JP2013256877A - スクロール膨張機 - Google Patents

Abstract

【課題】可変容量型のスクロール膨張機の吸入容積の変更に伴って生じる不足膨張損を低減し、排熱回収の効率を高める。
【解決手段】２つの膨張室４０ａ，４０ｂと、メイン吸入ポート３０と、サブ吸入ポート３１ａ，３１ｂ，３２ａとを備え、サブ吸入ポート３１ａ，３１ｂ，３２ａが開閉することにより、対応する膨張室４０ａ，４０ｂの吸入容積Ｖａ，Ｖｂが変更され、サブ吸入ポート３１ａ，３１ｂ，３２ａを順次開閉する場合、サブ吸入ポートの開閉動作直後における２つの膨張室の吸入容積の比が最も１に近くなるサブポート弁を開閉する。
【選択図】図３

Description

本発明は可変容量型のスクロール膨張機に関し、特にサブ吸入ポートの開閉により吸入容積を可変にするスクロール膨張機に関する。

スクロール膨張機は、車両に搭載されるランキンサイクル等においてエンジン等の排熱を回収することを目的に冷媒を膨張させるために用いられ、吸入ポートから冷媒を吸入し、これを膨張室で膨張させて吐出ポートから吐出する。可変容量型のものは、吸入ポートとして、メイン吸入ポートの他にサブ吸入ポートを備え、サブ吸入ポートを開閉することによって容量を変更する。複数のサブ吸入ポートを同時に開閉するスクロール膨張機の例は、特許文献１に記載される。

特開２００５−３０３８６号公報

しかしながら、サブ吸入ポートにより、吸入容量を増やした場合、スクロール膨張機には不足膨張損が生じる。不足膨張損について図１０を用いて説明する。図１０はスクロール膨張機が冷媒を吸入し膨張させる過程における、スクロール膨張機内部の冷媒の圧力と膨張室の容積との関係を示すグラフである。ここで、スクロール膨張機の冷媒の吸入圧力をＰｉ’とし、吐出圧力をＰｏ’とする。
状態（Ｉ）は冷媒の吸入中を表す。すなわち冷媒は圧力Ｐｉ’の状態でメイン吸入ポート及びサブ吸入ポートから膨張室内に吸入され、吸入容積Ｖ１’が確定する。また、状態（Ｄ）は膨張室内に吸入された冷媒が膨張中であることを表す。すなわち、冷媒の圧力が低下するとともに冷媒の容積は増加している。このまま冷媒が膨張し続ければ、冷媒の圧力が吐出圧力Ｐｏ’に達した時に、冷媒の容積はＶ３’にまで膨張することができる。しかし、スクロール膨張機自体は冷媒の吐出容量はＶ２’に固定されているため、その分エネルギーの損失としての不足膨張損α’が生じる。サブ吸入ポートによって吸入容積を増やす分だけ不足膨張損α’は大きくなり、不足膨張損α’が大きいほどスクロール膨張機による排熱回収の効率が低下する。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、不足膨張損の少なく、排熱回収の効率が高いスクロール膨張機を提供することを目的とする。

この発明に係るスクロール型膨張機は、２つの膨張室と、２つの膨張室に共通して設けられるメイン吸入ポートと、膨張室の各々に少なくとも１つずつ設けられるサブ吸入ポートとを備え、サブ吸入ポートが開閉することにより、対応する膨張室の吸入容積が変更されるスクロール膨張機において、サブ吸入ポートを開閉する場合、サブ吸入ポートの開閉動作直後における２つの膨張室の吸入容積の比が最も１に近くなるサブ吸入ポートを開閉する。

この発明に係るスクロール型膨張機は、サブ吸入ポートを開く場合、サブ吸入ポートの開く動作直後における２つの膨張室の吸入容積の比が最も１に近くなるサブ吸入ポートを開くようにしてもよい。
この発明に係るスクロール型膨張機は、サブ吸入ポートを閉じる場合、サブ吸入ポートの閉動作直後における２つの膨張室の吸入容積の比が最も１に近くなるサブ吸入ポートを閉じるようにしてもよい。

