专利名称：回转式流体机械、叶片式流体机械及内燃机的废热回收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以作为膨胀机和/或压缩机使用的回转式流体机械及叶片式流体机械、利用内燃机的废热获得机械能的内燃机的废热回收装置。
背景技术：
日本特开平6-88523号公报中记载着一种内燃机的废热回收装置，该内燃机的废热回收装置由内燃机的排气热能产生高温高压蒸气，将该高温高压蒸气供给涡轮式膨胀机而产生机械能。
另外，在日本特开昭59-41602号公报中记载着双层多叶片型回转机械。该回转机械在椭圆形的内侧定子和椭圆形的外侧定子之间配置圆形的叶片支承环，多个叶片沿半径方向自由滑动地支承在该叶片支承环上，该叶片的外端和内端分别与外侧定子的内周面和内侧定子的外周面接触。因此，当叶片支承环相对外侧定子和内侧定子旋转时，在外侧定子和叶片支承环间由叶片划分的多个作动室的容积扩大·缩小而起到膨胀机或压缩机的作用，另外，在内侧定子和叶片支承环间由叶片划分的多个作动室的容积扩大·缩小而起到膨胀机或压缩机的作用。
在该双层多叶片型回转机械中可以将外侧及内侧的回转机械作为分别独立的膨胀机使用、或将外侧及内侧的回转机械作为分别独立的压缩机使用、或将外侧及内侧的回转机械的一方及另一方分别作为膨胀机和压缩机使用。
另外，在日本特开昭60-206990号公报中记载着可作为膨胀机或压缩机使用的叶片型回转机械。该回转机械在同心地配置的圆形的外侧定子和圆形的内侧定子之间偏心地配置着圆形的中间圆筒，将沿半径方向自由滑动地支承在该中间圆筒上的多个叶片的外端和内端分别与外侧定子的内周面和内侧定子的外周面接触，因此，当中间圆筒相对外侧定子和内侧定子旋转时，在外侧定子和叶片支承环间由叶片划分的多个作动室的容积扩大·缩小而起到膨胀机或压缩机的作用，另外，在内侧定子和叶片支承环间由叶片划分的多个作动室的容积扩大·缩小而起到膨胀机或压缩机的作用。
在该叶片型回转机械中，除了可以将外侧及内侧的回转机械作为分别独立的膨胀机使用、或将外侧及内侧的回转机械作为分别独立的压缩机使用外，还可以通过使通过了外侧及内侧的回转机械的一方的作动流体通过另一方而串联地连接外侧及内侧回转机械而作为两级膨胀机和两级压缩机工作。
另外，在日本特开昭57-16293号公报中记载着叶片型的回转式压缩机，该压缩机，在非圆形的定子的内部自由旋转地配置着圆形的转子，将设在各叶片中间的滚子与设在壳体上的滚子轨道结合来导引叶片而使放射状地支承在该转子上的多个叶片的前端沿定子的内周面移动。
另外，在日本特开昭64-29676号公报中记载着径向柱塞泵，该柱塞泵，在偏心地配置在圆形的定子内部的转子上放射状地形成着多个缸，在这些缸中自由滑动地配合着柱塞，该柱塞的前端与定子的内周面接触并进行往复运动而作为泵工作。
另外，在日本特开昭58-48076号公报中记载着具有叶片式膨胀机的兰肯循环装置。该兰肯循环装置将由蒸发器产生的高温高压蒸气的能量通过叶片型膨胀机变换为机械能，该蒸发器将气体燃烧器作为热源，其结果，在用冷凝器将产生的降温降压蒸气恢复为水后，用供给泵再次使其返回到蒸发器。
另外，申请人由日本特愿平11-57933号、特愿平11-57934号提出了一种内燃机的废热回收装置，该回收装置，为了回收内燃机的废热，具有蒸发器、膨胀机和冷凝器，该蒸发器将废热作为热源产生高温高压蒸气，该膨胀机由该高温高压蒸气的膨胀而产生输出，该冷凝器用于使从该膨胀机排出的降温降压蒸气液化。
由上述日本特愿平11-57933号、特愿平11-57934号提出的膨胀机，使活塞自由滑动地嵌合在放射状地形成在转子上的缸内，从配置在转子中心的固定轴依次地向各缸供给高温高压蒸气来驱动活塞，由此，使转子旋转。从中空的固定轴的内部以规定的定时向各缸供给高温高压蒸气用的回转阀将导引高温高压蒸气的橡胶制的密封体弹性地滑接在形成着与缸连通的通孔的中空轴的内轴面上，其弹力由用弹簧及高温高压蒸气作动的波纹管产生。
可是，上述日本特开平6-88523号公报所公开的膨胀机是非容积型的波轮式膨胀机，但是作为容积型的膨胀机，活塞式膨胀及叶片式膨胀机是公知的。
另外，日本特开昭59-41602号、特开昭60-206990号公报所公开的，具有配置在半径方向内外的多个的叶片型旋转机械，但是，叶片型旋转机械其压力能和机械能的变换机构的构造简单，其构造紧凑并且可以处理大流量的作动流体，但是，其反面，有由于来自叶片滑动部的作动流体的泄漏量大而难以实现高效率化的问题。
另外，上述日本特开昭64-29676号公报所公开的径向柱塞泵由于用自由滑动地嵌合在缸内的活塞进行作动流体的压缩，作动流体的密封性高，即使使用高压的作动流体也可以将由泄漏带来的效率降低抑制到最小限，但其反面，有需要将活塞的往复运动变换为旋转运动的曲柄机构或斜板机构而使其构造复杂化的问题。
因此，在回转式流体机械、叶片式流体机械或内燃机的废热回收装置中希望兼有活塞式的流体机械所具有的优点和叶片式的流体机械所具有的优点。另外，在叶片式流体机械或内燃机的废热回收装置中，希望将来自叶片滑动部的作动流体的泄漏量抑制为最小限。
另外，在上述日本特愿平11-57933号、日本特愿平11-57934号提出的膨胀机中，在其温度不充分高的起动时有冷凝转子的缸内的高温高压蒸气而使其液化的情况，而且，作为润滑介质使用的水也有可能侵入到缸内。这样，当在缸内封入了水的状态下在该缸内使活塞移动时，有可能妨碍缸和活塞的正常动作，因此，需要将封入缸内的水迅速地排出到外部。
另外，在上述日本特愿平11-57933号、日本特愿平11-57934号提出的膨胀机中，不仅需要橡胶制的密封体，而且还需要用于将其压接在中空轴的内周面上的弹簧或波纹管，因此，有构造复杂、零件数量增多的问题。另外，在高温时，由于橡胶制密封体和SUS类金属的中空轴的膨胀率的差而在径向上产生变形，高温高压蒸气的一部分有可能泄漏而无助于转子的驱动。
发明内容
本发明的第一目的是，使回转式流体机械、叶片式流体机械或内燃机的废热回收装置兼有活塞式的流体机械所具有的优点和叶片式的流体机械所具有的优点。
另外，本发明的第二目的是，在叶片式流体机械或内燃机的废热回收装置中大地提高转子室和叶片间的密封性。
另外，本发明的第三目的是，在回收式流体机械中，防止在起动时等的低温时在缸的内部冷凝的水或作为润滑介质供给的水封入缸内。
另外，本发明的第四目的是，以零件少的简单构造可确实地防止流体机械的来自旋转阀的高压流体的泄漏。
为了达到上述第一目的，本发明的第一特征的回转式流体机械，具有膨胀功能和压缩功能，其特征在于，包括，壳体、转子、多个叶片活塞单元，该壳体具有转子室，该转子收容在其转子室内，该多个叶片活塞单元绕转子的回转轴线放射状地配设在上述转子上并沿放射方向可自由往复运动，各叶片活塞单元由在上述转子室内滑动的叶片和与其叶片的非滑动侧接触的活塞构成，在作为膨胀机工作时，由高压流体的膨胀使上述活塞动作，通过动力变换装置使上述转子旋转的同时，借助由上述高压流体的压力下降而产生的低压流体的膨胀而通过上述叶片使上述转子旋转，另外，在作为压缩机工作时，借助上述转子的旋转通过上述叶片使低压缩流体供给上述活塞侧，另外借助上述叶片使上述活塞动作而将上述压缩流体变换为高压缩流体。
根据上述第一特征，可以提供通过使活塞担当高压侧的工作，可实现抑制泄漏损失、提高效率，另外通过使叶片担当低压侧的工作，可以高效率地进行大流量的处理的具有膨胀功能和压缩功能的回转式流体机械。
为了实现上述第二目的，本发明的第二特征的叶片式流体机械，包括壳体、转子、多个叶片，该壳体具有转子室，该转子收容在其转子室内，该多个叶片绕转子的回转轴线放射状地配置在上述转子上并沿放射方向自由往复运动，包含上述转子的回转轴线的假想平面中的上述转子室的断面由使直径相互相对的一对半圆形断面部和通过将两直径的一方相对端彼此连接和将另一方相对端彼此连接而形成的四角形断面部构成，各叶片由叶片本体和密封构件构成，该密封构件安装在其叶片本体上并被用弹力推压在上述转子室中，该密封构件具有半圆弧状部和一对平行部，该半圆弧状部在上述转子室的由上述半圆形断面部形成的内周面上滑动，上述一对平行部分别在上述转子室的由上述四角形断面部形成的相对内端面上滑动。
根据该上述第二特征，可以提供大地提高了转子室和叶片间的密封性的叶片式流体机械。
另外，为了达到上述第一目的，根据本发明的第三特征，提供一种内燃机的废热回收装置，该内燃机的废热回收装置具有有蒸发器、膨胀机、冷凝器，该蒸发器将内燃机的废热作为热源来产生高压蒸气，该膨胀机借助上述高压蒸气的膨胀产生输出，该冷凝器用于液化从上述膨胀机排出的低压蒸气，其特征在于，上述膨胀机包括壳体、转子、多个叶片活塞单元，该壳体具有转子室，该转子收容在其转子室内，该多个叶片活塞单元绕转子的回转轴线放射状地配设在上述转子上并沿放射方向可自由往复运动，各叶片活塞单元由在上述转子室内滑动的叶片和与其叶片的非滑动侧接触的活塞构成，由高压流体的膨胀使上述活塞动作，通过叶片使上述转子旋转的同时，借助由上述高压流体的压力下降而产生的低压气体的膨胀而通过上述叶片使上述转子旋转。
根据上述第三特征，在膨胀机中，当如上所述地使活塞担当高压侧的工作，可实现泄漏损失的抑制而提高效率，另外通过使叶片担当低压侧的工作，可以高效率地进行大流量的处理。由此可以从内燃机的废热获得高的输出。
另外，为了达到上述第二目的，根据本发明的第四特征，提供一种内燃机的废热回收装置，该内燃机的废热回收装置具有蒸发器、膨胀机、冷凝器，该蒸发器将内燃机的废热作为热源产生高压蒸气，该膨胀气借助上述高压蒸气的膨胀产生输出，该冷凝器用于液化从上述膨胀机排出的低压蒸气，其特征在于，上述膨胀机包括壳体、转子、多个叶片，该壳体具有转子室，该转子收容在其转子室内，该多个叶片绕转子的回转轴线放射状地配设在上述转子上并沿放射方向可自由往复运动，包含上述转子的回转轴线的假想平面中的上述转子室的断面由使直径相互相对的一对半圆形断面部和通过将两直径的一方相对端彼此连接和将另一方相对端彼此连接而形成的四角形断面部构成，各叶片由叶片本体和密封构件构成，该密封构件安装在其叶片本体上并被用弹力推压在上述转子室中，该密封构件具有半圆弧状部和一对平行部，该半圆弧状部在上述转子室的由上述半圆形断面部形成的内周面上滑动，上述一对平行部分别在上述转子室的由上述四角形断面部形成的相对内端面上滑动。
