制冷设备及用于该设备的流体机械的制作方法

专利名称：制冷设备及用于该设备的流体机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有用于执行冷却操作的制冷循环和用于从例如内燃机等生热装置收集废热的兰金循环的制冷设备。本发明进一步涉及将应用于制冷设备的复合流体机械，其中流体机械具有用于压缩和泵出工作流体的压缩机装置的作用以及用于通过使在兰金循环中工作的工作流体膨胀输出机械能的膨胀装置的作用。本发明进一步涉及用于控制制冷设备的操作的方法，尤其涉及停止兰金循环的操作的方法。
背景技术：
其中压缩机装置、膨胀装置、驱动电机和泵一体形成的复合流体机械在本领域中是已知的，例如日本专利出版物No.H8-86289(示出卷轴式活塞的旋转机械)中所示。在上述复合流体机械中，各个部件串联布置，且彼此同轴(压缩机装置通过磁性联轴节装置或直接连接至膨胀装置)。压缩机装置用于压缩制冷循环中的制冷剂，而膨胀装置由兰金循环中的工作流体操纵。
根据上述流体机械，在膨胀装置的初始(开始)阶段，膨胀装置由驱动电机驱动一段时间，直到膨胀装置的操作变得稳定。接着，膨胀装置通过使兰金循环中的工作流体(由燃烧器加热，以转变成高压高温工作流体)膨胀被驱动，从而它通过其自身的驱动力旋转。驱动力直接或间接(通过磁性联轴节)传递到压缩机装置，以对其进行操作，使得工作流体被压缩。泵也由在膨胀装置处产生的驱动力操纵，以使兰金循环中的工作流体循环。
如上所述，生热装置(例如燃烧器)在上述现有技术设备中是特别需要的。本发明的发明人已经研制出用于机动车的制冷设备，其中来自内燃机的废热被收集，并用于操纵兰金循环，从而考虑到grovel加热(grovelwarming)，可减少能耗。
在上述现有技术设备用于机动车的情形下，其中来自发动机的废热被用作热源(代替燃烧器)，当来自发动机的废热量较少时不能通过膨胀装置获得驱动力。在此期间，压缩机装置可由驱动电机操纵。然而，在此情形下，泵也与压缩机装置一起由驱动电机操纵，降低了驱动电机操作压缩机的效率。
另一方面，在压缩机装置的操作不是必需(不要求制冷循环的冷却操作)的情形下，即使在可充分获得来自发动机的废热时，也可停止膨胀装置的操作。结果，废热不能有效用于收集膨胀装置产生的能量。
根据另一现有技术的流体机械，例如如日本专利出版物No.2004-232492中所示的，流体机械同样具有压缩机的功能和膨胀装置的功能。根据此现有技术流体机械，其中在作为压缩机装置工作的情形下的工作流体的流向与在作为膨胀装置工作的情形下的工作流体的流向相反。第一流体(排放)口和第一(排放)阀装置被设置在流体机械中，使得被压缩的工作流体通过第一流体(排放)口被泵出。并且，第二流体口(入口)和第二(入口)阀装置被设置在流体机械中，使得高压高温工作流体被供给膨胀装置中。在流体机械作为压缩机装置操作时，第二流体口(入口)通过第二阀装置(电动操作的开关阀装置)关闭。
然而，根据上述流体装置，第二流体口的体积不可避免地变成用于流体机械的压缩操作的死体积(死体积在压缩操作期间不能被泵出从而留在工作室中的工作流体的体积)。这是一个问题，特别是，当为了允许大量工作流体流入膨胀装置的工作室而将第二流体口的内径设计为较大时，或当对于每个旋转从压缩机装置泵出的工作流体的量设计为较小时。
根据另一现有技术制冷设备，例如如日本专利出版物No.S56-43018中所示的，制冷设备用于机动车，其中压缩机装置与膨胀装置连接，以使压缩机装置由驱动力驱动，其中所述驱动力由利用来自发动机的废热操纵的膨胀装置产生。然而，在这种制冷设备中，当废热不能在发动机的预热操作期间被收集时，不能执行冷却操作。具体而言，即使在车辆在夏天的烈日下停放后，为了快速冷却车辆内部而要求大的冷却能力的情形下，只要不能从发动机收集充分的废热，则冷却操作就是不可能的。
因此，本发明的发明人已经在其日本专利申请No.2004-227006中提出了一种用于机动车的制冷设备，其中，压缩机装置与膨胀装置分离，压缩机装置由发动机或驱动电机驱动，且来自膨胀装置的能量用于产生电力和/或驱动用于使兰金循环中的工作流体循环的泵。根据上面提出的制冷设备，即使在不存在废热时冷却操作也变得可能，而当存在充分的废热量时，可由兰金循环有效地收集能量。
然而，根据上面提出的制冷设备，考虑到环境保护，如果制冷设备应用于具有怠速停止操作的车辆，则在发动机操作临时停止时不能执行冷却操作。
根据又一现有技术，例如，如在日本专利出版物No.2004-108220中所示的，电力在由膨胀装置驱动的发电机处产生，其中所述膨胀装置将在兰金循环中被操纵，以收集废热。
电动发电机通常通过无传感器控制方法操纵，根据此方法，预测发电机的旋转相位，而不是用相位传感器，从而实现低成本的发电机。
在这种无传感器控制方法中不可能完全防止发电机的操作变得失控，结果，操作离开其正常操作状态。因此，在发电机的操作(由膨胀装置驱动)离开其正常操作状态时，通常停止发电机的操作。接着，由于到膨胀装置的负载被移走，所以膨胀装置的旋转可被加速，并且可超出容许转动能级。如果这种情况发生，则噪音可能在膨胀装置处产生，且视情况而定，膨胀装置可能被损坏。并且，可能在发电机处产生较高电压，造成相关电气部分或装置可能被损坏的问题。
即使在发电机的操作由来自位置传感器的信号控制的情形下，如果用于发电机的控制器(变换器)出故障，则发电机的操作也可能变得失控，并且可加速和损坏膨胀装置的旋转。
鉴于上述问题，作出本发明。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种制冷设备和将应用于制冷设备的流体机械，其中泵由膨胀装置驱动，在流体机械作为压缩机装置工作时消除泵的影响，并且即使在不需要压缩机装置的冷却操作时也能有效收集废热。
本发明的另一目的是提供一种用于制冷设备的流体机械，其中在流体机械作为压缩机装置工作时减少死体积。
本发明的再一目的是提供一种制冷设备，其中从例如用于机动车的内燃机等生热装置收集废热，且即使在生热装置的操作临时停止时也能连续执行冷却操作。即使在临时并极大地提高对冷却操作的要求时，制冷设备也能提供冷却操作。
本发明的又一目的是提供一种用于内燃机的废热利用设备以及控制所述设备的操作的方法，其中安全停止膨胀装置的操作，以防止在电动发电机的操作变得失控时膨胀装置加速。
根据以下参看附图作出的详细描述，本发明的上述和其它目的、特性和优点将变得更加显然。在附图中


图1是示出根据本发明的第一实施例的复合流体机械的示意性横截面图；图2是根据第一实施例的系统结构的示意图；图3是示出第一实施例的复合流体机械的修改的示意性横截面图；图4是示出根据第二实施例的复合流体机械的修改的示意性横截面图；图5至图9是示出根据第二实施例的系统结构的示意图，其中示出在各个工作模式中流动的制冷剂；图10是示出根据本发明的第三实施例的阀装置的放大的横截面图；图11和12是示出根据第三实施例的流体机械的阀装置的放大的横截面图；图13是示出根据第三实施例的系统结构的示意图，其中应用图10的流体机械；图14至图16是分别示出根据第三实施例的修改的流体机械的阀装置的放大的横截面图；图17是示出根据本发明的第四实施例的复合流体机械的示意性横截面图；图18是示出根据本发明的第五实施例的复合流体机械的示意性横截面图；图19是示出根据第六实施例的系统结构的示意图；图20至24是示出根据上述第六实施例的系统结构的示意图，其中示出在各个工作模式中流动的制冷剂；图25是示出根据第七实施例的系统结构的示意图；图26是示出根据第八实施例的系统结构的示意图；图27至31是示出根据上述第八实施例的系统结构的示意图，其中示出在各个工作模式中流动的制冷剂；图32是示出根据第九实施例的系统结构的示意图；图33是示出根据第九实施例的复合流体机械的示意性横截面图，所述复合流体机械应用于图32的系统；图34是示出待用于图32的系统中的控制器的电路的示意图；图35是用于控制图32的系统的操作的流程图；图36是用于说明图32的系统的操作的时间图；图37是示出根据上述第九实施例的修改的复合流体机械的示意性横截面图；图38是示出根据上述第九实施例的修改的控制器和电动发电机的电路的示意图；图39是用于控制由图38修改的图32的系统的操作的流程图；图40是示出根据第十实施例的系统结构的示意图；图41是用于控制图40的系统的操作的流程图；图42是示出根据第十一实施例的系统结构的示意图；图43是用于控制图42的系统的操作的流程图；图44是用于控制图42的系统的修改的操作的流程图；图45是示出根据第十一实施例的修改(图42)的系统结构的示意图；图46是用于控制图45的系统的操作的流程图；以及图47是用于控制图42的系统的另一修改的操作的流程图。
具体实施例方式
(第一实施例)第一实施例涉及机动车空调设备，其中本发明的复合流体机械100应用于具有兰金循环40的制冷循环30。
首先，参看图1说明复合流体机械的结构。复合流体机械100包括既具有压缩机装置的功能又具有膨胀装置的功能的膨胀压缩机装置110、既具有电动发电机的功能又具有电机功能的电动发电机120、以及制冷剂泵130。
膨胀压缩机装置110具有与公知的卷轴式压缩机相同的结构，且包括设置在前壳体111a和电机壳体121之间的固定卷轴112、面对固定卷轴112且关于固定卷轴112旋转的可移动卷轴113、用于使工作室V与高压室114连通的排放口115、入口116和用于打开和关闭入口116的阀装置117。
固定卷轴112具有基板112a和从基板112a向可移动卷轴113延伸的旋涡卷轴套112b，而可移动卷轴113具有待与旋涡卷轴套112b连接和啮合的旋涡卷轴套113b以及上面形成旋涡卷轴套113b的基板113a。工作室V在固定卷轴112和可移动卷轴113之间形成，其旋涡卷轴套112b和113b可操作地彼此接触。当可移动卷轴113关于固定卷轴112旋转时(绕固定卷轴移动)改变(膨胀或收缩)工作室V的体积。
轴118是曲柄轴，由固定到电机壳体121的轴承118c可旋转地支撑，且在其一个轴端具有曲柄部118a，其中曲柄部118a关于轴118的旋转中心偏心。曲柄部118a经由轴衬118b和轴承113c连接至可移动卷轴113。
自转防止机构119设置在可移动卷轴113和电机壳体121之间，使得在轴118旋转一周时可移动卷轴113绕曲柄部118a旋转一周。即，防止可移动卷轴113在其轴上旋转，但是绕轴118的旋转中心(以轨道运动)旋转。当轴118在向前的方向上旋转时，随着工作室从可移动卷轴113的外部向着其中心移动，工作室V的体积变得较小。另一方面，当轴118在相反方向上旋转时，随着工作室从可移动卷轴113的中心向着其外部移动，工作室V的体积变得较大。
排放口115形成在基板112a的中心部分处，使得在膨胀压缩机装置110作为压缩机装置工作(此后，称之为压缩模式)时已经变成其最小体积的工作室V与形成在前部壳体111a中的高压室114连通，从而排放(泵出)被压缩的制冷剂(被压缩的工作流体)。入口116类似地形成在基板112a中(靠近排放口115)，以使高压室114与在膨胀压缩机装置110作为膨胀装置工作(此后，称之为膨胀模式)时已经变成其最小体积的工作室V连通，从而将供应到高压室114中的高压高温制冷剂(即，过热的汽化制冷剂)导入工作室V。
高压室114具有使从排放口115泵出的制冷剂的脉动平滑的功能，且连接至加热装置43和冷凝器31的高压口111c形成在高压室114处。
连接至蒸发器34和第二旁路通道42的低压口121a形成在电机壳体121中，且通过电机壳体121的内部与固定卷轴112的一侧连通。
阀装置117包括具有排放阀117a的排放口阀装置、具有阀体117d的入口阀装置、电磁阀117h等。排放阀117a布置在高压室114中，并且是簧片阀形状，用于防止从排放口115泵出的制冷剂从高压室114流回工作室V中。止动器117b是止阀板，用于限制排放阀117a的最大开口度。排放阀117a和止动器117b通过螺栓117c固定到基板112a。
阀体117d是切换阀(switching valve)，用于通过打开或关闭入口116从压缩模式切换到膨胀模式，反之亦然。阀体117d的后向部分可滑动地插入形成在前部壳体111a中的后压室117e。弹簧117f(偏压装置)设置在后压室117e的内部中，用于在阀关闭方向上，即在阀体117d的前向部分关闭入口116的方向上偏压阀体117d。孔口117g形成在前部壳体111a中使后压室117e与高压室114连接的通道处，其中孔口117g具有一定的流阻。
电磁阀117h是控制阀，用于通过控制低压侧(低压口121a)和后压室117e之间的连通状态控制后压室117e中的压力。控制阀117h由电子控制单元(未示出)操纵。
当打开电磁阀117h时，后压室117e中的压力减少到变得低于高压室114中的压力。阀体117d在图1的右手侧上移动，压缩弹簧117f，以打开入口116。在空口117g处的压力损失非常高，从而从高压室114流入后压室117e的制冷剂流量小地可以忽略。
