流体机械的制作方法

专利名称：流体机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将工作流体的能量转换为机械转动力的流体机械。根据本发明的流体机械是一种将被用于兰金循环中以收集热能的膨胀和压缩装置，其中所述流体机械具有用于压缩和排放工作流体的泵模式操作，和用于将流体压力转换为动能以获得机械转动力的马达模式操作。
背景技术：
在现有的流体机械中，例如在日本(未审查)专利公开S63-96449中，热能通过兰金循环被收集，其中压缩机也被用作膨胀装置，用于将收集的热能转换为机械转动力。
本发明的申请人已经申请了一件日本专利申请No.2003-141556，其中涡旋式流体机械被提出用于通过沿向前和向后方向转动流体机械来执行工作流体的压缩和膨胀。该流体机械被用于机动车辆的空调装置，其中制冷循环也被用作兰金循环，以收集来自发动机的废热。
该流体机械具有泵模式功能，用于在其被发动机或电动机或发动机和电动机的驱动力驱动时压缩工作流体，以及马达模式功能，用于在其从工作流体接收能量时执行膨胀运动。
流体机械的压缩装置在接收来自外部能源的驱动力时将气相制冷剂抽吸到工作室中，并通过减小工作室来压缩制冷剂，以将压缩制冷剂排出，而膨胀装置通过在工作室中引入膨胀高压气体来增加工作室，以产生机械能。
图12示出了在泵模式(压缩)和马达模式(膨胀)操作中工作流体(制冷剂)状态的变化的压力-焓图。如图12所示，由于制冷剂的压缩和膨胀，状态变化彼此是不相同的。当涡旋式压缩装置被用作膨胀装置时，存在着流体机械不能够在最大效率下执行膨胀操作的问题。
当涡旋式流体机械被用作压缩装置时，工作流体从涡卷的外部被抽吸，并压缩工作流体。在该操作中，当工作室被关闭时，外部工作室立即启动其压缩。在压缩启动期间，由于在工作室和外部之间具有小的压差，工作流体很难从工作室泄露。
另一方面，当涡旋式流体机械作为膨胀装置被操作时，高压工作流体被引入工作室内部并沿着动涡盘(scroll)的轨道运动向外膨胀。当工作流体到达其终端行程(到达其最外工作室位置)时，工作流体的压力仍然具有特定的高值，因此，有可能从工作室泄漏。
如上所述，当涡旋式流体机械被用作膨胀装置时，在涡卷外部保持高密封效果是重要的。优选的是，尽可能长地延伸密封元件，该密封元件被设置在固定涡盘的涡卷的前端，以增加密封效果。当密封元件被伸展得较长时，有必要使动涡盘较大，以便密封元件的外端部与动涡盘的底表面失去接触。
这是由于，当密封元件由于动涡盘的转动(轨道运动)而变得与动涡盘的底表面失去接触，并在其进一步被转动时与动涡盘再次接触时，密封元件的外端部可能被动涡盘损坏。

发明内容
因此，考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种流体机械，当其被作为膨胀装置时，能够提高涡卷的密封效果，特别是在涡卷外部的密封效果，同时流体机械的尺寸和重量的增加被抑制。
根据本发明的涡旋式流体机械具有可操作地互相连接以形成工作室的固定涡盘和动涡盘，其中动涡盘以轨道运动转动，从而工作室的体积随着动涡盘的轨道运动而增加或减小。固定和动涡盘中的每一个具有螺旋涡卷，密封元件设置在涡卷的前端，其中每个前端与涡盘的每个底表面相对。
根据本发明的特征，对应固定涡盘的密封元件的外端被延伸到靠近固定涡盘的内部螺旋壁的端部的位置，并且在动涡盘的盘形基板的外周边处形成向外延伸部分，从而动涡盘的底表面在动涡盘的轨道运动期间总是保持与密封元件完全接触。
根据本发明的另一个特征，动涡盘的外形形成有包络线，当动涡盘被转动时，所述包络线通过固定涡盘的密封元件的外边缘在动涡盘的底表面上相对地描绘。利用外形的这种设置，流体机械可以制成较小的尺寸和较轻的重量。
根据本发明的又一个特征，在盘形基板的外周边形成的向外延伸部分的厚度小于盘形基板的厚度，从而流体机械的重量可较轻。
根据本发明的又一个特征，动涡盘的盘形基板具有的直径足以始终保持动涡盘的底表面与固定涡盘的密封元件在动涡盘的轨道运动期间完全接触，在动涡盘的轨道运动期间与固定涡盘的密封元件的任何部分不接触的盘形基板的外部被切掉。


