JPS62298607A

JPS62298607A - 伝熱装置

Info

Publication number: JPS62298607A
Application number: JP62137812A
Authority: JP
Inventors: ロナルド　ウィリアム　ドライバー
Original assignee: ROBAATO MOORISU UOODO
Current assignee: ROBAATO MOORISU UOODO
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1987-12-25
Also published as: GB8613414D0; EP0248613A3; GB8712775D0; GB2194322A; US4831827A; EP0248613A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明［発明の概要］伝熱装置につき開示し、この装置はコンブレッサおよび
エキスパンダ領域を有する回転機２２を備え、ガスを先
ず最初に回転機２２で圧縮し、熱交換器２３に通過させ
、燃焼器２４で加熱した後、回転機２２で膨張させ、次
いで熱交換器２３に通過させてガスを加熱した後、熱交
換器１０７に通過させて経路１０８内の流体を加熱する
。回転機２２はヒートポンプ１１０を駆動させて経路１
１１内における流体を加熱する。２台の回転機を備える
配置についても開示する。

回転機は軸方向端部と周方向部分とを有するケーシグン
部分に偏心装着したロータを備え、かつ複数枚の羽根が
ケーシングと連携して分室を画成すると共に圧縮領域と
膨脹領域とを形成し、周方向部分における弁手段は前記
領域の一方もしくは両方からの出口の上流端部に隣接し
かつ隣接分至内の圧力に呼応して圧縮領域における過剰
圧力または膨脹領域における吸引を低下もＬノくは防止
する。

回転機はケーシグン部分に偏心装着したロータを備え、
その複数枚の羽根がケーシカグと連携して分室を画成す
ると共に圧縮領域と膨脹領域とを形成し、前記ロータは
羽根を位置せしめる軸方向部分を有し、これら軸方向部
分は内側および外側部分を備えて内凹部を画成する。

［発明の屈する技術分野］本発明は、伝熱袋＠および回転機に関するものである。

［従来の技術］本発明に関する従来技術として英国特許第２０３９３２
８号公報は動力装置を記載し、ざらに英国特許第２０１
０４０１号および米国特許第４３６２０１４号各公報は
回転機を開示しているが、いずれも多かれ少なかれ欠点
を有する。

［発明の要点］本発明によれば、伝熱装置は流体流路と、この流体流路における第１熱交換器と、第２熱交換器と
、コンプレッサおよびエキスパンダの領域を有する回転機
と、ガスを加熱するヒータと、流動導管とを備え、前記流動導管はガスを回転機に流動させて圧縮
し、次いで第２熱交換器に流過させてガスを加熱した後
、ヒータと回転機のエキスパンダ流域と第２熱交換器と
に順次に流過させてガス流の加熱を行ない、次いで第１
熱交換器に流過させて流体を加熱するよう構成したこと
を特徴とする。

回転機を接続して、流体を加熱するためのヒートポンプ
を駆動することができる。

本発明による装置の一興体例は、コンプレッサおよびエ
キスパンダ領域を有する追加回転機を備えることができ
、ガスをこの追加回転機に流動させて圧縮した後、第１
回転機で圧縮し、次いでガスを第２熱交換器から追加回
転機のエキスパンダ領域に移送し、次いで第１熱交換器
に移送する。

追加回転機を接続して、流体を加熱するためのヒートポ
ンプを駆動させることができる。

本発明による装置の他の具体例は、コンプレッサおよび
エキスパンダ領域を有するさらに他の回転機を備えるこ
とができ、この回転機にガスを流動させて圧縮し、次い
で流体流路にあける第３熱交換器に流過させて流体を加
熱した後、第１回転機で圧縮し、次いで第２熱交換器に
流過させてガスを加熱し、続いてヒータと第１回転機の
エキスパンダ領域と第２熱交換器とに順次に流過させて
ガスを加熱し、次いで第１熱交換器に流過させて流体を
加熱した後、前記他の回転機のエキスパンダ領域に通過
させる。

第１および第３熱交換器は並列とすることができる。

ヒータは、燃料の燃焼によりガスを加熱する燃焼器とす
ることができる。

本発明による装置は、第１および第３熱交換器の上流お
よび下流の流体流路における温度に呼応して燃料流を増
加させもしくは減少させる装置を含む制御系を備えるこ
ともできる。

