流体设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种流体设备，其能够单独地进行各转动单元的工作测评，并且能够缩短轴向长度，且能够减少部件个数及制造、组装工时数。本发明的泵一体型膨胀器(29A)包括：绕转轴(28)转动的泵单元(60)；以及膨胀单元(50)，其具有通过从动曲柄机构(81)与转轴(28)连接的回旋涡盘(52)。在此，在泵单元(60)中，外壳构件(65)对齿轮泵(61)、转轴(28)及从动曲柄机构(81)进行支承，在膨胀单元(50)中，由本体部(51a)和外壳构件(54)构成的筐体对由定涡盘(51)及回旋涡盘(52)构成的膨胀器(23)进行支承。此外，当想要在泵单元(60)一侧的筒状部(65c)和膨胀单元(50)一侧的小内径部(54b)的嵌合部分处分离，而将偏心衬套(83)从驱动轴承(56)拔出时，能够将泵一体型膨胀器(29A)分割为泵单元(60)和膨胀单元(50)。
【专利说明】流体设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有第一转动单元、第二转动单元及从动曲柄机构的流体设备。【背景技术】
[0002]以往，作为组装在例如对汽车发动机废热进行回收并利用的兰肯循环装置(日文:9 ^力装置)中的流体设备，已知有一种泵一体型的膨胀器，在该膨胀器中将泵与涡旋型的膨胀器一体连接，其中，上述泵使制冷剂等工作流体循环，上述涡旋型的膨胀器使加热蒸发后的流体膨胀(例如，参照专利文献I)。
[0003]另外，在像泵一体型的膨胀器这样一体地设有多个转动单元的流体设备中，已知有如下流体设备，在该流体设备中，在多个转动单元之间设有十字头联轴器(日文:*力夕''△継手)，通过在十字头联轴器的部分对各转动单元进行分割，从而能够单独地进行各转动单元的工作测评(例如，参照专利文献2)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利特开2010-077827号公报
[0007]专利文献2:日 本专利特开2010-249130号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的技术问题
[0009]但是，若在设于主轴的联轴器部分对各转动单元进行分割，则需要在所分割的各转动单元中均设置主轴的轴承，藉此，存在使流体设备的轴向长度增长、此外使部件个数及加工、组装工时数增加而使生产成本提高这样的问题。
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种能够单独地进行各转动单元的工作测评并且能够缩短轴向长度、减少部件个数及加工、组装工时数的流体设备。
[0011 ] 解决技术问题所采用的技术方案
[0012]为了实现上述目的，本发明的流体设备包括:第一转动单元，该第一转动单元绕主轴转动；第二转动单元，该第二转动单元具有定涡盘、回旋涡盘及自转阻止机构；以及从动曲柄机构，该从动曲柄机构位于上述主轴与上述回旋涡盘之间，并在上述主轴的旋转运动与上述回旋涡盘的回旋运动之间进行切换，并且使上述回旋涡盘的旋转半径为可变的，在第一筐体中，对上述第一转动单元进行支承，并且通过上述主轴对上述从动曲柄机构进行支承，在第二筐体中，对上述第二转动单元进行支承，上述流体设备能够分割为上述第一筐体和上述第二筐体。
[0013]发明效果
[0014]根据本发明的流体设备，通过将流体设备分割为第一筐体和第二筐体，从而能够单独地进行第一转动单元的工作测评和第二转动单元的工作测评，另外，由于第一筐体对第一转动单元进行支承，并且通过主轴对从动曲柄机构进行支承，因此，在第二筐体侧不需要设置主轴的轴承，藉此，能够缩短流体设备的轴向长度，另外，能够减少流体设备的部件个数及加工、组装工时数。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示本发明第一实施方式的废热利用装置的大致结构的图。
[0016]图2是表示第一实施方式的泵一体型膨胀器的剖视图。
[0017]图3是表示第一实施方式的泵一体型膨胀器的分割状态的剖视图。
[0018]图4是表示本发明第二实施方式的废热利用装置的大致结构的图。
[0019]图5是表不第二实施方式的发电机一体型膨胀器的剖视图。
[0020]图6是表示第二实施方式中的发电机一体型膨胀器的分割状态的剖视图。
【具体实施方式】
[0021]以下，基于附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