当关闭电磁阀117h时，后压室117e中的压力变得与通过空口117g的高压室114中的压力相等。接着，阀体117d通过弹簧117f的弹簧力在图1的左手侧上移动，以关闭入口116。如上，阀体117d、后压室117e、弹簧117f、空口117g和电磁阀117h形成枢轴形电动切换阀，以打开和关闭入口116。入口116和阀体117d形成切换装置，用于切换工作室和高压室114之间的流体通道。
电动发电机120包括定子122和在定子122的内部中旋转的转子123，且容纳在固定至固定卷轴112的电机壳体121中(在流体机械100的低压空间中)。定子122是用电线缠绕的定子线圈，且固定至电机壳体121的内周表面。转子123是其中设置永久磁体的磁性转子，且固定至电机轴124。电机轴124的一端连接至膨胀压缩机装置110的轴118，且孔124a形成在电机轴124的另一端，其中制冷剂泵130的泵轴134与所述孔可操作地连接。
当电力通过换流器12从电池13供应到定子122从而转子123旋转时，电动发电机120作为电机(电动机)工作，用于驱动膨胀压缩机装置110(作为压缩机装置工作)。如下面所述的，当转子123旋转(在相反方向上)时，电动发电机120也作为电机(电动机)工作，用于驱动制冷剂泵130。当用于旋转(在相反方向上)转子123的扭矩由膨胀压缩机装置110以其膨胀模式产生的驱动力输入时，电动发电机120进一步作为发电机(电动发电机)工作，用于产生电力。这样获得的电力通过换流器12充入电池13。
制冷剂泵130布置在电动发电机120的邻近位置处，并且在膨胀压缩机装置110的相对侧处，且容纳在固定至电机壳体121的泵壳体中。与膨胀压缩机装置110的方式相同，制冷剂泵130包括固定卷轴132，具有基板132a和卷轴套132b；以及可移动卷轴133，具有基板133a和卷轴套133b。固定卷轴132固定至泵壳体131，而可移动卷轴133布置在由泵壳体131和固定卷轴132限定的空间中。可移动卷轴133以轨道运动旋转，且通过自转防止机构135防止在其轴上的自转。
泵壳体131形成有入口131a，所述入口131a连接至气液分离器32，并与可移动卷轴133的一侧和泵壳体131的内部连通。固定卷轴132形成有出口132c，其中由固定和可移动卷轴132和133形成的工作室P通过所述出口与加热装置43(稍后描述)连通。
泵轴134由固定至泵壳体131的轴承134c可转动地支撑，且在其一个轴端具有曲柄部134a，其中曲柄部134a关于泵轴134的旋转中心偏心。曲柄部134a经由轴衬134b和轴承133c连接至可移动卷轴133。泵轴134的另一轴端形成有小直径部分134d，所述小直径部分的直径比泵轴134的另一部分(由轴承134c支撑的部分)的直径小，且小直径部分134d插入形成在电机轴124的轴端的孔124a。
单向离合器140设置在电机轴124和泵轴134(小直径部分134d)之间。在电机轴124在相反方向上(在膨胀模式的旋转方向上)旋转时，单向离合器140与泵轴134(小直径部分134d)啮合，以使泵轴134旋转。另一方面，当电机轴124在向前的方向上(在压缩模式的旋转方向上)旋转时，单向离合器140不再与泵轴134(小直径部分134d)啮合，以使泵轴134从电机轴124断开(不再使泵轴134旋转)。
轴密封件150设置在泵壳体131和泵轴134的小直径部分134d之间，以从制冷剂泵130的内部空间(低压侧的空间，与来自可移动卷轴133的入口131a连通)密封电动发电机120的内部空间。
上述复合流体机械100整合进具有兰金循环40的制冷剂循环30，以形成制冷剂设备1(机动车空调设备)。更具体地，膨胀压缩机装置110(压缩模式中的压缩机装置)整合进制冷循环30，而膨胀压缩机装置110(膨胀模式中的膨胀装置)和制冷剂泵30整合进兰金循环40。参看图2说明制冷设备1。
制冷循环20将热从低温侧传送到高温侧，并且利用其低温热(coldheat)和高温热(hot heat)进行空气调节操作。制冷循环30包括膨胀压缩机装置110、冷凝器31、气液分离器32、降压装置33、蒸发器34等，其中这些部件以电路连接。
冷凝器31是连接在处于压缩模式中的膨胀压缩机装置110的制冷剂排放侧的热交换器，且用于冷却高压高温制冷剂，从而使制冷剂冷凝(液化)。风扇31a向着冷凝器31鼓冷却空气(外部空气)。
气液分离器32是用于使在冷凝器31处冷凝的制冷剂与气相制冷剂和液相制冷剂分离的接收器，以流出液相制冷剂。降压装置33是温度依赖型膨胀阀，用于使在气液分离器32处分离的液相制冷剂降压和膨胀，其中阀的开口度被控制，以使制冷剂以等焓方式被减压，并且把将吸入压缩模式中的膨胀压缩机装置110的制冷剂的过热度控制为预定值。
蒸发器34是热交换器，用于通过使由降压装置33降压的制冷剂蒸发执行吸热操作，以冷却车辆外部的空气(外部空气)或车辆内部的空气(内部空气)，其中风扇34a使所述空气通过蒸发器。止回阀34b设置在蒸发器34的制冷剂出口侧，用于允许制冷剂仅从蒸发器34流到膨胀压缩机装置110。
兰金循环40从在发动机10产生的废热收集能量(在膨胀压缩机装置110的膨胀模式的驱动力)，产生用于车辆的驱动功率。冷凝器31通常既用在制冷循环30中，又用在兰金循环40中。第一旁路通道41设置在气液分离器32和接合点A之间，所述接合点是冷凝器31和膨胀压缩机装置110之间的中间点，其中第一旁路通道41绕过冷凝器31。第一旁路通道42设置在接合点B和C之间，其中接合点B是膨胀压缩机装置110和止回阀34b之间的中间点，而接合点C是冷凝器31和接合点A之间的中间点。兰金循环40以下面的方式形成。
复合流体机械100的制冷剂泵130和止回阀41a布置在第一旁路通道41中，其中止回阀41a允许制冷剂仅从气液分离器32流到制冷剂泵130。加热装置43设置在接合点A和膨胀压缩机装置110之间。
加热装置43是热交换器，用于通过由制冷剂泵130供给的制冷剂和发动机10的发动机冷却电路20的发动机冷却水(热水)之间的热交换加热制冷剂。三向阀21设置在热水电路20中。加热装置旁路通道21a设置在三向阀21和发动机10之间。三向阀21从热水循环模式切换到水不循环模式(热水旁路模式)，反之亦然，以便控制来自发动机10的热水供给或不供给加热装置43。三向阀21的切换操作由电动控制单元(未示出)控制。
交流发电机11设置在发动机10处，其中交流发电机11由发动机10驱动，且在交流发电机11处产生的电力通过换流器12充入电池13。
水泵22举例来说是由发动机10驱动的机械泵，设置在热水电路20中，用于使发动机冷却水循环，且散热器23是热交换器，用于使发动机冷却水与用于冷却发动机冷却水的外部空气进行热交换。
止回阀42a设置在第二旁路通道42中，用于允许制冷剂仅从膨胀压缩机装置110流到冷凝器31的入口侧。开关阀44设置在接合点A和C之间的通道中。阀44是电磁阀，用于打开或关闭通道，并且由电动控制单元(未示出)控制。
兰金循环40由气液分离器32、第一旁路通道41、制冷剂泵30、加热装置43、膨胀压缩机装置110、第二旁路通道42、冷凝器31等形成。
将说明第一实施例的复合流体机械100的操作和效果。
(压缩模式)在压缩模式中，在需要制冷循环的冷却操作时，电动发电机120作为电动发电机工作，旋转力(在向前的方向上)被施加给电机轴124，以使膨胀压缩机装置110的可移动卷轴113旋转，从而制冷剂被吸入制冷循环并在其中被压缩。
更具体地，开关阀44由控制单元(未示出)打开，并且通过三向阀21防止发动机冷却水流入加热装置43。通过阀体117d关闭电磁阀117h，以关闭入口116，并且电力通过换流器12从电池13供应到电动发电机120的定子122，以使电机轴124旋转。
在此操作期间，与公知的卷轴型压缩机的方式相同，膨胀压缩机装置110从低压口121a吸制冷剂，在工作室V中将其压缩，将来自排放口115的被压缩的制冷剂泵出道高压室114中，并且将来自高压口111c的被压缩的制冷剂排放到冷凝器31。
从高压口111c排放的制冷剂在由加热装置43、开关阀44、冷凝器31、气液分离器32、降压装置33、蒸发器34、止回阀34b、膨胀压缩机装置110的低压口121a形成的制冷循环30中循环，从而通过蒸发器34的吸热操作执行冷却操作。由于发动机冷却水(热水)没有流到加热装置43中，所以制冷剂没有在加热装置43中被加热，从而加热装置43仅作为制冷剂通道的部分工作。
因为泵轴134(小直径部分134d)由于单向离合器140不再与电机轴124啮合，所以制冷剂泵130在此模式下不工作。
(膨胀模式)
在膨胀模式中，当不再需要制冷循环30的冷却操作，且可从发动机10获得充分多的废热时(当发动机冷却水的温度充分高时)，由加热装置43加热的高压过热制冷剂供给膨胀压缩机装置110中，以使膨胀装置110中的制冷剂膨胀。可移动卷轴113通过制冷剂的膨胀而旋转，以获得用于使电机轴124旋转的驱动力(机械能)。电动发电机120的转子123通过这样获得的驱动力旋转，以产生电力，并将所产生的电力充入电池13。
更具体地，开关阀44通过控制单元(未示出)关闭，且发动机冷却水通过三向阀21循环，以流入加热装置43中。电动发电机120作为电力发电机工作(在相反方向上旋转)，并且通过阀体117d打开电磁阀117，以打开入口116。
在此操作中，制冷剂泵130的泵轴134(小直径部分134d)通过单向离合器140与电机轴124啮合，以便驱动制冷剂泵130旋转。由加热装置43加热的高压过热制冷剂通过高压部分111c、高压室114和入口116供入工作室V中，使得制冷剂在工作室V中膨胀。通过制冷剂的膨胀使可移动卷轴113在与压缩模式中相反的方向上旋转，施加给轴118的旋转驱动力传递到电动发电机120的电机轴124和转子123。当传递给电机轴124的驱动力变得高于制冷剂泵130所需要的驱动力时，电动发电机开始作为电力发电机旋转。并且，将所获得的电力通过换流器12充入电池13中。
压力由于膨胀而降低的制冷剂从低压口121a流出。从低压口121a流出的制冷剂在兰金循环40中循环，其中所述兰金循环40包括第二旁路通道42、止回阀42a、冷凝器31、气液分离器32、第一旁路通道41、止回阀41a、制冷剂泵130、加热装置43和膨胀压缩机装置110(高压口111c)。制冷剂泵130将来自气液分离器的液相制冷剂供给加热装置43，其中将制冷剂加压到对应于在加热装置43产生的过热的蒸发的制冷剂的温度的压力。
如上，根据本发明的复合流体机械，可通过电机发电机120在膨胀压缩机装置110执行压缩模式的操作，而不管制冷剂中是否有膨胀能。在此压缩模式中，由于制冷剂泵130通过单向离合器140的操作从电动发电机120断开，所以可防止制冷剂泵130起电动发电机120的操作的阻力的作用。
并且，膨胀压缩机装置110既具有压缩机装置(110)的作用，又具有膨胀装置(110)的作用，从而在压缩模式中通过电动发电机120操纵压缩机装置(110)时，膨胀装置(110)没有起电动发电机120的操作的阻力的作用。
并且，在可从制冷剂得到充分多的膨胀能并且不需要压缩机装置(110)的操作的情形下，可通过膨胀装置(110)在其膨胀模式中产生的旋转驱动力使制冷剂泵130旋转，从而不需要任何专用装置来驱动制冷剂泵130。电动发电机120作为电力发电机工作，以收集作为电能的膨胀能。在此操作中，可能不需要操纵交流发电机11来产生电力，从而可减少用于交流发电机的驱动力，由此提高燃料消耗率。
并且，制冷剂泵130布置在复合流体机械100的一个轴端，且单向离合器140设置在制冷剂泵130和相邻装置(电动发电机120)之间。在流体机械100中无需复杂的轴结构，就可容易地布置单向离合器140，而不管膨胀压缩机装置100和电动发电机120的布置如何。
并且，由于为了防止制冷剂通过电动发电机120和制冷剂泵30之间的间隙泄漏，将轴密封件150设置在泵轴134处，所以，可防止制冷剂泵130通过单向离合器140从电动发电机120断开时轴密封件150起电动发电机120的阻力的作用。
在通过电动发电机120操纵制冷剂泵130时在轴密封件150处的能量损失与轴密封件150对泵轴134的拉紧力和与轴密封件150接处的泵轴134的接触部分的转速成比例。轴密封件150设置在泵轴134的小直径部分(接触部分)134d处，以减少接触部分外周的转速和减少能量损失。
图3中示出复合流体机械100的修改。图3中的相同附图标记是指与图1中所示的复合流体机械的结构相同或大体相同的部分。
下面将参看图3说明不同部分。
图1的电机壳体120被分成两部分，一部分是电机壳体121b和轴壳体111b。
电机轴124的左手端形成有小直径部分124b，而电机轴124的右手端形成有孔134e，其中小直径部分124b插入孔134e中。单向离合器140设置在小直径部分124b和泵轴134之间，从而当电动发电机120作为电动机工作且电机轴124在向前的方向上旋转时，泵轴134可操作地从电机轴124断开，而当电动发电机120作为电力发电机工作且电机轴124在相反的方向上旋转时，泵轴134可操作地与电机轴124连接。
如图3中所示，阀体117d的前向端形成为平面，所述平面与其运动的轴线垂直。然而，可将平面形成为使得其关于轴线倾斜，从而在入口116通过阀体117的关闭时提高在入口116的密封性能。
