JPS58133401A - 容積型回転羽根式膨張機 - Google Patents

容積型回転羽根式膨張機

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JPS58133401A
JPS58133401A JP1511282A JP1511282A JPS58133401A JP S58133401 A JPS58133401 A JP S58133401A JP 1511282 A JP1511282 A JP 1511282A JP 1511282 A JP1511282 A JP 1511282A JP S58133401 A JPS58133401 A JP S58133401A
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JP
Japan
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working fluid
discharge
suction
inflow
cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP1511282A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Jiyakudo
雀堂 純一
Hiroshi Uno
浩 宇野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1511282A priority Critical patent/JPS58133401A/ja
Publication of JPS58133401A publication Critical patent/JPS58133401A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C20/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines
    • F01C20/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F01C20/12Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、作動流体の断熱膨張を利用して動力を発生す
る容積型回転羽根式膨張機に関するものである。
従来の容積型回転羽根式膨張機について第1図及び第2
図により説明する。1はシリンダであり、上部に作動流
体流入孔1a及び下部に作動流体排出孔1bを有してい
る。6は回転子であり、羽根4a、4b、4c、4dを
摺動自在に収納し、両端に出力軸7を有している。前端
部2及び後端部3は、回転子6及びシリンダ1と共に膨
張室6を形成し、各々、回転子6の前端及び後端に位置
し出力軸7の軸受を有している。回転子6は円柱状をし
ており、シリンダ1の上部にある作動流体流入孔1aに
近接した内壁と接触するように位置させている。各羽根
4a〜4dは回転子6の羽根溝内を摺動しシリンダ1の
内壁1回転子6.シリンダ1を前後からはさんだ前端部
2及び後端部3と共に膨張空間を形成している。
高圧の作動流体はシリンダ1上部の作動流体流入孔1a
より、羽根4b、回転子5.シリンダ1゜前端部2.後
端部3から形成された膨張室6に入シ、回転子6と出力
軸7を矢印の方向に回転させながら断熱膨張しシリンダ
1の作動流体排出孔1bよシ排出される。回転子6は作
動流体流入孔1aの右方のシリンダ内壁と接触してシー
ル部を形成している。
羽根4aを例として膨張過程を次に説明する。
羽根4aの吸入行程は羽根4bが高圧の作動流体に押さ
れ回転子6の羽根溝を円周方向に摺動してその先端がシ
リンダ1の内壁に内接しながら矢印方向に移動し流入孔
の回転方向流入後端を通過する吸入角度θ1までである
。このとき、羽根4a。
羽根+b、回転子6.シリンダ1.前端部2.後端部3
により囲まれた膨張室の体積が吸入作動流体量となり、
い捷これをvl  とする。羽根4aの排出行程は羽根
4aの先端がシリンダ1の下部に設けた作動流体排出孔
1bの回転方向流入前端を通過する排出角度θ2までで
ある。このとき、羽根4a、羽根4b9回転子5.シリ
ンダ1.前端部2.後端部3により囲まれた膨張室の体
積が排出作動流体量となりいまこれをv2  とする。
膨張機の容積比vAは VA−■2/■1 である。作動流体の吸入側圧力P1  と排出側圧力P
2との比である膨張比PAは PA−P、/P2 の膨張行程は断熱変化であるので容積と圧力の関係は次
式で表わされ、 pv=pvK 1 1    22 P1/P2−(V2/′v1)K 故に p、vA   ・・・・・・・・ (1)となる
。作動流体の吸入側圧力P1  と排出側圧力らが設計