根据上述第四特征，在叶片式膨胀机中可以充分地提高转子室和叶片间的密封性，可以大地提高高压下的效率。
另外，为了达到上述第三目的，根据本发明的第五特征，提供具有膨胀功能和压缩功能的回转式流体机械，该回转式流体机械包括，壳体、转子、多个叶片活塞单元，该壳体具有转子室，该转子收容在其转子室内，该多个叶片活塞单元绕上述转子回转轴线放射状地配设在上述转子上并沿放射方向可自由往复运动，各叶片活塞单元由在上述转子室内滑动的叶片和与其叶片的非滑动侧接触的活塞构成，在作为膨胀机工作时，由高压流体的膨胀使上述活塞动作，通过动力变换装置使上述转子旋转的同时，借助由上述高压流体的压力下降而产生的低压流体的膨胀而通过上述叶片使上述转子旋转，另外，在作为压缩机工作时，借助上述转子的旋转通过上述叶片使低压缩流体供给上述活塞侧，另外借助上述叶片使上述活塞动作而将上述低压缩流体变换为高压缩流体，其特征在于，具有流体排出装置，该流体排出装置在滑动在形成于上述转子上的气缸内的活塞的行程中保持该活塞和缸的气密，而且在活塞的行程端将存在缸内的流体排出的缸外部。
根据上述第五特征，即使在作为润滑介质使用的水浸入到缸内情况下或在作为膨胀机工作的回转式流体机械的低温起动等时转子的缸内的高温高压蒸气凝缩液化的情况下，也可以将封入缸内的水在活塞的行程端由流体排出装置迅速地排出到外部，可以确实地防止妨碍气缸内的活塞的正常动作的现象。
另外，为了达到上述第四目的，根据本发明的第六特征，提供一种回转式流体机械，该流体机械包括，壳体、转子、多个叶片活塞单元，该壳体具有转子室，该转子收容在其转子室内，该多个叶片活塞单元绕上述转子的回转轴线放射状地配设在上述转子上并沿放射方向可自由往复运动，各叶片活塞单元由在上述转子室内滑动的叶片和与其叶片的非滑动侧接触的活塞构成，各叶片活塞单元由在上述转子室内滑动的叶片和与其叶片的非滑动侧接触的活塞构成，在作为膨胀机工作时，由高压流体的膨胀使上述活塞动作，通过动力变换装置使上述转子旋转的同时，借助由上述高压流体的压力下降而产生的低压流体的膨胀而通过上述叶片使上述转子旋转，另外，在作为压缩机工作时，借助上述转子的旋转通过上述叶片使低压缩流体供给上述活塞侧，另外借助上述叶片使上述活塞动作而将上述低压缩流体变换为高压缩流体，其特征在于，在固定轴内形成着第一通路和第二通路，该第一通路用于将高压气体供给·排出到形成在上述转子上缸中，上述第二通路用于从该缸向转子室供给·排出低压流体，使与转子一体地旋转并将上述第一通路或第二通路选择性地与缸连接的切换机构可相对旋转且密封状态地嵌合在固定轴上。
根据上述第六特征，由于与转子一体地旋转并将上述第一通路或第二通路选择性地与缸连接的切换机构可相对旋转且密封状态地嵌合在固定轴上，因此，只要管理固定轴和切换机构间的间隙就可以在不需要弹簧或波纹管那样的特别的弹压装置的情况下，以零件个数少的简单的构造确实地防止高压流体的泄漏。
另外，为了达到上述第四目的，根据本发明的第七特征，提供一种具有膨胀功能和压缩功能的回转式流体机械，该回转式流体机械包括壳体、转子、多个叶片活塞单元，该壳体具有转子室，该转子收容在其转子室内，该多个叶片活塞单元上述转子的绕回转轴线放射状地配设在上述转子上并沿放射方向可自由往复运动，各叶片活塞单元由在上述转子室内滑动的叶片和与其叶片的非滑动侧接触的活塞构成，在作为膨胀机工作时，由高压流体的膨胀使上述活塞动作，通过动力变换装置使上述转子旋转的同时，借助由上述高压流体的压力下降而产生的低压流体的膨胀而通过上述叶片使上述转子旋转，另外，在作为压缩机工作时，借助上述转子的旋转通过上述叶片使低压缩流体供给上述活塞侧，另外借助上述叶片使上述活塞动作而将上述压缩流体变换为高压缩流体，其特征在于，在固定轴内形成着第一通路和第二通路，该第一通路用于将高压流体供给·排出到形成在上述转子上缸中，上述第二通路用于从该缸向转子室供给·排出低压流体，使与转子一体地旋转并将上述第一通路或第二通路选择性地与缸连接的切换机构可相对旋转且密封状态地嵌合在固定轴上，在固定轴和切换机构的滑动面上形成着口槽，该口槽包围着上述第一通路的外周。
根据上述第七特征，由于与转子一体地旋转并将上述第一通路或第二通路选择性地与缸连接的切换机构可相对旋转且密封状态地嵌合在固定轴上，而且在固定轴和切换机构的滑动面上形成着口槽，该口槽包围着上述第一通路的外周，因此，即使在从第一通路供给的高压流体经过切换机构不流入缸而泄漏的情况下或在由活塞压缩的高压流体不供给第一通路而泄漏的情况下，也可以由上述口槽捕捉上述高压流体而将向外部的泄漏抑制到最小限，因此，在将回转式流体机械作为膨胀机使用时可以提高其输出性能，在将回转式流体机械作为压缩机使用时可以实现压缩性能的提高。
图1～图11是表示本发明的第一实施例的图，图1是内燃机的废热回收装置的简图，图2是膨胀机纵剖面图(图5的2-2线剖面图)，图3是图2的回转轴线周围的放大剖面图，图4是图2的4-4线剖面图，图5是放大了要部的图2的5-5线剖面图，图6是表示转子室及转子的断面形状的说明图，图7是叶片本体的正视图，图8是叶片本体的侧视图，图9是图7的9-9线剖面图，图10是密封构件的正视图，图11是图4的回转轴线周围的放大图。图12A和图12B是本发明的第二实施例的缸的排水作用的说明图。图13A～图14是表示本发明第三实施例的图，图13A和图13B是缸的排水的作用说明图，图14是图13B的14-14线剖面图。图15A和图15B是本发明的第四实施例的缸的排水作用说明图。图16是上述第二～第四实施例的缸的排水的定时的说明图。图17～图21是表示本发明第五实施例的图，图17是与上述图3对应的回转轴线周围的放大断面图，图18是与上述图11对应的回转轴线周围的放大断面图，图19是图17的19部放大图，图20是图19的20-20线放大剖面图，图21是图19的21-21线放大剖面图。图22～图25是表示本发明的第六实施例的图，图22是与上述图11对应的回转轴线周围的放大断面图，图23是图22的23-23向视图，图24是与上述图3对应的回转轴线周围的放大断面图，图25是表示剖断图24固定轴的状态的图。
具体实施例方式
首先，根据图1～图11说明本发明的第一实施例。
在图1中，内燃机1的废热回收装置2具有蒸发器3、膨胀机4、冷凝器5、供给泵6，该蒸发器3以内燃机的废热例如排气作为热源，而从高压状态的液体例如水产生实现温度上升的高压状态的蒸气即高温高压蒸气，该膨胀机4借助上述高温高压蒸发的膨胀而产生输出，该冷凝器5用于液化从上述膨胀机4排出的在上述膨胀后温度和压力降低的蒸气即降温降压蒸气，该供给泵6用于将来自冷凝器5的液体例如水加压供给到蒸发器3。
膨胀机4具有特殊的构造，被如下地构成。
在图2～图5中，壳体7由金属制第一、第二半体8、9构成，两半体8、9由具有大致椭圆形状的凹部10的主体11和与其主体11一体的圆形法兰12构成，通过将两圆形法兰12夹着金属垫片13重合而形成大致椭圆形的转子室14。另外，第一半体8的主体11外面由壳形构件15的构成深的碗状的主体16覆盖，与其主体16一体的圆形法兰17夹着垫片18地与第一半体8的圆形法兰12重合，3个圆形法兰12、12、17在其圆周方向多个部位由螺栓19连接，由此，在壳形构件15和第一半体8的两主体11、16间形成中继室20。
两半体8、9的主体11在其外面上具有向外方突出的中空轴承筒21、22，在该中空轴承筒21、22上通过金属轴承轴瓦(或树脂制轴承)25可旋转地支承着贯通转子室14的中空的输出轴23的大径部24。由此，输出轴23的轴线L通过构成大致椭圆形的转子室14中的长径和短径的焦点。另外，输出轴23的小径部26从存在于第二半体9的中空轴承筒22上的孔部27突出到外部并通过花键结合部29与传动轴28连接。小径部26和孔部27间由两个密封环30密封。
在转子室14收容着转子31，其中心的轴安装孔32和输出轴23的大径部24处于嵌合关系，在两者31、24之间设有啮合结合部33。由此，转子31的回转轴线与输出轴23的轴线L重合，作为其回转轴线的符号共用“L”。
在转子31上在圆周上等间隔地形成着多个在本实施例中为12个的狭缝状空间34，该空间34以转子31的回转轴线L为中心从轴安装孔32放射状地延伸。各空间34圆周方向宽度窄且与转子31的两端面35和外周面36联通地在与两端面35垂直的假想平面内形成为大致U字形。
在各狭缝状空间34内，如下所述地沿放射方向自由往复运动地安装着同一构造的第一～第十二叶片活塞单元U1～U12，在大致U字形的空间34内在划分其内周侧的部分37上形成着台阶孔38，在其台阶孔38上嵌入有陶瓷(或橡胶)构成的带台阶形缸构件39。缸构件39的小径部a端面与输出轴23的大径部24外周面接触，其小径孔b与开口于大径部24外周面上的通孔c连通。另外，在缸构件39的外侧配置着设置在与其构件39同轴位置上的导引筒40。其导引筒40的外端部锁定于处于转子31外周面上的空间34的开口部，而且内端部嵌入台阶孔38的大径孔d中而与缸构件39抵接。另外，导引筒40具有从其外端部到内端部附近延伸的相对的一对长槽e，两长槽e面对空间34。在缸构件39的大径缸孔f内滑动自由地嵌合着由陶瓷构成的活塞41，其活塞41的前端部侧经常位于导引筒40内。
如图2和图6所示，含有转子31的回转轴线L的假想平面A内的转子室14的断面B由使直径g相互相对的一对半圆形断面部B1和分别连接两半圆形断面部B1的两直径g的一方各相对端彼此和另一方各相对端彼此而形成的四角形断面部B2构成形成为大致田竞比赛场地形。在图6中，实线所示的部分表示含有长径的最大断面，另外，用双点划线表示局部的部分表示含有短径的最小断面。转子31如图6用虚线所示的那样具有比转子室14的含有短径的最小断面若干小的断面D。
