JP2003239701A - 膨張機 - Google Patents
膨張機Info
- Publication number
- JP2003239701A JP2003239701A JP2002035613A JP2002035613A JP2003239701A JP 2003239701 A JP2003239701 A JP 2003239701A JP 2002035613 A JP2002035613 A JP 2002035613A JP 2002035613 A JP2002035613 A JP 2002035613A JP 2003239701 A JP2003239701 A JP 2003239701A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- expansion chamber
- cylinder sleeve
- piston
- expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F01B3/0032—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 膨張機のアキシャルピストンシリンダ群の膨
張室からの熱逃げを最小限に抑える。 【解決手段】 膨張機はピストン42およびシリンダス
リーブ41間に区画された膨張室43に高温高圧蒸気を
供給することで、ピストン42で斜板31を押圧してロ
ータ22を回転駆動する。膨張室43に面するロータヘ
ッド38に環状の断熱空間70を形成することで、膨張
室43に供給された高温高圧蒸気の熱がロータ22に逃
げるのを抑えて熱効率の低下を防止することができる。
またシリンダスリーブ41の端面とロータヘッド38の
端面との間にメタルガスケット36を介在させて膨張室
43をシールしたので、肉厚の大きい環状のシール部材
を介して膨張室43をシールする場合に比べて、シール
まわりの無駄ボリュームを減らすことができ、これによ
り膨張機の容積比(膨張比)を大きく確保し、熱効率を
高めて出力の向上を図ることができる。
張室からの熱逃げを最小限に抑える。 【解決手段】 膨張機はピストン42およびシリンダス
リーブ41間に区画された膨張室43に高温高圧蒸気を
供給することで、ピストン42で斜板31を押圧してロ
ータ22を回転駆動する。膨張室43に面するロータヘ
ッド38に環状の断熱空間70を形成することで、膨張
室43に供給された高温高圧蒸気の熱がロータ22に逃
げるのを抑えて熱効率の低下を防止することができる。
またシリンダスリーブ41の端面とロータヘッド38の
端面との間にメタルガスケット36を介在させて膨張室
43をシールしたので、肉厚の大きい環状のシール部材
を介して膨張室43をシールする場合に比べて、シール
まわりの無駄ボリュームを減らすことができ、これによ
り膨張機の容積比(膨張比)を大きく確保し、熱効率を
高めて出力の向上を図ることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ケーシングと、ケ
ーシングに回転自在に支持されたロータと、ロータにそ
の軸線を囲むように環状に配置されたアキシャルピスト
ンシリンダ群とを備え、アキシャルピストンシリンダ群
のピストンおよびシリンダスリーブ間に区画された膨張
室にロータリバルブを介して高温高圧蒸気を供給するこ
とでロータを回転駆動する膨張機に関する。
ーシングに回転自在に支持されたロータと、ロータにそ
の軸線を囲むように環状に配置されたアキシャルピスト
ンシリンダ群とを備え、アキシャルピストンシリンダ群
のピストンおよびシリンダスリーブ間に区画された膨張
室にロータリバルブを介して高温高圧蒸気を供給するこ
とでロータを回転駆動する膨張機に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる膨張機は、本出願人が特願200
1−61424号により既に提案している。この膨張機
はランキンサイクル装置に用いられるもので、ロータに
設けた複数のシリンダスリーブ内の膨張室にロータリバ
ルブを介して蒸気を供給・排出するようになっている。
シリンダスリーブはロータの一端面から穿設した有底円
筒状の凹部に嵌合して保持されており、膨張室はシリン
ダスリーブの内面と、ロータの凹部の底面と、シリンダ
スリーブに嵌合するピストンの頂面とによって区画され
る。
1−61424号により既に提案している。この膨張機
はランキンサイクル装置に用いられるもので、ロータに
設けた複数のシリンダスリーブ内の膨張室にロータリバ
ルブを介して蒸気を供給・排出するようになっている。
シリンダスリーブはロータの一端面から穿設した有底円
筒状の凹部に嵌合して保持されており、膨張室はシリン
ダスリーブの内面と、ロータの凹部の底面と、シリンダ
スリーブに嵌合するピストンの頂面とによって区画され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで膨張室に供給
された高温高圧蒸気に充分な仕事を行わせるのは、膨張
室の壁面からの熱逃げを抑えて蒸気の温度低下を最小限
に抑えることが必要である。しかしながら、上記従来の
ものは、ヒートマスが大きい部材であるロータに膨張室
が直接面しているため、膨張室内の熱がロータに逃げ易
くなって熱効率の低下を招く問題があった。
された高温高圧蒸気に充分な仕事を行わせるのは、膨張
室の壁面からの熱逃げを抑えて蒸気の温度低下を最小限
に抑えることが必要である。しかしながら、上記従来の
ものは、ヒートマスが大きい部材であるロータに膨張室
が直接面しているため、膨張室内の熱がロータに逃げ易
くなって熱効率の低下を招く問題があった。
【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、膨張機のアキシャルピストンシリンダ群の膨張室か
らの熱逃げ即ち熱損失を最小限に抑えることを目的とす
る。
で、膨張機のアキシャルピストンシリンダ群の膨張室か
らの熱逃げ即ち熱損失を最小限に抑えることを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明によれば、ケーシング
と、ケーシングに回転自在に支持されたロータと、ロー
タにその軸線を囲むように環状に配置されたアキシャル
ピストンシリンダ群とを備え、アキシャルピストンシリ
ンダ群のピストンおよびシリンダスリーブ間に区画され
た膨張室にロータリバルブを介して高温高圧蒸気を供給
することでロータを回転駆動する膨張機において、前記
ロータの膨張室に臨む位置に断熱空間を設けたことを特
徴とする膨張機が提案される。
に、請求項1に記載された発明によれば、ケーシング
と、ケーシングに回転自在に支持されたロータと、ロー
タにその軸線を囲むように環状に配置されたアキシャル
ピストンシリンダ群とを備え、アキシャルピストンシリ
ンダ群のピストンおよびシリンダスリーブ間に区画され
た膨張室にロータリバルブを介して高温高圧蒸気を供給
することでロータを回転駆動する膨張機において、前記
ロータの膨張室に臨む位置に断熱空間を設けたことを特
徴とする膨張機が提案される。
【0006】上記構成によれば、膨張機のロータに設け
たアキシャルピストンシリンダ群のピストンおよびシリ
ンダスリーブ間に膨張室を区画し、ロータの膨張室に臨
む位置に断熱空間を設けたので、膨張機に供給された高
温高圧蒸気の熱がロータに逃げるのを最小限に抑えて熱
効率の低下を防止することができる。
たアキシャルピストンシリンダ群のピストンおよびシリ
ンダスリーブ間に膨張室を区画し、ロータの膨張室に臨
む位置に断熱空間を設けたので、膨張機に供給された高
温高圧蒸気の熱がロータに逃げるのを最小限に抑えて熱
効率の低下を防止することができる。
【0007】また請求項2に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、前記ロータは、別体のシリン
ダスリーブを保持する第1ロータ半体と、ロータリバル
ブを収納する第2ロータ半体とを前記軸線方向に結合し
てなり、第1ロータ半体およびシリンダスリーブの端面
と第2ロータ半体の端面との間にメタルガスケットを介