この発明に係るスクロール型膨張機によれば、吸入容積の変更に伴って生じる不足膨張損を低減し、排熱回収の効率を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る膨張機を含むランキンサイクルの構成を示す図である。 図１の膨張機の縦断面図において膨張室付近の構成を示す図である。 図２のＩ−Ｉ線による断面の一部を示す図であって、膨張室とメイン吸入ポートとサブ吸入ポートとの配置関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る膨張機のサブポート弁を図４（ｉ）〜（iii）に表される順序で開閉した場合の概略図と、各々の場合の各膨張室における冷媒の圧力及び容積の関係と不足膨張損とを示す図である。 本発明の実施の形態１における膨張機のサブポート弁を仮に図４と異なる順序で開閉した場合の概略図と、各々の場合の各膨張室における冷媒の圧力及び容積の関係と不足膨張損とを示す図である。 図４（iii）における膨張機の不足膨張損と図５における膨張機の不足膨張損とを比較した概念図である。 本発明の実施の形態２に係る膨張機のサブポート弁を図７（ｉ）〜（iii）に表される順序で開閉した場合の概略図と、各々の場合の各膨張室における冷媒の圧力及び容積の関係と不足膨張損とを示す図である。 本発明の実施の形態２における膨張機のサブポート弁を仮に図７と異なる順序で開閉した場合の概略図と、各々の場合の各膨張室における冷媒の圧力及び容積の関係と不足膨張損とを示す図である。 図７（iii）における膨張機と図８における膨張機との不足膨張損及び吸入容積比を比較した概念図である。 サブ吸入ポートにより吸入容積を増やした場合の一般的なスクロール膨張機の膨張室における冷媒の圧力及び容積の関係と不足膨張損を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る膨張機１００を含むランキンサイクルＸの構成を示す。ランキンサイクルＸはたとえば車両に搭載される。膨張機１００はスクロール式の容量可変型膨張機であり、ランキンサイクルＸに流通する冷媒を吸入し、膨張して吐出する。

ランキンサイクルＸは、ポンプ１、ボイラ２、圧力センサ９ａ、温度センサ９ｂ、膨張機１００、コンデンサ３をこの順に環状に接続する循環路を形成しており、作動流体としての冷媒が流通するようになっている。また、圧力センサ９ａ、温度センサ９ｂ及び膨張機１００はＥＣＵ８に接続している。
ポンプ１は、モータ４によって駆動され、液体の冷媒をボイラ２に圧送する。ボイラ２は、ポンプ１によって送られた冷媒と、車両のエンジン５の排気系統６の排気ガスとを内部で互いに熱交換させ、冷媒を加熱する。

膨張機１００は、その内部で、ボイラ２で加熱された後の高温高圧の冷媒を膨張させ、これによってエンジン５からの排熱を回収して回転駆動力を取り出す。この回転駆動力は、動力伝達機構７を介してエンジン５に伝達され、エンジン５の回転駆動力を補助する。動力伝達機構７はたとえばプーリおよびベルトによって構成される。コンデンサ３は、膨張機１００から吐出された冷媒を内部に流通させてコンデンサ３の周囲の空気と熱交換させ、冷媒を冷却・凝縮させる。そして、ポンプ１は、凝縮した液体の冷媒を再び圧送し、ランキンサイクルＸを循環させる。

圧力センサ９ａ及び温度センサ９ｂは、ボイラ２の下流側かつ膨張機１００の上流側、すなわち膨張機１００の入口近傍に設けられる。ＥＣＵ８は、圧力センサ９ａが検出した圧力及び温度センサ９ｂが検出した温度に基づいて、膨張機１００の吸入容積を適宜変更する。