如图2及图7～图10所示，叶片42由叶片本体43、密封构件44、叶片弹簧58构成，该叶片本体43形成为大致U字板形(马蹄形)，该密封构件44形成为装在其叶片本体43上的大致U字板形。
叶片本体43具有半圆弧状部46和一对平行部48，该半圆弧状部46与转子室14的半圆形断面部B1的内周面45对应，该一对平行部48与四角形断面部B2的相对内断面47对应。在各平行部48的端部侧设有コ字形的缺口49、开口于其底面上的四角形的盲孔50、和短轴51，该短轴51处于比各缺口49更端部侧并向外方突出。另外，半圆弧状46和两平行部48的外周部分上一连串地形成着朝向外方开口的U字槽52，该U字槽52的两端部分别与两缺口49连通。另外，在半圆弧状部46的两平面部分上分别设有缺圆形断面的一对突条53。两突条53，其假想圆柱的轴线L1将两平行部48间的间隔2等分，而且配置为与将圆弧状部46沿圆周方向2等分的直线一致。另外，两突条53的内端部稍微突出于两平行部48间的空间中。
密封构件44是例如由PTFE构成的构件，具有半圆弧状部55和一对平行部56，该半圆弧状部55在转子室14的半圆形断面部B1的内周面45上滑动，该一对平行部56在四角形断面部B2的相对内端面47上滑动。另外，在半圆弧状部55的内周面侧设有一对弹性瓜57，该一对弹性瓜57向内方伸出。
在叶片本体43的U字槽52内安装密封构件44，另外，在各盲孔50中嵌入叶片弹簧58，在各短轴51上安装着滚珠轴承构造的滚子59。各叶片42自由滑动地收容在转子31的各狭缝状空间34内。这时，叶片本体43的两突条53位于导引筒40内，两突条53的两侧部分位于导引筒40的两长槽e内，由此，两突条53的内端面可以与活塞41的外端面接触。两滚子59分别转动自由地与形成于第一、第二半体8、9的相对内端面47上的大致椭圆形的环形槽60结合。这些环形槽60及转子室14间的距离沿其全周是一定的。另外，借助滚子59和环形槽60的结合将使活塞41的前进运动通过叶片42变换为滚子31的旋转运动。
如图5所示，由于该滚子59和环状槽60的协作，叶片本体43的半圆弧状46中的半圆弧状前端面61经常地从转子室14的内周面45离开，两平行部48经常从转子室14的相对内端面47离开，由此，谋求磨擦损耗的降低。而且，由于由用两条一对构成的环状槽60限制轨道，因此，叶片42由于左右轨道的误差通过滚子59在轴向上产生微小位移角的回转，使与转子室14的内周面45的接触压力增大。这时，在构成大致U字板形(马蹄形)的叶片本体43中，与方形(长方形)叶片相比，由于与壳体7的接触部的径向长度短，可以大幅度地减小其位移量。另外，如图2所示，在密封构件44中，其两平行部56借助各叶片弹簧58的弹力而与转子室14相对内端面47密切接触，特别是进行通过两平行部56的端部和叶片46间的向环状槽60的密封作用。另外，半圆弧状55，通过两弹性瓜57在叶片本体43和转子室14内的内周面45间被推压，而密切接触在其内周面45上。即、由于相对方形(长方形)叶片，大致U字板形的叶片42不具有弯曲点，密接性良好。方形叶片有角部，难以维持密封性。由此，叶片42和转子室14间的密封性良好。另外，随着热膨胀，叶片42和转子室14变形，这时，相对方形叶片来说由于大致U字形的叶片42具有相似形而更均匀地进行变形，因此，叶片42和转子室14的间隙的偏差少，可以维持良好的密封性。
在图2和图3中，输出轴23的大径部24具有厚壁部分62和薄壁部分63，该厚壁部分62支承在第二半体9的轴瓦25上，该薄壁部分63从其厚壁部分62延伸并被第一半体8的轴瓦25支承着。在其薄壁部分63内嵌装着由陶瓷(或金属)构成的中空轴64，该中空轴64与输出轴23一体地旋转。在其中空轴64的内侧配置着固定轴65。其固定轴65由大径实心部66、小径实心部69和薄壁的中空部70构成。该大径实心部66嵌合在中空轴64中而收容在转子31上轴线方向厚度内，该小径实心部69通过两个密封环68嵌合在设在输出轴23的厚壁分部62上的孔部67中，该中空部70从大径实心部66延伸并嵌合在中空轴64内。在其中空部70的端部外周面和第一半体8的中空轴承筒21内周面之间夹设着密封环71。
在壳形构件15的主体16中，在其中心部内面上通过密封环74安装着与输出轴23同轴地被设置的中空筒体72的端壁73。从其端壁73的外周部向内方延伸的短的外筒部75的内端侧通过连接筒76连接在第一半体8的中空轴承筒21上。在端壁73上贯通其地设有小径且长的内管部77，其内管部77的内端侧与从其处突出的短的中空连接管78一起嵌装在台阶孔h中，该台阶孔h设在固定轴65的大径实心部66上。内管部77的外端部分从壳形构件15的孔部79向外方突出，从其外端分部插入在内管部77内的第一高温高压蒸气用导入管80的内端侧嵌装在中空连接管78内。在内管部77的外端部分上螺纹安装着盖构件81，由其盖构件81将保持导入管80的座筒82的法兰83通过密封环压接在内筒部77的外端面上。
如图2～图4及图11所示，在固定轴65的大径实心部66上如下所述地设有旋转阀V，该旋转阀V用于高温高压蒸气通过一连串地形成在中空轴64和输出轴23上的多个、在本实施例中为12个的通孔c供给到第一～第十二叶片活塞单元U1～U12的缸构件39，另外，通过通孔c从缸构件39排出膨胀后的第一降温降压蒸气。
在图11中表示着以规定的定时将蒸气供给·排出膨胀机4的各缸构件39的旋转阀V的构造。在大径实心部66内形成着第一、第二孔部86、87，该第一、第二孔部86、87从与中空连接管78连通的空间85向相互相反方向延伸，第一、第二孔部86、87开口于在大径实心部66的外周面开口的第一、第二凹部88、89的底面上。在第一、第二凹部88、89上安装着橡胶制第一、第二密封体92、93，该第一、第二密封体92、93具有供给口90、91，其外周面与中空轴64的内周面滑动磨擦。在第一、第二孔部86、87内游插着位于同轴上的短的第一、第二供给管94、95，嵌合在第一、第二供给管94、95的前端侧外周面上的第一、第二密封筒96、97的锥形外周面i、j位于第一、第二密封体92、93的供给口90、91的内侧并嵌合在与其相连的锥孔k、m内周面上。另外，在大径实心部66上面临第一、第二密封体92、93地形成着第一、第二环状凹部n、o和与其相邻的第一、第二盲孔状凹部p、q，该第一、第二环状凹部n、o围绕着第一、第二供给管94、95，在第一、第二环状凹部n、o上收容着一端侧嵌装在第一、第二密封筒96、97外周面上的第一、第二波纹管状弹性体98、99，另外，在第一、第二盲孔状凹部p、q上分别收容着第一、第二螺旋弹簧100、101，由第一、第二波纹管状弹性体98、99和第一、第二螺旋弹簧100、101的弹力将第一、第二密封体92、93推压在中空轴64内周面上。
另外，在大径实心部66中，在第一螺旋弹簧100与第二波纹状弹性体99之间以及第二螺旋弹簧101与第一波纹状弹性体98之间形成着经常地与两个通孔c连通的第一、第二凹状排出部102、103和从其排出部102、103与导入管80平行延伸并向固定轴65的中空部r内开口的第一、第二排出孔104、105。
如这些第一密封体92和第二密封体93那样地，作为同种构件赋予了“第一”的文字和赋予了“第二”文字的构件处于相对固定轴65的轴线点对称的关系。
固定轴65的中空部r内和中空筒体72的外筒部75内是第一降温降压蒸气的通路s，其通路s通过贯通外筒部75的周壁的多个通孔t与中继室20连通。
如上所述地将旋转阀V配置在膨胀机4的中心，由于通过配置在旋转阀V的中心的固定轴65的内部供给的高温高压蒸气伴随着转子31的旋转分配给各筒构件39，因此，不需要使用于通常的活塞机构的吸排气阀，因此，构造简单化。另外，旋转阀V的固定轴65和中空轴64在周速小的小径部相互滑动，因此，可以同时实现密封性和耐磨损性。
如图2和图5所示，在第一半体8的主体11的外周部，在转子室14的短径的两端部附近形成着由在半径方向并列的多个导入孔106构成的第一、第二导入孔群107、108，中继室20内的第一降温降压蒸气经过其导入孔群107、108被导入转子室14内。另外，在第二半体9的主体11外周部，在转子室14的长径的一端部和第二导入孔群108之间形成着由沿半径方向及周向并列的多个导出孔109构成的第一导出孔群110，另外，在长径的另一方端部和第一导入孔群107之间形成着由沿半径方向及周向并列的多个导出孔109构成的第一导出孔群111。由于在相邻的两叶片42间的膨胀而温度和压力进一步下降的第二降温降压蒸气从这些第一、第二导出孔群110、111排出到外部。
输出轴23等由水润滑，其润滑水路如下地构成。即，如图2和图3所示，供水管113与形成在第二半体9的中空轴承筒22上的供水孔112连接。供水孔112与第二半体9侧的轴瓦25所面临的壳体114连通，其壳体114与形成在输出轴23的厚壁部分62上的通水孔u连通，其通水孔再与沿中空轴64的外周面母线方向延伸的多个通水槽v(参照图11)连通，各通水槽v再与第二半体8侧的轴瓦25所面临的壳体115连通。另外，在输出轴23的厚壁部分63的内端面上设有通水孔u和环状凹部w，该环状凹部w将中空轴64和固定轴65的大径实心部63间的滑动部分连通。
由此，各轴瓦25与输出轴23间以及中空轴64与固定轴65间由水润滑，另外，由从两轴瓦25与输出轴23间的间隙进入到转子室14内的水进行壳体7与密封构件44和各滚子55之间的润滑。
在图4中，相对转子31的回转轴线L处于点对称关系的第一和第七叶片活塞单元U1、U7进行同样的动作。这对处于点对称关系的第二、第八叶片活塞单元U2、U8等也是相同的。
例如，参照图11，第一供给管94的轴线在图4中比转子室11的短径位置E更向逆时针方向侧稍微偏移，另外，第一叶片活塞单元U1位于上述短径位置E，在其大径缸孔f中不供给高温高压蒸气，因此，活塞41及叶片42处于后退位置。