[0022]图1示出了在第一实施方式中、用于组装本发明的流体设备的废热利用装置IA的结构。
[0023]废热利用装置IA是与发动机10 —起装载在车中、对发动机10的废热进行回收并利用的装置。
[0024]废热利用装置IA包括:兰肯循环装置2A ;将兰肯循环装置2A的输出传递至发动机10的传递机构3 ；以及控制单元4。
[0025]发动机10是包括水冷式冷却装置的内燃机，上述冷却装置包括能使冷却水循环的冷却水循环通路11。
[0026]在冷却水循环通路11中配置有兰肯循环装置2A的蒸发器22。
[0027]兰肯循环装置2A从发动机10的冷却水中回收发动机10的废热，且将回收到的热量转换为驱动力并将其输出。
[0028]兰肯循环装置2A包括能使工作流体循环的循环通路21，在该循环通路21中沿着工作流体的流动方向依次配置有蒸发器22、膨胀器23、冷凝器24及泵25A。
[0029]蒸发器22从发动机10吸收热量，并通过在冷却水循环通路11中流动的高温的冷却水与兰肯循环装置2A的工作流体之间进行热交换，来对工作流体加热以使其蒸发(汽化)。
[0030]膨胀器23是通过使在蒸发器22中汽化并成为蒸汽的工作流体膨胀，来产生驱动力的涡旋型的膨胀器。
[0031]冷凝器24通过在经过膨胀器23的工作流体与外部气体之间进行热交换，来对工作流体进行冷却以使其冷凝(液化)。
[0032]泵25A是机械泵，其将在冷凝器24中液化后的工作流体压送至蒸发器22。
[0033]这样，工作流体一边反复进行汽化、膨胀、冷凝，一边在循环通路21中循环。
[0034]在此，通过利用转轴28将膨胀器23与泵25A连接并使其一体化，从而设置作为泵一体型膨胀器29A (流体设备)。即，泵一体型膨胀器29A的转轴28起到作为膨胀器23的输出轴的作用和作为泵25A的驱动轴的作用。
[0035]此外，首先通过利用发动机10的输出对泵25A (泵一体型膨胀器29A中的泵单元)进行驱动，来使兰肯循环装置2A起动，然后，在膨胀器23 (泵一体型膨胀器29A中的膨胀单元)产生足够的驱动力时，变为膨胀器23的驱动力对泵25A进行驱动。
[0036]传递机构3将兰肯循环装置2A的输出、即泵一体型膨胀器29A的转矩(轴转矩)传递至发动机10，同时，在兰肯循环装置2A起动时，将发动机10的输出转矩传递至泵一体型膨胀器29A(泵单元)。
[0037]传递机构3包括:带轮31，该带轮31安装于泵一体型膨胀器29A的转轴28 ；曲柄带轮32，该曲柄带轮32安装于发动机10的曲柄轴IOa ;皮带33，该皮带33卷绕在带轮31及曲柄轴带轮32上；以及电磁离合器34，该电磁离合器34设置在泵一体型膨胀器29A的转轴28与皮带轮31之间。
[0038]接着，通过将电磁离合器34打开(接通)/关闭(断开)，从而能够在发动机10 (曲柄轴IOa)与兰肯循环装置2A(泵一体型膨胀器29A的转轴28)之间传递、切断动力。
[0039]控制单元4具有对电磁离合器34的工作(打开(接通)/关闭(断开))进行控制的功能，通过控制电磁离合器34打开/关闭，藉此，对兰肯循环装置2A的工作/停止进行控制。
[0040]也就是说，若控制单元4判断满足兰肯循环装置2A的工作条件，则将电磁离合器34接通(打开)，并通过利用发动机10使泵25A (泵一体型膨胀器29A中的泵单元)工作，使工作流体(制冷剂)开始循环，来起动兰肯循环装置2A。
[0041]然后，在变为膨胀器23工作来产生驱动力时，在膨胀器23中产生的驱动力的一部分对泵25A进行驱动，剩余的驱动力经由传递机构3传递到发动机10，辅助发动机10的输出(驱动力)。
[0042]另外，在不满足兰肯循环装置2A的工作条件的情况下，控制单元4将电磁离合器34切断(关闭)，来使工作流体的循环停止，藉此使兰肯循环装置2A停止。
[0043]此外，蒸发器22既可以是在兰肯循环装置2A的工作流体与发动机10的排气之间进行热交换的装置，另外也可以是在兰肯循环装置2A的工作流体与发动机10的冷却水之间进行热交换，并同时在兰肯循环装置2A的工作流体与发动机10的排气之间进行热交换的装置。
[0044]另外，设置绕过膨胀器23使工作流体循环的旁路及将该旁路打开、关闭的旁通阀，在使电磁离合器34接通后的兰肯循环装置2A刚刚起动后，将旁通阀保持为开阀状态，从而使工作流体绕过膨胀器23循环。接着，在膨胀器23前后的工作流体的压差超过阈值之后，换言之，在变为膨胀器23产生驱动力之后，将旁通阀关闭，能使工作流体经由膨胀器23循环。
