DE112013000892T5

DE112013000892T5 - Schneckenexpander und Fluidmaschine, die mit demselben versehen ist

Info

Publication number: DE112013000892T5
Application number: DE112013000892.0T
Authority: DE
Inventors: c/o Sanden Corporation Nakamura Shinji; c/o Sanden Corporation Wada Hirofumi; c/o Sanden Corporation Tanaka Yuuta
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-10-16
Also published as: CN104093935A; JP2013160187A; US20150023824A1; WO2013118824A1; JP6026750B2

Abstract

Vorgesehen ist ein Schneckenexpander mit einer relativ einfachen Struktur, geringem Energieverlust sowie hoher Haltbarkeit und Zuverlässigkeit. Ein Expander (27) mit integrierter Pumpe hat eine Expansionseinheit (50), die als ein Schneckenexpander konfiguriert ist. Bei der Expansionseinheit (50) ist ein Arbeitsfluidkanal (51e), der sich von einem Sauganschluss (51c), der zur Außenseite mündet, zu einem Einlass (51d) erstreckt, der in eine Expansionskammer (54) mündet, in einer Basis (51a) einer festen Schnecke (51) ausgebildet. Ein von der Außenseite zugeführtes Arbeitsfluid wird zu der Expansionskammer (54) durch den Arbeitsfluidkanal (51e) geführt. Um eine auf eine orbitierende Schnecke (53) wirkende Axialkraft aufzunehmen und um die Drehung der orbitierenden Schnecke (53) zu verhindern, ist ein Kugelkopplungs-Antidrehmechanismus (56), der Kugeln als Wälzelemente verwendet, zwischen einer abgestuften Seite (52c) eines Expandergehäuses (52) und einer Basis (53a) der orbitierenden Schnecke (53) angeordnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenexpander und eine Fluidmaschine, die den Schneckenexpander aufweist.
STAND DER TECHNIK
Patentdruckschrift 1 beschreibt einen Schneckenexpander, der dazu konfiguriert ist, ein Gasphasenarbeitsmedium (Kühlmittel) mit hoher Temperatur und hohem Druck, das durch einen Verdampfer verdampft wurde, in eine Expansionskammer durch ein Durchgangsloch einzuführen, das an der Mitte einer Basisplatte (Basis) einer festen Schnecke ausgebildet ist. Da bei einem derartigen Schneckenexpander ein Arbeitsfluid, das von der Außenseite zugeführt wird, direkt in die Expansionskammer geführt wird, wird ein Wärmeverlust, Druckverlust oder dergleichen des Arbeitsfluids in dem Schneckenexpander reduziert.
LISTE DER RELEVANTEN DRUCKSCHRIFTEN
PATENTDRUCKSCHRIFT

Patentdruckschrift 1: Japanisches Patent JP 4537948

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden
Jedoch wird bei dem in der Patentdruckschrift 1 beschriebenen Schneckenexpander ein Fall nicht berücksichtigt, bei dem das Arbeitsfluid zugeführt wird, das durch den Verdampfer nicht ausreichend verdampft wurde, d. h. ein Fall, bei dem ein Arbeitsfluid mit flüssiger Phase in die Expansionskammer eingeführt wird. Wenn ein Arbeitsfluid mit flüssiger Phase in die Expansionskammer eingeführt wird, tritt das Arbeitsfluid mit flüssiger Phase auch in Gleitabschnitte oder Drehabschnitte im Inneren der Expansionskammer ein, wodurch ein Wegströmen eines Schmiermittels verursacht wird und somit ein Verschleiß oder dergleichen in einem Axiallagerabschnitt auftreten kann. Dementsprechend kann der in der Patentdruckschrift 1 beschriebene Schneckenexpander Probleme hinsichtlich der Haltbarkeit und der Zulässigkeit haben.
Um eine Einführung eines Arbeitsfluids mit flüssiger Phase in die Expansionskammer zu verhindern, könnte hierbei der Schneckenexpander dazu konfiguriert werden, ein Arbeitsfluid, das von der Außenseite zugeführt wird, in die Expansionskammer über eine Saugkammer oder dergleichen einzuführen, die ein Arbeitsfluid mit flüssiger Phase zurückhalten kann. In diesem Fall sind jedoch zusätzliche Komponenten (wie zum Beispiel ein Gehäuse) zum Ausbilden der Saugkammer oder dergleichen erforderlich, was die Struktur kompliziert, wodurch eine Erhöhung der Kosten und eine Vergrößerung des Gerätes verursacht werden. Da die Saugkammer oder dergleichen ein Volumen mit einer bestimmten Größe hat, kann ein Druckverlust oder ein Wärmeverlust des Arbeitsfluids in der Saugkammer oder dergleichen auftreten, und ein Energieverlust kann vergrößert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend geschilderten Umstände geschaffen, und es ist ihre Aufgabe, einen Schneckenexpander mit einer relativ einfachen Struktur, mit geringem Energieverlust sowie hoher Haltbarkeit und Zuverlässigkeit vorzusehen, und eine Fluidmaschine mit dem Schneckenexpander vorzusehen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Schneckenexpander vorgesehen, der eine feste Schnecke und eine orbitierende Schnecke hat, die jeweils einen Schneckenabschnitt haben, der sich aufrecht an ihrer Basis erhebt, wobei der Schneckenexpander eine Antriebskraft erzeugt, um ein Expandieren eines Arbeitsfluids in einer Expansionskammer zu veranlassen, die zwischen dem Schneckenabschnitt der festen Schnecke und dem Schneckenabschnitt der orbitierenden Schnecke ausgebildet ist, wobei der Schneckenexpander Folgendes aufweist: einen Arbeitsfluidkanal, der in der Basis der festen Schnecke ausgebildet ist und sich von einem Sauganschluss, der zur Außenseite mündet, zu einem Einlass erstreckt, der in das Innere der Expansionskammer mündet, um so das Arbeitsfluid, das in den Sauganschluss geströmt ist, zu der Expansionskammer zu führen; und einen Antidrehmechanismus, der zwischen einem festen Abschnitt des Schneckenexpanders und der Basis der orbitierenden Schnecke angeordnet ist, der eine Axialkraft aufnimmt, die auf die orbitierende Schnecke wirkt, und der eine Drehung der orbitierenden Schnecke verhindert, wobei der Antidrehmechanismus ein Kugelkopplungs-Antidrehmechanismus ist, der Kugeln als Wälzelemente verwendet.