当从该状态将转子31稍微向图4逆时针方向旋转时，第一密封体92的供给口90和通孔c连通，来自导入管80的高温高压蒸气通过小径孔b导入大径缸孔f，由此，活塞41前进，其前进运动通过叶片42向转子室14的长径位置F侧滑动，通过叶片42借助与该叶片42一体的滚子59和环状槽60的结合而变换为转子室31的旋转运动。当通孔c从供给口90偏移时，高温高压蒸气在大径缸孔f内膨胀，继续使活塞41前进，由此，转子31的旋转连续进行。该高温高压蒸气的膨胀在第一叶片活塞单元U1到达了转子室14的长径位置F时结束。其后，伴随着转子31的旋转，通过由叶片42使活塞41后退，大径缸孔f内的第一降温降压蒸气，经过小径孔b、通孔c、第一凹状排出部102、第一排出孔104、通路s(参照图3)及各通孔t排出到中继室20，接着如图2及图5所示地通过第一导入孔群107被导入转子室14内，在相邻的两叶片42间再膨胀而使转子31旋转，然后，第二降温降压蒸气从第一导出孔群110排出到外部。
这样，借助高温高压蒸气的膨胀使活塞41动作，通过叶片42使转子31旋转，另外，借助高温高压蒸气的压力下降所带来的降温降压蒸气的膨胀通过叶片42使转子31旋转，由此，从输出轴23获得输出。
另外，在实施例以外，作为将活塞41的前进运动变换为转子31的旋转运动的构成也可以是不通过叶片42而由滚子59直接接受活塞41的前进运动，由与环形槽60的结合而变换为旋转运动。
另外，借助滚子59和环形槽60的协作，叶片42也如上所述地只要与转子室14的内周面45和相对内端面47经常地离开大致一定间隔即可。活塞41和滚子59、及叶片42和滚子59也可以是分别与环状槽60协作。
在将上述膨胀机4作为压缩机使用时，由输出轴23使转子31向图4顺时针方向旋转，由叶片42使作为流体的外部气体从第一、第二导出孔群110、111吸入转子室14内，将这样地获得的低压缩空气从第一、第二导入孔群107、108经中继室20、各通孔t、通路s、第一、第二排出孔104、105、第一、第二凹状排出部102、103、通孔c供给大径缸孔f，另外，借助叶片42使活塞41动作而将低压空气变换为高压空气，将其高压空气经通孔c、供给口90、91、第一、第二供给管94、95导入导入管80。
使用上述各种构成要素，可如图5所示地构成叶片式流体机械、例如叶片泵、叶片马达、鼓风机、叶片压缩机等。即，其叶片式流体机械包括具有转子室14的壳体7、收容在其转子室14内的转子31、绕转子31的旋轴轴线L放射状地配置在转子31上并可沿放射方向往复自由运动的叶片42，含有转子31的回转轴线L的假想平面A中的转子室14的断面B由使直径g相互相对的一对半圆形断面部B1、分别连接两直径g的一方的相对端彼此和另一方的相对端彼此而形成的四角形断面部B2构成，各叶片42由叶片本体43、密封构件44构成，该密封构件44安装在其叶片本体43上并由弹力、离心力、蒸气力推压在转子室14上，其密封构件44具有半圆弧状部55、一对平行部16，该半圆弧状55在转子室14的半圆形断面部B1的内周面45上滑动，该一对平行部56分别在四角形断面部B1的相对内断面47上滑动。这时，各叶片本体43具有对应于密封构件44的两行部56的一对平行部48，为了将各叶片本体43的前端面从转子室14的内周面45经常地离开，将设在两平行部48上的滚子59分别转动自由地与设在壳体7的相对内端面47上的两环状槽60结合。
因此，叶片本体43和转子室14的内周面之间的密封作用由密封构件44自身的弹力、作用在密封构件44自身上的离心力、从高压侧的转子室14浸入叶片本体43的U字槽52中的蒸气推上密封构件44的蒸气压产生。这样，上述密封作用由于不受对应于转子31的转速作用在叶片本体43上的过度的离心力的影响，密封面压不依存于施加在叶片本体43上的离心力而可以同时获得良好的密封性和低磨损性。
可是，上述日本特开昭59-41602号公报、特开昭60-20699号公报所公开的流体机械，具有配设在半径方向内外的多个叶片形回转机械，但叶片形回转机械其压力能和机械能的变换机构的构造简单，在成为紧凑的构造的同时还可以处理大流量的作动流体，但其反面，有由于来自叶片的滑动部的作动流体的泄漏量大，难以实现高效率。
另外，上述日本特开昭64-29676号公报所公开的径向柱塞泵由于由自由滑动地嵌合在缸中的活塞进行作动流体的压缩，作动流体的密封性高，即使使用高压的作动流体也可将泄漏带来的效率降低抑制到最小限，但其反面，需要将活塞的往复运动变换为旋转运动的曲柄机构或斜板机构，构造复杂。
因此，希望在回转式流体机械中同时具有活塞式的流体机械所具有的优点和叶片式流体机械所具有的优点。
因此，在以上说明的膨胀机4中，将缸构件39和活塞41构成的第一能量变换装置和由叶片42构成的第二能量变换装置设在共同的缸31内，由串联地连接的第一、第二能量变换装置协作而将高温高压蒸气的能量作为机械能量取出到输出轴23上。因此，第一能量变换装置所输出的机械能和第二能量变换装置所输出的机械能通过转子31自动地合并，不需要具有齿轮等的动力传递装置的特别的能量合并装置。
第一能量变换装置由于由作动流体容易密封难以产生泄漏的缸和活塞41的组合构成，可以提高温高压蒸气的密封性，可以将泄漏所带来的效率降低抑制到最小限。另外，第二能量变换装置由于由沿放射方向自由移动地支承在转子31上的叶片42构成，施加在叶片42上的蒸气压直接变换为滚子31的旋转运动，不需要将往复运动变换为旋转运动用的特别的变换机构，从而使构造简单化。而且，由于在将低压下有效地将大流量的蒸气变换为机械能的第二能量变换装置围着第一能量变换装置的外周配置着，因此，可以使膨胀机4的整体的尺寸紧凑化。
由缸39和活塞41构成的第一能量变换装置在将高温高压蒸气作为作动流体时，有压力能量和机械能量间的变换效率高的特性，另外，在由叶片42构成的第二能量变换装置将比较低温低压的蒸气作为作动流体时，有压力能量和机械能量间的变换效率高的特性。因此，串联地连接第一、第二能量变换装置，首先将高温高压蒸气通过第一能量变换装置变换为机械能，将作为其结果压力下降了的第一降温降压蒸气通过第二能量变换装置再次变换为机械能量，由此，可以将含在当初的高温高压蒸气中的能量没有浪费地有效地变换为机械能。
另外，即使在将本实施例的膨胀机4作为压缩机使用时，通过用来自外部的机械能使转子31旋转而吸入转子室14内的空气由用比较低温低压的作动流体也有效地作动的第二能量变换装置压缩而使其升温，将其压缩·升温的空气由用比较高温高压的作动流体有效地工作的第一能量变换装置进一步压缩使其升温，也可以将机械能有效地变换为压缩空气的压力能(热能)。而且，通过组合由缸39和活塞41构成的第一能量变换装置和由叶片42构成的第二能量变换装置可以获得兼备两者特长的高性能的回转式流体机械。
另外，转子31的回转轴线L(即输出轴31的回转轴线L)与转子室14的中心重合，而且，在图4和图5中将转子31上下左右90°90°地4分割时，由于由相对回转轴线L点对称的右上的4半部和左下的4半部进行从压力能向机械能的变换，防止偏负荷施加在转子31上，可以抑制振动的产生。即将作动流体的压力能变换为机械能的部分、或将机械能变换为作动流体的压力能的部分由于配置在以转子31的回转轴线L作为中心错开180°的两部位，因此，施加在转子31上的负荷成为力偶而可进行顺利的旋转，并且可以实现吸气定时和排出定时的效率化。
即，在至少具有第一能量变换装置和第二能量变换装置，通过将具有压力能的作动流体输入第一、第二能量变换装置而将上述压力能变换为机械能，可以作为将第一、第二能量变换装置分别产生的机械能合并输出的膨胀机使用，而且，通过将机械能输入第一、第二能量变换装置，将上述机械能变换为作动流体的压力能，可以作为将第一、第二能量变换装置分别发生的作动流体的压力能合并输出的压缩机使用的回转式机械中，上述第一能量变换装置由缸和活塞构成，该缸放射状地形成在自由转动地收容在转子室内部的转子上，该活塞在上述缸内滑动，上述第二能量变换装置由从转子沿放射方向出没、并且其外周面与转子室的内周面滑动接触的叶片构成。
根据上述第一构成，由于将上述第一能量变换装置由缸和活塞构成，该缸放射状地形成在自由转动地收容在转子室内部的转子上，该活塞在上述缸内滑动，因此，可以提高高压作动流体的密封性，可以将泄漏引起的效率降低抑制到最小限。另外，由于将上述第二能量变换装置由从转子沿放射方向出没、并且其外周面与转子室的内周面滑动接触的叶片构成，因此，压力能和机械能的变换机构的构造简单，可以在实现紧凑构造的同时可以处理大流量的作动流体。这样，通过组合具有缸和活塞的第一能量变换装置和具有叶片的第二能量变换装置，可以获得兼备两者特长的高性能的旋转流体机械。
另外，在上述第一构成之上，上述第一能量变换装置相互变换活塞的往复运动和旋转轴的旋转运动，同时，上述第二能量变换装置相互变换叶片的圆周方向的移动和上述旋转轴的旋转运动。
根据上述第二构成，由于第一能量变换装置相互变换活塞的往复运动和旋转轴的旋转运动，上述第二能量变换装置相互变换叶片的圆周方向的移动和上述旋转轴的旋转运动，因此，借助来自旋转轴的外力的输入，用第一、第二能量变换装置压缩流体，另外，借助高压流体的供给可以用第一、第二能量变换装置驱动旋转轴。由此，用第一、第二能量变换装置合并机械能进行输出，或者用第一、第二能量变换装置合并作动流体的压力能量进行输出。
另外，在上述第二构成之上，还使上述旋转轴支承转子。
根据上述第三构成，由于在旋转轴支承着转子，可以将由设在转子上的活塞及缸、或叶片产生的机械能高效率地输出到旋转轴，另外，只将机械能输入到旋转轴就能借助支承在该旋转轴上的转子上设置的活塞及缸、或叶片高效率地压缩作动流体。
另外，在上述第一构成基础之上，在作为膨胀机工作时，通过上述第一能量变换装置的作动流体的全部通过第二能量变换装置，在作为压缩机工作时，通过上述第二能量变换装置的作动流体的全部通过第一能量变换装置。
根据上述第四构成，串联地连接第一、第二能量变换装置，作为膨胀机工作时，首先使高压的作动流体通过第一能量变换装置，将压力能量的一部分变换为机械能，将作为其结果的压力降低了的作动流体在通过第二能量变换装置，将压力能量的剩余部分变换为机械能，由此，可以将作动流体的压力能高效率地变换为机械能。相反，在作为压缩机工作时，用机械能使旋转轴旋转，用第二能量变换装置压缩作动流体，将其压缩了的作动流体用第一能量变换装置进一步压缩，由此，可以将机械能高效率地变换为作动流体的压力能。