[0045]根据这种结构，由于在兰肯循环装置2A刚刚起动后，工作流体绕过膨胀器23流通，同时蒸发器22内的压力下降而使工作流体的蒸发温度降低，因此，能够提高兰肯循环装置2A的起动性。
[0046]接着，基于图2及图3，对泵一体型膨胀器29A(流体设备)的结构进行详细说明。
[0047]如上所述，泵一体型膨胀器29A是通过共同的转轴28对泵25A(第一转动单元、第一流体单元)及膨胀器23 (第二转动单元、第二流体单元)进行驱动的流体设备，其中，上述泵25A能使兰肯循环装置2A的工作流体循环，上述膨胀器23利用在从泵25A压送后、在蒸发器22中加热并汽化后的工作流体的膨胀来产生旋转驱动力，上述泵一体型膨胀器29A包括在转轴28与发动机10的曲柄轴IOa之间进行动力传递的传递机构3 (动力传递单元)。
[0048]泵一体型膨胀器29A的膨胀器23的部分(膨胀单元50)包括:定涡盘51，该定涡盘51配置在泵一体型膨胀器29A的轴向的一端部；回旋涡盘(旋转体)52 ;以及外壳构件54，该外壳构件54形成涡盘收容空间53。
[0049]定涡盘51具有:圆盘状的本体部51a ;涡盘部(涡旋体)51b，该涡盘部51b呈肋状地竖立设置在本体部51a的一个端面上；以及工作流体的导入口 51c，该导入口 51c贯通地形成在本体部51a的轴心附近。
[0050]外壳构件54形成为两端敞开的筒状，在其内侧具有大内径部54a和小内径部54b，其中，上述大内径部54a与定涡盘51的本体部51a的外周嵌合，外壳构件54中的靠泵25A一侧的构件与小内径部54b的内部嵌合，大内径部54a所围绕的空间成为涡盘收容空间53。
[0051]此外，在与大内径部54a嵌合的本体部51a的外周部设有槽91，在该槽91中安装有O形环(密封构件)92，利用该O形环92将外壳构件54与定涡盘51之间的嵌合间隙密封，来抑制工作流体的泄漏。作为抑制工作流体从嵌合部位发生泄漏的密封构件，除了 O形环92之外，也可使用唇形密封圈等，对于后述的O形环，也可变更为唇形密封圈等。
[0052]回旋涡盘52具有圆盘状的本体部52a和涡盘部(涡卷体)52b，其中，上述涡盘部52b呈肋状地竖立设置在本体部52a的一个端面上。
[0053]在此，在本体部52a的、形成有涡盘部52b的端面的相反面与上述外壳构件54的、从大内径部54a到小内径部54b的台阶部54c之间，安装有球式联接器55，利用球式联接器55(自转阻止机构)，能在防止回旋涡盘52自转的同时，伴随工作流体的膨胀进行回旋运动。
[0054]在回旋涡盘52的本体部52a的、靠球式联接器55 —侧的端面上，设置驱动轴承56，通过与该驱动轴承56嵌合的偏心衬套83，将回旋涡盘52绕转轴28的回旋运动作为转轴28的旋转驱动力进行传递。
[0055]作为泵一体型膨胀器29A的泵25A (泵单元60)，在本实施方式中，采用齿轮泵61。齿轮泵61具有:驱动齿轮(旋转体)62，该驱动齿轮62轴支承在转轴28上；从动轴63，该从动轴63与转轴28平行地支承成能够旋转；从动齿轮64，该从动齿轮64轴支承在从动轴63上，并与驱动齿轮62啮合；以及外壳构件65，该外壳构件65对驱动齿轮62和从动齿轮64进行收容。
[0056]另外，在本实施方式中，虽然采用齿轮泵61来作为泵25A，但是，能够使用叶片泵等，并不将泵25A限定于齿轮泵61。
[0057]外壳构件65由靠带轮31 —侧的第一外壳构件65a和靠膨胀器23 —侧的第二外壳构件65b构成,其中，上述第一外壳构件65a凹陷形成驱动齿轮62和从动齿轮64的收容空间68，上述第二外壳构件65b与第一外壳构件65a接合，来对收容空间68进行封闭。
[0058]第一外壳构件65a和第二外壳构件65b以沿轴向横跨收容空间68的方式,齿轮泵61的从动轴63支承成能旋转。
[0059]在第二外壳构件65b的膨胀单元50 —侧，一体地形成有与外壳构件54的小内径部54b的内侧嵌合的筒状部(嵌插部)65c，在该筒状部65c的内部设置有对转轴28的大径部28a进行支承的滚珠轴承66a。
[0060]此外,在设于筒状部65c外周的槽93中安装有O形环(密封构件)94,通过该O形环94对嵌合间隙进行密封，从而抑制工作流体的泄漏。
[0061 ] 另外，在夹着驱动齿轮62的两侧设置有轴封67a、67b，该轴封67a、67b用于阻止工作流体经由转轴28与外壳构件65间的间隙发生泄漏。
[0062]在贯通第一外壳构件65a而延伸设置到外部的转轴28上，配置有构成传递机构3的带轮31和电磁离合器34。
[0063]在第一外壳构件65a的、与靠膨胀单元50侧相反的一侧的端面上，一体地形成有包围转轴28的筒状部65d。在该筒状部65d的内侧的前端侧配置有与上述滚珠轴承66a —起对转轴28进行支承的滚珠轴承66b。在筒状部65d的底部侧(靠膨胀单元50 —侧)设置有上述轴封67a。