Hierbei kann der Schneckenexpander alleinstehend verwendet werden, oder alternativ können der Schneckenexpander und eine Pumpeneinheit, die durch eine Antriebskraft angetrieben wird, die durch den Schneckenexpander erzeugt wird, um so das Arbeitsfluid einzuziehen und auszulassen, als ein einheitlicher Körper integriert sein, um eine Fluidmaschine zu bilden, oder alternativ können der Schneckenexpander und eine Leistungserzeugungseinheit, die mit einer Antriebskraft angetrieben wird, die durch den Schneckenexpander erzeugt wird, um so eine elektrische Leistung zu erzeugen, als ein einheitlicher Körper integriert sein, um eine Fluidmaschine zu bilden.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Es wurde durch Experimente bestätigt, dass der Kugelkopplungs-Antidrehmechanismus, der Kugeln als Wälzelemente verwendet, eine hohe Haltbarkeit auch in einem unzureichenden Schmierzustand hat. Der Schneckenexpander ist dazu konfiguriert, eine Axialkraft aufzunehmen, die auf die orbitierende Schnecke wirkt, und die Drehung der orbitierenden Schnecke durch die Verwendung dieses Antidrehmechanismus zu verhindern. Auch wenn ein Arbeitsfluid mit flüssiger Phase von der Außenseite zugeführt wird und eine Schmierung unzureichend wird, ist es dementsprechend möglich, eine hohe Haltbarkeit und Zuverlässigkeit zu garantieren, ohne dass irgendein Problem verursacht wird. Da der Arbeitsfluidkanal in der Basis der festen Schnecke ausgebildet ist und das von der Außenseite zugeführte Arbeitsfluid direkt zu der Expansionskammer geführt wird, ist es möglich, die Struktur relativ zu vereinfachen und einen Druckverlust oder Wärmeverlust des Arbeitsfluids zu reduzieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Ansicht einer Konfiguration eines Abwärmewiederverwendungsgerätes, auf das ein Schneckenexpander gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 zeigt eine Ansicht einer Konfiguration eines Expanders mit integrierter Pumpe, der den Schneckenexpander aufweist.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht von Umgebungen eines Antidrehmechanismus, der in der 2 dargestellt ist.
4 zeigt eine Ansicht einer Abwandlung eines Beispiels des Expanders mit integrierter Pumpe.
5 zeigt eine Ansicht eines Antidrehmechanismus in einem abgewandelten Beispiel.
6 zeigt eine Ansicht eines anderen Antidrehmechanismus bei einem abgewandelten Beispiel.
7 zeigt eine Ansicht einer Konfiguration eines Expanders mit integriertem Leistungsgenerator, der den Schneckenexpander aufweist.
MODUS ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die 1 zeigt eine Konfiguration eines Abwärmewiederverwendungsgerätes 1, auf das ein Schneckenexpander gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Das Abwärmewiederverwendungsgerät 1 ist ein Gerät, das an einem Fahrzeug angebracht ist und das Abwärme (die Abgaswärme enthält) einer Kraftmaschine 10 einzieht und nutzt. Das Abwärmewiederverwendungsgerät 1 hat eine Rankine-Zyklusvorrichtung 2, einen Übertragungsmechanismus 3, der eine Abgabe der Rankine-Zyklusvorrichtung 2 zu der Kraftmaschine 10 übertragen kann, und eine Steuereinheit 4.
Die Kraftmaschine 10 ist eine wassergekühlte Brennkraftmaschine, und sie wird durch ein Kühlmittel gekühlt, das in einem Kühlmittelzirkulationskanal 11 strömt. In dem Kühlmittelzirkulationskanal 11 ist ein Verdampfer 22 der Rankine-Zyklusvorrichtung 2 angeordnet.
Die Rankine-Zyklusvorrichtung 2 zieht Abwärme der Kraftmaschine 10 aus dem Kühlmittel der Kraftmaschine 10 ein, wandelt die eingezogene Abwärme zu einer Antriebskraft um und gibt die Antriebskraft ab. Die Rankine-Zyklusvorrichtung 2 hat einen Zirkulationskanal 21 eines Arbeitsfluids (Kühlmittels), und ein Verdampfer 22, ein Expander 23, ein Kondensator 24 und eine Pumpe 25 sind in dieser Reihenfolge in dem Zirkulationskanal 21 angeordnet.
Der Verdampfer 22 ist ein Wärmetauscher, der das Arbeitsfluid erwärmt und verdampft (vaporisiert), indem das Kühlmittel, das absorbierte Wärme von der Kraftmaschine 10 hat, zum Austauschen der Wärme mit dem Arbeitsfluid veranlasst wird. Der Expander 23 ist ein Schneckenexpander, der eine Antriebskraft erzeugt, indem das Arbeitsfluid als überhitzter Dampf, der durch den Verdampfer 22 erwärmt wurde, zum Expandieren und Umwandeln der Wärme zu einer Drehenergie veranlasst wird. Der Kondensator 24 ist ein Wärmetauscher, der das Arbeitsfluid kühlt und kondensiert (verflüssigt), indem das Arbeitsfluid, das den Expander 23 passiert hat, zum Austauschen der Wärme mit der externen Luft veranlasst wird. Die Pumpe 25 ist eine mechanische Pumpe, die das durch den Kondensator 24 verflüssigte Arbeitsfluid zu dem Verdampfer 22 schickt. Die Pumpe 25 wird angetrieben, um das Arbeitsfluid einzuziehen und auszulassen, wodurch das Arbeitsfluid in dem Zirkulationskanal 21 zirkuliert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein ”Expander 27 mit integrierter Pumpe” gebildet, bei dem der Expander 23 und die Pumpe 25 über eine Drehwelle 26 miteinander verbunden sind. Die Drehwelle 26 des Expanders 27 mit integrierter Pumpe hat nämlich eine Funktion einer Abgabewelle des Expanders 23 und eine Funktion einer Antriebswelle der Pumpe 25. Die Rankine-Zyklusvorrichtung 2 wird zunächst gestartet, indem die Kraftmaschine 10 zum Antreiben der Pumpe 25 (die Pumpeneinheit in dem Expander 27 mit integrierter Pumpe) veranlasst wird, und dann wird die Pumpe 25 durch die von dem Expander 23 erzeugte Antriebskraft angetrieben, wenn der Expander 23 (die Expansionseinheit in dem Expander 27 mit integrierter Pumpe) eine ausreichende Antriebskraft erzeugt.
