(57)【要約】ケーシング(1)は動作チャンバを画定している円筒形の内部表面(3)を有する。動作チャンバ内の旋回ピストン(4)は、内部表面(3)の軸線であるチャンバ軸の周りを旋回するように装着されている。旋回チャンバ(4)は円筒形の外部表面(11)を有し、外部表面の母線が前記内部表面と隣接しており、直径方向反対側の母線が前記内部表面から離隔されている。ケーシング(1)上に装着された翼部材(17)は、旋回ピストンの外部表面に面した、旋回ピストン(4)の長さとほぼ等しい長さを有する先端面を有する。リンケージ(71)が、旋回ピストンの外部表面(11)と隣接する翼部材の先端面を保持するように翼部材(17r)を旋回ピストン(4)と接続している。前記外部および内部表面(11,3)の少なくとも1つは、前記1つの表面の周囲に分散され、互いに平行に延び、前記1つの表面の上方に突き出している個々のコンプライアントストリップ(34)を備える。旋回ピストン(4)は押出し成形された本体を備える。
2006502347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作チャンバを画定している円筒形の内部表面を有するケーシングと、
旋回ピストンが前記内部表面の軸線であるチャンバ軸の周りを旋回するように装着され、円筒形の外部表面を有し、チャンバ軸が前記旋回ピストンを挿通しており、前記外部表面の母線が、前記内部表面に隣接し、直径方向反対側の母線が前記内部表面から離隔されている、動作チャンバ内の旋回ピストンと、
前記旋回ピストンの外部表面に面した先端面を有し、前記旋回ピストンの長さとほぼ等しい長さを有する、前記ケーシングに装着された翼部材と、
前記旋回ピストンの外部表面に隣接する前記翼部材の先端面を保持するように、前記翼部材を前記旋回ピストンと接続するリンケージと、
を備えるロータリー型容積式装置であって、
前記外部および内部表面の少なくとも1つが、前記1つの表面の周囲に分散され、互いに平行に延び、前記1つの表面上に突き出している個々のコンプライアントストリップを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
各コンプライアントストリップが、前記外部および内部表面の他方に向かって狭まっていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項３】
各コンプライアントストリップが、前記1つの表面の上方のレベルにランド部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の装置。
【請求項４】
各コンプライアントストリップが、前記1つの表面内の溝内に装着され、そこから突き出していることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の装置。
【請求項５】
前記溝および前記コンプライアントストリップが、前記1つの表面の下方で幅が広がっていることを特徴とする請求項4に記載の装置。
【請求項６】
前記溝の縁部が面取りされていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の装置。
【請求項７】
前記溝の断面積が、実質的に、前記コンプライアントストリップの断面積以上であることを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれか1項に記載の装置。
【請求項８】
各コンプライアントストリップがエラストマー製であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の装置。
【請求項９】
前記外部および内部表面のうちの一方のみが前記コンプライアントストリップを備えることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１０】
前記1つの表面が前記旋回ピストンの外部表面であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１１】
前記外部および内部表面の両方が前記コンプライアントストリップを備えることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１２】
前記コンプライアントストリップの分散は、前記旋回ピストンの軌道の大部分にわたって他方の表面と接触する前記コンプライアントストリップの少なくとも1つがあるようなものであることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１３】