[0064]接着，在从筒状部65d突出的转轴28的前端安装离合器片71，此外，在筒状部65d的外周通过轴承72将带轮31安装成能旋转。
[0065]另外，在带轮31的靠膨胀单元50—侧的端面上形成的、以转轴28为中心的环状的槽31a中，收容有离合器线圈73，电磁离合器34由上述离合器片71和离合器线圈73构成。
[0066]在这种结构中，在对离合器线圈73进行通电后，通过产生磁吸引力而使离合器片71与带轮31接触，带轮31与离合器片71 (转轴28)变为连动，其结果是，在泵一体型膨胀器29A (转轴28)与发动机10 (曲柄轴IOa)之间进行动力的传递。
[0067]另外，通过从动曲柄机构81，将回旋涡盘(旋转体)52与贯穿第二外壳构件65b并朝膨胀器23 —侧延伸的转轴(主轴)28连接。
[0068]从动曲柄机构81具有:曲柄销82，该曲柄销82以与转轴28平行且其轴心相对于转轴28的轴心错开地竖立设置在设于转轴(主轴)28的大径部28a的凸缘部28c (大径部)的端面上；以及偏心衬套83，该偏心衬套83包括能与曲柄销82嵌合的曲柄销孔83a，并被设于回旋涡盘(旋转体)52的驱动轴承(轴承)56保持，偏心衬套83以能相对于曲柄销82摆动的方式插入，曲柄销82的回旋运动直接成为偏心衬套83的回旋运动(公转运动)。
[0069]此外，一方面能将曲柄销竖立设置于偏心衬套83,另一方面能将与设于上述偏心衬套83的曲柄销嵌合的曲柄销孔设置在转轴28的大径部28a。
[0070]另外，相对于偏心衬套83，例如通过铆钉的铆接，固定有配重块(平衡配重)84，该配重块84用于获得偏心衬套83与回旋涡盘52间的平衡，并用于抑制膨胀器23产生振动。
[0071]另外，为了限制回旋涡盘52的回旋半径，在转轴28的凸缘部28c上设置有限制孔28d，同时，将与限制孔28d嵌合的限制突起83b设置在偏心衬套83上，通过限制孔28d与限制突起83b的卡合，来限制偏心衬套83绕曲柄销82的摆动。
[0072]如上所述，在泵单元60中，作为筐体(第一筐体)的外壳构件65对齿轮泵61 (第一转动单元)、转轴28及从动曲柄机构81进行支承，并且,在膨胀单元50中，由外壳构件54和后壳59构成的筐体(第二筐体)对由定涡盘51和回旋涡盘52构成的膨胀器23 (第二转动单元)进行支承。
[0073]接着，通过将泵单元60 —侧的筒状部(嵌插部)65c与膨胀单元50 —侧的小内径部54b的嵌合，从而能使泵单元60与膨胀单元50 —体化，来构成泵一体型膨胀器29A (流体设备)。
[0074]换言之，如图3所示，当想要在泵单元60 —侧的筒状部(嵌插部)65c与膨胀单元50 一侧的小内径部54b之间的嵌合部分处发生分离，而将偏心衬套83从驱动轴承56拔出时，就能够将泵一体型膨胀器29A (流体设备)分割成泵单元60和膨胀单元50。
[0075]另外，通过在使泵单元60 —侧的筒状部(嵌插部)65c与膨胀单元50 —侧的小内径部54b嵌合的同时，使偏心衬套83与驱动轴承56嵌合，藉此，能够利用转轴28将泵单元60与膨胀单元50连接并使它们一体化，来起到泵一体型膨胀器29A (流体设备)的作用。
[0076]另外，如图3所示，在将从偏心衬套83的靠膨胀单元50 —侧的前端到安装于筒状部(嵌插部)65c的O形环(密封构件)94的轴向距离设为A、将从外壳构件54 (第二筐体)的靠泵单元60 —侧的敞开端到设于回旋涡盘(旋转体)52中的驱动轴承(轴承)56的开口边缘的轴向距离设为B、将从偏心衬套83的靠膨胀单元50 —侧的前端到筒状部(嵌插部)65c的前端的轴向距离设为C时，对各部件的尺寸进行设定，以使其满足A>B>C。
[0077]根据上述泵一体型膨胀器29A (流体设备)，由于能够分割为泵单元60 (泵25A)和膨胀单元50 (膨胀器23)，因此，能够单独地进行泵25A的工作测评(性能测试)和膨胀器23的工作测评(性能测试)。
[0078]因而，例如，若使用与泵单元60分离后的膨胀单元50单体进行无载荷时的膨胀器23的转矩测定，则能够提高转矩的测定精度。
[0079]另外，由于在泵一体型膨胀器29A发生故障时，通过单独地进行工作测评，能够确定泵单元60和膨胀单元50中的哪一方存在故障，因此，例如，能仅更换发生故障的单元，从而能够提高泵一体型膨胀器29A的生产效率及维修性。