通过以下参照附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。在图中图1是根据本发明的流体机械被应用的制冷循环和废热收集循环的示意图；图2是根据本发明第一实施例的流体机械的横截面图；图3A是根据第一实施例的流体机械的固定涡盘的俯视平面图；图3B是传统涡旋式流体机械的固定涡盘的俯视平面图；图4A-4C示出根据第一实施例的流体机械的动涡盘，其中，图4A是从左侧看的平面图；图4B是沿图4A的IVB-IVB线的横截面图，图4C是从右侧看的平面图；图5A-5C示出了传统流体机械的动涡盘，并且对应图4A-4C；图6是图4C中的部分“C”的放大图，示出了密封元件端部的偏移；图7A-7D是放大图，示出了动涡盘相对于固定涡盘的移动；图8是根据本发明流体机械的操作的曲线图；图9A-9C示出了根据第二实施例的流体机械的动涡盘，对应图4A-4C；图10A-10C示出了根据第三实施例的流体机械的动涡盘，对应图4A-4C；图11示出了根据第四实施例的流体机械的动涡盘，对应图4C；和图12是流体机械的泵模式和马达模式操作的压力-焓图。
具体实施例方式
(第一实施例)以下参照图1说明本发明的第一实施例。本发明的流体机械10例如用于气体压缩型制冷机，该气体压缩型制冷机用于机动车辆的兰金循环。用于兰金循环的气体压缩型制冷机从内燃机20产生的废热中收集能量，内燃机20产生用于机动车辆的驱动力。另外，在本发明的流体机械10中，由流体机械产生的热被用来执行机动车辆的空调操作。
在图1中，附图标记10指示包括膨胀和压缩装置的流体机械，从而流体机械作为压缩机操作，用于压缩气相制冷剂(被称作泵模式操作)，并作为动力发生器，用于通过将过热蒸汽的流体压力转换为动能来产生机械驱动力(这被称作马达模式操作)。附图标记11表示连接到流体机械10外侧(高压端口110，后面将描述)的热辐射装置，用于通过热辐射冷却制冷剂气体(热辐射装置11也被称作冷凝器)。
附图标记12表示接收器，用于将来自冷凝器11的制冷剂分成气相制冷剂和液相制冷剂。附图标记13是温度依赖型膨胀阀，用于膨胀和减小来自接收器12的液相制冷剂的压力，特别是以等焓的方式减小制冷剂的压力，并控制制冷剂通道的打开程度，从而将被抽吸到流体机械10中的制冷剂的过热程度在流体机械10在泵模式操作下进行操作时将被保持在预定的值。
附图标记14表示热吸收装置(也称作蒸发器)，用于蒸发来自膨胀阀13的制冷剂，从而吸收热量。上述流体机械10、冷凝器11、接收器12、膨胀阀13和蒸发器14构成制冷循环，用于将热量从低温侧传递到高温侧。
加热装置30设置在连接在流体机械10和冷凝器11之间的制冷剂通道中，并且通过使制冷剂与流过加热装置30的发动机冷却水之间进行热交换来加热流过制冷剂通道的制冷剂。三通阀的开关阀21被设置在发动机冷却水回路中，从而冷却水通过热交换装置30的流动被接通或断开。开关阀21通过电子控制单元(未示出)操作。
第一旁路通道31被连接在接收器12和加热装置30之间，从而，当液体泵32被操作时，液相制冷剂将从接收器12流到加热装置30的入口侧。止回阀31a被设置在该第一旁路通道中，从而仅仅允许制冷剂从接收器12流到加热装置30。在该实施例中的液体泵32是电驱动泵，该电驱动泵也通过电子控制单元(未示出)操作。
第二旁路通道33连接在流体机械10的出口侧(低压端口111，后而将描述)和冷凝器11的入口侧之间，止回阀33a被设置在该通道中，从而，仅在流体机械10在马达模式操作下被操作时，制冷剂被允许从流体机械10流向冷凝器11。
止回阀14a被设置在制冷循环中，从而，当流体机械10在泵模式操作下被操作时，制冷剂被允许从蒸发器14的出口侧流向流体机械10的入口侧(低压端口111)。开-关阀34是电磁型的，用于打开和关闭制冷剂循环通道，其中开-关阀34被电子控制单元(未示出)控制。
