專利名稱：蘭金循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蘭金循環(huán)裝置，其具有包括泵、熱交換器以及膨脹部分的回路，該泵用于泵送工作流體，該熱交換器用于在從泵輸送的工作流體與來自廢熱源的流體之間引起熱交換，膨脹部分使已在熱交換器中進(jìn)行熱交換的工作流體膨脹以產(chǎn)生機械能。
背景技術(shù)：
用在蘭金循環(huán)裝置中的渦旋式膨脹部分包括通過驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)而繞動的動渦旋以及固定至殼體的定渦旋。渦形部分形成于該動渦旋的端板上。另一渦形部分布置于該定渦旋的端板上。膨脹室形成于渦形部分之間。在熱交換器中獲得熱能之后，工作流體經(jīng)由 膨脹部分的吸入室流入膨脹室中并在該膨脹室中膨脹。這種膨脹引起動渦旋的繞動運動，因此產(chǎn)生了機械能(驅(qū)動力)。為了改進(jìn)用于通過渦旋式膨脹部分產(chǎn)生機械能的效率，重要的是工作流體在膨脹室中有效地膨脹。因此，重要的是防止工作流體從膨脹室泄漏，或者，換言之，改進(jìn)膨脹室的密封性能。日本特開專利公開No. 10-184567描述了一種用于改進(jìn)渦旋式膨脹部分中的膨脹室的密封性能的技術(shù)。在該公開文獻(xiàn)所述的技術(shù)中，背壓室形成于與動渦旋的端板的背側(cè)(與面向定渦旋的表面相反的表面)對應(yīng)的一側(cè)。增大背壓室中的壓力以將背壓施加至動渦旋的背側(cè)上。該背壓使動渦旋沿驅(qū)動軸的軸向方向壓靠于定渦旋。結(jié)果，該動渦旋的渦形部分的遠(yuǎn)端壓靠于該定渦旋的端板，而該動渦旋的端板壓靠于該定渦旋的渦形部分的遠(yuǎn)端。這提高了膨脹室的密封性能。然而，根據(jù)該技術(shù)，背壓通過將一些來自膨脹室的工作流體經(jīng)由氣體通道引入背壓室中而產(chǎn)生。已經(jīng)被輸送至背壓室中的工作流體的熱能因此不被用來利用渦旋式膨脹部分產(chǎn)生機械能。結(jié)果，雖然該技術(shù)改進(jìn)了利用渦旋式膨脹部分的蘭金循環(huán)裝置中的膨脹室的密封性能，但在從熱能至機械能的轉(zhuǎn)化中引起損失。這降低了用于輸出機械能的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其通過將背壓施加至動渦旋上而改進(jìn)了膨脹室的密封性能，并防止用于產(chǎn)生機械能的效率的降低。為了實現(xiàn)上述目的并且根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種蘭金循環(huán)裝置，該蘭金循環(huán)裝置具有回路。該回路包括用于泵送工作流體的泵、用于在從泵接收的工作流體與從廢熱源供應(yīng)的流體之間引起熱交換的熱交換器、以及使已在熱交換器中進(jìn)行熱交換的工作流體膨脹的膨脹部分由此通過膨脹產(chǎn)生機械能。該膨脹部分包括定渦旋、動渦旋以及背壓室，該動渦旋隨著驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)而相對于定渦旋繞動，該背壓室布置于與動渦旋的背側(cè)對應(yīng)的一側(cè)，該背側(cè)與面向定渦旋的表面相反。該蘭金循環(huán)裝置進(jìn)一步包括導(dǎo)入機構(gòu)，該導(dǎo)入機構(gòu)用于將工作流體從高壓區(qū)域引入至背壓室，由此產(chǎn)生使動渦旋沿著驅(qū)動軸的軸向方向壓靠于定渦旋的背壓。該高壓區(qū)域是從泵的出口側(cè)延伸至熱交換器的入口的區(qū)域。
結(jié)合通過示例示出本發(fā)明原理的附圖，從下文的描述中，本發(fā)明的其它方面及優(yōu)點將變得顯而易見。


通過參考下文的對目前優(yōu)選實施方式的描述以及附圖，可最清楚地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，在所述附圖中圖IA是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的復(fù)合流體機械以及蘭金循環(huán)裝置的示意圖；圖IB是示出了圖IA中所示的導(dǎo)入通道的放大示意圖；圖IC是示出了圖IA中所示的導(dǎo)出通道的放大示意圖；
圖2是沿著圖IA的2-2線剖切的剖視圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的復(fù)合流體機械以及蘭金循環(huán)裝置的示意圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的復(fù)合流體機械以及蘭金循環(huán)裝置的示意圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的復(fù)合流體機械以及蘭金循環(huán)裝置的示意圖；圖6A是示出了圖5中所示的導(dǎo)入通道的入口附近的放大示意圖；圖6B是示出了圖5中所示的導(dǎo)入通道的出口附近的放大示意圖；圖6C是示出了圖5中所示的板以及汽化通道的平面圖；圖7A是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的復(fù)合流體機械以及蘭金循環(huán)裝置的示意圖；圖7B是示出了圖7A中所示的導(dǎo)入通道的出口附近的放大示意圖；以及圖7C是示出了圖7A中所示的導(dǎo)入通道的入口附近的放大示意圖。
具體實施例方式(第一實施方式)現(xiàn)將參考圖IA至圖IC以及圖2描述本發(fā)明的第一實施方式。如圖IA所示，復(fù)合流體機械11的殼體12包括管狀中央殼體構(gòu)件13、前部殼體構(gòu)件14、以及后部殼體構(gòu)件15。中央殼體構(gòu)件13的第一端(在圖IA中觀察時為左側(cè))連結(jié)至前部殼體構(gòu)件14。第二端(在該視圖中觀察時為右側(cè))連結(jié)至后部殼體構(gòu)件15。分隔壁13a從中央殼體構(gòu)件13的內(nèi)圓周表面向內(nèi)徑向地延伸以將殼體12的內(nèi)部分為兩個區(qū)段。在這兩個區(qū)段中，由分隔壁13a以及前部殼體構(gòu)件14限定的空間容置用作旋轉(zhuǎn)電機的馬達(dá)-發(fā)電機20。由分隔壁13a以及后部殼體構(gòu)件15限定的空間容納支承塊25以及膨脹部分40。馬達(dá)-發(fā)電機20包括驅(qū)動軸21、馬達(dá)轉(zhuǎn)子20a以及位于該馬達(dá)轉(zhuǎn)子20a周圍的定子20b，該馬達(dá)轉(zhuǎn)子20a以可一體旋轉(zhuǎn)的方式固定至驅(qū)動軸21。驅(qū)動軸21由三個軸承16支承，這三個軸承各自由前部殼體構(gòu)件14、分隔壁13a以及支承塊25中的對應(yīng)一個支承。定子20b固定至中央殼體構(gòu)件13的內(nèi)圓周表面。