[0080]另外，当例如在设于转轴28中途的联轴器部分使泵单元60与膨胀单元50分离的情况下，在膨胀单元50 —侧也需要设置转轴28的轴承，藉此，会使泵一体型膨胀器29A (流体设备)的轴向长度增长，并会增加部件个数及加工组装工时数来使生产成本提高。
[0081]与此相对的是，在上述泵一体型膨胀器29A中，由于能够分割为包括从动曲柄机构81及转轴28(主轴)在内的泵单元60和膨胀单元50，因此，在所要分离的膨胀单元50一侧不需要设置对转轴28(主轴)进行轴支承的轴承。
[0082]因而，能够缩短泵一体型膨胀器29A(流体设备)的轴向长度，并能够减少部件个数及加工组装工时数来降低生产成本。
[0083]另外，在上述泵一体型膨胀器29A中，通过使距离A、B、C满足A>B>C的关系，藉此，能够提高使泵单元60与膨胀单元50 —体化的组装工序的操作性。
[0084]也就是说，在满足A>B>C的泵一体型膨胀器29A中，由于B>C，因此，在使泵单元60与膨胀单元50 —体化时，在偏心衬套83开始与驱动轴承56嵌合之前，便开始泵单元60 —侧的筒状部(嵌插部)65c与膨胀单元50 —侧的小内径部54b之间的嵌合。
[0085]因而，在确定了泵单元60相对于膨胀单元50的径向位置的状态下，只要进行偏心衬套83与驱动轴承56的位置调节即可，在使泵单元60 —侧的筒状部65c相对于膨胀单元50 一侧的小内径部54b旋转时，偏心衬套83b相对于转轴28 (主轴)的回旋半径发生变化，其结果是，能使偏心衬套83容易地与驱动轴承56嵌合。
[0086]与此相对的是，当设定为在泵单元60 —侧的筒状部(嵌插部)65c与膨胀单元50一侧的小内径部54b嵌合之前，就开始偏心衬套83与驱动轴承56的嵌合的情况下，即在B〈C的情况下，需要在使膨胀单元50与泵单元60的中心对齐的同时，使偏心衬套83与驱动轴承56的位置对齐。因而，会使偏心衬套83与驱动轴承56嵌合时的操作变得困难。[0087]在此，回旋涡盘52的回旋半径与从动曲柄机构81中的回旋半径间的偏差，会被限制突起83b与限制孔28d间的间隙(松动)及由偏心衬套83相对于曲柄销82的转动而产生的回旋半径的公差量所吸收。
[0088]另外，如上所述，在本实施方式中，通过偏心衬套83相对于曲柄销82的转动及限制突起83b与限制孔28d之间的松动，能够对回旋涡盘52的旋转半径与从动曲柄机构81中的旋转半径间的偏差进行吸收，但也可采用滑动式从动曲柄机构，在该滑动式从动曲柄机构中，使曲柄销82和设于偏心衬套83的曲柄销孔83a均为矩形，并通过使偏心衬套83相对于曲柄销82能沿径向滑动地插入，藉此，对回旋半径的偏差进行吸收(例如，参照日本专利特开2006-342793号的图6)。
[0089]另外，在上述泵一体型膨胀器29A中，由于B>C且A>B，因此，在使泵单元60与膨胀单元50 —体化时，在偏心衬套83相对于驱动轴承56开始嵌合之后，O形环94开始与小内径部54b嵌合。
[0090]因此，在通过O形环94与小内径部54b的嵌合，来对在泵单元60与膨胀单元50之间的相对运动进行限制之前，能够将偏心衬套83与驱动轴承56的位置对齐，从而可容易地进行位置调节。
[0091]与此相对的是，当在偏心衬套83与驱动轴承56开始嵌合之前，O形环94就开始与小内径部54b嵌合的情况下，即在B>A的情况下，很难将泵单元60相对于膨胀单元50移动，因而很难进行偏心衬套83与驱动轴承56间的位置调节。
[0092]这样，在满足A>B>C的上述泵一体型膨胀器29A中，在使泵单元60与膨胀单元50一体化时，能够将偏心衬套83容易地与驱动轴承56嵌合，因此，能够提高一体化的操作性。
[0093]接着，示出本发明的第二实施方式。
[0094]图4示出了在第二实施方式中，用于安装本发明的流体设备的废热利用装置IB的结构。
[0095]上述第一实施方式的废热利用装置IA是采用泵一体型膨胀器29A(流体设备)，通过膨胀器23所产生的驱动力，对能使兰肯循环装置2A的工作流体(制冷剂)循环的泵25A进行驱动，并通过膨胀器23所产生的驱动力来补充发动机10的输出的废热利用装置。
[0096]与此相对的是，图4所示的第二实施方式的废热利用装置IB是通过膨胀器23所产生的驱动力对发电机101进行驱动，从而将发动机10的废热转变为电能来进行利用的装置。另外，在图4中,对于与图1相同的要素标注相同符号，相同要素的功能与第一实施方式相同。
[0097]在图4中，废热利用装置IB包括:兰肯循环装置2B ;通过兰肯循环装置2B的输出进行驱动的发电机101 ;以及控制单元4。
[0098]兰肯循环装置2B包括能使工作流体(制冷剂)循环的循环通路21，在该循环通路21中沿着工作流体的流动方向依次设置有蒸发器22、膨胀器23、冷凝器24以及泵25B。