この配置は、加熱流体の温度を上限および下限の範囲内
にすることができる。

他面において、本発明は軸方向端部と周方向部分とを有
するケーシグン部分に偏心装着されたロータを備えかつ
その複数枚の羽根がケーシングと連携して分室を画成す
ると共に圧縮領域と膨脹領域とを形成し、ざらに周方向
部分における弁手段が前記領域の一方もしくは両方から
の出口の上流端部に隣接しかつ隣接分室内の圧力に呼応
して圧縮領域内の過剰圧力または膨脹領域における吸引
を低下もしくは防止するよう構成してなる回転機を提供
する。

この回転機は、周方向部分に弁手段を備えて圧縮領域の
入口の下流端部に隣接させかつ隣接分室内の圧力に呼応
して膨脹領域における吸引を減少もしくし防止する。

ざらに他の面において本発明は、ケーシグン部分に偏心
装着したロータを備え、その複数枚の羽根がケーシング
と連携して分室を画成すると共に圧縮領域と膨脹領域と
を形成し、前記ロータは複数枚の羽根を位置せしめる軸
方向部分を有し、これら軸方向部分は内側部分と外側部
分とを備えて内凹部を画成することを特徴とする回転機
をも提供する。

［実施例］以下、添付図面を参照して本発明を種々の実施例につき
詳細に説明する。

流体加熱装置１０を第１図に図示する。液体または気体
としうる加熱すべき流体を供給路もしくはパイプ１１で
供給し、かつ流れの１部を流路１２を介して熱交換器１
３に通し、次いで戻り路１４に移送し、かつ流れの残部
を経路１５を介して熱交換器１６に通し、次いで戻り路
１４に移送する。流路１２に手段１７を設けて、それぞ
れ熱交換器１３および１６に通過する流路１１内の流れ
の相対割合を変化させることができる。熱交換器１３．
１６のそれぞれを通過する際、流体は加熱されて気体（
たとえば空気もしくはその他の燃焼ガス）の流れから熱
を吸収する。

気体の流れを第１図に矢印で示す。気体は先ず最初にフ
ァン２０を通過して流動速度を高め、次いで回転コンプ
レッサ／エキスパンダ装置２１における低圧圧縮段階を
通過し、そこから高圧（たとえば絶対圧１平方１インチ
当り６５ボンド、すなわち４バール）かつ高温度（たと
えば１８４℃）にて流出し、熱交換器１３を流過して、
ここで冷却されたガスは第２の高圧回転コンプレッサ／
エキスパンダ装置２２まで流動し、そこからガスはより
高温度かつ高圧力（たとえば１３５ＰＳＩＡ　＝　８バ
ール）となって流出する。次いで、このガスは熱交換器
２３を流過し、ここでガスが加熱され、次いで燃焼器２
４に流過してガスは燃料での燃焼により加熱され、次い
でコンプレッサ／エキスパンダ装置２２のエキスパンダ
部分を流過して熱および圧力を失いかつ装置２２を駆動
し、この装置からたとえば６５ＰＳＩＡ（４バール）に
て流出する。次いでガスは熱交換器２３を流過し、ここ
でガスを冷却して熱を燃焼器２４まで流動するガスに放
出する。ここで冷却されたガスは次いで熱交換器１６を
流過して熱を流路１５における流体に放出してさらに冷
却され、次いでガスは装置・２１のエキスパンダ部分に
移動し、ここでガスはたとえば大気圧まで膨張して冷却
され、装置２１を駆動する。ガス温度（’Ｃ）の例を第
１図に示す。これから判るように、装置２１のエキスパ
ンダ部分から流出するガス温度は水の凍結点より低くな
り、したがってこのガスは冷却剤として作用することが
できる。回転機２１および２２を、図面で参照符号２５
により示したように同期回転するよう連結する。流路１
４における加熱流体は、たとえば家庭用もしくは工業用
ラジェータを加熱するのに使用することができる。

加熱系１０のための制御系３０を第２図に示し、これは
燃焼器２４にて液体燃料を使用する。同様な制御系を気
体燃料につき使用することもできる。

制御１ｉＩＩｌ装置３１を、供給路および戻り路１１．
１４に連携させた温度応答センサ３２．３３に連結する
。供給タンク（図示せず）からの燃料をポンプ３５によ
りパイプ３４にて吸入し、かつ計」弁３６と加圧弁３７
とを介してバーナもしくは燃焼器２４まで移送する。

圧力逃し弁３８を、ポンプと計量弁との間のパイプ３４
に接続する。弁３６の弁部材４０を回転するようカム３
９と接続する。弁部材４０は種々異なる寸法の１群の角
度をもって離間したオリフィス４１を備え、これらをパ
イプ３４における流路内に選択配置することができる。

