JP2008002285A - Scroll expander - Google Patents

Scroll expander Download PDF

Info

Publication number
JP2008002285A
JP2008002285A JP2006170028A JP2006170028A JP2008002285A JP 2008002285 A JP2008002285 A JP 2008002285A JP 2006170028 A JP2006170028 A JP 2006170028A JP 2006170028 A JP2006170028 A JP 2006170028A JP 2008002285 A JP2008002285 A JP 2008002285A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scroll
suction
sealed container
expansion
fixed scroll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006170028A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Morimoto
敬 森本
Akira Iwashida
鶸田  晃
Atsushi Sakuta
作田  淳
Akira Ikeda
明 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006170028A priority Critical patent/JP2008002285A/en
Publication of JP2008002285A publication Critical patent/JP2008002285A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient scroll expander for restraining lap deformation by the stress of a scroll expansion mechanism constituted in a sealed vessel. <P>SOLUTION: This scroll expander is constituted by arranging a radial suction passage 101 communicating with a suction part of a fixed scroll 12, and a radial delivery passage 103 communicating with a delivery part of the fixed scroll 12 inside an end plate of the fixed scroll 12. The suction passage 101 and the delivery passage 102 are constituted by being cut off from the inside of the sealed vessel 1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に膨張室を形成し、旋回スクロールを自転規制機構による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき膨張室が容積を変えながら移動することで、吸入、膨張、吐出を行うスクロール膨張機に関するものである。   The present invention engages the fixed scroll and the orbiting scroll where the spiral wrap rises from the end plate to form an expansion chamber between the two, and the orbiting scroll revolves along a circular orbit under the restriction of rotation by the rotation restricting mechanism. The present invention relates to a scroll expander that performs suction, expansion, and discharge by moving the expansion chamber while changing its volume.

従来、この種のスクロール流体機械のスクロール膨張機は、密閉容器の内部に膨張機構および圧縮機構が配置され、それぞれの駆動軸を連結することにより膨張機構で回収された膨張動力が圧縮機構の圧縮動力として回収される構成が知られている。   Conventionally, a scroll expander of this type of scroll fluid machine has an expansion mechanism and a compression mechanism arranged in a sealed container, and the expansion power recovered by the expansion mechanism by connecting the respective drive shafts is compressed by the compression mechanism. Configurations that are recovered as power are known.

図4は特許文献1に開示された流体機械を概念的に表した図である。図4に示すように、この種の流体機械は、ケーシング211の内部に冷媒の圧縮を行う圧縮機構部220と冷媒の膨張を行う膨張機構部211を備えている。さらにこの流体機械は、圧縮機である圧縮機構部220とガスクーラー(凝縮器)と膨張機である膨張機構部221とエバポレータ(蒸発器)が順に冷媒配管によって接続され、閉回路の冷凍サイクル上に構成されている。従って、冷媒は、圧縮機構部220で圧縮された後、ガスクーラーで冷却され、膨張機構部221で膨張し、エバポレータで蒸発した後に圧縮機構部220に戻る循環を行う。   FIG. 4 is a diagram conceptually showing the fluid machine disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 4, this type of fluid machine includes a compression mechanism 220 that compresses the refrigerant and an expansion mechanism 211 that expands the refrigerant in the casing 211. Furthermore, this fluid machine is composed of a compressor mechanism 220 that is a compressor, a gas cooler (condenser), an expansion mechanism portion 221 that is an expander, and an evaporator (evaporator), which are sequentially connected by a refrigerant pipe. It is configured. Therefore, the refrigerant is compressed by the compression mechanism unit 220, cooled by the gas cooler, expanded by the expansion mechanism unit 221, and circulated back to the compression mechanism unit 220 after being evaporated by the evaporator.

圧縮機構部220から吐出される吐出冷媒と膨張機構部211へ吸入される吸入冷媒が連通してしまうとショートサーキットが発生し、冷凍サイクル上の性能低下が発生する。これを防止するため、膨張機構部211の固定スクロール231がケーシング211に固定され、ケーシング211内部の空間を上下に区画している。   When the refrigerant discharged from the compression mechanism unit 220 and the refrigerant sucked into the expansion mechanism unit 211 communicate with each other, a short circuit is generated, resulting in a decrease in performance on the refrigeration cycle. In order to prevent this, the fixed scroll 231 of the expansion mechanism section 211 is fixed to the casing 211, and the space inside the casing 211 is partitioned vertically.