[0099]蒸发器22通过在发动机10的冷却水循环通路11内的高温的冷却水(或发动机10的排气)与兰肯循环装置2B的工作流体之间进行热交换，来对兰肯循环装置2B的工作流体进行加热以使其蒸发(汽化)。
[0100]膨胀器23是通过使在蒸发器22中汽化并成为蒸汽的工作流体膨胀来产生驱动力的涡旋型的膨胀器。[0101]冷凝器24通过在流过膨胀器23的工作流体与外部气体之间进行热交换，来对工作流体进行冷却以使其冷凝(液化)。
[0102]泵25B是例如由电动机构成的驱动单元201所驱动的电动泵，其将在冷凝器24中液化后的工作流体送出到蒸发器22。
[0103]另外，作为泵25B，也可根据情况采用齿轮泵或叶片泵等公知的泵。
[0104]另外，能够设置通过发动机10的曲柄轴驱动的机械泵，其与第一实施方式同样地，通过电磁离合器等对从发动机10向机械泵的动力传递进行控制，来代替电动泵25B。
[0105]控制单元4是对泵25B的驱动/停止进行控制的装置，若泵25B是通过由电动机(马达)构成的驱动单元201驱动的电动泵，则通过控制对电动机的通电，就能对泵25B的驱动/停止进行控制。另外，在采用通过发动机10驱动的机械泵的情况下，控制单元4通过对组装在将来自发动机10的驱动力传递到机械泵的传递机构上的电磁离合器的打开/关闭进行控制，藉此，来对泵的驱动/停止进行控制。
[0106]在此，通过利用转轴28将膨胀器23与发电机101连接并使它们一体化，从而形成为发电机一体型膨胀器29B (流体设备)。即，发电机一体型膨胀器29B的转轴28起到膨胀器23的输出轴的作用和发电机101的输入轴的作用。
[0107]接着，通过利用泵25B使工作流体开始循环，来使兰肯循环装置2B起动，然后，在变为膨胀器23 (发电机一体型膨胀器29B中的膨胀单元)产生驱动力时，利用膨胀器23所输出的驱动力来对发电机101进行驱动,从而使发电机101发电。
[0108]发电机101将发出的电力供给到载荷301。载荷301是车载电池、产生车辆驱动力(发动机10的辅助力)的电动机(马达)等，废热利用装置IB是将发动机10的废热转变为电能来进行利用的装置。
[0109]另外，能够包括使工作流体绕过膨胀器23循环的旁路和对该旁路进行打开、关闭的旁通阀。
[0110]以下，基于图5及图6，对发电机一体型膨胀器29B (流体设备)的结构进行详细说明。
[0111]发电机一体型膨胀器29B的膨胀器23的部分(膨胀单元50)与第一实施方式同样地，包括:定涡盘51，该定涡盘51配置在发电机一体型膨胀器29B的轴向的一端部；回旋涡盘(旋转体)52 ；以及外壳构件54，该外壳构件54形成涡旋件收容空间53。
[0112]另一方面，发电机一体型膨胀器29B的发电机101的部分(发电单元121)具有发电机101和对发电机101进行支承的外壳构件110。
[0113]发电机101包括:转子102，该转子102固定于在外壳构件110内延伸设置的转轴28的部分，并例如由永磁铁构成；以及定子103，该定子103以围绕转子102的方式固定在外壳构件110内周面上。
[0114]定子103具有轭103a及卷绕在轭103a上的例如三组线圈103b。随着转子102的旋转，线圈103b会产生三相交流电流，并将该交流电流供给到外部的载荷301。
[0115]此外，发电单元121也可以是直流发电机。
[0116]外壳构件110由有底筒状的第一外壳构件IlOa及第二外壳构件IlOb构成,其中，上述第一外壳构件IlOa形成对转子102、定子103等进行收容的空间110c，上述第二外壳构件IlOb与第一外壳构件65a接合来对空间IlOc进行封闭。[0117]在第二外壳构件IlOb的靠膨胀单元50—侧，一体地形成有与膨胀单元50的外壳构件54的小内径部54b的内侧嵌合的筒状部(嵌插部)110d，在该筒状部IlOd的内部设置有对转轴28的大径部28a进行支承的滚珠轴承66a。
[0118]另外，在设于筒状部IlOd外周的槽IlOe中安装有O形环(密封构件)120，利用该O形环120对嵌合间隙进行密封，从而抑制工作流体的泄漏。
[0119]另外，在第一外壳构件IlOa的底部配置有将转轴28的端部支承成能旋转的滚珠轴承122，在第二外壳构件IlOb的、供转轴28插通的通孔IlOf的靠发电机101 —侧的端部，配置有轴封123。
[0120]另外，通过从动曲柄机构81，将回旋涡盘(旋转体)52与转轴(主轴)28连接。