水泵22循环发动机冷却水，散热器23是热交换器，用于使发动机冷却水和周围空气进行热交换，以冷却发动机冷却水。尽管在该实施例中的水泵22是由发动机20的驱动力驱动的机械型泵，可以用电驱动泵来代替机械型泵22。在图1中省略了用于旁通(绕过)散热器23的旁路通道和用于控制流过散热器23的发动机冷却水的量的阀。
现在，参照图2描述流体机械10。根据本实施例的流体机械10包括膨胀和压缩装置100，用于有选择地膨胀或压缩制冷剂(在该实施例中是气相制冷剂)；电转动装置200，用于在转动力施加到其上时产生电力，并且在电力被施加到其上时产生转动力；电磁离合器300，用于控制(打开和关闭)从发动机20到膨胀和压缩装置100的转动力的驱动链；以及传动装置400，其包括行星齿轮传动，用于在膨胀和压缩装置100、电转动装置200和电磁离合器300之间改变驱动链的路径，并用于增加和减小将被传递的转动速度。
电转动装置200包括定子210和在定子210的空间中转动的转子220，其中绕组被缠绕在定子210上，永磁体被固定到转子220上。当电力被供给定子210时，转子220将被转动，以作为电动机操作，从而驱动膨胀和压缩装置100，而当转动力被施加到转子220上时，其将作为发电机进行操作。
电磁离合器300包括通过V带被连接到发动机20的皮带轮310、电磁线圈320和摩擦板330，摩擦板320将通过在被激励时的电磁线圈320处产生的电磁力移动。当发动机20的转动力被传递到流体机械10时，线圈320将被激励，当转动力的传递被切断时，供应到线圈320的电流被切断。
膨胀和压缩装置100与公知的涡旋式压缩机具有相同的结构，并包括固定到电转动装置200的定子壳体230上的中间壳体101；连接到中间壳体101的固定涡盘102；以及设置在由中间壳体101和固定壳体102限定的空间中的动涡盘103。动涡盘103在该空间中以轨道运动转动，以形成多工作室V。膨胀和压缩装置100还包括高压室104、可操作地连接工作室V和高压室104的通道105和106，以及阀机构107，用于控制通道106的打开和关闭。
固定涡盘102包括基板102a和从基板102a朝向中间壳体101突出的螺旋形涡卷102b，而动涡盘103同样具有基板103a和从基板103a朝向固定涡盘102突出的螺旋形涡卷103b，其中螺旋形涡卷102b和103b互相连接以形成工作室V。当动涡盘103被转动时，工作室V的空间将被膨胀或减小。固定和动涡盘102和103的细节将在后面进一步详细说明。
轴108被中间壳体101可转动地支撑，并设置有内部齿轮403，内部齿轮103是传动装置400的一部分。轴108还设置有偏心轴108a，偏心轴108a从轴108的转动轴线偏离以便作为曲柄臂操作，并经过轴衬103d和轴承103c可操作地连接到动涡盘103。由于轴衬103d可相对于偏心轴108a被略微位移，动涡盘103通过压缩反作用力沿着增加涡卷102b和103b之间的接触压力的方向被位移。
附图标记109表示自旋防止机构，用于防止动涡盘103的自动旋转，并允许其进行轨道运动。当轴108被转动一圈时，动涡盘103以轨道运动绕轴108移动，随着工作室从外侧位置移动到内侧位置，工作室V的空间将减小。这里的自旋防止机构109包括环和一对销。
通道105作为出口端口操作，用于通过连通工作室V和高压室104来泵出加压制冷剂，所述工作室V在泵模式操作期间将达到其最小值，而通道106作为入口端口操作，用于从高压室104将高温和高压制冷剂(即制冷剂的过热蒸汽)引入工作室V，所述工作室V在泵模式操作期间变为其最小值。
高压室104具有通过平滑泵出的制冷剂的波动而均化制冷剂压力的作用。高压端口110形成在形成高压室104的壳体中，端口110被连接到加热装置30和热辐射装置11。
低压端口111被形成在定子壳体230中，用于连通蒸发器14和第二旁路通道33与由定子壳体230和固定涡盘102限定的空间。