另外，在上述第一构成基础上，在作为膨胀机工作时，在转子的相位180°错开的两部位将作动流体的压力能变换为机械能，在作为压缩机工作时，在转子的相位错开180°的两部位将机械能变换为作动流体的压力能。
根据上述第五构成，由于将作动流体的压力能变换为机械能的部分、或将机械能变换为作动流体的压力能的部分配置在转子的相位错开180°的两部位，因此，施加在转子上的负荷成为力偶，该转子可以进行顺利的旋转，而且，可以实现吸气定时和排出定时的高效化。
另外，上述日本特开昭59-41602号公报、日本特开昭60-206990号公报所公开的流体机械，用高压流体的压力将叶片向圆周方向推压来使转子旋转，或用外力旋转驱动转子来用叶片压缩流体，但是，除了叶片以外，还具有滑动自由地嵌合在放射状地设在转子上的缸中的活塞，由通过与叶片连动地在缸内往复运动的活塞进行机械能和作动流体的压力能的变换，在该流体机械中，需要使活塞的往复运动变换为转子的旋转运动的机构(例如曲柄机构或斜板机构)，存在装置整体的构造复杂，而引起大型化和重量大的问题。
另外，上述日本特开昭57-16293号公报所公开的流体机械，通过使设在各叶片的中间的滚子与设在壳体上的滚子轨道结合来进行导向，但是，由于上述叶片只产生圆周方向的负荷，而不产生半径方向的负荷，因此，滚子和轨道的结合无助于机械能和作动流体压力能的变换。
另外，上述日本特开昭64-29676号公报所公开的流体机械是径向柱塞泵，转子偏心地配置在圆形的定子的内部，因此，存在由于在旋转轴上施加偏载而产生振动的问题。
因此，在具有设在转子上一体移动的活塞和叶片的回转式流体机械中，希望有以简单的构造顺利地进行机械能和作动流体的压力能的变换，并且，可确实地管理叶片的外周面和转子室的内周面之间的间隙。
因此，在以上说明的膨胀机4中，由缸构件39和活塞41构成的第一能量变换装置和由叶片42构成的第二能量变换装置设在共同的转子31上，借助第一、第二能量变换装置的协作将高温高压蒸气的能量作为机械能取出到输出轴23上。由缸构件39和活塞41构成的第一能量变换装置其设在由活塞41沿放射方向往复运动的叶片活塞单元U1～U12上的滚子59可转动地与设在第一、第二半体8、9上的大致椭圆形的环状槽60结合。因此，活塞41的往复运动、即叶片活塞单元U1～U12的往复运动通过滚子59和环状槽60变换为转子31的旋转运动，通过这样地使用滚子59和环状槽60可以不需要用于将往复运动变换为旋转运动的复杂且大型的曲柄机构和斜板机构，简化了膨胀机4的构造，从而实现小型化，同时可以将由磨擦产生的能量损失抑制到最小限。
另外，由叶片42构成的第二能量变换装置，是接收由第一能量变换装置降温降压了的第一降温降压蒸气的压力而使转子31旋转的极简单的构造，并且可以高效率地处理大流量的蒸气。而且通过合并由高温高压蒸气作动的第一能量变换装置所输出的机械能和由第一降温降压蒸气作动的第二能量变换装置所输出的机械能进行输出，可以无浪费的利用当初的高温高压蒸气的能量，从而可以提高膨胀机4的能量变换效率。
另外，在叶片活塞单元U1～U12相对转子31沿放射方向进行往复运动时，通过用环状槽60导引设在叶片活塞单元U1～U12上的滚子59，可以将叶片42的外周面和转子室14的内周面之间的间隙保持为一定。而且，叶片本体43和转子室14的内周面之间的密封作用由于由密封构件44自身的弹力、作用在密封构件44本身上的离心力、从高压侧的转子室14浸入到叶片本体43的U字槽52中的蒸气推上密封构件44的蒸气压产生，因此，上述密封作用不受对应于转子31的转速地作用在叶片本体43上的过度的离心力的影响，可以经常地同时实现良好的密封性和低磨损性，在防止由叶片42和转子室14间的由叶片本体43的离心力产生的过剩的面压而产生的异常的磨损和磨擦损耗，同时，可以将来自叶片42和转子室14的间隙的蒸气的泄漏抑制到最小限。
另外，转子31的回转轴线L(即输出轴31的回转轴线L)与转子室14的中心重合，而且，在图4和图5中将转子31上下左右90°90°地4分割时，由于由相对回转轴线L点对称的右上的四半部和左下的四半部进行从压力能向机械能的变换，防止偏负荷施加在转子31上，可以抑制振动的产生。
即，在至少具有第一能量变换装置和第二能量变换装置，通过将具有压力能的作动流体输入第一、第二能量变换装置而将上述压力能变换为机械能，可以将作为第一、第二能量变换装置分别产生的机械能合并输出的膨胀机使用，而且，通过将机械能输入第一、第二能量变换装置，将上述机械能变换为作动流体的压力能，可以作为将第一、第二能量变换装置分别发生的作动流体的压力能合并输出的压缩机使用的回转式机械中，上述第一能量变换装置由缸和活塞构成，该缸放射状地形成在自由转动地收容在转子室内部的转子上，该活塞在上述缸内滑动，上述第二能量变换装置由从转子沿放射方向出没、并且其外周面与转子室的内周面滑动接触的叶片构成，在这样的旋转流体机械中，通过至少设有与活塞连动的滚子，将该滚子与形成在划分转子室的壳体上的非圆形的环状槽结合，可以使活塞的往复运动和转子的旋转运动相互变换。
根据上述第六构成，由于设有与相对在转子室的内部旋转的至少转子沿半径方向移动的活塞连动的滚子，将该滚子与形成在划分转子室的壳体上的非圆形的环状槽结合，因此，可以用由滚子和环形槽构成的简单的构造，在作为膨胀机工作时将活塞的往复运动变换为转子的旋转运动，在作为压缩机工作时可以将转子的旋转运动变换为活塞的往复运动。
另外，至少具有第一能量变换装置和第二能量变换装置，通过将具有压力能的作动流体输入到第一、第二能量变换装置将上述压力能变换为机械能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别产生的机械能进行输出的膨胀机工作，而且通过将机械能输入到第一、第二能量变换装置将上述机械能变换为作动流体的压力能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别产生的作动流体的压力能来进行输出的压缩机工作，在这样的回转式流体机械中，上述第一能量变换装置由缸和活塞构成，该缸放射状地形成在转子上，该转子自由旋转地收容在转子室的内部，该活塞在缸内滑动，上述第二能量变换装置由叶片构成，该叶片从转子沿放射方向出没，并且其外周面与转子室的内周面滑接，在这样的回转式流体机械中，通过至少设有与叶片连动的滚子，使该滚子与形成在划分转子室的壳体上的非圆形的环形槽结合来限制叶片的外周面和转子室的内周面的间隙。
根据上述第七构成，由于设有与相对在转子室的内部旋转的至少转子沿半径方向移动的活塞连动的滚子，将该滚子与形成在划分转子室的壳体上的非圆形的环状槽结合，通过用环状槽导引滚子的移动轨迹，限制叶片的外周面和转子室的内周面之间的间隙，可以防止产生异常的磨耗和泄漏。
另外，回转式流体机，它至少具有第一能量变换装置和第二能量变换装置，通过将具有压力能的作动流体输入到第一、第二能量变换装置将上述压力能变换为机械能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别产生的机械能进行输出的膨胀机工作，而且通过将机械能输入到第一、第二能量变换装置将上述机械能变换为作动流体的压力能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别产生的作动流体的压力能来进行输出的压缩机工作，在这样的回转式流体机械中，上述第一能量变换装置由缸和活塞构成，该缸放射状地形成在转子上，该转子自由旋转地收容在转子室的内部，该活塞在缸内滑动，上述第二能量变换装置由叶片构成，该叶片从转子沿放射方向出没，并且其外周面与转子室的内周面滑接，在这样的回转式流体机械中，通过至少设有与叶片和活塞连动的滚子，使该滚子与形成在划分转子室的壳体上的非圆形的环形槽结合，使活塞的往复运动和转子的旋转运动相互变换，并且限制叶片的外周面和转子室的内周面的间隙。
根据上述第八构成，由于设有与相对在转子室的内部旋转的至少转子沿放射方向移动的叶片和活塞连动的滚子，将该滚子与形成在划分转子室的壳体上的非圆形的环状槽结合，因此，可以以由滚子和环形槽构成的简单的构造，在作为膨胀机工作时将活塞的往复运动变换为转子的旋转运动，在作为压缩机工作时可以将转子的旋转运动变换为活塞的往复运动。而且，通过用环状槽导引滚子的移动轨迹可以限制叶片的外周面和转子室的内周面之间的间隙，可以防止产生异常的磨耗和泄漏。
另外，在上述第六～第八任何一个构造的基础上，使转子的转轴与转子室的中心一致。根据上述第九构成，由于转子的转轴与转子室的中心一致，可以防止对转子施加偏负荷，从而可以防止随着转子的旋转产生振动。
可是，供给到作为膨胀机工作的叶片形回转机械中高温高压蒸气，伴随着用叶片将其压力能(热能)变换为机械能，其温度和压力降低。另外，在作为压缩机工作的叶片形回转机械中，由用机械能驱动的叶片压缩的作动流体的温度和压力逐渐增加。
因此，在将多个回转机械配置在半径方向内外时，低压的作动流体供给到内侧的回转机械，高压的回转流体供给到外侧的回转机械时，高压的作动流体容易泄漏到壳体的外部，因此，有作动流体的压力白白地消耗了的问题。另外，在沿半径方向内外配置多个回转机械时，低温的作动流体供给于内侧的回转机械，高温的回转流体供给到外侧的回转机械时，作动流体的热量容易泄漏到壳体的外部，因此，有热效率降低的问题。因此，在沿半径方向内外配置了至少第一能量变换装置和第二能量变换装置的回转式流体机械中，希望将作动流体的热量和压力的泄漏抑制到最小限来提高回转流体机械的效率。