Ein Übertragungsmechanismus 3 hat eine Riemenscheibe 31, die an der Drehwelle 26 des Expanders 27 mit integrierter Pumpe angebracht ist, eine Kurbelriemenscheibe 32, die an einer Kurbelwelle 10a der Kraftmaschine 10 angebracht ist, einen Riemen 33, der um die Riemenscheiben 31 und die Kurbelriemenscheibe 32 gewickelt ist, und eine elektromagnetische Kupplung 34, die zwischen der Drehwelle 26 des Expanders 27 mit integrierter Pumpe und der Riemenscheibe 31 angeordnet ist. Durch Einschalten (Koppeln) oder Ausschalten (Entkoppeln) der elektromagnetischen Kupplung 34 kann die Antriebskraft zwischen der Kraftmaschine 10 und der Rankine-Zyklusvorrichtung 2 (insbesondere der Expander 27 mit integrierter Pumpe) übertragen oder unterbrochen werden.
Eine Steuereinheit 4 hat eine Funktion zum Steuern des Betriebs der elektromagnetischen Kupplung 34 und steuert eine Aktivierung und Deaktivierung der Rankine-Zyklusvorrichtung 2 durch das Erregen und Entregen der elektromagnetischen Kupplung 34. Die Steuereinheit 4 startet nämlich die Rankine-Zyklusvorrichtung 2 durch Einschalten (Koppeln) der elektromagnetischen Kupplung 34, um die Pumpe 25 (die Pumpeneinheit in dem Expander 27 mit integrierter Pumpe) durch die Verwendung der Kraftmaschine 10 zu aktivieren. Wenn danach der Expander 23 (die Expansionseinheit in dem Expander 27 mit integrierter Pumpe) aktiviert wird und die Erzeugung einer Antriebskraft startet, wird ein Teil der von dem Expander 23 erzeugten Antriebskraft zum Antreiben der Pumpe 24 verwendet, und die andere Antriebskraft wird zu der Kraftmaschine 10 über den Übertragungsmechanismus 3 übertragen, um die Abgabe (Antriebskraft) der Kraftmaschine 10 zu unterstützen.
Auch wenn dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann das Arbeitsfluid so zirkuliert werden, dass der Expander 23 umgangen wird, indem ein Expanderumgehungskanal und ein Umgehungsventil bereitgestellt werden, das den Expanderumgehungskanal öffnet und schließt, und indem das Umgehungsventil je nach Bedarf geöffnet wird (zum Beispiel wenn das Überhitzen des Arbeitsfluids in dem Verdampfer 22 unzureichend ist). Der Verdampfer 22 kann dazu konfiguriert sein, Wärme zwischen dem Arbeitsfluid der Rankine-Zyklusvorrichtung 2 und der Abgasluft der Kraftmaschine 10 auszutauschen.
Die 2 zeigt die Konfiguration des Expanders 27 mit integrierter Pumpe. Der Expander 27 mit integrierter Pumpe ist eine Fluidmaschine, bei der die Pumpe 25, die das Arbeitsfluid der Rankine-Zyklusvorrichtung 2 zirkuliert, und der Expander 23, der eine Antriebskraft erzeugt, indem das durch den Verdampfer 22 erwärmte und verdampfte Arbeitsfluid zum Expandieren veranlasst wird, als ein einheitlicher Körper unter Verwendung der Drehwelle 26 integriert sind. Der Expander 27 mit integrierter Pumpe hat eine Expansionseinheit 50, die den Expander 23 bildet, und eine Pumpeneinheit 60, die die Pumpe 25 bildet.
Die Expansionseinheit 50 (Schneckenexpander) hat eine feste Schnecke 51, ein Expandergehäuse 52 und eine orbitierende Schnecke 53. Die feste Schnecke 51 hat eine scheibenartige Basis 51a und einen Spiralschneckenabschnitt 51b, der sich aufrecht an einer Fläche (die linke Fläche in der Zeichnung) der Basis 51a erhebt. Das Expandergehäuse 52 ist mit einer röhrenartigen Form ausgebildet, die einen Abschnitt 52a mit großem Innendurchmesser und einen Abschnitt 52b mit kleinem Innendurchmesser hat, und ein Teil der Innenumfangsfläche des Abschnitts 52a mit großem Innendurchmesser ist an einem Teil der Außenumfangsfläche der Basis 51a der festen Schnecke 51 angebracht. Die orbitierende Schnecke 53 ist in dem Abschnitt 52a mit großem Innendurchmesser des Expandergehäuses 52 aufgenommen. Ähnlich wie die feste Schnecke 51 hat die orbitierende Schnecke 53 eine scheibenartige Basis 53a und einen Spiralschneckenabschnitt 53b, der sich aufrecht an einer Fläche (die rechte Fläche in der Zeichnung) der Basis 53a erhebt. Ein röhrenartiger Abschnitt 53c, der zu der Pumpeneinheit 60 vorsteht, ist an der anderen Fläche (die linke Fläche in der Zeichnung) der Basis 53a ausgebildet.
Die feste Schnecke 51 und die orbitierende Schnecke 53 sind so angeordnet, dass ihre Schneckenabschnitte 51b und 53b miteinander im Eingriff sind, und eine Expansionskammer 54 zum Veranlassen einer Expansion des Arbeitsfluids ist zwischen dem Schneckenabschnitt 51b der festen Schnecke 51 und dem Schneckenabschnitt 53b der orbitierenden Schnecke 53 ausgebildet. Im Wesentlichen an der Mitte der Basis 51a der festen Schnecke 51 ist ein Arbeitsfluidskanal 51e vorgesehen, der sich von einem Sauganschluss 51c, der zur Außenseite mündet, zu einem Einlass 51d erstreckt, der in die Expansionskammer 54 mündet. Der Querschnittsflächeninhalt des Arbeitsfluidkanals 51e ist kleiner oder gleich dem Öffnungsflächeninhalt des Sauganschlusses 51c. Das zu dem Expander 23 (der Expansionseinheit 50) durch den Verdampfer 22 geschickte Arbeitsfluid strömt aus dem Sauganschluss 51c und wird zu der Expansionskammer 54 durch den Arbeitsfluidkanal 51e und den Einlass 51d geführt.