流路１１内の流体の温度がたとえば２１°Ｃまで低下す
ると、装置３１は弁部材４０を回転させて、より大きい
オリフィスまたはより多数のオリフィスがパイプ３４に
整列して燃料流を増加させる。弁部材４０は、供給路に
おける温度が２５℃に達するまで、または戻り路におけ
る温度が８５℃に達するまで回転し続ける。供給路１１
が２７℃に達しまたは戻り路が８７℃に達した際、装置
３１は弁部材４０を移動させて、供給路における温度が
２５℃となりかつ戻り路における温度が８５°Ｃもしく
はそれ以下となるまでパイプ３４を閉鎖する。

手動式または電気作動式としうる閉鎮弁４８を設けて、
その作動によりパイプ３４を閉鎖しうるようにしかつカ
ム４２をシャフト４３で作動させて、パイプ３４を供給
タンクに通づる排液パイプ４５に接続する排出弁４４を
開放させる。ざらにパイプ４５は接続部４６．４７を介
して弁３６．３８．４８から生ずる全ての漏れを受は入
れる。

装置２１．２２は回転機であって、これは（ａ）ケーシ
ングと、（ｂ）ケーシグン部分にまたはケーシングの１部に対し
偏心的に回転自在でありかつケーシングの他の部分と共
に互いに分離した周方向分室を画成する手段を備えたロ
ータと、（Ｃ）ロータが回転する際に順次にこれら分室へ媒体を
流入させる入口と、（ｄ）この入口からのロータの回転方向に変位して前記
媒体を流出させる出口と、（ｅ）動力を前記ロータへ供給しまたはロータから受は
入れるシャフトとを備える。

これらの回転機は、分室が容積を増大する際に熱流入ガ
スをこれら分室内で膨張されるエンジン機能、或いは分
室が容積を減少する際に流入ガスを分室内で圧縮させる
コンプレッサ機能のいずれかを行なうようにすることが
できる。これらの回転機は半径方向１占動自在な複数の
羽根を備えるが、好ましくは英国特許第２０１０４０１
号および米国特許第４３６２０１４号公報に記載された
ようなものであり、後記するように若干改変する。一般
に、この回転機は（ａ＞ケーシングと、（ｂ）ケーシグン部分で偏心的に回転して偏心環状部を
画成すると共にロータの周辺部に枢動自在に固定された
羽根を備えて、ケーシングと共に偏心環状部内に互いに
分離した分室を画成するロータと、（Ｃ）ロータが回転する際に媒体を分室中へ順次に流入
させる入口開口部と、（ｄ）この入口からロータの回転方向に変位した前記媒
体を流出させるための出口と、（ｅ）動力を前記ロータ
へ供給しまたはロータから受は入れうるカップリングと
、（ｆ＞これらの羽根により占められる平面に対し平行か
つ変位している平面内で移動しうるクランクアームおよ
びケーシングに対し固定された柱を中心として回転自在
に揺動しうる揺動アームとを備え、前記揺動アームはク
ランクアームに固定されて、これらクランクアームおよ
び羽根をその作動位置まで機械的に枢動させる。第４図
〜第６図を参照して、第４図には回転エンジンを示し、
これはｍ線２０１を有するエンジンロータ２００と軸線
２０３を有する固定円筒ケーシング２０２とを備える。

ロータ２００はケーシング２０２内で偏心して見られ、
かつケーシングと共に偏心環状部２０４を画成する。こ
のロータは静止車軸２０５上にて回転自在であり、軸線
２０７で示されたピボットに支持した１２個の角度をも
って離間した羽根２０６を備え、これらの羽根はケーシ
グン部分でその先端とケーシングとの間に極めて小さい
クリアランスをもって回転する。これらの羽根２０６は
それぞれクランク２０８（第５図参照）に機械連結され
、かつクランクはそれぞれケーシング柱２１０に装着さ
れた各接続アーム２０９により軸線２０３を中心として
揺動する。これらの羽根は１．ロータが回転する際に周
期的に容積を変化する偏心環状部の内部に周方向分室２
１１を画成する。このロータは、矢印Ｘ方向に回転する
よう配置される。羽根２０６の外表面を湾曲させて、こ
れら分室が最も小さい容積となった際にこの表面がケー
シングの内表面に実質的に−致しかつ回転クリアランス
を有するようにすることができる。