排放阀107a和阀制动器107b通过螺栓107c被固定到固定涡盘102的基板102a上，其中阀107a是簧片阀型的止回阀，用于防止泵出的制冷剂从高压室104流回工作室V，制动器107b是一个板，用于限制簧片阀107a的移动。
短管(spool)107d是用于打开和关闭入口端口106的阀，电磁阀107e是控制阀，用于通过打开和关闭背压室107f和高压室104之间的通道或与低压室111连通的空间来控制背压室107f中的压力。弹簧107g设置在背压室107f中，用于沿闭合入口端口106的方向推动短管107d，具有特定流动阻力的孔107h形成在连接高压室104和背压室107f的通道中。
当电磁阀107e被打开时，背压室107f与定子壳体230(低压侧)限定的空间连通，然后背压室107f中的压力将被减少到低于高压室104中的压力，最后短管107d将克服弹簧107g的弹力沿着打开入口端口106的方向移动。由于在孔107h处的压降如此大，以致从高压室104流到背压室107f中的制冷剂的量很小以致可以忽略。
另一方面，当电磁阀107e被关闭时，背压室107f中的压力变得等于高压室104中的压力，然后短管107d将沿着闭合入口端口106的方向移动。如上所述，短管107d、电磁阀107e、背压室107f和孔107h构成先导型电磁阀，用于打开和关闭入口端口106。
传动装置400包括环形内部齿轮403(环齿轮)，具有多个(例如三个)小齿轮402a的行星齿轮架402与环齿轮403啮合，太阳齿轮401与小齿轮402a啮合。
太阳齿轮401内部形成有电转动装置200的转子220，行星齿轮架402一体地固定到轴331上，摩擦板330连接到该轴331上。环齿轮403一体地形成有轴108。
单向离合器500将转动力从皮带轮310传递到轴331，轴承332可转动地支撑轴331，轴承404相对于轴331可转动地支撑太阳齿轮401，即转子220，轴承405相对于轴108可转动地支撑轴331(行星齿轮架402)，轴承108b相对于中间壳体101可转动地支撑轴108。
裂缝密封件333是用于防止制冷剂通过轴331和定子壳体230流出的密封件。
现在参照

本发明的特征部分。
图3A是从电转动装置200看的根据第一实施例的固定涡盘102的俯视平面图，而图3B是传统固定涡盘的俯视平面图。
图4A-4C示出了根据第一实施例的动涡盘103，其中图4A是从电转动装置200看的俯视平面图，图4B是横截面图，图4C是从固定涡盘102看的俯视平面图。图5A-5C示出了传统的动涡盘，分别对应图4A-4C。
如图3A(和3B)所示，固定涡盘102形成有螺旋形涡卷102b，其中螺旋形涡卷102b描绘了一条从固定涡盘的几乎中心到外端部的曲线(渐开线)，从而形成螺旋形空间102c。
片密封件112(密封元件)被设置在形成在螺旋形涡卷102b前端的螺旋槽中。当动涡盘103被装配到固定涡盘102时，螺旋形涡卷103b被容纳在固定涡盘102的螺旋空间102c中，以形成工作室V。固定涡盘102的片密封件112与类似地形成在动涡盘103中的螺旋形空间103e的底表面滑动接触，而设置在螺旋形涡卷103b前端处的片密封件113与固定涡盘102的螺旋空间102c的底表面滑动接触。如上所述，工作室V被气密地密封。
涡卷102b具有内壁和外壁，内壁和外壁中的每个由渐开线形成。在图3A和3B中，附图标记“A”表示涡卷102b的内侧螺旋形壁(渐开线内壁的端部)，而附图标记“B”表示涡卷102b的外侧螺旋形壁(渐开线外壁的端部)。
在传统固定涡盘102中，如图3B所示，片密封件112终止于靠近外侧螺旋壁的端部“B”的部分处，其中附图标记112a表示片密封件112的外端。
在根据第一实施例的固定涡盘102中，如图3A所示，片密封件112被延伸以终止于靠近内侧螺旋壁的端部“A”的部分处。即，本发明的片密封件112比传统固定涡盘的片密封件多伸长大约180度。
如图7A所示，动涡盘103的涡卷103b的外周边与涡卷102b在内侧螺旋壁的端部“A”处接触。当动涡盘103以其轨道运动转动时，涡卷103b的外周边被移动到如图7B和7C所示的位置，最后从固定涡盘102的内侧壁移开，如图7D所示。当动涡盘103被进一步转动时，涡卷103b的外周边再次与固定涡盘102的内侧壁接触，如图7A所示。