馬達(dá)-發(fā)電機20能夠起使馬達(dá)轉(zhuǎn)子20a通過供應(yīng)至定子20b的線圈20c的電流旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)以及通過該馬達(dá)轉(zhuǎn)子20a的旋轉(zhuǎn)在定子20b的線圈20c中產(chǎn)生電力的發(fā)電機的作用。電池23通過逆變器22連接至馬達(dá)-發(fā)電機20。由該馬達(dá)-發(fā)電機20產(chǎn)生的電力通過逆變器22存儲在電池23中。分隔壁13a的面向后部殼體構(gòu)件15的表面(在圖IA中觀察時為右表面)具有圍繞驅(qū)動軸21布置的橢圓形凹部13c。側(cè)板17固定至該表面以封閉凹部13c。這在分隔壁13a與側(cè)板17之間形成了泵室18。如圖2所示，泵室18容置主動齒輪21a以及從動齒輪19，該主動齒輪21a附接于驅(qū)動軸21。從動齒輪19的軸部分19a由分隔壁13a以及側(cè)板17旋轉(zhuǎn)地支承。主動齒輪21a以及從動齒輪19彼此嚙合。泵室18、從動齒輪19以及主動齒輪21a構(gòu)成了齒輪泵30。分隔壁13a具有從泵室18向下延伸的吸入通道13d。該吸入通道13d的第一端在中央殼體構(gòu)件13的外表面(下表面)中具有開口。該吸入通道13d的第二端連接至泵室18。分隔壁13a還具有從泵室18向上延伸的排放通道13e。該排放通道13e的第一端 連接至泵室18。該排放通道13e的第二端在位于側(cè)板17的周緣上方的、由分隔壁13a以及后部殼體構(gòu)件15限定的空間中開口。參考圖IA至圖1C，如前所述，支承塊25固定在由分隔壁13a以及后部殼體構(gòu)件15限定的空間中。是渦旋式的膨脹部分40布置于由支承塊25以及后部殼體構(gòu)件15限定的空間中。驅(qū)動軸21延伸穿過支承塊25。由0型環(huán)形成的軸密封件28安裝于支承塊25的內(nèi)圓周表面中。軸密封件28密封驅(qū)動軸21的圓周表面與支承塊25的內(nèi)圓周表面之間的空隙。偏心軸41形成于延伸穿過支承塊25的驅(qū)動軸21的遠(yuǎn)端，并位于關(guān)于驅(qū)動軸21的軸線L偏心的位置處。當(dāng)驅(qū)動軸21旋轉(zhuǎn)時，偏心軸41繞軸線L公轉(zhuǎn)。軸套42固定至偏心軸41并與偏心軸41 一體地繞軸線L公轉(zhuǎn)。軸套42通過軸承43旋轉(zhuǎn)地支承動渦旋44。配重45固定至軸套42。動渦旋44具有由軸承43支承的盤形端板44a以及從該端板44a伸出的渦形部分44b。定渦旋46固定至支承塊25的與后部殼體構(gòu)件15對應(yīng)的一側(cè)并面向動渦旋44。環(huán)形板49布置于支承塊25與定潤旋46的相對端表面之間。動渦旋44布置于支承塊25與定渦旋46之間并在沿著軸線L(沿軸向方向)觀察時與板49對應(yīng)的范圍內(nèi)繞動。由0型環(huán)形成的密封構(gòu)件52布置于面向板49的、動渦旋44的外周部分的端表面中。因此，該密封構(gòu)件52密封板49與動渦旋44之間的空隙。背壓室51由通過動渦旋44的位于密封構(gòu)件52的徑向內(nèi)側(cè)的部分與支承塊25的內(nèi)表面限定的空間形成。背壓室51由布置于動渦旋44中的密封構(gòu)件52以及形成于支承塊25中的軸密封件28氣密密封。動渦旋44的與面向定渦旋46的表面相反的表面(動渦旋44的面向支承塊25的表面)，該表面是暴露于背壓室51中的表面，是動渦旋44的背側(cè)44c。定渦旋46 —體地包括盤形端板46a以及從該端板46a朝向動渦旋44伸出的渦形部分46b。動渦旋44的渦形部分44b以及定渦旋46的渦形部分46b彼此嚙合，因此在動渦旋44與定渦旋46之間形成了具有可變?nèi)莘e的膨脹室47。吸入孔46c形成于定渦旋46的端板46a的中央部分中。吸入室48形成于由端板46a以及后部殼體構(gòu)件15限定的空間中。通過吸入孔46c，吸入室48與膨脹之前的膨脹室47連通。與吸入室48連通的吸入端口 15a形成于后部殼體構(gòu)件15中。排放室50形成于由定潤旋46的內(nèi)圓周表面以及動潤旋44的潤形部分44b的最外圓周表面限定的空間中以及靠近吸入室48的外周的區(qū)段中。與排放室50連通的排放端口 13g形成于中央殼體構(gòu)件13中。復(fù)合流體機械11具有保持部分53，其由中央殼體構(gòu)件13的內(nèi)表面、側(cè)板17以及支承塊25形成。保持部分53在驅(qū)動軸21的周圍形成為環(huán)形形狀。保持部分53通過形成于分隔壁13a中的排放通道13e與泵室18連通。因此，已經(jīng)從泵室18泵送至排放通道13e中的高壓工作流體經(jīng)由排放通道13e被輸送至保持部分53中。與背壓室51中的壓力相比， 這升高了保持部分53中的壓力。也就是，保持部分53是高壓區(qū)域。與保持部分53連通的排放孔13h形成于中央殼體構(gòu)件13的上部中。保持部分53中的工作流體通過排放孔13h被引入蘭金循環(huán)裝置60中的熱交換器62中，稍后將描述這一點。現(xiàn)將描述結(jié)合有復(fù)合流體機械11的蘭金循環(huán)裝置60。如圖IA所示，與保持部分53連通的排放孔13h通過第一通道60a連接至熱交換器62的吸熱器62a。除吸熱器62a夕卜，熱交換器62還具有放熱器62b。該放熱器62b布置于冷卻劑循環(huán)路徑65中，該冷卻劑循環(huán)路徑65連接至用作廢熱源的發(fā)動機64。散熱器65a形成于冷卻劑循環(huán)路徑65中。冷卻水，是來自用作廢熱源的發(fā)動機64的流體，在該冷卻劑循環(huán)路徑65中循環(huán)。熱交換器62的吸熱器62a的出口側(cè)通過第二通道60c連接至膨脹部分40的吸入端口 15a。膨脹部分40的排放端口 13g通過第三通道60d連接至冷凝器61。冷凝器61的出口側(cè)通過第四通道60e連接至齒輪泵30的吸入通道13d。在蘭金循環(huán)裝置60中，通過逆變器22將電力從電池23供應(yīng)至馬達(dá)-發(fā)電機20，從而使馬達(dá)-發(fā)電機20被致動為馬達(dá)，因此驅(qū)動齒輪泵30。齒輪泵30通過排放通道13e、保持部分53以及排放孔13h輸送工作流體。然后，工作流體經(jīng)由第一通道60a進(jìn)入熱交換器62。在第一實施方式中，排放通道13e、保持部分53以及排放孔13h構(gòu)成了主通道，工作流體通過該主通道從齒輪泵30被輸送至熱交換器62。