膨張機１００の構成について、図２及び図３を用いて説明する。
図２に示すように、膨張機１００はハウジング１０と、ハウジング１０内部に設けられた固定スクロール１１及び可動スクロール１２と、可動スクロール１２により旋回駆動される駆動軸１３とを有している。固定スクロール１１は、板状の基板１１ａと、基板１１ａ上に渦巻き状に突出して形成される渦巻壁１１ｂとを備える。また、同様に可動スクロール１２は、板状の基板１２ａと、基板１２ａ上に渦巻き状に突出して形成される渦巻壁１２ｂとを備える。固定スクロール１１と可動スクロール１２とは、渦巻壁１１ｂと渦巻壁１２ｂとが互いに噛み合うように対向して配置される。また、固定スクロール１１はハウジング１０に固定される。さらに、可動スクロール１２は基板１２ａ上の渦巻壁１２ｂが形成されている面とは反対の面において、駆動軸１３に対して回転可能に接続する。

固定スクロール１１の基板１１ａ上の渦巻壁１１ｂが形成されている面とは反対の面に接する側において、ハウジング１０と固定スクロール１１との間には吸入室１０ｃが形成される。また、ハウジング１０には、ハウジング１０の外部と吸入室１０ｃとを連通させる吸入通路１０ａが形成されている。また、固定スクロール１１の基板１１ａの中央にはメイン吸入ポート３０が形成される。さらに、ハウジング１０と固定スクロール１１とを貫通するようにして、ハウジング１０の外部と固定スクロール１１の内側とを連通させる吐出通路１０ｂが形成されている。

また、図３に示すように、固定スクロール１１の渦巻壁１１ｂと可動スクロール１２の渦巻壁１２ｂとが噛み合うことで、固定スクロール１１と可動スクロール１２との間には三日月形の膨張室４０が形成される。ここで、固定スクロール１１の渦巻壁１１ｂの内側かつ可動スクロール１２の渦巻壁１２ｂの外側に形成される膨張室４０を膨張室４０ａとする。同様に、固定スクロール１１の渦巻壁１１ｂの外側かつ可動スクロール１２の渦巻壁１２ｂの内側に形成される膨張室４０を膨張室４０ｂとする。

固定スクロール１１の基板１１ａ上において、メイン吸入ポート３０の周囲には３個のサブ吸入ポート３１ａ、３１ｂ、３２ａが形成される。サブ吸入ポート３１ａ、３２ａは膨張室４０ａに対応する位置に設けられ、サブ吸入ポート３１ｂは膨張室４０ｂに対応する位置に設けられていれる。サブ吸入ポート３１ａ、３１ｂ、３２ａはそれぞれ開閉自在のサブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ、３２ａｖを有する。サブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ、３２ａｖはそれぞれＥＣＵ８に電気的に接続している（図１参照）。なお、メイン吸入ポート３０は少なくとも膨張機１００の膨張動作中は常に開いている。
またここで、以降の説明において、サブポート弁の開閉とは、それぞれのサブポート弁が対応するサブ吸入ポートの開閉を意味しているものとする。

膨張機１００の動作について図３を参照して説明する。
まず、サブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ、３２ａｖが閉じられ、メイン吸入ポート３０のみが開いている状態での膨張機１００の動作について説明する。図１に示すように、ランキンサイクルにおいてボイラ２から膨張機１００に流入した冷媒は、吸入通路１０ａを通って、吸入室１０ｃに流れ込む。次に、冷媒は吸入室１０ｃからメイン吸入ポート３０を通って膨張室４０ａ及び４０ｂに流入する。膨張室４０ａ及び４０ｂ内の冷媒は、その膨張力によって膨張室４０ａ及び４０ｂの容積を増大させる方向への回転駆動力を可動スクロール１２及び可動スクロール１２に接続する駆動軸１３に付与する。その結果、膨張室４０ａ及び４０ｂは、固定スクロール１１の基板１１ａの中央のメイン吸入ポート３０近傍で形成された後、それぞれ可動スクロール１２の回転に伴ってその容積を増加させつつ基板１１ａの周縁に向かって移動する。そして、容積を増加させた膨張室４０ａ及び４０ｂ内で膨張した冷媒は、吐出通路１０ｂを通って膨張機１００の外部に流出する。