Eine exzentrische Buchse 83 ist im Innern des röhrenartigen Abschnitts 53c angeordnet, der in der Basis 53a der orbitierenden Schnecke 53 ausgebildet ist, wobei ein Nadellager 55 dazwischen angeordnet ist. Die exzentrische Buchse 83 bildet einen angetriebenen Kurbelmechanismus 80. Das Arbeitsfluid, das zu der Expansionskammer 54 geführt wird, expandiert in der Expansionskammer 54, und die orbitierende Schnecke 53 führt eine orbitierende Bewegung relativ zu der festen Schnecke 51 bei der Expansion des Arbeitsfluids in der Expansionskammer 54 durch. Die orbitierende Bewegung der orbitierenden Schnecke 53 wird zu einer Drehbewegung der Drehwelle 26 durch den angetriebenen Kurbelmechanismus 80 umgewandelt.
Um hierbei die Drehung der orbitierenden Schnecke 53 während der orbitierenden Bewegung zu verhindern und eine Axialkraft aufzunehmen, die auf die orbitierende Schnecke 53 wirkt, ist ein Antidrehmechanismus 56 zwischen der Basis 53a der orbitierenden Schnecke 53 und einer Endseite (fester Abschnitt) des Expandergehäuses 52 angeordnet, das dort gegenüberliegt.
Die 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht von Umgebungen des Antidrehmechanismus 56. Der Antidrehmechanismus 56 ist ein Kugelkopplungs-Antidrehmechanismus, der Kugeln als Wälzelemente verwendet und eine ringartige Platte 561 an der festen Seite, die an einer abgestuften Seite 52c angebracht ist, die den Abschnitt 52a mit großem Innendurchmesser und den Abschnitt 52b mit kleinem Innendurchmesser des Expandergehäuses 52 verbindet, eine ringartige Platte 562 an der orbitierenden Seite, die an einer Seite der Basis 53a der orbitierenden Schnecke 53 gegenüber dem Schneckenabschnitt 53b angebracht ist, und mehrere Kugeln 563 aufweist, die zwischen der Platte 561 an der festen Seite und der Platte 562 an der orbitierenden Seite wälzbar gestützt sind.
In der Platte 561 an der festen Seite sind ringartige Laufnuten 564, deren Nutenquerschnitt eine bogenartige Form hat, in gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die ringartigen Laufnuten 564 sind so ausgebildet, dass sie der orbitierenden Bewegung der orbitierenden Schnecke 53 entsprechen.
In der Platte 562 an der orbitierenden Seite sind halbkugelartige oder kuppelartige, konkave Abschnitte 565 zum wälzbaren Aufnehmen der Kugeln 563 in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die Anzahl der konkaven Abschnitte 565 ist gleich der Anzahl der ringartigen Laufnuten 564 der Platte 561 an der festen Seite. In der Platte 562 an der orbitierenden Seite ist ihr Innenkantenabschnitt an der Basis 53a der orbitierenden Schnecke 53 durch einen Stift 566 befestigt, und ein vorbestimmter Spalt C ist zwischen dem Außenkantenabschnitt einschließlich eines Bereiches, der die darin ausgebildeten konkaven Abschnitte 565 hat, und der Basis 53a der orbitierenden Schnecke 53 ausgebildet. Der Spalt C ermöglicht die elastische Verformung des Außenkantenabschnitts der Platte 562 an der orbitierenden Seite zu der orbitierenden Schnecke 53.
Die Kugeln 563 sind zwischen den ringartigen Laufnuten 564 der Platte 561 an der festen Seite und den konkaven Abschnitten 565 an der Platte 562 an der orbitierenden Seite wälzbar angeordnet. Wenn sich die orbitierende Schnecke 53 umherbewegt, werden die Kugeln 563 entlang den entsprechenden ringartigen Laufnuten 564 der Platte 561 an der festen Seite gewälzt, und somit wird die Drehung der orbitierenden Schnecke 53 verhindert.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 2 ist die Pumpeneinheit 60 als eine Zahnradpumpe ausgebildet und hat ein Antriebszahnrad 61, das an der Drehwelle 26 befestigt ist, und ein angetriebenes Zahnrad 63, das an einer angetriebenen Welle 62 befestigt ist, um mit dem Antriebszahnrad 61 in Eingriff zu gelangen, und ein Pumpengehäuse 65, das eine Pumpenkammer 64 zum Aufnehmen des Antriebszahnrads 61 und des angetriebenen Zahnrads 63 bildet.
Das Pumpengehäuse 65 hat ein erstes Gehäuse 66 mit einem vertieften Abschnitt, in dem das Antriebszahnrad 61 und das angetriebene Zahnrad 63 angeordnet sind, und zwar an seiner Seite an der Seite der Expansionseinheit 5, und ein zweites Gehäuse 67, das an der Seite der Expansionseinheit 50 des ersten Gehäuses 66 angeordnet ist, so dass der vertiefte Abschnitt geschlossen wird. Der vertiefte Abschnitt des ersten Gehäuses 66, der durch das zweite Gehäuse 67 geschlossen ist, dient als eine Pumpenkammer 64. In dem zweiten Gehäuse 67 ist ein röhrenartiger Abschnitt 67a ausgebildet, der zu der Expansionseinheit 50 vorsteht, und die Außenumfangsfläche des röhrenartigen Abschnitts 67a ist an der Innenumfangsfläche des Abschnitts 52b mit kleinem Innendurchmesser des Expandergehäuses 52 angebracht.
Die Drehwelle 26 erstreckt sich derart, dass sie durch das Pumpengehäuse 65 (das erste Gehäuse 66 und das zweite Gehäuse 67) tritt, und sie hat einen Abschnitt 26a mit großem Durchmesser an einem Ende an der Seite der Expansionseinheit 50. Die Drehwelle 26 ist durch ein Kugellager 68, das an der Seite des ersten Gehäuses 66 angebracht ist, und durch ein Kugellager 69 drehbar gestützt, das an der Innenseite des röhrenartigen Abschnitts 67a des zweiten Gehäuses 67 angebracht ist. Die angetriebene Zahnradwelle 62 ist durch Lager 70 und 71 drehbar gestützt, die in dem ersten Gehäuse 66 bzw. dem zweiten Gehäuse 67 angeordnet sind.