圧縮機構部220はケーシング211の下部に配置され、中央部にモータ250、上部に膨張機構部221が配置が配置されている。モータの駆動軸260は、圧縮機構部220、膨張機構部221に連結されており、膨張機構部221の冷媒膨張による回収動力が、圧縮機構部220の圧縮動力に回収されるように構成されている。
特開2001−107881号公報
The compression mechanism part 220 is arranged at the lower part of the casing 211, and the motor 250 is arranged at the center part and the expansion mechanism part 221 is arranged at the upper part. The drive shaft 260 of the motor is connected to the compression mechanism unit 220 and the expansion mechanism unit 221, and is configured such that the recovery power due to refrigerant expansion of the expansion mechanism unit 221 is recovered to the compression power of the compression mechanism unit 220. Yes.
JP 2001-107881 A

しかしながら、上記流体機械では、ケーシング211内部の空間を、圧縮機構部220が配置される空間と、膨張機構部221の吸入空間とを区画する必要があり、固定スクロール231をケーシング211に固定することにより構成していた。この場合、固定スクロール231をケーシング211に焼き嵌め固定したり、あるいはケーシング211と溶接固定する必要が発生する。区画を完全なものにするためには、焼き嵌め代を増加させたり、固定スクロール231の全周を溶接する等の必要があり、いずれの場合も、固定スクロール231に過大な応力を発生させる可能性があった。固定スクロール231に過大な応力が発生した場合、固定スクロール231のラップ形状の変形が発生し、膨張機構部221の性能を著しく低下させる恐れがあった。   However, in the fluid machine, it is necessary to partition the space inside the casing 211 into a space where the compression mechanism 220 is disposed and a suction space of the expansion mechanism 221, and the fixed scroll 231 is fixed to the casing 211. It was composed by. In this case, the fixed scroll 231 needs to be shrink-fitted and fixed to the casing 211 or welded to the casing 211. In order to complete the section, it is necessary to increase the shrinkage allowance or to weld the entire circumference of the fixed scroll 231. In any case, excessive stress can be generated in the fixed scroll 231. There was sex. When excessive stress is generated in the fixed scroll 231, the wrap shape of the fixed scroll 231 is deformed, and the performance of the expansion mechanism portion 221 may be significantly reduced.

固定スクロール231の変形を抑制する手段としては、膨張機構部221のフレーム233部分で固定し、固定スクロール231の変形を抑制する方法もあるが、いずれの場合も固定スクロール231の変形を完全に抑えることは困難である。   As a means for suppressing the deformation of the fixed scroll 231, there is a method of fixing the frame 233 of the expansion mechanism portion 221 and suppressing the deformation of the fixed scroll 231. In any case, the deformation of the fixed scroll 231 is completely suppressed. It is difficult.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、密閉容器(ケーシング211)内に構成されるスクロール膨張機構の応力によるラップ変形を抑制し、高効率なスクロール膨張機を提供することである。また、本発明の他の目的は、スクロール膨張機の吸入部が膨張機構の中心部にあっても、複雑な構成を用いることなく、吸入通路の配置を容易にすることである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly efficient scroll expander that suppresses lap deformation due to stress of a scroll expansion mechanism configured in a sealed container (casing 211). It is to be. Another object of the present invention is to facilitate the arrangement of the suction passage without using a complicated configuration even when the suction portion of the scroll expander is located at the center of the expansion mechanism.

前記従来の課題を解決するために本発明のスクロール膨張機は、圧縮機構部が配置される空間と膨張機構部の吸入空間との区画を廃止して、膨張機構部へ直接吸入、直接吐出を行う構成とし、区画のために必要であった焼き嵌め固定や溶接固定による膨張機構部の応力変形をなくす構成としている。   In order to solve the above-described conventional problems, the scroll expander of the present invention eliminates the partition between the space where the compression mechanism portion is disposed and the suction space of the expansion mechanism portion, and performs direct suction and direct discharge to the expansion mechanism portion. It is set as the structure to perform, and it is set as the structure which eliminates the stress deformation | transformation of the expansion mechanism part by shrink-fitting fixation and welding fixation which were required for the division.

本発明のスクロール膨張機においては、密閉容器内部の空間を、圧縮機構部が配置される空間と、膨張機構部の吸入空間との区画が不必要となり、固定スクロールを密閉容器に焼き嵌め固定したり、あるいは密閉容器と溶接固定する必要性がなくなり、固定スクロールの応力変形を抑えることができる。   In the scroll expander of the present invention, the space inside the sealed container is not required to be divided into a space where the compression mechanism portion is disposed and a suction space of the expansion mechanism portion, and the fixed scroll is fixed by shrink fitting to the sealed container. Or, there is no need for welding and fixing to the sealed container, and stress deformation of the fixed scroll can be suppressed.

したがって、固定スクロールの変形による性能低下を抑制することが可能となり、漏れ損失の少ない高効率なスクロール膨張機を提供することができる。また、本発明のスクロール膨張機を膨張弁の代替として用いた冷凍サイクルにおいては、従来無駄にしていた膨張損失エネルギーを高効率で回収することが可能となり、エネルギー消費効率の高い冷凍サイクルを実現することができる。   Therefore, it is possible to suppress the performance degradation due to the deformation of the fixed scroll, and it is possible to provide a highly efficient scroll expander with little leakage loss. In the refrigeration cycle using the scroll expander of the present invention as an alternative to the expansion valve, it is possible to recover the expansion loss energy that has been wasted in the past with high efficiency, thereby realizing a refrigeration cycle with high energy consumption efficiency. be able to.

