い。
112 固定スクロール
112a 基板部(壁)
114 高圧室(高圧部)
115 吐出通路
116 連通路
116a シール部
116b 作動室側連通路
116c 高圧室側連通路
121 吐出弁(逆止弁)
122 スプール(開閉弁)
122a スライド部(本体部)
122c 突出部
V 作動室
Claims (9)
- 体積変化される作動室(V)で流体を加圧し、吐出通路(115)、逆止弁(121)を介して高圧部(114)に吐出する圧縮モードと、
前記高圧部(114)から前記作動室(V)に連通される連通路(116)の前記高圧部(114)側開閉用の開閉弁(122)を開いて、前記高圧部(114)から前記作動室(V)に高圧の流体を流入させると共に、前記作動室(V)で膨張させて機械的エネルギーを出力する膨張モードとを兼ね備える流体機械において、
前記開閉弁(122)には、前記開閉弁(122)が前記連通路(116)を閉弁する際のシール部(116a)位置よりも前記作動室(V)側となる作動室側連通路(116b)へ突出する突出部(122c)が設けられ、
前記開閉弁(122)は、前記作動室側連通路(116b)の延びる方向と同一方向に開閉し、
前記突出部(122c)は、前記作動室側連通路(116b)をほぼ埋めるように形成されたことを特徴とする流体機械。 - 前記作動室側連通路(116b)は、前記吐出通路(115)に通じており、
前記突出部(122c)は、更に前記吐出通路(115)内に至るように形成されたことを特徴とする請求項1に記載の流体機械。 - 前記吐出通路(115)の内径は、前記作動室側連通路(116b)が通じる部位よりも前記高圧部(114)側において、前記流体の吐出量に応じた寸法となるように小さく設定されたことを特徴とする請求項2に記載の流体機械。
- 前記突出部(122c)の断面は、円形に形成され、
前記突出部(122c)は、前記開閉弁(122)の本体部(122a)と同軸上に配置されたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の流体機械。 - 前記作動室側連通路(116b)が、前記吐出通路(115)に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の流体機械。
- 前記作動室(V)と前記高圧部(114)との間を仕切る壁(112a)を備え、
前記壁(112a)には、前記吐出通路(115)が形成されると共に、前記壁(112a)の前記高圧部(114)側の壁面に前記逆止弁(121)が設けられており、
更に、前記壁(112a)は、前記吐出通路(115)が形成された部位の厚さより、径方向外側の部位の厚さが、前記高圧部(114)側に向けて大きくなるように形成されており、
前記作動室側連通路(116b)が、前記吐出通路(115)から径方向外側へ向けて延びるように形成されると共に、更に前記高圧部(114)側へ傾いて斜めに形成されており、
前記作動室側連通路(116b)の軸方向の延長上の前記壁(112a)内に前記開閉弁(122)が前記高圧部(114)側へ傾いて斜めに収容されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の流体機械。 - 前記作動室(V)と前記高圧部(114)との間を仕切る壁(112a)を備え、
前記壁(112a)には、前記作動室(V)と前記高圧部(114)との間の厚さが比較的厚い部位と、比較的薄い部位とが形成されており、
前記吐出通路(115)が、前記壁(112a)の前記薄い部位に、前記壁(112a)の厚さ方向に延びて形成されており、
前記作動室側連通路(116b)が、前記吐出通路(115)の厚さ方向の中間部から、前記壁(112a)の前記厚い部位に向けて、且つ、前記高圧部(114)側へ傾いて斜めに延びて形成されており、
更に、前記壁(112a)の前記厚い部位には、前記壁(112a)の厚さ方向に延びて前記高圧部(114)と前記作動室側連通路(116b)とを連通する高圧室側連通路(116c)が形成されており、
前記作動室側連通路(116b)の軸方向の延長上の前記壁(112a)の前記厚い部位に前記開閉弁(122)が収容されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の流体機械。 - 前記圧縮モード、あるいは前記膨張モードを行う機構部は、スクロール型の回転機械であって、前記壁(112a)は、固定スクロール(112)の基板部(112a)であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の流体機械。
- 前記基板部(112a)には、前記高圧部(114)の外周壁を形成する環状の環状壁が形成されており、前記開閉弁(122)は、前記環状壁の外側から前記吐出通路(115)へ向けて延びる筒状の収容室内に収容されていることを特徴とする請求項8に記載の流体機械。
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