根据第一实施例的复合流体机械100(包括上述修改)，膨胀压缩机装置110、电动发电机120和制冷剂泵130串联布置，使得当膨胀压缩机装置110作为膨胀装置工作时制冷剂泵130可通过在膨胀压缩机装置110产生的旋转驱动力驱动。因此，不需要任何专用装置来驱动制冷剂泵130。
并且，电动发电机120布置在所述空间中，其中所述空间与膨胀压缩机装置110的低压侧连通，且低压制冷剂在其中流动。因此，电动发电机120可由流经电动发电机120的低温制冷剂有效冷却。
制冷剂泵130的低压侧与电动发电机120连通，且轴密封件150设置在电动发电机120和制冷剂泵130之间。因此，可使得电动发电机120和制冷剂泵130之间的制冷剂的压差较小，从而可防止制冷剂从制冷剂泵130泄漏到电动发电机120中。
(第二实施例)图4中示出第二实施例，此实施例与第一实施例的区别在于，空调设备1应用于车辆(例如，怠速停止车辆、双动力型车辆)，其中根据车辆的驱动状态(例如，怠速操作、低速操作等)临时停止发动机10的操作。第二实施例与第一实施的另一区别是，主压缩机装置35设置在制冷循环30中，并且设置了连接通道51、52、以及开关阀51a、52a、53a。
如上所述，主压缩机装置35独立于膨胀压缩机装置110设置在制冷循环30中。本实施例的制冷剂循环30包括主压缩机装置35、冷凝器31、气液分离器32、蒸发器34，它们以线路连接。
主压缩机装置35设置有滑轮装置35a，所述滑轮装置具有滑轮和作为驱动力传送装置工作的电磁离合器。滑轮装置35a经由驱动皮带14与发动机10可操作地连接。当滑轮装置35a的电磁离合器被连接时，主压缩机装置35由发动机10的驱动力驱动，而当断开电磁离合器时，停止主压缩机装置35的操作。电磁离合器由控制单元(未示出)控制。
与第一实施例相同，兰金循环40包括制冷剂泵130、加热装置43、膨胀压缩机装置110、冷凝器31和气液分离器32，它们以线路连接。
第一连接通道51设置在主压缩机装置35的制冷剂入口侧(接合点D)和膨胀压缩机装置110的低压侧(接合点E)之间。第二连接通道52设置在膨胀压缩机装置110的高压侧(接合点F)和主压缩机装置35的制冷剂出口侧(接合点G)之间。
第一至第三开关阀51a、52a和53a分别设置在第一连接通道51、第二连接通道52和使冷凝器31与接合点E连接的通道中。这些开关阀是电磁阀，将由控制单元(未示出)控制，以打开或关闭相应通道。
附图标记450表示具有单元壳体460的空调器，其中在所述单元壳体460中设置蒸发器34和加热器芯431。附图标记431a是空气混合门，用于控制在蒸发器34冷却并流经加热器芯431的空气的流速，从而通过混合来自蒸发器34的冷却空气和来自加热器芯431的被加热空气，控制鼓入车辆的乘客室的空气温度。附图标记430是加热器电路，用于使发动机冷却水(热水)通过加热器芯431。附图标记23a是散热器旁路通道，且附图标记24是调温器，用于控制绕过散热器23的发动机冷却水。
将参看图5至9说明第二实施例的操作。
(主冷却操作的单独操作模式图5)在此操作模式中，在从发动机10得不到充分多的废热的情形下，例如在发动机10处于其预热状态时，或在用电力对电池13充分充电并且不再需要进一步充电的情形下，当需要用于车辆的冷却操作时，操纵主压缩机装置35。
在此操作模式中，通过三向阀21的操作停止发动机冷却水供应到加热装置43。所有开关阀51a、52a和53a关闭，并连接用于主压缩机装置35的滑轮装置35a的电磁离合器。
接着，主压缩机装置35由发动机10驱动，以压缩和泵出(排放)制冷剂，且如用图5中的实线箭头所表示的，被排放的制冷剂在制冷循环30中循环，从而通过在蒸发器34处的吸热操作执行冷却操作。在此操作模式中，停止复合流体机械100的操作。
(兰金循环操作的单独操作模式图6)在此操作模式中，在车辆行进期间可从发动机10得到充分多的情形下，和在需要将电力充到电池13的情形下，在不需要用于车辆的冷却操作时，膨胀压缩机装置110作为膨胀装置操作。这种操作模式对应于第一实施例的膨胀模式。
由于三向阀21的操作，允许发动机冷却水供给加热装置43。第一和第二开关阀51a和52a关闭，而第三开关阀53a打开。断开用于主压缩机装置35的滑轮装置35a的电磁离合器。电动发电机120作为电力发电机(在相反方向上旋转)操作，且膨胀压缩机装置110的电磁阀117h(图1)打开。
接着，制冷剂泵130工作，通过膨胀来自加热装置43的过热制冷剂，在膨胀压缩机装置110处产生旋转驱动力，且电动发电机120由旋转驱动力驱动。当在膨胀压缩机装置110处产生的旋转驱动力变的大于制冷剂泵130所必需的驱动力时，电动发电机120开始作为电力发电机旋转。且所获得的电力通过换流器12充入电池13中。如由图6中的虚线的箭头所示的，从膨胀压缩机装置110排放的制冷剂在兰金循环40中循环。在此操作模式中，停止主压缩机装置35的操作。
(主冷却&兰金循环操作的双向操作模式图7)在此操作模式中，在车辆行进期间可从发动机10得到充分多的情形下，和在需要将电力充到电池13的情形下，在不需要用于车辆的冷却操作时，除了上述兰金循环中单独操作模式外，进一步操纵主压缩机装置35。
由于三向阀21的操作，允许发动机冷却水供给加热装置43。第一和第二开关阀51a和52a关闭，而第三开关阀53a打开。电动发电机120作为电力发电机(在相反方向上旋转)操作，且膨胀压缩机装置110的电磁阀117h(图1)打开。并且连接用于主压缩机装置35的滑轮装置35a的电磁离合器。
与上述兰金循环的单独操作模式相同，在兰金循环40中执行操作，从而通过在膨胀压缩机装置110处产生的驱动力，在电动发电机120处产生电力。如图7中的虚线的箭头所示的，使制冷剂循环。
与主压缩机装置35的上述单独操作模式相同，在制冷循环30中进一步执行操作，从而主压缩机装置35通过发动机10驱动，并且通过在蒸发器34处的吸热操作，执行冷却操作。如图7中的实线的箭头所示的，使制冷剂循环。
(用于主冷却操作的辅助操作模式)在此操作模式中，在车辆已经停放在夏天的烈日下的情形下，当需要大冷却能力来快速冷却车辆的内部空间时，除了主压缩机装置35的操作，膨胀压缩机装置110也作为压缩机装置操作。
在此操作模式中，通过三向阀21的操作停止供应发动机冷却水到加热装置43。第一和第二开关阀51a和52a打开，而第三开关阀53a关闭。膨胀压缩机装置110的电磁阀117h(图1)关闭，且电力供给电动发电机120的定子122，从而其作为电动机工作(在向前的方向上旋转)。连接用于主压缩机装置35的滑轮装置35a的电磁离合器。
接着，主压缩机装置35由发动机10驱动，以压缩和泵出(排放)制冷剂，且如用图8中的实线箭头所表示的，被排放的制冷剂在制冷循环30中循环。膨胀压缩机装置110由处于压缩模式的电动发电机120操纵，从而在制冷循环30中循环的制冷剂的部分从压缩机装置35的入口侧(接合点D)通过第一连接通道51和第一开关阀51a流入膨胀压缩机装置110，制冷剂被压缩机装置(110)压缩，且从压缩机装置(110)泵出(排放)，并且制冷剂通过第二连接通道52和第二开关阀52a流入冷凝器31。如图8中的点划线的箭头所示的，使制冷剂循环。
如上所述，大量制冷剂被压缩，且从在制冷循环30中彼此平行的压缩机装置35和膨胀压缩机装置110排放，从而流过蒸发器34和冷凝器31的制冷剂的流量增加，借此提高蒸发器34的冷却能力。在此操作模式中，由于单向离合器140，制冷剂泵130从电动发电机120断开，并且制冷剂泵130的操作停止。
(辅冷却操作的单独操作模式图9)在此操作模式中，即使在发动机操作停止的情形下，在需要冷却操作时，代替主压缩机装置35，膨胀压缩机装置110作为压缩装置工作。此操作模式相应于第一实施例的压缩模式。
在此操作模式中，通过三向阀21的操作停止供应发动机冷却水到加热装置43。第一和第二开关阀51a和52a打开，而第三开关阀53a关闭。膨胀压缩机装置110的电磁阀117h(图1)关闭，且电力供给电动发电机120的定子122，从而其作为电动机工作(在向前的方向上旋转)。
在此操作模式中，主压缩机装置35的操作与发动机10的操作一起停止。膨胀压缩机装置110由作为压缩装置的电动发电机120操纵。来自蒸发器34的制冷剂通过第一连接通道51、第一开关阀51a、膨胀压缩机装置110、第二连接通道52、第二开关阀52a、冷凝器31、气液分离器32、降压装置33和蒸发器循环，其中，制冷剂在其中流动的制冷剂电路形成为制冷循环。
如上所述，根据第二实施例，由发动机10驱动的主压缩机装置35设置在制冷循环30中，且连接通道51和52以及第一至第三开关阀51a、52a和53a设置在制冷循环30和兰金循环40之间。结果，在发动机10工作期间，可根据各种操作状态，例如来自发动机10的废热状态、对冷却操作的要求、对电力产生的要求等，独立或同时执行冷却操作和电力产生操作。
并且，因为除了主压缩机装置35外，膨胀压缩机装置110可作为压缩装置工作，所以在需要较高冷却能力时可提高冷却能力，其中对于制冷循环，膨胀压缩机装置110和主压缩机装置35彼此平行设置。
并且，由于在停止发动机操作时，膨胀压缩机装置110可代替主压缩机装置35作为压缩装置操作，所以即使在停止发动机操作时，也能获得连续的冷却操作。
在上述第一和第二实施例中，单向离合器140可用电磁阀代替，所述电磁阀由来自电子控制单元(未示出)的电信号控制。
根据这种布置，在流体机械100作为膨胀装置工作期间，在兰金循环40中循环的制冷剂的量可通过电磁阀的开关即用于制冷剂泵130的操作的开和关被控制。
上述实施例中的膨胀压缩机装置110形成为既具有压缩机装置的功能又具有膨胀装置的功能的流体机械。然而，可独立形成压缩机装置和膨胀装置。
可将旋转式、活塞式、叶片式或任何其它类型的流体机械用作膨胀压缩机装置110，或独立用作压缩机装置和膨胀装置。
在上述实施例中，膨胀压缩机装置110、电动发电机120和制冷剂泵130依此顺序设置。然而，设置上述这三个装置的顺序不限于图中所示的顺序。
将内燃机10作为上述实施例中的生热装置解释。可将任何其它装置或设备用作生热装置10，例如外燃机、燃料电池组、电机、换流器等，它们在工作期间产生热，并且为了控制其自身的装置或设备而扔掉(散发)热量(作为废热)。
(第三实施例)图10至13中示出第三实施例，此实施例与第一和第二实施例的区别在于以下几点。
首先，将参看图10说明流体机械100B的结构中的不同点。
从第三实施例的流体机械100B去掉第一实施例的制冷剂泵130。电机轴124的轴端由固定至电机壳体121的轴承141可转动地支撑。
入口116以其一端与工作室V连通。并且入口116以其另一端朝在靠近排放口115的部分的高压室114开口，其中入口116的通道区设计为不够大，从而在过热的汽化制冷剂通过入口116流入工作室V时不足以产生制冷剂的压力损失。如图11中所示，入口116在固定卷轴112的基板112a中形成，且形成为L形。入口116在其中间部分弯曲，且线轴322的止回阀部分322b可操作地连接至的密封部116a形成在中间部分处。将密封部116a和在排放口115处的入口116的一端称之为工作室侧通道，而密封部116a和入口116的另一端称之为高压侧通道。工作室侧通道116b在基板112a中形成，以便关于排放口115倾斜。
排放口阀装置包括排放阀117a、止动器117b和螺栓117c，其结构与第一实施例相同。
入口阀装置300包括具有滑动部322a的线轴型阀体322、止回阀部322b和突出部322c。滑动部322a是阀体322的主体部分，并且在其后向端形成为柱形，以便形成柱形空间。使得滑动部分322a的外径比阀体322的其它部分(止回阀部分322b和突出部322c)的外径大。止回阀部分322b形成在靠近阀体322的前向端的位置处，并形成为圆形凸缘形状。突出部322c在阀体322的前向端形成，且形成为柱形，使得其外径比止回阀322b的外径小。使得突出部322c的立方体积几乎等于工作室侧通道116b的立方体积。滑动部322a、止回阀部322b和突出部322c同轴设置。
柱形空间在固定卷轴112的基板112a中形成，并且与工作室侧通道116b同轴。柱形空间的外端向流体机械100B的外部开口。密封件324设置在滑动部322a的外周部。阀体322滑动设置在柱形空间中，使得突出部322c面对工作室侧通道116b。柱形空间的外端通过塞形件323封闭，且由滑动部322a和塞形件323限定的空间形成为后压室326。向着滑动部322a延伸的柱形导向部323a形成在塞形件323处，其中使得导向部323a的外径小于塞形件323的外径。在止回阀部分323a与密封部116a接触的状态下，在滑动部322a和塞形件323之间形成间隙，从而可轴向移动阀体322。
高压侧通道116c位于滑动部322a的前向端侧，从而高压室114中的制冷剂的高压P1总是应用于滑动部322a的前向端侧。气体喷口327在基板112a中形成，用于使后压室326与压力控制室117j(图10)连通，以便将压力控制室117j中的制冷剂的压力P2应用于后压室326，即，应用于滑动部322a的后向侧。
弹簧325布置在滑动部322a和塞形件323之间，并且由柱形导向部323a引导。从而将偏压力F在阀关闭方向上应用于阀体322，以使止回阀部322b与密封部116a接触，从而关闭入口116。偏压力F设计为这样的阀，即使在膨胀压缩机装置110的压缩模式期间在工作室V内产生高压，并将这种高压通过排放口115应用于阀体322的突出部322c时，在所述阀处，阀体322也不会向着塞形件323(在阀打开方向上)移动。