因此，在以上说明的膨胀机4中，由缸构件39和活塞41构成的第一能量变换装置配置在转子室14的中心侧，由叶片42构成的第二能量变换装置围绕着第一能量变换装置地配置在半径方向外侧。因此，高温高压蒸气首先供给到中心侧的第一能量变换装置(缸构件39和活塞41)，在其处变换为机械能后的第一降温降压蒸气供给到外周侧的第二能量变换装置(叶片42)。这样，在沿半径方向内外配置了第一、第二能量变换装置时，高温高压蒸气供给于内侧的第一能量变换装置，降温降压蒸气供给于外侧的第二能量变换装置，因此，用外侧的第二能量变换装置捕捉回收从内侧的第一能量变换装置泄漏的高温高压蒸气的压力和热，可以不浪费地利用泄漏的高温高压蒸气，可以提高膨胀机4的整体的效率。而且，由于在转子室14的外侧配置供给比较低压且低温的第一降温降压蒸气的第二能量变换装置，因此，不仅容易进行用于防止从转子室14向外部泄漏作动流体的密封，而且容易进行用于防止从转子室14向外部泄漏热的隔热。
在将本发明的回转式流体机械作为压缩机使用时，由作为外侧的第二能量变换装置的叶片42接受第一级的压缩而被压缩的压缩空气的压力和温度上升，其压缩空气由内侧的第一能量变换装置即缸装置39和活塞41承受第二级的压缩，压力和温度进一步上升。因此，在将回转式流体机械作为压缩机使用时，不仅可以用外侧的第二能量变换装置捕捉回收从内侧的第一能量变换装置泄漏的高温高压压缩空气的压力和热量提高压缩机整体的效率，而且可以容易进行用于防止从转子室14向外部的压缩空气的泄漏的密封，而且也容易进行用于防止从转子室14向外部的热的泄漏的隔热。
即，在通过至少具有第一能量变换装置和第二能量变换装置，将具有压力能的作动流体输入第一、第二能量变换装置使上述压力能变换为机械能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别发生的机械能进行输出的膨胀机使用，通过将机械能输入第一、第二能量变换装置而将上述机械能变换为作动流体的压力能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别产生的作动流体的压力能进行输出的压缩机使用的回转流体机械中，在自由回转地收容具有第一、第二能量变换装置的转子的转子室的中心侧配置高压的作动流体，在上述转子室的外周侧配置低压流体。
根据上述第十构成，由于在自由旋转地收容转子的转子室的中心侧和外周侧分别配置了高压的作动流体和低压的作动流体，可以用转子室的外周侧的低压的作动流体捕捉从转子室的中心侧泄漏的高压作动流体，可以不浪费地利用泄漏的上述高压的作动流体而提高回转式流体机械整体的效率，而且，可以容易进行用于防止从转子室向外部的作动流体的泄漏的密封。
另外，在通过至少具有第一能量变换装置和第二能量变换装置，将具有压力能的作动流体输入第一、第二能量变换装置使上述压力能变换为机械能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别发生的机械能进行输出的膨胀机使用，而且，通过将机械能输入第一、第二能量变换装置而将上述机械能变换为作动流体的压力能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别产生的作动流体的压力能进行输出的压缩机使用的回转流体机械中，在自由回转地收容具有第一、第二能量变换装置的转子的转子室的中心侧配置高温的作动流体，在上述转子室的外周侧配置低温流体。
根据上述第十一构成，由于在自由旋转地收容转子的转子室的中心侧和外周侧分别配置了高温的作动流体和低温的作动流体，可以用转子室的外周侧的低温的作动流体捕捉从转子室的中心侧泄漏的高温作动流体，可以不浪费地利用泄漏的上述高温的作动流体而提高回转式流体机械整体的效率，而且，可以容易进行用于防止从转子室向外部热的泄漏的密封。
另外，在通过至少具有第一能量变换装置和第二能量变换装置，将具有压力能的作动流体输入第一、第二能量变换装置使上述压力能变换为机械能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别发生的机械能进行输出的膨胀机使用，通过将机械能输入第一、第二能量变换装置而将上述机械能变换为作动流体的压力能，可以作为合并第一、第二能量变换装置分别产生的作动流体的压力能进行输出的压缩机使用的回转流体机械中，在自由回转地收容具有第一、第二能量变换装置的转子的转子室的中心侧配置高压且高温的作动流体，在上述转子室的外周侧配置低压且低温流体。
根据上述第十二构成，由于在自由旋转地收容转子转子的室的中心侧和外周侧分别配置了高压且高温的作动流体和低温的作动流体，可以用转子室的外周侧的低压且低温的作动流体捕捉从转子室的中心侧泄漏的高压且高温作动流体，可以不浪费地利用泄漏的上述高压且高温的作动流体而提高回转式流体机械整体的效率，而且，由于在转子室的外周侧配置低压且低温的作动流体，可以容易地进行用于防止从转子室向外部泄漏作动流体的密封，同时可以容易地进行用于防止从转子室向外部的热的泄漏的密封。
另外，在上述第十～第十二任意一种构成的基础上，上述第一能量变换装置由自由旋转地收容在转子室的内部的转子上放射状地形成的缸和在该缸内滑动的活塞构成，上述第二能量变换装置由叶片构成，该叶片从转子沿放射方向出没，其外周面与转子室的内周面滑接。
根据上述第十三构成，由于第一能量变换装置由自由旋转地收容在转子室的内部的转子上放射状地形成的缸和在该缸内滑动的活塞构成，可以提高高压作动流体的密封性，将由泄漏带来的效率降低抑制到最小限，另外，由于第二能量变换装置由叶片构成，该叶片沿放射方向支承在转子上，关与转子室的内周面滑接，因此，压力能和机械能的变换机构的构造简单，在实现紧凑构造的同时可以处理大流量的作动流体。这样，通过组合具有活塞和缸的第一能量变换装置和具有叶片的第二能量变换装置，可以获得兼备两者的特长的高性能的回转式流体机械。
可是，在上述日本特开昭58-48076号公报中所公开的回转式流体机械，作为膨胀机使用着简单的叶片马达，因此，难以用膨胀机高效率地将蒸发器产生的高温高压蒸气的能量变换为机械能。
因此，希望提高兰肯循环装置的膨胀机的效率，高效地将高温高压蒸气的能量变换为机械能。
因此，在以上说明的本实施例中，兰肯循环装置由蒸发器3、膨胀机4、冷凝器5、供给泵6构成，该蒸发器3由内燃机1的排气热能加热水产生高温高压蒸气，该膨胀机4将从蒸发器3供给的高温高压蒸气变换为一定转矩的轴输出，该冷凝器5用于液化膨胀机4排出的降温降压蒸气，该供给泵6将由冷凝器5液化的水供给蒸气器3，在该兰肯循环装置中，其膨胀机4采用的是容积形的膨胀机。该容积形膨胀机4与涡轮那样的非容积形的膨胀机相比，不仅可以在从低速到高速的宽的转速区域中以高的效率进行能量回收，而且，对于伴随内燃机1的转速的增减带来的排气热能的变化(排气的温度的变化和流量变化)具有优良的追随性和响应性。而且，由于将膨胀机4做成串联地联接由缸构件39和叶片41构成的第一能量变换装置和由叶片42构成的第二能量变换装置而配置在半径方向内外的两层膨胀型，因此，在实现了膨胀机4小型轻量化提高空间利用率的同时，可以进一步提高由兰肯循环装置的热能量的回收效率。
即，在由将压力能变换为机械能的容积形膨胀机构成的回转式流体机械中，该容积形膨胀机设在将用原动机的废热加热水而产生的高温高压蒸气的压力能变换为机械能，将作为其结果产生的降温降压蒸气恢复为水再次用上述废热加热的兰肯循环装置上，上述膨胀机至少具有第一能量变换装置和第二能量变换装置，通过将压力能输入到第一能量、第二能量变换装置而变换为机械能，合并第一、第二能量变换装置分别产生的机械能进行输出。
根据上述第十四构成，由于在将用原动机的废热加热水而产生的高温高压蒸气的压力能变换为机械能，将作为其结果产生的降温降压蒸气液化后再次用上述废热加热的兰肯循环装置中，用容积形的膨胀机构成将压力能变换为机械能的膨胀机，与涡轮那样的非容积形的膨胀机相比，可以在从低速到高速的宽的转速区域中以高的效率进行能量回收，可以进一步提高兰肯循环装置的热量的回收效率，而且，对于伴随内燃机的转速的增减带来的排气热能的变化具有优良的追随性和响应性。另外，由于上述容积形膨胀机合并第一能量变换装置的输出和第二能量变换装置的输出来进行输出，不仅可以将高温高压蒸气的压力能不浪费地变换为机械能，而且还可实现膨胀机的小型化提高空间的利用率。
而且，在上述第十四构成的基础上，上述第一能量变换装置由自由旋转地收容在转子室的内部的转子上放射状地形成的缸和在该缸内滑动的活塞构成，上述第二能量变换装置由叶片构成，该叶片从转子沿放射方向出没，其外周面与转子室的内周面滑接。
根据上述第十五构成，由于第一能量变换装置由自由旋转地收容在转子室的内部的转子上放射状地形成的缸和在该缸内滑动的活塞构成，可以提高高压蒸气的密封性，将由泄漏带来的效率降低抑制到最小限，另外，由于第二能量变换装置由叶片构成，该叶片沿放射方向自由移动地支承在转子上，并与转子室的内周面滑接，因此，压力能和机械能的变换机构的构造简单，在实现紧凑构造的同时可以处理大流量的蒸气。这样，通过组合具有活塞和缸的第一能量变换装置和具有叶片的第二能量变换装置，可以获得兼备两者的特长的高性能的回转式流体机械。
另外，在上述第十五构成的基础之上，设有与叶片及活塞连动的滚子，将该滚子与形成在划分转子室的壳体上的非圆形的环状槽结合，从而使活塞的往复运动和转子的旋转运动相互变换，并且限制叶片的外周面和转子室的内周面的间隙。
根据该第十六构成，由于设有与叶片及活塞连动的滚子，该叶片和活塞相对在转子室的内部旋转的至少转子沿放射方向移动，该滚子与形成在划分转子室的壳体上的非圆形的环状槽结合，因此，可以由滚子及环状槽构成的简单的构造的将活塞的往复运动变换为转子的旋转运动，而且，通过用环状槽导引滚子的移动轨迹，可以限制叶片的外周面和转子室的内周面的间隙，防止产生异常的磨损和产生泄漏。
在上述第十四构成的基础上，在自由旋转地收容转子的转子室的中心侧配置高温高压蒸气，在上述转子室的外周侧配置降温降压蒸气。