在させて膨張室をシールしたことを特徴とする膨張機が
提案される。
請求項1の構成に加えて、前記ロータは、別体のシリン
ダスリーブを保持する第1ロータ半体と、ロータリバル
ブを収納する第2ロータ半体とを前記軸線方向に結合し
てなり、第1ロータ半体およびシリンダスリーブの端面
と第2ロータ半体の端面との間にメタルガスケットを介
在させて膨張室をシールしたことを特徴とする膨張機が
提案される。
【0008】上記構成によれば、別体のシリンダスリー
ブを保持する第1ロータ半体にロータリバルブを収納す
る第2ロータ半体を軸線方向に結合してロータを構成す
る際に、第1ロータ半体およびシリンダスリーブの端面
と第2ロータ半体の端面との間にメタルガスケットを介
在させて膨張室をシールしたので、肉厚の大きい環状の
シール部材を介して膨張室をシールする場合に比べて、
シールまわりの無駄ボリュームを減らすことができ、こ
れにより膨張機の容積比(膨張比)を大きく確保し、熱
効率を高めて出力の向上を図ることができる。またシリ
ンダスリーブがロータと別体であるため、ロータの材質
に制約されずに熱伝導性、耐熱性、強度、耐摩耗性等を
考慮してシリンダスリーブの材質を選択することがで
き、しかも摩耗・損傷したシリンダスリーブだけを交換
することができるので経済的である。
ブを保持する第1ロータ半体にロータリバルブを収納す
る第2ロータ半体を軸線方向に結合してロータを構成す
る際に、第1ロータ半体およびシリンダスリーブの端面
と第2ロータ半体の端面との間にメタルガスケットを介
在させて膨張室をシールしたので、肉厚の大きい環状の
シール部材を介して膨張室をシールする場合に比べて、
シールまわりの無駄ボリュームを減らすことができ、こ
れにより膨張機の容積比(膨張比)を大きく確保し、熱
効率を高めて出力の向上を図ることができる。またシリ
ンダスリーブがロータと別体であるため、ロータの材質
に制約されずに熱伝導性、耐熱性、強度、耐摩耗性等を
考慮してシリンダスリーブの材質を選択することがで
き、しかも摩耗・損傷したシリンダスリーブだけを交換
することができるので経済的である。
【0009】また請求項3に記載された発明によれば、
請求項1または請求項2の構成に加えて、前記ロータ
に、シリンダスリーブの外周面が露出する切欠を円周方
向に形成したことを特徴とする膨張機が提案される。
請求項1または請求項2の構成に加えて、前記ロータ
に、シリンダスリーブの外周面が露出する切欠を円周方
向に形成したことを特徴とする膨張機が提案される。
【0010】上記構成によれば、ロータに円周方向に形
成した切欠からシリンダスリーブの外周面を露出させた
ので、ロータのヒートマスを減少させて熱効率の向上を
図るとともに重量を軽減することができ、しかも前記切
欠を断熱空間とし機能させることでシリンダスリーブか
らの熱逃げを抑制することができる。
成した切欠からシリンダスリーブの外周面を露出させた
ので、ロータのヒートマスを減少させて熱効率の向上を
図るとともに重量を軽減することができ、しかも前記切
欠を断熱空間とし機能させることでシリンダスリーブか
らの熱逃げを抑制することができる。
【0011】また請求項4に記載された発明によれば、
請求項3の構成に加えて、前記切欠の周囲を断熱カバー
で覆ったことを特徴とする膨張機が提案される。
請求項3の構成に加えて、前記切欠の周囲を断熱カバー
で覆ったことを特徴とする膨張機が提案される。
【0012】上記構成によれば、ロータの切欠の周囲を
断熱カバーで覆ったので、露出するシリンダスリーブの
外壁からの熱逃げを一層効果的に抑制することができ
る。
断熱カバーで覆ったので、露出するシリンダスリーブの
外壁からの熱逃げを一層効果的に抑制することができ
る。
【0013】尚、実施例のスリーブ支持フランジ33,
34,35は本発明の第1ロータ半体に対応し、実施例
のロータヘッド38は本発明の第2ロータ半体に対応す
る。
34,35は本発明の第1ロータ半体に対応し、実施例
のロータヘッド38は本発明の第2ロータ半体に対応す
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0015】図1〜図13は本発明の一実施例を示すも
ので、図1は膨張機の縦断面図、図2は図1の2−2線
断面図、図3は図1の3−3線矢視図、図4は図1の4
部拡大図、図5は図1の5部拡大図、図6はロータの分
解斜視図、図7は図4の7−7線断面図、図8は図4の
8−8線断面図、図9は図4の9部拡大図、図10は図
5の10−10線断面図、図11は図5の11−11線
断面図、図12は図5の12−12線断面図、図13は
図5の13−13線断面である。
ので、図1は膨張機の縦断面図、図2は図1の2−2線
断面図、図3は図1の3−3線矢視図、図4は図1の4
部拡大図、図5は図1の5部拡大図、図6はロータの分
解斜視図、図7は図4の7−7線断面図、図8は図4の
8−8線断面図、図9は図4の9部拡大図、図10は図
5の10−10線断面図、図11は図5の11−11線
断面図、図12は図5の12−12線断面図、図13は
図5の13−13線断面である。
【0016】図1〜図9に示すように、本実施例の膨張
機Mは例えばランキンサイクル装置に使用されるもの
で、作動媒体としての高温高圧蒸気の熱エネルギーおよ
び圧力エネルギーを機械エネルギーに変換して出力す
る。膨張機Mのケーシング11は、ケーシング本体12
と、ケーシング本体12の前面開口部にシール部材13
を介して複数本のボルト14…で結合される前部カバー
15と、ケーシング本体12の後面開口部にシール部材
16を介して複数本のボルト17…で結合される後部カ
バー18と、ケーシング本体12の下面開口部にシール
部材19を介して複数本のボルト20…で結合されるオ
イルパン21とで構成される。
機Mは例えばランキンサイクル装置に使用されるもの
で、作動媒体としての高温高圧蒸気の熱エネルギーおよ
び圧力エネルギーを機械エネルギーに変換して出力す
る。膨張機Mのケーシング11は、ケーシング本体12
と、ケーシング本体12の前面開口部にシール部材13
を介して複数本のボルト14…で結合される前部カバー
15と、ケーシング本体12の後面開口部にシール部材
16を介して複数本のボルト17…で結合される後部カ
バー18と、ケーシング本体12の下面開口部にシール
部材19を介して複数本のボルト20…で結合されるオ
イルパン21とで構成される。
【0017】ケーシング11の中央を前後方向に延びる
軸線Lまわりに回転可能に配置されたロータ22は、そ
の前部を前部カバー15に設けたボールベアリング23
によって支持され、その後部をケーシング本体12に設
けたボールベアリング24によって支持される。前部カ
バー15の後面に2個のシール部材25,26およびノ
ックピン27を介して嵌合する斜板ホルダ28が複数本
のボルト29…で固定されており、この斜板ホルダ28
にアンギュラボールベアリング30を介して斜板31が
回転自在に支持される。斜板31の軸線は前記ロータ2
2の軸線Lに対して傾斜しており、その傾斜角は固定で
ある。
軸線Lまわりに回転可能に配置されたロータ22は、そ
の前部を前部カバー15に設けたボールベアリング23
によって支持され、その後部をケーシング本体12に設
けたボールベアリング24によって支持される。前部カ
バー15の後面に2個のシール部材25,26およびノ
ックピン27を介して嵌合する斜板ホルダ28が複数本
のボルト29…で固定されており、この斜板ホルダ28
にアンギュラボールベアリング30を介して斜板31が
回転自在に支持される。斜板31の軸線は前記ロータ2
2の軸線Lに対して傾斜しており、その傾斜角は固定で
ある。
【0018】ロータ22は、前記ボールベアリング23
で前部カバー15に支持された出力軸32と、出力軸3
2の後部に相互に所定幅の切欠57,58(図4および
図9参照)を介して一体に形成された3個のスリーブ支
持フランジ33,34,35と、後側のスリーブ支持フ
ランジ35にメタルガスケット36を介して複数本のボ
ルト37…で結合され、前記ボールベアリング24でケ
ーシング本体12に支持されたロータヘッド38と、3
個のスリーブ支持フランジ33,34,35に前方から