条件として付与されると、(1)式を用いてvAが求め
られ、このvA よりvl  とv2 を決定して膨張
機が製作される。vAは膨張機の形状に依存する値であ
って膨張機の形状が決まってし寸うと任意の値に変化さ
せることはできない。しかし吸入側圧力P、と排出側圧
力P2の比PAは膨張機の形状等には全く依存せず外的
な条件の変化によって容易に変化する。膨張機を用いて
動力を発生させる熱サイクルについて言えば高熱源温度
にP、は依存しており、低熱源温度にP2け依存してい
る。例えば、太陽日射を熱サイクルの高温熱源として利
用して膨張機を運転する場合、高温熱源の温度が太陽日
射に応じて変化するため、吸入側圧力P1  も変化す
る。吸入側圧P、′が膨張機の設計吸入側圧力P1  
よりも大きくなったとすると、(1)式を用いてP1′
から排出時の作動流体圧力P2′が計算されるが、P、
′〉Plであるので、P2′の排出側圧力P2との関係
は、P2′〉P2となる。
膨張機の出力に関して吸入側圧力P1  と排出時の作
動流体圧力P2′との圧力差(pl−p2’)が仕事に
利用されるが、排出側圧力がP2であるので本来ならば
(Pl−P2)の圧力差まで利用可能であるが、この差
ΔPは次式で表わされ ΔP=(Pl−P2)−(P、−P2/)故に ΔP=
P2/−P2 ΔP−P2/−P2にロスになってしまって全く利用さ
れない。吸入側圧力P1′が膨張機の設計吸入側圧力P
1  よりも小さくなったときも上記と同様にしてロス
が増加する。このように吸入側圧力及び排出側圧力が膨
張機の設計圧力と等しい場合だけしか、最高の熱効率を
得ることができない。外的条件変化に対して適応能力が
低いため、熱サイクルの高温側熱源、及び低温側熱源の
温度がほぼ一定である特定の条件を有する場合にしか利
用できていないし無理に利用しようとすれば熱効率が低
下してしまってとても実用に耐えない等の欠点を有して
いた。
本発明は、吸入側圧力及び排出側圧力の変動に対する膨
張機の適応力を増大させて、熱効率低下を防ぎかつ膨張
機の利用分野を拡大することを「目的とする。
この目的を達成するため本発明は、シリンダに設けた流
入孔の、回転子の回転方向流入後端を流入圧力及び排出
圧力に応じて可変できる流入調節板により形成している
この構成によって1.吸入側圧力及び排出側圧力の変動
に応じて流入調節板の位置を変えて吸入角度を調整し吸
入作動流体量を最適値にする。つまり、吸入側圧力と排
出側圧力の比である膨張比PAと、吸入作動流体量と排
出作動流体量の比である容積比vAがPA−vAK を
満足するよう、PAの変化に応じて吸入作動流体量を制
御して、熱効率の低下を防止する。場合によっては吸入
角度を適切に変化させPA〜vA とすることにより任
意の熱効率及び出力で膨張機を運転することが可能とな
る。
本発明の容積型回転羽根式膨張機の一実施例について第
3図、第4図により説明する。1はシリンダであり、上
部に作動流体流入孔16及び下部に作動流体排出孔16
を有している。6は回転子であり、羽根4a、  4b
、4(!、  4dを摺動自在に収納し、両端に出力軸
7を有している。前端部2及び後端部3は、シリンダ1
を前後からはさみ込み、回転子5及びシリンダ1と共に
膨張室6を形成し、各々、回転子6の前端及び後端に位
置し出力軸7の軸受を有している。回転子6は円柱状を
しており、シリンダ1の上部にある作動流体流入孔15
に近接した内壁と接触するように位置させている。各羽
根4a〜4dは回転子5の羽根溝内を摺動しシリンダ1
の内壁2回転子・6.前端部2及び後端部3と共に上記
膨張空間を形成してい8を接続して吸入側圧力を調圧部
A10に導入し、作動流体排出孔16と連通しているパ
イプB9を接続して調圧部B11に導入してピストン1
2をシリンダ1上部に設けられたピストン案内溝13を
摺動させる。膨張比に応動してピストン12を摺動させ
ピストン12にロッド14aを介して接続された流入調
節板14を、膨張比の太きいときは右方に、膨張比の小
さいときは左方に移動させる。
上記構成の動作を説明する。高圧の作動流体はシリンダ
1上部の作動流体流入孔15より、羽根4a、回転子6
.シリンダ1.前端部2.後端部3、流入調節板14か
ら形成された膨張室6に入り、回転子5と出力軸7を矢
印の方向に回転させながら断熱膨張しシリンダ1の作動
流体排出孔16より排出される。回転子5は作動流体流
入孔15の右方のシリンダ内壁と接触してシール部17
を形成している。
羽根4aを例として膨張過程を次に説明する。
羽根4aの吸入行程は羽根4bが高圧の作動流体に押さ
れ回転子5の羽根溝を円周方向に摺動してその先端がシ
リンダ1の内壁に内接しながら矢印方向に移動し流入調
節板14の先端部を通過する吸入角度θまでである。こ
のとき、羽根4a、羽根4b2回転子5.シリンダ1.