根据上述第十七构成，由于在自由旋转地收容具有上述第一、第二能量变换装置的转子的转子室的中心侧配置高温高压蒸气，在上述转子室的外周侧配置降温降压蒸气，可以由转子室的外周侧的降温降压蒸气捕捉回收从转子室的中心侧泄漏的高温高压蒸气，可以无浪费地利用泄漏的上述高温高压蒸气，提高回转式流体机械整体的效率，由于在转子室的外周侧配置降温降压蒸气，因此，可以容易地进行用于防止从转子室向外部泄漏蒸气的密封，同时可以容易地进行用于防止从转子室向外部泄漏热的隔热。
另外，在上述第十七构成的基础上，上述第一能量变换装置由自由旋转地收容在转子室的内部的转子上放射状地形成的缸和在该缸内滑动的活塞构成，上述第二能量变换装置由叶片构成，该叶片从转子沿放射方向出没，其外周面与转子室的内周面滑接。
根据上述第十八构成，由于第一能量变换装置由自由旋转地收容在转子室的内部的转子上放射状地形成的缸和在该缸内滑动的活塞构成，可以提高高压蒸气的密封性，将由泄漏带来的效率降低抑制到最小限，另外，由于第二能量变换装置由叶片构成，该叶片沿放射方向自由移动地支承在转子上，并与转子室的内周面滑接，因此，压力能和机械能的变换机构的构造简单，在实现紧凑构造的同时可以处理大流量的蒸气。这样，通过组合具有活塞和缸的第一能量变换装置和具有叶片的第二能量变换装置，可以获得兼备两者的特长的高性能的回转式流体机械。
以下，参照图12A和图12B说明本发明的第二实施例。
在放射状地埋设在转子31中的12根缸构件39的大径缸孔f的半径方向外端部内周上形成着构成环状的1根排水槽121。平常，该排水槽121由自由滑动地嵌合在大径缸孔f中的活塞41覆盖着。但是，在膨胀行程的末期，当活塞41到达图12A所示的上死点时，排水槽121的半径方向外侧的一部分由活塞41打开，储存在排水槽121中的水导入排水槽121。另外，在排出行程的末期，当活塞41到达图12B所示的下死点时，由活塞41打开排水槽121的半径方向外侧的一部分，储存在排水槽121中的水排出到各狭缝状空间34中。这样，只要实施在大径缸孔f的内面上形成环状的排水槽121那样的简单的加工，未然地避免产生存留在大径缸孔f内的水就可以由活塞41强制地压缩的水锤现象，而且只要使排水槽121的深度变化就可以任意地调整排水量。另外，由于大径缸孔f的内部空间不会通过排水槽121直接与各狭缝状空间34连通，不会产生高温高压蒸气的压力泄漏。
以下，根据图13A～图14对本发明的第三实施例进行说明。
第三实施例的流体机械，是在作为上述第二实施例的构成的缸构件39的大径缸孔f的排水槽121的基础上还在活塞41的半径方向外端部的外周面上形成着沿轴向延伸的许多排水槽122(参照图14)。根据本第三实施例，即使活塞41在下死点中没有完全退没到大径缸孔f的内部，也可以通过活塞41的排水槽122将水排出到各狭缝状空间34中，可以提高活塞41的长度的设计自由度。
以下，根据图15A和图15B说明本发明的第四实施例。
第四实施例的流体机械是在上述第二、第三实施例的构造的缸构件39的大径缸孔f的排水槽121的基础上，在活塞41的长度方向中间部形成沿圆周方向配置的多个(在实施例中是4个)的凹部123。当活塞41处于图15A所示的上死点位置时，大径缸孔f的排水槽121由活塞41开放，并且活塞41的凹部123与各狭缝空间34连通。另外，如图15B所示，当活塞41处于下死点位置时，解除大径缸孔f的排水槽121和活塞41的凹部123的连通。因此，在图15A及图15B的中间位置(未图示)，大径孔f的排水槽121和活塞41的凹部123连通。
然而，当活塞41处于上死点时，保持在该活塞41的凹部123中的水被排除到各狭缝空间34，然后，在活塞41朝向下死点下降的期间，活塞41的凹部123中从大径缸孔f的排水槽121接收一部分水，接着，在活塞41朝向上死点上升期间，活塞41的凹部123进一步从从大径缸孔f的排水槽121接收水，如前述地，当活塞41到达上死点时，活塞41的凹部123中保持的水排除到各狭缝空间34。
以下，根据图16的曲线图归纳上述第二～第四实施例的作用。
横轴是表示转子31的回转角的相位的图，相位0°和相位180°是活塞41处于下死点的状态(见图12B、13B、15B)，相位90°是活塞41处于上死点的状态(见图12A、13A、15A)。在第二实施例和第三实施例中，当活塞41处于下死点时，进行从大径缸孔f和各狭缝状空间34排水。当活塞41处于下死点时，由于大径缸孔f的内压和各狭缝状空间34的内压都是23×106Pa，因此，排出水没有障碍。另外，在第二实施例和第三实施例中，从大径孔f的内径空间向排水槽121的水的补给在活塞处于上死点附近时进行。特别是在第四实施例中，当活塞41处于上死点附近时，将凹部123内的水排出到各狭缝状空间34中，这时，各狭缝状空间34的压力由于降低到大致大气压的状态，水的排出顺利。
在第四实施例中，转子31的回转角的相位在90°附近，保持在活塞41的凹部123中的水被排出到各狭缝状空间34。第二、第三实施例的排水槽121的位置需要设在大径缸孔f的开口端附近，与此相对，第四实施例的槽121的位置可以设在从大径缸孔f的开口端离开的位置上，因此，通过充分长地确保活塞41和大径缸孔f的滑动面的密封长度，可以将由蒸气的泄漏所引起的效率降低抑制到最小限。另外，根据凹部123的位置的设定，可以缓和活塞41的长度的制约。
这样，根据上述第二～第四实施例，可确实地防止在低温起动时等的情况下在缸构件39的内部冷凝的水和作为润滑介质供给的水封入缸构件39内而妨碍活塞41的圆滑的移动。
以下参照图17～21说明本发明的第五实施例。
第五实施例在固定轴65和旋转阀V的构造上具有特征，在固定轴65的右半部形成着直径一段变细的支承轴部131，在其支承轴部131的外周上以嵌合的方式沿轴向重叠固定着多个构件。即在固定轴65的左半部形成着中空部70，在该中空部70在其内部同轴地插入内管部77和高温高压蒸气用导入管80，在从其右侧面突出的支承轴部131的外周上嵌合着通路形成构件132、碳制阀133、密封用弹簧134、端部件135。而且，通过将从端部件135的右端插入的螺栓136固结在固定轴65的支承轴部131的右端，通路形成构件132、碳制阀133、密封用弹簧134、端部件135围着支承轴部131的外周面地一体化。
在固定轴65和通路形成构件132之间夹持着金属密封件137，在通路形成构件132和碳制阀133之间夹着金属密封件138，在碳制阀133和密封用弹簧134之间夹持着金属密封件139，在密封用弹簧134和端构件135之间夹持着金属密封件140，在端部件135和螺栓136之间夹持着金属密封件141。碳制阀133由碳制作，固定轴65和组装在该固定轴65上的碳制阀133以外的零件使用热膨胀率小的陶瓷类材料例如Inco909。另外，通路形成构件132从加工上的问题来考虑用相对固定轴65独立的构件构成，在装配后，用焊接固定在固定轴65上。
在碳阀133的外周面上开设有相位错开180°的两个第一、第二蒸气供给口142、143，同时形成着相对该两个蒸气供给口142、143相位错开的两个第一、第二凹状排出部144、145。第一、第二蒸气供给口142、143通过碳阀133、通路形成构件132和形成在固定轴65的内部的高温高压蒸气通路146与高温高压蒸气用导入管80连通。另外，在第一、第二凹状排出部144、145上分别形成着第一、第二蒸气排出口147、148，该第一、第二蒸气排出口147、148经中空部r、通路s及各通孔t与膨胀室20连通(见图17)。
固定轴65和重叠在其支承轴部131的外周上的通路形成构件132、碳阀133、密封用弹簧134及端构件135沿轴向进行热膨胀和热收缩，但借助密封用弹簧134的弹力确保着固定轴65和通路形成构件132间的密接、通路形成构件132和碳阀133间的密接，确保着通过碳阀133通路形成构件132及固定轴65的高温高压蒸气通路146、第一、第二蒸气供给口142、143及第一、第二蒸气排出口147、148的密封性。
从图20可知，密封用弹簧134从嵌合在固定轴65的支承轴部131的外周上的开口149放射状地延伸着8根狭缝150，被相邻的狭缝150夹着的8个弹簧部151产生弹簧的功能。
在与密封用弹簧134的左侧面相对的碳阀133的右侧面上形成着凹部152，在该凹部152中以层叠的状态收容着例如5片碟簧153，该5片碟簧153起到辅助密封用弹簧134的功能的作用，由两者协作可以更加可靠地确保高温高压蒸气通路146、第一、第二蒸气供给口142、143及第一、第二蒸气排出口147、148的密封性。
从图21可知，碟簧153从嵌合在固定轴65的支承轴部131的外周上的圆形的开口154放射状地延伸着8根狭缝155，被相邻的狭缝155夹着的8个弹簧部156产生弹簧的功能。
如图17、图18所示，通过一连串地形成在设在固定轴65上的碳阀33、第一～第十二叶片活塞单元U1～U12的缸构件39、中空轴及输出轴23上的多个在本实施例中为12个的通孔c供给高温高压蒸气，另外，从缸构件39通过通孔c排出膨胀后的第一降压降温蒸气的旋转阀V如下地设置着。
旋转阀的构造极其简单，由开口于设在固定轴65上的碳阀133的外周上的第一、第二蒸气供给口142、143、通过第一、第二凹状排出部144、145开口于上述碳阀133的外周上的第一、第二蒸气排出口147、148，以规定的间隔形成在与转子31一体地旋转的中空轴64上的12个通孔c构成，因此，当转子31(即中空轴64)相对固定轴65(即碳阀133)旋转时，开口于碳阀133的外周上的第一、第二蒸气供给口142、143通过中空轴64的12个通孔c依次地与12根缸构件39连通，而且，活塞41结束工作的12根缸构件39依次地与碳阀133的外周上开口的第一、第二凹状排出部144、145连通。
参照图18，第一供给管94的轴线比转子室14的短径位置E在图4中稍微向逆时针方向侧偏移，另外，第一叶片活塞单元U1位于上述短径位置E，在其大径缸孔F中不供给高温高压蒸气，因此，活塞42和叶片42处于后退位置。