嵌合して複数本のボルト39…で前側のスリーブ支持フ
ランジ33に結合された断熱カバー40とを備える。
で前部カバー15に支持された出力軸32と、出力軸3
2の後部に相互に所定幅の切欠57,58(図4および
図9参照)を介して一体に形成された3個のスリーブ支
持フランジ33,34,35と、後側のスリーブ支持フ
ランジ35にメタルガスケット36を介して複数本のボ
ルト37…で結合され、前記ボールベアリング24でケ
ーシング本体12に支持されたロータヘッド38と、3
個のスリーブ支持フランジ33,34,35に前方から
嵌合して複数本のボルト39…で前側のスリーブ支持フ
ランジ33に結合された断熱カバー40とを備える。
【0019】3個のスリーブ支持フランジ33,34,
35には各々5個のスリーブ支持孔33a…,34a
…,35a…が軸線Lまわりに72°間隔で形成されて
おり、それらのスリーブ支持孔33a…,34a…,3
5a…に5本のシリンダスリーブ41…が後方から嵌合
する。各々のシリンダスリーブ41の後端にはフランジ
41aが形成されており、このフランジ41aが後側の
スリーブ支持フランジ35のスリーブ支持孔35aに形
成した段部35bに嵌合した状態でメタルガスケット3
6に当接して軸方向に位置決めされる(図9参照)。各
々のシリンダスリーブ41の内部にピストン42が摺動
自在に嵌合しており、ピストン42の前端は斜板31に
形成したディンプル31aに当接するとともに、ピスト
ン42の後端とロータヘッド38との間に蒸気の膨張室
43が区画される。
35には各々5個のスリーブ支持孔33a…,34a
…,35a…が軸線Lまわりに72°間隔で形成されて
おり、それらのスリーブ支持孔33a…,34a…,3
5a…に5本のシリンダスリーブ41…が後方から嵌合
する。各々のシリンダスリーブ41の後端にはフランジ
41aが形成されており、このフランジ41aが後側の
スリーブ支持フランジ35のスリーブ支持孔35aに形
成した段部35bに嵌合した状態でメタルガスケット3
6に当接して軸方向に位置決めされる(図9参照)。各
々のシリンダスリーブ41の内部にピストン42が摺動
自在に嵌合しており、ピストン42の前端は斜板31に
形成したディンプル31aに当接するとともに、ピスト
ン42の後端とロータヘッド38との間に蒸気の膨張室
43が区画される。
【0020】ロータ22と一体の出力軸32内部に軸線
L上に延びるオイル通路32aが形成されており、この
オイル通路32aの前端は径方向に分岐して出力軸32
の外周の環状溝32bに連通する。ロータ22の中央の
スリーブ支持フランジ34の径方向内側位置において、
前記オイル通路32aの内周にシール部材44を介して
オイル通路閉塞部材45が螺合しており、その近傍のオ
イル通路32aから径方向外側に延びる複数のオイル孔
32c…が出力軸32の外周面に開口する。
L上に延びるオイル通路32aが形成されており、この
オイル通路32aの前端は径方向に分岐して出力軸32
の外周の環状溝32bに連通する。ロータ22の中央の
スリーブ支持フランジ34の径方向内側位置において、
前記オイル通路32aの内周にシール部材44を介して
オイル通路閉塞部材45が螺合しており、その近傍のオ
イル通路32aから径方向外側に延びる複数のオイル孔
32c…が出力軸32の外周面に開口する。
【0021】前部カバー15の前面に設けた凹部15a
と、前部カバー15の前面にシール部材46を介して複
数本のボルト47…で固定したポンプカバー48との間
に配置されたトロコイド型のオイルポンプ49は、前記
凹部15aに回転自在に嵌合するアウターロータ50
と、出力軸32の外周に固定されてアウターロータ50
に噛合するインナーロータ51とを備える。オイルパン
21の内部空間はオイルパイプ52および前部カバー1
5のオイル通路15bを介してオイルポンプ49の吸入
ポート53に連通し、オイルポンプ49の吐出ポート5
4は前部カバー15のオイル通路15cを介して出力軸
32の環状溝32bに連通する。
と、前部カバー15の前面にシール部材46を介して複
数本のボルト47…で固定したポンプカバー48との間
に配置されたトロコイド型のオイルポンプ49は、前記
凹部15aに回転自在に嵌合するアウターロータ50
と、出力軸32の外周に固定されてアウターロータ50
に噛合するインナーロータ51とを備える。オイルパン
21の内部空間はオイルパイプ52および前部カバー1
5のオイル通路15bを介してオイルポンプ49の吸入
ポート53に連通し、オイルポンプ49の吐出ポート5
4は前部カバー15のオイル通路15cを介して出力軸
32の環状溝32bに連通する。
【0022】シリンダスリーブ41に摺動自在に嵌合す
るピストン42はエンド部61、中間部62およびトッ
プ部63からなる。エンド部61は斜板31のディンプ
ル31aに当接する球面部61aを有する部材であっ
て、中間部62の先端に溶接で結合される。中間部62
は大容積の中空空間62aを有する円筒状の部材であっ
て、トップ部63に近い外周部に直径が僅かに減少した
小径部62bを有しており、そこを半径方向に貫通する
ように複数のオイル孔62c…が形成されるとともに、
小径部62bよりも前方の外周部に複数本の螺旋状のオ
イル溝62d…が形成される。膨張室43に臨むトップ
部63は中間部62と一体に形成されており、その内面
に形成された隔壁63aと、その後端面に嵌合して溶接
された蓋部材64との間に断熱空間65(図9参照)が
形成される。トップ部63の外周には2本の圧縮リング
66,66と1本のオイルリング67とが装着されてお
り、オイルリング67が嵌合するオイルリング溝63b
は複数のオイル孔63c…を介して中間部62の中空空
間62aに連通する。
るピストン42はエンド部61、中間部62およびトッ
プ部63からなる。エンド部61は斜板31のディンプ
ル31aに当接する球面部61aを有する部材であっ
て、中間部62の先端に溶接で結合される。中間部62
は大容積の中空空間62aを有する円筒状の部材であっ
て、トップ部63に近い外周部に直径が僅かに減少した
小径部62bを有しており、そこを半径方向に貫通する
ように複数のオイル孔62c…が形成されるとともに、
小径部62bよりも前方の外周部に複数本の螺旋状のオ
イル溝62d…が形成される。膨張室43に臨むトップ
部63は中間部62と一体に形成されており、その内面
に形成された隔壁63aと、その後端面に嵌合して溶接
された蓋部材64との間に断熱空間65(図9参照)が
形成される。トップ部63の外周には2本の圧縮リング
66,66と1本のオイルリング67とが装着されてお
り、オイルリング67が嵌合するオイルリング溝63b
は複数のオイル孔63c…を介して中間部62の中空空
間62aに連通する。
【0023】ピストンのエンド部61および中間部62
は高炭素鋼製、トップ部63はステンレス製であり、そ
のうちエンド部61には高周波焼入れが、中間部62に
は焼入れが施される。その結果、斜板31に大きな面圧
で当接するエンド部61の耐高面圧性と、厳しい潤滑条
件でシリンダスリーブ41に摺接する中間部62の耐摩
耗性と、膨張室43に臨んで高温高圧に晒されるトップ
部63の耐熱・耐蝕性とが満たされる。
は高炭素鋼製、トップ部63はステンレス製であり、そ
のうちエンド部61には高周波焼入れが、中間部62に
は焼入れが施される。その結果、斜板31に大きな面圧
で当接するエンド部61の耐高面圧性と、厳しい潤滑条
件でシリンダスリーブ41に摺接する中間部62の耐摩
耗性と、膨張室43に臨んで高温高圧に晒されるトップ
部63の耐熱・耐蝕性とが満たされる。
【0024】シリンダスリーブ41の中間部外周に環状
溝41b(図6および図9参照)が形成されており、こ
の環状溝41bに複数のオイル孔41c…が形成され
る。シリンダスリーブ41の回転方向の取付位置に関わ
らず、出力軸32に形成したオイル孔32c…と、ロー
タ22の中央のスリーブ支持フランジ34に形成したオ
イル孔34b…(図4および図6参照)とが環状溝41
bに連通する。ロータ22の前側および後側のスリーブ
支持フランジ33,35と断熱カバー40との間に形成
された空間68は、断熱カバー40に形成したオイル孔
