流体机械、兰金循环及其控制方法

专利名称：流体机械、兰金循环及其控制方法
技术领域：
本发明涉及分离工作流体中的润滑油并将其供给需要润滑部位的流体机械及兰金循环(Rankine cycle)及其控制方法。
背景技术：
以往的流体机械，在由膨胀机、冷凝器、制冷剂泵、蒸气发生器、及油分离装置构成的兰金循环中，具备经由配管将高热源导入油分离装置的油积存部的热交换器(例如，特开昭58-32908号公报)。并且，油积存部中的含有液态制冷剂的油通过控制导入热交换器的高热源的供给量被适当地加热，溶入在油中的液态制冷剂蒸发，从而油分良好的润滑油经由油配管供给膨胀机。
但是，上述以往的油分离技术为了将制冷剂与油分离，需要对适当调整热交换源或高热源的供给量进行控制，因此，构成装置的部件数多，用于设置此装置的空间及成本增多。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种使用于向滑动部供给润滑油的结构及方法简单化的流体机械，兰金循环，及其控制方法。
根据本发明的第一例，流体机械具备流动机构，其压缩或膨胀在循环内循环后被加热而变为气相状态的工作流体；储油机构，其存储将流动机构的滑动面润滑的润滑油；润滑油供给路，其通过工作流体的流动将储油机构中积存的润滑油导入流动机构的滑动部；以及滑动面压力调整机构，其受控制以调整滑动部的滑动面压力。另外，在滑动部的滑动面压力通过滑动面压力调整机构被降低到低于流动机构的正常运转时的状态下，工作流体在内部流动，然后，解除基于滑动面压力调整机构的滑动面压力的降低。
据此，由于通过滑动面压力调整机构对滑动面压力的控制来向滑动部供给润滑油，因此，能够提供简单结构的流体机械以用于向滑动部供给润滑油，而无需复杂的控制。
例如，滑动面压力调整机构具有将流动机构的高压部与低压部连通的连通路开闭的开闭机构。此情况下，当连接流动机构的高压部与低压部的连通路通过开闭机构处于连通状态时，通过使工作液体流动，能够由简单的结构实施滑动面压力的降低，而无需复杂的控制。
或者，流体机械具备使流动机构的高压部与低压部连通的连通路和开闭连通路的开闭机构，在连通路利用开闭机构处于开启的状态下，工作液体在内部流动，然后连通路利用开闭机构关闭。因此，当连接流动机构的高压部与低压部的连通路通过开闭机构处于连通状态时，通过使工作液体流动，能够由简单的结构向滑动部供给润滑油，而无需复杂的控制。
此外，具备将供给储油机构的润滑油从工作流体中分离的分离机构，分离机构可以设置在连通路的下游区域。根据此发明，得到由于在低压区域将油分离而容易控制工作流体的流速及易于实施油分离的流体机械。或者，具备将供给储油机构的润滑油从工作流体中分离的分离机构，分离机构可以设置在连通路的上游区域。因为在高压区域分离油，因此工作流体的体积流量小，能够降低压损，从而当在相同压损条件下设计时，能够将流体机械小型化。
具备将供给储油机构的润滑油从工作流体中分离的分离机构，分离机构可以是利用离心力将工作流体中的润滑油分离的离心式分离装置。此情况下，通过离心式分离装置进行分离，利用离心力使密度小的气体从下游侧流出，比气体密度大的油向外侧飞出滴下，因此能够通过使用旋转机构这样简单的结构来提高油分离的精度。
此外，上述流体机械中，具备控制滑动面压力降低机构的工作，且实行降低滑动部的滑动面压力的滑动面压力降低模式的控制机构，在流动机构起动时，当发动机的冷却水温超过规定温度时，该控制机构可以开始滑动面压力降低模式。此情况下，当发动机的冷却水温超过规定温度时，能够分离出适于润滑的高粘度润滑油，因此提高了防止滑动部磨损的效果，并能够实行浪费少的高效的滑动面压力降低控制。
另外，具备控制滑动面压力降低机构的工作，且实行降低滑动部的滑动面压力的滑动面压力降低模式的控制机构，在流动机构运转时，如果内部流动的工作流体的循环量超过规定量，则该控制机构可以结束滑动面压力降低模式。或者，在发动机停止后，当点火开关开启后的流动机构的起动次数达到规定次数以上时，控制机构不实行滑动面压力降低模式。或者，在自上次停止时起所经过的时间不超过规定时间的情况下，当流动机构被起动时，控制机构可以不实行所述滑动面压力降低模式。
或者，具备控制滑动面压力降低机构的工作，且实行降低滑动部的滑动面压力的第一滑动面压力降低模式及第二滑动面压力降低模式的控制机构。此情况下，在发动机停止后，当点火开关开启后的流动机构的起动次数少于规定次数时，控制机构实行第一滑动面压力降低模式，当达到规定次数以上时，实行第二滑动面压力降低模式，其在内部流动的工作流体的循环量少于第一滑动面压力降低模式。因此，能够实行浪费少的高效的滑动面压力降低控制。
在自上次停止时起所经过的时间超过规定时间的情况下，当流动机构被起动时，控制机构实行第一滑动面压力降低模式，在未超过规定时间的情况下，当所述流动机构被起动时，实行第二滑动面压力降低模式，其在内部流动的所述工作流体的循环量少于所述第一滑动面压力降低模式。
根据本发明的第二例，具备泵，其压送工作流体；加热器，其将通过泵压送的工作流体加热并成为气相状态；膨胀机，其通过使从加热器中流出的工作流体膨胀，产生驱动力；冷凝器，其冷凝从膨胀机中流出的工作流体；储油机构，其存储将膨胀机的滑动面润滑的润滑油；润滑油供给路，其通过工作流体的流动将储油机构中积存的润滑油导入膨胀机的滑动部；滑动面压力调整机构，其调整滑动部的滑动面压力；以及控制机构，其控制泵及滑动面压力调整机构的工作。此外，在通过滑动面压力调整机构将滑动部的滑动面压力降低到低于膨胀机正常工作时的状态下，控制机构使泵工作，然后，停止基于滑动面压力调整机构的滑动面压力的降低。此情况下，由于通过滑动面压力调整机构对滑动面压力的控制来向膨胀机的滑动部供给润滑油，因此，无需对向滑动部供给润滑油实行复杂的控制。
或者，滑动面压力调整机构也可以具有将连通膨胀机的高压部与低压部的连通路开闭的开闭机构。此情况下，当连接膨胀机的高压部与低压部的连通路通过开闭机构处于连通状态时，通过泵工作使工作液体流动，由此能够以简单的结构实施滑动面压力的降低，而无需复杂的控制。
根据本发明的第三例，兰金循环具备储油机构，其存储润滑膨胀机的滑动面的润滑油；润滑油供给通路，其通过工作流体的流动将储油机构中积存的润滑油导入膨胀机的滑动部；连通路，其使膨胀机的高压部与低压部连通；开闭机构，其开闭连通路；以及控制机构，其控制泵及开闭机构的工作。此外，控制机构在通过开闭机构使连通路处于开启状态时使泵工作，然后，通过开闭机构将连通路关闭。此情况下，当连接膨胀机的高压部与低压部的连通路通过开闭机构处于连通状态时，使工作液体流动，由此可以以简单的结构实施滑动面压力的降低，而无需复杂的控制。
根据本发明的第四例，流体机械的控制方法包括下述步骤在使滑动部的滑动面压力降低的状态下使工作流体流动，由此将润滑油导入流动机构的滑动面的第一步骤；和停止滑动面压力降低的第二步骤。因此，能够提供无需为防止滑动部的磨损和烧结而进行的复杂控制的流体机械的控制方法。此外，能够防止流体机械的滑动部的磨损和烧结，确保产品寿命。
例如，第一步骤可以是连通流动机构的高压部与低压部，并使工作流体流动的步骤，第二步骤可以是切断流动机构的高压部与低压部连通的步骤。
根据本发明的第五例，流体机械的控制方法包括下述步骤在流动机构的高压部与低压部通过连通路连通的状态下，使工作流体流动，由此将润滑油导入滑动部的滑动面的第一步骤；和关闭流通路的第二步骤。因此，能够提供在无需复杂控制的情况下与向滑动部供给润滑油以及向正常发电运转转移相伴随的控制方法。
例如，在第二步骤中，当检测润滑油供给滑动部的滑动面的润滑油检测条件被满足时，可以停止滑动面压力的降低，或者关闭连通路。此情况下，通过采用适当的润滑油检测条件，能够更可靠地实行与滑动面压力降低相关的控制或连通路的连通控制，此外，能够降低用于多余的油分离的控制。
根据本发明的第六例，兰金循环的控制方法包括下述步骤在使膨胀机的滑动部的滑动面压力降低的状态下使泵工作，通过工作流体的流动，将润滑油导入膨胀机的滑动面的第一步骤；和停止滑动面压力降低的第二步骤。由此，能够防止兰金循环起动时的膨胀机滑动部的磨损和烧结，从而确保产品寿命。例如，第一步骤是使膨胀机的高压部与低压部连通，并使泵工作的步骤，第二步骤是切断膨胀机的高压部与低压部连通的步骤。
