JP4882643B2 - Scroll type expander - Google Patents
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Description
本発明は、固定スクロールと可動スクロールとを備えるスクロール型膨張機に関するものである。 The present invention relates to a scroll expander including a fixed scroll and a movable scroll.
従来より、固定スクロールと可動スクロールとを備えるスクロール型膨張機として種々のものが知られており、その１つに特許文献１に開示されたスクロール型膨張機がある。 Conventionally, various scroll-type expanders having a fixed scroll and a movable scroll are known, and one of them is a scroll-type expander disclosed in Patent Document 1.
この特許文献１に係るスクロール型膨張機は、ケーシング内に固定された固定スクロールと、固定スクロールに対して偏心回転する可動スクロールとを備えている。これら固定スクロールと可動スクロールとは相対向して配置され、それぞれに設けられた固定側ラップと可動側ラップとが噛合することで固定スクロールと可動スクロールとの間に膨張室が区画形成されている。前記可動スクロールは、ジャーナル軸受を介してクランク軸に対して偏心した状態で取り付けられていて、クランク軸に対して偏心した状態で公転運動を行う。尚、可動スクロールには自転防止機構としてのオルダム継手が設けられており、公転運動中の自転運動が防止されている。 The scroll expander according to Patent Document 1 includes a fixed scroll fixed in a casing and a movable scroll that rotates eccentrically with respect to the fixed scroll. The fixed scroll and the movable scroll are arranged opposite to each other, and an expansion chamber is defined between the fixed scroll and the movable scroll by engaging the fixed side wrap and the movable side wrap provided on each of them. . The movable scroll is attached via a journal bearing so as to be eccentric with respect to the crankshaft, and performs a revolving motion while being eccentric with respect to the crankshaft. Note that the orbiting scroll is provided with an Oldham coupling as a rotation prevention mechanism, and the rotation movement during the revolution movement is prevented.
この膨張室に流入口から作動流体としての冷媒が流入すると、流入した冷媒によって可動スクロールが押し動かされて偏心回転する。その結果、膨張室の容積が増大し、それに伴って冷媒が膨張していく。こうして、膨張した冷媒は流出口から流出する。このとき、可動スクロールの回転運動は、クランク軸を介して、該クランク軸に連結された圧縮機構に伝達される。つまり、冷媒を膨張させると共に、その際に冷媒のエネルギを動力として回収し、圧縮機構の駆動に用いている。 When the refrigerant as the working fluid flows into the expansion chamber from the inlet, the movable scroll is pushed and moved eccentrically by the flowing refrigerant. As a result, the volume of the expansion chamber increases and the refrigerant expands accordingly. Thus, the expanded refrigerant flows out from the outlet. At this time, the rotational motion of the movable scroll is transmitted to the compression mechanism connected to the crankshaft via the crankshaft. That is, the refrigerant is expanded, and at that time, the energy of the refrigerant is recovered as power and used for driving the compression mechanism.
かかるスクロール型膨張機においては、膨張室から冷媒が漏れることを防止するために、可動スクロールの背面側に背圧を作用させて、該可動スクロールを固定スクロールに対して圧接して、膨張室を区画形成している。詳しくは、可動スクロールの背面側にはハウジングが設けられており、このハウジングと可動スクロールとの空間は、可動スクロールとハウジングとの間をシールする環状のシールリングによって、該シールリングの内側の背圧空間と、該シールリングの外側の低圧空間とに仕切られている。 In such a scroll type expander, in order to prevent the refrigerant from leaking from the expansion chamber, a back pressure is applied to the back side of the movable scroll, and the movable scroll is pressed against the fixed scroll to A compartment is formed. Specifically, a housing is provided on the back side of the movable scroll, and the space between the housing and the movable scroll is a back inside the seal ring by an annular seal ring that seals between the movable scroll and the housing. It is partitioned into a pressure space and a low pressure space outside the seal ring.
前記背圧空間には、前記クランク軸及び前記ジャーナル軸受が位置している。この背圧空間は、クランク軸内部の給油路を介してジャーナル軸受に供給される高圧の潤滑油によって前記低圧空間と比較して相対的に高圧状態となっている。そして、この背圧により可動スクロールは固定スクロールに圧接されている。 The crankshaft and the journal bearing are located in the back pressure space. The back pressure space is in a relatively high pressure state as compared with the low pressure space by the high pressure lubricant supplied to the journal bearing via the oil supply passage inside the crankshaft. The movable scroll is pressed against the fixed scroll by this back pressure.
一方、前記低圧空間は、膨張室の流出口部分と連通しており、前記背圧空間と比較して相対的に低圧状態となっている。
ところで、前記の構成では、背圧空間内のジャーナル軸受に供給された潤滑油は、背圧空間と低圧空間との差圧により、シールリングの僅かな隙間を介して背圧空間から低圧空間に流入してしまう。従来は、潤滑が必要なオルダム継手が該低圧空間に配置されていたため、背圧空間から低圧空間への潤滑油の流入は許容されていた。 By the way, in the above-described configuration, the lubricating oil supplied to the journal bearing in the back pressure space is changed from the back pressure space to the low pressure space through a slight gap of the seal ring due to the differential pressure between the back pressure space and the low pressure space. It flows in. Conventionally, Oldham joints that require lubrication have been arranged in the low-pressure space, so that inflow of lubricating oil from the back-pressure space to the low-pressure space has been allowed.
しかしながら、低圧空間は、膨張室と連通しているため、該低圧空間に流入した潤滑油は、さらに膨張室へ流入する。ジャーナル軸受に供給される潤滑油は高圧且つ高温状態となっているため、この潤滑油が膨張室へ流入すると熱損を生じてしまう。 However, since the low-pressure space communicates with the expansion chamber, the lubricating oil that has flowed into the low-pressure space further flows into the expansion chamber. Since the lubricating oil supplied to the journal bearing is in a high pressure and high temperature state, if this lubricating oil flows into the expansion chamber, heat loss will occur.
さらに、潤滑油が膨張室へ流入すると、該潤滑油は冷媒と共に外部へ流出してしまう。冷凍システムにおいては、膨張機の下流側に蒸発器が接続されており、膨張機から流出した潤滑油は蒸発器へ流入する。その結果、蒸発器の能力低下を招いてしまう。 Further, when the lubricating oil flows into the expansion chamber, the lubricating oil flows out together with the refrigerant. In the refrigeration system, an evaporator is connected to the downstream side of the expander, and the lubricating oil that has flowed out of the expander flows into the evaporator. As a result, the capacity of the evaporator is reduced.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可動スクロールの背面空間に供給される潤滑油が膨張室に流入することを防止することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to prevent the lubricating oil supplied to the back space of the movable scroll from flowing into the expansion chamber.
第１の発明は、固定スクロール（21）及び可動スクロール（26）により形成された膨張室（33）内で作動流体が膨張する膨張機構（20）と、ジャーナル軸受（32）を介して前記可動スクロール（26）に係合するクランク軸（70）と、前記膨張機構（20）及び前記クランク軸（70）を収容するケーシング（10）とを備え、冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続されるスクロール型膨張機が対象である。そして、前記膨張機構（20）は、前記可動スクロール（26）の背面側に配置されるハウジング（80）と、前記可動スクロール（26）の自転を防止する自転防止機構（36）とを有し、前記可動スクロール（26）と該ハウジング（80）との間に形成された背圧空間（39,41）の背圧によって前記可動スクロール（26）を前記固定スクロール（21）側へ押圧するように構成されており、前記ジャーナル軸受（32）と前記自転防止機構（36）とは、前記背圧空間（39,41）に配設されていると共に潤滑油が供給されており、前記背圧空間（39,41）のうち前記ジャーナル軸受（32）と前記自転防止機構（36）とが配設された部分には、前記冷凍サイクルの高圧が作用しており、前記固定スクロール（21）には、前記可動スクロール（26）のスラスト荷重を受け止めるスラスト軸受（25）が設けられ、前記可動スクロール（26）には、前記スラスト軸受（25）と摺接するスラスト面（29）が形成される一方、前記スラスト軸受（25）と前記スラスト面（29）との間には、該スラスト軸受（25）と該スラスト面（29）との間をシールして前記背圧空間（39,41）を前記膨張室（33）から気密に区画する第１シールリング（31）が配設され、前記ジャーナル軸受（32）及び前記自転防止機構（36）に供給された潤滑油を前記背圧空間（39,41）から排出する排油部（88）をさらに備えているものとする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an expansion mechanism (20) in which a working fluid expands in an expansion chamber (33) formed by a fixed scroll (21) and a movable scroll (26), and the movable through a journal bearing (32). A scroll that includes a crankshaft (70) that engages with a scroll (26), and a casing (10) that houses the expansion mechanism (20) and the crankshaft (70), and is connected to a refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle The target is a mold expander. And the said expansion mechanism (20) has the housing (80) arrange | positioned at the back side of the said movable scroll (26), and the rotation prevention mechanism (36) which prevents the rotation of the said movable scroll (26). The movable scroll (26) is pressed toward the fixed scroll (21) by the back pressure of the back pressure space (39, 41) formed between the movable scroll (26) and the housing (80). is configured to, said rotation prevention mechanism (36) is a journal bearing (32), and lubricating oil is supplied together are disposed between the back pressure space (39, 41), said back pressure In the space (39, 41), the high pressure of the refrigeration cycle acts on the portion where the journal bearing (32) and the anti-rotation mechanism (36) are disposed, and the fixed scroll (21) The thrust which receives the thrust load of the movable scroll (26) A thrust surface (29) is formed on the movable scroll (26) in sliding contact with the thrust bearing (25). On the other hand, the thrust bearing (25) and the thrust surface (29 ) Between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) to seal the back pressure space (39, 41) from the expansion chamber (33) in an airtight manner. A seal ring (31) is disposed, and an oil draining part (88) for discharging the lubricating oil supplied to the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) from the back pressure space (39, 41). It is assumed that it is further equipped .