一方、メイン吸入ポート３０の他にサブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ又は３２ａｖのうち少なくとも１つが開かれ、サブ吸入ポート３１ａ、３１ｂ又は３２ａからも冷媒を吸入する場合、膨張機１００の冷媒の吸入容積はその分だけ多くなる。すなわち、膨張機１００内にサブ吸入ポート３１ａ又は３２ａから冷媒が流入すれば膨張室４０ａの吸入容積が増え、サブ吸入ポート３１ｂから冷媒が流入すれば膨張室４０ｂの吸入容積が増える。サブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ、３２ａｖの開閉は、圧力センサ９ａ又は温度センサ９ｂによる検出値に基づいて、ＥＣＵが適宜制御する。

膨張機１００の吸入容積を増やすためにサブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ又は３２ａｖを順次開ける場合における、これらの開閉順序について、図４を用いて説明する。ここで、冷媒が理論的に膨張することができる最大容量を膨張可能容積とする。また、各々の膨張室４０ａ又は４０ｂが実際に吐出する冷媒の容量を吐出容積とする。ここで、以下の説明において、膨張室４０ａの吐出容積と膨張室４０ｂの吐出容積とは同じものとする。また、膨張室４０ａが吸入する容積を吸入容積Ｖａとし、膨張室４０ｂが吸入する容積を吸入容積Ｖｂとする。本実施の形態において、サブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ、３２ａｖが閉じられ、メイン吸入ポート３０のみ開いている状態での膨張室４０ａの吸入容積Ｖａと膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂとは同じである。さらに、サブポート弁３１ａｖ及び３１ｂｖが開かれた状態での膨張室４０ａの吸入容積Ｖａと膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂも同じである。
また、膨張室４０ａ又は４０ｂそれぞれの冷媒の吸入圧力をＰｉとし、吐出圧力をＰｏとする。

まず、図４（ｉ）では、サブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ、３２ａｖが全て閉じられ、メイン吸入ポート３０のみで冷媒を吸入する場合を示す。この時、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ及び膨張室４０ｂの吸入容積ＶｂはそれぞれＶ１である。また、膨張室４０ａの吐出容積及び膨張室４０ｂの吐出容積はそれぞれＶ２である。また、吸入容積Ｖ１の状態の冷媒の膨張可能容積はＶ２である。従って、図４（ｉ）のようにメイン吸入ポート３０のみで冷媒を吸入する場合は、不足膨張損は発生しない。

次に、図４（ii）では、メイン吸入ポート３０の他にサブポート弁３１ａｖが開かれ、メイン吸入ポート３０及びサブ吸入ポート３１ａから冷媒が吸入される場合を示す。この時、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａは増加し、Ｖ１からＶ３となる。吸入容積Ｖ３の状態の冷媒の膨張可能容積はＶ４となる。しかしながら、膨張室４０ａの吐出容積はＶ２であり、ここでの膨張可能容積Ｖ４よりも小さいため、膨張室４０ａには不足膨張損α１が生じる。一方、膨張室４０ｂの吸入容積は変わらずＶ１であるため、不足膨張損は発生しない。なお、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ＝Ｖ３及び膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂ＝Ｖ１の比と、膨張室４０ａの膨張可能容積Ｖ４及び膨張室４０ｂの吐出容積Ｖ２の比とは等しいため、Ｖ３／Ｖ１＝Ｖ４／Ｖ２という関係が成り立つ。

さらに膨張機１００の吸入容積を増やしたい場合には、図４（iii）のようにサブポート弁３１ｂｖを開き、メイン吸入ポート３０及びサブ吸入ポート３１ａ、３１ｂから冷媒が吸入されるようにする。この時、膨張室４０ａの吸入容積はＶ３のままであるので、不足膨張損はα１である。一方、サブポート弁３１ｂｖを開いた結果、膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂは膨張室４０ａの吸入容積Ｖａと同じＶ３となり、不足膨張損もα１となる。従って、図４（iii）に示される場合の、膨張機１００全体としての不足膨張損は２α１となる。