第1の発明は、密閉容器の内部に、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に膨張室を形成し、前記旋回スクロールを自転規制機構による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき前記膨張室が容積を変えながら移動することで、吸入、膨張、吐出を行う膨張機構部を備えたスクロール膨張機において、前記固定スクロールの鏡板内部に、前記固定スクロールの吸入部と連通する径方向の吸入通路と、前記固定スクロールの吐出部に連通する径方向の吐出通路を設けるとともに、前記吸入通路と前記吐出通路は、前記密閉容器内部と遮断された構成としたものである。これによって、密閉容器内部の空間を、圧縮機構部が配置される空間と、膨張機構部の吸入空間との区画が不要となり、固定スクロールを密閉容器に焼き嵌め密封固定したり、あるいは密閉容器と溶接密封固定する必要性がなくなり、固定スクロールの応力変形を抑えることができ、スクロール膨張機の変形による漏れ損失を抑制し高効率なスクロール膨張機を提供することができるとともに、スクロール膨張機の特徴でもある吸入経路が前記固定スクロールの中心付近に存在することから発生する吸入経路の位置的な設置規制を抑制し、複雑な構成を用いることなくより自由度の高いスクロール膨張機の設計が可能となる。   According to a first aspect of the present invention, an expansion chamber is formed between the fixed scroll and the orbiting scroll in which a spiral wrap rises from the end plate inside the hermetically sealed container, and the orbiting scroll is controlled by the rotation restricting mechanism. In the scroll expander having an expansion mechanism that performs suction, expansion, and discharge by moving the expansion chamber while changing its volume when swung along a circular orbit, the inside of the fixed scroll end plate is A radial suction passage that communicates with the suction portion of the fixed scroll, and a radial discharge passage that communicates with the discharge portion of the fixed scroll, and the suction passage and the discharge passage are isolated from the inside of the sealed container. It is set as the structure made. As a result, the space inside the sealed container does not require a partition between the space where the compression mechanism portion is arranged and the suction space of the expansion mechanism portion, and the fixed scroll is shrink-fitted into the sealed container and is sealed and fixed. The need for welding and sealing is eliminated, stress deformation of the fixed scroll can be suppressed, leakage loss due to deformation of the scroll expander can be suppressed, and a highly efficient scroll expander can be provided. However, it is possible to design a scroll expander with a higher degree of freedom without using a complicated configuration by suppressing the positional installation restriction of the suction path that occurs because there is a suction path near the center of the fixed scroll. Become.

第2の発明は、特に第1の発明で、縦型の密閉容器内の上部に膨張機構部が配置され、前記密閉容器の上部シェルに電力供給あるいは電力取り出し用のターミナル部材を備えたものである。この構成の場合、前記上部シェルに配置される前記ターミナル部材は、前記上部シェルの耐圧性の兼ね合いで前記上部シェルの中心部に構成される場合が多いが、この場合においても、吸入通路の配置位置が前記ターミナル部材の位置的干渉で拘束されることはなく、第1の発明の効果と合わせ高効率で設計自由度の高いスクロール膨張機を提供することができる。   The second invention is the first invention, in particular, in which an expansion mechanism is disposed in the upper part of a vertical sealed container, and a terminal member for supplying or extracting power is provided in the upper shell of the sealed container. is there. In this configuration, the terminal member disposed in the upper shell is often configured at the center of the upper shell in consideration of the pressure resistance of the upper shell. The position is not constrained by the positional interference of the terminal member, and it is possible to provide a scroll expander with high efficiency and high design freedom in combination with the effects of the first invention.

第3の発明は、特に、第1の発明で、縦型の密閉容器内の下部に膨張機構部が配置され
たものである。前記膨張機構部が前記密閉容器の下部に配置された場合、膨張機の設置方法を考慮すると密閉容器の下部シェルから、鉛直方向に吸入あるいは吐出経路を構成することは困難となる。しかしながら、固定スクロールに対して径方向から吸入あるいは吐出経路が構成されている場合には、前記膨張機構部が密閉容器の下部に配置されているスクロール膨張機においても、第1の発明の効果を十分に発揮することができる。
The third invention is the first invention, in particular, in which the expansion mechanism portion is arranged in the lower part of the vertical sealed container. In the case where the expansion mechanism is disposed at the lower part of the closed container, it is difficult to configure a suction or discharge path in the vertical direction from the lower shell of the closed container in consideration of the installation method of the expander. However, when the suction or discharge path is configured from the radial direction with respect to the fixed scroll, the effect of the first invention can be achieved even in a scroll expander in which the expansion mechanism is disposed in the lower part of the sealed container. Can fully demonstrate.