[0121]从动曲柄机构81与第一实施方式同样地，具有:曲柄销82，该曲柄销82以与转轴28平行且其轴心相对于转轴28的轴心错开地竖立设置在设于转轴(主轴)28的大径部28a的凸缘部28c (大径部)的端面上；以及偏心衬套83，该偏心衬套83包括能与曲柄销82嵌合的曲柄销孔83a，并被设于回旋涡盘(旋转体)52的驱动轴承(轴承)56保持，偏心衬套83以能相对于曲柄销82摆动的方式插入。
[0122]此外，一方面能将曲柄销竖立设置于衬套83,另一方面能将与设于该偏心衬套83的曲柄销嵌合的曲柄销孔设置在转轴28的大径部28a。
[0123]另外，相对于偏心衬套83，例如通过铆钉的铆接固定有配重块(平衡配重)84，此外，在转轴28的凸缘部28c上设置有限制孔28d，同时，将与限制孔28d嵌合的限制突起83b设置于偏心衬套83。
[0124]如上所述，在发电单元121中，作为筐体(第一筐体)的外壳构件110对发电机101 (第一转动单元)、转轴28及从动曲柄机构81进行支承，在膨胀单元50中，由外壳构件54和后壳59构成的筐体(第二筐体)对由定涡盘51和回旋涡盘52构成的膨胀器23 (第二转动单元)进行支承。
[0125]此外，通过使发电单元121—侧的筒状部(嵌插部)IlOd与膨胀单元50 —侧的小内径部54b嵌合,从而利用转轴28将发电单兀121与膨胀单兀50 —体化,并构成发电机一体型膨胀器29B (流体设备)。
[0126]换言之，如图6所示，当想要在发电单元121 —侧的筒状部(嵌插部)IlOd与膨胀单元50 —侧的小内径部54b间的嵌合部分处分离，而将偏心衬套83从驱动轴承56拔出时，能够将发电机一体型膨胀器29B(流体设备)分割为泵发电单元121和膨胀单元50。
[0127]另外，通过使发电单元121—侧的筒状部(嵌插部)IlOd与膨胀单元50 —侧的小内径部54b嵌合，并且，使偏心衬套83与驱动轴承56嵌合，从而利用转轴28将发电单元121与膨胀单元50连接并使它们一体化，来起到发电机一体型膨胀器29B (流体设备)的作用。
[0128]另外，如图6所示，在将从偏心衬套83的膨胀单元50 —侧的前端到安装于筒状部(嵌插部)IlOd的O形环(密封构件)120的轴向距离设为A、将从外壳构件54 (第二筐体)的发电单元121 —侧的敞开端到设于回旋涡盘(旋转体)52的驱动轴承(轴承)56的开口边缘的轴向距离设为B、将从偏心衬套83的膨胀单元50—侧的前端到筒状部(嵌插部)IlOd前端的轴向距离设为C时，对各部件的尺寸进行设定，以使其满足A>B>C。
[0129]根据上述发电机一体型膨胀器29B (流体设备)，能够实现与第一实施方式中的泵一体型膨胀器29A(流体设备)大致相同的作用和效果。[0130]也就是说，由于能够分割为发电单元121和膨胀单元50，因此，可单独地进行发电机101的工作测评(性能测试)和膨胀器23的工作测评(性能测试)，另外，当在发电机一体型膨胀器29B中发生故障时,能够确定发电单兀121和膨胀单兀50中的哪一方存在故障。
[0131]另外，回旋涡盘52的回旋半径与从动曲柄机构81中的回旋半径间的偏差，可被限制突起83b与限制孔28d之间的间隙(松动)和由偏心衬套83相对于曲柄销82的摆动而产生的旋转半径的公差量所吸收。此外，与第一实施方式同样地，能够采用对回旋半径的偏差进行吸收的滑动式从动曲柄机构。
[0132]另外，在上述发电机一体型膨胀器29B中，由于可分割为包括从动曲柄机构81及转轴28(主轴)在内的发电单元121和膨胀单元50，因此，在所分离的膨胀单元50 —侧不需要设置对转轴28(主轴)进行支承的轴承。
[0133]因此，能够缩短发电机一体型膨胀器29B (流体设备)的轴向长度，并减少部件个数及加工、组装工时数来降低生产成本。
[0134]另外，在上述发电机一体型膨胀器29B中，通过使距离A、B、C满足A>B>C的关系，可提高使发电单元121和膨胀单元50 —体化的组装工序的操作性。
[0135]也就是说，在满足A>B>C的发电机一体型膨胀器29B中，在使发电单元121与膨胀单元50 —体化时，在偏心衬套83开始与驱动轴承56嵌合之前，发电单元121 —侧的筒状部(嵌插部)IlOd就开始与膨胀单元50侧的小内径部54b嵌合。
[0136]因而，在确定了发电单元121相对于膨胀单元50的径向位置的状态下，只要进行偏心衬套83与驱动轴承56的位置调节即可，从而能够使偏心衬套83容易地与驱动轴承56嵌合。
[0137]另外，在满足A>B>C的上述发电机一体型膨胀器29B中，在使发电单元121与膨胀单元50 —体化时，偏心衬套83与驱动轴承56的嵌合开始之后，O形环120便开始与小内径部54b嵌合。