前記の構成の場合、前記ジャーナル軸受（32）及び前記自転防止機構（36）を背圧空間（39,41）に配置して潤滑油を供給することによって、ジャーナル軸受（32）及び自転防止機構（36）を潤滑することができる。そして、該背圧空間（39,41）を前記膨張室（33）に対して気密に構成することによって、該ジャーナル軸受（32）及び前記自転防止機構（36）に供給した潤滑油が膨張室（33）へ流入することを防止することができる。 In the case of the above configuration, the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism are provided by supplying the lubricant by arranging the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) in the back pressure space (39, 41). (36) can be lubricated. The back pressure space (39, 41) is configured to be airtight with respect to the expansion chamber (33), so that the lubricating oil supplied to the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) is expanded into the expansion chamber. Inflow to (33) can be prevented.
また、前記スラスト軸受（25）と前記スラスト面（29）とが摺接しており、基本的には、該スラスト軸受（25）及びスラスト面（29）によって前記膨張室（33）と背圧空間（39,41）とが気密に仕切られている。それに加えて、第２の発明では、前記スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との間に第１シールリング（31）を設けることによって、スラスト軸受（25）及びスラスト面（29）における膨張室（33）と背圧空間（39,41）との気密性を向上させることができる。 Further , the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) are in sliding contact, and basically, the expansion chamber (33) and the back pressure space are formed by the thrust bearing (25) and the thrust surface (29). (39, 41) are hermetically partitioned. In addition, in the second aspect of the invention, the first seal ring (31) is provided between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29), so that the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) The airtightness between the expansion chamber (33) and the back pressure space (39, 41) can be improved.
さらに、前記排油部（88）を設けることによって、前記ジャーナル軸受（32）及び前記自転防止機構（36）に供給された潤滑油が該排油部（88）を介して背圧空間（39,41）外部へ排出される。つまり、潤滑油が背圧空間（39,41）内で行き詰まった結果、膨張室（33）内へ流入してしまうことを防止することができる。 Further, by providing the oil drainage part (88), the lubricating oil supplied to the journal bearing (32) and the anti-rotation mechanism (36) is supplied to the back pressure space (39) via the oil drainage part (88). , 41) It is discharged to the outside. That is, it is possible to prevent the lubricating oil from flowing into the expansion chamber (33) as a result of the deadlock in the back pressure space (39, 41).
第２の発明は、第１の発明において、前記ケーシング（10）には、前記冷凍サイクルの高圧が作用する油溜まり部（18）が設けられており、前記ジャーナル軸受（32）と前記自転防止機構（36）とは、前記油溜まり部（18）からの潤滑油が供給され、前記排油部（88）は、前記油溜まり部（18）と通じていて、潤滑油を油溜まり部（18）へ排出するものとする。In a second aspect based on the first aspect, the casing (10) is provided with an oil reservoir (18) on which the high pressure of the refrigeration cycle acts, and the journal bearing (32) and the rotation prevention The mechanism (36) is supplied with lubricating oil from the oil reservoir (18), and the drain oil portion (88) is in communication with the oil reservoir (18), and the lubricating oil is supplied to the oil reservoir ( 18) shall be discharged.
第３の発明は、第１の発明において、前記第１シールリング（31）は、樹脂製であるものとする。 In a third aspect based on the first aspect , the first seal ring (31) is made of resin.
前記の構成の場合、前記第１シールリング（31）を樹脂製とすることによって、該第１シールリング（31）は弾性変形可能となり、スラスト軸受（25）及びスラスト面（29）における膨張室（33）と背圧空間（39,41）との気密性をより一層向上させることができる。 In the case of the above configuration, by making the first seal ring (31) made of resin, the first seal ring (31) can be elastically deformed, and the expansion chambers in the thrust bearing (25) and the thrust surface (29). The airtightness between (33) and the back pressure space (39, 41) can be further improved.
第４の発明は、第１の発明において、前記可動スクロール（26）と前記ハウジング（80）との間には、該可動スクロール（26）と該ハウジング（80）との間をシールする環状の第２シールリング（37）と、該第２シールリング（37）の外周側に位置し且つ該可動スクロール（26）と該ハウジング（80）との間をシールする環状の第３シールリング（38）とが設けられており、前記可動スクロール（26）、前記ハウジング（80）、前記第２シールリング（37）及び第３シールリング（38）によって、前記背圧空間（39,41）の背圧よりも低圧状態の低圧空間（40）が区画形成されているものとする。 In a fourth aspect based on the first aspect, an annular seal is provided between the movable scroll (26) and the housing (80) for sealing between the movable scroll (26) and the housing (80). A second seal ring (37) and an annular third seal ring (38) positioned on the outer peripheral side of the second seal ring (37) and sealing between the movable scroll (26) and the housing (80) ) And the back of the back pressure space (39, 41) by the movable scroll (26), the housing (80), the second seal ring (37) and the third seal ring (38). It is assumed that the low-pressure space (40) in a state lower than the pressure is partitioned.
前記の構成の場合、前記可動スクロール（26）と前記ハウジング（80）との間において、前記背圧空間（39,41）の他に、前記低圧空間（40）を設けることによって、可動スクロール（26）に作用する背圧が過大になることを防止し、可動スクロール（26）の固定スクロール（21）へのスラスト荷重を最適に設定することができる。 In the case of the above configuration, by providing the low pressure space (40) in addition to the back pressure space (39, 41) between the movable scroll (26) and the housing (80), the movable scroll ( It is possible to prevent the back pressure acting on 26) from becoming excessive, and to optimally set the thrust load on the fixed scroll (21) of the movable scroll (26).
第５の発明は、第４の発明において、前記低圧空間（40）は、膨張後の作動流体の圧力が導入されている。 In a fifth aspect based on the fourth aspect , the pressure of the working fluid after expansion is introduced into the low pressure space (40).
前記の構成の場合、前記低圧空間（40）に膨張後の作動流体の圧力を導入することによって、該低圧空間（40）を前記背圧空間（39,41）の背圧よりも低圧状態とすることができる。 In the case of the above configuration, by introducing the pressure of the expanded working fluid into the low pressure space (40), the low pressure space (40) is brought into a lower pressure state than the back pressure of the back pressure space (39, 41). can do.
第６の発明は、第５の発明において、前記ジャーナル軸受（32）及び前記自転防止機構（36）に供給された潤滑油を前記背圧空間（39,41）から排出する排油部（88）をさらに備え、前記背圧空間（39,41）は、前記低圧空間（40）と、前記第２シールリング（37）の内側に区画形成されて前記ジャーナル軸受（32）が位置するジャーナル空間（39）と、前記第３シールリング（38）の外側に区画形成されて前記自転防止機構（36）が位置するオルダム空間（41）とで構成されており、前記クランク軸（70）には、潤滑油を前記ジャーナル軸受（32）に導く給油路（74）が形成されており、前記可動スクロール（26）には、一端が前記ジャーナル軸受（32）内に開口する一方、他端が前記スラスト面（29）に開口する導油路（42）が形成されており、前記排油部（88）は、前記ハウジング（80）に形成されて前記ジャーナル空間（39）に流入した潤滑油を排出するための第１排油路（85）と、前記ハウジング（80）に形成されて前記ジャーナル軸受（32）から前記導油路（42）及び前記スラスト軸受（25）を介して前記オルダム空間（41）に流入した潤滑油を排出するための第２排油路（86）とを有しているものとする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the oil drainage section (88 ), And the back pressure space (39, 41) is defined in the inside of the low pressure space (40) and the second seal ring (37), and the journal bearing (32) is located in the journal space. (39) and an Oldham space (41) that is formed outside the third seal ring (38) and in which the anti-rotation mechanism (36) is located. The crankshaft (70) includes , An oil supply passage (74) for guiding lubricating oil to the journal bearing (32) is formed, and the movable scroll (26) has one end opened in the journal bearing (32) and the other end An oil guide passage (42) opening in the thrust surface (29) is formed, and the oil drainage (88) is formed in the housing (80) to discharge the lubricating oil flowing into the journal space (39), and is formed in the housing (80) A second oil discharge passage (86) for discharging the lubricating oil flowing into the Oldham space (41) from the journal bearing (32) through the oil guide passage (42) and the thrust bearing (25); Suppose you are.
前記の構成の場合、前記クランク軸（70）の給油路（74）からジャーナル軸受（32）に潤滑油が供給される。供給された潤滑油の一部はジャーナル軸受（32）を潤滑した後にジャーナル空間（39）に流入する一方、その残りは導油路（42）を通ってスラスト軸受（25）及びスラスト面（29）を潤滑した後、オルダム空間（41）に流入して、自転防止機構（36）を潤滑する。 In the case of the above configuration, lubricating oil is supplied from the oil supply passage (74) of the crankshaft (70) to the journal bearing (32). Part of the supplied lubricating oil flows into the journal space (39) after lubricating the journal bearing (32), while the rest passes through the oil guide passage (42) and the thrust bearing (25) and the thrust surface (29 ), And then flows into the Oldham space (41) to lubricate the anti-rotation mechanism (36).