突出部322c的轴向长度和外径这样设计，使得突出部322c的立方体积变得几乎等于工作室侧通道116b的立方体积。更具体地，突出部322c的轴向长度这样设计，使得当阀体322在阀打开方向上移动时，突出部322c从工作室侧通道116b完全拉出。并且，突出部322c与密封部116a分离，以在突出部322c和密封部116a之间形成圆形流道，其中圆形流道具有允许必要量的制冷剂可流过圆形流道的通流面积。如上所述，将阀体322的可移动范围设计为，使得当阀体在阀关闭方向上移动时，突出部322c容纳在工作室侧通道116b中，而当阀体322在阀打开方向上移动时，突出部322c从工作室侧通道116b完全拉出，并且与密封部116a分离，以形成间隙(圆形流道)。
如图10中所示，与第一实施例相同，管口117g在基板112a中形成，用于使高压室114与压力控制室117j连通，所述管口117g由在基板112a和电磁阀117h中形成的孔限定。管口117g具有一定的流阻。连通口117k在基板112a中形成，使得压力控制室117j与膨胀压缩机装置110的低压侧可操作地连通。另一气体喷口117m也在基板112a中形成，并且经由连通通道328与后压室326的气体喷口327连通。压力控制室117j中的制冷剂的压力由电磁阀117h控制，以便将压力控制室117j的压力P2应用于后压室326。
更具体地，当电磁阀117h关闭时，连通口117k关闭，且压力控制室117j通过管口117g与高压室114连通，以便以高压室114的高压P1控制压力控制室117j中的压力。接着，将高压P1通过连通通道328应用于后压室326，从而将高压P1应用于滑动部322a的前向端侧和后向端侧。阀体322通过弹簧325的弹簧力F在阀关闭方向上(在图11的向上的方向上)移动，止回阀部分322b与密封部116a接触，且入口116关闭。在管口117g处的压力损失非常高，从而从高压室114流入后压室326的制冷剂流量小得可以忽略。
另一方面，当电磁阀117h打开时，连通口117k打开，以使后压室326中的高压通过连通通道328、压力控制室117i和连通口117k释放到膨胀压缩机装置110的低压侧(到低压口121a)。结果，将低压P2(低于压力P1)应用于后压室326。压差ΔP(P1-P2)在滑动部分322a处产生。当通过压差得到的作用力(＝ΔP×滑动部分322a的横截面面积)变得大于弹簧力F时，阀体322在向后的方向(阀打开方向＝图11的向后方向)上移动，止回阀部分322b与密封部116a分离，以打开入口116。如上所述，阀体322、后压室326、弹簧325、连通通道328、管口117g、电磁阀117h等形成枢轴式电动切换阀，以打开和关闭入口116。
当阀体322在向后的方向上移动时，入口116充分打开。滑动部分322a的后向端与塞形件323接触，从而限制阀体322的向下移动，如图12中所示。如上所述，将滑动部分322a的横截面面积设计为，作用力(＝ΔP×滑动部分322a的横截面面积)变得大于弹簧力F。
具有上述结构(图10)的流体机械100B用在图13中所示的制冷循环30和兰金循环40中。
将说明图13(第三实施例)与图2(第一实施例)的不同之处。
在第一实施例中，一体形成到流体机械100中的制冷剂泵130布置在从气液分离器32到接合点A(图2)的制冷剂通道中。然而，如上所述，制冷剂泵没有设置在第三实施例(图10)的流体机械100B中，相反，独立的液泵130a代替制冷剂泵设置在从气液分离器32到接合点A的制冷剂通道中。
附图标记300表示用于设置在加热装置43和膨胀压缩机装置110之间的制冷剂通道中的阀装置。如上所述，参看图10，阀装置300包括阀体322、后压室326、弹簧325、电磁阀117h等。
附图标记15表示用于检测发动机冷却水的温度的温度传感器。
附图标记400表示用于根据用于空调操作的命令信号(A/C命令信号)和来自温度传感器15的温度信号等控制三向阀21、入口阀装置300等的电子控制单元(ECU)。
附图标记170表示电力负荷，例如前灯、发动机附件等。
其中与第一实施例相同的附图标记用于相同或大体相同的部件和部分的制冷循环30和兰金循环40的另一结构与第一实施例基本相同。
将说明第三实施例的流体机械100B的操作和效果。
(压缩模式)压缩模式是将在冷却操作由车辆乘客命令时执行的操作模式。
压缩模式的操作与第一实施例的操作相同。即，通过三向阀21的切换操作停止供应热发动机冷却水到加热装置43。电磁阀117h关闭，使得入口116关闭。将电力供给电动发电机120，以作为电动机对其进行操作，从而将电动发电机的旋转驱动力应用于膨胀压缩机装置110(作为压缩机装置工作)。制冷剂由压缩机装置110通过低压口121a吸入，并且由工作室V压缩，以通过排放口115泵出被压缩的高压制冷剂。排放的制冷剂在制冷循环30中循环，其中所述制冷循环30包括高压口111c、加热装置43、冷凝器31、气液分离器32、降压装置33、蒸发器34、止回阀34b和流体机械100B的低压口121a。
(膨胀模式)膨胀模式是在从发动机冷却水收集的充分多的热能时执行的操作模式，以在膨胀压缩机装置110处产生机械能(旋转驱动力)，从而使电动发电机120旋转，产生电力。
膨胀模式的操作也与第一实施例相同。
即，当发动机冷却水的温度(由温度传感器15检测)高于预定值时，和当不需要冷却操作时，开始供应热发动机冷却水到加热装置43中。
打开电磁阀117h，以便打开入口116。将电力供给液泵130a，以开始制冷剂在兰金循环40中的循环。
过热的汽化制冷剂从加热装置43通过打开的入口116供入膨胀压缩机装置110中(作为膨胀装置工作)。制冷剂在工作室V中膨胀，以产生旋转驱动力，使转子123转动，从而在定子122处产生电力。所产生的电力通过换流器(控制器)12充入电池13。
具有低压的膨胀制冷剂在兰金循环40中循环，其中所述兰金循环40包括低压口121a、第二旁路通道42、止回阀42a、冷凝器31、气液分离器32、第一旁路通道41、止回阀41a、液泵130a、加热装置43和流体机械100B的高压口111c。
(第三实施例的效果)根据上述第三实施例，突出部322c在阀体322处形成，使得突出部322c的立方体积几乎等于工作室侧通道116b的立方体积。当膨胀压缩机装置110作为处于压缩模式的压缩机装置工作时，使得工作室侧通道116b的内部空间几乎为零。即，可使得工作室侧通道116b的死空间几乎为零，从而减少制冷剂的压缩损失。
根据上述第三实施例，止回阀部322b和突出部322c与滑动部322a同轴设置。因此，较容易制造阀体322，且当将阀体322装配到流体机械100B中时，不必关于绕轴线的旋转方向定位阀体322。
如果入口116(工作室侧通道116b)在基板112a中平行于排放口115(垂直于基板112a)形成，其中入口通过在平行方向上移动的阀体打开和关闭，则流体机械100B的纵向长度将变得较长。另一方面，如果入口116(工作室侧通道116b)在基板112a中垂直于排放口115的方向上形成，且阀体322在所述垂直方向上移动，则将不必使得基板122a的厚度较大。接着，排放口15将相应地变得较长，从而，由排放口115形成的死空间将变得较长。
然而，根据上述第三实施例，入口116(工作室侧通道116b)在基板112中形成为关于排放口115倾斜，且阀体322布置在入口116中，以在与工作室侧通道116b的轴线相同的方向上移动。结果，流体机械100B的纵向长度将被抑制为较小值，且可使得形成在排放口115中的死空间较小。
并且，根据上述第三实施例，基板112a由薄壁部分(图10中的上半部分)和厚壁部分(图10中的下半部分)形成。排放口115形成在薄壁部分中，其中排放口115形成在基板112a的中心处，且在膨胀压缩机装置110的轴向上延伸。工作室侧通道116b和用于阀体322的空间在径向上延伸，如已经描述的，入口116形成为L形，且高压侧通道116c在厚壁部分中形成，平行于排放口115延伸，且与工作室侧通道116b连通。根据基板112a的上述结构，排放口115以及工作室侧通道116b可形成在基板112a中，且阀体322可容纳在基板122a中，而不必使得排放口115的长度较长。
根据上述第三实施例，圆形外周壁部分与基板112a一体形成，其中，所述壁部分在流体机械的纵向上(在可移动卷轴113的相对侧上)从基板112a延伸，且前部壳体板111a固定到所述壁部分的纵端，以在其中形成高压室114。用于阀体322和塞形件的空间形成在薄壁部分和圆形周缘壁部分中，其中所述空间通过圆形周缘壁部分在径向上延伸。根据这种结构，可使得固定卷轴112较小。
并且，根据上述第三实施例，密封件324设置在滑动部分322a的外周表面处，可防止制冷剂从工作室侧通道116b泄漏到后压室326。使得滑动部分322a的纵向长度比其外径长，从而，滑动部分322a可在后压室326中平滑移动。弹簧325由塞形件323的导向部323a引导，从而也可防止阀体322向后移动时弹簧325的压缩弯曲。
(第三实施例的修改)
图14中示出第三实施例的修改，其中突出部322c在其纵向上进一步延伸，使得其前向端突出到排放口115中。并且，使得在高压室114一侧上的排放口115的内径比排放口的另一部分的内径小。排放口115的小直径部分115a设计为使得从膨胀压缩机装置110泵出的制冷剂的流量具有最优值。
根据上述修改，可通过突出部322c减少用于压缩模式的排放口115的体积，即，可减少排放口115的死体积。小直径部分115a大体充当排放口。
图15中示出第三实施例的另一修改，其中消除了导向部323a。相反，将定位部323b设置在塞形件323处，用于将弹簧125定位在其适合的位置。
在图16中示出第三实施例的又一修改。滑动板322d插入阀体322的孔中，使得滑动板322d介于弹簧325和孔底部之间。在阀的材料(例如铝或铝基材料)硬度低于弹簧325的材料(例如铁或铁基材料)的情形下，从硬度等于弹簧325的材料硬度的材料中选择用于滑动板322d的材料，或举例来说通过喷镀工艺在滑动板322d的表面上进行表面硬化处理，以便可防止由于滑动板322d关于弹簧325的滑动造成滑动板322d磨损。导向部322e可设置到滑动板322d，用于引导弹簧325。
也可将第三实施例的入口阀装置300用于第一和第二实施例的流体机械100。
(第四实施例)在图17中示出第四实施例(流体机械100C)，其中电磁离合器340和功率传输装置350设置到第三实施例(图10)的复合流体机械100B，且膨胀压缩机装置110、电动发电机120和电磁离合器340与功率传输装置350可操作地连接。
电磁离合器340包括滑轮341，将由发动机10的驱动力经由V形皮带(未示出)旋转；励磁线圈342，用于产生磁场；磨擦板343，通过由励磁线圈342产生的磁场的电磁力移位，且可操作地连接至滑轮341；轴344，连接至磨擦板343等。单向离合器344a和裂缝密封物344b设置在轴344上。
单向离合器344a是允许轴344仅在一个方向(滑轮341的旋转方向)上旋转的离合器。裂缝密封物344b是密封件，用于防止制冷剂从流体机械的内部通过轴344和电机壳体121之间的间隙泄漏到电机壳体121外部。
功率传输装置350包括设置在其中心的中心齿轮351、具有多个与中心齿轮351啮合的小齿轮352a的行星齿轮架352和与小齿轮352a啮合的环形齿轮353，其中小齿轮以其自己的轴绕中心齿轮351旋转。中心齿轮351与电动发电机120的转子123一体形成，行星齿轮架352一体连接至电磁离合器340的轴344，且环形齿轮353连接至用于膨胀压缩机装置110的轴317。
根据第四实施例，在膨胀压缩机装置110的压缩模式期间，发动机10和电机发电机120有选择地用作膨胀压缩机装置110的驱动源，这取决于发动机的工作状态(在其工作或不工作期间)。即，在一种情形下，膨胀压缩机装置110通过电磁离合器340与发动机10连接，以从传送旋转力到膨胀压缩机装置110的轴317。在另一情形下，膨胀压缩机装置110通过电磁离合器340从发动机10断开，且电动发电机120作为电动机工作，以产生用于膨胀压缩机装置110的旋转力。
更具体地，在发动机工作期间供应电力给电磁离合器340，以连接电磁离合器340。并且也将电力供给电动发电机120，以在没有使中心齿轮351旋转的转子123(即，转子123)处产生这种扭矩。接着，从发动机传送到滑轮341的旋转驱动力的转速通过功率传输装置350增加，并且传送到膨胀压缩机装置110，从而其作为压缩机装置工作。
当停止发动机操作时(或在发动机工作期间)切断供给电磁离合器340的电力，以从发动机10断开膨胀压缩机装置110。将电力供给电动发电机120，以使转子123在与滑轮341的旋转方向相反的方向上旋转，从而，膨胀压缩机装置110作为压缩机装置工作。在此操作下，轴344(行星齿轮架352)不旋转，因为轴344在此旋转方向上的旋转由单向离合器344a锁定。结果，在电动发电机120处产生的旋转力的转速通过功率传输装置350减少，并且传送到膨胀压缩机装置110。