第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明で、作動流体として高圧ガス、例えば二酸化炭素を用いたものである。二酸化炭素はフロン系冷媒に比べて差圧がより大きいため、背景技術のように圧縮機構部が配置される空間と、膨張機構部の吸入空間とを区画しようとした場合、より強固な焼き嵌め固定や、より強固な溶接固定が必要となってくる。したがって第1〜3のいずれかの発明の効果をより高い次元で実現することが可能となる。また、作動流体として二酸化炭素を用いるとスクロール膨張機の理論回収動力が物性上非常に大きくなり、本発明のスクロール膨張機を膨張弁の代替として用いた冷凍サイクルにおいては、従来無駄にしていた膨張損失エネルギーを高効率で回収することがき、エネルギー消費効率の高い冷凍サイクルを実現することができる。   In particular, the fourth invention is any one of the first to third inventions, and uses a high-pressure gas such as carbon dioxide as the working fluid. Since the differential pressure of carbon dioxide is larger than that of chlorofluorocarbon refrigerants, when trying to partition the space where the compression mechanism is located and the suction space of the expansion mechanism as in the background art, a stronger shrink fit Fixing and stronger welding fixing are required. Therefore, the effect of any one of the first to third inventions can be realized at a higher level. In addition, when carbon dioxide is used as the working fluid, the theoretical recovery power of the scroll expander becomes very large due to its physical properties, and in the refrigeration cycle using the scroll expander of the present invention as an alternative to the expansion valve, expansion that has been wasted in the past. Loss energy can be recovered with high efficiency, and a refrigeration cycle with high energy consumption efficiency can be realized.

第5の発明は、特に、第1〜4のいずれか1つの発明で、吸入管と吐出管がおおよそ対向する位置に配置されものである。これによれば、冷凍サイクルからスクロール膨張機への接続配管が、密閉容器外周の最も離れた位置に近い部分での接続となり、密閉容器自体の振動を効果的に低減させることが可能となる。さらに作動流体が二酸化炭素の場合、スクロール膨張機の吸入状態は超臨界状態の液性状に近い状態で運転されることが多く、液性状の作動流体の吸入時閉じ込みによりスクロール膨張機自体の振動が大きくなる傾向が見られる。このような状態では特に、吸入および吐出配管が密閉容器に対して対向する位置に接続されているとスクロール膨張機自体の振動抑止効果が大きく、低騒音で低振動な高効率スクロール膨張機を提供することができる。   The fifth invention is, in particular, any one of the first to fourth inventions, in which the suction pipe and the discharge pipe are arranged at substantially opposite positions. According to this, the connection piping from the refrigeration cycle to the scroll expander becomes a connection at a portion closest to the farthest position on the outer periphery of the sealed container, and the vibration of the sealed container itself can be effectively reduced. In addition, when the working fluid is carbon dioxide, the scroll expander is often operated in a state where the suction state of the scroll expander is close to the supercritical liquid state. Tend to increase. In such a state, particularly when the suction and discharge pipes are connected to positions facing the sealed container, the scroll expander itself has a large vibration suppressing effect, and provides a low-noise and low-vibration high-efficiency scroll expander. can do.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるスクロール膨張機の断面図である。密閉容器1内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸4の主軸受部材11と、この主軸受部材11上にボルト止めした固定スクロール12との間に、固定スクロール12と噛み合う旋回スクロール13を挟み込んでスクロール式の膨張機構2を構成し、旋回スクロール13と主軸受部材11との間に旋回スクロール13の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構14を設けて、クランク軸4の上端にある偏心軸部4aにて旋回スクロール13を偏心駆動することにより旋回スクロール13を円軌道運動させている。これにより固定スクロール12と旋回スクロール13との間に形成している膨張室15が中央部から外周側に移動しながら容積が大きくなるのを利用して作動流体の膨張を行っている。なお、この種のスクロール膨張機は、圧縮機、放熱器、蒸発器とともに冷凍サイクル装置を構成する。密閉容器1上部には均圧管107が配置されており、均圧管107はスクロール膨張機とともに冷凍サイクルを構成する圧縮機の高圧力である吐出圧力が作用するように配管接続が行われている(図示なし)。図2は、本発明の第1の実施の形態におけるスクロール膨張機の要部拡大図である。図2のように固定スクロール12の固定スクロール鏡板12a内部には吸入部である吸入口17に連通する径方向の吸入通路101と、吐出部102に連通する径方向の吐出通路103が設けられている。吸入通路101と吐出通路102にはそれぞれOリング等のシール部材104が設けられており、それぞれ吸入管105、吐出管106が密閉容器1内部と遮断された状態で挿入されている。密閉容器1内にある膨張機構2において正常に膨張仕事を行わせようとした場合、吸入通路101と吐出通路102とは完全に遮断されていなければなら
ないが、本実施の形態では、固定スクロール12内でこれを比較的容易に完結している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the scroll expander according to the first embodiment of the present invention. An orbiting scroll 13 that meshes with the fixed scroll 12 between the main bearing member 11 of the crankshaft 4 fixed by welding or shrink fitting in the sealed container 1 and the fixed scroll 12 bolted on the main bearing member 11. A scroll-type expansion mechanism 2 is formed by sandwiching a rotary scroll mechanism 13, and an anti-rotation mechanism 14 such as an Oldham ring that guides the orbiting scroll 13 to rotate in a circular orbit between the orbiting scroll 13 and the main bearing member 11. Is provided, and the orbiting scroll 13 is eccentrically driven by the eccentric shaft portion 4 a at the upper end of the crankshaft 4, thereby causing the orbiting scroll 13 to move circularly. Thus, the working fluid is expanded by utilizing the fact that the expansion chamber 15 formed between the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13 increases in volume while moving from the central portion to the outer peripheral side. In addition, this kind of scroll expander comprises a refrigerating-cycle apparatus with a compressor, a heat radiator, and an evaporator. A pressure equalizing pipe 107 is arranged at the upper part of the closed container 1 and the pressure equalizing pipe 107 is connected to a pipe so that a discharge pressure which is a high pressure of a compressor constituting a refrigeration cycle acts together with a scroll expander ( Not shown). FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the scroll expander according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a radial suction passage 101 communicating with the suction port 17 serving as a suction portion and a radial discharge passage 103 communicating with the discharge portion 102 are provided inside the fixed scroll end plate 12 a of the fixed scroll 12. Yes. A seal member 104 such as an O-ring is provided in each of the suction passage 101 and the discharge passage 102, and the suction pipe 105 and the discharge pipe 106 are inserted in a state of being shut off from the inside of the sealed container 1, respectively. When the expansion mechanism 2 in the hermetic container 1 is to perform expansion work normally, the suction passage 101 and the discharge passage 102 must be completely blocked. In this embodiment, the fixed scroll 12 is used. This is completed relatively easily.