ざらに、部品２００〜２１０を第６図に示し、これらに
つき以下説明する。

エンジンの主たる静的部分はケーシング２０２と、軸線
２０３を有するケーシング柱２１０と、軸線２０１を有
する静的車軸２０５とで構成される。

エンジンの主たる回転部分は鋸歯周辺部を備えかつ車軸
２０５の軸線２０１を中心として回転しうるロータ２０
０と、羽根２０６と、鋸歯の根元における軸線２０７を
中心として回転しうる羽根２０６と、クランク２０８と
、接続アーム２０９とで構成される。

第６図に示したように、これらの羽根２０６は偏心環状
部２０４をほぼ完全に半径方向に占拠する（「ディメン
ション」ライン２０４で示す）。

ロータの他の部分は入力もしくは出力軸２２０であって
、封止用、ベアリング用かつ潤滑用のフロントプレート
２２１およびリヤプレート２２２と一体的である。これ
らプレート２２１と２２２との間には、ロータの本体２
２３　（２００）が存在する。ロータはベアリング２２
４．２２５．２２８に支持され、かつ羽根２（）６はプ
レート２２１．２２２におけるベアリング２２６．２２
１に支持される。

ケーシングの他の部分は主ブロック２３０と、フロント
カバープレート２３１と、リヤカバープレート２３２と
を備える。ブロック２３０は半径方向排出ボート２３３
を画成する。入口ポートの形状および位置は、この装置
が行なわねばならない機能によって決定される。

油通路２３９が図示されている。

供給ガスの膨張は典型的には、周辺分室２１１がその容
積を増大しかつ供給遮断点を越えた際にこれら分室内で
生ずる。この膨張はシャフト２２０へ駆動トルクを与え
る。分室２１１が容積を変化する際、膨張ガスは排出ポ
ー１−２３３に露呈され、このボートは典型的には周辺
の約５／１２にわたって角度をもって延在する。

第７図はケーシング６０を備える装置２１を示し、膨張
入口領Ｈｓｉと膨張排出ポート領域６２とコンプレッサ
入口領域６３とコンプレッサ出口領域６４とを有する。

。最大設計出力および燃料消費において、羽根の先端は
最大圧縮の時点で点Ａに到達する。

燃料供給がかくして減少し、すなわち作業効率が変化し
、羽根は点Ａの前の適当な圧縮の角度点（たとえば点Ｂ
）に達し、弁が隣接分室における圧力に呼応して与える
点Ｂから点Ａへの回転の結果として過剰圧力が防止され
る。これらの弁は、ケーシングの領域６６におけるボー
トを制御する。

典型的には、９個の弁６５が存在して９段階の調整を行
ない、これらを第８図に図示して排出ポートの端部Ｃを
示す。

８弁を弁の周方向位置における分室圧力の各センサ６５
ａと連携させ、かつ後記する圧力タッピングに接続する
。この接続は弁１．８につき参照符号６５ｂで図示され
ているが、簡略化するため他の弁については省略する。

これらの弁は重なり合って、過剰圧力の有角程度を減少
させまたは除去する。好ましくは、過剰圧力は弁の直径
の半分以下の有角程度である。

センサ６５ａはケーシングの周方向部分に位置し、中空
管を備えてその内側端部がケーシングの開口部と連通し
かつ外側端部が接続部６５ｂと連通ずる。

領域６６は、圧縮領域からの出口６４の上流端部のすぐ
上流に位置する。

装置２２の場合も同様に第９図に示すように、膨張入口
領域７１と膨張排出ボート領域７２とコンプレッサ入口
領域７３とコンプレッサ出口領Ｉｉ３．７４とが存在す
る。弁６５は領域７５に位置して膨張段階における吸引
を防止すると共に、領域７６にも位置して圧縮段階にお
ける過剰圧力を防止し、領域７６における弁ボートの典
型的な位置を第１０図に示す。典型的には、領域７５に
９個の弁６５を設けることができる。

ケーシング領域６３ａ、７３ａには入口領域６１．７１
のすぐ下流に弁６５を設けるのが好ましい。これは、よ
り多量のガスをこれらの弁を介して入口領域に流入させ
る結果、駆動トルクを増大させることによりロータの加
速を増大させることができる。

適する弁６５を第１１図に示す。この弁は各ボートを閉
鎖するためのステム８０と、ボルト８３によりないに固
定された内側および外側部分８１．８２を備える。、ピ
ストン８４が部分８２におけるチャンバ８５内で活動自
在であり、かつ貫通ベント８６を備えてべ目−スシール
８７に接続され、ナツト８８によりステム８０に所定位
置で保持される。圧力タッピング８９．９０がピストン
の対向側部に連通する。