如图5A-5C所示，在传统动涡盘103中，盘形基板103a被制成最小化其外形，其中盘形基板103a形成为具有直径D1的几乎盘形的形状，所述直径是沿着连接点“X”和点“Y”的线测量的。点“X”对应于螺旋涡卷103b的端部，而点“Y”对应于螺旋涡卷103b的这样一个点，该点从点“X”向后缠绕180度。
如果图5A-5C所示的传统动涡盘103被装配到如图3A所示的本发明的固定涡盘102中，其中片密封件112比如上所述的传统固定涡盘的密封件长大约180度。依据动涡盘103的轨道运动的旋转角度，片密封件112的端部112a的一定区域将与盘形基板103a脱离开滑动接触。
因此，在传统固定涡盘102中，如图3b所示，片密封件112终止于靠近外侧螺旋壁的端部“B”的点，所述片密封件112比本发明的密封件短大约180度。即，片密封件112(点“B”)的长度比内侧螺旋壁(点“A”)的长度短大约180度。
因此，根据本发明的第一实施例，凸缘部分H(向外延伸部分)形成在盘形基板103a的外周边，如图4A-4C所示，从而片密封件112的端部112a能够在动涡盘103的轨道运动的全部转动角度上总是保持与盘形基板103a的底表面接触。
图6是图4C中用C包围的部分的放大图，其中相对于盘形基板103a的片密封件112的端部112a的偏移(根据动涡盘103的轨道运动作出)被表示。图6示出了当从动涡盘103看时端部112a相对于动涡盘103的偏移。
如图6所示，由片密封件112的端部112a描述的包络线相应于动涡盘103的轨道运动，动涡盘103的外形(尤其是，形成在基板103a的外周边处的凸缘部分H的形状)形成为片密封件112(包括其端部112a)总是与动涡盘103的底面接触。
将被连接到轴108a的动涡盘103的驱动中心被布置在这样的点上，在该点处转动不平衡被最小化。根据该实施例，凸缘部分H的厚度小于基板103a其它部分的厚度，以将转动不平衡保持在最小量，并使动涡盘103重量较轻，如图4B所示。
几乎盘形的基板103a形成有具有直径“D2”的厚部(见图4)，该直径比(图5A或5C中)传统动涡盘的直径“D1”要小。在图4C中，由点划线表示的圆对应具有厚部的基板103a的外周边，因此该圆以外的区域对应凸缘部分H。如图4C所示，涡卷103b的背侧部分地形成有薄凸缘部分H。
现在，将说明如上所述的流体机械的操作。
(空调操作)空调模式是一种操作模式，其中，冷却操作在蒸发器14处执行，制冷剂的热量在冷凝器11处被辐射。在该实施例中，由膨胀和压缩装置100产生的热能(冷却能)利用蒸发器14的吸热效果被用于车辆的冷却和除霜操作。然而，也可以利用冷凝器11处的热能(加热能)用于车辆的加热操作。
在该空调模式中，液体泵32被停止，开-闭阀34被打开，从而制冷循环通过膨胀和压缩装置100进行操作。此外，发动机冷却水通过开关阀21的操作旁路通过加热装置30。制冷剂经膨胀和压缩装置100、加热装置30、冷凝器11、接收器12、膨胀阀13、蒸发器14流动并流回膨胀和压缩装置100。由于发动机冷却水不流过加热装置30，流过它的制冷剂不被加热，其中加热装置30仅作为制冷剂通道操作。
在膨胀阀13处减压的低压制冷剂通过从空气中吸热被蒸发，所述空气将吹入车辆的乘客车厢。蒸发的气相制冷剂被吸入膨胀和压缩装置100并被压缩，然后被压缩的高温制冷剂在冷凝器11处被冷却和冷凝。
尽管在该实施例中氟利昂(HFC134a)被用作制冷剂(工作流体)，但任何在高压侧将被液化的其它制冷剂可被使用(不限于HFC134a)。
(废热收集模式)这是一种操作模式，其中，空调操作被停止，即膨胀和压缩装置100作为压缩装置被停止，作为代替，来自发动机20的废热被收集并被转换为机械能，其中膨胀和压缩装置被作为膨胀装置100操作。
在该操作模式中，液体泵32被操作，开-闭阀34被关闭，装置100作为膨胀装置操作(马达模式操作)。来自发动机20的发动机冷却水借助开关阀21通过加热装置30循环。