こうして、クランク軸（70）の給油路（74）から供給された潤滑油はジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）に流入するが、前記排油部（88）を設けることによって、第４の発明と同様に、潤滑油をジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）内からその外部へ排出するための経路が確保されるため、潤滑油がジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）内に行き詰まって膨張室（33）内へ流入してしまうことを防止することができる。詳しくは、ジャーナル空間（39）に流入した潤滑油は前記第１排油路（85）を介して排出される一方、オルダム空間（41）に流入した潤滑油は前記第２排油路（86）を介して排出される。 Thus, the lubricating oil supplied from the oil supply passage (74) of the crankshaft (70) flows into the journal space (39) and Oldham space (41). As in the invention of the present invention, a route for discharging the lubricating oil from the inside of the journal space (39) and Oldham space (41) to the outside is secured, so that the lubricating oil flows into the journal space (39) and Oldham space (41). It is possible to prevent the bottleneck from flowing into the expansion chamber (33). Specifically, the lubricating oil flowing into the journal space (39) is discharged through the first drain oil passage (85), while the lubricating oil flowing into the Oldham space (41) is discharged into the second drain oil passage (86). ) Is discharged through.
第７の発明は、第１の発明において、前記ケーシング（10）内には、前記クランク軸（70）により駆動されて圧縮した作動流体を該ケーシング（10）内に吐出する圧縮機構（50）と、前記クランク軸（70）を回転駆動する電動機（60）とが収容され、前記ケーシング（10）には、前記圧縮機構（50）から吐出された作動流体を該ケーシング（10）の外部へ導出するための吐出ポート（17）が設けられ、前記圧縮機構（50）及び前記膨張機構（20）には、前記ケーシング（10）内に貯留された潤滑油が供給されるように構成されているものとする。 In a seventh aspect based on the first aspect, a compression mechanism (50) for discharging a working fluid compressed by being driven by the crankshaft (70) into the casing (10) in the casing (10). And an electric motor (60) that rotationally drives the crankshaft (70), and the casing (10) receives the working fluid discharged from the compression mechanism (50) to the outside of the casing (10). A discharge port (17) for leading out is provided, and the compression mechanism (50) and the expansion mechanism (20) are configured to be supplied with lubricating oil stored in the casing (10). It shall be.
前記の構成の場合、前記膨張機構（20）、電動機（60）及び圧縮機構（50）が１つのケーシング（10）内に内蔵されたスクロール型膨張機が対象となる。この圧縮機構（50）は、電動機（60）の駆動力と膨張機構（20）により回収された動力とによって駆動される。 In the case of the above-described configuration, the scroll type expander in which the expansion mechanism (20), the electric motor (60), and the compression mechanism (50) are built in one casing (10) is an object. The compression mechanism (50) is driven by the driving force of the electric motor (60) and the power recovered by the expansion mechanism (20).
第８の発明は、第７の発明において、前記電動機（60）は、外周にコアカット部（63）が形成されたステータ（61）を有すると共に、前記ケーシング（10）内において前記膨張機構（20）と前記圧縮機構（50）との間に配設され、前記吐出ポート（17）は、前記ケーシング（10）における前記膨張機構（20）と前記電動機（60）との間の部分に配設され、前記ハウジング（80）には、上流端が前記排油部（88）と連通する一方、下流端が前記コアカット部（63）に位置して、潤滑油を前記背圧空間（39,41）から該コアカット部（63）へ戻すための排油管（87）が設けられているものとする。 In an eighth aspect based on the seventh aspect , the electric motor (60) includes a stator (61) having a core cut portion (63) formed on an outer periphery thereof, and the expansion mechanism ( 20) and the compression mechanism (50), and the discharge port (17) is arranged in a portion of the casing (10) between the expansion mechanism (20) and the electric motor (60). The housing (80) has an upstream end communicating with the oil drainage part (88), and a downstream end located at the core cut part (63), so that the lubricating oil is supplied to the back pressure space (39). , 41) is provided with an oil drain pipe (87) for returning to the core cut part (63).
前記の構成の場合、圧縮機構（50）からケーシング（10）内に吐出された作動流体は、電動機（60）のコアカット部（63）等の隙間を通り抜けて、前記膨張機構（20）と電動機（60）との間に位置する前記吐出ポート（17）からケーシング（10）外部へ導出される。かかる構成において、前記排油管（87）の下流端をコアカット部（63）に位置させることによって、排油管（87）から排出される潤滑油が、コアカット部（63）等を通り抜けて吐出ポート（17）から吐出される作動流体に晒されることを防止し、作動流体と共に外部に導出されることを防止することができる。 In the case of the above configuration, the working fluid discharged from the compression mechanism (50) into the casing (10) passes through a gap such as the core cut portion (63) of the electric motor (60), and the expansion mechanism (20). It is led out of the casing (10) from the discharge port (17) located between the motor (60). In this configuration, the by positioning the core cutting section downstream end of the oil discharge pipe (87) (63), the lubricating oil discharged from the oil discharge pipe (87) is through disconnect the core cut part (63) or the like Thus, it is possible to prevent exposure to the working fluid discharged from the discharge port (17) and to prevent it from being led out together with the working fluid.
第９の発明は、第１〜第８の何れか１つの発明において、前記膨張機構（20）へ供給される作動流体は、二酸化炭素であるものとする。このスクロール膨張機を冷凍サイクルに接続する場合には、該冷凍サイクルの高圧は、通常は二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定される。 In a ninth aspect based on any one of the first to eighth aspects, the working fluid supplied to the expansion mechanism (20) is carbon dioxide. When this scroll expander is connected to a refrigeration cycle, the high pressure of the refrigeration cycle is usually set to a value higher than the critical pressure of carbon dioxide.
本発明によれば、前記ジャーナル軸受（32）及び自転防止機構（36）を前記背圧空間（39,41）に配置すると共に、該背圧空間（39,41）を前記膨張室（33）に対して気密に構成することによって、ジャーナル軸受（32）及び自転防止機構（36）を潤滑するために供給される潤滑油が背圧空間（39,41）から膨張室（33）へ流入することを防止することができる。その結果、膨張室（33）へ高温の潤滑油が流入して熱損を生じさせたり、作動流体と共に潤滑油が外部に流出して冷凍サイクル中の蒸発器の性能を悪化させてりすることを防止することができる。 According to the present invention, the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) are disposed in the back pressure space (39, 41), and the back pressure space (39, 41) is disposed in the expansion chamber (33). By providing an airtight structure, the lubricating oil supplied to lubricate the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) flows from the back pressure space (39, 41) into the expansion chamber (33). This can be prevented. As a result, high temperature lubricating oil flows into the expansion chamber (33), causing heat loss, or the lubricating oil flows out together with the working fluid, deteriorating the performance of the evaporator in the refrigeration cycle. Can be prevented.
また、背圧空間（39,41）と膨張室（33）とを仕切る前記スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との間に第１シールリング（31）を設けることによって、背圧空間（39,41）と膨張室（33）との間の気密性を向上させることができる。 Further, by providing a first seal ring (31) between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) separating the back pressure space (39, 41) and the expansion chamber (33), the back pressure space is provided. The airtightness between (39, 41) and the expansion chamber (33) can be improved.
さらに、前記排油部（88）を設けることによって、背圧空間（39,41）内の潤滑油を外部へ排出するための経路を確保することができ、潤滑油が背圧空間（39,41）から膨張室（33）内へ流入することをより確実に防止することができる。 Further, by providing the oil drainage part (88), a route for discharging the lubricating oil in the back pressure space (39, 41) to the outside can be secured, and the lubricating oil can be secured to the back pressure space (39, 41). It is possible to more reliably prevent the flow from 41) into the expansion chamber (33).
第３の発明によれば、前記第１シールリング（31）を樹脂製とすることによって、第１シールリング（31）が弾性変形可能となるため、スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との間隔が変化する場合であっても第１シールリング（31）が柔軟に対応することができ、該スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との間を確実にシールすることができ、背圧空間（39,41）と膨張室（33）との間の気密性をより一層向上させることができる。 According to the third invention, since the first seal ring (31) can be elastically deformed by making the first seal ring (31) made of resin, the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) The first seal ring (31) can respond flexibly even when the distance between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) can be reliably sealed. The airtightness between the back pressure space (39, 41) and the expansion chamber (33) can be further improved.
第４の発明によれば、前記可動スクロール（26）と前記ハウジング（80）との間の空間に、前記背圧空間（39,41）以外に、該背圧空間（39,41）の背圧よりも低圧状態となった低圧空間（40）を設けることにより、可動スクロール（26）に過大な背圧が作用することを防止することができる。その結果、固定スクロール（21）のスラスト軸受（25）に作用する可動スクロール（26）のスラスト荷重が過大となることを防止することができ、摩擦等の機械損失を低減させることができる。さらには、低圧と背圧との大きさ又は低圧空間（40）と背圧空間（39,41）との割合等を調整することによって前記スラスト荷重を最適化することができ、膨張室（33）への作動流体の漏れを防止しつつスラスト軸受（25）での損失が最小となるような可動スクロール（26）への押し付け力を付与することができる。 According to the fourth invention, in the space between the movable scroll (26) and the housing (80), in addition to the back pressure space (39, 41), the back of the back pressure space (39, 41). By providing the low pressure space (40) in a state lower than the pressure, it is possible to prevent an excessive back pressure from acting on the movable scroll (26). As a result, the thrust load of the movable scroll (26) acting on the thrust bearing (25) of the fixed scroll (21) can be prevented from becoming excessive, and mechanical loss such as friction can be reduced. Furthermore, the thrust load can be optimized by adjusting the size of the low pressure and the back pressure or the ratio between the low pressure space (40) and the back pressure space (39, 41), etc. ) Can be applied to the movable scroll (26) so that the loss in the thrust bearing (25) is minimized.
第５の発明によれば、前記低圧空間（40）に膨張後の作動流体の圧力を導入することによって、該低圧区間（40）を背圧空間（39,41）の背圧よりも低圧状態にすることができる。 According to the fifth invention, by introducing the pressure of the expanded working fluid into the low pressure space (40), the low pressure section (40) is in a lower pressure state than the back pressure of the back pressure space (39, 41). Can be.