前記旋回ピストンが、回転しない外側部分および回転する内側部分を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１４】
前記外側部分が押出し成形された本体を備えることを特徴とする請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
前記旋回ピストンの一方の端部にディスクを備え、前記ディスクが、前記旋回ピストンと同調して前記チャンバ軸の周囲を回転し、前記動作チャンバの一方の端部を画定することを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１６】
請求項1ないし請求項15のいずれか1項に記載の第1のロータリー型容積式装置と、第2のロータリー型容積式装置とを備えるアセンブリ。
【請求項１７】
前記2つの装置が、端部同士で固定され、共有の軸を有することを特徴とする請求項16に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記2つの装置が、平行な軸と隣り合わせに配置されていることを特徴とする請求項16に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に旋回ピストンを有するタイプの、ロータリー型容積式装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は旋回ピストンコンプレッサおよびエキスパンダを記載している。一方の装置はコンプレッサとして働くが、他方は膨張をもたらすタービンとして同時に働くことができ、あるいは2つの装置は両方ともコンプレッサとしてまたはエキスパンダとして同時に働くことができる。2つの装置は、不均衡力が互いに対向するように互いに固定されることができる。
【特許文献１】WO 03/062604
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような装置は、広い速度範囲にわたって動作する。所定の運転隙間および圧力比では、流体の漏出は、高速度よりも低速度で全流体流における高い割合を占める。漏出は、より小さい製造公差を適用することによって減少させることができるが、製造コストの増加という欠点を伴う。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、
動作チャンバを画定している円筒形の内部表面を有するケーシングと、
旋回ピストンが前記内部表面の軸線であるチャンバ軸の周りを旋回するように装着され、円筒形の外部表面を有し、チャンバ軸が前記旋回ピストンを挿通しており、前記外部表面の母線が、前記内部表面に隣接し、直径方向反対側の母線が前記内部表面から離隔されている、動作チャンバ内の旋回ピストンと、
前記旋回ピストンの外部表面に面した先端面を有し、前記旋回ピストンの長さとほぼ等しい長さを有する、前記ケーシングに装着された翼部材と、
前記旋回ピストンの外部表面に隣接する前記翼部材の先端面を保持するように、前記翼部材を前記旋回ピストンと接続するリンケージと、を備えるロータリー型容積式装置を提供する。
【０００５】
一態様では、本発明は、前記外部および内部表面の少なくとも1つが、前記1つの表面の周囲に分散され、互いに平行に延び、前記1つの表面上に突き出している個々のコンプライアントストリップを備える装置を提供する。
【０００６】
別の態様では、旋回ピストンが押出し成形された本体を備える装置を提供する。
【０００７】
添付の図面を参照にして、一例として本発明をさらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図1から図3に示されているロータリー型容積式装置のタイプは、WO 03/062604でより完全に説明されている。これは、円筒形の内部表面3を有する周縁壁2を備えるケーシング1を備える。旋回ピストン4(回転ピストンとも呼ばれる)が、入力/出力駆動シャフト9上に偏心して装着され、フランジまたはディスク6の形態のシャッタを両端で担持している回転する内側部分4aと、内部表面3の軸の周囲を旋回する回転しない外側部分4bとを備える。旋回ピストン4の外側部分4bは、1つの母線が内部表面3から離隔されている円筒形の外部表面11を備える。
【０００９】