在膨胀压缩机装置110作为膨胀装置工作的情形下，切断供给电磁离合器340的电力，以使膨胀压缩机装置110从发动机10断开。接着，通过过热制冷剂在相反方向上的膨胀使可移动卷轴113旋转到压缩模式的方向，并且将可移动卷轴113的旋转力传送给电动发电机120。在此操作中，可移动卷轴113的旋转力的转速通过功率传输装置350增加，并且传送到电动发电机，因为轴344在此旋转方向上的旋转由单向离合器344a锁定。
(第五实施例)图18中示出第五实施例(流体机械100D)，其中电磁离合器340设置到第三实施例(图10)的流体机械100B。在此实施例中，电磁离合器340的轴344一体连接至电动发电机120的轴124。
根据第五实施例，与第四实施例相同(图17)，在膨胀压缩机装置110的压缩模式期间，发动机10和电机发电机120有选择地用作膨胀压缩机装置110的驱动源，这取决于发动机的工作状态(在其工作或不工作期间)。在一种情形下，膨胀压缩机装置110通过电磁离合器340与发动机10连接，以从传送旋转力到膨胀压缩机装置110的轴317。在另一情形下，膨胀压缩机装置110通过电磁离合器340从发动机10断开，且电动发电机120作为电动机工作，以产生用于膨胀压缩机装置110的旋转力。在膨胀压缩机装置110作为膨胀装置工作的情形下，切断供给电磁离合器340的电力，以使膨胀压缩机装置110从发动机10断开。接着，可移动卷轴113通过过热制冷剂的膨胀而旋转，并且可移动卷轴113的旋转力传送到电动发电机120。
可将旋转式、活塞式、叶片式、或任何其它类型的流体机械用作膨胀压缩机装置110，或独立用作压缩机装置和膨胀装置。
在上述实施例中，由膨胀压缩机装置110收集的能量充入电池15。然而，所收集的能量可作为飞轮的运动能充入，或作为弹簧的其它动能(例如，弹性势能)充入。
上述实施例的流体机械不仅可应用于具有用于收集来自内燃机的废热的兰金循环的废热利用设备，而且可应用于用于收集和利用来自任何其它生热装置的废热的任何其它设备。
(第六实施例)图19至24中示出第六实施例，此实施例与第二实施例(图4至9)的区别在于以下几点。
在上述第二实施例中，使用了流体机械100，其中流体机械100具有膨胀压缩机装置110、电动发电机120和制冷剂泵130，它们一体形成为一个部件，如图1中所示。
根据第六实施例，使用了流体机械，其中，流体机械具有膨胀压缩机装置110和电动发电机120，它们一体形成为一个部件，例如，如图10、17和18中所示。并且液泵130a代替制冷剂泵130设置在兰金循环中。
在图19中，附图标记35b和35c分别表示滑轮和电磁离合器，它们对应于第二实施例(图4)的滑轮装置35a。
尽管在第六实施例中没有提供三向阀21和加热装置旁路通道21a，但它们可添加到此实施例中。
第六实施例的其它结构与第二实施例(图4)相同，并且其操作也与第二实施例大体相同。将参看图20至24简要说明所述操作。
(主冷却操作的单独操作模式图20)在此操作模式中，在从发动机10得不到充分多的废热的情形下，例如在发动机10处于其预热状态时，或在用电力对电池13充分充电并且不再需要进一步充电的情形下，当需要用于车辆的冷却操作时，操纵主压缩机装置35。
主压缩机装置35经由电磁离合器35c连接至发动机10，且如图20中的实线箭头所表示的，由主压缩机装置35压缩的制冷剂在制冷循环30中循环。
(兰金循环操作的单独操作模式图21)在此操作模式中，在车辆行进期间可从发动机10得到充分多的情形下，和在需要将电力充到电池13的情形下，在不需要用于车辆的冷却操作时，膨胀压缩机装置110作为膨胀装置操作。
主压缩机装置35从发动机10断开，且由加热装置43加热的制冷剂通过液泵130a在兰金循环40中循环，如图21中的虚线箭头所示的。
(主冷却&兰金循环操作的双向操作模式图22)在此操作模式中，在车辆行进期间可从发动机10得到充分多的情形下，和在需要将电力充到电池13的情形下，在不需要用于车辆的冷却操作时，除了上述兰金循环中的单独操作模式外，进一步操纵主压缩机装置35。
主压缩机装置35经由电磁离合器35c连接至发动机10，且如图22中的实线箭头所表示的，由主压缩机装置35压缩的制冷剂在制冷循环30中循环。
在此操作模式中，在车辆已经停放在夏天的烈日下的情形下，当需要大冷却能力来快速冷却车辆的内部空间时，除了主压缩机装置35的操作，膨胀压缩机装置110也作为压缩机装置操作。
主压缩机装置35经由电磁离合器35c连接至发动机10，且如图23中的实线箭头所表示的，由主压缩机装置35压缩的制冷剂在制冷循环30中循环。此外，如图23中的点划线箭头所表示的，由压缩机装置110压缩的制冷剂在所述制冷循环中循环。
(辅冷却操作的单独操作模式图24)在此操作模式中，即使在发动机操作停止的情形下，在需要冷却操作时，代替主压缩机装置35，膨胀压缩机装置110作为压缩装置工作。
无论主压缩机装置35是否经由电磁离合器35c连接至发动机10，由于发动机操作的停止，主压缩机装置35的操作都停止。如图24中的点划线箭头所表示的，由压缩机装置110压缩的制冷剂在所述制冷循环中循环。
对第一至第五实施例说明的流体机械100和100A至100D可用作第六实施例的流体机械。
(第七实施例)在图25中示出第七实施例，其中第六实施例(图19)的第一和第三开关阀51a和53a用止回阀51b和53b替换。
在系统以兰金循环40工作时，止回阀51b和53b分别允许工作流体仅在一个方向上流动，即在第一连接通道51中从主压缩机装置35到膨胀压缩机装置110，和从膨胀压缩机装置110到冷凝器31。
止回阀51b和53b成本比开关阀(电磁阀)51a和53a低，从而可以低成本制造本实施例的系统。
(第八实施例)图26至31中示出第八实施例，所述实施例与第六实施例(图19至24)的区别在于膨胀压缩机装置和连接通道的结构。
膨胀压缩机装置110B由活塞式流体机械而非卷轴式流体机械形成。定时阀设置为打开和关闭工作室的定时，从而控制制冷剂的流入和流出。并且，在膨胀压缩机装置作为膨胀装置和压缩机装置工作的两种情形下，制冷剂到膨胀压缩机装置110B的流向固定到一个方向。
连接通道510设置为连接主压缩机装置35的吸入侧和膨胀压缩机装置110B的入口侧(在作为辅压缩机装置工作时的吸入侧)，并且开关阀511设置在连接通道510中，用于打开或关闭连接通道510。
根据第八实施例，执行主冷却操作的单独操作模式，使得连接通道510通过开关阀511关闭，膨胀压缩机装置110的操作停止，且主压缩机装置35由发动机10驱动。如用图27中的实线箭头所表示的，由主压缩机装置35压缩的制冷剂在制冷循环中循环。
执行兰金循环操作的单独操作模式，使得连接通道510由开关阀511关闭，通过切断电磁离合器35c使主压缩机装置35从发动机10断开，并且膨胀压缩机装置110B作为膨胀装置工作。如用图28中的虚线箭头所表示的，由加热装置43加热的制冷剂通过液泵130a在兰金循环中循环。
执行主冷却&兰金循环操作的双向操作模式，使得连接通道510由开关阀511关闭，主压缩机装置35连接至发动机10并由发动机10驱动，并且膨胀压缩机装置110B作为膨胀装置工作。接着，如用图29中的实线箭头所表示的，由主压缩机装置35压缩的制冷剂在制冷循环中循环，而如用图29中的虚线箭头所表示的，由加热装置43加热的制冷剂通过液泵130a在兰金循环中循环。
执行辅冷却操作的单独操作模式，使得连接通道510通过开关阀511打开，主压缩机装置35连接至发动机10并由发动机10驱动，且电动发电机120作为电动机工作，以使膨胀压缩机装置110B作为辅压缩机装置工作。接着，如用图30中的实线箭头所表示的，由主压缩机装置35压缩的制冷剂在制冷循环中循环，而如用图30中的虚线箭头所表示的，由辅压缩机装置110B压缩的制冷剂循环。
执行辅冷却操作的单独操作模式，使得连接通道510通过开关阀511打开，主压缩机装置35从发动机10断开(或连接至发动机10，但是主压缩机装置35的操作停止)，且电动发电机120作为电动机工作，以使膨胀压缩机装置110B作为辅压缩机装置工作。接着，如用图31中的点划线箭头所表示的，由辅压缩机装置110B压缩的制冷剂循环。
如上所述，利用连接通道的简单结构，根据第八实施例执行五个不同的工作模式。
就第一至第五实施例说明的流体机械100和100A至100D同样可用作用于第七和第八实施例的流体机械。
可将旋转式、活塞式、叶片式、或任何其它类型的流体机械用作膨胀压缩机装置110，或独立用作压缩机装置和膨胀装置。
外燃机可代替内燃机10用作生热装置。
(第九实施例)图32至36中示出第九实施例。
所述第九实施例的图32中所示的制冷剂循环的系统的结构类似于图2中所示的第一实施例，而流体机械100F的结构类似于图18(第五实施例)中所示的流体机械100D。因此，此后仅说明与第一实施例(图2)和第五实施例(图18)不同的那些部分。
制冷剂泵130一体形成到根据第一实施例的流体机械100中。根据第九实施例，液泵130a(相应于制冷剂泵130)与第一旁路通道41中的流体机械100F分开设置。
如图33中所示，流体机械100F包括膨胀压缩机装置110、电动发电机120和滑轮装置35a(相应于图4的滑轮装置35a，且包括滑轮35b和电磁离合器35c)。滑轮装置35a经由V形皮带与发动机10连接，从而流体机械100F可操作地连接至发动机10。
如图32和34中所示，电子控制单元400包括控制器12和主ECU401，且电子信号在控制器12和主ECU401之间传送。至主ECU401的输入是A/C命令信号，根据车辆乘客和环境条件等调节的设定温度决定；以及温度信号，由温度传感器15检测。根据上述输入的信号控制三向阀21、液泵130a、膨胀压缩机装置110的阀装置117(电磁阀117h)、电磁离合器35c等。
如图34中所示，控制器12包括操作控制部410和切换部420，其中操作控制部410连接至主ECU401，且切换部420连接至电池13和电动发电机120(定子122的相应U相、V相和W相绕组)。
操作控制部410根据来自主ECU401的命令信号控制切换部420的相应(六个)切换装置420a至420f的切换操作(开或关)，从而通过控制在电动发电机120处的电力(电流和/或电压)控制电动发电机120的转速。在电动发电机120工作时，操作控制部410输出与电流、电压和/或转速有关的信号到主ECU401。
将说明第九实施例的操作。当车辆乘客需要冷却操作时，压缩机装置110经由滑轮装置35a与发动机10连接，使得压缩机装置110由发动机10驱动。在发动机操作临时停止的情形下，将电力供给电动发电机120，以产生旋转力，从而压缩机装置110由压缩机装置110驱动。
当作为压缩机装置的膨胀压缩机装置110的操作开始时，被压缩的制冷剂在制冷循环30中循环，以执行冷却操作。
当压缩机装置110由来自发动机10的驱动力驱动时，电动发电机120也由发动机驱动力驱动，以产生电力，这些电力将被充入电池13。
在上述冷却操作中，液泵130a的操作停止，开关阀44打开，三向阀21切换到热水旁路模式的位置，其中在所述热水旁路模式中，防止来自发动机10的热水流入加热装置43。电磁阀117h关闭，以关闭入口116。
在不需要冷却操作且存在来自发动机10的充分多的废热的情形下，例如，由温度传感器15检测的温度高于预定值，流体机械100F从发动机10断开，或通过电动发电机120的操作作为压缩机装置110的流体机械100F的操作停止。
开关阀44打开，且三向阀21切换到另一位置，以便允许来自发动机10的热水流入加热装置43。
液泵130a的操作开始，以提高将从气液分离器32供给加热装置43的制冷剂的压力。此时，入口116仍通过阀体117d处于其关闭位置中，且制冷剂不会从高压室114流入工作室。因此，制冷剂的压力通过液泵130a的操作快速增加。
电动发电机120作为电动机操作，以在与压缩模式相反的方向上旋转，从而驱动可移动卷轴113开始其操作。可移动卷轴113的转速通过电动发电机120的驱动力提高到预定速度。接着，电磁阀117h打开，以打开入口116，从而膨胀压缩机装置110开始作为膨胀装置工作。
在获得兰金循环40的稳定操作时，可移动卷轴113通过过热制冷剂的膨胀而旋转，以输出旋转力。电动发电机120接着通过在膨胀装置110获得的旋转力旋转，以产生电力，这些电力将被充入电池13。
根据热发动机冷却水的温度控制膨胀压缩机装置110(可移动卷轴113)的转速，以便在兰金循环40的操作期间可获得最大电力。流过加热装置43的制冷剂的温度由热水的温度确定。通过提高电动发电机120的转速，可减少制冷剂的压力，从而提高制冷剂的膨胀速度，而通过降低电动发电机120的转速，可增加制冷剂的压力，从而降低膨胀速度。因此，在膨胀装置110获得有效的膨胀工作，并且维持兰金循环40的操作平衡，从而将在膨胀后具有一定的过热度的制冷剂供给冷凝器31。如上所述，可获得较高电力。
根据第九实施例，在电动发电机120的操作变得不可控制时，强制停止兰金循环40的操作，结果，在兰金循环40的操作期间，电动发电机120的操作离开其正常操作。将参看图35的流程图和图36A至36D的时间表进一步说明此操作。