[0138]因此，在通过O形环120与小内径部54b的嵌合来限制发电单元121与膨胀单元50之间的相对运动之前，能够对偏心衬套83与驱动轴承56进行位置对齐，从而能容易地进行位置调节。
[0139]这样，在满足A>B>C的上述发电机一体型膨胀器29B中，能够容易地使偏心衬套83与驱动轴承56嵌合，从而能够提高使发电单元121与膨胀单元50 —体化的作业的操作性。
[0140]以上参照优选的实施方式对本发明的内容进行了具体说明，但是，本领域技术人员能够基于本发明的基本技术思想和启示，采用各种变形形态，这点是自不待言的。
[0141]例如，也可以是利用共同的转轴将涡旋型的膨胀单元、发电单元及泵单元连接来进行一体化地设置的流体设备，另外，发电单元也可以是具有发电功能和电动机功能的电动发电机。
[0142]另外，包括通过从动曲柄机构而与主轴连接的旋转体的第二转动单元并不局限于涡旋型膨胀单元，也可以是涡旋型压缩机。另外，第二转动单元中的旋转体并不局限于回旋涡盘(摆动涡盘)，也可以是偏心旋转式活塞等。
[0143]例如，在日本特开2011-032958号公报中公开的这种一体地设置具有偏心旋转式活塞机构的压缩机(压缩机单元、第二转动单元)及电动机(电动机单元、第二转动单元)的流体设备中，能采用本发明的分割结构，在这种情况下，偏心旋转式活塞为通过从动曲柄机构与主轴连接的旋转体。
[0144](符号说明)
[0145]IAUB废热利用装置
[0146]2A、2B兰肯循环装置
[0147]10发动机
[0148]21循环通路
[0149]22蒸发器
[0150]23膨胀器(第二转动单元)
[0151]24冷凝器
[0152]25A泵(第一转动单元)
[0153]25B 泵
[0154]28转轴(主轴)
[0155]28a大径部
[0156]28c 凸缘部 28c
[0157]29A泵一体型膨胀器(流体设备)
[0158]29B发电机一体型膨胀器(流体设备)
[0159]50膨胀单元
[0160]51定涡盘
[0161]51a本体部(第二筐体)
[0162]52回旋涡盘(旋转体)
[0163]54外壳构件(第二筐体)
[0164]60泵单元
[0165]65外壳构件(第一筐体)
[0166]65c、110d筒状部(嵌插部)
[0167]81从动曲柄机构
[0168]82曲柄销
[0169]83偏心衬套
[0170]83a曲柄销孔
[0171]94、120 O形环(密封构件)
[0172]101发电机
[0173]121发电单元(第一转动单元)
【权利要求】
1.一种流体设备，其特征在于，包括: 第一转动单元，该第一转动单元绕主轴转动； 第二转动单元，该第二转动单元具有定涡盘、回旋涡盘及自转阻止机构；以及从动曲柄机构，该从动曲柄机构位于所述主轴与所述回旋涡盘之间，并在所述主轴的旋转运动与所述回旋涡盘的回旋运动之间进行切换，并且使所述回旋涡盘的回旋半径为可变的， 在第一筐体中，对所述第一转动单元进行支承，并且通过所述主轴对所述从动曲柄机构进行支承， 在第二筐体中，对所述第二转动单元进行支承， 所述流体设备能够分割为所述第一筐体和所述第二筐体。
2.如权利要求1所述的流体设备，其特征在于， 所述从动曲柄机构由曲柄销和偏心衬套构成，其中， 所述曲柄销相对于所述主轴的大径部偏心设置， 所述偏心衬套以能相对于所述曲柄销摆动地插入，并被设于所述回旋涡盘的轴承保持， 所述第一筐体包括对所述主轴的大径部进行支承的轴承。
3.如权利要求2所述的流体设备，其特征在于， 所述第一筐体的嵌插部的外周与所述第二筐体的敞开端的内侧嵌合，来使所述第一筐体与所述第二筐体结合，并且，通过设置在所述第一筐体的嵌插部的外周的密封件，对所述第一筐体与所述第二筐体间的嵌合间隙进行密封， 同时，在将从所述偏心衬套的前端到所述密封构件的轴向距离设为A、将从所述第二筐体的敞开端缘到所述回旋涡盘的轴承的开口端缘的轴向距离设为B、将从所述偏心衬套的前端到所述第一筐体的嵌插部的前端的轴向距离设为C时，满足A>B>C。
4.如权利要求1所述的流体设备，其特征在于， 所述第二转动单元为涡旋型的膨胀器，所述第一转动单元为泵单元。
5.如权利要求1所述的流体设备，其特征在于， 所述第二转动单元为涡旋型的膨胀器，所述第一转动单元为发电单元。
【文档编号】F01C17/06GK103781994SQ201280029422
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2011年6月13日
【发明者】中村慎二, 和田博文, 田中雄太, 古泽泰弘 申请人:三电有限公司