Die Riemenscheibe 31 und die elektromagnetische Kupplung 34, die den Übertragungsmechanismus 3 bilden, sind an einem Ende (die linke Seite in der Zeichnung) der Drehwelle 26 angeordnet. Das andere Ende (die rechte Seite in der Zeichnung) der Drehwelle 26 ist mit der orbitierenden Schnecke 53 über den angetriebenen Kurbelmechanismus 80 verbunden.
Der angetriebene Kurbelmechanismus 80 hat einen Flanschabschnitt 81, der an einer Endseite des Abschnitts 26a mit großem Durchmesser der Drehwelle 26 befestigt ist, einen Kurbelstift 82, der an einer Endseite des Flanschabschnitts 81 derart angeordnet ist, dass der Kurbelstift 82 hinsichtlich der Mitte der Drehwelle 26 dezentriert ist, und eine exzentrische Buchse 83, die im Inneren des röhrenartigen Abschnitts 53c der orbitierenden Schnecke 53 angeordnet ist, wobei das Nadellager 55 dazwischen angeordnet ist. Der Kurbelstift 82 ist in ein Einfügungsloch eingeführt, das an einer Position ausgebildet ist, die von der Buchsenmitte der exzentrischen Buchse 83 exzentrisch ist, und die exzentrische Buchse 83 ist so konfiguriert, dass sie hinsichtlich des Kurbelstiftes 82 oszilliert. Dementsprechend führt der Kurbelstift 82 ebenfalls eine orbitierende Bewegung mit der orbitierenden Bewegung der exzentrischen Buchse 83 durch. Die orbitierende Bewegung der orbitierenden Schnecke 53 wird zu einer Drehbewegung der Drehwelle 26 durch den angetriebenen Kurbelmechanismus 80 umgewandelt, und die Pumpeneinheit 60 wird durch die Drehung der Drehwelle 26 angetrieben.
Um die exzentrische Buchse 83 und die orbitierende Schnecke 53 zu balancieren und um eine Erzeugung von Schwingungen in der Expansionseinheit 50 zu unterdrücken, ist ein Gegengewicht (Ausgleichsgewicht) 84 an der exzentrischen Buchse 83 befestigt. Der Oszillationsbereich der exzentrischen Buchse 83 hinsichtlich des Kurbelstiftes 82 wird durch einen Eingriff eines Begrenzungslochs 81a, das in dem Flanschabschnitt 81 ausgebildet ist, und eines Begrenzungsvorsprungs 83b reguliert, der in der exzentrischen Buchse 83 ausgebildet ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Expander 27 mit integrierter Pumpe erzeugt die Expansionseinheit 50, die als ein Schneckenexpander aufgebaut ist, eine Antriebskraft, indem eine Expansion des Arbeitsfluids in der Expansionskammer 54 veranlasst wird. Insbesondere bewegt sich die orbitierende Schnecke 53 bei der Expansion des Arbeitsfluids in der Expansionskammer 54 herum, die orbitierende Bewegung der orbitierenden Schnecke 53 wird zu einer Drehbewegung (Antriebskraft) der Drehwelle 26 durch den angetriebenen Kurbelmechanismus 80 umgewandelt, und die Pumpeneinheit 60 wird durch die Drehbewegung (Antriebskraft) angetrieben.
Hierbei wird das von der Außenseite zu der Expansionseinheit 50 zugeführte Arbeitsfluid in die Expansionskammer 54 nur durch den Arbeitsfluidkanal 51e eingeführt, der in der Basis 51a der festen Schnecke 51 ausgebildet ist, und ein Raum (Pufferraum) wie zum Beispiel eine Saugkammer mit einem Querschnittsflächeninhalt, der größer ist als jener des Arbeitsfluidkanals 51e, ist auf diesem Wege nicht vorhanden. Dementsprechend sind Komponenten zum Ausbilden des Raums (Pufferraums) wie zum Beispiel die Saugkammer nicht erforderlich, und somit kann eine Erhöhung der Anzahl der Komponenten reduziert werden, wodurch eine einfache Struktur verwirklicht wird. Da das Arbeitsfluid in die Expansionskammer 54 nur durch den Arbeitsfluidkanal 54e eingeführt wird, ist es möglich, einen Druckverlust oder einen Wärmeverlust des Arbeitsfluides in der Expansionseinheit 50 zu reduzieren, wodurch ein Energieverlust reduziert wird.
Bei der Konfiguration, bei der das von der Außenseite zugeführte Arbeitsfluid in die Expansionskammer 54 auf diese Weise nur durch den Arbeitsfluidkanal 51e eingeführt wird, kann ein Arbeitsfluid mit flüssiger Phase in die Expansionskammer 54 eingeführt werden, und somit kann ein inneres Schmiermittel wegströmen, wodurch Gleitabschnitte oder Drehabschnitte unzureichend geschmiert werden können.
Bei der Expansionseinheit 50 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Kugelkupplungs-Antidrehmechanismus 56, der Kugeln als Wälzelemente verwendet, als die Struktur verwendet, die sich zum Verhindern der Drehung der orbitierenden Schnecke 53 dreht und die durch Aufnehmen einer Axialkraft gleitet, die auf die orbitierende Schnecke 53 wirkt. Es wurde durch Experimente bestätigt, dass der Antidrehmechanismus 56 kein Problem wie zum Beispiel einen Verschleiß auch in einem unzureichenden Schmierzustand verursacht und eine hohe Haltbarkeit hat. Bei der Expansionseinheit (Schneckenexpander) gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es daher möglich, sowohl die Verwirklichung einer einfachen Struktur als auch die Reduzierung eines Energieverlustes zu erreichen, wie dies vorstehend beschrieben ist, und die Sicherung einer hohen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit.