在步骤S100，开始兰金循环40的操作，并且在步骤S110执行对电动发电机120的操作的正常控制。在步骤S120，电子控制单元400确定电动发电机120的操作是否处于其正常状态，即，电动发电机120的操作是否离开其正常操作。
根据电流信号执行对电动发电机120的操作是否正常的确定。即，当电动发电机120在其操作期间的电流处于预定目标电流范围(图36A中所示的离开确定范围)时，电子控制单元400确定电动发电机120的操作处于其正常状态。另一方面，确定，当电流不在目标电流范围之内时，电动发电机120的操作处于其正常状态。在步骤S120中的确定为否的情形下，即，在电动发电机120的操作处于其正常状态时，过程回到步骤S110，继续用于电动发电机120的操作的正常控制。在步骤S120中的确定为是的情形下，即，在操作正常时，过程转到步骤S130，停止液泵130a的操作。
在步骤S130，液泵130a的操作立即停止。在步骤S140，切换部420的全部切换装置420a至420f首先关闭，接着在电池13的接地侧上的三个切换装置420d至420f打开，如图36A中所示的。在步骤S150，膨胀压缩机装置110的电磁阀117h关闭，以通过阀体117d关闭入口116，如图36C中所示。
如上所述，由于液泵130a的停止，兰金循环40中的制冷剂的循环停止，从而供给膨胀压缩机装置110的制冷剂减少。接地侧的三个切换装置420d至420f打开，以形成用于各个绕组U、V和W的闭合电路，从而允许电流流过闭合电路。结果，在电动发电机120处产生电力制动力，以快速停止电动发电机120的旋转，如图36D中所示。接着，入口116通过阀体117D关闭，以完全停止制冷剂流入膨胀装置110，如图36C中所示。
如上所述，在用于电动发电机120的控制的操作离开其正常操作且用于电动发电机120的操作变得不可控制时，可安全停止膨胀压缩机装置110和电动发电机120的操作。
即，作为防止膨胀压缩机装置110加速的结果，可避免流体机械的可能损坏，这可发生在流体机械的转速超过预定允许限度时。并且，可抑制噪音的产生，这可能在自转防止机构119工作不是很好时在可移动和固定卷轴之间产生。由于将电力制动力用于快速停止流体机械的旋转，所以与其中采用机械制动力的流体机械相比，所述流体机械的成本变得较低。
为了确定电动发电机120的操作是否处于其正常工作状态，可在步骤S120使用用于流体机械的电压或转速的信号，而不是电流。
在发生异常情况时执行步骤S130至S150，以停止兰金循环40的操作。然而，可仅执行步骤S130(停止液泵130a)、S140(关掉所有切换装置，接着打开装置420d至420f)和S150(通过阀体关闭入口)的其中之一来停止兰金循环40的操作。
作为用于第九实施例的流体机械的修改，可从流体机械100F去掉电磁离合器35c，如图37中所示。根据这种结构(流体机械100G)，当膨胀压缩机装置110作为压缩机装置工作时，它总是由电动发电机120驱动。
就第一至第五实施例说明的流体机械100和100A至100D可用作第九实施例的流体机械。
图38和39示出第九实施例的另一修改，其中修改了用于电动发电机120的电力制动电路。
根据所述修改，如图38中所示，具有电阻125a和切换装置125b的电力制动电路125设置在定子122的两个绕组U和V之间，以通过绕组U和V、电阻125a和切换装置125b可操作地形成闭合电路。
如图39中所示，当在步骤S120检测到电动发电机120的异常工作情况时，在停止液泵130a的操作后，切换装置125b在步骤S141关闭。
结果，电流流过绕组U和V和电阻125a的闭合电路，以产生用于电动发电机120的电力制动力。
视情况而定，可从图39中所示的过程去掉步骤S150。
(第十实施例)上述第九实施例的本发明可应用于其它系统结构形式。
在图40和41中示出第十实施例，其中图40中所示的制冷循环的系统结构与图2中所示的第一实施例相同，并且就第一至第五实施例说明的流体机械100和100A至100D可用作图40的流体机械。因此省略详细说明。
电子控制单元400的结构，更具体地，图40的控制器12的结构与图34中所示的相同。
根据图41的流程图，当在步骤S120检测到电动发电机120的异常工作情况时，以与第九实施例相同的方式控制切换装置(420a至420f)，以快速停止电动发电机120的操作。在本实施例中，省略用于停止液泵130a的步骤(S130)。
(第十一实施例)图42和43中示出第十一实施例。
所述第十一实施例的图42中所示的制冷循环的系统结构类似于图4中所示的第二实施例，而流体机械100H的结构类似于图1中所示的流体机械100。因此，此后将仅说明与第一实施例(图1)和第二实施例(图4)不同的那些部分。
根据第十一实施例，流体机械100H专用作膨胀装置，而与图4中所示的第二实施例相同，主压缩机装置35专用作压缩机装置。
尽管未示出流体机械100H的详细机构，但其基本结构类似于图1中所示的流体机械100。然而，由于流体机械100H专用作膨胀装置，所以可对图1的流体机械100作出一些修改。例如，从图1的流体机械100去掉排放口115和排放阀117a，而入口116和入口阀117(阀体117d、后压室117e、电磁阀117h等)与图1中所示相同形成，从而在兰金循环工作时打开和/或关闭入口116。
通过修改图4的结构形成图42中所示的制冷循环的系统结构，使得流体机械100H可专门作为膨胀装置工作。更具体地，设置了膨胀装置旁路通道36，用于使膨胀装置100H的高压侧与低压侧连通，且打开阀36a设置在膨胀装置旁路通道36中，用于打开或关闭通道36。开关阀36a的操作由电子控制单元400控制。
与图32和34相同，电子控制单元400包括主ECU401和控制器12，且电子信号在控制器12和主ECU401之间传送。至主ECU401的输入是A/C命令信号，根据车辆乘客和环境条件等调节的设定温度决定；以及温度信号，由温度传感器15检测。根据上述输入的信号控制开关阀36a、膨胀装置100H的阀装置117(电磁阀117h)、电磁离合器35c等。
控制器12根据来自主ECU401的命令信号控制电动发电机120的电力(电流和/或电压)，从而控制电动发电机120的转速。在电动发电机120工作期间，控制器12也输出与电流、电压和/或转速有关的信号到主ECU401。控制器12也作为异常情况检测装置工作，用于检测电动发电机120的异常工作情况。
在兰金循环40工作期间由控制器12检测异常工作情况时，根据图43中所示的过程停止兰金循环40的操作。
更具体地，控制器12在步骤S200A确定，是否存在由于电动发电机120已经离开其正常操作形成的异常工作情况。在步骤S200A，根据电动发电机120的转速执行确定。当转速在预定速度范围内时，控制器12确定电动发电机120处于正常状态，而当转速不在预定范围之外内确定异常状态。
在控制器12确定在步骤S200A存在异常工作情况的情形下，过程转到步骤S210，在这里，将执行用于停止膨胀装置110H和电动发电机120的操作。
即，在步骤S210打开开关阀36a。在步骤S220关闭电磁阀117h，以通过阀体117d关闭入口116。
结果，膨胀装置110H的高压侧和低压侧通过开关阀36a彼此连通，并且防止来自加热装置43的过热制冷剂流入膨胀装置110H。因而，使高压侧和低压侧的压力相等，并且从这里移走膨胀装置110H的驱动能(力)。通过利用阀体117d关闭入口116，完全停止制冷剂流入膨胀装置110H。
如上所述，防止膨胀装置110H的加速旋转，并且在用于电动发电机120的控制操作离开其正常操作且电动发电机120的操作变得不可控制时，可安全停止膨胀装置110H以及电动发电机120的操作。
在上述实施例中，在步骤S200A，将电动发电机120的转速用作用于确定其异常工作情况的信息。然而，也可将与电压和/或电流有关的信号用作用于确定的信息。
并且，可将与兰金循环40中的制冷剂的压力和/或温度有关的信号用作用于确定的信息。在此情形下，将用于检测兰金循环40中的制冷剂的压力和/或温度的压力传感器和/或温度传感器设置在适当位置，并且确定检测到的压力和/或温度是否在预定压力或温度范围内。
并且，膨胀装置旁路通道36和开关阀36a可用泵旁路通道和另一开关阀替换，其中在另一开关阀打开时，泵旁路通道使制冷剂泵130的高压侧与其低压侧连通。根据泵旁路通道的此修改布置，停止制冷剂的循环(制冷剂的压力增加)，最终停止膨胀装置110H的操作。并且，除了膨胀装置旁路通道36外，可设置上述泵旁路通道。并且，旁路通道可设置在使得大体停止用于兰金循环40的制冷剂的循环或大体防止兰金循环40的操作的任何其它位置处，例如在制冷剂绕过加热装置43或冷凝器31的位置处。
并且，阀装置17设置在上述实施例中的膨胀装置110H的入口侧处。然而，用于停止兰金循环40中的制冷剂的流动的阀装置也可设置在任何其它位置处，例如在制冷剂泵130的入口侧处。
并且，可从用于停止兰金循环40的操作的过程去掉图43中的步骤S210和S220的一个。
(第十一实施例的修改)将参看图44说明第十一实施例的另一修改。
根据所述修改，控制器12根据从控制器到电动发电机120的控制信号进一步确定兰金循环40中的操作的异常情况。
更具体地，控制器12这样设计，使得在作为电动发电机120中产生一定的异常情况的结果，过电流在控制器12中流动(或过电压应用于控制器12，或控制器的温度变得高于预定容许限度)的情形下，其停止电动发电机120的控制。这是为了保护控制器12自身。在图44中的步骤S200B，电子控制单元400检测控制器12为了保护自身停止电动发电机120的控制的情况。当检测中这种情况时，过程转到步骤S210和S220，以与图43的过程相同的方式，通过阀体117d打开开关阀36a和关闭入口116。
根据上述修改，即使在控制器12停止用于电动发电机120的控制的异常情况下，也可快速停止膨胀装置110H以及电动发电机120的操作。
(第十一实施例的修改)参看图45至46说明第十一实施例的另一修改。
在上述第九至第十一实施例中，在满足一定条件时，例如，在存在充分多的废热时，开始兰金循环40以及电动发电机120的操作，而当已经发生任何异常情况时停止兰金循环40以及电动发电机120的操作。根据所述修改，如图45中所示，设置了手动开关500，以便利用车辆乘客的意图(切换操作)开始或停止兰金循环40以及电动发电机120的操作。如图45中所示，手动开关500的信号输入到电子控制单元400中。
如图46中所示，当电子控制单元400在步骤S200C确定存在用于停止兰金循环的操作的命令信号时，过程转到步骤S210和S220，以与图43的过程相同，通过阀体117打开开关阀36a和关闭入口116。因此，可快速停止兰金循环40以及电动发电机120的操作。
在除了兰金循环外车辆还设置有例如交流发电机、用于收集减速能量的电力发电机等其它电动发电装置，且电力的产生完全由总发电系统控制的情形下，步骤S200C用这样的步骤替换电子控制单元确定是否存在用于停止来自总发电系统的兰金循环40的操作的命令信号。
在具有多个电力产生装置的电力产生设备中，为此操作选择最适合的电力产生装置，以便能最有效地产生电力。在所述设备中，必须快速完成从一个发电装置到另一发电装置的操作的切换。因此，在用于电力产生的操作从兰金循环的发电切换到由用于收集速度减少能量的的电力发电机的发电时，必须快速停止兰金循环的操作。
(第十一实施例的修改)将参看图47说明第十一实施例的再一修改。
在兰金循环40中，例如，如图45中所示，当关闭点火开关(未示出)时，电子控制单元400以及电动发电机120的操作停止。正常打开型电磁阀常常用作设置在旁路通道36中的开关阀36a，从而当切断供给阀36a的电流时，打开开关阀36a。正常关闭型电磁阀常常用作设置阀装置117，从而当切断供给阀装置117的电流时，关闭开关阀36a。
利用这种布置，即使在点火开关关闭时，也通过在膨胀装置110H的上游侧的制冷剂的剩余压力继续膨胀装置110H的操作。此外，因为自电机发动机120停止后电机发动机120没有应用于膨胀装置110H的操作。
因此，根据第十一实施例的修改，当在图47中的步骤S200D检测到点火开关的关闭时，旁路通道36的开关阀36a打开(在步骤S210)，且阀装置117在步骤S220关闭(入口116由阀体117d关闭)，从而快速而安全地停止膨胀装置110H的操作。
在上述实施例中，将电力发电机(电动发电机)120解释为不具有相位传感器的发电机。然而，旋转位置传感器可设置到发电机上，用于检测转子关于其定子的旋转位置，从而控制发电机的操作。
代替电力制动操作，可将机械制动装置设置到电动发电机120上，从而可快速停止电动发电机120的操作。
本发明的上述实施例可进一步应用于这样的废热利用设备，其中，独立设置制冷循环和兰金循环，且电动发电机120与膨胀压缩机装置110分开设置。
膨胀装置旁路通道36可用连接在加热装置34的上游侧和下游侧之间的旁路通道替换，从而在设置在旁路通道中的开关阀打开时，制冷剂可绕过加热装置34。结果，可防止流入膨胀装置的制冷剂被加热，从而可停止兰金循环(膨胀装置110H)的操作。