熱交換器62在吸熱器62a與放熱器62b之間引起熱交換，從而工作流體被來自發(fā)動機64的廢熱加熱以接收熱能。被加熱的高溫高壓工作流體流經(jīng)第二通道60c并通過吸入端口 15a進(jìn)入膨脹部分40的膨脹室47。工作流體因此膨脹并引起膨脹部分40產(chǎn)生機械能(驅(qū)動力)。該驅(qū)動力引起動渦旋44繞動。當(dāng)馬達(dá)-發(fā)電機20的驅(qū)動軸21旋轉(zhuǎn)時,齒輪泵30被致動。在這一階段，如果已經(jīng)由發(fā)動機64供應(yīng)大量的廢熱并且由膨脹部分40產(chǎn)生大量的機械能，那么驅(qū)動軸21將以超過預(yù)定速度的速度旋轉(zhuǎn)。如果是這樣的話，馬達(dá)-發(fā)電機20起發(fā)電機的作用以降低驅(qū)動軸21的旋轉(zhuǎn)速度。與過量旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的機械能的過量部分被轉(zhuǎn)化為電能并且通過逆變器22被充在電池23中。處于減小的壓力以及高溫下的膨脹的工作流體被輸送至排放室50中并通過排放端口 13g被引入第三通道60d中。然后該工作流體在冷凝器61中被液化并經(jīng)由第四通道60e從吸入通道13d被輸送至泵室18。齒輪泵30由膨脹部分40產(chǎn)生的機械能驅(qū)動，因此通過排放通道13e將工作流體從泵室18輸送至保持部分53。在保持部分53填充有工作流體之后，溢出的工作流體通過排放孔13h流入第一通道60a中并通過第一通道60a被輸送至熱交換器62。之后，該工作流體在膨脹部分40、冷凝器61以及齒輪泵30中流動，如已經(jīng)描述的那樣。只要發(fā)動機64在操作中，工作流體就在蘭金循環(huán)裝置60的回路中循環(huán)。接下來，將描述用于將由齒輪泵30泵送出的工作流體引入背壓室51中以使動渦旋44壓靠于定渦旋46的導(dǎo)入機構(gòu)。如圖IA以及圖IB所示，用作導(dǎo)入機構(gòu)的導(dǎo)入通道54形成于支承塊25中。導(dǎo)入通道54將來自齒輪泵30的出口側(cè)與熱交換器62的入口之間的高壓區(qū)域(保持部分53)的工作流體引入至背壓室51。導(dǎo)入通道54從主通道(排放通道13e、保持部分53以及排放孔13h)分支，工作流體通過該主通道從齒輪泵30被輸送至熱交換器62。過濾器55固定至導(dǎo)入通道54的在與保持部分53對應(yīng)的一側(cè)處的開口端。過濾器55將異物從工作流體去除，該工作流體從保持部分53被輸送至背壓室51。在導(dǎo)入通道54中，限制板56固定在過濾器55與背壓室51之間的位置處。限制板56具有限制孔56a，該限制孔56a減小(限制)了導(dǎo)入通道54的直徑。參考圖1C，定渦旋46具有導(dǎo)出通道57，該導(dǎo)出通道57布置于排放室50的外側(cè)的、位于與動渦旋44的外周對應(yīng)的一側(cè)處的位置處。導(dǎo)出通道57的第一端經(jīng)由形成于板49中的連通孔49a連接至背壓室51。導(dǎo)出通道57的第二端連接至靠近吸入室48的外周的區(qū)段中的前述排放室50。排放室50是用于接收已經(jīng)在膨脹室47中膨脹的低壓工作流體的區(qū)域。結(jié)果，排放室50中的壓力低于背壓室51中的壓力。因此排放室50是低壓區(qū)域。在導(dǎo)出通道57中，閥座57a由通過沿著從板49朝向排放室50延伸的方向增大導(dǎo)出通道57的直徑而形成的臺階構(gòu)成。彈簧座58固定在導(dǎo)出通道57中并支承處于壓縮狀態(tài)的盤簧59的第一端。流出通道58a形成于彈簧座58中并允許彈簧座58的面向盤簧59的一側(cè)上與彈簧座58的面向排放室50的一側(cè)上的空間之間的連通。球閥59a固定至盤簧59的第二端。當(dāng)盤簧59伸長或收縮時，球閥59a接觸閥座57a或與閥座57a分離。盤簧59的推擠力被設(shè)定為使得當(dāng)背壓室51中的壓力超過預(yù)定值時，盤簧59收縮。當(dāng)球閥59a通過盤簧59的操作選擇性地接觸閥座57a并與閥座57a分離時，背壓室51與排放室50之間的壓力差被調(diào)節(jié)至預(yù)定的適當(dāng)值。具體地，如果背壓室51中的壓力超過預(yù)定值并且背壓室51與排放室50之間的壓力差變得高于預(yù)定的適當(dāng)值，那么球閥59a與閥座57a分離以降低背壓室51中的壓力，因此減小壓力差。在這一階段，已經(jīng)從背壓室51被輸送至導(dǎo)出通道57的工作流體通過流出通道58a被引入至排放室50中。相反，當(dāng)背壓室51中的壓力下降至預(yù)定值以下并且壓力差對應(yīng)地變得低于預(yù)定的適當(dāng)值時，球閥59a坐置在閥座57a上以升高背壓室51中的壓力，因此增大壓力差。因此，在第一實施方式中，閥座57a、盤簧59、球閥59a以及彈簧座58構(gòu)成了出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70。下文將描述結(jié)合有復(fù)合流體機械11的蘭金循環(huán)裝置60的操作。在蘭金循環(huán)裝置60中，保持部分53保持高壓工作流體。保持部分53經(jīng)由導(dǎo)入通道54與背壓室51連通。導(dǎo)入通道54中的限制孔56a將來自保持部分53的工作流體注入背壓室51中。換言之，在工作流體被輸送至熱交換器62之前，具體地，在工作流體從熱交換器62接收熱能之前，背壓室51接收工作流體。當(dāng)高壓工作流體被引入至背壓室51中時，背壓施加至動渦旋44的端板44a的背、側(cè)44c上。這將動渦旋44軸向地壓靠于定渦旋46，因此使動渦旋44的端板44a壓靠于定渦旋46的渦形部分46b的遠(yuǎn)端并且使動渦旋44的渦形部分44b的遠(yuǎn)端壓靠于定渦旋46的端板46a。這改進(jìn)了膨脹室47的密封性能，從而防止工作流體從膨脹室47泄漏并允許工作流體在膨脹室47中有效地膨脹。當(dāng)工作流體流入背壓室51中時，作用在背側(cè)44c上的背壓變化。然而，背壓室51與排放室50之間的壓力差由出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70調(diào)節(jié)至前述的適當(dāng)值。這適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)了背壓，因此使動渦旋44壓靠于定渦旋46的力穩(wěn)定。第一實施方式具有下文所述的優(yōu)點。(I)背壓室51面向膨脹部分40中的動渦旋44的背側(cè)44c。背壓室51接收來自齒輪泵30的出口側(cè)與熱交換器62的入口之間的高壓區(qū)域的工作流體。