翼部材17が、ケーシング1内の開口に収容されており、この開口は流体取入口/排出口として機能することができる。翼部材17は、ケーシング1の外部と動作チャンバの間を連絡する通路17aと、弓形の端部壁17bと、端部壁17bの各端部から延びる横方向壁17cと、ケーシング1(枢軸15)上に枢動自在に装着されたフォーク型のアーム17dと、旋回ピストン4の外部表面11内のくぼみ72に対する密封表面である先端面(図示せず)を有する。外側部分4bに固定された付属物71が、翼部材17の枢軸15とその弓形の端部壁17bの間の位置で軸受(図には現れない)によってアーム17dと接続されている。
【００１０】
各端部ディスク6は、それ自体とケーシング1の内部表面3の間に小さい隙間しか有さない円筒形の周縁7を有する。各ディスク6は、動作チャンバとケーシング内の開口(図示せず)の間に流体取入/排出通路23を有する。
【００１１】
旋回ピストン4の外側部分4b(図4から最もよく分かる)は、内殻31と一体型支柱33によって接続された外殻32から成る押出し成形された本体を備える。押出し成形された本体は、たとえばアルミニウム合金などの軽量の材料製であってもよい。
【００１２】
旋回ピストン4の外側部分4bは、軸方向に延び、等間隔にされている複数のコンプライアントストリップ34を備える。各ストリップ34は、Vitonなどのエラストマーまたはブチルラバー製であってもよく、溝36内に装着されている。ストリップ34は、半径方向外側に狭まっており、蟻継ぎ型、すなわちより正確には丸い角を備える台形の断面を有する。溝36は半径方向内側に幅が広がっており、ストリップ34の断面形状に対応する断面形状を有する。溝36の全幅Wは、たとえば4mmである。ストリップ34は、表面11の上方、好ましくは0.2mm以下(たとえば0.1mm)の距離Cの高さにランド部37を有する。溝36の縁部38は、溝36の断面積がストリップ34の断面積以上であるように面取りされ、特に丸みを付けられている。
【００１３】
旋回ピストン4が旋回すると、ピストンは、ケーシング1に対する回転運動を行い、ストリップ34が、ケーシング1の内部表面3と連続的に滑動して接触し、圧縮される。軌道の大部分にわたって表面3と接触する少なくとも1つのストリップ34がある。たとえば、表面3の直径が150mmであり、表面11の直径が125mmである場合、約18本のストリップを設けることによって、2本のストリップ34が、流体圧縮または膨張段階の大部分にわたって表面3と接触することを確実にできる。コンプライアントストリップ34が圧縮されると、変位された材料が、溝36の面取りされた縁部38によって残された空間内で(前部空間よりも後部空間で多く)圧搾される。ストリップ34が耐えることができる圧縮サイクルの数は、制約または拘束された表面と比較した自由表面の量に、および使用されるエラストマーに依存する。
【００１４】
本発明の範囲内で様々な修正が行われてもよい。たとえば、様々な断面形状の溝を使用することができる。同様に、たとえば矩形、正方形凸型に露出した面を有するもの、または円形などの様々な断面形状のコンプライアントストリップを使用することができる。コンプライアントストリップは、ストリップ34と同じようにして、ストリップ34の代わりにケーシング1の内部表面3内に設けられてもよく、そのケースの中に、2組のストリップが互いに対して交互に配置され、流体圧縮または膨張段階の大部分にわたって密封接触状態で3本のストリップを維持することが可能である。
【００１５】
図6および図7は、それらのケーシングが省略された、平行配置された2つの装置を示している。一方の装置が、コンプレッサ(たとえばスーパーチャージャ)として、他方が、エキスパンダおよび/またはコンプレッサ(たとえばスロットル損失回復機)として機能してもよい。この構成では、2つの装置の偏心運動によって生じた往復運動する力を均衡化することができる。
【００１６】
2つの旋回ピストン装置が、端部間で固定され、一方が他方の不均衡力を均衡化するように設計されている場合、不均衡な結合がまだあることになる。これは、他方から離れた一方の装置の側に釣合い重りを取り付けることによってかなり排除される。
【００１７】
コンプレッサが加熱または冷却サイクル内で冷媒を圧縮するためのヒートポンプとして使用されるところでは、使用可能なエネルギーのかなりの量が、コンデンサと蒸発器の間で冷媒が膨張するときに失われる。上で説明したような旋回ピストン装置が使用される場合、互いに嵌合された膨張タービンとコンプレッサの組合せはより高い効率を提供する。従来型のコンプレッサを備えるヒートポンプの効率は、上で説明したような膨張タービンをコンプレッサと結合することによって改善することができる。
【００１８】
旋回する側部ディスクを有さない上で説明したような冷媒コンプレッサ、または当技術分野で公知である別の冷媒コンプレッサは、それに取り付けられた上で説明したようなタービンを有していてもよい。駆動はコンプレッサに対して直接、またはタービンを通して間接的に行われる。