如上所述，已经在第九至第十一实施例中说明了用于控制制冷设备，尤其是用于停止兰金循环和膨胀装置的操作的各种方法。
权利要求
1.一种用于制冷设备的复合流体机械，包括压缩机装置(110)，用于压缩工作流体和泵出压缩的工作流体；膨胀装置(110)，用于通过使工作流体膨胀产生旋转驱动力；泵(130)，用于使工作流体循环，以将其供应到膨胀装置(110)中；以及电动发电机(120)，具有电机功能和电力发电机功能，其中压缩机装置(110)、膨胀装置(110)、电动发电机(120)和泵都可操作地串联连接和布置，以及其中流体机械进一步包括功率传输装置(140)，用于在压缩机装置(110)由电动发电机(120)驱动时使泵(130)从电动发电机(120)断开。
2.根据权利要求1所述的复合流体机械，进一步包括高压室(114)；以及切换装置(116，117)，用于切换压缩机装置(110)的高压室(114)和工作室(V)之间的流体通道，其中当流体通道通过切换装置(116，117)切换时，压缩机装置(110)作为膨胀装置(110)工作，使得工作流体从高压室(114)供应到工作室(V)内。
3.根据权利要求1或2所述的复合流体机械，其中泵(130)布置在流体机械的一端，其中压缩机装置(110)、膨胀装置(110)、电动发电机(120)和泵串联布置在所述端，功率传输装置(140)布置在泵(130)和一个邻近装置之间，所述邻近装置是压缩机装置(110)、膨胀装置(110)和电动发电机(120)的其中之一，其中所述邻近装置布置在离泵(130)最近的位置。
4.根据权利要求3所述的复合流体机械，其中膨胀装置(110)在与压缩机装置(110)的旋转方向相反的方向上旋转，以及所述功率传输装置(140)包括单向离合器(140)，设置在泵的泵轴(134)和邻近装置(120)的轴(124)之间，其中所述离合器(140)在膨胀装置(110)的旋转方向上断开，而在压缩机装置(110)的旋转方向上连接。
5.根据权利要求3所述的复合流体机械，其中所述功率传输装置(140)包括电磁阀，设置在泵的泵轴(134)和邻近装置(120)的轴(124)之间，其中泵(130)和邻近装置(120)之间的连接和断开由至电磁阀的电信号控制。
6.根据权利要求4所述的复合流体机械，进一步包括轴密封装置(150)，设置在泵轴(134)处，用于防止工作流体从泵(130)流到邻近装置(120)，反之亦然。
7.根据权利要求6所述的复合流体机械，其中使得设置密封装置(150)的泵轴(134)的外径小于泵轴(134)的其它部分的外径。
8.一种制冷设备，包括制冷循环(30)，具有冷凝器(31)；以及兰金循环(40)，其中通常使用冷凝器(31)，所述兰金循环由来自生热装置(10)的废热操纵，其中在权利要求1中限定的流体机械(100)用作用于制冷循环(30)的压缩机装置，以及在权利要求1至7的任一中限定的泵(130)和膨胀装置(110)用作兰金循环(40)。
9.根据权利要求8所述的复合流体机械，其中所述生热装置(10)包括发动机。
10.一种用于制冷设备的复合流体机械，包括膨胀装置(110)，用于通过使工作流体膨胀产生旋转驱动力；泵(130)，用于使工作流体循环，以将其供应到膨胀装置(110)中；以及电动发电机(120)，具有电机功能和电力发电机功能，切换装置(116，117)，用于切换压缩机装置(110)的高压室(114)和工作室(V)之间的流体通道，其中膨胀装置(110)、电动发电机(120)和泵都可操作地串联连接和布置，以及当流体通道通过切换装置(116，117)切换时，压缩机装置(110)作为膨胀装置工作，用于压缩工作流体和泵出被压缩的工作流体。
11.根据权利要求10所述的复合流体机械，其中所述电动发电机(120)布置在工作流体的低压侧的空间中，所述低压侧在膨胀装置(110)工作时形成。
12.根据权利要求11所述的复合流体机械，其中泵(130)的高压侧连接至电动发电机(120)的一侧，所述膨胀装置(110)连接至电动发电机(120)的另一侧，以及轴密封装置(150)设置在用于电动发电机(120)和泵(130)的轴(134)的至少一个上，用于防止工作流体从泵(130)流到电动发电机(120)，反之亦然。
13.一种制冷设备，包括制冷循环(30)，具有冷凝器(31)；以及兰金循环(40)，其中通常使用冷凝器(31)，所述兰金循环由来自生热装置(10)的废热操纵。其中在权利要求10至12的任一中限定的泵(130)和膨胀装置(110)用于兰金循环(40)，以及当在权利要求1至3的任一中限定的膨胀装置(110)作为压缩机装置工作时，所述膨胀装置(110)用作制冷循环(30)。
14.根据权利要求13所述的复合流体机械，其中所述生热装置(10)包括发动机。
15.一种流体机械，具有工作室，所述工作室的工作体积在工作期间可变，包括压缩模式，其中工作流体由工作室(V)压缩，且被压缩的工作流体通过排放口(115)经由排放阀(117a)被泵出到高压室(114)；以及膨胀模式，其中当入口(116)通过入口阀装置(300)打开时，高压工作流体从高压室(114)通过入口(116)供应到工作室(V)中，且其中通过使工作室(V)中的高压工作流体膨胀输出机械能，其中入口阀装置(300)具有可滑动地插入入口(116)的阀体(322)，入口(116)具有密封部(116a)，且阀体(322)的止回阀部(322b)可操作地与密封部(116a)接触，以关闭入口(116)，以及所述阀体(322)具有突出部(322c)，当入口(116)通过阀体(322)关闭时，所述突出部(322c)从密封部(116a)进一步突出到在靠近工作室(V)的一侧上形成在入口(116)中的通道部(116b)中。
16.根据权利要求15所述的流体机械，其中所述阀体(322)在入口(116)的通道部(116b)延伸的方向上可移动，以及当入口(116)通过所述阀体(322)关闭时，所述突出部(322c)大体上占用由通道部(116b)形成的空间。
17.根据权利要求16所述的流体机械，其中所述通道部(116b)向着排放口(115)开口，以及当入口(116)通过所述阀体(322)关闭时，突出部(322c)的前端突出到排放口(115)中。
18.根据权利要求17所述的流体机械，其中使得在将与高压室(114)连通的部分处的排放口(115)的内径小于通道部(116a)连通至的排放口(115)的内径，以及把将与高压室(114)连通的部分处的排放口(115)的内径设置为相应于从工作室(V)泵出的工作流体的排放量的值。
19.根据权利要求15至18中任一所述的流体机械，其中所述阀体(322)的突出部(322c)形成为柱形，以及所述突出部(322c)与所述阀体(322)的滑动部(322a)同轴形成。
20.根据权利要求15至18中任一所述的流体机械，其中将所述入口(116)的通道部(116b)形成为关于排放口(115)的纵向倾斜。
21.一种流体机械，具有工作室，所述工作室的工作体积在工作室工作期间改变，所述流体机械包括压缩模式，其中工作流体由工作室(V)压缩，且被压缩的工作流体通过排放口(115)经由排放阀(117a)被泵出到高压室(114)；以及膨胀模式，其中当入口(116)通过入口阀装置(300)打开时，高压工作流体从高压室(114)通过入口(116)供应到工作室(V)中，且其中通过使工作室(V)中的高压工作流体膨胀输出机械能；其中入口阀装置(300)具有可滑动地插入入口(116)的阀体(322)，入口(116)具有密封部(116a)，且阀体(322)的止回阀部(322b)可操作地与密封部(116a)接触，以关闭入口(116)；以及通道部(116b)，从密封部(116a)延伸到靠近工作室(V)的一侧，其中所述通道部(116b)关于排放口(115)倾斜，以及所述阀体(322)在与通道部(116b)的延长线相同的方向上可移动。
22.根据权利要求15至18和21中任一所述的流体机械，进一步包括分隔壁(112a)，用于使工作室(V)与高压室(114)隔开，其中所述排放口(115)形成在分隔壁(112a)中，所述排放阀(117a)设置在所述高压室(114)的一侧上的分隔壁(112a)处，所述分隔壁(112a)的厚度在径向上从排放口(115)向着外部增加，所述通道部(116b)形成在分隔壁(112)中，使得通道部(116b)在向外的径向上从排放口(115)延伸，且通道部(116b)向着高压室(114)倾斜，以及所述阀体(322)可移动地容纳在形成在分隔壁(112a)中的空间中，且所述空间与通道部(116b)同轴，使得阀体(322)也向着高压室(114)倾斜。
23.根据权利要求15至18和21中任一所述的流体机械，进一步包括用于使工作室(V)与高压室(114)隔开的分隔壁(112a)，其中所述分隔壁(112a)具有厚壁部和薄壁部，在分隔壁(112a)的厚度方向上延伸的排放口(115)形成在分隔壁(112a)的薄壁部中，所述通道部(116b)形成在分隔壁(112a)中，使得通道部(116b)从排放口(115)向着厚壁部延伸，且通道部(116b)向着高压室(114)倾斜，高压侧通道部(116c)形成在分隔壁(112a)的厚壁部中，使得高压侧通道部(116c)在分隔壁(112a)的厚度方向上延伸，以使通道部(116b)与高压室(114)连通，以及所述阀体(322)可移动地容纳在形成在分隔壁(112a)的厚壁部中的空间中，且所述空间与通道部(116b)同轴形成。
24.根据权利要求22所述的流体机械，其中用于执行压缩模式和膨胀模式的机械部包括涡旋式流体机械，以及所述分隔壁(112a)包括固定卷轴(112)的基板。
25.根据权利要求24所述的流体机械，其中柱形壁形成在基板(112a)处，用于形成高压室(114)的外周壁，用于阀体(322)的空间形成为从柱形壁的外周向着排放口(115)延伸的柱形。
26.一种具有废热收集装置的制冷设备，包括制冷循环(30)，具有主压缩机装置(35)、冷凝器(31)、降压装置(33)、以及蒸发器(34)，它们以线路连接；以及兰金循环(40)，具有用于利用来自热机(10)的废热加热工作流体的加热装置(43)膨胀装置(110)、冷凝器(31)、以及泵(130a)，它们以线路连接，其中主压缩机装置(35)由热机(10)驱动，膨胀装置(110)除了具有膨胀操作功能外还具有辅压缩机装置的功能，膨胀装置(110)可操作地连接至具有电机功能和电力发电机功能的电动发电机(120)，以及将流体通道装置(51，52，51a，52a，53a，510，511)经由膨胀装置(110)设置在和有选择地连接在主压缩机装置(35)的入口侧和冷凝器(31)的入口侧之间，使得当膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时，工作流体从主压缩机装置(35)的入口侧通过膨胀装置(110)流到冷凝器(31)的入口侧。
27.一种根据权利要求26所述的制冷设备，其中当所述膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时，工作流体在与膨胀装置(110)的膨胀操作期间流过膨胀装置(110)的工作流体的流向相反的方向上流过膨胀装置(110)，以及所述流体通道装置包括第一连接通道(51)，在膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时连接在主压缩机装置(35)的入口侧和膨胀装置(110)的入口侧之间；第二连接通道(52)，在膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时连接在膨胀装置(110)的出口侧和冷凝器(31)的入口侧之间；第一开关阀(51a)，设置在第一连接通道(51)中；第二开关阀(52a)，设置在第二连接通道(52)中；第三连接通道，在膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时连接在主压缩机装置(35)的入口侧和膨胀装置(110)的入口侧之间；以及第三开关阀(53a)，设置在第三连接通道中，其中，当膨胀装置(110)将作为辅压缩机装置工作时第一和第二开关阀(51a，52a)打开，第三开关阀(53a)关闭，以便允许工作流体从主压缩机装置(35)的入口侧通过膨胀装置(110)流到冷凝器(31)的入口侧，并阻止工作流体从主压缩机装置(35)的入口侧流到辅压缩机装置(110)的入口侧。
28.一种根据权利要求27所述的制冷设备，其中第一开关阀(51a)用止回阀(51b)替换，以允许工作流体仅在膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时从主压缩机装置(35)的入口侧流到膨胀装置(110)的入口侧，以便阻止工作流体的反向流动。
29.一种根据权利要求26或27所述的制冷设备，其中第三开关阀(53a)用止回阀(53b)替换，以在膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时阻止工作流体主压缩机装置(35)的入口侧流到膨胀装置(110)的入口侧，同时允许工作流体通过止回阀(53b)的反向流动。