当从该状态将转子31稍微向图4逆时针方向旋转时，碳阀133的第一蒸气供给口142和通孔c连通，来自导入管80的高温高压蒸气通过小径孔b被导入大径缸孔f。由此，活塞41前进，其前进运动通过叶片42向转子室14的长径位置f侧滑动，借助通过叶片42与该叶片42一体的滚子59和环状槽60的结合而变化为转子31的旋转运动。该高温高压蒸气的膨胀在第一叶片活塞U1到达了转子室14长径位置F时结束。然后，伴随着转子31的回转，过借助叶片42使活塞41后退，大径缸孔f内的第一降温降压蒸气经过小径孔b、通孔c、第一凹状排出部144、第一蒸气排出孔147、通路s(见图17)及各通孔t被排出到中继室20，接着，如图2和图5所示，通过第一导入孔群107被导入转子室14内，在相邻的两叶片42间再进行膨胀而使转子31旋转，其后，第二降温降压蒸气从第一导出孔群110排出到外部。
如上所述，根据第五实施例，通过相对可旋转且密封状态地嵌合设在固定轴65的外周上的碳阀133和设在转子41的内周上的中空轴64地构成向缸构件39中供给高温高压蒸气，将结束了工作的降温降压蒸气从缸39排出的旋转阀V，由此，仅进行碳阀133和中空轴64间的间隙管理就可以确实地防止蒸气的泄漏，不需要弹簧或波纹管那样的特别的弹压构件来用于密封，可有助于零件各数的减少。碳阀133的内周和中空轴64的外周的滑动面的间隙是例如5μm左右，由该值可以同时得到密封性和耐久性。
以下根据图22～图25说明本发明的第六实施例。
在第六实施例中，在收容在固定轴65内部的第一、第二密封体92、93的周围刻设第一、第二口槽124、125。刻设在固定轴65的外周面上的上述第一、第二口槽124、125是大致椭圆状，分别围着第一、第二密封块92、93的外周配置着，同时其长轴侧两端与第一、第二凹状排出部102、103连通着。
因此，即使在从第一、第二密封体92、93的第一、第二供给管94、95供给的高温高压蒸气的一部分不通过中空轴64的通孔c而沿中空轴64的内周面泄漏了时，其泄漏的蒸气也被比该蒸气更低压的第一、第二口槽124、125捕捉而供给到第一、第二凹状排出部102、103，从其处经第一、第二排出口104、105供给到转子室14，用于叶片42的驱动。即，不通过中空轴64的通孔c而不直接使用于活塞41的驱动的高温高压蒸气也通过被第一、第二口槽124、125捕捉而使用于叶片42的驱动，因此，可有助于膨胀机4整体的能量效率的提高。
另外，供给到固定轴65及中空轴64的滑动面的润滑水的压力(参照图24及图25的箭头W)设定得比从第一、第二凹状排出部102、103沿中空轴64的内周面想要泄漏的降温降压蒸气的压力高，因此，上述降温降压蒸气不会沿中空轴64的内周面泄漏，被导入第一、第二排出口104、105而有效地利用于叶片42的驱动。
另外，在上述实施例中对将回转式流体机械作为膨胀机4使用的情况进行了说明，但是，在将回转式流体机械作为压缩机使用时，上述第一、第二口槽124、125也有效地起作用。即由输出轴23使转子31旋转，由叶片42将外部气体从第一、第二导出孔群110、111吸入到转子室14内进行压缩，将由此得到的压缩空气从第一、第二导入孔群107、108经中继室20、各通孔t、通路s、第一、第二排出孔104、105、第一、第二凹状排出部102、103、通孔c供给大径缸孔f，由活塞41进一步压缩，将该压缩空气通过高压蒸气用导入管80取出。
这时，从中空轴64的通孔c沿该中空轴64的内周面泄漏的压缩空气被第一、第二口槽124、125捕捉返回到第一、第二凹状排出部102、103，因此，将其压缩空气从通孔c供给到大径缸孔f并用活塞41再次进行压缩可以防止作为压缩机的压缩效率的降低。
以上，详细说明了本发明的实施例，但是本发明在不脱离其要旨的范围内可以进行种种的设计变更。
例如，在实施例中作为回转式流体机械例示了膨胀机4。但本发明也可以作为压缩机使用。
另外，在实施例的膨胀机4中，在首先对作为第一能量变换装置的缸构件39和活塞41供给了高温高压蒸气后，将其降温降压了的第一降温降压蒸气供给作为第二能量变换装置的叶片42，但是，例如，通过构成使由图2所示的排出来自第一能量变换装置的第一降温降压蒸气的通孔t与中继室20连通或非连通，再通过壳形构件16与第二能量变换装置独立地个别地将蒸气供给中继室20的装置，也可以向第一、第二能量变换装置分别个别地供给温度和压力不同的蒸气。另外，也可以在个别供给第一、第二能量变换装置的分别不同的温度和压力的蒸气的同时、通过第一能量变换装置将降温降压的蒸气再供给第二能量变换装置。
另外，实施例中，在叶片活塞单元U1～U12的叶片本体43上设有滚子59，但是也可以在叶片活塞单元U1～U12的其它部分上例如活塞41上设置滚子59。
产业上的可利用性如上所述，本发明的回转式流体机械、叶片流体机械及内燃机的废热回收装置，在进行从压力能向机械能的变换、或从机械能向压力能的变换时有用，特别适合于用作兰肯循环装置的膨胀机。
权利要求
1.内燃机的废热回收装置，该内燃机的废热回收装置具有有蒸发器(3)、膨胀机(4)、冷凝器(5)，该蒸发器(3)将内燃机(1)的废热作为热源并产生高压蒸气，该膨胀机(4)借助上述高压蒸气的膨胀产生输出，该冷凝器用于液化从上述膨胀机(4)排出的低压蒸气，其特征在于，上述膨胀机(4)包括壳体(7)、转子(31)、多个叶片活塞单元(U1～U12)，该壳体(7)具有转子室(14)，该转子(31)收容在其转子室(14)内，该多个叶片活塞单元(U1～U12)绕转子的回转轴线(L)放射状地配设在上述转子(31)上并沿放射方向可自由往复运动，各叶片活塞单元(U1～U12)由在上述转子室内滑动的叶片(42)和与其叶片(42)的非滑动侧接触的活塞(41)构成，由高压流体的膨胀使上述活塞(41)动作，通过上述高压蒸气的膨胀使上述活塞(41)动作而通过上述叶片(42)使上述转子(31)旋转的同时，借助由上述高压流体的压力下降而产生的低压流体的膨胀而通过上述叶片(42)使上述转子(31)旋转。
2.如权利要求1所述的内燃机的废热回收装置，其特征在于，包含上述转子(31)的回转轴线(L)的假想平面(A)中的上述转子室(14)的断面(B)由使直径(g)相互相对的一对半圆形断面部(B1)、和通过将两直径(g)的一方相对端彼此连接和将另一方相对端彼此连接而形成的四角形断面部(B2)构成，各叶片(42)由叶片本体(43)和密封构件(44)构成，该密封构件(44)安装在其叶片本体(43)上并被用弹力推压在上述转子室(14)上，该密封构件(44)具有半圆弧状部(55)和一对平行部(56)，该半圆弧状部(55)在上述转子室(14)的由上述半圆形断面部(B1)形成的内周面(45)上滑动，上述一对平行部(56)分别在上述转子室(14)的由上述四角形断面部(B2)形成的相对内端面(47)上滑动。
3.如权利要求2所述的内燃机的废热回收装置，其特征在于，各叶片本体(43)具有与上述密封构件(44)的两平行部(56)相对应的一对平行部(48)，为了使各叶片本体(43)的前端面经常地从上述转子室(14)的上述内周面(45)离开，将设在两平行部(48)的滚子(59)分别自由转动地与形成在上述壳体(7)的上述相对端面(47)上的两环状槽(60)结合。
4.内燃机的废热回收装置，该内燃机的废热回收装置具有蒸发器(3)、膨胀机(4)、冷凝器(5)，该蒸发器(3)将内燃机(1)的废热作为热源产生高压蒸气，该膨胀机(4)借助上述高压蒸气的膨胀产生输出，该冷凝器用于液化从上述膨胀机(4)排出的低压蒸气，其特征在于，上述膨胀机(4)包括壳体(7)、转子(31)、多个叶片(42)，该壳体(7)具有转子室(14)，该转子(31)收容在其转子室(14)内，该多个叶片(31)绕转子回转轴线(L)放射状地配设在上述转子(31)上并沿放射方向可自由往复运动，包含上述转子(31)的回转轴线(L)的假想平面(A)中的上述转子室(14)的断面(B)由使直径(g)相互相对的一对半圆形断面部(B1)和通过将两直径(g)的一方相对端彼此连接和将另一方相对端彼此连接而形成的四角形断面部(B2)构成，各叶片(42)由叶片本体(43)和密封构件(44)构成，该密封构件(44)安装在其叶片本体(43)上并被用弹力推压在上述转子室(14)上，该密封构件(44)具有半圆弧状部(55)和一对平行部(56)，该半圆弧状部(55)在上述转子室(14)的由上述半圆形断面部(B1)形成的内周面(45)上滑动，上述一对平行部(56)分别在上述转子室(14)的由上述四角形断面部(B2)形成的相对内端面(47)上滑动。
5.如权利要求4所述的内燃机的废热回收装置，其特征在于，各叶片本体(43)具有与上述密封构件(44)的两平行部(56)相对应的一对平行部(48)，为了使各叶片本体(43)的前端面经常地从上述转子室(14)的上述内周面(45)离开，将设在两平行部(48)的滚子(59)分别自由转动地与形成在上述壳体(7)的上述相对端面(47)上的两环状槽(60)结合。
全文摘要
回转式流体机械，具有膨胀功能和压缩功能，其特征在于，包括壳体(7)、转子(31)、多个叶片活塞单元(U1～U12)，该壳体(7)具有转子室(14)，该转子(31)收容在其转子室(14)内，该多个叶片活塞单元(U1～U12)绕转子回转轴线(L)放射状地配设在上述转子(31)上各叶片活塞单元(U1～U12)由在上述转子室(14)内滑动的叶片(42)和与其叶片(42)的非滑动侧接触的活塞(41)构成，在作为膨胀机(4)工作时，由高压流体的膨胀使上述活塞(41)动作，通过法片(42)使上述转子(31)旋转的同时，借助由上述高压流体的压力下降而产生的低压流体的膨胀而通过叶片(42)使转子(31)旋转，另外，在作为压缩机工作时借助上述转子(31)的旋转通过上述叶片(42)使低压缩流体供给上述活塞(41)侧，另外借助上述叶片(42)使上述活塞(41)动作而将上述压缩流体变换为高压缩流体。该回转式流体机械兼备活塞式流体机械所具有的优点和叶片式流体机械所具有的优点。
文档编号F04B35/00GK1510252SQ200310118620
公开日2004年7月7日 申请日期2000年3月2日 优先权日1999年3月5日
发明者远藤恒雄, 介, 本间健介 申请人:本田技研工业株式会社