在该操作模式中，制冷剂从接收器12流经第一旁路通道31、加热装置30、膨胀装置100、第二旁路通道33、热辐射装置11，并流回接收器12。制冷剂在热辐射装置11中的流动不同于泵模式操作的流动。
如上所述，由加热装置30加热的过热蒸气流入膨胀装置100并在其中膨胀，从而制冷剂的焓将以等熵的方式减小。因此，对应焓减小的电能将被充入电池中。
来自膨胀装置100的制冷剂将在热辐射装置11处被冷却和冷凝，并被充入接收器12中。然后，液相制冷剂将被液体泵32从接收器12抽吸并被泵出到加热装置30。液体泵32在这样的压力下泵出液相制冷剂，以致于在加热装置30处的过热蒸汽不会沿向后的方向流动。
图8是用于上述空调和废热收集模式的流体机械10的操作曲线图。
如上所述，本发明的第一实施例具有如下的优点(1)涡盘外部的密封性能可被提高，从而提高膨胀和压缩装置100的效率，特别是当装置100被作为膨胀装置操作时。
上述优点通过如下方式获得将片(chip)密封件112延伸到固定涡盘102的内侧螺旋壁的端部A，并将动涡盘103的外周边向外延伸，从而片密封件112在动涡盘103的轨道运动期间总是与动涡盘103的表面保持滑动接触。
(2)可进一步抑制流体机械10的尺寸和重量的可能增加。
这一优点通过如下方式获得用包络线形成动涡盘的外形，特别是向外延伸部分(凸缘部分)的外形，所述包络线是由固定涡盘102的片密封件112的外边缘相对描绘的。
(3)当将工作流体抽吸到压缩装置100时，或者当从膨胀装置100排放工作流体时，可能的压力损失将被抑制到较小值。
这是通过增加动涡盘103后的流体通道来实现的。这是由于，动涡盘的厚基板103a的直径被制成小于传统动涡盘的相应直径。
(4)可减小动涡盘103的轨道运动期间的转动重量不平衡，并且，可抑制流体机械10的尺寸和重量的增加。
这是由于，将被连接到轴108a的动涡盘的驱动中心设置在这样的点处，在该点转动非平衡被最小化。
(5)也可以抑制流体机械10的重量的增加。
这是通过如下方式实现的在动涡盘103的外周边处形成凸缘部分H，并且该部分H的厚度小于基板103a的厚度。
(第二实施例)图9A-9C示出了根据第二实施例的动涡盘103，其中图9A是当从电转动装置200看时的俯视平面图，图9B是横截面图，图9C是当从固定涡盘102看时的俯视平面图。
如已经说明的那样，根据图4C示出的第一实施例，涡卷103b的背侧部分地形成有薄凸缘部分H，因为厚部的直径“D2”小于如图5A所示的传统动涡盘的厚部的直径“D1”。
根据第二实施例，如图9A所示，动涡盘103的阴影线区域“I”形成有厚部，从而涡卷103b背侧的所有区域都形成有厚部，且背侧仅有这样一部分形成有凸缘部分H，在该部分的前侧没有形成涡卷。
利用这样的设置，涡卷103b可以被基板103a更牢固地支撑，同时可同样获得重量的节省。
(第三实施例)图10A-10C是根据第三实施例的动涡盘103，其中图10A是从电转动装置200看的俯视平面图，图10B是横截面图，图10C是从固定涡盘102看的俯视平面图。
根据第三实施例，基板103a的厚部被制成与传统动涡盘的相同，从而厚部103a的直径被制成“D1”，如图10A所示。凸缘薄部“T”(向外延伸部分)形成在基板103a的外周边处。第三实施例的动涡盘103的外形与第一和第二实施例的相同，从而片密封件112总是保持与动涡盘103的底表面滑动接触。相应地，在第三实施例中可获得与第一和第二实施例相同的密封效果。
(第四实施例)图11示出了根据第四实施例的动涡盘103，其中图11是从固定涡盘102看的俯视平面图。
根据第四实施例，动涡盘103的基板103a由具有直径“D3”的盘形厚部形成，直径“D3”大于传统动涡盘的直径“D1”，从而动涡盘103的底表面具有足够的面积，以便总是保持与固定涡盘102的片密封件112滑动接触。然而，根据第四实施例，阴影线部分“S”被从基板103a切去，因为阴影线部分“S”不必要保持在基板103a的底表面和固定涡盘102的片密封件112之间的滑动接触。