30.一种根据权利要求26所述的制冷设备，其中当所述膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时，工作流体在与膨胀装置(110)的膨胀操作期间流过膨胀装置(110)的工作流体的流向相同的方向上流过膨胀装置(110)，以及所述流体通道装置包括流体连接通道(510)，在膨胀装置(110)作为辅压缩机装置工作时连接在主压缩机装置(35)的入口侧和膨胀装置(110)的入口侧之间；流体通道开关阀(511)，设置在流体连接通道(510)中，用于在膨胀装置(110)将作为辅压缩机装置工作时打开流体连接通道(510)。
31.一种用于内燃机的废热利用设备，包括兰金循环(40)，具有泵(130a)，所述泵(130a)使利用来自内燃机(10)的废热被加热的工作流体膨胀，从而产生驱动力；电动发电机(120)，将由在膨胀装置(110)处产生的驱动力驱动，以产生电力；以及控制单元(400)，用于控制兰金循环(40)和电动发电机(120)的操作，其中废热利用设备进一步包括阀装置(117，300)，用于打开和关闭待供给膨胀装置(110)中的工作流体的流体通道，以及所述控制单元控制阀装置(117，300)，以在停止泵(130a)的操作后关闭流体通道，从而停止膨胀装置(110)的操作。
32.一种用于内燃机的废热利用设备，包括兰金循环(40)，具有泵(130a)，所述泵(130a)使利用来自内燃机(10)的废热被加热的工作流体膨胀，从而产生驱动力；电动发电机(120)，将由在膨胀装置(110)处产生的驱动力驱动，以产生电力；以及控制单元(400)，用于控制兰金循环(40)和电动发电机(120)的操作，其中，在用于电动发电机(120)的控制信号变得在目标范围之外时，控制单元(400)停止泵(130a)的操作。
33.一种根据权利要求32所述的废热利用设备，其中所述控制信号是来自电动发电机(120)的电流。
34.一种根据权利要求32所述的废热利用设备，其中所述控制信号是来自电动发电机(120)的电压。
35.一种根据权利要求32所述的废热利用设备，其中所述控制信号是电动发电机(120)的转速。
36.一种根据权利要求32至35中任一所述的废热利用设备，进一步包括阀装置(117，300)，用于打开和关闭待供给膨胀装(110)中的工作流体的流体通道，以及其中为了停止膨胀装置(110)的操作，在停止泵(130a)的操作后，控制单元(400)控制阀装置(117，300)，以关闭流体通道。
37.一种根据权利要求32至35中任一所述的废热利用设备，其中电动发电机(120)包括具有多个定子绕组(U，V，W)的无刷发电机，所述控制单元(400)包括具有多对电切换装置(420a-420f)的切换部(420)，每对电切换装置都具有电池侧切换装置(420a-420c)和接地侧切换装置(420d-420f)，电动发电机(120)的操作通过这些电切换装置(420a-420f)的开启和切断被控制，其中在停止泵(130a)的操作后，控制单元(400)开启接地侧切换装置(420d-420f)，以形成用于各个定子绕组(U，V，W)的闭合电路，从而停止膨胀装置(110)的操作。
38.一种根据权利要求32至35中任一所述的废热利用设备，其中电动发电机(120)包括具有多个定子绕组(U，V，W)的无刷发电机，所述控制单元(400)包括具有多对电切换装置(420a-420f)的切换部(420)，每对电切换装置都具有电池侧切换装置(420a-420c)和接地侧切换装置(420d-420f)，电动发电机(120)的操作通过这些电切换装置(420a-420f)的开启和切断被控制，设置了阀装置(117，300)，所述阀装置用于打开和关闭待供给膨胀装置(110)的工作流体的流体通道，其中，在停止泵(130a)的操作后，控制单元(400)开启接地侧切换装置(420d-420f)，以形成用于各个定子绕组(U，V，W)的闭合电路，并控制阀装置(117，300)关闭流体通道，从而停止膨胀装置(110)的操作。
39.一种根据权利要求32至35中任一所述的废热利用设备，其中电动发电机(120)包括无刷发电机，所述无刷发电机具有多个不同相位的定子绕组(U，V，W)，所述控制单元(400)包括具有多对电切换装置(420a-420f)的切换部(420)，每对电切换装置都具有电池侧切换装置(420a-420c)和接地侧切换装置(420d-420f)，电动发电机(120)的操作通过这些电切换装置(420a-420f)的开启和切断被控制，控制单元(400)进一步包括具有电阻(125a)和切换元件(125b)的电制动电路(125)，所述电制动电路(125)连接至定子绕组(U，V，W)的至少一个，以在切换元件(125b)关闭时形成闭合电路，以及为了停止膨胀装置(110)的操作，在泵(130a)的操作停止后，控制单元(400)关闭切换元件(125b)。
40.一种根据权利要求32至35中任一所述的废热利用设备，其中电动发电机(120)包括无刷发电机，所述无刷发电机具有多个不同相位的定子绕组(U，V，W)，所述控制单元(400)包括具有多对电切换装置(420a-420f)的切换部(420)，每对电切换装置都具有电池侧切换装置(420a-420c)和接地侧切换装置(420d-420f)，电动发电机(120)的操作通过这些电切换装置(420a-420f)的开启和切断被控制，控制单元(400)进一步包括具有电阻(125a)和切换元件(125b)的电制动电路(125)，所述电制动电路(125)连接至定子绕组(U，V，W)的至少一个，以在切换元件(125b)关闭时形成闭合电路，以及阀装置(117，300)被设置，以打开和关闭待供给膨胀装置(110)的工作流体的流体通道，其中，为了停止膨胀装置(110)的操作，在泵(130a)的操作停止后，控制单元(400)关闭切换元件(125b)，并控制阀装置(117，300)。
41.一种用于内燃机的废热利用设备，包括兰金循环(40)，具有使工作流体循环的泵(130a)和通过使利用来自内燃机(10)的废热加热的工作流体膨胀而产生驱动力的膨胀装置(110)电动发电机(120)，将由在膨胀装置(110)处产生的驱动力驱动，以产生电力；以及控制单元(400)，用于控制兰金循环(40)和电动发电机(120)的操作，其中电动发电机(120)连接至膨胀装置(110)，阀装置(117，300)被设置，以打开和关闭待供给膨胀装置(110)中的工作流体的流体通道，以及所述控制单元(400)控制阀装置(117，300)，以关闭流体通道，从而停止膨胀装置(110)的操作。
42.一种用于内燃机的废热利用设备，包括兰金循环(40)，具有使工作流体循环的泵(130a)和通过使利用来自内燃机(10)的废热加热的工作流体膨胀而产生驱动力的膨胀装置(110)；电动发电机(120)，将由在膨胀装置(110)处产生的驱动力驱动，以产生电力；以及控制单元(400)，用于控制兰金循环(40)和电动发电机(120)的操作，其中电动发电机(120)连接至膨胀装置(110)，电动发电机(120)包括无刷发电机，所述无刷发电机具有多个不同相位的定子绕组(U，V，W)，所述控制单元(400)包括具有多对电切换装置(420a-420f)的切换部(420)，每对电切换装置都具有电池侧切换装置(420a-420c)和接地侧切换装置(420d-420f)，电动发电机(120)的操作通过这些电切换装置(420a-420f)的开启和切断被控制，阀装置(117，300)被设置，以打开和关闭待供给膨胀装置(110)的工作流体的流体通道，其中，在用于电动发电机(120)的控制信号变得在目标范围之外时，控制单元(400)驱动阀装置(117，300)，以关闭流体通道，并开启接地侧切换装置(420d-420f)，以形成用于各个定子绕组(U，V，W)的闭合电路，从而停止膨胀装置(110)的操作。
43.一种用于内燃机的废热利用设备，包括兰金循环(40)，具有使工作流体循环的泵(130a)和通过使利用来自内燃机(10)的废热加热的工作流体膨胀而产生驱动力的膨胀装置(110H)；电动发电机(120)，将由在膨胀装置(110)处产生的驱动力驱动，以产生电力；以及控制单元(400)，用于控制兰金循环(40)和电动发电机(120)的操作；停止信号检测装置(12，500)，用于根据以下条件的至少一个检测用于兰金循环(40)的操作的停止信号-兰金循环中的异常工作状态，-来自设备外部的停止命令，以及-至所述设备的电力的切断操作；以及流停止装置(36，36a)，在检测到停止信号时，防止工作流体流入膨胀装置(110H)和泵(130)的其中之一，从而停止膨胀装置(110H)的操作。
44.一种用于内燃机的废热利用设备，包括兰金循环(40)，具有使工作流体循环的泵(130a)、用于利用来自内燃机(10)的废热加热工作流体的加热装置(43)和通过使工作流体膨胀产生驱动力的膨胀装置(110H)；电动发电机(120)，将由在膨胀装置(110H)处产生的驱动力驱动，以产生电力；以及控制单元(400)，用于控制兰金循环(40)和电动发电机(120)的操作；停止信号检测装置(12，500)，用于根据以下条件的至少一个检测用于兰金循环(40)的操作的停止信号-兰金循环中的异常工作状态，-来自设备外部的停止命令，以及-至所述设备的电力的切断操作；以及旁路通道，设置在加热装置(43)的入口侧和出口侧之间，用于防止工作流体流过加热装置(43)，从而在检测到停止信号时停止膨胀装置(110H)的操作。
45.一种根据权利要求43或44所述的废热利用设备，其中停止信号检测装置(12，500)根据以下条件和/或信息的至少之一检测兰金循环中的异常工作状态；-工作流体的压力信号，-兰金循环的适当部分的温度信号，-用于电动发电机(120)的控制信号，以及-用于电动发电机(120)的操作的控制停止信号。
46.一种根据权利要求45所述的废热利用设备，其中用于电动发电机(120)的控制信号是电流信号、电压信号和转速信号的其中之一。
47.一种根据权利要求43或44所述的废热利用设备，其中停止信号检测装置(12，500)根据以下信号的至少之一检测用于来自设备外部的停止命令的兰金循环中的异常工作状态；-由设备的操纵者输入的停止命令信号，以及-来自外部电力产生系统的停止命令信号。
48.一种根据权利要求43或44所述的废热利用设备，其中停止信号检测装置(12，500)根据主电源的断电操作信号检测用于电动发电机(120)的操作的控制停止信号的兰金循环中的异常工作状态。
49.一种根据权利要求43或44所述的废热利用设备，其中流停止装置(36，36a)包括旁路通道(36)，连接在兰金循环(40)的高压侧和低压侧之间；以及开关阀(36a)，设置在旁路通道(36)中。
50.一种根据权利要求49所述的废热利用设备，其中旁路通道(36)连接在膨胀装置(110H)和泵(130)的其中之一的高压侧和低压侧之间。
51.一种根据权利要求43或44所述的废热利用设备，其中流停止装置包括设置在兰金循环(40)的流体通道中的阀装置(117)，其中所述阀装置在膨胀装置(110H)的操作将停止时关闭。
52.一种根据权利要求51所述的废热利用设备，其中所述阀装置(117)设置在膨胀装置(110H)的入口侧处。
53.一种根据权利要求31、32和41至44中任一所述的废热利用设备，其中所述内燃机(10)是用于机动车的发动机。
54.在一种用于内燃机的废热利用设备中，所述废热利用设备包括兰金循环(40)，具有使工作流体循环的泵(130a)和通过使利用来自内燃机(10)的废热加热的工作流体膨胀而产生驱动力的膨胀装置(110H)；以及电动发电机(120)，将由在膨胀装置(110H)处产生的驱动力驱动，以产生电力，一种用于通过停止废热利用设备的操作控制废热利用设备的方法，包括以下步骤停止泵(130a)的操作；以及在泵(130a)的操作停止后停止供应工作流体到膨胀装置(110H)中。
55.在一种用于内燃机的废热利用设备中，所述废热利用设备包括兰金循环(40)，具有使工作流体循环的泵(130a)和通过使利用来自内燃机(10)的废热加热的工作流体膨胀而产生驱动力的膨胀装置(110H)；以及电动发电机(120)，将由在膨胀装置(110H)处产生的驱动力驱动，以产生电力，一种用于通过停止废热利用设备的操作控制废热利用设备的方法，包括以下步骤在用于电动发电机(120)的控制信号变得在目标范围之外时停止泵(130a)的操作。
全文摘要
一种复合流体机械具有膨胀压缩机装置(110)、泵(130)和电动发电机，其中膨胀压缩机装置(110)、泵(130)和电动发电机可操作地串联连接和布置；以及功率传输装置(140)，用于在压缩机装置(110)由电动发电机(120)驱动以便作为压缩机装置工作时使泵(130)从电动发电机(120)断开。
文档编号F02G5/02GK1773194SQ200510118770
公开日2006年5月17日 申请日期2005年10月31日 优先权日2004年10月29日
发明者宇野庆一, 麻弘知, 武内康浩, 吉田秀治, 井村彰宏, 稻叶淳, 坂鉱一, 山中隆, 岩波重树, 木下宏, 小川博史 申请人:株式会社电装, 株式会社日本自动车部品综合研究所