Bei dem Antidrehmechanismus 56 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der vorbestimmte Spalt C zwischen dem Außenkantenabschnitt einschließlich des Bereiches, der die an der Platte 562 an der orbitierenden Seite ausgebildeten konkaven Abschnitte 565 hat, und der Basis 53a der orbitierenden Schnecke 53 ausgebildet, um so die elastische Verformung der Platte 562 an der orbitierenden Seite zu ermöglichen. Auch wenn eine große Axialkraft auf den Antidrehmechanismus 56 aufgebracht wird, ist es dementsprechend möglich, eine Verformung der Kugeln 563 zu reduzieren und eine Fehlfunktion des Antidrehmechanismus 56 oder eine Erzeugung von Lärm zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sie kann in vielfältigen Formen auf der Grundlage der technischen Idee der vorliegenden Erfindung abgewandelt und geändert werden. Einige abgewandelte Beispiele werden nachfolgend beschrieben. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Arbeitsfluidkanal 51e, der in der Basis 51a der festen Schnecke 51 ausgebildet ist, im Wesentlichen in der horizontalten Richtung, aber der Arbeitsfluidkanal kann so ausgebildet sein, dass er im Wesentlichen eine L-Form hat, wie dies in der 4 dargestellt ist. Insbesondere kann der Arbeitsfluidkanal zum Beispiel einen vertikalen Kanal 51f, der sich im Wesentlichen in der vertikalen Richtung von dem Sauganschluss 51c erstreckt, der in die obere Fläche der Basis 51a der festen Schnecke 51 mündet, und einen horizontalen Kanal 51g aufweisen, der sich im Wesentlichen in der horizontalen Richtung von dem vertikalen Kanal 51f erstreckt. Hierbei meinen ”erstreckt sich im Wesentlichen in der vertikalen Richtung” und ”erstreckt sich im Wesentlichen in der horizontalen Richtung” eine ungefähr vertikale oder horizontale Erstreckung und beinhalten einen gewissen Neigungsgrad. In diesem Fall kann ein Teil von dem Verdampfer 22 des Zirkulationskanals 21 des Arbeitsfluids zu der Expansionseinheit 50 (Expander 23) über der Expansionseinheit 50 angeordnet sein. Dementsprechend ist diese Konfiguration zum Beispiel nützlich, wenn ein seitlicher Raum der Expansionseinheit 50 keine Grenze hat oder wenn der Raum für einen anderen Zweck verwendet wird, und es ist möglich, einen Freiheitsgrad im Layout zu vergrößern und somit den Raum wirksam zu nutzen.
In diesem Fall ist es weiter bevorzugt, wie dies in der 4 dargestellt ist, dass der Arbeitsfluidkanal so konfiguriert ist, dass sich der horizontale Kanal 51g in der horizontalen Richtung von dem mittleren Abschnitt des vertikalen Kanals 51f erstreckt, d. h. das untere Ende des vertikalen Kanals 51f befindet sich unter dem horizontalen Kanal 51g. Durch die Verwendung dieser Konfiguration dient der Teil des vertikalen Kanals 51f, der sich unter dem horizontalen Kanal 51g befindet, als ein Flüssigkeitsreservoir 51h, und er hat eine Funktion zum Zurückhalten eines Arbeitsfluids mit flüssiger Phase, wodurch es möglich ist, eine Menge des Arbeitsfluids mit flüssiger Phase zu reduzieren, die in die Expansionskammer 54 eingeführt wird.
Ein Antidrehmechanismus 57, der in der 5 dargestellt ist, kann anstelle des Antidrehmechanismus 56 gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden. In der 5 hat der Antidrehmechanismus 57 eine ringartige Platte 571 an der festen Seite, die an der abgestuften Seite 52c des Expandergehäuses 52 angebracht ist, eine ringartige Platte 572 an der orbitierenden Seite, die an der Basis 53a der orbitierenden Schnecke 53 angebracht ist, und mehrere Kugeln 573, die zwischen der Platte 571 an der festen Seite und der Platte 572 an der orbitierenden Seite wälzbar gestützt sind.
In der Platte 571 an der festen Seite und der Platte 572 an der orbitierenden Seite sind ringartige Laufnuten 574, deren Nutenquerschnitt eine bogenartige Form hat, in gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die ringartigen Laufnuten 574 sind so ausgebildet, dass sie der orbitierenden Bewegung der orbitierenden Schnecke 53 entsprechen. Die Kugeln 573 sind zwischen den ringartigen Laufnuten 574 der Platte 571 an der festen Seite und den ringartigen Laufnuten 574 der Platte 572 an der orbitierenden Seite wälzbar angeordnet. Wenn sich die orbitierende Schnecke 53 umherbewegt, werden die Kugeln 573 entlang den entsprechenden ringartigen Laufnuten 574 gewälzt, und somit wird die Drehung der orbitierenden Schnecke 53 verhindert.
Ein in der 6 dargestellter Antidrehmechanismus 58 kann anstelle des Antidrehmechanismus 56 verwendet werden. In der 6 weist der Antidrehmechanismus 58 einen festen Laufring 581 und einen festen Ring 582, der an der abgestuften Seite 52c des Expandergehäuses 52 angebracht ist, sowie einen orbitierenden Laufring 583 und einen orbitierenden Ring 584 auf, der an der Basis 53a der orbitierenden Schnecke 53 angebracht ist. Beide Flächen des festen Laufrings 581 und des orbitierenden Laufrings 583 haben jeweils eine ebene Ringform. Der feste Ring 582 und der orbitierende Ring 584 haben runde Kugelaufnahmeabschnitte (Durchgangslöcher) 585, die in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind.
Die Kugeln 586 sind durch den festen Laufring 581 und den orbitierenden Laufring 583 in einem Zustand gestützt, bei dem die Kugeln zwischen den Kugelaufnahmeabschnitten 585 des festen Rings 582 und des orbitierenden Rings 584 angeordnet sind. Wenn sich die orbitierende Schnecke 53 umherbewegt, werden die Kugeln 586 entlang den Innenumfängen der Durchgangslöcher 585 gewälzt, und somit wird die Drehung der orbitierenden Schnecke 53 verhindert. Bei dem Antidrehmechanismus 58 entspricht der feste Laufring 581 der Platte an der festen Seite, und der orbitierende Laufring 583 entspricht der Platte an der orbitierenden Seite.