40a…(図4および図7参照)を介してケーシング1
1の内部空間に連通する。
溝41b(図6および図9参照)が形成されており、こ
の環状溝41bに複数のオイル孔41c…が形成され
る。シリンダスリーブ41の回転方向の取付位置に関わ
らず、出力軸32に形成したオイル孔32c…と、ロー
タ22の中央のスリーブ支持フランジ34に形成したオ
イル孔34b…(図4および図6参照)とが環状溝41
bに連通する。ロータ22の前側および後側のスリーブ
支持フランジ33,35と断熱カバー40との間に形成
された空間68は、断熱カバー40に形成したオイル孔
40a…(図4および図7参照)を介してケーシング1
1の内部空間に連通する。
【0025】ロータ22の前側のスリーブ支持フランジ
33の後面にボルト37…で結合されたロータヘッド3
8の前側もしくは膨張室43…側に環状の蓋部材69が
溶接されており、蓋部材69の背面もしくは後面に環状
の断熱空間70(図9参照)が区画される。ロータヘッ
ド38はノックピン55により後側のスリーブ支持フラ
ンジ35に対して回転方向に位置決めされる。
33の後面にボルト37…で結合されたロータヘッド3
8の前側もしくは膨張室43…側に環状の蓋部材69が
溶接されており、蓋部材69の背面もしくは後面に環状
の断熱空間70(図9参照)が区画される。ロータヘッ
ド38はノックピン55により後側のスリーブ支持フラ
ンジ35に対して回転方向に位置決めされる。
【0026】尚、5個のシリンダスリーブ41…と5個
のピストン42…とは本発明のアキシャルピストンシリ
ンダ群56を構成する。
のピストン42…とは本発明のアキシャルピストンシリ
ンダ群56を構成する。
【0027】次に、ロータ22の5個の膨張室43…に
蒸気を供給・排出するロータリバルブ71の構造を、図
5および図10〜図13に基づいて説明する。
蒸気を供給・排出するロータリバルブ71の構造を、図
5および図10〜図13に基づいて説明する。
【0028】図5に示すように、ロータ22の軸線Lに
沿うように配置されたロータリバルブ71は、バルブ本
体部72と、固定側バルブプレート73と、可動側バル
ブプレート74とを備える。可動側バルブプレート74
は、ロータ22の後面にノックピン75で回転方向に位
置決めされた状態で、オイル通路閉塞部材45(図4参
照)に螺合するボルト76で固定される。尚、ボルト7
6はロータヘッド38を出力軸32に固定する機能も兼
ね備えている。
沿うように配置されたロータリバルブ71は、バルブ本
体部72と、固定側バルブプレート73と、可動側バル
ブプレート74とを備える。可動側バルブプレート74
は、ロータ22の後面にノックピン75で回転方向に位
置決めされた状態で、オイル通路閉塞部材45(図4参
照)に螺合するボルト76で固定される。尚、ボルト7
6はロータヘッド38を出力軸32に固定する機能も兼
ね備えている。
【0029】図5から明らかなように、可動側バルブプ
レート74に平坦な摺動面77を介して当接する固定側
バルブプレート73は、バルブ本体部72の前面の中心
に1本のボルト78で固定されるとともに、バルブ本体
部72の外周部に環状の固定リング79および複数本の
ボルト80で固定される。その際に、固定リング79の
内周に形成した段部79aが固定側バルブプレート73
の外周にインロウ嵌合するように圧入され、かつ固定リ
ング79の外周に形成した段部79bがバルブ本体部7
2の外周にインロウ嵌合することで、バルブ本体部72
に対する固定側バルブプレート73の同軸性が確保され
る。またバルブ本体部72と固定側バルブプレート73
との間に、固定側バルブプレート73を回転方向に位置
決めするノックピン81が配置される。
レート74に平坦な摺動面77を介して当接する固定側
バルブプレート73は、バルブ本体部72の前面の中心
に1本のボルト78で固定されるとともに、バルブ本体
部72の外周部に環状の固定リング79および複数本の
ボルト80で固定される。その際に、固定リング79の
内周に形成した段部79aが固定側バルブプレート73
の外周にインロウ嵌合するように圧入され、かつ固定リ
ング79の外周に形成した段部79bがバルブ本体部7
2の外周にインロウ嵌合することで、バルブ本体部72
に対する固定側バルブプレート73の同軸性が確保され
る。またバルブ本体部72と固定側バルブプレート73
との間に、固定側バルブプレート73を回転方向に位置
決めするノックピン81が配置される。
【0030】従って、ロータ22が回転すると、可動側
バルブプレート74および固定側バルブプレート73は
摺動面77において相互に密着しながら相対回転する。
固定側バルブプレート73および可動側バルブプレート
74は、カーボンやセラミックス等の耐久性に優れた材
質で構成されており、更にまたその摺動面77に耐熱
性、潤滑性、耐蝕性、耐摩耗性を有する部材を介在させ
たりコーティングしたりすれば更に耐久性を向上でき
る。
バルブプレート74および固定側バルブプレート73は
摺動面77において相互に密着しながら相対回転する。
固定側バルブプレート73および可動側バルブプレート
74は、カーボンやセラミックス等の耐久性に優れた材
質で構成されており、更にまたその摺動面77に耐熱
性、潤滑性、耐蝕性、耐摩耗性を有する部材を介在させ
たりコーティングしたりすれば更に耐久性を向上でき
る。
【0031】ステンレス製のバルブ本体部72は、大径
部72aおよび小径部72bを備えた段付き円柱状の部
材であって、その大径部72aおよび小径部72bの外
周面が、それぞれシール部材82,83を介して後部カ
バー18の円形断面の支持面18a,18bに軸線L方
向に摺動自在に嵌合し、バルブ本体部72の外周面に植
設したピン84が後部カバー18に軸線L方向に形成し
た切欠18cに嵌合することで回転方向に位置決めされ
る。後部カバー18に軸線Lを囲むように複数個のプリ
ロードスプリング85…が支持されており、これらプリ
ロードスプリング85…に大径部72aおよび小径部7
2b間の段部72cを押圧されたバルブ本体部72は、
固定側バルブプレート73および可動側バルブプレート
74の摺動面77を密着させるべく前方に向けて付勢さ
れる。
部72aおよび小径部72bを備えた段付き円柱状の部
材であって、その大径部72aおよび小径部72bの外
周面が、それぞれシール部材82,83を介して後部カ
バー18の円形断面の支持面18a,18bに軸線L方
向に摺動自在に嵌合し、バルブ本体部72の外周面に植
設したピン84が後部カバー18に軸線L方向に形成し
た切欠18cに嵌合することで回転方向に位置決めされ
る。後部カバー18に軸線Lを囲むように複数個のプリ
ロードスプリング85…が支持されており、これらプリ
ロードスプリング85…に大径部72aおよび小径部7
2b間の段部72cを押圧されたバルブ本体部72は、
固定側バルブプレート73および可動側バルブプレート
74の摺動面77を密着させるべく前方に向けて付勢さ
れる。
【0032】バルブ本体部72の後面に接続された蒸気
供給パイプ86は、バルブ本体部72の内部に形成した
第1蒸気通路P1と、固定側バルブプレート73に形成
した第2蒸気通路P2とを介して摺動面77に連通す
る。またケーシング本体12および後部カバー18とロ
ータ22との間にはシール部材87でシールされた蒸気
排出室88が形成されており、この蒸気排出室88はバ
ルブ本体部72の内部に形成した第6、第7蒸気通路P
6,P7と、固定側バルブプレート73に形成した第5
蒸気通路P5とを介して摺動面77に連通する。バルブ
本体部72と固定側バルブプレート73との合わせ面に
は、第1、第2蒸気通路P1,P2の接続部を囲むシー
ル部材89と、第5、第6蒸気通路P5,P6の接続部
を囲むシール部材90とが設けられる。
供給パイプ86は、バルブ本体部72の内部に形成した
第1蒸気通路P1と、固定側バルブプレート73に形成
した第2蒸気通路P2とを介して摺動面77に連通す
る。またケーシング本体12および後部カバー18とロ
ータ22との間にはシール部材87でシールされた蒸気
排出室88が形成されており、この蒸気排出室88はバ
ルブ本体部72の内部に形成した第6、第7蒸気通路P
6,P7と、固定側バルブプレート73に形成した第5