前端部2.後端部3.流入調節板14により囲まれた膨
張室の体積が吸入作動流体量となり、いまこれをVとす
る。
羽根4aの排出行程は羽根4aの先端がシリンダ1の下
部に設けた作動流体排出孔16の回転方向流入前端を通
過する排出角度θ2までである。このとき、羽根4a、
羽根4b、回転子6.シリンダ1.前端部2.後端部3
により囲まれた膨張室の体積が排出作動流体量となり、
いまこれをv2とする。
流入調節板14は、吸入側圧力P1及び排出側圧力P2
に応動し、次式を vA−vAK 故ニv−v2・(P2/P1)1/に 満足するよう流入角度θを変化させている。吸入側圧力
P1 及び排出側圧力P2が熱源の温度により変化した
場合、例えば吸入側圧力P1が低下したとき、Pl の
変化が調圧部B11に伝達されてピストン12が左方に
押され流入調節板14も左方に移動する。吸入角度θが
増大するので吸入作動流体量■は増加する。しかし、排
出作動流体量v2は変化しないのでVとv2の比である
vAは小さくなる。膨張比PA=P1/P2もPl  
の低下により小さくなる。よって vA−vAK が常に成立する。
このように吸入側圧力及び排出側圧力が熱源温度の影響
を受けて膨張比が変化したときも吸入作動流体量を調節
して膨張機の容積比を最適となるようにしているため、
与えられた条−件に対して常に最高の熱効率で膨張機を
運転できる。なお、流入孔と排出孔の圧力差に応じ流入
孔の作動流体量を制御できるものであれば上記実施例の
流入調節板に限定されるもので々い。
以上のように本発明の容積型回転羽根式膨張機によれば
、流入調節手段により膨張機の作動流体量を自由に選択
できるため、常に最高の熱効率で膨張機を運転でき、ま
た膨張機出力の調節も容易に行なうことができるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の容積型回転羽根式膨張機の断面図、第2
図は第1図の■−■線断面図、第3図は本発明の容積型
回転羽根式膨張機の一実施例の断面図、第4図は第3図
のIV−IV線断面図である。 1・・・・・・シリンダ、4A−・・羽根、5・・・・
・・回転子、6・・・・・・膨張室、7・・・・・・出
力軸、14・・・・・・流入調節板(流入調節手段)、
15・・・・・・流入孔、16・・・・・・排出孔。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第 2 ・図 第 3 図 /4        tb

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 作動流体の流入孔および排出孔を有する膨張室を備えた
    シリンダと、このシリンダの膨張室に内装し、かつ前記
    室の中心より偏心させて外周面の一部を膨張室の内壁に
    接触させると共に外周面より出没し、膨張室の内壁に接
    する複数の羽根と出力軸を有する円形の回転子と、前記
    流入孔と排出孔の圧力差に応じ、流入孔からの作動流体
    量を制御する流入調節手段とからなる容積型回転羽根式
JP1511282A 1982-02-01 1982-02-01 容積型回転羽根式膨張機 Pending JPS58133401A (ja)

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