コンプレッサおよびエキスパンダは、燃料制御系により
もたらされた変化、或いはその作業効率における変化を
次のようにして自動的に補なう：低圧コンプレッサの過
剰圧力防止弁はそのベローズによって閉鎖状態にバネ負
荷され、最内部の圧力タッピング８９を用いて装置環状
部（すなわち隣接分室）の内側の圧力を検知し、さらに
外側圧力タッピング９０を流路６５ｃを介して高圧膨張
排出口に接続する。

高圧コンプレッサの過剰圧力防止弁はそのベローズによ
って閉鎖状態にバネ負荷され、最内部の圧力タッピング
を用いて装置環状部内側の圧力を検知する。最外部のタ
ッピングを、燃焼器人口２４ａにて燃焼圧力と連通ずる
。

高圧膨張排出部の吸引防止弁はそのベローズによって開
放状態にバネ負荷己れ、最外部の圧力タッピングを用い
て装置環状部内側の圧力を検知する。最内部の圧力タッ
ピングを高圧膨張排出口に流路６５ｃを介して接続する
、１所望ならば、同様な吸引防止弁を低圧排出開口部のすぐ
上流に設けることもできる。

上記した装置の場合、熱出力は燃料の熱入力よりも大で
あり、出力における熱の幾分かを大気から採取する。

上記配置はヒートポンプ系を構成する。たとえば２０５
°Ｋ（約７０″Ｃ）の排気温度により、加熱流体で加熱
される容積の約１／１０を凍結温度まで冷却することが
できる。

第１２図は他の伝熱装置１００を示し、ここで第１〜１
１図と同様な部材は同じ参照符号を有する。

この場合、流入ガス流を流路１０１を介して受は入れる
１つの回転機２２を設け、このガスは装置２２で圧縮さ
れかつ加熱された後に流路１０２を介して熱交換器２３
に供給され、ここでガスはざらに加熱され、次いで流路
１０３を介して燃焼器２４に移送され、ここでガスはさ
らに加熱され、次いで流路１０４を介して装置２２のエ
キスパンダ側に移送された後、減少した温度および圧力
にて流路１０５を介し熱交換器２３に移され、ここでガ
スは冷却され、そして流路１０６を介し熱交換器１０７
に移動してその熱を流路１０８における流体（液体もし
くは気体）に伝達し、加熱流体は経路１０８ａを介して
たとえば家庭用もしくは工業用ラジェータに使用するこ
とができる。このガスは流路１０９を介して排出される
。

装置２２はシャフト２５によってヒートポンプ１１０を
駆動するよう配置され、このヒートポンプは加熱すべき
流体（液体もしくは気体）を流路１１１を介して受は入
れかつ流路１１２を介して加熱流体を放出し、この加熱
流体はたとえば加熱用に使用することができる。

シャフト２５がヒートポンプ１１０を直接に駆動する代
りに、シャフト２５は発電機１１３を駆動して、この発
電機によりヒートポンプ１１０を駆動させることもでき
る。

第１３図において、装置は２台の回転機２１．２２を備
え、加熱流体はここでも流路１０８ａおよび１１２で使
用することができる。

回転機における羽根および関連部材の個数は変化するこ
とができ、典型的には６個もしくはそれ以上である。た
とえば第１４図に示したように、６枚の羽根２０６を設
けることができる。好ましくは、羽根の外表面２０６　
ａは回転クリアランスをもってケーシングの内表面に適
合するような形状とする。できるだけ便利かつ実用的な
枚数の羽根を設けるのが望ましい。

第１５図は改変したロータ、羽根、駆動アームおよびス
ポークの縦断面図を示し、ロータ２００はベアリング２
２５ａ、　　２２８ａに装着される。各羽１恨２０９ａ
には２本のアーム２０９を設け、これらを図示したよう
にロータに接続し、その一方に２倍の厚さの中央接続部
２０９ｂを設ける。

第１６図は、たとえばコンプレッサ以外の内燃エンジン
として使用するのに適したより高い操作温度を可能にす
る伯の配置を示している。この配置においては、環状凹
部２２１ｄ、　　２２２ｄを形成する追加の環状側部デ
ィスク２２１ａ、２２２ａをロータの側部に固定すると
共に、ボルト２９０によって固定する（第１４図参照）
。側部ディスクの外部２２１．２２２は内側延長部２２
１ｂ、　　２２２ｂを互いに固定すると共に、ロータ２
００の半径方向内側タンク２９１に対し参照符号２２２
ｃの箇所で固定する。