這增大了作用在背側(cè)44c上的背壓，因此使動渦旋44壓靠于定渦旋46以改進(jìn)膨脹室47的密封性能。具體地，在工作流體被輸送至熱交換器62以接收熱能之前，工作流體被引入至背壓室51中以產(chǎn)生背壓。在已經(jīng)在熱交換器62中接收熱能之后，工作流體不被輸送至背壓室51。因此，防止 在熱交換器62中傳送至工作流體的熱能被消耗以產(chǎn)生背壓，而是使其在膨脹部分40中轉(zhuǎn)化為機械能。不像具有熱能的工作流體被用來產(chǎn)生背壓的情況那樣，這防止了從熱能至機械能的轉(zhuǎn)化中的損失。結(jié)果，即使通過背壓提高了膨脹室47的密封性能，也防止用于產(chǎn)生機械能的效率降低。(2)蘭金循環(huán)裝置60結(jié)合有復(fù)合流體機械11，該復(fù)合流體機械11具有齒輪泵30以及容置在殼體12中的膨脹部分40。導(dǎo)入通道54形成于殼體12中并且高壓工作流體通過該導(dǎo)入通道54被輸送至背壓室51中。與例如齒輪泵30以及膨脹部分40彼此分離地布置并且通過殼體12外部的管道將工作流體從該齒輪泵30引入至背壓室51的情況相比，這減少了管道的數(shù)量。結(jié)果，減小了用于安裝蘭金循環(huán)裝置60的空間。(3)齒輪泵30以及膨脹部分40容納于復(fù)合流體機械11的殼體12中，該復(fù)合流體機械11結(jié)合于蘭金循環(huán)裝置60中。齒輪泵30以及膨脹部分40沿該復(fù)合流體機械11的軸向方向平行地布置于該殼體中并相鄰地定位。因此，與齒輪泵30、馬達(dá)-發(fā)電機20以及膨脹部分40以這種順序沿復(fù)合流體機械11的軸向方向順序地布置的情況相比，由于馬達(dá)-發(fā)電機20不布置于齒輪泵30與膨脹部分40之間，齒輪泵30與膨脹部分40之間的距離被對應(yīng)地縮短。這對應(yīng)地減小了導(dǎo)入通道54的長度，因此允許工作流體快速地從齒輪泵30流至背壓室51。(4)背壓室51經(jīng)由導(dǎo)出通道57與排放室50連通，排放室50中的壓力低于背壓室51中的壓力。閥座57a、盤簧59、球閥59a以及彈簧座58作為出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70布置于導(dǎo)出通道57中。通過球閥59a與閥座57a之間的選擇性的接觸與分離，背壓室51與排放室50之間的壓力差被調(diào)節(jié)至適當(dāng)值。這穩(wěn)定了動渦旋44壓靠于定渦旋46的力。(5)限制板56布置于導(dǎo)入通道54中并且具有更小直徑的限制孔56a形成于該限制板56中。工作流體從齒輪泵30的出口側(cè)與熱交換器62的入口之間的高壓區(qū)域經(jīng)由導(dǎo)入通道54被引入至背壓室51中。過濾器55布置于導(dǎo)入通道54中。過濾器55將異物從工作流體去除，因此防止限制孔56a被異物堵塞。(6)殼體12具有用于保持已經(jīng)由齒輪泵30泵送出的工作流體的保持部分53。排放孔13h，工作流體通過該排放孔13h從保持部分53被輸送至熱交換器62，形成于殼體12中。保持部分53形成了主通道的一部分，工作流體通過該主通道從齒輪泵30流至熱交換器62。從保持部分53 (主通道)分支的導(dǎo)入通道54面向保持部分53地形成于支承塊25中。導(dǎo)入通道54將高壓工作流體輸送至背壓室51。過濾器55布置于導(dǎo)入通道54中。具體地，工作流體流經(jīng)保持部分53 (主通道)并到達(dá)熱交換器62。也就是，包含于工作流體中的大多數(shù)異物由主通道中的工作流體流輸送至熱交換器62。這大大地防止了異物進(jìn)入導(dǎo)入通道54，因此允許過濾器55具有小表面積。換言之，過濾器55的尺寸減小。(7)背壓室51中由高壓工作流體產(chǎn)生的背壓作用于動渦旋44的背側(cè)44c上，因此使動渦旋44壓靠于定渦旋46。出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)了背壓。因此，與使用諸如推擠彈簧的機械結(jié)構(gòu)的情況相比，使動渦旋44的擠壓力穩(wěn)定。這減小了由動渦旋44施加至定渦旋46的擠壓力不足引起的工作流體的泄漏損失以及由過量擠壓力引起的機械損失。(第二實施方式)
現(xiàn)將參考圖3描述本發(fā)明的第二實施方式。第二實施方式的與第一實施方式的對應(yīng)部件相同或相似的部件具有相同或相似的附圖標(biāo)記。在本文中，省略或簡化了這些部件的重復(fù)描述。與第一實施方式不同，第二實施方式不具有構(gòu)成導(dǎo)入機構(gòu)的導(dǎo)入通道54。如圖3所示，復(fù)合流體機械71的殼體72具有管狀中央殼體構(gòu)件73、側(cè)板74、前部殼體構(gòu)件75以及后部殼體構(gòu)件76。側(cè)板74連結(jié)至中央殼體構(gòu)件73的第一端(在圖3中觀察時為左端)。前部殼體構(gòu)件75連結(jié)至側(cè)板74。后部殼體構(gòu)件76連結(jié)至中央殼體構(gòu)件73的第二端(在圖IA中觀察時為右端)。支承塊25固定在中央殼體構(gòu)件73中。膨脹部分40容置于由支承塊25與后部殼體構(gòu)件76限定的空間中。中央殼體構(gòu)件73容納馬達(dá)-發(fā)電機20。布置于驅(qū)動軸21周圍的圓形凹部74a形成于側(cè)板74的面向前部殼體構(gòu)件75的表面中。前部殼體構(gòu)件75連結(jié)至該表面以封閉凹部74a。這在側(cè)板74與前部殼體構(gòu)件75之間形成了泵室77。泵室77容置安裝于驅(qū)動軸21上的主動齒輪80以及從動齒輪(未示出)。主動齒輪80以及從動齒輪彼此嚙合。泵室77、從動齒輪以及主動齒輪80構(gòu)成了齒輪泵90。在第二實施方式的復(fù)合流體機械71中，齒輪泵90、馬達(dá)-發(fā)電機20以及膨脹部分40以這種順序沿著軸向方向順序地布置。從泵室77向下延伸的吸入通道74b形成于側(cè)板74中。吸入通道74b的第一端(在圖3中觀察時為下端)在側(cè)板74的外圓周表面中具有開口。吸入通道74b的第二端連接至泵室77。從泵室77向上延伸的排放通道74c形成于側(cè)板74中。排放通道74c的第一端連接至泵室77，而排放通道74c的第二端在側(cè)板74的外圓周表面中具有開口。吸入通道74b通過第四通道60e與冷凝器61連通。排放通道74c經(jīng)由第一通道60a與熱交換器62的吸熱器62a連通。第一連通通道82在側(cè)板74以及中央殼體構(gòu)件73中延伸。第一連通通道82連接至排放通道74c，該排放通道74c是齒輪泵90的出口側(cè)與熱交換器62的入口之間的區(qū)域的一部分。