ここで、本実施の形態とは別に、図４（ii）に示される状態から、仮にサブポート弁３２ａｖを開き、メイン吸入ポート３０及びサブ吸入ポート３１ａ、３２ａから冷媒が吸入されるようにした場合の不足膨張損について、図５を用いて説明する。
この時、膨張室４０ａの吸入容積ＶａはＶ５であり、吸入容積Ｖ５の状態の冷媒の膨張可能容積はＶ６となる。膨張室４０ａの吐出容積はＶ６よりも小さいＶ２であるため、不足膨張損α２が生じる。一方、膨張室４０ｂの吸入容積ＶｂはＶ１であるため、不足膨張損は生じない。従って、図５に示される場合の膨張機１００全体としての不足膨張損はα２となる。なおここで、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ＝Ｖ５及び膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂ＝Ｖ１の比と、膨張室４０ａの膨張可能容積Ｖ６及び膨張室４０ｂの吐出容積Ｖ２の比とは等しいため、Ｖ５／Ｖ１＝Ｖ６／Ｖ２という関係が成り立つ。

本実施の形態における図４のようにサブポート弁３１ａｖを開いた後に、サブポート弁３１ｂｖを開く場合の不足膨張損と、図５のようにサブポート弁３１ａｖを開いた後にサブポート弁３２ａｖを開く場合の不足膨張損とを比較する。すなわち、図４（iii）に示される場合の不足膨張損は２α１であり、図５に示される場合の不足膨張損はα２であるため、図６に示されるように、不足膨張損２α１は不足膨張損α２よりも小さい。従って、サブポート弁３１ａｖを開いた後に、サブポート弁３１ｂｖを開く場合の方がサブポート弁３２ａｖを開く場合よりも、不足膨張損が小さく、膨張機１００による排熱回収の効率が高い。

以上より、サブポート弁を開く時、その開動作直後における２つの膨張室４０ａ及び４０ｂの吸入容積の比が最も１に近くなるサブポート弁を開くことにより、膨張機１００に生じる不足膨張損を低減させることができる。ここで、図４（iii）のように、サブポート弁３１ａｖ及び３１ｂｖが開かれた状態での膨張室４０ａの吸入容積Ｖａと膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂとの比（Ｖａ／Ｖｂ）をＲ１とする。また、図５のように、サブポート弁３１ａｖ及び３２ａｖが開かれた状態での膨張室４０ａの吸入容積Ｖａと膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂとの比（Ｖａ／Ｖｂ）をＲ２とする。
具体的には、サブポート弁３１ａｖを開いた後にサブポート弁３１ｂｖを開く場合は、その開動作直後においてＲ１＝Ｖ３／Ｖ３＝１となる。その一方、サブポート弁３１ａｖを開いた後にサブポート弁３１ｂｖを開く場合は、その開動作直後においてＲ２＝Ｖ１／Ｖ５となる。従って、サブポート弁３１ａｖ，３１ｂｖ，３２ａｖを順次開く場合において不足膨張損を低減させるためには、サブポート弁３１ａｖを開いた後に、開動作直後の膨張室４０ａ及び４０ｂの吸入容積の比が１になるサブポート弁３１ｂｖを開く。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るスクロール膨張機２００について、図７〜９を用いて説明する。スクロール膨張機２００では、スクロール膨張機１００のサブ吸入ポート３２ａ及び３１ｂに替えてサブ吸入ポート３２ａ’及び３１ｂ’が用いられる。また同時に、サブポート弁３２ａｖ及び３１ｂｖに替えてサブポート弁３２ａｖ’及び３１ｂｖ’が用いられる。ここで、膨張室４０ａの吸入容積をＶａ２、膨張室４０ｂの吸入容積をＶｂ２とする。また、図８のように、サブポート弁３１ａｖ及び３１ｂｖ’が開かれた状態での膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ２と膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂ２との比（Ｖａ２／Ｖｂ２）をＲ１’とする。また、図７（iii）のように、サブポート弁３１ａｖ及び３２ａｖ’が開かれた状態での膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ２と膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂ２との比（Ｖａ２／Ｖｂ２）をＲ２’とする。
これらサブ吸入ポート３２ａ’及び３１ｂ’から吸入される冷媒の容積は、実施の形態１のサブ吸入ポート３２ａ及び３１ｂから吸入される冷媒の容積とは異なる。具体的には、サブポート弁３１ａｖ及び３１ｂｖが開かれた状態での膨張室４０ａの吸入容積Ｖａと膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂとは異なる。また、Ｒ２’はＲ１’よりも１に近い、すなわち｜Ｒ２’−１｜＜｜Ｒ１’−１｜の関係が成り立つものとする。
スクロール膨張機２００のその他の構成については、図１〜３に示されるスクロール膨張機１００と同様であるので、以下詳細な説明は省略する。