内燃エンジンとして使用するのに適した高温度（たとえ
ば４００℃）は熱ロータの油制滑を排除することができ
、ただしこの場合には凹部２２１ｄ、２２２ｄおよび内
側ディスクと外側ディスクとの間の限られた接触領域に
おいて側部ディスクを開裂させ、軸方向外側ディスク２
２１．２２２はロータと共に回転するが参照符号２２８
ｂで示したようにベアリング２２５ａ１２２８ａの油潤
滑に対し充分冷却し続ける。

好ましくは、スラストベアリング３００を段け（第１７
図）、羽根の軸方向移動を防止すると共に、羽根の側部
と側部ディスク２２１．２２２または２２１ａ、　　２
２２ａとの間に回転クリアランスを維持する。

第１８図は燃焼エンジンの１部として使用する改変ロー
タを示している。ロータを燃焼エンジンの１部として使
用する場合、このロータは４００℃以上の温度で運転さ
れ、かつケーシング温度は外周方向に変化する。ケーシ
ングは、局部的に冷却し或いは局部的に移動して典型的
には小型エンジンの場合には０．０５ｍｍ未満かつ大型
エンジンの場合には０．２ｍｍの回転クリアランスを維
持するよう調節する必要がある。この種の問題は、一般
にケーシングの周囲の空気流動を変化させかつ冷却作用
を変化させて解決されるが、本発明の場合にはロータ通
路の外側のケーシングが入口ボートおよび出口ボートに
より分割されているので、ロータ通路の半径方向に調節
自在なセグメントを設けることができる。セグメントの
半径方向位置は近位センサによって制御することができ
、セグメン１〜はケーシングの固定部分に接触して摺動
する。ロータ通路セグメントＧＳＨおよびＪの移動は矢
印方向に±０．５ｍｍである。電子センサＳは作動機を
制御してセグメントを回転する羽根先端に対し近接位置
せしめる。作動機３０１（’１個のみを図示する）、た
とえばステップモータはケーシングセグメントを歯車中
に移動させることができる。

第１９図は他の配置を示している。ガス発生器３１０は
ヒートポンプ駆動装置３１１を駆動して、ヒートポンプ
３１２を駆動させる。ガス発生器３１０は参照符号３１
４の箇所で殿械連結された低圧コンプレッサとして作用
する回転機３１３を備え、これは高圧コンプレッサ／エ
キスパンダとして配置した回転機３１５と一緒に回転す
る。回転機３１３に対する空気またはその他の燃焼性ガ
スの入口３１７は、ガスの圧力および温度を増大させる
ことができる。

このガスは流路３１８を介して回転機３１５の圧縮側に
移動し、ここでガスの温度および圧力が増大する。次い
で、ガスは流路３１９を介してガス燃焼器３２０まで移
動し、ここでガスはたとえば５００〜１０００°Ｃまで
燃料の燃焼によって加熱され、次いで燃焼による熱ガス
は流路３２１を介して回転ハ３１５のエキスパンダ部分
まで移動し、ここでガスの圧力および温度はガスが回転
機３１５を駆動しかつしたがって回転機３１３を駆動さ
せる際に低下する。

ガス圧力は回転機３１５においてほぼ装置３１３の出口
圧力まで低下する。次いで、ガスは流路３２２を介し参
照符号３２４の箇所で機械連結された回転機３１１まで
移動して一流体入口３２６と加熱流体出口３２７とを有
するヒートポンプ３１２を駆動する。ガスは回転ハ３１
１内で膨張して、この回転機３１１を駆動する。回転機
３１１から排気されたガスは大気中に移動し、或いはこ
れを使用してヒートポンプにおける熱交換器３３０の冷
凍媒体を加熱／冷却サイクルにおける適当な箇所にて加
熱するため使用することができる。

回転機については上記した通りである。

操作条件下において、入口３２６における流体温度はた
とえば外気温度の変化（たとえば家庭用加熱システムに
あける変化）の結果として変化することができる。その
結果ヒートポンプ駆動装置の動力要求も変化し、これは
次のものを変化させる：（ａ）ガス発生器の燃焼器３２
０に対する燃料の流量、および／または（ｂ）ガス発生器ＨＰコンプレッサ３１５からの供給圧
力、および／または（Ｃ）ガス発生タービン３０５からの出口圧力。