蒸気通路P5とを介して摺動面77に連通する。バルブ
本体部72と固定側バルブプレート73との合わせ面に
は、第1、第2蒸気通路P1,P2の接続部を囲むシー
ル部材89と、第5、第6蒸気通路P5,P6の接続部
を囲むシール部材90とが設けられる。
【0033】軸線Lを囲むように等間隔で配置された5
個の第3蒸気通路P3…が可動側バルブプレート74を
貫通しており、軸線Lを囲むようにロータ22に形成さ
れた5個の第4蒸気通路P4…の両端が、それぞれ前記
第3蒸気通路P3…および前記膨張室43…に連通す
る。第2蒸気通路P2の摺動面77に開口する部分は円
形であるのに対し、第5蒸気通路P5の摺動面77に開
口する部分は軸線Lを中心とする円弧状に形成される。
個の第3蒸気通路P3…が可動側バルブプレート74を
貫通しており、軸線Lを囲むようにロータ22に形成さ
れた5個の第4蒸気通路P4…の両端が、それぞれ前記
第3蒸気通路P3…および前記膨張室43…に連通す
る。第2蒸気通路P2の摺動面77に開口する部分は円
形であるのに対し、第5蒸気通路P5の摺動面77に開
口する部分は軸線Lを中心とする円弧状に形成される。
【0034】次に、上記構成を備えた本実施例の膨張機
Mの作用を説明する。
Mの作用を説明する。
【0035】蒸発器で水を加熱して発生した高温高圧蒸
気は蒸気供給パイプ86からロータリバルブ71のバル
ブ本体部72に形成した第1蒸気通路P1と、このバル
ブ本体部72と一体の固定側バルブプレート73に形成
した第2蒸気通路P2とを経て、可動側バルブプレート
74との摺動面77に達する。そして摺動面77に開口
する第2蒸気通路P2はロータ22と一体に回転する可
動側バルブプレート74に形成した対応する第3蒸気通
路P3に所定の吸気期間において瞬間的に連通し、高温
高圧蒸気は第3蒸気通路P3からロータ22に形成した
第4蒸気通路P4を経てシリンダスリーブ41内の膨張
室43に供給される。
気は蒸気供給パイプ86からロータリバルブ71のバル
ブ本体部72に形成した第1蒸気通路P1と、このバル
ブ本体部72と一体の固定側バルブプレート73に形成
した第2蒸気通路P2とを経て、可動側バルブプレート
74との摺動面77に達する。そして摺動面77に開口
する第2蒸気通路P2はロータ22と一体に回転する可
動側バルブプレート74に形成した対応する第3蒸気通
路P3に所定の吸気期間において瞬間的に連通し、高温
高圧蒸気は第3蒸気通路P3からロータ22に形成した
第4蒸気通路P4を経てシリンダスリーブ41内の膨張
室43に供給される。
【0036】ロータ22の回転に伴って第2蒸気通路P
2および第3蒸気通路P3の連通が絶たれた後も膨張室
43内で高温高圧蒸気が膨張することで、シリンダスリ
ーブ41に嵌合するピストン42が上死点から下死点に
向けて前方に押し出され、その前端のエンド部61が斜
板31のディンプル31aを押圧する。その結果、ピス
トン42が斜板31から受ける反力でロータ22に回転
トルクが与えられる。そしてロータ22が5分の1回転
する毎に、相隣り合う新たな膨張室43内に高温高圧蒸
気が供給されてロータ22が連続的に回転駆動される。
2および第3蒸気通路P3の連通が絶たれた後も膨張室
43内で高温高圧蒸気が膨張することで、シリンダスリ
ーブ41に嵌合するピストン42が上死点から下死点に
向けて前方に押し出され、その前端のエンド部61が斜
板31のディンプル31aを押圧する。その結果、ピス
トン42が斜板31から受ける反力でロータ22に回転
トルクが与えられる。そしてロータ22が5分の1回転
する毎に、相隣り合う新たな膨張室43内に高温高圧蒸
気が供給されてロータ22が連続的に回転駆動される。
【0037】ロータ22の回転に伴って下死点に達した
ピストン42が斜板31に押圧されて上死点に向かって
後退する間に、膨張室43から押し出された低温低圧蒸
気は、ロータ22の第4蒸気通路P4と、可動側バルブ
プレート74の第3蒸気通路P3と、摺動面77と、固
定側バルブプレート73の円弧状の第5蒸気通路P5
と、バルブ本体部72の第6、第7蒸気通路P6,P7
とを経て蒸気排出室88に排出され、そこから凝縮器に
供給される。
ピストン42が斜板31に押圧されて上死点に向かって
後退する間に、膨張室43から押し出された低温低圧蒸
気は、ロータ22の第4蒸気通路P4と、可動側バルブ
プレート74の第3蒸気通路P3と、摺動面77と、固
定側バルブプレート73の円弧状の第5蒸気通路P5
と、バルブ本体部72の第6、第7蒸気通路P6,P7
とを経て蒸気排出室88に排出され、そこから凝縮器に
供給される。
【0038】ロータ22の回転に伴って出力軸32に設
けたオイルポンプ49が作動し、オイルパン21からオ
イルパイプ52、前部カバー15のオイル通路15b、
吸入ポート53を経て吸入されたオイルが吐出ポート5
4から吐出され、前部カバー15のオイル通路15c、
出力軸32のオイル通路32a、出力軸32の環状溝3
2b、出力軸32のオイル孔32c…、シリンダスリー
ブ41の環状溝41bおよびシリンダスリーブ41のオ
イル孔41c…を経て、ピストン42の中間部62に形
成した小径部62bとシリンダスリーブ41との間の空
間に供給される。そして前記小径部62bに保持された
オイルの一部は、ピストン42の中間部62に形成した
螺旋状のオイル溝62d…に流れてシリンダスリーブ4
1との摺動面を潤滑し、また前記オイルの他の一部はピ
ストン42のトップ部63に設けた圧縮リング66,6
6およびオイルリング67とシリンダスリーブ41との
摺動面を潤滑する。
けたオイルポンプ49が作動し、オイルパン21からオ
イルパイプ52、前部カバー15のオイル通路15b、
吸入ポート53を経て吸入されたオイルが吐出ポート5
4から吐出され、前部カバー15のオイル通路15c、
出力軸32のオイル通路32a、出力軸32の環状溝3
2b、出力軸32のオイル孔32c…、シリンダスリー
ブ41の環状溝41bおよびシリンダスリーブ41のオ
イル孔41c…を経て、ピストン42の中間部62に形
成した小径部62bとシリンダスリーブ41との間の空
間に供給される。そして前記小径部62bに保持された
オイルの一部は、ピストン42の中間部62に形成した
螺旋状のオイル溝62d…に流れてシリンダスリーブ4
1との摺動面を潤滑し、また前記オイルの他の一部はピ
ストン42のトップ部63に設けた圧縮リング66,6
6およびオイルリング67とシリンダスリーブ41との
摺動面を潤滑する。
【0039】供給された高温高圧蒸気の一部が凝縮した
水が内部に生じた膨張室43からシリンダスリーブ41
およびピストン42の摺動面に浸入してオイルに混入す
ることは避けられず、そのために前記摺動面の潤滑条件
は厳しいものとなるが、必要量のオイルをオイルポンプ
49から出力軸32の内部を通してシリンダスリーブ4
1およびピストン42の摺動面に直接供給することで、
充分な油膜を維持して潤滑性能を確保するとともにオイ
ルポンプ49の小型化を図ることができる。
水が内部に生じた膨張室43からシリンダスリーブ41
およびピストン42の摺動面に浸入してオイルに混入す
ることは避けられず、そのために前記摺動面の潤滑条件
は厳しいものとなるが、必要量のオイルをオイルポンプ
49から出力軸32の内部を通してシリンダスリーブ4
1およびピストン42の摺動面に直接供給することで、
充分な油膜を維持して潤滑性能を確保するとともにオイ
ルポンプ49の小型化を図ることができる。
【0040】シリンダスリーブ41およびピストン42
の摺動面からオイルリング67によって掻き取られたオ
イルは、オイルリング溝63bの底部に形成したオイル
孔63c…からピストン42の内部の中空空間62aに
流入する。前記中空空間62aはピストン42の中間部
62を貫通する複数のオイル孔62c…を介してシリン
ダスリーブ41の内部に連通しており、かつシリンダス
リーブ41の内部は複数のオイル孔41c…を介して該
シリンダスリーブ41の外周の環状溝41bに連通して
いる。環状溝41bの周囲はロータ22の中央のスリー
ブ支持フランジ34によって覆われているが、スリーブ
支持フランジ34にはオイル孔34bが形成されている