根据本发明的第七例，兰金循环的控制方法包括下述步骤在膨胀机的高压部与低压部通过连通路连通的状态下，使泵工作，通过工作流体的流动，将润滑油导入膨胀机的滑动面的第一步骤；和关闭流通路的第二步骤。由此，能够提供无需复杂控制的兰金循环的控制方法，其可向滑动部供给润滑油，并同时向正常发电运转转移。


图1是示出本发明第一实施方式的系统整体的示意图；图2是示出第一实施方式的制冷剂泵一体型的膨胀发电机的结构的剖面图；图3是示出第二实施方式的制冷剂泵一体型的膨胀发电机的结构的剖面图；图4是示出第1及2实施方式中的控制机构所执行的兰金循环或流体机械的运转控制方法的流程图；图5是示出第1及2实施方式中的控制机构所执行的兰金循环或流体机械的另一运转控制方法的流程图；图6是示出第三实施方式的制冷剂泵一体型的膨胀发电机的结构的剖面图；图7是示出第四实施方式的制冷剂泵一体型的膨胀发电机的结构的剖面图；图8是示出第3及4实施方式中的控制机构所执行的兰金循环或流体机械的运转控制方法的流程图；图9是示出第1、2、3及第4实施方式的各自的控制机构所执行的第五实施方式的兰金循环或流体机械的运转控制方法的流程图；
图10是示出第1、2、3及第4实施方式的各自的控制机构所执行的第六实施方式的兰金循环或流体机械的另一运转控制方法的流程图。
具体实施例方式
(第一实施方式)本实施方式作为本发明的流体机械的一示例，采用制冷剂泵一体型的膨胀发电机(以下称作泵膨胀发电机)100来进行说明。此泵膨胀发电机100用于由车辆用的冷冻循环30的冷凝器32及气液分离器33共用的兰金循环中。泵膨胀发电机100的结构为，由作为流动机构的膨胀机110、被膨胀机110驱动的作为被驱动部的电动机及作为发电机的电动发电机120、以及制冷剂泵130一体形成。
以下，根据图1、图2、图4及5对本实施方式进行说明。图1示出整体系统结构。冷冻循环30在空调中用于将低温侧的热量向高温侧移动以进行制冷和制热，并由压缩机31、冷凝器32、气液分离器33、减压器34、及蒸发器35顺次环状连接而形成。
压缩机31依靠经由驱动带12、滑轮31a、电磁离合器31b传递的车辆发动机10的驱动力工作，并将冷冻循环30内的制冷剂压缩为高温高压。冷凝器32是对在压缩机31中压缩为高温高压的制冷剂进行冷却，从而使之凝结液化的热交换器。气液分离器33是将在冷凝器32中凝结的制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂，并使液相制冷剂流出的接收器。此外，风扇32a将车室外空气作为冷却风供给冷凝器32。
减压器34是使在气液分离器33分离的液相制冷剂减压膨胀的膨胀阀。蒸发器35作为使由减压器34减压的制冷剂蒸发，从而发挥吸热作用的热交换器，其被设置在空调壳30a内。于是，由送风机35a送入到空调壳30a内的外部空气或者内部空气通过蒸发器35的周围被冷却后，作为空调风供给车室内。
兰金循环40从发动机10生成的热量中回收作为膨胀机110生成的驱动力的能量，在冷冻循环30中，共用冷凝器32和气液分离器33。兰金循环40具有迂回流通冷凝器32和气液分离器33的旁通流路41，该旁通流路41从靠近气液分离器33起顺次具备制冷剂泵130、加热器42、以及膨胀机110，进而，膨胀机110与冷凝器32连接。
制冷剂泵130将兰金循环40中的作为工作流体的制冷剂向加热器42侧压送而使其循环。兰金循环40内的制冷剂与冷冻循环30内的制冷剂相同。加热器42是热交换器，其通过在制冷剂泵130压送来的制冷剂和在发动机10内设置的温水回路20内循环的发动机冷却水(温水)之间进行热交换来加热制冷剂，形成过热蒸汽制冷剂。
在温水回路20中设有使发动机冷却水循环的电动式的水泵21、在发动机冷却水与外部气体间进行热交换从而使冷却水冷却的散热器22、以及将发动机冷却水作为加热源来对空调空气进行加热的加热芯23。此外，在散热器22中设有散热器旁通流路22a，借助于根据发动机冷却水的温度而开闭阀部的恒温器22b来对通过散热器22的发动机冷却水流量进行调整。加热芯23与蒸发器35一起设置在空调壳30a内，空调空气通过蒸发器35和加热芯23而被调整到成员设定的温度。
膨胀机110在从加热器42流出的过热蒸气制冷剂的膨胀的作用下产生驱动力。通电控制回路50控制冷冻循环30、兰金循环40内的各种设备的工作，并具有转换器(inverter)51及作为控制机构的控制设备52。转换器51与控制设备52两者之间可以接收控制信号。
转换器51控制电动发电机120的工作，当使电动发电机120作为电动机工作时，该转换器51控制车辆用的电池供给电动发电机的电力。此外，转换器51把握电池11的充电状态，当电动发电机120在膨胀机110的驱动力的作用下作为发电机工作时，转换器51将发出的电力充给电池11。
控制设备52控制转换器51的工作，且一并控制当使冷冻循环30及兰金循环40工作时的电磁离合器、风扇32a、膨胀机110内的均压阀117等。此外，控制设备52上连接有例如点火开关53这样的电源开关，如果切断点火开关53，则停止电池11的电力供给，控制设备52自然停止工作，转换器51、冷冻循环30、及兰金循环40的工作也停止。
接下来，参照图2对泵膨胀发电机100的结构进行说明。同轴连接膨胀机110、电动发电机120、及制冷剂泵130来一体形成泵膨胀发电机100。
膨胀机110为涡旋式压缩机构，具体而言，形成在膨胀机壳111的内部，且具有作为高压部的高压室114、流入端口115、固定涡管112、作为滑动部的回旋涡管113、作为低压部的低压室113e、以及作为开闭机构的均压阀117等。膨胀机壳111由前壳体111a，固定涡管112的外周部、以及轴壳111b依次连接形成。
高压室114为对应高压部的空间部，形成在前壳体111a和固定涡管112的基板部112a之间，以吸收流入此处的来自加热器42的高温高压的制冷剂，即过热蒸气制冷剂的脉动。此外，在高压室114还设有连接加热器42的高压端口111c。
流入端口115是以在固定涡管112的基板部112a的中心部形成孔的方式设置的端口。流入端口115是使由固定涡管112及回旋涡管113形成的工作室V中的体积最小的工作室V和高压室114连通的端口，导入高压室114的过热蒸气制冷剂经由流入端口115导入工作室V中。
固定涡管112具有板状的基板部112a及由基板部112a向回旋涡管113侧突出的涡旋状的齿部112b。回旋涡管113具有与滑动部对应、并与齿部112b接触啮合的涡旋状的齿部113b，及该齿部113b形成的基板部113a。在两齿部112b、113b接触的状态下，通过回旋涡管113的回旋，使两涡管112、113形成的工作室V的体积扩大，缩小。
高压室114和回旋涡管113被固定涡管112的基板部112a隔开。此外，在回旋涡管113和轴壳111b之间夹有滑动板113c，该滑动板113c作为有助于回旋涡管113的平滑回旋转动的滑动部。
回旋涡管113上连接轴118。即，轴118可旋转地被轴壳111b上固定的轴承118b支撑，并形成为在一侧的长度方向的端部具有相对于旋转中心轴偏心的曲柄部118a的曲柄轴。并且，该曲柄部118a经由轴承113d与回旋涡管113连接。
此外，在回旋涡管113与轴壳111b之间设有防止自转机构119。防止自转机构119在轴118旋转一周期间里，使回旋涡管113围绕曲柄部118a旋转一周。因此，如果轴118旋转，则回旋涡管113不自转地围绕轴118的旋转中心公转回旋。并且，工作室V的体积随着来自电动发电机120的驱动力、即随着轴118的旋转，并利用来自加热器42的过热蒸气制冷剂的膨胀而发生扩大，使得从回旋涡管113的中心侧向外经侧位移。
回旋涡管113的齿部113b的外周侧与固定涡管112的外周侧之间的空间形成低压室113e，该低压室113e中流入膨胀成为低压的制冷剂。
从膨胀机110连接在冷凝器32上的低压端口121a设置在电动发电机121的上方且靠近制冷剂泵130。在低压端口121a的相反侧的电动机壳121的侧方设有作为流体通路的喷出气体通路111d，该喷出气体通路111d从膨胀机110的两涡管112、113的低压侧，换言之，从涡管的外周侧向上方伸长，并与电动机壳121内的上部相连。因而，低压端口121a与膨胀机110的低压侧(涡管的外周侧)之间通过喷出气体通路111d与电动机壳121内的空间连通。