（ａ）および／または（ｂ）および／または（Ｃ）の作
用は燃焼器３２０の圧力および温度を変化させることで
ある。

流路３２６におけるセンサ３３１は燃焼器に対する燃料
の流量を制御して、たとえば出口３２７にあける一定温
度を維持することができる。燃料流量の変化は回転機３
１５からの供給圧力を変化させ、これはセンサ６５ａも
しくは弁６５を調整して別々に変化させることができ、
これらの弁が作動する膨張もしくは圧縮出口圧力を変化
させることができる。

燃焼器３２０．２４は適当な源泉からの熱を受は入れる
熱交換器で代替することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は伝熱装置の回路図であり、第２図は制御系の回路図であり、第３図は弁部材の略図であり、第４図は回転機におけるロータの平面図であり、第５図
は羽根を駆動させるための機械連結を示す説明図であり
、第６図は第３図のロータを用いる装置の１部の側断面図
であり、第７図はロータの平面図であり、第８図は第７図のロータの配置図であり、第９図は他の
ロータの平面図であり、第１０図は第９図のロータの配置図であり、第１１図は
弁の断面図であり、第１２図は他の実施例による伝熱装置の回路図であり、第１３図はざらに他の伝熱装置の回路図であり、第１４
図は改変した羽根の配置図であり、第１５図は改変ロー
タの側面図であり、第１６図は他のロータの側面図であ
り、第１７図はざらに他の改変ロータの略図であり、第
１８図はざらに他のロータの説明図であり、第１９図は
加熱回路図である。１０・・・加熱装置　　　　　１１・・・供給路１２・
・・流路　　　　　　　１３・・・熱交換器１４・・・
戻り路　　　　　　１６・・・熱交換器１７・・・手段
　　　　　　　２０・・・ファン２１．２２・・・エキ
スパンダ装置２３・・・熱交換器　　　　　　２４・・・燃焼器３０
、・・・制御系　　　　　　３２．３３・・・センサ３
４・・・パイプ　　　　　　　３５・・・ポンプ３６・
・・計量弁　　　　　　　３７・・・加圧弁３９・・・
カム　　　　　　　　４０・・・弁部材４１・・・オリ
フィス　　　　　４２・・・カム４３・・・シャフト　
　　　　　４４・・・排出弁４４・・・排出弁　　　　
　　　４５・・・排液パイプ４６．４７・・・接続部　
　　　　４８°°゛弁６０・・・ケーシング　　　　　
６１・・・入口ポート６２・・・排出ボート　　　　　
６３．６４・・・コンプレッサ６５・・・弁　　　　　
　　　　６６・・・ケーシング７１・・・入口領域　　
　　　　７２・・・出口領域７３・・・コンプレッサ領
域　　７４・・・コンプレッサ領域８０・・・ステム　
　　　　　　８５・・・チャンバ２００・・・エンジン
ロータ　　２０１・・・軸線２０２・・・ケーシング　
　　　２０３・・・ケーシング２０４・・・環状部　　
　　　　２０５・・・車軸２０６・・・羽根　　　　　
　　２０７・・・軸線２０８・・・クランク　　　　　
２０９・・・アーム２１０・・・柱　　　　　　　　２
１１・・・分室特許出願人　　ロナルド　ウィリアム　
ドライバーｆトぐ、４１ｈ４．５ｈに、７ｈトＬり σＵｆｈ〈１１ｔ４１２ □−１５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流体流路と、この流体流路における第１熱交換器
と、第２熱交換器と、コンプレッサおよびエキスパンダ
の領域を有する回転機と、ガスを加熱するヒータと、流
動導管とを備え、前記流動導管はガスを回転機に流動さ
せて圧縮し、次いで第２熱交換器に流過させてガスを加
熱した後、ヒータと回転機のエキスパンダ流域と第２熱
交換器とに順次に流過させてガス流の加熱を行ない、次
いで第１熱交換器に流過させて流体を加熱するよう構成
したことを特徴とする伝熱装置。
（２）回転機を接続して、流体を加熱するためのヒート
ポンプを駆動させる特許請求の範囲第１項記載の装置。
（３）コンプレッサおよびエキスパンダ領域を有する追
加回転機を備え、ガス流をこの追加回転機にて圧縮した