ため、ピストン42の中空空間62a内のオイルは遠心
力で半径方向外側に付勢され、スリーブ支持フランジ3
4のオイル孔34bを通して断熱カバー40内の空間6
8に排出され、そこから断熱カバー40のオイル孔40
a…を通してオイルパン21に戻される。その際に、前
記オイル孔34bはスリーブ支持フランジ34の半径方
向外端よりも軸線L寄りに偏倚した位置にあるため、そ
のオイル孔34bよりも半径方向外側にあるオイルは遠
心力でピストン42の中空空間62aに保持される。
の摺動面からオイルリング67によって掻き取られたオ
イルは、オイルリング溝63bの底部に形成したオイル
孔63c…からピストン42の内部の中空空間62aに
流入する。前記中空空間62aはピストン42の中間部
62を貫通する複数のオイル孔62c…を介してシリン
ダスリーブ41の内部に連通しており、かつシリンダス
リーブ41の内部は複数のオイル孔41c…を介して該
シリンダスリーブ41の外周の環状溝41bに連通して
いる。環状溝41bの周囲はロータ22の中央のスリー
ブ支持フランジ34によって覆われているが、スリーブ
支持フランジ34にはオイル孔34bが形成されている
ため、ピストン42の中空空間62a内のオイルは遠心
力で半径方向外側に付勢され、スリーブ支持フランジ3
4のオイル孔34bを通して断熱カバー40内の空間6
8に排出され、そこから断熱カバー40のオイル孔40
a…を通してオイルパン21に戻される。その際に、前
記オイル孔34bはスリーブ支持フランジ34の半径方
向外端よりも軸線L寄りに偏倚した位置にあるため、そ
のオイル孔34bよりも半径方向外側にあるオイルは遠
心力でピストン42の中空空間62aに保持される。
【0041】このように、ピストン42の内部の中空空
間62aに保持されたオイルとピストン42の外周の小
径部62bとに保持されたオイルとは、膨張室43の容
積が増加する膨張行程において前記小径部62bからト
ップ部63側に供給され、また膨張室43の容積が減少
する圧縮行程において前記小径部62bからエンド部6
1側に供給されるため、ピストン42の軸方向全域を確
実に潤滑することができる。またピストン42の中空空
間62aの内部でオイルが流動することで、高温高圧蒸
気に晒されるトップ部63の熱を低温のエンド部61に
伝えてピストン42の温度が局部的に上昇するのを回避
することができる。
間62aに保持されたオイルとピストン42の外周の小
径部62bとに保持されたオイルとは、膨張室43の容
積が増加する膨張行程において前記小径部62bからト
ップ部63側に供給され、また膨張室43の容積が減少
する圧縮行程において前記小径部62bからエンド部6
1側に供給されるため、ピストン42の軸方向全域を確
実に潤滑することができる。またピストン42の中空空
間62aの内部でオイルが流動することで、高温高圧蒸
気に晒されるトップ部63の熱を低温のエンド部61に
伝えてピストン42の温度が局部的に上昇するのを回避
することができる。
【0042】第4蒸気通路P4から高温高圧蒸気が膨張
室43に供給されたとき、膨張室43に臨むピストン4
2のトップ部63と中間部62との間には断熱空間65
が形成されており、また膨張室43に臨むロータヘッド
38にも断熱空間70が形成されているため、膨張室4
3からピストン42およびロータヘッド38への熱逃げ
を最小限に抑えて膨張機Mの性能向上に寄与することが
できる。またピストン42の内部に大容積の中空空間6
2aを形成したので、ピストン42の重量を低減するこ
とができるだけでなく、ピストン42の熱マスを減少さ
せて膨張室43からの熱逃げを更に効果的に低減するこ
とができる。
室43に供給されたとき、膨張室43に臨むピストン4
2のトップ部63と中間部62との間には断熱空間65
が形成されており、また膨張室43に臨むロータヘッド
38にも断熱空間70が形成されているため、膨張室4
3からピストン42およびロータヘッド38への熱逃げ
を最小限に抑えて膨張機Mの性能向上に寄与することが
できる。またピストン42の内部に大容積の中空空間6
2aを形成したので、ピストン42の重量を低減するこ
とができるだけでなく、ピストン42の熱マスを減少さ
せて膨張室43からの熱逃げを更に効果的に低減するこ
とができる。
【0043】後側のスリーブ支持フランジ35とロータ
ヘッド38との間にメタルガスケット36を介在させて
膨張室43をシールしたので、肉厚の大きい環状のシー
ル部材を介して膨張室43をシールする場合に比べて、
シールまわりの無駄ボリュームを減らすことができ、こ
れにより膨張機Mの容積比(膨張比)を大きく確保し、
熱効率を高めて出力の向上を図ることができる。またシ
リンダスリーブ41をロータ22と別体で構成したの
で、ロータ22の材質に制約されずに熱伝導性、耐熱
性、強度、耐摩耗性等を考慮してシリンダスリーブ41
の材質を選択することができ、しかも摩耗・損傷したシ
リンダスリーブ41だけを交換することができるので経
済的である。
ヘッド38との間にメタルガスケット36を介在させて
膨張室43をシールしたので、肉厚の大きい環状のシー
ル部材を介して膨張室43をシールする場合に比べて、
シールまわりの無駄ボリュームを減らすことができ、こ
れにより膨張機Mの容積比(膨張比)を大きく確保し、
熱効率を高めて出力の向上を図ることができる。またシ
リンダスリーブ41をロータ22と別体で構成したの
で、ロータ22の材質に制約されずに熱伝導性、耐熱
性、強度、耐摩耗性等を考慮してシリンダスリーブ41
の材質を選択することができ、しかも摩耗・損傷したシ
リンダスリーブ41だけを交換することができるので経
済的である。
【0044】またロータ22の外周面に円周方向に形成
した2個の切欠57,58からシリンダスリーブ41の
外周面が露出するので、ロータ22の重量を軽減できる
だけでなく、ロータ22の熱マスを減少させて熱効率の
向上を図ることができ、しかも前記切欠57,58を断
熱空間として機能させることでシリンダスリーブ41か
らの熱逃げを抑制することができる。更に、ロータ22
の外周部を断熱カバー40で覆ったので、シリンダスリ
ーブ41からの熱逃げを一層効果的に抑制することがで
きる。
した2個の切欠57,58からシリンダスリーブ41の
外周面が露出するので、ロータ22の重量を軽減できる
だけでなく、ロータ22の熱マスを減少させて熱効率の
向上を図ることができ、しかも前記切欠57,58を断
熱空間として機能させることでシリンダスリーブ41か
らの熱逃げを抑制することができる。更に、ロータ22
の外周部を断熱カバー40で覆ったので、シリンダスリ
ーブ41からの熱逃げを一層効果的に抑制することがで
きる。
【0045】ロータリバルブ71は固定側バルブプレー
ト73および可動側バルブプレート74間の平坦な摺動
面77を介してアキシャルピストンシリンダ群56に蒸
気を供給・排出するので、蒸気のリークを効果的に防止
することができる。なぜならば、平坦な摺動面77は高
精度の加工が容易なため、円筒状の摺動面に比べてクリ
アランスの管理が容易であるからである。しかも複数本
のプリロードスプリング85…でバルブ本体部72にプ
リセット荷重を与えて固定側バルブプレート73および
可動側バルブプレート74の摺動面77に面圧を発生さ
せるので、摺動面77からの蒸気のリークを一層効果的
に抑制することができる。
ト73および可動側バルブプレート74間の平坦な摺動
面77を介してアキシャルピストンシリンダ群56に蒸
気を供給・排出するので、蒸気のリークを効果的に防止
することができる。なぜならば、平坦な摺動面77は高
精度の加工が容易なため、円筒状の摺動面に比べてクリ
アランスの管理が容易であるからである。しかも複数本
のプリロードスプリング85…でバルブ本体部72にプ
リセット荷重を与えて固定側バルブプレート73および
可動側バルブプレート74の摺動面77に面圧を発生さ
せるので、摺動面77からの蒸気のリークを一層効果的
に抑制することができる。
【0046】またロータリバルブ71のバルブ本体部7
2が熱膨張係数の大きいステンレス製であり、このバル
ブ本体72に固定される固定側バルブプレート73が熱
膨張係数の小さいカーボン製あるいはセラミックス製で