図７（ｉ）は、図４（ｉ）と同様に、膨張機２００においてサブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ’、３２ａｖ’が全て閉じられ、メイン吸入ポート３０のみで冷媒を吸入する場合を示している。この時、膨張室４０ａ及び４０ｂはともに、それぞれ吸入容積Ｖａ２、Ｖｂ２はＶ１であり、吐出容積はＶ２である。また、吸入容積Ｖ１の状態の冷媒の膨張可能容積はＶ２である。そのため、図７（ｉ）の状態においては、不足膨張損は発生しない。
また、図７（ii）は、図４（ii）と同様に、メイン吸入ポート３０の他にサブポート弁３１ａｖが開かれ、メイン吸入ポート３０及びサブ吸入ポート３１ａから冷媒が吸入される場合を示す。この時、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ２はＶ３であり、吐出容積はＶ２であり、吸入容積Ｖ３の状態の冷媒の膨張可能容積はＶ４である。そのため、実施の形態１と同様に膨張室４０ａにのみ不足膨張損α１が生じる。

さらに膨張機２００の吸入容積を増やしたい場合には、本実施の形態における膨張機２００においては、図７（iii）のようにサブポート弁３２ａｖ’を開き、メイン吸入ポート３０及びサブ吸入ポート３１ａ、３２ａ’から冷媒が吸入されるようにする。この時、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ２はＶ７であり、吐出容積はＶ２である。また、吸入容積Ｖ７の状態の冷媒の膨張可能容積はＶ８である。従って、膨張室４０ａには不足膨張損α３が生じる。一方、膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂ２はＶ１のままなので、膨張室４０ｂには不足膨張損は生じない。なお、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ２＝Ｖ７及び膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂ２＝Ｖ１の比と、膨張室４０ａの膨張可能容積Ｖ８及び膨張室４０ｂの吐出容積Ｖ２の比とは等しいため、Ｖ７／Ｖ１＝Ｖ８／Ｖ２という関係が成り立つ。

ここで、本実施の形態とは別に、図７（ii）に示される状態から、仮にサブポート弁３２ａｖを開き、メイン吸入ポート３０及びサブ吸入ポート３１ａ、３１ｂから冷媒が吸入されるようにした場合の不足膨張損について、図８を用いて説明する。
この時、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ２はＶ３のままなので、不足膨張損はα１になる。一方、膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂ２はＶ９となり、吸入容積Ｖ９の状態の冷媒の膨張可能容積はＶ１０となる。膨張室４０ｂの吐出容積はＶ１０よりも小さいＶ２であるため、不足膨張損α４が生じる。従って、図８に示される場合の膨張機２００全体としての不足膨張損はα１＋α４となる。なお、膨張室４０ａの吸入容積Ｖａ２＝Ｖ３及び膨張室４０ｂの吸入容積Ｖｂ２＝Ｖ９の比と、膨張室４０ａの膨張可能容積Ｖ４及び膨張室４０ｂの吐出容積Ｖ１０の比とは等しいため、Ｖ３／Ｖ９＝Ｖ４／Ｖ１０という関係が成り立つ。