後に前記第１回転機で圧縮し、ガスを第２熱交換器から
前記追加回転機のエキスパンダ領域へ移送し、次いで第
１熱交換器へ移送するよう構成した特許請求の範囲第１
項記載の装置。
（４）追加回転機を接続してヒートポンプを駆動させる
特許請求の範囲第３項記載の装置。
（５）コンプレッサおよびエキスパンダ領域を有する他
の回転機を備え、この回転機でガス流を圧縮し、次いで
流体流路における第３熱交換器を流過させて流体を加熱
し、次いで第１回転機で圧縮し、続いて第２熱交換器に
流過させてガスを加熱した後、ヒータと第１回転機のエ
キスパンダ領域と第２熱交換器とに順次に流過させてガ
スを加熱し、次いで第１熱交換器に流過させて流体を加
熱した後、前記他の回転機のエキスパンダ領域に流過せ
るよう構成した特許請求の範囲第１項記載の装置。
（６）第１および第３熱交換器が並列である特許請求の
範囲第５項記載の装置。
（７）第１および第３熱交換器の上流および下流におけ
る流体流路の温度に応答する装置を含んだ制御系を備え
て、燃料流を増加もしくは減少させる特許請求の範囲第
５項記載の装置。
（８）回転機がケーシング内に偏心装着されたロータを
備え、その複数枚の羽根はケーシングと連携して分室を
画成すると共に圧縮領域と膨脹領域とを形成し、１枚も
しくはそれ以上の羽根が前記領域の一方もしくは両方か
らの出口に隣接しかつ隣接分室内の圧力に呼応して圧縮
領域内の過剰圧力または膨脹領域内の吸引を低下もしく
は防止する特許請求の範囲第１項記載の装置。
（９）第１回転機と追加回転機とがそれぞれケーシング
内に偏心装着したロータを備え、その複数枚の羽根はケ
ーシングと連携して分室を画成すると共に圧縮領域と膨
脹領域とを形成し、１枚もしくはそれ以上の羽根が前記
領域の一方もしくは両方からの出口に隣接しかつ隣接分
室内の圧力に呼応して圧縮領域の過剰圧力または膨脹領
域の吸引を低下もしくは防止する特許請求の範囲第３項
記載の装置。
（１０）ヒータが燃焼器を備えて、燃料の燃焼によりガ
スを加熱する特許請求の範囲第１項記載の装置。
（１１）流体流路と、コンプレッサおよびエキスパンダ
領域を有する第１および第２回転機と、これら第１および第２回
転機を互いに回転するよう連結する手段と、ガスを加熱
するヒータと、ヒートポンプと、ヒートポンプの駆動装
置と、流動導管とを備え、前記流動導管はガスを第１回
転機に流動させて圧縮し、次いで第２回転機で圧縮した
後、ヒータと第２回転機のエキスパンダ領域と駆動装置
とに順次に流過させて駆動装置を付勢することを特徴と
する伝熱装置。
（１２）ガスが駆動装置からヒートポンプの冷凍剤回路
の１部を形成する熱交換器を流過する特許請求の範囲第
１１項記載の装置。
（１３）駆動装置がコンプレッサおよびエキスパンダ領
域を有する第３回転機を備え、ガスがエキスパンダ領域
を通過する特許請求の範囲第１１項記載の装置。
（１４）軸方向端部と周方向部分とを有するケーシング
内に偏心装着されたロータを備えかつその複数枚の羽根
がケーシングと連携して分室を画成すると共に圧縮領域
と膨脹領域とを形成し、さらに周方向部分における弁手
段が前記領域の一方もしくは両方からの出口の上流端部
に隣接しかつ隣接分室内の圧力に呼応して圧縮領域内の
過剰圧力または膨脹領域における吸引を低下もしくは防
止することを特徴とする回転機。
（１５）周方向部分における弁手段が膨脹領域の入口の
下流端部に隣接しかつ隣接分室内の圧力に呼応して膨脹
領域における吸引を低下もしくは防止する特許請求の範
囲第１４項記載の回転機。
（１６）周方向ケーシグン部分の複数セクションを半径
方向に移動させて羽根の先端クリアランスを変化させる
手段を備えた特許請求の範囲第１４項記載の回転機。
（１７）ケーシング内に偏心装着したロータを備え、そ
の複数枚の羽根がケーシングと連携して分室を画成する
と共に圧縮領域と膨脹領域とを形成し、前記ロータは複
数枚の羽根を位置せしめる軸方向部分を有し、これら軸
方向部分は内側部分と外側部分とを備えて内凹部を画成
することを特徴とする回転機。