第６の発明によれば、前記第１及び第２排油路（85,86）を設けることによって、ジャーナル空間（39）やオルダム空間（41）に潤滑油が供給されても、該潤滑油が相対的に高圧のジャーナル空間（39）やオルダム空間（41）から相対的に低圧の膨張室（33）へ流入することを防止して、該第１及び第２排油路（85,86）から排出することができる。 According to the sixth invention, by providing the first and second oil drain passages (85, 86), the lubricating oil is supplied to the journal space (39) and the Oldham space (41). Is prevented from flowing into the relatively low pressure expansion chamber (33) from the relatively high pressure journal space (39) or Oldham space (41), and the first and second oil drain passages (85, 86). ) Can be discharged.
第７の発明によれば、膨張機構（20）と圧縮機構（50）とが１つのケーシング（10）内に内蔵されたスクロール側膨張機が対象となる。 According to the seventh aspect of the invention, the scroll side expander in which the expansion mechanism (20) and the compression mechanism (50) are built in one casing (10) is an object.
第８の発明によれば、前記第１及び第２排油路（85,86）に接続される排油管（87）の下流端を、電動機（60）のステータ（61）のコアカット部（63）に位置させることによって、第１及び第２排油路（85,86）から排出される潤滑油を、圧縮機構（50）により吐出されてコアカット部（63）を通って吐出ポート（17）から吐出される作動流体に晒すことを防止して、ケーシング（10）内に確実に戻すことができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the downstream end of the oil drain pipe (87) connected to the first and second oil drain passages (85, 86) is connected to the core cut portion of the stator (61) of the electric motor (60) ( 63), the lubricating oil discharged from the first and second oil discharge passages (85, 86) is discharged by the compression mechanism (50) and passes through the core cut portion (63) to discharge port ( It can be reliably returned to the casing (10) by preventing exposure to the working fluid discharged from 17).
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施形態に係るスクロール型膨張機を図１に示す。圧縮・膨張ユニット（1）は、本発明の実施形態に係るスクロール型膨張機を構成する。圧縮・膨張ユニット（1）は、作動流体としての冷媒を膨張させる膨張機構（20）と、冷媒を臨界圧力以上に圧縮して送り出す圧縮機構（50）と、膨張機構（20）及び圧縮機構（50）にクランク軸（70）を通じて動力を供給する電動機（60）とが円筒形のケーシング（10）内に密封状態で収納されたものである。この圧縮・膨張ユニット（1）は、例えば、二酸化炭素を冷媒として、空気調和装置の蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられる。 A scroll type expander according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. The compression / expansion unit (1) constitutes a scroll expander according to an embodiment of the present invention. The compression / expansion unit (1) includes an expansion mechanism (20) for expanding a refrigerant as a working fluid, a compression mechanism (50) for compressing and sending the refrigerant to a critical pressure or more, an expansion mechanism (20), and a compression mechanism 50) and an electric motor (60) for supplying power through a crankshaft (70) are housed in a sealed state in a cylindrical casing (10). The compression / expansion unit (1) is provided, for example, in a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle of an air conditioner using carbon dioxide as a refrigerant.
前記ケーシング（10）の内部空間は、ハウジング（80）によって上側の膨張機構側空間（12）と下側の圧縮機構側空間（13）とに仕切られている。そして、膨張機構側空間（12）には膨張機構（20）が、圧縮機構側空間（13）には圧縮機構（50）と電動機（60）とが配設されている。 The inner space of the casing (10) is partitioned into an upper expansion mechanism side space (12) and a lower compression mechanism side space (13) by a housing (80). An expansion mechanism (20) is disposed in the expansion mechanism side space (12), and a compression mechanism (50) and an electric motor (60) are disposed in the compression mechanism side space (13).
また、膨張機構側空間（12）には、冷媒が該膨張機構側空間（12）内に流入するための流入ポート（14）と、該膨張機構側空間（12）内から冷媒が流出するための流出ポート（15）とが設けられている。一方、圧縮機構側空間（13）には、冷媒を該圧縮機構側空間（13）内に吸入するための吸入ポート（16）と、該圧縮機構側空間（13）内の冷媒を吐出するための吐出ポート（17）とが設けられている。 In addition, since the refrigerant flows into the expansion mechanism side space (12) and the inflow port (14) through which the refrigerant flows into the expansion mechanism side space (12) and the expansion mechanism side space (12). And an outflow port (15). On the other hand, a suction port (16) for sucking refrigerant into the compression mechanism side space (13) and a refrigerant in the compression mechanism side space (13) are discharged into the compression mechanism side space (13). And a discharge port (17).
前記電動機（60）は、ケーシング（10）の長手方向の中央部に配置されている。この電動機（60）は、ステータ（61）とロータ（62）とにより構成されている。ステータ（61）は、焼嵌め等によってケーシング（10）内に固定されている。ロータ（62）は、ステータ（61）の内側に配置され、クランク軸（70）の主軸部（71）に対して同軸に且つ回動不能に設けられている。ステータ（61）の外周部には、図３に示すように、その一部を切り欠いた複数のコアカット部（63,63,…）が周方向において等間隔に形成されている。このコアカット部（63）とケーシング（10）の内周面との間には、隙間が形成されている。また、ステータ（61）とロータ（62）との間には、エアギャップ（64）と呼ばれる隙間が形成されている。 The electric motor (60) is arranged at the center in the longitudinal direction of the casing (10). The electric motor (60) includes a stator (61) and a rotor (62). The stator (61) is fixed in the casing (10) by shrink fitting or the like. The rotor (62) is disposed inside the stator (61), and is provided coaxially with the main shaft portion (71) of the crankshaft (70) and non-rotatable. As shown in FIG. 3, a plurality of core cut portions (63, 63,...) That are partially cut away are formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the stator (61). A gap is formed between the core cut portion (63) and the inner peripheral surface of the casing (10). A gap called an air gap (64) is formed between the stator (61) and the rotor (62).
前記クランク軸（70）では、その上端に該主軸部（71）に対して偏心した上側偏心部（72）が、その下端部に主軸部（71）に対して偏心した下側偏心部（73）がそれぞれ主軸部（71）と一体に形成されている。また、クランク軸（70）の内部には、その長手方向に給油路（74）が貫通形成されている。クランク軸（70）の下端には遠心ポンプ（75）が設けられている。ケーシング（10）の底部には、潤滑油が貯留された油溜まり部（18）が形成されており、該遠心ポンプ（75）は油溜まり部（18）に浸漬されている。そして、遠心ポンプ（75）によって油溜まり部（18）から給油路（74）へ吸い込まれた潤滑油は、膨張機構（20）及び圧縮機構（50）へ供給される。 The crankshaft (70) has an upper eccentric portion (72) eccentric to the main shaft portion (71) at the upper end and a lower eccentric portion (73) eccentric to the main shaft portion (71) at the lower end portion. ) Are formed integrally with the main shaft portion (71). An oil supply passage (74) is formed through the crankshaft (70) in the longitudinal direction. A centrifugal pump (75) is provided at the lower end of the crankshaft (70). An oil reservoir (18) in which lubricating oil is stored is formed at the bottom of the casing (10), and the centrifugal pump (75) is immersed in the oil reservoir (18). Then, the lubricating oil sucked into the oil supply passage (74) from the oil reservoir (18) by the centrifugal pump (75) is supplied to the expansion mechanism (20) and the compression mechanism (50).
前記膨張機構（20）は、スクロール型膨張機により構成されている。この膨張機構（20）は、図１，２に示すように、固定スクロール（21）と可動スクロール（26）とを備えている。 The expansion mechanism (20) is a scroll type expander. The expansion mechanism (20) includes a fixed scroll (21) and a movable scroll (26) as shown in FIGS.
前記固定スクロール（21）は、鏡板（22）と、該鏡板（22）からその下面側（可動スクロール側）へ突出する渦巻き状の固定側ラップ（23）と、該固定側ラップ（23）を囲むように鏡板（22）からその下面側へ突出する円筒状の外壁（24）とを備えている。 The fixed scroll (21) includes an end plate (22), a spiral fixed side wrap (23) protruding from the end plate (22) to the lower surface side (movable scroll side), and the fixed side wrap (23). A cylindrical outer wall (24) projecting from the end plate (22) to its lower surface side is provided so as to surround.
前記鏡板（22）は、ケーシング（10）に固定されていて、その中心部には冷媒の流入口（34）が貫通形成されている。この流入口（34）は、ケーシング（10）の流入ポート（14）の下方位置に位置している。一方、外壁（24）には、冷媒の流出口（35）が貫通形成されている。この流出口（35）はケーシング（10）の流出ポート（15）に接続されている。 The end plate (22) is fixed to the casing (10), and a refrigerant inlet (34) is formed through the center of the end plate (22). The inflow port (34) is located below the inflow port (14) of the casing (10). On the other hand, a refrigerant outlet (35) is formed through the outer wall (24). The outflow port (35) is connected to the outflow port (15) of the casing (10).
一方、前記可動スクロール（26）は、鏡板（27）と、該鏡板（27）からその上面側（固定スクロール側）へ突出する渦巻き状の可動側ラップ（28）と、該鏡板（27）の略中央部から背面側（下面側）に突出するジャーナル軸受（32）とを備えている。この可動スクロール（26）は、固定スクロール（21）に対向する姿勢で配置され、図２，４に示すように、可動側ラップ（28）が固定側ラップ（23）と噛み合うことで膨張室（33）を区画形成している。 On the other hand, the movable scroll (26) includes an end plate (27), a spiral movable side wrap (28) protruding from the end plate (27) to the upper surface side (fixed scroll side), and the end plate (27). A journal bearing (32) protruding from the substantially central portion to the back side (lower surface side). The movable scroll (26) is arranged in a posture facing the fixed scroll (21). As shown in FIGS. 2 and 4, the movable side wrap (28) meshes with the fixed side wrap (23), so that the expansion chamber ( 33).