(其它实施例)在上述第一到第三实施例中，基板的外形(即凸缘部分的外形)优选由包络线形成，该包络线由涡卷102b响应于动涡盘103的轨道移动而描绘，从而设置在固定涡盘102上的片密封件112的所有部分与动涡盘103的底表面保持接触。然而，基板(凸缘部分)的外形不一定由包络线形成。
并且，在上述实施例中，片密封件112被延伸到内侧螺旋壁的端部A。片密封件可被进一步延伸或延伸到中途。
行星齿轮链的传动装置400可以用任何种类的其它传动装置来代替，诸如CVT(无级变速传动)，或不使用皮带的环(toroidal-type)型传动，等等。
尽管在上述实施例中从发动机收集的废热能被膨胀和压缩装置100转换成电能并充入电池中，所收集的能量也可以转换成机械能，例如，转换成飞轮的动能，或由弹簧转换成弹性势能。
所述流体机械不限于用于机动车辆。
权利要求
1.一种涡旋式流体机械，包括壳体(101，102)；转换装置(100)，所述转换装置(100)用于从工作流体收集热能，并通过以等焓方式膨胀加热的气相工作流体而将收集的热能转换为机械转动能，轴(108)，所述轴(108)由壳体(101)可转动地支撑，并具有偏心的轴部分(108a)；动涡盘(103)，所述动涡盘(103)具有盘形基板(103a)和螺旋形涡卷(103b)，动涡盘(103)与偏心轴部分(108a)可操作地连接，以便动涡盘(103)以轨道运动移动；固定涡盘(102)，所述固定涡盘(102)具有基板(102a)和螺旋形涡卷(102b)，以便与动涡盘(103)连接以形成工作室(V)，当动涡盘(103)以其轨道运动转动并且当工作室(V)从固定涡盘(102)的中心朝着向外方向移动时工作室(V)的体积逐渐增加；密封元件(112)，所述密封元件(112)设置在固定涡盘(102)的涡卷(102b)的前端上，密封元件(112)的外端(112a)延伸到靠近固定涡盘(102)的内侧螺旋壁的端部的位置(A)。和向外延伸部分(H，T)，所述向外延伸部分(H，T)形成在盘形基板(103a)的外周边处，从而在动涡盘(103)的轨道运动期间动涡盘(103)的底表面总是完全与密封元件(112)保持滑动接触。
2.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于动涡盘(103)的外形形成有包络线，当动涡盘(103)被转动时，所述包络线通过密封元件(112)的外边缘被相对地描绘在动涡盘(103)的底表面上。
3.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于将被连接到偏心轴(108a)的动涡盘(103)的驱动中心被设置在这样的点处，在该点处动涡盘的转动不平衡被最小化。
4.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于形成在盘形基板(103a)的外周边的向外延伸部分(H)的厚度小于盘形基板(103a)的厚度。
5.根据权利要求1所述的涡旋式流体机械，其特征在于除了其前侧与固定涡盘(102)的涡卷(102b)相对的那些部分外，形成在盘形基板(103a)的外周边的向外延伸部分(H，T)的厚度小于盘形基板(103a)的厚度。
6.一种涡旋式流体机械，包括壳体(101，102)；转换装置(100)，所述转换装置(100)用于从工作流体收集热能，并通过以等焓方式膨胀加热的气相工作流体而将收集的热能转换为机械转动能，轴(108)，所述轴(108)由壳体(101)可转动地支撑，并具有偏心的轴部分(108a)；动涡盘(103)，所述动涡盘(103)具有盘形基板(103a)和螺旋形涡卷(103b)，动涡盘(103)与偏心轴部分(108a)可操作地连接，以便动涡盘(103)以轨道运动移动；固定涡盘(102)，所述固定涡盘(102)具有基板(102a)和螺旋形涡卷(102b)，以便与动涡盘(103)连