第二連通通道83形成于支承塊25中。第一連通通道82通過第二連通通道83與背壓室51連通。高壓工作流體從齒輪泵90的出口附近經(jīng)由第一連通通道82以及第二連通通道83被弓I入至背壓室51。因此，在第二實施方式中，第一連通通道82以及第二連通通道83構(gòu)成了導(dǎo)入機構(gòu)，該導(dǎo)入機構(gòu)用于將來自齒輪泵90的出口側(cè)與熱交換器62的入口之間的高壓區(qū)域的工作流體引入至背壓室51中。未示出的過濾器布置于第一連通通道82或第二連通通道83中。除與第一實施方式的優(yōu)點⑴、⑵、⑷、(6)以及(7)相同的優(yōu)點外，第二實施方式具有下文所述的優(yōu)點。(8) 一體地具有齒輪泵90以及膨脹部分40的復(fù)合流體機械71結(jié)合于蘭金循環(huán)裝置60中。齒輪泵90、馬達(dá)-發(fā)電機20以及膨脹部分40以這種順序沿該復(fù)合流體機械71的軸向方向順序地布置。第一連通通道82形成于殼體72的壁中并且第二連通通道83在支承塊25中延伸。齒輪泵90通過第一連通通道82以及第二連通通道83連接至背壓室51。結(jié)果，盡管馬達(dá)-發(fā)電機20布置于齒輪泵90與膨脹部分40之間，由齒輪泵90泵送出的工作流體還是被引入至背壓室51中。(第三實施方式)在下文中將參考圖4描述本發(fā)明的第三實施方式。第三實施方式的與第一實施方式的對應(yīng)部件相同或相似的部件具有相同或相似的附圖標(biāo)記。在本文中，省略或簡化了這 些部件的重復(fù)描述。與第一實施方式不同，第三實施方式構(gòu)造成不具有構(gòu)成導(dǎo)入機構(gòu)的導(dǎo)入通道54。如圖4所示，在復(fù)合流體機械91中，取代第一實施方式的由0型環(huán)形成的軸密封件28，由V型裝填件形成的軸密封件93安裝于支承塊25的內(nèi)圓周表面中。軸密封件93密封驅(qū)動軸21的圓周表面與支承塊25的內(nèi)圓周表面之間的空隙。由0型環(huán)形成的密封構(gòu)件94布置于側(cè)板17與支承塊25的遠(yuǎn)端之間的空隙中以包圍驅(qū)動軸21。密封構(gòu)件94密封支承塊25與側(cè)板17之間的空隙。在第三實施方式中，排放通道13e在中央殼體構(gòu)件13的外表面中具有開口，而不與保持部分53連通。在齒輪泵30的出口側(cè)(與排放通道13e對應(yīng)的一側(cè))處，驅(qū)動軸21附近的壓力略高于與吸入通道13d對應(yīng)的一側(cè)處的低壓與與排放通道13e對應(yīng)的一側(cè)處的高壓之間的壓力中值，并且高于背壓室51中的壓力。這驅(qū)使驅(qū)動軸21附近的工作流體從齒輪泵30流至背壓室51。具體地，軸密封件93關(guān)于驅(qū)動軸21的密封力被設(shè)定為適度的值以便允許工作流體從齒輪泵30沿著驅(qū)動軸21泄漏至背壓室51。這將來自齒輪泵30中的驅(qū)動軸21附近的工作流體沿著驅(qū)動軸21輸送至背壓室51。工作流體增加了由流入背壓室51中的工作流體產(chǎn)生的背壓。因此，在第三實施方式中，驅(qū)動軸21以及軸密封件93構(gòu)成了用于將來自齒輪泵30的出口側(cè)與熱交換器62的入口之間的高壓區(qū)域的工作流體引入至背壓室51中的導(dǎo)入機構(gòu)。除與第一實施方式的優(yōu)點⑴、⑵、⑶、⑷以及(7)相同的優(yōu)點外，第三實施方式具有下文所述的優(yōu)點。(9)工作流體從齒輪泵30中的驅(qū)動軸21附近沿著驅(qū)動軸21被引入背壓室51。與導(dǎo)入通道形成于殼體12或支承塊25中以將高壓工作流體從齒輪泵30輸送至背壓室51的情況相比，這簡化了導(dǎo)入機構(gòu)的構(gòu)造。(第四實施方式)在下文中將參考圖5以及圖6A至圖6C描述本發(fā)明的第四實施方式。第四實施方式的與第一實施方式的復(fù)合流體機械11的對應(yīng)部件相同或相似的部件具有相同或相似的附圖標(biāo)記。在此，省略或簡化了這些部件的重復(fù)描述。與第一實施方式不同，第四實施方式不包括構(gòu)成了導(dǎo)入機構(gòu)的導(dǎo)入通道54。如圖5及圖6A所示，供應(yīng)通道100沿支承塊25的厚度方向(軸向方向)延伸穿過支承塊25。供應(yīng)通道100的第一端具有面向保持部分53的開口。供應(yīng)通道100的第二端在板49中具有開口。參考圖6A以及圖6C，板49具有汽化通道49b，其沿板49的圓周方向形成以覆蓋板49的圓周的一半并沿板49的厚度方向(軸向方向)延伸穿過板49。板49布置于支承塊25與定渦旋46的面向端表面之間。因此，面向表面密封了汽化通道49b。汽化通道49b的第一端連接至供應(yīng)通道100的第二端。汽化通道49b的第二端連接至背壓室51。這允許保持部分53與背壓室51之間的通過供應(yīng)通道100以及汽化通道49b的連通。在第四實施方式中，供應(yīng)通道100與汽化通道49b構(gòu)成了用作導(dǎo)入機構(gòu)的導(dǎo)入通道。保持部分53中的高壓工作流體(液體)通過保持部分53與背壓室51之間的壓 力差由供應(yīng)通道100限制并提供至汽化通道49b。限定了汽化通道49b的定渦旋46由已經(jīng)在膨脹部分40中膨脹的被加熱的工作流體加熱。結(jié)果，在汽化通道49b中流動的呈液體形態(tài)的工作流體在流經(jīng)汽化通道49b時通過工作流體與定渦旋46之間熱交換被加熱并且被汽化。因此，在第四實施方式中，定渦旋46起熱交換部分的作用，該熱交換部分引起膨脹部分40的出口側(cè)處的工作流體與已液化的工作流體之間的熱交換。背壓室51因此容納已汽化的工作流體。除與第一實施方式的優(yōu)點(I)至(4)以及(7)相同的優(yōu)點外，第四實施方式具有下文所述的優(yōu)點。(10)保持部分53中的已液化的工作流體經(jīng)由形成于支承塊25中的供應(yīng)通道100以及形成于板49中的汽化通道49b被提供至背壓室51。板49與被加熱的定渦旋46熱聯(lián)結(jié)。這使當(dāng)工作流體在汽化通道49b中流動時工作流體能夠通過定渦旋46的熱汽化。背壓室51因此接收了已汽化的工作流體。與背壓室51接收已液化的工作流體的情況相比，這降低了當(dāng)配重45以及偏心軸41在背壓室51中旋轉(zhuǎn)時作用于配重45以及偏心軸41上的工作流體的阻力。因此降低了馬達(dá)-發(fā)電機20的功率損失。(11)板49具有沿板49的圓周方向延伸以覆蓋板49的圓周的一半的汽化通道49b。當(dāng)經(jīng)過汽化通道49b時，工作流體使板49壓靠于動渦旋44，因此使動渦旋44壓靠于定渦旋46。