前記ジャーナル軸受（32）には、クランク軸（70）の上側偏心部（72）が回動自在に嵌め込まれている。これにより、可動スクロール（26）は、クランク軸（70）に対して偏心回転可能に構成されている。そして、可動スクロール（26）がクランク軸（70）に対して偏心回転すると、該可動スクロール（26）は固定スクロール（21）に対しても偏心回転することになり、固定側ラップ（23）と可動側ラップ（28）とで区画される膨張室（33）の容積が変化し、膨張室（33）内の冷媒が膨張する。 An upper eccentric part (72) of the crankshaft (70) is rotatably fitted in the journal bearing (32). Thereby, the movable scroll (26) is comprised so that eccentric rotation with respect to a crankshaft (70) is possible. When the movable scroll (26) rotates eccentrically with respect to the crankshaft (70), the movable scroll (26) also rotates eccentrically with respect to the fixed scroll (21), and the fixed side wrap (23) and The volume of the expansion chamber (33) partitioned by the movable side wrap (28) changes, and the refrigerant in the expansion chamber (33) expands.
前記固定スクロール（21）の外壁（24）の下端面には、偏心回転する可動スクロール（26）のスラスト荷重を受け止めるスラスト軸受（25）が形成されている。一方、前記可動スクロール（26）の鏡板（27）の外周縁部には、前記固定スクロール（21）のスラスト軸受（25）と当接するスラスト面（29）が形成されている。可動スクロール（26）は、偏心回転するときに後述する背圧空間からの背圧によって固定スクロール（21）側に押圧されているが、前記スラスト面（29）がスラスト軸受（25）に当接して摺動することによって、可動スクロール（26）のスラスト荷重を固定スクロール（21）のスラスト軸受（25）で受け止めている。 A thrust bearing (25) is formed on the lower end surface of the outer wall (24) of the fixed scroll (21) to receive the thrust load of the movable scroll (26) rotating eccentrically. On the other hand, a thrust surface (29) that contacts the thrust bearing (25) of the fixed scroll (21) is formed on the outer peripheral edge of the end plate (27) of the movable scroll (26). The movable scroll (26) is pressed toward the fixed scroll (21) by back pressure from a back pressure space described later when rotating eccentrically, but the thrust surface (29) abuts against the thrust bearing (25). Thus, the thrust load of the movable scroll (26) is received by the thrust bearing (25) of the fixed scroll (21).
また、前記スラスト面（29）には、可動側ラップ（28）を囲むようにして環状の環状溝（30）が形成されており、該環状溝（30）にはスラストシールリング（31）が嵌め込まれている。これら環状溝（30）及びスラストシールリング（31）は、その内径が固定スクロール（21）の外壁（24）の内周径よりも大きく、可動スクロール（26）が偏心回転するときに、固定スクロール（21）のスラスト軸受（25）と常に当接する位置に配設されている。つまり、このスラストシールリング（31）によって、スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との間がシールされ、膨張室（33）と後述するオルダム空間（41）とが気密に保持されている。このスラストシールリング（31）が第１シールリングを構成する。尚、ここでは、スラストシールリング（31）は可動スクロール（26）に配設しているが、固定スクロール（21）に配設してもよい。 An annular groove (30) is formed on the thrust surface (29) so as to surround the movable wrap (28), and a thrust seal ring (31) is fitted into the annular groove (30). ing. The annular groove (30) and the thrust seal ring (31) are larger in inner diameter than the inner peripheral diameter of the outer wall (24) of the fixed scroll (21), and the fixed scroll is rotated when the movable scroll (26) rotates eccentrically. It is arranged at a position always in contact with the thrust bearing (25) of (21). That is, the thrust seal ring (31) seals between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29), and the expansion chamber (33) and the Oldham space (41) described later are kept airtight. . This thrust seal ring (31) constitutes a first seal ring. Here, the thrust seal ring (31) is disposed on the movable scroll (26), but may be disposed on the fixed scroll (21).
前記ハウジング（80）は、その中央部に前記可動スクロール（26）のジャーナル軸受（32）に対応して下方に陥没した凹陥部（81）が形成されており、この凹陥部（81）の中央にはクランク軸（70）が挿通される軸受部（82）が貫通形成されている。 The housing (80) has a recessed portion (81) recessed downward corresponding to the journal bearing (32) of the movable scroll (26) at the center thereof, and the center of the recessed portion (81). A bearing portion (82) through which the crankshaft (70) is inserted is formed through.
このハウジング（80）と可動スクロール（26）との間には、可動スクロール（26）の自転を防止するためのオルダム継手（36）が設けられている。 An Oldham coupling (36) for preventing the rotation of the movable scroll (26) is provided between the housing (80) and the movable scroll (26).
このオルダム継手（36）は、環状のリングからなる（図１，２では断面のみ示す）。リングの互いに対向する位置で且つ該リングの上側には、それぞれスクロールキー（図示省略）が突設されている一方、該スクロールキーに対してそれぞれ周方向に９０度ずれた位置で且つ該リングの下側には、一対のハウジングキー（図示省略）が突設されている。つまり、これらスクロールキー及びハウジングキーは、リング周方向において９０度ずれた位置に交互に設けられている。 This Oldham joint (36) consists of an annular ring (only a cross section is shown in FIGS. 1 and 2). Scroll keys (not shown) are provided at positions opposite to each other on the ring and on the upper side of the ring. On the other hand, the ring is shifted by 90 degrees in the circumferential direction with respect to the scroll key. On the lower side, a pair of housing keys (not shown) project. That is, these scroll keys and housing keys are alternately provided at positions shifted by 90 degrees in the ring circumferential direction.
また、前記可動スクロール（26）の鏡板（27）の背面（可動側ラップ（28）が設けられている面と反対側の面）には、前記オルダム継手（36）のスクロールキーに対応して径方向に延びる第１ガイド溝（図示省略）が形成されている。一方、前記ハウジング（80）の上面には、前記オルダム継手（36）のハウジングキーに対応して径方向に延びる第２ガイド溝（図示省略）が形成されている。そして、第１ガイド溝にスクロールキーが、第２ガイド溝にハウジングキーが、それぞれ嵌合して摺動するように構成されている。つまり、可動スクロール（26）は、クランク軸（70）に対して偏心回転するときに、オルダム継手（36）によって自転が防止され、クランク軸（70）を中心として公転運動のみを行う。 Further, on the back surface (the surface opposite to the surface on which the movable wrap (28) is provided) of the end plate (27) of the movable scroll (26), it corresponds to the scroll key of the Oldham coupling (36). A first guide groove (not shown) extending in the radial direction is formed. On the other hand, a second guide groove (not shown) extending in the radial direction is formed on the upper surface of the housing (80) corresponding to the housing key of the Oldham coupling (36). The scroll key is fitted in the first guide groove, and the housing key is fitted in the second guide groove so as to slide. That is, when the orbiting scroll (26) rotates eccentrically with respect to the crankshaft (70), the Oldham coupling (36) prevents rotation and only revolves around the crankshaft (70).
次に、可動スクロール（26）とハウジング（80）との間の空間の構成について説明する。 Next, the configuration of the space between the movable scroll (26) and the housing (80) will be described.
前記可動スクロール（26）の鏡板（27）とハウジング（80）との間には、内側シールリング（37）と外側シールリング（38）とが設けられている。詳しくは、ハウジング（80）の上面には、凹陥部（81）を囲むように環状の内側リング溝（83）が形成されていると共に、該内側リング溝（83）を囲むように環状の外側リング溝（84）が形成されている。この内側リング溝（83）には内側シールリング（37）が、外側リング溝（84）に外側シールリング（38）が嵌め込まれている。この内側シールリング（37）が第２シールリングを、外側シールリング（38）が第３シールリングを構成する。尚、ここでは、内側及び外側シールリング（37,38）をハウジング（80）に配設しているが、可動スクロール（26）に配設してもよい。 An inner seal ring (37) and an outer seal ring (38) are provided between the end plate (27) of the movable scroll (26) and the housing (80). Specifically, an annular inner ring groove (83) is formed on the upper surface of the housing (80) so as to surround the recessed portion (81), and an annular outer side so as to surround the inner ring groove (83). A ring groove (84) is formed. An inner seal ring (37) is fitted in the inner ring groove (83), and an outer seal ring (38) is fitted in the outer ring groove (84). The inner seal ring (37) constitutes the second seal ring, and the outer seal ring (38) constitutes the third seal ring. Here, the inner and outer seal rings (37, 38) are disposed in the housing (80), but may be disposed in the movable scroll (26).
これら内側及び外側シールリング（37,38）により、可動スクロール（26）とハウジング（80）との間の空間は、ジャーナル軸受（32）が位置する、内側シールリング（37）の内側のジャーナル空間（39）と、内側シールリング（37）と外側シールリング（38）との間の低圧空間（40）と、オルダム継手（36）が位置する、外側シールリング（38）の外側のオルダム空間（41）とに区画されている。 With these inner and outer seal rings (37, 38), the space between the movable scroll (26) and the housing (80) is the journal space inside the inner seal ring (37) where the journal bearing (32) is located. (39), the low pressure space (40) between the inner seal ring (37) and the outer seal ring (38), and the Oldham space outside the outer seal ring (38) where the Oldham coupling (36) is located ( 41).
前記ジャーナル空間（39）とオルダム空間（41）とは、可動スクロール（26）の鏡板（27）に形成された導油路（42）を介して連通している。詳しくは、導油路（42）の上流端は鏡板（27）におけるジャーナル軸受（32）の内側部分において背面側に開口している。そして、導油路（42）は鏡板（27）内部をジャーナル軸受（32）に対応する位置から外周へ向かって延び、その下流端はスラストシールリング（31）よりも外側位置において鏡板（27）のスラスト面（29）に開口している。 The journal space (39) and the Oldham space (41) communicate with each other via an oil guide passage (42) formed in the end plate (27) of the movable scroll (26). Specifically, the upstream end of the oil guide passage (42) opens to the back side in the inner portion of the journal bearing (32) in the end plate (27). The oil guide passage (42) extends from the position corresponding to the journal bearing (32) toward the outer periphery inside the end plate (27), and its downstream end is positioned outside the thrust seal ring (31) at the end plate (27). The thrust surface (29) is open.