均压阀117是开闭连通路116的开闭机构，该连通路116连通高压室114和低压室113e。此处，连通路116形成为贯通孔，该贯通孔在固定涡管112的基板部112a的外周侧贯通，使得绕过工作室V直接连通高压室114和低压室113e。调整控制诸如滑动板113c等的滑动部的滑动面压力的滑动面压力调整机构至少由均压阀117构成。
均压阀117包括在背压室117b一侧夹有弹簧117c的阀体117a；具有规定的通路阻力，连通背压室117b和高压室114的作为阻力机构的缩径孔117d；与背压室117b侧连通，通过开关低压室113e一侧来对背压室117b内的压力进行调整的电磁阀117e。
电磁阀117e的开闭通过来自控制设备52的例如通电、断电的电气信号来进行控制。在本实施方式中，如果切断控制设备52向电磁阀117e的通电，则电磁阀117e处于开启状态。并且，背压室117b与低压室113e连通，通过背压室117b的压力向低压室113e一侧释放，使背压室117b的压力低于高压室114，从而，在高压室114一侧的压力的作用下，阀体117a以压缩弹簧117c的方式产生位移，在阀体117a与固定涡管112的基板部112a之间生成间隙，连通路116被打开。这样，均压阀117具有了旁通阀的功能，以使制冷剂绕过工作室V在高压室114和低压室113e之间流动。
并且，如在兰金循环40启动时等打开连通路116的状态下使制冷剂循环，虽然配管中残留的液态制冷剂返回到制冷剂加热机和膨胀机110的入口之间，但是因为连通路116打开，因此其大半通过连通路116侧。虽然制冷剂的一部分流入工作室V，但是由于几乎没有压差，负荷很小，因此能够防止损坏滑动部。如果进一步继续运转，则制冷剂完全蒸发并返回。
相反地，如果控制设备52向电磁阀117e通电，则电磁阀117e呈关闭状态。于是，背压室117b与低压室113e之间的连通关闭，高压室114的压力经由缩径孔117d作用于背压室117b，通过弹簧117c的弹力，阀体117a向基板部112a一侧发生位移，从而阀体117a与基板部112a之间没有间隙，连通路116被关闭。
作为本发明的被驱动部或旋转电机机构的电动发电机120由定子122及在定子122内旋转的转子123组成，并被收纳在固定在轴壳111b上的电动机壳121内。定子122是缠绕了绕组的定子铁芯，并固定在电动机壳121的内周面上。转子123为埋置有永久磁铁的磁体转子，并固定在转子轴124上。转子轴124的一端与膨胀机110的轴118连接，另一端的直径变细，并与制冷剂泵130的泵轴132连接。
于是，电动发电机120在兰金循环40启动时，从电池11经由转换器51向定子122供电，由此使转子123旋转，从而作为驱动膨胀机110以及制冷剂泵130的电动机工作。此外，电动发电机120如果被输入通过膨胀机110膨胀时产生的驱动力使转子123旋转的转矩，则驱动制冷剂泵130，并且当膨胀机110产生的驱动力超过制冷剂泵130用的驱动力时，作为产生电力的发电机工作。得到的电力经由转换器51向电池11充电。
制冷剂泵130为旋转柱塞型泵，设置在电动发电机120的与膨胀机相反一侧，并被收纳在固定在电动机壳121上的泵壳131内。此外，制冷剂泵130具有在泵壳131内形成的汽缸133a、转子134等。汽缸133a以在汽缸体133的中心部形成横断面为圆型的孔的方式设置。
泵轴132与电动机轴124连接，由固定在夹住汽缸体133的端板137上的轴承132b、132c可旋转地支撑。在泵轴132上形成相对该泵轴132偏心的圆形的凸轮部132a，在该凸轮部132a的外周侧装有扁平圆筒状的转子134。转子134的外径设定为小于汽缸133a的内径，并插入到汽缸133a内，转子134利用凸轮部132a在汽缸133a内公转。
此外，在转子134的外周部设有叶片(vane)135，该叶片135在转子134的半径方向上可滑动，并被压向中心侧与转子134相抵接。在汽缸133a内，由转子134及叶片135包围的空间形成泵工作室P。
在汽缸体133中设有靠近叶片135、且夹着该叶片135与汽缸133a内连通的制冷剂流入部133b、及制冷剂流出部(未图示)。制冷剂流入部133b与贯通泵壳131的吸入端口131a连接。制冷剂流出部经由喷出泵133c与在泵壳131和汽缸体133或和端板137之间形成的高压室136连通。高压室136与在泵壳131的电动发电机120一侧的侧壁上形成的喷出端口131b相连。
在该制冷剂泵130中，制冷剂通过转子134的公转由吸入端口131a、制冷剂流入部133b流入泵工作室P，并经由制冷剂流出部、喷出阀133c、高压室136从喷出端口131b喷出。
泵膨胀发电机100在其内部积存与作为工作流体的制冷剂同时循环的润滑油，还具有用于提高该润滑油的粘度并供给滑动部的分离机构。
该分离机构由以下的从工作流体中分离润滑油的各结构要素构成。即，在通过均压阀117使连通高压室114与低压室113e的连通路116处在连通的状态下，如果使作为工作流体的过热蒸气制冷剂在循环内循环，则该工作流体的大半通过喷出气体通路111d，利用在流速降低的同时与电动机壳121内的内壁面相碰，使润滑油从制冷剂中分离。如此分离的润滑油利用其自重下降，通过电动发电机120的定子122和转子123的绕组，积存在作为储油机构的油积存部101中。
油积存部101设在膨胀机110的上方、电动发电机120的下方，并用于积存从制冷剂中分离的润滑油。该油积存部101在轴壳111b中形成为挖出的槽状部，该槽状部低于电动发电机120的定子122的下端，即，靠近作为膨胀机110的滑动部的滑动板113c一侧。
油积存部101与滑动板113c之间形成间隔部101a，该间隔部101a的壁厚比轴壳111b整体的壁厚薄。并且，在间隔部101a上形成作为连通油积存部101的底部与滑动板113c的上侧之间通路的油通路102。油通路102是润滑油供给路，用于使油积存部101中积存的润滑油遍及诸如作为滑动部的滑动板113c等循环必要的部位。
此外，在一体化形成的轴118、电动机轴124、泵轴132的内部形成作为连通曲柄部118a的长度方向的端部与凸轮部132a的外周部之间通路的轴通路103。并且，在轴通路103内的靠近凸轮132a的外周部的位置处设有作为具有规定的通路阻力的阻力机构的节流孔(orifice)104。
接下来，参照图4所示的流程图，对在本实施方式中的泵膨胀发电机100的运转控制中的顺序进行说明。
首先，控制设备52在步骤S100判断发电请求，换言之，对是否允许兰金循环工作进行判断。此处，发电请求根据转换器51掌握的电池11的充电状态进行判断，如果当前的充电量在规定充电量以下，则判断为有发电请求。控制设备52如果在步骤S100中判断为有发电请求，则打开作为旁通阀的电磁阀117e。具体地，切断向电磁阀117e的通电，通过电磁阀117e的打开，使阀体117a向背压室117b一侧滑动，从而打开连通路116(以上为步骤S110)。
然后，控制设备52使电动发电机120作为电动机工作，在电动发电机120的作用下，制冷剂泵130、膨胀机110工作，启动兰金循环40，进入制冷剂循环模式(步骤S120)。然后，制冷剂通过制冷剂泵130而被从气液分离器33中吸引并被压送到加热器42，之后流入膨胀机110中。此时，因为流通路116为开启状态，所以制冷剂绕过工作室V从高压室114直接流入低压室113e，并通过电动机壳121内的喷出气体通路111d从低压端口121a流出，进而经由冷凝器32到达气液分离器33。如果进一步持续运转，则制冷剂完全蒸发并返回。
在步骤S130中，如果控制设备52判断在制冷剂泵130的工作之后经过了预先设定的规定时间，则进行关闭均压阀117的处理。具体地，向电磁阀117e通电使电磁阀117e关闭，由此，使阀体117a向基板部112a一侧滑动，从而关闭连通路116(以上为步骤S140)。
检测经过了该规定时间时，即为满足了润滑油检测条件的时候，该润滑油检测条件为检测在制冷剂中含有的润滑油分离并供给以滑动板113c为首的滑动部。此外，该规定时间也是润滑油返回需要润滑的滑动部所需要的时间，其由实际机器验证、仿真等得到，可预先存储在控制设备52中。