結(jié)果，通過由板49施加的工作流體的擠壓力、結(jié)合由被引入至背壓室51中的工作流體產(chǎn)生的背壓，使動渦旋44進(jìn)一步強烈地壓靠于定渦旋46。(12)汽化通道49b形成于板49中以使保持于保持部分53中的已液化的工作流體汽化。具體地，使用板49時，通過背壓使動渦旋44壓靠于定渦旋46。板49的材料可選擇為改進(jìn)板49關(guān)于動渦旋44的端表面的滑動性能。與汽化通道49b形成于支承塊25或定渦旋46中的情況相比，由于板49是金屬板，可容易地形成汽化通道4%。(13)保持部分53中的呈液體形態(tài)的工作流體通過工作流體與定渦旋46之間的熱交換汽化。定渦旋46由已經(jīng)由發(fā)動機64加熱的高溫工作流體加熱。結(jié)果，該工作流體使用定渦旋46汽化，而不利用額外的部件，該定渦旋46是膨脹部分40的一部分。(第五實施方式)在下文中將參考圖7A至圖7C描述本發(fā)明的第五實施方式。第五實施方式的與第一實施方式的對應(yīng)部件相同或相似的部件具有相同或相似的附圖標(biāo)記。在此，省略或簡化了這些部件的重復(fù)描述。與第一實施方式不同，第五實施方式構(gòu)造成不具有構(gòu)成導(dǎo)入機構(gòu)的導(dǎo)入通道54。如圖7A及圖7B所示，支承塊25包括面向板49的盤形第一壓配合部分25a以及第二壓配合部分25b，第二壓配合部分25b布置為比第一壓配合部分25a更靠近齒輪泵30，并且其直徑小于第一壓配合部分25a的直徑。環(huán)形供應(yīng)空間25c，工作流體從膨脹部分40被提供至該環(huán)形供應(yīng)空間25c，形成于第一壓配合部分25a的與板49相反的端表面中(與齒輪泵30對應(yīng)的一側(cè)處)。支承表面25d形成于供應(yīng)空間25c的開口端處。參考圖7C，連接至供應(yīng)空間25c以及排放室50的供應(yīng)通道102形成于中央殼體構(gòu)件13中。供應(yīng)空間25c通過供應(yīng)通道102接收已膨脹且被加熱的工作流體。
如圖7B及7C所示，中央殼體構(gòu)件13具有面向第一壓配合部分25a的外圓周表面的第一壁部分131。膨脹部分40布置于第一壁部分131的徑向內(nèi)側(cè)。中央殼體構(gòu)件13具有第二壁部分132，第二壁部分132比第一壁部分131更加靠近齒輪泵30定位并且其直徑小于第一壁部分131的直徑。利用第一壁部分131與第二壁部分132之間的內(nèi)徑差,第一環(huán)形臺階133形成于中央殼體構(gòu)件13的內(nèi)圓周表面。中央殼體構(gòu)件13還包括第三壁部分134，該第三壁部分134比第二壁部分132更加靠近齒輪泵30布置并且其直徑小于第二壁部分132的直徑。利用第二壁部分132與第三壁部分134之間的內(nèi)徑差，第二環(huán)形臺階135形成于中央殼體構(gòu)件13的內(nèi)圓周表面中。第一壓配合部分25a壓配合至第一壁部分131中，而第二壓配合部分25b壓配合至第三壁部分134中。用作熱交換部分的熱交換構(gòu)件的熱交換板101的外周部分布置于支承塊25的支承表面25d與中央殼體構(gòu)件13的第一臺階131之間。具有徑向波紋形狀的熱交換翅片IOla形成于熱交換板101中。環(huán)形入口空間103形成于由第二壓配合部分25b的外圓周表面、第二壁部分132的內(nèi)圓周表面、第二臺階135以及熱交換板101限定的空間中。入口空間103定位于與支承塊25的供應(yīng)空間25c相對的位置處。參考圖7C，連接至保持部分53以及入口空間103的第一導(dǎo)入通道104形成于中央殼體構(gòu)件13中。如圖7B所示，連接至入口空間103以及背壓室51的第二導(dǎo)入通道108形成于支承塊25中。保持部分53因此通過第一導(dǎo)入通道104、入口空間103以及第二導(dǎo)入通道108與背壓室51連通。因此，在第五實施方式中，第一導(dǎo)入通道104、入口空間103以及第二導(dǎo)入通道108構(gòu)成了用作導(dǎo)入機構(gòu)的導(dǎo)入通道。用于調(diào)節(jié)背壓室51與排放室50之間的壓力差的入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)110形成于第一導(dǎo)入通道104中。入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)110構(gòu)造為外部控制閥并且包括布置于第一導(dǎo)入通道104中的控制閥以及信號連接至該控制閥的控制器。背壓室51中的壓力以及排放室50(低壓區(qū)域)中的壓力各自由壓力傳感器檢測?？刂破魍ㄟ^基于由壓力傳感器檢測的背壓室51中的壓力以及排放室50中的壓力調(diào)節(jié)控制閥的打開程度來調(diào)節(jié)前述壓力差。這樣，背壓室51與排放室50之間的壓力差被調(diào)節(jié)至適當(dāng)值。換言之，當(dāng)背壓室51中壓力超過預(yù)定值并且適當(dāng)?shù)臋z測機構(gòu)檢測到該壓力差高于預(yù)定的適當(dāng)值時，入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)110就增大第一導(dǎo)入通道104的限制量，因此限制第一導(dǎo)入通道104。這減少了被引入之背壓室51中的工作流體以降低背壓室51中的壓力，因此降低了壓力差。相反，當(dāng)背壓室51中的壓力下降至預(yù)定值以下并且壓力差降低至小于預(yù)定的適當(dāng)值時，入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)110減少第一導(dǎo)入通道104的限制量。這增大了排放至背壓室51中的工作流體以升高背壓室51中的壓力，因此增大壓力差。保持部分53中的高壓工作流體(液體)由第一導(dǎo)入通道104中的入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)110限制并被引入至入口空間103中。在熱交換板101布置于入口空間103與供應(yīng)空間25c之間的情況下，面向入口空間103的供應(yīng)空間25c接收已經(jīng)由膨脹部分40膨脹的被加熱的工作流體。熱交換板101由被排放至供應(yīng)空間25c中的工作流體加熱。這通過工作流體與熱交換板101之間的熱交換加熱并汽化了入口空間103中的工作流體。在第五實施方式中，熱交換板101起熱交換部分的熱交換構(gòu)件的作用。已汽化的工作流體被引導(dǎo)至背壓室51中。被引入至背壓室51中的工作流體使作用于背側(cè)44c上的背壓變化。然而，入口側(cè) 壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)110將背壓室51與排放室50之間的壓力差調(diào)節(jié)至適當(dāng)值。