あるため、熱膨張係数の差によって両者間のセンタリン
グがずれる可能性があるが、固定リング79の内周の段
部79aを固定側バルブプレート73の外周に圧入によ
りインロウ嵌合させ、かつ固定リング79の外周の段部
79bをバルブ本体部72の外周にインロウ嵌合させた
状態で、固定リング79を複数本のボルト80…でバル
ブ本体部72に固定したので、インロウ嵌合の調芯作用
により固定側バルブプレート73をバルブ本体部72に
対して精密にセンタリングし、蒸気の供給・排出タイミ
ングのずれを防止して膨張機Mの性能低下を防止するこ
とができる。しかもボルト80…の締結力で固定側バル
ブプレート73とバルブ本体部72との当接面を均一に
密着させ、その当接面からの蒸気の漏れを抑制すること
ができる。
2が熱膨張係数の大きいステンレス製であり、このバル
ブ本体72に固定される固定側バルブプレート73が熱
膨張係数の小さいカーボン製あるいはセラミックス製で
あるため、熱膨張係数の差によって両者間のセンタリン
グがずれる可能性があるが、固定リング79の内周の段
部79aを固定側バルブプレート73の外周に圧入によ
りインロウ嵌合させ、かつ固定リング79の外周の段部
79bをバルブ本体部72の外周にインロウ嵌合させた
状態で、固定リング79を複数本のボルト80…でバル
ブ本体部72に固定したので、インロウ嵌合の調芯作用
により固定側バルブプレート73をバルブ本体部72に
対して精密にセンタリングし、蒸気の供給・排出タイミ
ングのずれを防止して膨張機Mの性能低下を防止するこ
とができる。しかもボルト80…の締結力で固定側バル
ブプレート73とバルブ本体部72との当接面を均一に
密着させ、その当接面からの蒸気の漏れを抑制すること
ができる。
【0047】更に、後部カバー18をケーシング本体1
2から取り外すだけで、ケーシング本体12に対してロ
ータリバルブ71を着脱することができるので、修理、
清掃、交換等のメンテナンス作業性が大幅に向上する。
また高温高圧蒸気が通過するロータリバルブ71は高温
になるが、オイルによる潤滑が必要な斜板31や出力軸
32がロータ22を挟んでロータリバルブ71の反対側
に配置されるので、高温となるロータリバルブ71の熱
でオイルが加熱されて斜板31や出力軸32の潤滑性能
が低下するのを防止することができる。またオイルはロ
ータリバルブ71を冷却して過熱を防止する機能も発揮
する。
2から取り外すだけで、ケーシング本体12に対してロ
ータリバルブ71を着脱することができるので、修理、
清掃、交換等のメンテナンス作業性が大幅に向上する。
また高温高圧蒸気が通過するロータリバルブ71は高温
になるが、オイルによる潤滑が必要な斜板31や出力軸
32がロータ22を挟んでロータリバルブ71の反対側
に配置されるので、高温となるロータリバルブ71の熱
でオイルが加熱されて斜板31や出力軸32の潤滑性能
が低下するのを防止することができる。またオイルはロ
ータリバルブ71を冷却して過熱を防止する機能も発揮
する。
【0048】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0049】例えば、実施例ではランキンサイクル装置
の膨張機Mを例示したが、本発明の膨張機Mは他の任意
の用途に適用可能である。
の膨張機Mを例示したが、本発明の膨張機Mは他の任意
の用途に適用可能である。
【0050】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、膨張機のロータに設けたアキシャルピストン
シリンダ群のピストンおよびシリンダスリーブ間に膨張
室を区画し、ロータの膨張室に臨む位置に断熱空間を設
けたので、膨張機に供給された高温高圧蒸気の熱がロー
タに逃げるのを最小限に抑えて熱効率の低下を防止する
ことができる。
によれば、膨張機のロータに設けたアキシャルピストン
シリンダ群のピストンおよびシリンダスリーブ間に膨張
室を区画し、ロータの膨張室に臨む位置に断熱空間を設
けたので、膨張機に供給された高温高圧蒸気の熱がロー
タに逃げるのを最小限に抑えて熱効率の低下を防止する
ことができる。
【0051】また請求項2に記載された発明によれば、
別体のシリンダスリーブを保持する第1ロータ半体にロ
ータリバルブを収納する第2ロータ半体を軸線方向に結
合してロータを構成する際に、第1ロータ半体およびシ
リンダスリーブの端面と第2ロータ半体の端面との間に
メタルガスケットを介在させて膨張室をシールしたの
で、肉厚の大きい環状のシール部材を介して膨張室をシ
ールする場合に比べて、シールまわりの無駄ボリューム
を減らすことができ、これにより膨張機の容積比(膨張
比)を大きく確保し、熱効率を高めて出力の向上を図る
ことができる。またシリンダスリーブがロータと別体で
あるため、ロータの材質に制約されずに熱伝導性、耐熱
性、強度、耐摩耗性等を考慮してシリンダスリーブの材
質を選択することができ、しかも摩耗・損傷したシリン
ダスリーブだけを交換することができるので経済的であ
る。
別体のシリンダスリーブを保持する第1ロータ半体にロ
ータリバルブを収納する第2ロータ半体を軸線方向に結
合してロータを構成する際に、第1ロータ半体およびシ
リンダスリーブの端面と第2ロータ半体の端面との間に
メタルガスケットを介在させて膨張室をシールしたの
で、肉厚の大きい環状のシール部材を介して膨張室をシ
ールする場合に比べて、シールまわりの無駄ボリューム
を減らすことができ、これにより膨張機の容積比(膨張
比)を大きく確保し、熱効率を高めて出力の向上を図る
ことができる。またシリンダスリーブがロータと別体で
あるため、ロータの材質に制約されずに熱伝導性、耐熱
性、強度、耐摩耗性等を考慮してシリンダスリーブの材
質を選択することができ、しかも摩耗・損傷したシリン
ダスリーブだけを交換することができるので経済的であ
る。
【0052】また請求項3に記載された発明によれば、
ロータに円周方向に形成した切欠からシリンダスリーブ
の外周面を露出させたので、ロータのヒートマスを減少
させて熱効率の向上を図るとともに重量を軽減すること
ができ、しかも前記切欠を断熱空間とし機能させること
でシリンダスリーブからの熱逃げを抑制することができ
る。
ロータに円周方向に形成した切欠からシリンダスリーブ
の外周面を露出させたので、ロータのヒートマスを減少
させて熱効率の向上を図るとともに重量を軽減すること
ができ、しかも前記切欠を断熱空間とし機能させること
でシリンダスリーブからの熱逃げを抑制することができ
る。
【0053】また請求項4に記載された発明によれば、
ロータの切欠の周囲を断熱カバーで覆ったので、シリン
ダスリーブからの熱逃げを一層効果的に抑制することが
できる。
ロータの切欠の周囲を断熱カバーで覆ったので、シリン
ダスリーブからの熱逃げを一層効果的に抑制することが
できる。
【図1】膨張機の縦断面図
【図2】図1の2−2線断面図
【図3】図1の3−3線矢視図
【図4】図1の4部拡大図
【図5】図1の5部拡大図
【図6】ロータの分解斜視図
【図7】図4の7−7線断面図
【図8】図4の8−8線断面図
【図9】図4の9部拡大図
【図10】図5の10−10線断面図
【図11】図5の11−11線断面図
【図12】図5の12−12線断面図
【図13】図5の13−13線断面図
11 ケーシング
22 ロータ
33 スリーブ支持フランジ(第1ロータ半体)
34 スリーブ支持フランジ(第1ロータ半体)
35 スリーブ支持フランジ(第1ロータ半体)
36 メタルガスケット
38 ロータヘッド(第2ロータ半体)
40 断熱カバー
41 シリンダスリーブ
42 ピストン
43 膨張室
56 アキシャルピストンシリンダ群
57 切欠
58 切欠
71 ロータリバルブ
70 断熱空間
L 軸線
Claims (4)
- 【請求項1】 ケーシング(11)と、 ケーシング(11)に回転自在に支持されたロータ(2
2)と、 ロータ(22)にその軸線(L)を囲むように環状に配
置されたアキシャルピストンシリンダ群(56)と、を
備え、 アキシャルピストンシリンダ群(56)のピストン(4
2)およびシリンダスリーブ(41)間に区画された膨
張室(43)にロータリバルブ(71)を介して高温高