这样，通过关闭连通路116，高压室114与低压室113e之间生成压差，流入膨胀机110的制冷剂依次流过原来的高压室114、流入端口115、工作室V、低压室113e。接下来，在步骤S150中，控制设备52在进行伴随发电量控制的正常发电运转后，结束一系列的控制。
即，通过加热器42加热的高温高压的过热蒸气制冷剂被导入膨胀机110的工作室发生膨胀，如果通过过热蒸气制冷剂的膨胀使回旋涡管113发生回旋，则与回旋涡管113连接的电动发电机120、制冷剂泵130开始工作。
此处，膨胀机110的驱动力如果超过用于驱动制冷剂泵13的驱动力，则电动发电机120作为发电机工作，控制设备52将电动发电机120发出的电力经由转换器51向电池11充电。在膨胀机110中结束膨胀且压力降低的制冷剂依次在冷凝器32、气液分离器33、旁通流路41、制冷剂泵130、加热器42、膨胀机110中循环，从而在兰金循环40中循环。
在上述的一系列的控制过程中，制冷剂中含有的润滑油通过所述的分离机构持续从制冷剂中分离。特别是在利用均压阀117使连通路116处于开启状态下，换言之，在高压室114与低压室113e的压差小，或者几乎没有压差的状态下，由于润滑油从制冷剂(工作流体)中分离，因此，可以在不对滑动板113c等滑动部造成损坏的情况下向滑动部提供需要的润滑油。
具体地，当过热蒸气制冷剂从喷出气体通路111d流入电动发电机121内时，因为流路扩大，因此流速降低，润滑油从制冷剂中分离出来，通过电动发电机120的定子122和转子123的绕组，或者部材间的间隙，依靠其自重落下，并积存在最下部的油积存部101中。油积存部101中积存的润滑油受到来自高温部(高压侧区域)的膨胀机110的工作室V或高压室114的热影响而被加热。
润滑油通过该加热，润滑油中含有的制冷剂蒸发，润滑油的粘度提高。例如，从在约80℃下工作的膨胀机110中膨胀喷出的制冷剂，在25℃的外部气温下，状态变为1.0MPa、45℃左右。在此状态下，因为制冷剂的约40％(质量比率)溶入润滑油中，所以润滑油的粘度降到2cst左右。但是如果将润滑油加热到约60℃，则制冷剂的一半以上蒸发，粘度上升到7cst左右，从而变为适于膨胀机110润滑的粘度。
进而，在油积存部101中被加热且粘度提高的润滑油利用其自重流过油通路102落下，并被膨胀机110与制冷剂泵130之间的压力差吸引，到达作为膨胀机110滑动部的滑动板113c、轴承113d处，并经由轴通路103，从制冷剂泵130的转子134抵达轴承132b、132c。抵达轴承132b、132c的润滑油再度从泵工作室P溶入制冷剂泵130中的液态制冷剂，从而在兰金循环40内再度循环。
在轴通路103内流通的润滑油利用节流孔104进行调整。即，在节流孔104的阻力允许润滑油的流通的同时，大量的制冷剂不会由电动机壳121通过轴通路103直接抵达制冷剂泵130。
此外，对于图4所示的控制方法，对将步骤S130变更为如图5所示的步骤S131的流体机械的另一运转控制方法进行说明。此情况下，控制设备52在执行上述步骤S120的处理后，在步骤S131中，在制冷剂泵130工作后，如果判断已经计数了预先规定的制冷剂流量的循环，则进行关闭均压阀117的处理。具体地，通过向电磁阀117e通电使电磁阀117e关闭，由此使阀体117a向基板部112a一侧滑动，关闭流通路116(以上为步骤S140)。
检测出已经计量了该规定的制冷剂流量的循环时，即为满足了检测出制冷剂中含有的润滑油分离并供给以滑动板113c为首的滑动部的润滑油检测条件的时候。此外，该规定制冷剂流量也是润滑油返回需要润滑的滑动部所需要的循环流量，其由实机验证、仿真等得到，并预先存储在控制设备52中。
在控制均压阀117的开度以使高压室114与低压室113e完全等压的情况下，膨胀机110过度膨胀，即工作室V的吸入部和喷出部的压力虽然相同，但其中间的空间相对于吸入引起压力降低。此情况下，涡管的固定侧和运行侧被吸住，齿前侧受到载荷，从而使密封材料的片密封负荷提高，恐怕会受到损坏。因此，不经过工作室V的、高压室114与低压室113e之间的连通路116对于完全均压的开度带来压力损失，这样在油回收运转中会产生微小的压差，从而能够防止涡管的齿前侧受到负荷。
这样，在本实施方式的兰金循环40和流体机械中，在通过由均压阀117等构成的滑动面压力调整机构使滑动板113c和轴承113d等滑动部的滑动面压力处于比正常运转时降低的状态下，使工作流体流动，然后解除基于滑动面压力调整机构的滑动面压力的降低。
由此，因为基于滑动面压力调整机构对滑动面压力的控制来向滑动部供给润滑油，所以不需要复杂的控制，能够提供结构简单的装置。且能够防止兰金循环40起动时的烧结，确保产品寿命。
此外，本实施方式的兰金循环40和流体机械具备连通高压室114与低压室113e的连通路116以及开闭连通路116的均压阀117，在连通路116通过均压阀117处于开启状态时，工作流体在内部流动，然后连通路116通过均压阀117关闭。根据该结构，可以用简单的结构向滑动部供给润滑油，而不需要复杂的控制。
此外，分离机构也可以设在连通路116的下游区域。此情况下，因为在低压区域使油分离，因此能够得到易控制工作流体的流速及易实施分离的兰金循环或流体机械。
此外，在本实施方式的兰金循环中，由膨胀机110驱动的被驱动部优选由作为旋转电机机构的电动发电机120构成，且膨胀机110与电动发电机120一体化形成。在采取该结构的情况下，能够将构成流体机械的空间小型化。此外，可以利用电动发电机的旋转力进行油的分离。
此外，在兰金循环中，可以将使工作流体循环的制冷剂泵130在膨胀机110的工作流体喷出侧与膨胀机110一体化设置，从而利用膨胀机110与制冷剂泵130之间的压差来吸引通过分离机构分离的润滑油，并将其导入膨胀机110的滑动板113c等的滑动部中。此情况下，能够使用于构成具有制冷剂泵130的流体机械的空间小型化。
本实施方式的兰金循环的控制方法包括在降低滑动板113c等的滑动面压力的状态下使工作流体流动，由此将润滑油导入滑动面的第一步骤、和停止滑动面压力降低的第二步骤。根据该控制，能够提供不需复杂控制的兰金循环的控制方法。并能够防止在兰金循环起动时的膨胀机滑动部的磨损或烧结，从而确保产品寿命。第一步骤也可以是在膨胀机110的高压室114与低压室113e连通的状态下使工作流体循环的步骤，第二步骤也可以是切断高压室114与低压室113e连通的步骤。
此外，本实施方式的兰金循环的控制方法包括在膨胀机110的高压室114与低压室113e连通的状态下，利用制冷剂泵130使工作流体循环，通过使工作流体流动将润滑油导入滑动面的第一步骤、和闭锁高压室114与低压室113e的连通的第二步骤。根据该控制方法，能够提供无需复杂控制的兰金循环的控制方法。
本实施方式的流体机械的控制方法包括在降低滑动板113c等的滑动面压力的状态下使工作流体流动，由此将润滑油导入滑动面的第一步骤、和停止滑动面压力降低的第二步骤。根据该控制，通过执行该两个步骤，能够提供无需复杂的控制的流体机械的控制方法。并能够防止滑动板113c等的磨损和烧结，从而确保产品寿命。例如，第一步骤可以为在高压室114与低压室113e连通的状态下使工作流体循环的步骤，第二步骤可以为切断高压室114与低压室113e的连通的步骤。
此外，本实施方式的流体机械的控制方法包括在高压室114与低压室113e连通的状态下，使工作流体循环的同时使工作流体流动，由此将润滑油导入滑动面的第一步骤、和将高压室114与低压室113e的连通闭锁的第二步骤。根据该控制方法，能够提供无需复杂控制的润滑油的分离技术。
此外，在兰金循环或者流体机械的控制方法中，当检测润滑油已向滑动部(例如滑动板113c)供给，满足润滑油检测条件时，可以控制闭锁高压室114与低压室113e的连通，停止滑动面压力的降低。在采用此控制的情况下，通过适当确定的润滑油检测条件的检测，能够更加可靠地利用均压阀117对连通路116的连通进行控制，并能降低无效的油分离控制的实行。
此外，上述的润滑油检测条件优选在滑动面压力的降低开始后、或者连通路116连通后经过了规定时间进行。在采用此检测条件的情况下，通过在控制中采用由实机验证、仿真等得到的规定时间，能够更加可靠地将分离的润滑油供给滑动部。
此外，上述的润滑油检测条件也可以被设定为工作流体的循环量达到了规定量。在采用此检测条件的情况下，将由实机验证、仿真等得到的用于向滑动部供给所需润滑油的工作流体的规定循环量预先存储在控制装置中，并在控制中使用，由此能够更加可靠地将必要量的润滑油供给润滑部。