作動流体は、吸入管105、吸入通路101を通して固定スクロール12の中央部から吸入され膨張行程に移行し、所定圧以下になった作動流体は固定スクロール12の外周側の吐出通路103、吐出管106を経て密閉容器1外に吐出される。   The working fluid is sucked from the central portion of the fixed scroll 12 through the suction pipe 105 and the suction passage 101 and shifts to the expansion stroke, and the working fluid having a predetermined pressure or less is discharged to the discharge passage 103 and the discharge pipe 106 on the outer peripheral side of the fixed scroll 12. Then, it is discharged out of the sealed container 1.

作動流体の膨張による動力は、膨張機構2の下部に配置されたジェネレータ3により電力として変換される。本実施の形態ではジェネレータ3を用いているが、クランク軸4に別の圧縮機構を連結していれば、膨張による動力はそのまま圧縮機構のアシストとして用いることができる。(図示せず)
またクランク軸4の他端側は副軸受部材21によって支持され、クランク軸4の他端側の先端にはポンプ25を備えている。潤滑用のオイルは、オイル溜め20からポンプ25により供給され、クランク軸4の軸方向の中心に設けられた給油経路(図示せず)を経て、主軸受部11a、偏心軸受部11bを潤滑および冷却した後、再循環を行う。
The power generated by the expansion of the working fluid is converted as electric power by the generator 3 disposed at the lower part of the expansion mechanism 2. In this embodiment, the generator 3 is used. However, if another compression mechanism is connected to the crankshaft 4, the power generated by the expansion can be used as it is as an assist for the compression mechanism. (Not shown)
The other end side of the crankshaft 4 is supported by the auxiliary bearing member 21, and a pump 25 is provided at the tip end of the other end side of the crankshaft 4. Lubricating oil is supplied from an oil reservoir 20 by a pump 25 and lubricates the main bearing portion 11a and the eccentric bearing portion 11b through an oil supply path (not shown) provided in the center of the crankshaft 4 in the axial direction. After cooling, recirculate.

この種のスクロール膨張機を用いた場合、密閉容器1内部の空間を、圧縮機の高圧の吐出圧力が作用する空間と、膨張機構2の吸入空間とに区画する必要がなくなり、固定スクロール2を密閉容器1に焼き嵌め密封固定したり、あるいは密閉容器1と溶接密封固定しなくてもよくなり、固定スクロール2の応力変形を抑制することができる。したがって、固定スクロール2の変形による漏れ隙間増大による性能低下を抑制することが可能となり、漏れ損失の少ない高効率なスクロール膨張機を提供することができる。   When this type of scroll expander is used, it is no longer necessary to divide the space inside the sealed container 1 into a space where the high discharge pressure of the compressor acts and a suction space of the expansion mechanism 2. It is not necessary to shrink-fit and seal and fix the sealed container 1 or weld and seal with the sealed container 1, and the stress deformation of the fixed scroll 2 can be suppressed. Therefore, it becomes possible to suppress the performance degradation due to the increase in the leakage gap due to the deformation of the fixed scroll 2, and it is possible to provide a highly efficient scroll expander with little leakage loss.