Diese Antidrehmechanismen 57 und 58 sind ebenfalls Kugelkopplungs-Antidrehmechanismen, die Kugeln als Wälzelemente verwenden, und es wurde durch Experimente bestätigt, dass die Antidrehmechanismen kein Problem wie zum Beispiel einen Verschleiß auch in einem unzureichenden Schmierungszustand verursachen und eine hohe Haltbarkeit ähnlich wie der Antidrehmechanismus 56 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel haben. Infolge dessen ist es gemäß dem Schneckenexpander wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, sowohl die Verwirklichung der einfachen Struktur und der Reduzierung des Energieverlustes gemäß der vorstehenden Beschreibung als auch die Sicherstellung der hohen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit zu erreichen. Der Antidrehmechanismus ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Konfigurationen beschränkt, solange er ein Kugelkopplungs-Antidrehmechanismus ist, der Kugeln als Wälzelemente verwendet. Zum Beispiel kann ein Antidrehmechanismus verwendet werden, der eine Konfiguration hat, bei der eine ringartige Zwischenplatte zwischen der Platte an der festen Seite und der Platte an der orbitierenden Seite angeordnet ist, Kugeln zwischen Nuten, die in der Platte an der festen Seite ausgebildet sind, und Nuten, die an einer Fläche der Zwischenplatte ausgebildet sind, sowie zwischen Nuten, die an der anderen Fläche der Zwischenplatte ausgebildet sind, und Nuten wälzbar angeordnet sind, die in der Platte an der orbitierenden Seite ausgebildet sind. Die Endseite der orbitierenden Schnecke kann so ausgebildet sein, dass sie als die Platte an der orbitierenden Seite dient.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Pumpe 25 und der Expander 23 der Rankine-Zyklusvorrichtung 2 als ein einheitlicher Körper integriert, um einen Expander (Fluidmaschine) 27 mit integrierter Pumpe zu bilden, aber der Expander kann alleinstehend verwendet werden. Der Expander 23 und ein Leistungsgenerator der Rankine-Zyklusvorrichtung 2 können als ein einheitlicher Körper integriert sein, um einen Expander (Fluidmaschine) mit integriertem Leistungsgenerator zu bilden. In diesem Fall wird der Leistungsgenerator durch eine Antriebskraft angetrieben, die von dem Expander 23 erzeugt wird, und die von dem Leistungsgenerator erzeugte elektrische Leistung wird zum Beispiel einer Bordbatterie oder einem elektrischen Bordmotor zugeführt (beide sind nicht dargestellt). Die Konfiguration des Expanders mit integriertem Leistungsgenerator wird nachfolgend beschrieben. Die Elemente, die dem vorstehend beschriebenen Expander 27 mit integrierter Pumpe (2) gemeinsam sind, werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Die 7 zeigt eine Struktur des Expanders mit integriertem Leistungsgenerator. Wie dies in der 7 dargestellt ist, hat der Expander 90 mit integriertem Leistungsgenerator eine Expansionseinheit 50, die den Expander 23 bildet, und eine Leistungserzeugungseinheit 100, die den Leistungsgenerator bildet. Die Drehwelle 26 des Expanders 90 mit integriertem Leistungsgenerator hat eine Funktion einer Abgabewelle der Expansionseinheit 50 (Expander 23) und eine Funktion einer Eingabewelle der Leistungserzeugungseinheit 100 (Leistungsgenerator).
Die Leistungserzeugungseinheit 100 weist ein Leistungsgeneratorgehäuse 110 und einen Leistungsgenerator 120 auf, der in dem Leistungsgeneratorgehäuse 110 angeordnet ist. Das Leistungsgeneratorgehäuse 110 hat ein erstes Gehäuse 112, das zu der Expansionseinheit 50 mündet und einen Unterbringungsraum 111 des Leistungsgenerators 120 definiert, und ein zweites Gehäuse 113, das an der Seite der Expansionseinheit 50 des ersten Gehäuses 112 angeordnet ist und den Unterbringungsraum 111 schließt. In dem zweiten Gehäuse 113 ist ein röhrenartiger Abschnitt 113a ausgebildet, der zu der Seite der Expansionseinheit 50 vorsteht. Die Außenumfangsfläche des röhrenartigen Abschnitts 113a ist an der Innenumfangsfläche des Abschnitts 52b mit kleinem Innendurchmesser des Expandergehäuses 52 angebracht.
Der Leistungsgenerator 120 hat einen Rotor 121, der an der Drehwelle 26 befestigt ist und zum Beispiel als ein Dauermagnet ausgebildet ist, und einen Stator 112, der an der Innenumfangsfläche des ersten Gehäuses 112 so befestigt ist, dass er den Rotor 121 umschließt. Der Stator 122 hat ein Joch 122a und zum Beispiel drei Spulensätze 122b, die um das Joch 122a gewickelt sind, und er erzeugt dreiphasige Wechselströme bei der Drehung des Rotors 121.
Die Drehwelle 26 erstreckt sich derart, dass sie durch das Leistungsgeneratorgehäuse 110 (das erste Gehäuse 112 und das zweite Gehäuse 113) hindurch tritt, und sie hat einen Abschnitt 26a mit großem Durchmesser an dem Ende an der Seite der Expansionseinheit 50. Die Drehwelle 26 ist durch ein Kugellager 68, das an der Seite des ersten Gehäuses 112 angeordnet ist, und durch ein Kugellager 69 drehbar gestützt, das im Inneren des röhrenartigen Abschnitts 113a des zweiten Gehäuses 113 angeordnet ist. Das andere Ende (die rechte Seite in der Zeichnung) der Drehwelle 26 ist mit der orbitierenden Schnecke 53 über den angetriebenen Kurbelmechanismus 80 verbunden.
Ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die orbitierende Bewegung der orbitierenden Schnecke 53 zu der Drehbewegung der Drehwelle 26 durch den angetriebenen Kurbelmechanismus 80 umgewandelt, und somit wird der Leistungsgenerator 120 zum Erzeugen der elektrischen Leistung angetrieben. Die abgewandelten Beispiele des Expanders 27 mit integrierter Pumpe können auf den Expander 90 mit integriertem Leistungsgenerator angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Abwärmewiederverwendungsgerät
2: Rankine-Zyklusvorrichtung
22: Verdampfer
23: Expander
24: Kondensator
25: Pumpe
26: Drehwelle
27: Expander (Fluidmaschine) mit integrierter Pumpe
50: Expansionseinheit (Schneckenexpander)
51: feste Schnecke
51a: Basis
51b: Schneckenabschnitt
51c: Sauganschluss
51d: Einlass
51e: Arbeitsfluidkanal
51f: vertikaler Kanal
51g: horizontaler Kanal
51h: Flüssigkeitsreservoir
52: Expandergehäuse
52c: abgestufte Seite (Endseite)
53: orbitierende Schnecke
53a: Basis
53b: Schneckenabschnitt
54: Expansionskammer
56–58: Antidrehmechanismus
60: Pumpeneinheit
90: Expander (Fluidmaschine) mit integriertem Leistungsgenerator
100: Leistungserzeugungseinheit
561, 571: Platte an der festen Seite
562, 572: Platte an der orbitierenden Seite
563, 573: Kugel
564, 574: ringartige Laufnut

Claims

Schneckenexpander, der eine feste Schnecke und eine orbitierende Schnecke hat, die jeweils einen Schneckenabschnitt haben, der sich an ihrer Basis aufrecht erhebt, wobei der Schneckenexpander eine Antriebskraft erzeugt, indem eine Expansion eines Arbeitsfluids in einer Expansionskammer veranlasst wird, die zwischen dem Schneckenabschnitt der festen Schnecke und dem Schneckenabschnitt der orbitierenden Schnecke ausgebildet ist, wobei der Schneckenexpander Folgendes aufweist: einen Arbeitsfluidkanal, der in der Basis der festen Schnecke ausgebildet ist und sich von einem Sauganschluss, der zur Außenseite mündet, zu einem Einlass erstreckt, der in das Innere der Expansionskammer mündet, um so das Arbeitsfluid, das in den Sauganschluss hineingeströmt ist, zu der Expansionskammer zu führen; und einen Antidrehmechanismus, der zwischen einem festen Abschnitt des Schneckenexpanders und der Basis der orbitierenden Schnecke angeordnet ist, der eine Axialkraft aufnimmt, die auf die orbitierende Schnecke wirkt, und der eine Drehung der orbitierenden Schnecke verhindert, wobei der Antidrehmechanismus ein Kugelkopplungs-Antidrehmechanismus ist, der Kugeln als Wälzelemente verwendet.
Schneckenexpander gemäß Anspruch 1, wobei der Antidrehmechanismus Folgendes aufweist: eine Platte an der festen Seite, die an dem festen Abschnitt angebracht ist; eine Platte an der orbitierenden Seite, die an der Basis der orbitierenden Schnecke angebracht ist; und Kugeln, die zwischen der Platte an der festen Seite und der Platte an der orbitierenden Seite wälzbar gestützt sind, wobei ringartige Laufnuten mit einem bogenartigen Nutenquerschnitt zumindest in der Platte an der festen Seite oder der Platte an der orbitierenden Seite ausgebildet sind, und die Kugeln entlang den ringartigen Laufnuten gewälzt werden.
Schneckenexpander gemäß Anspruch 2, wobei ein Spalt, der eine elastische Verformung der Platte an der orbitierenden Seite ermöglicht, zwischen der Basis der orbitierenden Schnecke und der Platte an der orbitierenden Seite ausgebildet ist.
Schneckenexpander gemäß Anspruch 1, wobei sich der Arbeitsfluidkanal im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung von dem Sauganschluss erstreckt und mit dem Einlass verbunden ist.
Schneckenexpander gemäß Anspruch 1, wobei der Arbeitsfluidkanal einen vertikalen Kanal, der sich im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung von dem Sauganschluss erstreckt, und einen horizontalen Kanal aufweist, der sich im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung von dem vertikalen Kanal erstreckt und mit dem Einlass verbunden ist.
Fluidmaschine, bei der ein Schneckenexpander und eine Pumpeneinheit, die durch eine Antriebskraft angetrieben wird, die von dem Schneckenexpander erzeugt wird, um so ein Arbeitsfluid einzuziehen und auszulassen, als ein einheitlicher Körper integriert sind, wobei der Schneckenexpander eine feste Schnecke und eine orbitierende Schnecke hat, die jeweils einen Schneckenabschnitt haben, der sich an ihrer Basis aufrecht erhebt, und die Antriebskraft erzeugt, indem eine Expansion des Arbeitsfluids in einer Expansionskammer veranlasst wird, die zwischen dem Schneckenabschnitt der festen Schnecke und dem Schneckenabschnitt der orbitierenden Schnecke ausgebildet ist, wobei der Schneckenexpander Folgendes aufweist: einen Arbeitsfluidkanal, der in der Basis der festen Schnecke ausgebildet ist und sich von einem Sauganschluss, der zur Außenseite mündet, zu einem Einlass erstreckt, der in das Innere der Expansionskammer mündet, um so das Arbeitsfluid, das in den Sauganschluss hineingeströmt ist, zu der Expansionskammer zu führen; und einen Antidrehmechanismus, der zwischen einem festen Abschnitt des Schneckenexpanders und der Basis der orbitierenden Schnecke angeordnet ist, der eine Axialkraft aufnimmt, die auf die orbitierende Schnecke wirkt, und der eine Drehung der orbitierenden Schnecke verhindert, wobei der Antidrehmechanismus ein Kugelkopplungs-Antidrehmechanismus ist, der Kugeln als Wälzelemente verwendet.
Fluidmaschine, bei der ein Schneckenexpander und eine Leistungserzeugungseinheit, die durch eine Antriebskraft angetrieben wird, die von dem Schneckenexpander erzeugt wird, um so eine elektrische Leistung zu erzeugen, als ein einheitlicher Körper integriert sind, wobei der Schneckenexpander eine feste Schnecke und eine orbitierende Schnecke hat, die jeweils einen Schneckenabschnitt haben, der sich an ihrer Basis aufrecht erhebt, und der die Antriebskraft erzeugt, indem eine Expansion des Arbeitsfluids in einer Expansionskammer veranlasst wird, die zwischen dem Schneckenabschnitt der festen Schnecke und dem Schneckenabschnitt der orbitierenden Schnecke ausgebildet ist, wobei der Schneckenexpander Folgendes aufweist: einen Arbeitsfluidkanal, der in der Basis der festen Schnecke ausgebildet ist und sich von einem Sauganschluss, der zur Außenseite mündet, zu einem Einlass erstreckt, der in das Innere der Expansionskammer mündet, um so das Arbeitsfluid, das in den Sauganschluss hineingeströmt ist, zu der Expansionskammer zu führen; und einen Antidrehmechanismus, der zwischen einem festen Abschnitt des Schneckenexpanders und der Basis der orbitierenden Schnecke angeordnet ist, der eine Axialkraft aufnimmt, die auf die orbitierende Schnecke wirkt, und der eine Drehung der orbitierenden Schnecke verhindert, wobei der Antidrehmechanismus ein Kugelkopplungs-Antidrehmechanismus ist, der Kugeln als Wälzelemente verwendet.