(第二实施方式)参照图3、图4对本实施方式的流体机械进行说明。图3是示出本实施方式的制冷剂泵一体型的膨胀发电机(以下称为泵膨胀发电机100A)的结构的剖面图。图4是示出第一实施方式中说明的泵膨胀发电机100的运转控制过程的流程图，本实施方式的泵膨胀发电机100A的运转控制也基于该流程图。
如图3所示，本实施方式中的泵膨胀发电机100A相对于所述的第一实施方式的泵膨胀发电机100的不同结构在于电动发电机120A具备作为分离机构的利用离心力将制冷剂中的润滑油分离的离心式分离装置144。其他各部分的结构、工作、及控制与第一实施方式的泵膨胀发电机100相同。
在低压端口121a相反侧的电动机壳121的侧方设有作为流体通路的第一喷出气体通路140，其从膨胀机110的两涡管112、113的低压侧，换言之，从涡管的外周侧向上方伸长，并与电动机壳121内的上部连接。在第一喷出气体通路140的下游区域设有第二喷出气体通路141，在此通路内设置离心式分离装置144。第一喷出气体通路140与第二喷出气体通路141利用间隔壁143形成第一喷出气体通路140在外侧，第二喷出气体通路141在内侧，且相互连通的环状流路。
第二喷出气体通路141内的离心式分离装置144具有断面形状为环状的环状部。作为工作流体的过热蒸汽制冷剂流入该环状部内通路145，其中密度大的润滑油利用离心力回旋并在外壁处形成液滴，依靠重力落下，从而流过油流出路142而积存在油积存部101中。密度低的气体由环状部内通路145流出，进而通过下游的在上方设置的第三喷出气体通路147并由低压端口121a流出，然后经过冷凝器32抵达气液分离器33。
此外，在油积存部101中被加热且粘度提高的润滑油利用其自重流过油通路102落下，被膨胀机110与制冷剂泵130之间的压力差吸引，到达作为膨胀机110滑动部的滑动板113c、轴承113d处，并经由轴通路103，从制冷剂泵130的转子134抵达轴承132b、132c。此后的润滑油的流动与第一实施方式相同。
这样，本实施方式的兰金循环或流体机械中的分离机构优选由利用离心力将工作流体中的润滑油分离的离心式分离装置144来构成。在采用该结构的情况下，由于利用离心力使密度小的气体向下游侧流出，比气体密度大的油向外侧飞出并滴下，因此，能够通过利用了旋转机构的简单结构来提高油分离的精度。
(第三实施方式)参照图6、图8对本实施方式的流体机械进行说明。图6是示出本实施方式的制冷剂泵一体型的膨胀发电机(以下称为泵膨胀发电机100)的结构的剖面图。图8是示出本实施方式的泵膨胀发电机100的运转控制方法的流程图。
如图6所示，本实施方式中的泵膨胀发电机100相对于所述第一实施方式的、图2所示的泵膨胀发电机100的不同结构在于具有作为油检测机构的油传感器148，其检测油积存部101中是否有润滑油。其他各部分的结构及工作与第一实施方式的泵膨胀发电机100相同。
本实施方式的泵膨胀发电机100的运转控制方法相对于图4所示的控制方法的不同之处在于，将步骤S130变更为图8所示的步骤S132。此时，执行上述步骤S120的处理后，在步骤S132中，制冷剂泵130工作后，控制设备52判断油传感器148是否对润滑油进行了检测。如果判断检测了润滑油，则认为已经向滑动部供给了润滑油，从而控制设备52进行关闭均压阀117的处理。具体地，通过向电磁阀117e通电使电磁阀117e关闭，由此，阀体117a向基板部112a一侧滑动，从而关闭连通路116(以上为步骤S140)。
并且，利用油传感器148检测润滑油之时即为满足了润滑油检测条件之时，所述润滑油检测条件对将制冷剂中含有的润滑油分离并供给以滑动板113c为首的滑动部进行检测。
这样，本实施方式的兰金循环或流体机械优选具有检测油积存部101或滑动面上是否有润滑油的油检测机构148，此外，作为上述润滑油检测条件，优选检测油积存部101或滑动面上存在的润滑油。在采用该结构或控制方法的情况下，可以检测油积存部101或滑动面上的润滑油，从而灵活使用油分离控制，并能更可靠地执行均压阀117对连通路116的连通控制，及更可靠地向滑动部供给润滑油。
(第四实施方式)参照图7、图8对本实施方式的流体机械进行说明。图7是示出本实施方式的制冷剂泵一体型的膨胀发电机(以下称为泵膨胀发电机100)的结构的剖面图。图8是示出本实施方式中的泵膨胀发电机100的运转控制方法的流程图，其与第三实施方式的运转控制方法相同。
如图7所示，本实施方式中的泵膨胀发电机100相对于所述第二实施方式的、图3所示的泵膨胀发电机100A的不同结构在于具有作为油检测机构的油传感器148，其检测油积存部101中是否有润滑油。其他各部分结构及工作与第二实施方式的泵膨胀发电机100A相同。此外，本实施方式的泵膨胀发电机100A的运转控制方法与所述第三实施方式所示的顺序相同，此处省略说明。
(第五实施方式)参照图9对本实施方式的兰金循环或流体机械的运转控制方法进行说明。图9是示出本实施方式的控制机构执行的兰金循环或泵膨胀发电机100及100A的运转控制方法的流程图。
在使滑动板113c等滑动面压力降低的状态下，通过使工作流体流动而将润滑油导入滑动面的第一步骤中，作为控制机构的控制设备52执行降低滑动部113c、113d的滑动面压力的滑动面压力降低模式。
控制设备52还具备判断是否满足了滑动面压力降低模式的开始条件的模式开始判断部、和判断是否满足结束执行滑动面压力降低模式的条件的模式结束判断部。
首先，控制设备52的模式开始判断部判断发动机10的水温Tw是否高于规定温度T0(步骤S200)。步骤S200为判断是否开始滑动面压力降低模式的步骤，将由发动机水温热敏电阻等测得的水温与预先存储的规定温度T0进行比较。
当水温低于规定温度T0时，油分离部分无法得到足够的热量，因此，制冷剂与润滑油无法充分地分离，所分离的液体为低粘度流体。然而，这样却无法确保状态适于滑动部润滑的润滑油或需要量的润滑油。因此，为将制冷剂中的润滑油通过离心式分离装置144等分离机构分离成高粘度的润滑油，采用通过实验、经验等确定的适宜水温来作为规定温度T0。
当在步骤S200中模式开始判断部判断发动机10的水温Tw高于规定温度T0时，则控制设备52判断滑动面压力降低模式的开始条件成立，接下来判断车辆停止后、又开启点火开关后的此次兰金循环的启动是否为第一次(步骤S210)。
在该处理步骤中，发动机10停止后，点火开关被开启，通过判断接下来进行的膨胀机110或兰金循环的启动是发动机停止后的第几次来决定如何进行滑动面压力降低模式。当发动机10停止后进行的兰金循环的启动未达到规定次数时，控制设备52执行第一滑动面压力降低模式(步骤S220)，当达到规定次数以上时，执行第二滑动面压力降低模式，该模式比第一滑动面压力降低模式减少在内部流动的工作液体的循环量。
在本实施方式中，在步骤S210的处理中采用的存储在控制设备52中的规定次数为2。即仅在发动机10停止后第一次进行膨胀机110或兰金循环的启动时执行第一滑动面压力降低模式(步骤S220)，第二次以后执行第二滑动面压力降低模式(步骤S240)。
规定的次数采用通过实验、经验等决定的适宜值，并根据流体机械或循环的结构、使用的制冷剂及其制冷剂的量来选定最合适的次数。此外，也可以采用后述的第六实施方式的步骤S215的处理以代替步骤S210的处理。
如果通过步骤S220执行第一滑动面压力降低模式，则控制设备52的模式结束判断部在制冷剂的循环量(例如，固定容量式的制冷剂泵130的旋转数与模式实行时间的乘积值)超过规定值R1之前执行第一滑动面压力降低模式(步骤S230)。此外，如果通过步骤S240执行第二滑动面压力降低模式，则模式结束判断部在制冷剂的循环量，例如上述制冷剂泵130的旋转数与模式实行时间的乘积值超过规定值R2之前执行第二滑动面压力降低模式(步骤S250)。
各模式时的循环量例如由设置在吸入端口131a的上游侧的节流孔部的前后压差检测，并被送至控制设备52。规定值R1大于规定值R2，且两个规定值采用由实验、经验等决定的合适值。