なお、図1に示すように、上部シェル108に電力取り出し用のターミナル部材109が備えられている場合には、上部シェル108の耐圧強度の問題、あるいはターミナル部材109の組立て性の兼ね合いで上部シェル108の中心部に構成されている場合が多い。従来技術では、膨張機構2が密閉容器1の上部に配置されている場合、密閉容器1内部の空間を、圧縮機の高圧の吐出圧力が作用する空間と膨張機構2の吸入空間とを密封区画する等を行いターミナル部材109と密閉容器1外からの吸入管との干渉を回避していた。また密封区画を用いない場合には、ターミナル部材109との干渉を避けながら固定スクロール12の中心部分にある吸入口17に連通する吸入管を設置する必要性があった。しかしながら、実施の形態のスクロール膨張機においては、上部シェル108に電力取り出し用のターミナル部材109が備えられている場合においても特段の手段を用いることなく、固定スクロール12内での吸入管105の接続が可能となり、第1の発明の効果と合わせ高効率で設計自由度の高いスクロール膨張機を提供することができる。ここでターミナル部材109は電力取り出し用としたが、密閉容器1内に膨張機構2と圧縮機構とが組み込まれている膨張機一体型の圧縮機等にいては、ターミナル部材109は圧縮機構を駆動する電動機への電力供給用のターミナル部材であってもよい。   As shown in FIG. 1, when the upper shell 108 is provided with a terminal member 109 for taking out electric power, the upper shell 108 has a problem of pressure strength of the upper shell 108 or the assembling property of the terminal member 109. In many cases, it is configured at the center of 108. In the prior art, when the expansion mechanism 2 is arranged at the upper part of the sealed container 1, the space inside the sealed container 1 is divided into a space in which a high-pressure discharge pressure of the compressor acts and a suction space of the expansion mechanism 2. Thus, interference between the terminal member 109 and the suction pipe from the outside of the sealed container 1 is avoided. When the sealed compartment is not used, it is necessary to install a suction pipe that communicates with the suction port 17 in the center portion of the fixed scroll 12 while avoiding interference with the terminal member 109. However, in the scroll expander of the embodiment, even when the upper shell 108 is provided with the terminal member 109 for taking out electric power, the connection of the suction pipe 105 in the fixed scroll 12 without using any special means. Therefore, it is possible to provide a scroll expander with high efficiency and high design freedom in combination with the effects of the first invention. Here, the terminal member 109 is used for power extraction. However, in an expander-integrated compressor in which the expansion mechanism 2 and the compression mechanism are incorporated in the sealed container 1, the terminal member 109 drives the compression mechanism. It may be a terminal member for supplying power to the motor.

また、図3に示すような別の実施の形態の概念図のように、密閉容器1の下部に膨張機構2が配置されている場合には、スクロール膨張機の設置方法を考慮すると密閉容器1の下部シェル109から、鉛直方向に吸入管105あるいは吐出管106を挿入する構成は困難となる。しかしながら、固定スクロール12に対して径方向から吸入通路101あるいは吐出通路102が構成されている場合には、膨張機構2が密閉容器1の下部に配置されているスクロール膨張機においても非常に簡単に構成することができ、低コストで性能面で優位性を発揮できるスクロール膨張機を提供することができる。   Moreover, when the expansion mechanism 2 is arrange | positioned at the lower part of the airtight container 1 like the conceptual diagram of another embodiment as shown in FIG. 3, when the installation method of a scroll expander is considered, the airtight container 1 is considered. It is difficult to insert the suction pipe 105 or the discharge pipe 106 from the lower shell 109 in the vertical direction. However, when the suction passage 101 or the discharge passage 102 is configured from the radial direction with respect to the fixed scroll 12, the scroll expander in which the expansion mechanism 2 is disposed at the lower portion of the hermetic container 1 is very simple. It is possible to provide a scroll expander that can be configured and can exhibit superior performance at low cost.

上記実施の形態では、特に作動流体を規定しているわけではないが、作動流体として高圧冷媒である二酸化炭素を用いた場合においては、フロン系冷媒に比べて圧力差がより大きいため、背景技術のように圧縮機構部が配置される空間と、膨張機構部の吸入空間とを区画しようとした場合、より強固な焼き嵌め固定や、より強固な溶接固定が必要となって
くる。したがって、本発明の効果をより高い次元で実現することが可能となる。また、スクロール膨張機の理論回収動力が物性上非常に大きくなり、本発明のスクロール膨張機を膨張弁の代替として用いた冷凍サイクルにおいては、従来無駄にしていた膨張損失エネルギーを高効率で回収することがき、エネルギー消費効率の高い冷凍サイクルを実現することができる。
In the above embodiment, the working fluid is not particularly defined. However, when carbon dioxide, which is a high-pressure refrigerant, is used as the working fluid, the pressure difference is larger than that of the chlorofluorocarbon refrigerant. Thus, when trying to partition the space in which the compression mechanism portion is disposed and the suction space of the expansion mechanism portion, stronger shrink fitting fixing or stronger welding fixing is required. Therefore, the effect of the present invention can be realized at a higher level. Also, the theoretical recovery power of the scroll expander becomes very large due to physical properties, and in the refrigeration cycle using the scroll expander of the present invention as an alternative to the expansion valve, the expansion loss energy that has been wasted in the past is recovered with high efficiency. In addition, a refrigeration cycle with high energy consumption efficiency can be realized.