這適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)了背壓，因此使動渦旋44施加于定渦旋46的擠壓力穩(wěn)定。除與第一實施方式的優(yōu)點⑴至(3)以及(7)相同的優(yōu)點外，第五實施方式具有下文所述的優(yōu)點。(14)保持部分53中的已液化的工作流體經(jīng)由形成于中央殼體構(gòu)件13中的第一導(dǎo)入通道104、入口空間103以及第二導(dǎo)入通道108被引入至背壓室51中。在熱交換板101布置于入口空間103與供應(yīng)空間25c之間的情況下，入口空間103面向供應(yīng)空間25c。供應(yīng)空間25c接收已經(jīng)由膨脹部分40膨脹的被加熱的工作流體。熱交換板101因此由被加熱的工作流體加熱從而使入口空間103中的工作流體被汽化。然后，已汽化的工作流體流入背壓室51中，因此，與已液化的工作流體被引入至背壓室51中的情況相比，降低了當(dāng)配重45以及偏心軸41在背壓室51中旋轉(zhuǎn)時作用于配重45以及偏心軸41上的工作流體的阻力。結(jié)果，降低了由馬達(dá)-發(fā)電機20產(chǎn)生的功率的損失。(15)為了汽化工作流體，通過熱交換板101在工作流體與已膨脹的工作流體之間引起熱交換。改進(jìn)了熱交換速率的熱交換翅片IOla形成于熱交換板101中。由于熱交換板101以及膨脹部分40彼此獨立，可根據(jù)需要設(shè)定工作流體與已膨脹的工作流體之間的熱交換面積而忽略膨脹部分40的設(shè)計。這確保了工作流體的有效汽化。可根據(jù)下文所述的形式修改所示的實施方式。在第四實施方式中，汽化通道49b形成于板49中。然而，汽化通道49b可形成于支承塊25或定渦旋46中。在第四實施方式中，可根據(jù)需要改變汽化通道49b的寬度。例如，與相反端的直徑相比，可減小汽化通道49b的面向供應(yīng)通道100的端部的直徑，因此形成了汽化通道49b的限制。如圖3中的由一對短線與較長虛線交替形成的線所示，分支通道95可形成于第一通道60a中熱交換器62的入口附近處。在這種情況下，第一通道60a通過分支通道95與第二連通通道83連通。已經(jīng)由齒輪泵90泵送出但尚未提供至熱交換器62的高壓工作流體經(jīng)由第一通道60a、分支通道95以及第二連通通道83被引入至背壓室51。在這種構(gòu)造中，分支通道95以及第二連通通道83構(gòu)成了導(dǎo)入機構(gòu)。用于調(diào)節(jié)背壓室51與排放室50之間的壓力差的入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)可形成于分支通道95或第二連通通道83中。
在第一及第二實施方式中，布置于導(dǎo)出通道57中的出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70調(diào)節(jié)背壓室51與排放室50之間的壓力差至適當(dāng)值。然而，為了調(diào)節(jié)該壓力差，出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70可由第一實施方式中的布置于導(dǎo)入通道54中的入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)或第二實施方式中的形成于第一連通通道82或第二連通通道83中的入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)取代。在第三實施方式中，驅(qū)動軸21以及軸密封件93構(gòu)成了導(dǎo)入機構(gòu)。替代地，軸密封件93可以是能夠利用壓力差改變其作用于驅(qū)動軸21上的接觸力(密封力)的入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)。在這些情況中，出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70被省略。在第四實施方式中，布置于導(dǎo)出通道57中的出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70將背壓室51與排放室50之間的壓力差調(diào)節(jié)至適當(dāng)值。然而，出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70可由形成于供應(yīng)通道100中的入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)取代以調(diào)節(jié)背壓室51與排放室50之間的壓力差。
在第五實施方式中，第一導(dǎo)入通道104中的入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)110將背壓室51與排放室50之間的壓力差調(diào)節(jié)至適當(dāng)值。然而，取代入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)110，布置于導(dǎo)出通道57中的出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)70，如第一實施方式中那樣，可調(diào)節(jié)壓力差。在所示的實施方式中，在蘭金循環(huán)裝置60中，通過結(jié)合有復(fù)合流體機械11、71、91而構(gòu)造回路，該回路一體地包括馬達(dá)-發(fā)電機20、齒輪泵30、90以及膨脹部分40。然而，馬達(dá)-發(fā)電機、齒輪泵以及膨脹部分可結(jié)合于彼此獨立的回路中?？商娲?，膨脹部分中的齒輪泵以及背壓室可通過用作導(dǎo)入機構(gòu)的管道彼此連接。在這種情況下，高壓工作流體由齒輪泵泵送并通過該管道被提供至背壓室中。在所示的每個實施方式中，復(fù)合流體機械11、71、91的殼體容置有馬達(dá)-發(fā)電機20、齒輪泵30、90、膨脹部分40以及導(dǎo)入機構(gòu)。然而，在齒輪泵30、90布置于殼體外部的情況下，該復(fù)合流體機械11、71、91的殼體可容納馬達(dá)-發(fā)電機20、膨脹部分40以及導(dǎo)入機構(gòu)。與齒輪泵30、90位于殼體中的情況相比，這種布置減少了復(fù)合流體機械11、71、91的長度。除齒輪泵30、90外，所示的每個實施方式可利用任何合適類型的泵。在所示的實施方式中，盡在蘭金循環(huán)裝置60中使用復(fù)合流體機械11、71、91。然而，壓縮部分以及夾緊機構(gòu)可與該復(fù)合流體機械11、71、91 一體形成從而提供冷卻循環(huán)。從廢熱源供應(yīng)的流體可以是從發(fā)動機64排放的廢氣。驅(qū)動軸21可從殼體12向外伸出。在這種情況下，驅(qū)動軸21的伸出端通過動力傳輸機構(gòu)(離合器、皮帶輪、或皮帶)連接至發(fā)動機64。馬達(dá)-發(fā)電機20可由交流發(fā)電機取代。