此外，在步骤S230及步骤S250的处理中，也可以采用预先存储在控制设备52中的规定时间T1及T2代替规定值R1及R2。此情况下，规定值T1为可以将润滑油回收到滑动部的时间，规定值T2为使润滑油在流体机械内部循环的时间。此外，规定值T1大于规定值T2，且两个规定值采用由实验、经验等决定的合适值。例如可以采用使制冷剂泵130的喷出量、循环率和油分离效率的积大于根据油积存部的容积、油通路容积与滑动部的空间容积的和而求得的必要油量的时间。
此外，作为模式结束判断部判断滑动面压力降低模式的结束条件，也可以使用油传感器148等根据油积存部101中积存的润滑油的油面的高度或油量进行判断。
当模式结束判断部根据步骤S230或S250判断为满足了滑动面压力降低模式的结束条件时，则结束滑动面压力降低模式(步骤S260)。在第一滑动面压力降低模式或第二滑动面压力降低模式时，进行上述实施方式中所记载的与图4的步骤S110及步骤S120同样的控制处理，步骤S260的处理与图4的步骤S140为同样的控制处理。
这样，在进行步骤S230的处理的情况下，在发动机停止后，例如经过数小时或半日以上之后将车辆启动，当初次启动兰金循环的运转时，进行控制以使制冷剂在循环中至少循环一周，通过分离机构将润滑油分离，并将滑动部注满润滑油。另一方面，在进行步骤S250的处理的情况下，从上次兰金循环运转后没有经过太长时间，再次启动兰金循环运转时，进行控制以使润滑油从油积存部供给滑动部，并将滑动部注满润滑油。
接下来，控制设备52进行步骤S270中的伴随发电量控制的正常发电运转，然后结束至此的一系列控制。对该正常的发电运转进行与上述实施方式中图4的步骤S150同样的控制处理。
如上所述，本实施方式的流体机械或兰金循环40在其控制方法的上述第一步骤中，当满足滑动面压力降低模式开始的条件时，执行滑动面压力降低模式。其开始条件为作为流动机构的膨胀机110在启动时，发动机10的冷却水温度超过规定温度。
在采用该控制的情况下，为确保适于润滑的润滑油，可以在处于合适的制冷剂状态下实行滑动面压力降低模式，并能执行浪费少的高效的滑动面压力降低控制。当发动机10的冷却水温度超过规定温度时，能够分离出适于润滑的高粘度润滑油，因为润滑油充分循环，所以热交换器的热交换率优良，提高了发电效率。
此外，本实施方式的流体机械或兰金循环40在其控制方法的上述第二步骤中，如果膨胀机110运转时，在内部流动的工作流体的循环量超过规定值，则结束滑动面压力降低模式。在采取该控制的情况下，能够在润滑油注满滑动部后结束滑动面压力降低模式。
(第六实施方式)参照图9对第六实施方式的兰金循环或流体机械的运转控制方法进行说明。在本实施方式中，将第五实施方式所说明的兰金循环或泵膨胀发电机100及110A的运转控制方法的步骤S210置换为S215，在不满足S215的条件下，进行不实施S240及S250所述的第二滑动面压力降低模式的处理。图10是示出本实施方式的控制机构执行的兰金循环或泵膨胀发电机100及100A的运转控制方法的流程图。
如图10所示，如果在步骤S200中，模式开始判断部判断发动机10的水温Tw高于规定温度T0，则控制装置52认为滑动面压力降低模式的开始条件成立，并判断由上次停止至膨胀机110启动所经过的时间t是否超过了规定时间t1(步骤S215)。此外，也可以采用第五实施方式的步骤S210的处理代替步骤S215的处理。
S215的处理步骤为，根据膨胀机110的启动自上次停止时经过了多少时间来决定如何进行滑动面压力降低模式的步骤。当膨胀机110从上次停止时至本次启动所经过的时间超过了规定时间时，则控制设备52执行第一滑动面压力降低模式(步骤S220)，如果没有经过规定的时间，则不执行滑动面压力降低模式，结束滑动面压力降低模式(步骤S260)。
如以上所述的本实施方式的流体机械或兰金循环40在自上次停止起所经过的时间没有超过规定时间的情况下，当启动膨胀机110时，不执行与其控制方法的上述第一步骤相当的滑动面压力降低模式。
此外，本实施方式的流体机械或兰金循环40在发动机停止后且点火开关被开启后的膨胀机110的启动次数达到规定次数以上时，不执行与其控制方法的上述第一步骤相当的滑动面压力降低模式。
无论采取哪种控制，当润滑油遍及并积存在滑动部的情况下，能够不执行滑动面压力降低模式，从而能够执行浪费少的高效的滑动面压力降低控制。
(其他实施方式)以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明主要思想的范围内可以实施各种变形。
例如，在上述实施方式中，对作为流体机械一例的膨胀机110进行了说明，但作为本发明的流体机械并不限于膨胀机，可以是通过压缩受热后处于气相状态的工作流体而产生驱动力的压缩装置。
此外，由离心式分离装置144等构成的分离机构除了设置在连通路116的下游区域，也可以设置在连通路116的上游区域。在采用该结构的情况下，因为在高压区域进行油的分离，且工作流体(制冷剂)的体积流量小，所以能够降低压损，因此，当在同一压损条件下设计兰金循环或流体机械时，能够减小用于油分离的空间。
此外，在上述的实施方式中，膨胀机110与制冷剂泵130一体化形成，但也可以单独构成。
此外，均压阀117形成为通过与电磁阀117e的开闭连动来开闭连通路116的阀体117a，但是不局限于此，也可以是直接开闭连通路116的电磁阀。
此外，利用由膨胀机110回收的驱动力使电动发电机120工作，并作为电能储藏在电池11中，但也可以储存为基于飞轮的运动能、或基于弹簧的弹性能等机械能。
此外，对在膨胀机110上连接制冷剂泵130的情况进行了说明，但两者间也可以断开，利用专门的电动机驱动制冷剂泵。
此外，膨胀机110为涡管型，制冷剂泵130为旋转柱塞型，但本发明不限定于此，其他如齿轮泵、次摆线(trochoid)型等形式也可适用。
此外，对在兰金循环40中具备冷冻循环30的情况进行了说明，但也可仅具备兰金循环40。
此外，作为向加热器42供给余热的不仅限于发动机10，例如，外燃发动机、燃料电池车的燃料电池堆、各种电动机、转换器等工作时伴随余热的产生，如果舍弃其热量的一部用于温度的控制，则可以广泛应用。在该情况下，加热器42的加热源是各种具有余热的机器的冷却用的流体。
权利要求
1.一种流体机械，其特征在于，具备流动机构(110)，其压缩或膨胀在循环内循环后被加热而成为气相状态的工作流体；储油机构(101)，其存储润滑所述流动机构(110)的滑动面的润滑油；润滑油供给通路(102)，其通过工作流体的流动将所述储油机构(101)中积存的润滑油导入所述流动机构(110)的滑动部(113c、113d)；以及滑动面压力调整机构(117)，其受控制以调整所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力；其中，在所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力通过所述滑动面压力调整机构(117)而被降低到低于所述流动机构(110)正常运转时的状态下，所述工作流体在内部流动，然后，解除基于所述滑动面压力调整机构(117)的所述滑动面压力的所述降低。
2.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于，所述滑动面压力调整机构(117)具有开闭机构(117)，该开闭机构将连通所述流动机构(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)的连通路(116)开闭。
3.一种流体机械，其特征在于，具备流动机构(110)，其压缩或膨胀在循环内循环后被加热而成为气相状态的工作流体；储油机构(101)，其存储润滑所述流动机构(110)的滑动面的润滑油；润滑油供给通路(102)，其通过工作流体的流动将所述储油机构(101)中积存的润滑油导入所述流动机构(110)的滑动部(113c、113d)；连通路(116)，其使所述流动机构(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)连通；以及开闭机构(117)，其开闭所述连通路(116)；其中，当通过所述开闭机构(117)使所述连通路(116)处于开启状态时，所述工作流体在内部流动，然后，所述连通路(116)被所述开闭机构(117)关闭。
4.如权利要求3所述的流体机械，其特征在于，具备将供给所述储油机构(101)的润滑油从所述工作流体中分离的分离机构(144)，所述分离机构(144)设置在所述连通路(116)的下游区域。