なお、本実施の形態において、吸入管105と吐出管106を図1に示すように対向する位置に設置することにより、冷凍サイクルからスクロール膨張機への接続配管が、密閉容器1外周の最も離れた位置に近い部分での接続となる。これにより密閉容器1自体の振動を効果的に低減させることが可能となり、低振動のスクロール膨張機を実現することも可能となる。さらに作動流体が二酸化炭素の場合、吸入状態は超臨界状態の液性状に近い状態で運転されることが多く、液性状の作動流体の吸入時閉じ込みによりスクロール膨張機自体の振動が大きくなる傾向が見られる。これらの条件下では特に、吸入および吐出配管が密閉容器1に対して対向する位置に接続されていることが、スクロール膨張機自体の振動抑止する大きな効果となり、低騒音で低振動な高効率スクロール膨張機を提供することができる。さらに、この構成では、比較的温度の高い吸入管105と膨張後で低温状態となっている吐出管106の配置関係が、固定スクロール12の中で最も離れた構成をとることが可能となり、吸入管105から吐出管106への熱流入を最低限抑えることができ、結果として吐出管106に接続される蒸発器での蒸発能力の低下を抑制することができる。   In the present embodiment, the suction pipe 105 and the discharge pipe 106 are installed at positions facing each other as shown in FIG. 1, so that the connection pipe from the refrigeration cycle to the scroll expander is farthest from the outer periphery of the hermetic container 1. The connection is close to the position where it is. As a result, it is possible to effectively reduce the vibration of the sealed container 1 itself and to realize a scroll expander with low vibration. Furthermore, when the working fluid is carbon dioxide, the suction state is often operated in a state close to the liquid state in the supercritical state, and the scroll expander itself tends to increase in vibration due to confinement when the liquid state working fluid is inhaled. Is seen. Under these conditions, in particular, the suction and discharge pipes connected to the position facing the sealed container 1 has a great effect of suppressing the vibration of the scroll expander itself, and is a low-noise and low-vibration high-efficiency scroll. An expander can be provided. Furthermore, in this configuration, the arrangement relationship between the suction pipe 105 having a relatively high temperature and the discharge pipe 106 that is in a low temperature state after expansion can be configured to be the farthest among the fixed scrolls 12. The heat inflow from the pipe 105 to the discharge pipe 106 can be minimized, and as a result, a decrease in the evaporation capability in the evaporator connected to the discharge pipe 106 can be suppressed.

以上のように、本発明にかかるスクロール膨張機は、固定スクロールの不必要な変形を伴なうことなく、高効率かつ低振動、さらに低コストを実現することができる。また、作動流体を冷媒と限ることなく、空気、ヘリウムを作動流体とするスクロール膨張機の用途にも適用でき、給湯機、空調、冷却用など幅広い冷凍サイクル関連の製品に適用することができる。   As described above, the scroll expander according to the present invention can achieve high efficiency, low vibration, and low cost without unnecessary deformation of the fixed scroll. In addition, the working fluid is not limited to a refrigerant, and can be applied to a scroll expander that uses air or helium as a working fluid, and can be applied to a wide range of refrigeration cycle-related products such as a water heater, air conditioning, and cooling.

本発明の実施の形態におけるスクロール膨張機の縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the scroll expander in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるスクロール膨張機の要部断面図Sectional drawing of the principal part of the scroll expander in embodiment of this invention 本発明の別の実施の形態におけるスクロール膨張機の概念図The conceptual diagram of the scroll expander in another embodiment of this invention 従来のスクロール膨張機の概念図Conceptual diagram of a conventional scroll expander

符号の説明Explanation of symbols

1 密閉容器
2 膨張機構
12 固定スクロール
12a 固定スクロール鏡板
13 旋回スクロール
14 自転規制機構
15 膨張室
101 吸入通路
103 吐出通路
109 ターミナル部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Expansion mechanism 12 Fixed scroll 12a Fixed scroll end plate 13 Orbiting scroll 14 Rotation-control mechanism 15 Expansion chamber 101 Intake passage 103 Discharge passage 109 Terminal member

Claims (5)