前記ハウジング（80）には、潤滑油を前記ジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）から排出するための排油部（88）が形成されている。詳しくは、排油部（88）は、ジャーナル空間（39）から潤滑油を排出する第１排油路（85）とオルダム空間（41）から潤滑油を排出する第２排油路（86）とを有している。前記第２排油路（86）は、上流端が前記オルダム空間（41）に開口する一方、下流端が圧縮機構側空間（13）に開口している。一方、第１排油路（85）は、上流端が前記ジャーナル空間（39）に開口する一方、下流端が該第２排油路（86）に合流している。そして、ハウジング（80）の第２排油路（86）の下流端には、第１及び第２排油路（85,85）を介して排出される潤滑油を前記油溜まり部（18）へ戻すための排油管（87）が設けられている。この排油管（87）は、ハウジング（80）の下面から下方に延び、その下流端がステータ（61）のコアカット部（63）に位置するように設けられている。 The housing (80) is formed with an oil discharge portion (88) for discharging the lubricating oil from the journal space (39) and the Oldham space (41). Specifically, the oil drainage section (88) includes a first drain oil passage (85) that drains lubricating oil from the journal space (39) and a second oil drain passage (86) that drains lubricating oil from the Oldham space (41). And have. The second oil drainage passage (86) has an upstream end opened to the Oldham space (41) and a downstream end opened to the compression mechanism side space (13). On the other hand, the first oil discharge passage (85) has an upstream end opened to the journal space (39), and a downstream end joined the second oil discharge passage (86). Then, at the downstream end of the second oil discharge passage (86) of the housing (80), the lubricating oil discharged through the first and second oil discharge passages (85, 85) is supplied to the oil reservoir (18). An oil drain pipe (87) is provided for returning to the bottom. The oil drain pipe (87) extends downward from the lower surface of the housing (80), and is provided so that its downstream end is positioned at the core cut portion (63) of the stator (61).
前記排油管（87）が設けられている圧縮機構側空間（13）は、詳しくは後述するが、圧縮機構（50）から吐出される冷媒により高圧状態となっている。そして、ジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）は、排油管（87）を介して圧縮機構側空間（13）と連通していると共に、該圧縮機構側空間（13）内に位置する高圧状態の油溜まり部（18）から高圧の潤滑油が供給されているため、高圧状態となっている。 The compression mechanism side space (13) provided with the oil drain pipe (87) is in a high pressure state by the refrigerant discharged from the compression mechanism (50), as will be described in detail later. The journal space (39) and Oldham space (41) communicate with the compression mechanism side space (13) via the oil drain pipe (87) and are located in the compression mechanism side space (13). Since the high-pressure lubricating oil is supplied from the oil reservoir (18) in the state, it is in a high-pressure state.
一方、前記低圧空間（40）は、可動スクロール（26）の鏡板（27）に形成された連通孔（43）を介して膨張室（33）と連通している。この連通孔（43）の膨張室（33）側の端部は、膨張室（33）の外周縁部であって流出口（35）の近傍位置に開口している。この連通孔（43）によって、低圧空間（40）には、流出口（35）から流出される直前の膨張後の冷媒の圧力が導入され、低圧空間（40）内の圧力は、膨張後の冷媒と略同じ低圧状態となっている。 On the other hand, the low-pressure space (40) communicates with the expansion chamber (33) through a communication hole (43) formed in the end plate (27) of the movable scroll (26). The end of the communication hole (43) on the side of the expansion chamber (33) is an outer peripheral edge of the expansion chamber (33) and opens at a position near the outlet (35). By this communication hole (43), the pressure of the refrigerant after expansion just before flowing out from the outlet (35) is introduced into the low pressure space (40), and the pressure in the low pressure space (40) is increased after the expansion. The low pressure state is almost the same as that of the refrigerant.
このように、前記可動スクロール（26）は、該可動スクロール（26）とハウジング（80）との間に形成されたジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）の高圧が背圧として作用している。この背圧は膨張室（33）の圧力よりも大きいため、可動スクロール（26）は固定スクロール（21）へ押圧される。ここで、前記低圧空間（40）を設けることによって、背圧が作用する可動スクロール（26）の鏡板（27）の面積を調整して、背圧による押圧力を調整している。 As described above, the movable scroll (26) has the high pressure in the journal space (39) and Oldham space (41) formed between the movable scroll (26) and the housing (80) as a back pressure. Yes. Since this back pressure is greater than the pressure in the expansion chamber (33), the movable scroll (26) is pressed against the fixed scroll (21). Here, by providing the low pressure space (40), the area of the end plate (27) of the movable scroll (26) on which the back pressure acts is adjusted, and the pressing force by the back pressure is adjusted.
続いて、前記圧縮機構（50）について説明する。前記圧縮機構（50）は、いわゆる揺動ピストン型ロータリ圧縮機に構成されている。該圧縮機構（50）は、ピストン（51）、シリンダ（52）とを備えている。 Next, the compression mechanism (50) will be described. The compression mechanism (50) is a so-called oscillating piston type rotary compressor. The compression mechanism (50) includes a piston (51) and a cylinder (52).
前記ピストン（51）は、円環状に形成され、クランク軸（70）に設けられた下側偏心部（73）の外周に回転自在に嵌め込まれている。本図には示されないが、該ピストン（51）には、ブレードが一体に形成されている。該ブレードは、ブッシュ（図示省略）を介してシリンダ（52）に挿入されている。これらピストン（51）とシリンダ（52）とでシリンダ室（53）を区画形成している。そして、ピストン（51）が、ブッシュを支点に揺動し、シリンダ室（53）の容積を減少させて冷媒を圧縮する。 The piston (51) is formed in an annular shape and is rotatably fitted on the outer periphery of a lower eccentric portion (73) provided on the crankshaft (70). Although not shown in this figure, the piston (51) is integrally formed with a blade. The blade is inserted into the cylinder (52) via a bush (not shown). A cylinder chamber (53) is defined by the piston (51) and the cylinder (52). Then, the piston (51) swings around the bush as a fulcrum, reducing the volume of the cylinder chamber (53) and compressing the refrigerant.
前記シリンダ（52）には、冷媒の吸入口（54）と吐出口（55）が形成されている。この吸入口（54）には、前記圧縮・膨張ユニット（1）の吸入ポート（16）が接続されている。また、吐出口（55）には吐出弁（56）が設けられている。この吐出口（55）は、ケーシング（10）内の圧縮機構側空間（13）に開口している。 The cylinder (52) is formed with a refrigerant suction port (54) and a discharge port (55). A suction port (16) of the compression / expansion unit (1) is connected to the suction port (54). The discharge port (55) is provided with a discharge valve (56). The discharge port (55) opens to the compression mechanism side space (13) in the casing (10).
−運転動作−
前記圧縮・膨張ユニット（1）の動作について説明する。
-Driving action-
The operation of the compression / expansion unit (1) will be described.
前記膨張機構（20）は、流入する冷媒を等エントロピ膨張させて、冷媒から機械的動力を回収する。即ち、流入ポート（14）から膨張機構側空間（12）に流入した冷媒は、流入口（34）から膨張室（33）内へ流れ込む。膨張室（33）内に流入した冷媒は、膨張しながら可動スクロール（26）を押し動かす。 The expansion mechanism (20) performs isentropic expansion of the flowing refrigerant and recovers mechanical power from the refrigerant. That is, the refrigerant that has flowed into the expansion mechanism side space (12) from the inflow port (14) flows into the expansion chamber (33) from the inflow port (34). The refrigerant flowing into the expansion chamber (33) pushes the movable scroll (26) while expanding.
冷媒が膨張するに従って可動スクロール（26）が公転運動し、上側偏心部（72）を介してクランク軸（70）に回転トルクが伝達される。クランク軸（70）に与えられた回転トルクは、機械的動力として圧縮機構（50）に伝達される。 As the refrigerant expands, the movable scroll (26) revolves and rotational torque is transmitted to the crankshaft (70) via the upper eccentric portion (72). The rotational torque applied to the crankshaft (70) is transmitted to the compression mechanism (50) as mechanical power.
さらに可動スクロール（26）が回転してゆくと、膨張室（33）内の冷媒は、膨張過程を終えて流出ポート（15）から冷媒回路へ流出する。 When the movable scroll (26) further rotates, the refrigerant in the expansion chamber (33) finishes the expansion process and flows out from the outflow port (15) to the refrigerant circuit.
このとき、可動スクロール（26）は、前記ジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）の背圧によって固定スクロール（21）側へ押圧される一方、固定スクロール（21）は、スラスト軸受（25）によって該可動スクロール（26）のスラスト荷重（即ち、押圧力）を受け止めている。このように、可動スクロール（26）が偏心回転するときには、可動スクロール（26）のスラスト面（29）が固定スクロール（21）のスラスト軸受（25）に圧接された状態で摺動するため、膨張室（33）が気密に保たれ、固定スクロール（21）と可動スクロール（26）との隙間から冷媒が漏れ出ることを防止されている。それに加えて、本実施形態では、スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との間にスラストシールリング（31）が設けられているため、膨張室（33）の気密性がより一層保持されている。 At this time, the movable scroll (26) is pressed toward the fixed scroll (21) by the back pressure of the journal space (39) and Oldham space (41), while the fixed scroll (21) is a thrust bearing (25). Therefore, the thrust load (ie, pressing force) of the movable scroll (26) is received. Thus, when the orbiting scroll (26) rotates eccentrically, the thrust surface (29) of the orbiting scroll (26) slides in a state of being pressed against the thrust bearing (25) of the fixed scroll (21). The chamber (33) is kept airtight, and the refrigerant is prevented from leaking from the gap between the fixed scroll (21) and the movable scroll (26). In addition, in this embodiment, since the thrust seal ring (31) is provided between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29), the air tightness of the expansion chamber (33) is further maintained. ing.