【００１９】
図8は、コンプレッサ42に取り付けられた、共通の駆動シャフト43を有する膨張タービン41を示している。外側ケーシングは取り外されている。タービン41は、旋回ピストン4'と、翼部材17'と、単一の回転する側部ディスク6'(旋回ピストン4'の両側に1つずつの、2枚のディスクを使用することも可能である)とを備える上で説明したタイプの旋回ピストン機である。コンプレッサ42は、旋回ピストン4''および翼部材17''を有するが、旋回する側部ディスクは有さない(流体取入口および排出口はケーシングを通っている)。別法として、コンプレッサは、いかなる公知の回転コンプレッサであってもよい。釣合い重り44が、タービン41から離れたコンプレッサ42の側に向かってシャフト43上に偏心して設けられている。
【００２０】
運搬用車両の冷却は、従来、作動流体としてハイドロフルオロカーボンを有する蒸気圧縮ヒートポンプを使用して行われてきた。このようなシステムの維持作業が低劣であると、かなりの割合の冷媒が大気中へ漏出する。
【００２１】
図9は、旋回ピストンである旋回ピストン装置および/または膨張タービンコンプレッサであるコンプレッサを有利に使用できる加熱/冷却空気サイクルを示している。
【００２２】
冷却サイクルでは、周囲温度T1の空気がコンプレッサ51によって圧縮され、上昇した温度T2でそこを出る。逆流熱交換器52で、空気は、車室53から抽出された空気の温度T8とほぼ等しい温度T3まで冷却される。空気は次に、膨張タービン54内で膨張させられ、低下した温度T4でそこを出る。次に、膨張した空気が、入ってくる周囲の空気をT1からT5に冷却するために第2の逆流熱交換機56へ通されるが、一方、膨張した空気は、T1とほぼ等しい温度T6まで上昇する。冷却された周囲の空気および加熱され膨張した空気が、車室53へ通される温度T7の混合された気体を提供するためにミキサ57内で選択的に混合される。温度T8(通常T1未満である)の空気が車室53から抽出され、大気へ排出される前に第1の熱交換器52へ通される。
【００２３】
エンジン冷却水が十分高温になるまで、寒冷な天候で車室を加熱するために、新鮮な周囲の空気、または車室53からの再循環された空気が、車室53に供給される前に第1の逆流熱交換機52に通される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】部品が省略された、ロータリー型容積式装置の透視図である。
【図２】図1に示す装置の旋回ピストンおよび回転する側部ディスクの透視図である。
【図３】旋回ピストンの側部ディスクおよび回転する内側部分の透視図である。
【図４】旋回ピストンの外側部分の透視図である。
【図５】旋回ピストンの外部表面でのコンプライアントストリップの拡大断面図である。
【図６】1つの装置の部品が省略された、駆動側から見た2つの装置から成るアセンブリの透視図である。
【図７】他方の側からのアセンブリの透視図である。
【図８】外側ケーシングが取り外された、コンプレッサに取り付けられたタービン(エキスパンダ)の透視図である。
【図９】冷却/加熱空気サイクルの図である。
【符号の説明】
【００２５】
1  ケーシング
2  周縁壁
3  内部表面
4,4'  旋回ピストン
4a  内側部分
4b  外側部分
6,6'  ディスク
7  周縁
9  駆動シャフト
11  外部表面
15  枢軸
17,17',17''  翼部材
17a  通路
17b  端部壁
17c  横方向壁
17d  アーム
23  通路
31  内殻
32  外殻
33  一体支柱
34  コンプライアントストリップ
36  溝
37  ランド部
38  縁部
41  膨張タービン
42  コンプレッサ
43  駆動シャフト
53  車室
71  付属物
72  くぼみ
【図１】
2006502347.tif 000003
【図２】
2006502347.tif 000004
【図３】
2006502347.tif 000005
【図４】
2006502347.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006502347.tif 000008
【図７】
2006502347.tif 000009
【図８】
2006502347.tif 000010
【図９】
2006502347.tif 000011
【国際調査報告】
2006502347.tif 000012
2006502347.tif 000013
2006502347.tif 000014