密閉容器の内部に、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に膨張室を形成し、前記旋回スクロールを自転規制機構による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき前記膨張室が容積を変えながら移動することで、吸入、膨張、吐出を行う膨張機構部を備えたスクロール膨張機において、前記固定スクロールの鏡板内部に、前記固定スクロールの吸入部と連通する径方向の吸入通路と、前記固定スクロールの吐出部に連通する径方向の吐出通路を設けるとともに、前記吸入通路と前記吐出通路は、前記密閉容器内部と遮断されたことを特徴とするスクロール膨張機。 Inside the sealed container, a fixed scroll and a turning scroll where a spiral wrap rises from the end plate are meshed to form an expansion chamber between the two, and the turning scroll is made into a circular orbit under the restriction of rotation by the rotation restriction mechanism. In the scroll expander provided with an expansion mechanism that performs suction, expansion, and discharge by moving the expansion chamber while changing the volume when swung along, the suction of the fixed scroll inside the end plate of the fixed scroll A radial suction passage communicating with the discharge portion and a radial discharge passage communicating with the discharge portion of the fixed scroll; and the suction passage and the discharge passage are blocked from the inside of the sealed container. Scroll expander to do. 縦型の密閉容器内の上部に膨張機構部が配置され、前記密閉容器の上部シェルに電力供給あるいは電力取り出し用のターミナル部材を備えたことを特徴とする請求項1記載のスクロール膨張機。 2. The scroll expander according to claim 1, wherein an expansion mechanism is disposed in an upper part of the vertical sealed container, and a terminal member for supplying or extracting power is provided in the upper shell of the sealed container. 縦型の密閉容器内の下部に膨張機構部が配置されたことを特徴とする請求項1記載のスクロール膨張機。 2. The scroll expander according to claim 1, wherein an expansion mechanism is disposed in a lower part of the vertical sealed container. 作動流体が二酸化炭素であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスクロール膨張機。 The scroll expander according to any one of claims 1 to 3, wherein the working fluid is carbon dioxide. 吸入管と吐出管がおおよそ対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のスクロール膨張機。 The scroll expander according to any one of claims 1 to 4, wherein the suction pipe and the discharge pipe are disposed approximately opposite to each other.
JP2006170028A 2006-06-20 2006-06-20 Scroll expander Pending JP2008002285A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006170028A JP2008002285A (en) 2006-06-20 2006-06-20 Scroll expander

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006170028A JP2008002285A (en) 2006-06-20 2006-06-20 Scroll expander

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008002285A true JP2008002285A (en) 2008-01-10

Family

ID=39006887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006170028A Pending JP2008002285A (en) 2006-06-20 2006-06-20 Scroll expander

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008002285A (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61265304A (en) * 1985-05-17 1986-11-25 Mitsubishi Electric Corp Scroll fluid machine
JPH08326668A (en) * 1995-06-01 1996-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Scroll type compressor
JPH11303776A (en) * 1998-04-21 1999-11-02 Hitachi Ltd Scroll compressor and refrigeration cycle with it
JP2005048654A (en) * 2003-07-28 2005-02-24 Daikin Ind Ltd Compressor
JP2005054652A (en) * 2003-08-04 2005-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hermetic compressor
JP2005201145A (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Denso Corp Scroll type compressor
JP2006132377A (en) * 2004-11-04 2006-05-25 Daikin Ind Ltd Fluid machine
WO2006103821A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Scroll expander

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61265304A (en) * 1985-05-17 1986-11-25 Mitsubishi Electric Corp Scroll fluid machine
JPH08326668A (en) * 1995-06-01 1996-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Scroll type compressor
JPH11303776A (en) * 1998-04-21 1999-11-02 Hitachi Ltd Scroll compressor and refrigeration cycle with it
JP2005048654A (en) * 2003-07-28 2005-02-24 Daikin Ind Ltd Compressor
JP2005054652A (en) * 2003-08-04 2005-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hermetic compressor
JP2005201145A (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Denso Corp Scroll type compressor
JP2006132377A (en) * 2004-11-04 2006-05-25 Daikin Ind Ltd Fluid machine
WO2006103821A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Scroll expander

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2093374A1 (en) Fluid machine and refrigeration cycle device
WO2009142023A1 (en) Fluid machine and refrigeration cycle device
JP2008163894A (en) Multiple stage compressor
JP2003286949A (en) High-low pressure dome type compressor
EP2497954B1 (en) Scroll compressor
JP3728227B2 (en) Rotary compressor
JP2010043627A (en) Compressor
JP6118702B2 (en) Scroll compressor and refrigeration equipment
JP2003254276A (en) Rotary compressor
JP2008008165A (en) Compressor
JP6743407B2 (en) Scroll compressor and air conditioner including the same
JP4306771B2 (en) Compressor
JP2006214445A (en) Rotary compressor
JP2008002285A (en) Scroll expander
JP2014152748A (en) Scroll compressor
JP2007032291A (en) Scroll expansion machine
JP6779712B2 (en) Scroll compressor
JP5180698B2 (en) Scroll type fluid machinery
JP4973099B2 (en) Compressor
JP4236400B2 (en) Defroster for refrigerant circuit
JP2009007992A (en) Compressor
CN111868384B (en) Multistage compressor
JP2003201982A (en) Rotary compressor
JP6749183B2 (en) Scroll compressor
JP4401365B2 (en) Rotary compressor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20090518

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20090612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110315

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20110322

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110425

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20110809

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111206