本実施の形態における図７のようにサブポート弁３１ａｖを開いた後に、サブポート弁３２ａｖ’を開く場合の不足膨張損と、図８のようにサブポート弁３１ａｖを開いた後にサブポート弁３１ｂｖ’を開く場合の不足膨張損とを比較する。すなわち、図７（iii）に示される場合の不足膨張損はα３であり、図８に示される場合の不足膨張損はα１＋α４であるため、図９に示されるように、不足膨張損α３は不足膨張損α１＋α４よりも小さい。従って、サブポート弁３１ａｖを開いた後に、サブポート弁３２ａｖ’を開く場合の方がサブポート弁３１ｂｖ’を開く場合よりも、不足膨張損が小さく、膨張機２００による排熱回収の効率が高い。すなわち、サブポート弁を開く時、その開動作直後における２つの膨張室４０ａ及び４０ｂの吸入容積の比が最も１に近くなるサブポート弁を開くことにより、膨張機２００に生じる不足膨張損を低減させることができる。具体的には、サブポート弁３１ａｖを開いた後にサブポート弁３１ｂｖ’を開く場合は、その開動作直後においてＲ１’＝（膨張機４０ａの吸入容積Ｖａ２）／（膨張機４０ａの吸入容積Ｖｂ２）＝Ｖ３／Ｖ９となる。その一方、サブポート弁３１ａｖを開いた後にサブポート弁３２ａｖを開く場合は、その開動作直後においてＲ２’＝（膨張機４０ａの吸入容積Ｖａ２）／（膨張機４０ａの吸入容積Ｖｂ２）＝Ｖ７／Ｖ１となる。ここで、前述のようにＲ’２のほうがＲ’１よりも１に近く、｜Ｒ２’−１｜＜｜Ｒ１’−１｜の関係が成り立つ。そのため、サブポート弁３１ａｖ，３１ｂｖ’，３２ａｖ’を順次開く場合において不足膨張損を低減させるためには、サブポート弁３１ａｖを開いた後に、その開動作直後の膨張室４０ａ及び４０ｂの吸入容積の比が１になるサブポート弁３１ｂｖを開く。

なお、実施の形態１において、膨張機１００の吸入容積を減らす場合にも、吸入容積を増やす場合と同様に、その閉動作直後における２つの膨張室４０ａ及び４０ｂの吸入容積の比が最も１に近くなるサブポート弁を閉じるような順序でサブポート弁３１ａｖ、３１ｂｖ、３２ａｖを順次閉じていく。このことにより、膨張機１００の不足膨張損をより低減することができる。また、実施形態２の膨張機２００についても同様とする。

１００，２００ 膨張機（スクロール膨張機）、３０ メイン吸入ポート、３１ａ，３１ｂ，３１ｂ’，３２ａ，３２ａ’ サブ吸入ポート、４０（４０ａ，４０ｂ） 膨張室。

Claims (3)

1. ２つの膨張室と、
   前記２つの膨張室に共通して設けられるメイン吸入ポートと、
   前記膨張室の各々に少なくとも１つずつ設けられるサブ吸入ポートとを備え、
   前記サブ吸入ポートが開閉することにより、対応する前記膨張室の吸入容積が変更されるスクロール膨張機において、
   前記サブ吸入ポートを開閉する場合、前記サブ吸入ポートの開閉動作直後における前記２つの膨張室の吸入容積の比が最も１に近くなるサブ吸入ポートを開閉するスクロール膨張機。
2. 前記サブ吸入ポートを開く場合、前記サブ吸入ポートの開く動作直後における前記２つの膨張室の吸入容積の比が最も１に近くなるサブ吸入ポートを開く請求項１記載のスクロール膨張機。
3. 前記サブ吸入ポートを閉じる場合、前記サブ吸入ポートの閉動作直後における前記２つの膨張室の吸入容積の比が最も１に近くなるサブ吸入ポートを閉じる請求項１又は２記載のスクロール膨張機。

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