權(quán)利要求
1.一種蘭金循環(huán)裝置，所述蘭金循環(huán)裝置包括回路，所述回路包括 泵，所述泵用于泵送工作流體； 熱交換器，所述熱交換器用于在從所述泵接收的所述工作流體與從廢熱源供應(yīng)的流體之間引起熱交換； 膨脹部分，所述膨脹部分使已在所述熱交換器中進(jìn)行熱交換的所述工作流體膨脹，由此通過膨脹產(chǎn)生機械能，其中， 所述膨脹部分包括定渦旋、動渦旋以及背壓室，所述動渦旋隨著驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)而相對于所述定渦旋繞動，所述背壓室布置于與所述動渦旋的背側(cè)對應(yīng)的一側(cè)，所述動渦旋的背側(cè)與面向所述定渦旋的表面相反； 并且，所述蘭金循環(huán)裝置進(jìn)一步包括導(dǎo)入機構(gòu)，所述導(dǎo)入機構(gòu)用于將所述工作流體從高壓區(qū)域引入至所述背壓室，由此產(chǎn)生使所述動渦旋沿著所述驅(qū)動軸的軸向方向壓靠于所述定渦旋的背壓，所述高壓區(qū)域是從所述泵的出口側(cè)延伸至所述熱交換器的入口的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述導(dǎo)入機構(gòu)是導(dǎo)入通道，所述高壓區(qū)域通過所述導(dǎo)入通道與所述背壓室連通，并且用于汽化呈液化形態(tài)的所述工作流體的熱交換部分布置在所述導(dǎo)入通道中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述熱交換部分是熱從已在所述熱交換器中進(jìn)行熱交換的所述工作流體傳送至其上的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述熱交換部分是在所述膨脹部分的出口側(cè)處的所述工作流體與呈液化形態(tài)的所述工作流體之間引起熱交換的熱交換構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述導(dǎo)入機構(gòu)包括入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述入口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)用于將所述背壓室與低壓區(qū)域之間的壓力差調(diào)節(jié)至適當(dāng)值，所述低壓區(qū)域的壓力低于所述背壓室中的壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述背壓室通過導(dǎo)出通道與低壓區(qū)域連通，所述低壓區(qū)域的壓力低于所述背壓室中的壓力，并且在所述導(dǎo)出通道中布置有出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述出口側(cè)壓力差調(diào)節(jié)機構(gòu)將所述背壓室與所述低壓區(qū)域之間的壓力差調(diào)節(jié)至適當(dāng)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述膨脹部分和所述導(dǎo)入機構(gòu)位于構(gòu)成復(fù)合流體機械的殼體中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述膨脹部分和所述泵位于構(gòu)成復(fù)合流體機械的殼體中，并且所述導(dǎo)入機構(gòu)位于所述殼體中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述膨脹部分和所述泵沿所述軸向方向平行地布置在所述殼體中并相鄰地定位。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的蘭金循環(huán)裝置，其中，所述導(dǎo)入機構(gòu)包括過濾器。
11.一種結(jié)合在蘭金循環(huán)裝置中的復(fù)合流體機械，所述蘭金循環(huán)裝置具有回路，所述回路包括用于泵送工作流體的泵、用于在從所述泵接收的所述工作流體與從廢熱源供應(yīng)的流體之間引起熱交換的熱交換器、以及使已在所述熱交換器中進(jìn)行熱交換的所述工作流體膨脹由此通過膨脹產(chǎn)生機械能的膨脹部分，所述復(fù)合流體機械包括用于容置所述膨脹部分和所述泵的殼體，其中所述膨脹部分包括定渦旋、動渦旋以及背壓室，所述動渦旋隨著驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)而相對于所述定渦旋繞動，所述背壓室布置于與所述動渦旋的背側(cè)對應(yīng)的一側(cè)，所述動渦旋的背側(cè)與面向所述定 渦旋的表面相反， 并且，所述復(fù)合流體機械進(jìn)一步包括導(dǎo)入機構(gòu)，所述導(dǎo)入機構(gòu)用于將所述工作流體從高壓區(qū)域引入至所述背壓室，由此產(chǎn)生使所述動渦旋沿著所述驅(qū)動軸的軸向方向壓靠于所述定渦旋的背壓，所述高壓區(qū)域從所述泵的出口側(cè)延伸至所述熱交換器的入口。
全文摘要
一種蘭金循環(huán)裝置，包括具有泵、熱交換器以及膨脹部分的回路，所述泵用于泵送工作流體，所述熱交換器用于在所述工作流體與從廢熱源供應(yīng)的流體之間引起熱交換，所述膨脹部分使已進(jìn)行熱交換的所述工作流體膨脹以產(chǎn)生機械能。所述膨脹部分包括定渦旋、動渦旋以及背壓室，所述動渦旋相對于所述定渦旋繞動，所述背壓室布置于與所述動渦旋的背側(cè)對應(yīng)的一側(cè)，所述動渦旋的背側(cè)與面向所述定渦旋的表面相反。所述蘭金循環(huán)裝置進(jìn)一步包括導(dǎo)入機構(gòu)，所述導(dǎo)入機構(gòu)用于將所述工作流體從高壓區(qū)域引入至所述背壓室以產(chǎn)生使所述動渦旋壓靠于所述定渦旋的背壓，所述高壓區(qū)域從所述泵的出口側(cè)延伸至所述熱交換器的入口。
文檔編號F01C1/02GK102678208SQ20121006579
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者井口雅夫, 森英文, 榎島史修 申請人:株式會社豐田自動織機