次に、膨張機構（20）の潤滑について説明すると、前記遠心ポンプ（75）が作動することによりケーシング（10）底部の油溜まり部（18）から潤滑油がクランク軸（70）の給油路（74）を介してジャーナル軸受（32）に供給される。 Subsequently explained lubrication of the expansion mechanism (20), the oil supply passage of the casing (10) oil Tama Ri of the bottom (18) the lubricating oil crankshaft from (70) by the centrifugal pump (75) is activated Supplied to the journal bearing (32) via (74).
ジャーナル軸受（32）に供給された潤滑油の一部は、ジャーナル軸受（32）と上側偏心部（72）との隙間に流入して該ジャーナル軸受（32）と上側偏心部（72）との摺動面を潤滑する一方、その残りは、導油路（42）を介してスラスト軸受（25）及びスラスト面（29）へ流入し、該スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との摺動面を潤滑する。 Part of the lubricating oil supplied to the journal bearing (32) flows into the gap between the journal bearing (32) and the upper eccentric part (72), and the journal bearing (32) and the upper eccentric part (72) While the sliding surface is lubricated, the rest flows into the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) through the oil guide passage (42), and the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) Lubricate the sliding surface.
ジャーナル軸受（32）及び上側偏心部（72）を潤滑した潤滑油は、ジャーナル空間（39）へ流入して、第１排油路（85）及び第２排油路（86）を通って排油管（87）から排出される。一方、スラスト軸受（25）及びスラスト面（29）を潤滑した潤滑油は、スラストシールリング（31）があるため膨張室（33）側へは流入せず、オルダム空間（41）へ流入してオルダム継手（36）を潤滑した後、第２排油路（86）を通って排油管（87）から排出される。排油管（87）により排出される潤滑油は、ステータ（61）のコアカット部（63）とケーシング（10）との隙間に排出され、ケーシング（10）の内壁を伝って、油溜まり部（18）へ戻る。 Lubricating oil that has lubricated the journal bearing (32) and the upper eccentric part (72) flows into the journal space (39) and is discharged through the first oil drain passage (85) and the second oil drain passage (86). It is discharged from the oil pipe (87). On the other hand, the lubricating oil that lubricated the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) does not flow into the expansion chamber (33) side but flows into the Oldham space (41) because of the thrust seal ring (31). After the Oldham coupling (36) is lubricated, the oil is discharged from the oil drain pipe (87) through the second oil drain path (86). Lubricating oil discharged from the oil drain pipe (87) is discharged into the gap between the core cut part (63) of the stator (61) and the casing (10), travels along the inner wall of the casing (10), and reaches the oil reservoir ( Return to 18).
前記圧縮機構（50）は、前記膨張機構（20）により回収した動力及び前記電動機（60）の動力によって駆動される。すなわち、クランク軸（70）を介して膨張機構（20）により回収した動力及び電動機（60）の動力が下側偏心部（73）に伝達されると、該下側偏心部（73）がクランク軸（70）に対して偏心して回動する。下側偏心部（73）が回動すると、該下側偏心部（73）に摺動自在に外嵌されたピストン（51）がシリンダ（52）内で揺動運動を行う。 The compression mechanism (50) is driven by the power recovered by the expansion mechanism (20) and the power of the electric motor (60). That is, when the power recovered by the expansion mechanism (20) and the power of the electric motor (60) are transmitted to the lower eccentric part (73) via the crankshaft (70), the lower eccentric part (73) It rotates eccentrically with respect to the shaft (70). When the lower eccentric portion (73) rotates, the piston (51) slidably fitted to the lower eccentric portion (73) performs a swinging motion in the cylinder (52).
冷媒は、ピストン（51）の揺動運動に従って吸入口（54）からシリンダ室（53）内に吸入される。吸入された冷媒は、ピストン（51）とシリンダ内周壁及びブレードに区画されたシリンダ室（53）で圧縮され、冷媒である二酸化炭素の臨界圧力以上の所定圧力まで圧縮される。所定圧力を越えた冷媒は、吐出弁（56）を通じて、吐出口（55）より圧縮機構側空間（13）に吐出される。ケーシング（10）内に吐出された冷媒は、ステータ（61）のコアカット部（63）とケーシング（10）との隙間やエアギャップ（64）を通って、圧縮機構側空間（13）における電動機（60）よりも上方の空間へ流れ込み、吐出ポート（17）から外部（冷媒回路）へ吐出される。 The refrigerant is sucked into the cylinder chamber (53) from the suction port (54) according to the swinging motion of the piston (51). The sucked refrigerant is compressed in the cylinder chamber (53) defined by the piston (51), the cylinder inner peripheral wall, and the blades, and is compressed to a predetermined pressure equal to or higher than the critical pressure of carbon dioxide as the refrigerant. The refrigerant exceeding the predetermined pressure is discharged from the discharge port (55) to the compression mechanism side space (13) through the discharge valve (56). The refrigerant discharged into the casing (10) passes through the gap between the core cut part (63) of the stator (61) and the casing (10) and the air gap (64), and then the electric motor in the compression mechanism side space (13). It flows into the space above (60) and is discharged from the discharge port (17) to the outside (refrigerant circuit).
−実施形態の効果−
したがって、前記実施形態によれば、ジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）を膨張室（33）とは連通させず、該膨張室（33）と気密に保持して該膨張室（33）よりも高圧にすることによって、ジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）に供給される潤滑油が膨張室（33）に流入することを防止することができる。その結果、膨張室（33）に高温の潤滑油が流入して熱損を生じることを防止することができる。それに加えて、潤滑油が冷媒と共に膨張室（33）から流出して、冷媒回路において通常、膨張室（33）の下流に配設される蒸発器（図示省略）に冷媒と共に潤滑油が流入して、該蒸発器の能力を低下させてしまうことを防止することができる。
-Effect of the embodiment-
Therefore, according to the embodiment, the journal space (39) and the Oldham space (41) are not communicated with the expansion chamber (33), and are kept airtight with the expansion chamber (33). By setting the pressure higher than that, the lubricating oil supplied to the journal space (39) and the Oldham space (41) can be prevented from flowing into the expansion chamber (33). As a result, it is possible to prevent high temperature lubricating oil from flowing into the expansion chamber (33) and causing heat loss. In addition, the lubricating oil flows out of the expansion chamber (33) together with the refrigerant, and the lubricating oil flows together with the refrigerant into an evaporator (not shown) that is usually disposed downstream of the expansion chamber (33) in the refrigerant circuit. Thus, it is possible to prevent the ability of the evaporator from being reduced.
また、前記実施形態では、固定スクロール（21）の外壁（24）の下端面にスラスト軸受（25）を設けると共に、可動スクロール（26）の鏡板（27）の外周縁部にスラスト面（29）を設け、該鏡板（27）の背面にジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）からの背圧を作用させて、スラスト面（29）をスラスト軸受（25）に圧接させることによって、膨張室（33）とオルダム空間（41）との間、ひいては、膨張室（33）とジャーナル空間（39）との間を気密に保つことができる。それに加えて、スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との間にスラストシールリング（31）を設けることによって、膨張室（33）とオルダム空間（41）との間の気密性をさらに向上させることができる。さらに、該スラストシールリング（31）は樹脂製であるため、スラスト面（29）がスラスト軸受（25）に対して摺動しても、スラストシールリング（31）が弾性変形して該スラスト面（29）とスラスト軸受（25）との間を確実にシールすることができるため、膨張室（33）とオルダム空間（41）との間の気密性をより一層向上させることができる。 In the embodiment, the thrust bearing (25) is provided on the lower end surface of the outer wall (24) of the fixed scroll (21), and the thrust surface (29) is provided on the outer peripheral edge of the end plate (27) of the movable scroll (26). The back surface of the end plate (27) is subjected to back pressure from the journal space (39) and Oldham space (41) to bring the thrust surface (29) into pressure contact with the thrust bearing (25), thereby expanding the expansion chamber. (33) and the Oldham space (41), and hence, the space between the expansion chamber (33) and the journal space (39) can be kept airtight. In addition, by providing a thrust seal ring (31) between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29), the airtightness between the expansion chamber (33) and Oldham space (41) is further improved. Can be made. Furthermore, since the thrust seal ring (31) is made of resin, even if the thrust surface (29) slides relative to the thrust bearing (25), the thrust seal ring (31) is elastically deformed and the thrust surface Since the space between (29) and the thrust bearing (25) can be surely sealed, the airtightness between the expansion chamber (33) and the Oldham space (41) can be further improved.
さらに、前記実施形態では、ジャーナル空間（39）から潤滑油を排出するための第１排油路（85）と、オルダム空間（41）から潤滑油を排出するための第２排油路（86）を設けることによって、ジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）へ供給された潤滑油の排出経路が確保されるため、ジャーナル空間（39）やオルダム空間（41）が高圧になり過ぎて該ジャーナル空間（39）やオルダム空間（41）から膨張室（33）へ潤滑油が漏れ出ることを防止することができる。 Furthermore, in the said embodiment, the 1st oil drainage path (85) for discharging | emitting lubricating oil from a journal space (39), and the 2nd oil draining path (86) for discharging lubricating oil from Oldham space (41) ) Is secured, the discharge path for the lubricating oil supplied to the journal space (39) and Oldham space (41) is secured, and the journal space (39) and Oldham space (41) become too high in pressure. Lubricating oil can be prevented from leaking from the journal space (39) or Oldham space (41) to the expansion chamber (33).