接以形成工作室(V)，当动涡盘(103)以其轨道运动转动并且当工作室(V)从固定涡盘(102)的中心朝着向外方向移动时工作室(V)的体积逐渐增加；密封元件(112)，所述密封元件(112)设置在固定涡盘(102)的涡卷(102b)的前端上，密封元件(112)的外端(112a)延伸到固定涡盘(102)的内侧螺旋壁的最外侧位置(A)处，在该最外侧位置处依照动涡盘(103)的轨道运动动涡盘(103)的涡卷(103b)的外表面与固定涡盘(102)的涡卷(102b)的内表面接触或脱离接触，其中，盘形基板(103a)的外周边的一部分(H，T)向外延伸，从而动涡盘(103)的底表面在动涡盘(103)的轨道运动期间总是完全与密封元件(112)保持滑动接触。
7.一种涡旋式流体机械，包括壳体(101，102)；转换装置(100)，所述转换装置(100)用于从工作流体收集热能，并通过以等焓方式膨胀加热的气相工作流体而将收集的热能转换为机械转动能，轴(108)，所述轴(108)由壳体(101)可转动地支撑，并具有偏心的轴部分(108a)；动涡盘(103)，所述动涡盘(103)具有盘形基板(103a)和螺旋形涡卷(103b)，动涡盘(103)与偏心轴部分(108a)可操作地连接，以便动涡盘(103)以轨道运动移动；固定涡盘(102)，所述固定涡盘(102)具有基板(102a)和螺旋形涡卷(102b)，以便与动涡盘(103)连接以形成工作室(V)，当动涡盘(103)以其轨道运动转动并且当工作室(V)从固定涡盘(102)的中心朝着向外方向移动时工作室(V)的体积逐渐增加；密封元件(112)，所述密封元件(112)设置在固定涡盘(102)的涡卷(102b)的前端上；和向外延伸部分(H，T)，所述向外延伸部分(H，T)形成在盘形基板(103a)的外周边处，从而在动涡盘(103)的轨道运动期间动涡盘(103)的底表面总是完全与密封元件(112)保持滑动接触。
8.一种涡旋式流体机械，包括壳体(101，102)；转换装置(100)，所述转换装置(100)用于从工作流体收集热能，并通过以等焓方式膨胀加热的气相工作流体而将收集的热能转换为机械转动能，轴(108)，所述轴(108)由壳体(101)可转动地支撑，并具有偏心的轴部分(108a)；动涡盘(103)，所述动涡盘(103)具有盘形基板(103a)和螺旋形涡卷(103b)，动涡盘(103)与偏心轴部分(108a)可操作地连接，以便动涡盘(103)以轨道运动移动；固定涡盘(102)，所述固定涡盘(102)具有基板(102a)和螺旋形涡卷(102b)，以便与动涡盘(103)连接以形成工作室(V)，当动涡盘(103)以其轨道运动转动并且当工作室(V)从固定涡盘(102)的中心朝着向外方向移动时工作室(V)的体积逐渐增加；和密封元件(112)，所述密封元件(112)设置在固定涡盘(102)的涡卷(102b)的前端上，其中，动涡盘(103)的盘形基板(103a)具有的直径足以在动涡盘(103)的轨道运动期间总是保持动涡盘(103)的底表面完全与密封元件(112)滑动接触，和盘形基板(103a)的、在动涡盘(103)的轨道运动期间不接触密封元件(112)的任何部分的外部(S)被切掉。
全文摘要
固定涡盘(102)的密封元件(112)的外端(112a)延伸到靠近固定涡盘(102)的内侧螺旋壁的端部的位置(A)，且向外延伸部分(H)形成在盘形基板(103a)的外周边处，从而在动涡盘的轨道运动期间动涡盘的底表面总是完全与密封元件保持滑动接触。形成在盘形基板的外周边的向外延伸部分的厚度小于盘形基板的厚度，从而可使流体机械的重量减小。
文档编号F25B9/06GK1673490SQ200510056309
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月16日 优先权日2004年3月24日
发明者小川博史, 堀田忠资, 岩波重树, 宇野庆一 申请人:株式会社日本自动车部品综合研究所, 株式会社电装