5.如权利要求3所述的流体机械，其特征在于，具备将供给所述储油机构(101)的润滑油从所述工作流体中分离的分离机构(144)，所述分离机构(144)设置在所述连通路(116)的上游区域。
6.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于，具备将供给所述储油机构(101)的润滑油从所述工作流体中分离的分离机构(144)，所述分离机构(144)由利用离心力来分离工作流体中的润滑油的离心式分离装置构成。
7.如权利要求1所述的流体机械，其特征在于，具备检测所述储油机构(101)中有润滑油的油检测机构(148)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的流体机械，其特征在于，具备控制机构(52)，该控制机构(52)控制所述滑动面压力降低机构(117)的工作，执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的滑动面压力降低模式，在所述流动机构(110)起动时，当发动机(10)的冷却水温超过规定温度时，所述控制机构(52)开始所述滑动面压力降低模式。
9.如权利要求1至7中任一项所述的流体机械，其特征在于，具备控制机构(52)，该控制结构(52)控制所述滑动面压力降低机构(117)的工作，执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的滑动面压力降低模式，在所述流动机构(110)运转时，如果内部流动的所述工作流体的循环量超过规定量，则所述控制机构(52)结束滑动面压力降低模式。
10.如权利要求1至7中任一项所述的流体机械，其特征在于，具备控制机构(52)，该控制机构(52)控制所述滑动面压力降低机构(117)的工作，并执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的滑动面压力降低模式，在发动机(10)停止后，当点火开关开启后的所述流动机构(110)的起动次数达到规定次数以上时，所述控制机构(52)不执行所述滑动面压力降低模式。
11.如权利要求1至7中任一项所述的流体机械，其特征在于，具备控制机构(52)，该控制机构(52)控制所述滑动面压力降低机构(117)的工作，并执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的滑动面压力降低模式，在自上次停止时起所经过的时间不超过规定时间的情况下，当所述流动机构(110)被起动时，所述控制机构(52)不执行所述滑动面压力降低模式。
12.如权利要求1至7中任一项所述的流体机械，其特征在于，具备控制机构(52)，控制机构(52)控制所述滑动面压力降低机构(117)的工作，并执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的第一滑动面压力降低模式及第二滑动面压力降低模式，在发动机(10)停止后，当点火开关开启后的所述流动机构(110)的起动次数少于规定次数时，所述控制机构(52)执行所述第一滑动面压力降低模式，当达到规定次数以上时，执行在内部流动的所述工作流体的循环量比在所述第一滑动面压力降低模式时少的第二滑动面压力降低模式。
13.如权利要求1至7中任一项所述的流体机械，其特征在于，具备控制机构(52)，该控制机构(52)控制所述滑动面压力降低机构(117)的工作，并执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的第一滑动面压力降低模式及第二滑动面压力降低模式，在自上次停止时起所经过的时间超过规定时间的情况下，当所述流动机构(110)被起动时，所述控制机构(52)执行所述第一滑动面压力降低模式，在未超过规定时间的情况下，当所述流动机构(110)被起动时，执行在内部流动的所述工作流体的循环量比在所述第一滑动面压力降低模式时少的第二滑动面压力降低模式。
14.一种兰金循环，具备泵(130)，其压送工作流体；加热器(42)，其对通过所述泵(130)压送的工作流体进行加热并使之成为气相状态；膨胀机(110)，其通过使从所述加热器(42)中流出的工作流体膨胀来产生驱动力；以及冷凝器(32)，使从所述膨胀机(110)流出的工作流体冷凝；所述兰金循环的特征在于，具备储油机构(101)，其存储润滑所述膨胀机(110)的滑动面的润滑油；润滑油供给通路(102)，其通过工作流体的流动将所述储油机构(101)中积存的润滑油导入所述膨胀机(110)的滑动部(113c、113d)；滑动面压力调整机构(117)，其调整所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力；以及控制机构(52)，其控制所述泵(130)及所述滑动面压力调整机构(117)的工作；其中，在通过所述滑动面压力调整机构(117)使所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力降低到低于所述膨胀机(110)正常工作时的状态下，所述控制机构(52)使所述泵(130)工作，然后，停止基于所述滑动面压力调整机构(117)的所述滑动面压力的降低。
15.如权利要求14所述的兰金循环，其特征在于，所述滑动面压力调整机构(117)具有开闭机构(117)，该开闭机构将连通所述膨胀机(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)的连通路(116)开闭。
16.一种兰金循环，具备泵(130)，其压送工作流体；加热器(42)，其对通过所述泵(130)压送的工作流体进行加热并使之成为气相状态；膨胀机(110)，其通过使从所述加热器(42)中流出的工作流体膨胀来产生驱动力；以及冷凝器(32)，使从所述膨胀机(110)流出的工作流体冷凝；所述兰金循环的特征在于，具备储油机构(101)，其存储润滑所述膨胀机(110)的滑动面的润滑油；润滑油供给通路(102)，其通过工作流体的流动将所述储油机构(101)中积存的润滑油导入所述膨胀机(110)的滑动部(113c、113d)；连通路(116)，其使所述膨胀机(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)连通；开闭机构(117)，其开闭所述连通路(116)；以及控制机构(52)，其控制所述泵(130)及所述开闭机构(117)的工作；其中，在通过所述开闭机构(117)使所述连通路(116)处于开启的状态下，所述控制机构(52)使所述泵(130)工作，然后，通过所述开闭机构(117)将所述连通路(116)关闭。
17.如权利要求16所述的兰金循环，其特征在于，具备将供给所述储油机构(101)的润滑油从所述工作流体中分离的分离机构(144)，所述分离机构(144)设置在所述连通路(116)的下游区域。
18.如权利要求16所述的兰金循环，其特征在于，具备将供给所述储油机构(101)的润滑油从所述工作流体中分离的分离机构(144)，所述分离机构(144)设置在所述连通路(116)的上游区域。
19.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，具备将供给所述储油机构(101)的润滑油从所述工作流体中分离的分离机构(144)，所述分离机构(144)由利用离心力来分离工作流体中的润滑油的离心式分离装置构成。
20.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，具备检测所述储油机构(101)中有润滑油的油检测机构(148)。
21.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，具备通过所述膨胀机(110)产生的所述驱动力进行工作的旋转电机机构(120、120A)，所述旋转电机机构(120、120A)与所述膨胀机(110)一体化形成。
22.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，所述泵(130)在所述膨胀机(110)的所述工作流体喷出侧与所述膨胀机(110)一体化设置。