圧蒸気を供給することでロータ(22)を回転駆動する
膨張機において、 前記ロータ(22)の膨張室(43)に臨む位置に断熱
空間(70)を設けたことを特徴とする膨張機。 - 【請求項2】 前記ロータ(22)は、別体のシリンダ
スリーブ(41)を保持する第1ロータ半体(33,3
4,35)と、ロータリバルブ(71)を収納する第2
ロータ半体(38)とを前記軸線(L)方向に結合して
なり、第1ロータ半体(33,34,35)およびシリ
ンダスリーブ(41)の端面と第2ロータ半体(38)
の端面との間にメタルガスケット(36)を介在させて
膨張室(43)をシールしたことを特徴とする、請求項
1に記載の膨張機。 - 【請求項3】 前記ロータ(22)に、シリンダスリー
ブ(41)の外周面が露出する切欠(57,58)を円
周方向に形成したことを特徴とする、請求項1または請
求項2に記載の膨張機。 - 【請求項4】 前記切欠(57,58)の周囲を断熱カ
バー(40)で覆ったことを特徴とする、請求項3に記
載の膨張機。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002035613A JP2003239701A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 膨張機 |
US10/501,521 US20050158181A1 (en) | 2002-02-13 | 2003-01-21 | Expansion engine |
PCT/JP2003/000453 WO2003069125A1 (fr) | 2002-02-13 | 2003-01-21 | Machine a detente |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002035613A JP2003239701A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 膨張機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003239701A true JP2003239701A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27678060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002035613A Withdrawn JP2003239701A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 膨張機 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20050158181A1 (ja) |
JP (1) | JP2003239701A (ja) |
WO (1) | WO2003069125A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008047275C5 (de) | 2007-12-13 | 2013-07-11 | Renate Geipel | Expansionsmaschine |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5755921Y2 (ja) * | 1976-08-23 | 1982-12-02 | ||
IT1082968B (it) * | 1977-04-05 | 1985-05-21 | Gherner Lidio | Motore idraulico a pistoni assiali |
JPS5657901U (ja) * | 1979-10-08 | 1981-05-19 | ||
JPS6371501A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-31 | Ckd Corp | アキシヤル式エアモ−タ |
JP2693205B2 (ja) * | 1989-02-16 | 1997-12-24 | 日本碍子株式会社 | セラミックスと金属との複合ケーシング |
JPH08218816A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 低温発電装置 |
US5950425A (en) * | 1996-03-11 | 1999-09-14 | Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust manifold cooling |
JPH109136A (ja) * | 1996-06-24 | 1998-01-13 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 圧縮機 |
JP3409687B2 (ja) * | 1998-04-13 | 2003-05-26 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジン |
-
2002
- 2002-02-13 JP JP2002035613A patent/JP2003239701A/ja not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-01-21 WO PCT/JP2003/000453 patent/WO2003069125A1/ja active Application Filing
- 2003-01-21 US US10/501,521 patent/US20050158181A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003069125A1 (fr) | 2003-08-21 |
US20050158181A1 (en) | 2005-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7406911B2 (en) | Expander | |
JP3923331B2 (ja) | 膨張機 | |
JP2004080937A (ja) | 発電電動機装置 | |
JP2003239701A (ja) | 膨張機 | |
JP2004027862A (ja) | 膨張機 | |
US20040148928A1 (en) | Rotary hydraulic machine | |
WO2004059130A1 (ja) | 回転流体機械 | |
EP1469162A1 (en) | Rotary type fluid machine | |
JP2004239067A (ja) | 回転流体機械 | |
JP2003239703A (ja) | 回転式流体機械 | |
JP2004239069A (ja) | 回転流体機械 | |
JP2004239068A (ja) | 回転流体機械 | |
US20050132703A1 (en) | Rotating fluid machine | |
JP2004204766A (ja) | 回転流体機械 | |
JP2002256804A (ja) | 回転式流体機械 | |
JP2005140074A (ja) | 回転流体機械 | |
JP2005163582A (ja) | 回転流体機械 | |
US20050169771A1 (en) | Rotating fluid machine | |
JP2004270524A (ja) | 回転流体機械 | |
JP2005171954A (ja) | 回転流体機械 | |
JP2004239066A (ja) | 回転流体機械 | |
JP4104351B2 (ja) | 膨張機 | |
JP2005155381A (ja) | 膨張機 | |
JP2003232202A (ja) | 回転式流体機械 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041129 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060919 |