23.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，在所述膨胀机(110)起动时，当发动机(10)的冷却水温超过规定温度时，所述控制机构(52)开始进行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的滑动面压力降低模式。
24.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，在所述膨胀机(110)运转时，如果内部流动的所述工作流体的循环量超过规定量，则所述控制机构(52)结束降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的滑动面压力降低模式。
25.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，在发动机(10)停止后，当点火开关开启后的所述膨胀机(110)的起动次数达到规定次数以上时，所述控制机构(52)不执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的滑动面压力降低模式。
26.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，在自上次停止时起所经过的时间不超过规定时间的情况下，当所述膨胀机(110)被起动时，所述控制机构(52)不执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的滑动面压力降低模式。
27.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，所述控制机构(52)被构成为执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的第一滑动面压力降低模式及第二滑动面压力降低模式，在发动机(10)停止后，当点火开关开启后的所述膨胀机(110)的起动次数少于规定次数时，执行所述第一滑动面压力降低模式，当达到规定次数以上时，执行在内部流动的所述工作流体的循环量比在所述第一滑动面压力降低模式时少的第二滑动面压力降低模式。
28.如权利要求14至18中任一项所述的兰金循环，其特征在于，所述控制机构(52)被构成为执行降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的第一滑动面压力降低模式及第二滑动面压力降低模式，在自上次停止时起所经过的时间超过规定时间的情况下，当起动所述膨胀机(110)时，执行所述第一滑动面压力降低模式，在未超过规定时间的情况下，当起动所述膨胀机(110)时，执行在内部流动的所述工作流体的循环量比在所述第一滑动面压力降低模式时少的第二滑动面压力降低模式。
29.一种用于向滑动部(113c、113d)供给润滑油的流体机械的控制方法，该流体机械包括流动机构(110)，其压缩或膨胀在循环内循环后被加热而成为气相状态的工作流体；和所述流动机构(110)的所述滑动部(113c、113d)；所述流体机械的控制方法的特征在于，包括下述步骤在降低所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力的状态下使所述工作流体流动，由此将润滑油导入所述流动机构(110)的滑动面的第一步骤；以及停止所述滑动面压力降低的第二步骤。
30.如权利要求29所述的流体机械的控制方法，其特征在于，所述第一步骤为连通所述流动机构(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)，并使所述工作流体流动的步骤，所述第二步骤为切断所述流动机构(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)的连通的步骤。
31.一种用于向滑动部(113c、113d)供给润滑油的流体机械的控制方法，该流体机械包括流动机构(110)，其压缩或膨胀在循环内循环后被加热而成为气相状态的工作流体；和所述流动机构(110)的所述滑动部(113c、113d)；所述流体机械的控制方法的特征在于，包括下述步骤在所述流动机构(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)通过连通路(106)连通的状态下，使所述工作流体流动，由此将润滑油导入所述滑动部(113c、113d)的滑动面的第一步骤；以及关闭所述流通路(106)的第二步骤。
32.如权利要求29至31中任一项所述的流体机械的控制方法，其特征在于，在所述第二步骤中，当检测所述润滑油被供给所述滑动部(113c、113d)的滑动面的润滑油检测条件被满足时，停止所述滑动面压力的降低，或者关闭连通路(106)。
33.如权利要求32所述的流体机械的控制方法，其特征在于，所述润滑油检测条件为所述滑动面压力的降低开始后，或连通路(106)连通后经过规定时间。
34.如权利要求32所述的流体机械的控制方法，其特征在于，所述润滑油检测条件为所述工作流体在所述循环内的循环量达到规定量。
35.如权利要求32所述的流体机械的控制方法，其特征在于，所述润滑油检测条件为检测到在所述滑动部(113c、113d)的滑动面上存在润滑油。
36.一种兰金循环的控制方法，该兰金循环具备泵(130)，其压送工作流体；加热器(42)，其对通过所述泵(130)压送的工作流体进行加热并使之成为气相状态；膨胀机(110)，其通过使从所述加热器(42)中流出的工作流体膨胀来产生驱动力；以及冷凝器(32)，使从所述膨胀机(110)流出的工作流体冷凝；所述兰金循环的控制方法的特征在于，包括下述步骤在降低所述膨胀机(110)的滑动部(113c、113d)的滑动面压力的状态下使泵(130)工作，通过工作流体的流动将润滑油导入所述膨胀机(110)的滑动面的第一步骤；以及停止所述滑动面压力降低的第二步骤。
37.如权利要求36所述的兰金循环的控制方法，其特征在于，所述第一步骤为连通所述膨胀机(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)，并使所述泵(130)工作的步骤，所述第二步骤为切断所述膨胀机(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)的连通的步骤。
38.一种兰金循环的控制方法，该兰金循环具备泵(130)，其压送工作流体；加热器(42)，其对通过所述泵(130)压送的工作流体进行加热并使之成为气相状态；膨胀机(110)，其通过使从所述加热器(42)中流出的工作流体膨胀来产生驱动力；以及冷凝器(32)，使从所述膨胀机(110)流出的工作流体冷凝；所述兰金循环的控制方法的特征在于，包括下述步骤在所述膨胀机(110)的高压部(114)与低压部(113e、111d)通过连通路(106)连通的状态下，使所述泵(130)工作，并通过工作流体的流动将润滑油导入所述膨胀机(110)的滑动面的第一步骤；以及关闭所述流通路(106)的第二步骤。
全文摘要
本发明提供一种流体机械，其具备流动部(110)，其压缩或膨胀在循环内循环后被加热而变为气相状态的工作流体；储油部(101)，其存储润滑所述流动部的滑动面的润滑油；润滑油供给通路(102)，其通过工作流体的流动将所述储油部中积存的润滑油导入所述流动部的滑动部(113c、113d)；以及滑动面压力调整部(117)，其受控制以调整所述滑动部的滑动面压力。在所述滑动部(113c、113d)的滑动面压力通过所述滑动面压力调整部(117)被降低到低于所述流动部(110)正常运转时的状态下，所述工作流体在内部流动，然后解除基于所述滑动面压力调整部的所述滑动面压力的所述降低。
文档编号F04C15/00GK101059133SQ20071009712
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月17日 优先权日2006年4月17日
发明者宇野庆一, 麻弘知, 内田和秀 申请人:株式会社电装, 株式会社日本自动车部品综合研究所