さらにまた、前記実施形態によれば、可動スクロール（26）とハウジング（80）との間の空間に、高圧のジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）だけでなく、低圧の低圧空間（40）を設けることによって、可動スクロール（26）に過大な背圧が作用してスラスト軸受（25）及びスラスト面（29）における機械損失が大きくなることを防止することができる。そして、ジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）の背圧と、低圧空間（40）の低圧が作用する鏡板（27）の面積比や、該背圧と低圧との圧力比等を調整することによって、スラスト軸受（25）に作用するスラスト荷重を最適に設定して、スラスト軸受（25）での損失を最小にすることができる。 Furthermore, according to the embodiment, not only the high pressure journal space (39) and Oldham space (41) but also the low pressure low pressure space (40) is formed in the space between the movable scroll (26) and the housing (80). ), It is possible to prevent an excessive back pressure from acting on the movable scroll (26) and increase mechanical loss in the thrust bearing (25) and the thrust surface (29). Then, the area ratio of the end plate (27) on which the back pressure of the journal space (39) and Oldham space (41) and the low pressure of the low pressure space (40) act, the pressure ratio of the back pressure to the low pressure, and the like are adjusted. Thus, the thrust load acting on the thrust bearing (25) can be optimally set, and the loss in the thrust bearing (25) can be minimized.
また、前記低圧空間（40）を設ける構成であっても、ジャーナル空間（39）と低圧空間（40）との間は内側シールリング（37）によって、オルダム空間（41）と低圧空間（40）との間は外側シールリング（38）によってシールされて気密に保たれているため、ジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）に供給された潤滑油が低圧空間（40）に流入して、そこから膨張室（33）へ流入することを防止することができる。 Further, even if the low pressure space (40) is provided, the Oldham space (41) and the low pressure space (40) are provided between the journal space (39) and the low pressure space (40) by the inner seal ring (37). Is sealed by the outer seal ring (38) and kept airtight, so that the lubricating oil supplied to the journal space (39) and Oldham space (41) flows into the low pressure space (40), It can be prevented from flowing into the expansion chamber (33) from there.
さらに、膨張機構（20）に供給された潤滑油を油溜まり部（18）に戻すための排油管（87）の下流端を電動機（60）のステータ（61）のコアカット部（63）に位置させることによって、排油管（87）から排出される潤滑油を、圧縮機構（50）により吐出されてコアカット部(63）やエアギャップ（64）等を通って吐出ポート（17）から吐出される冷媒に晒すことを防止して、該潤滑油をケーシング（10）底部の油溜まり部（18）に確実に戻すことができる。尚、排油管（87）が位置するコアカット部（63）の下端部には、圧縮機構（50）から吐出される冷媒が該コアカット部（63）へ流入することを妨げる邪魔板等を設けて、該コアカット部（63）を油戻し専用通路として構成することが好ましい。こうすることによって、潤滑油を油溜まり部（18）へさらに確実に戻すことができる。 Further, the downstream end of the oil drain pipe (87) for returning the lubricating oil supplied to the expansion mechanism (20) to the oil reservoir (18) is connected to the core cut part (63) of the stator (61) of the electric motor (60). By positioning, the lubricating oil discharged from the oil drain pipe (87) is discharged by the compression mechanism (50) and discharged from the discharge port (17) through the core cut part (63), air gap (64), etc. Therefore, the lubricating oil can be reliably returned to the oil reservoir (18) at the bottom of the casing (10). A baffle plate or the like that prevents the refrigerant discharged from the compression mechanism (50) from flowing into the core cut part (63) is provided at the lower end of the core cut part (63) where the oil drain pipe (87) is located. It is preferable to provide the core cut part (63) as an oil return exclusive passage. By doing so, the lubricating oil can be more reliably returned to the oil reservoir (18).
《その他の実施形態》
本発明は、前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
The present invention may be configured as follows with respect to the embodiment.
前記実施形態では、スクロール型膨張機として、膨張機構（20）、圧縮機構（50）及び電動機（60）が１つのケーシング（10）に内蔵された、膨張・圧縮ユニットを採用しているが、これに限られるものではない。 In the embodiment, as the scroll type expander, an expansion / compression unit in which the expansion mechanism (20), the compression mechanism (50), and the electric motor (60) are incorporated in one casing (10) is adopted. It is not limited to this.
例えば、膨張機構（20）と発電機とが１つのケーシング（10）に内蔵され、膨張機構（20）により回収した動力を発電機によって電力に変換するものであってもよい。また、発電機が外部に設けられ、膨張機構（20）により回収した動力をクランク軸（70）によって該発電機に伝達させるものであってもよい。このように、圧縮機構（50）が内蔵されていない構成においては、流入ポート（14）へ流入する冷媒の一部を、可動スクロール（26）とハウジング（80）との間の空間に導入して、該冷媒によってジャーナル空間（39）及びオルダム空間（41）を高圧にするように構成すればよい。 For example, the expansion mechanism (20) and the generator may be built in one casing (10), and the power recovered by the expansion mechanism (20) may be converted into electric power by the generator. Further, a generator may be provided outside, and the power recovered by the expansion mechanism (20) may be transmitted to the generator by the crankshaft (70). As described above, in the configuration in which the compression mechanism (50) is not incorporated, a part of the refrigerant flowing into the inflow port (14) is introduced into the space between the movable scroll (26) and the housing (80). Thus, the journal space (39) and the Oldham space (41) may be configured to have a high pressure by the refrigerant.
また、前記実施形態では、スラスト軸受（25）とスラスト面（29）との間にスラストシールリング（31）を設けているが、膨張室（33）とオルダム空間（41）との気密性はスラスト軸受（25）とスラスト面（29）との当接によっても確保されているため、スラストシールリング（31）は必ずしも設けなくてもよい。ただし、前述の如く、膨張室（33）とオルダム空間（41）との気密性をより一層向上させることができるため、スラストシールリング（31）を設けることが好ましい。尚、スラストシールリング（31）は、可動スクロール（26）の鏡板（27）に形成された環状溝（30）に嵌め込まれているが、固定スクロール（21）の外壁（24）の下端面に環状溝を形成し、該環状溝にスラストシールリング（31）を嵌め込むようにしてもよい。 In the above embodiment, the thrust seal ring (31) is provided between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29), but the airtightness between the expansion chamber (33) and the Oldham space (41) is Since the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) are in contact with each other, the thrust seal ring (31) is not necessarily provided. However, as described above, since the airtightness between the expansion chamber (33) and the Oldham space (41) can be further improved, it is preferable to provide a thrust seal ring (31). The thrust seal ring (31) is fitted in an annular groove (30) formed in the end plate (27) of the movable scroll (26), but is not attached to the lower end surface of the outer wall (24) of the fixed scroll (21). An annular groove may be formed, and the thrust seal ring (31) may be fitted into the annular groove.
さらに、前記実施形態では、低圧空間（40）を設けて、可動スクロール（26）に作用する押圧力を調整しているが、これに限られるものではない。すなわち、スラスト軸受（25）へのスラスト荷重が過大とならない限り、低圧空間（40）を省略してもよい。 Furthermore, in the said embodiment, although the low voltage | pressure space (40) is provided and the pressing force which acts on the movable scroll (26) is adjusted, it is not restricted to this. That is, the low pressure space (40) may be omitted as long as the thrust load on the thrust bearing (25) is not excessive.
以上説明したように、本発明は、固定スクロールと可動スクロールとを備えるスクロール型膨張機について有用である。 As described above, the present invention is useful for a scroll expander including a fixed scroll and a movable scroll.
１ 膨張・圧縮ユニット（スクロール型膨張機）
10 ケーシング
17 吐出ポート
18 油溜まり部
20 膨張機構
21 固定スクロール
25 スラスト軸受
26 可動スクロール
29 スラスト面
32 ジャーナル軸受
33 膨張室
36 オルダム継手
37 内側シールリング（第２シールリング）
38 外側シールリング（第３シールリング）
39 ジャーナル空間（背圧空間）
40 低圧空間
41 オルダム空間（背圧空間）
42 導油路
50 圧縮機構
60 電動機
61 ステータ
63 コアカット部
70 クランク軸
74 給油路
80 ハウジング
85 第１排油路
86 第２排油路
87 排油管
1 Expansion / compression unit (scroll type expander)
10 Casing
17 Discharge port
18 Oil reservoir
20 Expansion mechanism
21 Fixed scroll
25 Thrust bearing
26 Moveable scroll
29 Thrust surface
32 Journal bearing
33 Expansion chamber
36 Oldham fitting
37 Inner seal ring (second seal ring)
38 Outer seal ring (third seal ring)
39 Journal space (back pressure space)
40 Low pressure space
41 Oldham space (back pressure space)
42 Oil guide passage
50 Compression mechanism
60 electric motor
61 Stator
63 Core cut part
70 crankshaft
74 Refueling path
80 housing
85 First oil drainage channel
86 Second oil drainage channel
87 Oil drain pipe
Claims (9)
前記膨張機構（20）は、前記可動スクロール（26）の背面側に配置されるハウジング（80）と、前記可動スクロール（26）の自転を防止する自転防止機構（36）とを有し、前記可動スクロール（26）と該ハウジング（80）との間に形成された背圧空間（39,41）の背圧によって前記可動スクロール（26）を前記固定スクロール（21）側へ押圧するように構成されており、
前記ジャーナル軸受（32）と前記自転防止機構（36）とは、前記背圧空間（39,41）に配設されていると共に潤滑油が供給されており、
前記背圧空間（39,41）のうち前記ジャーナル軸受（32）と前記自転防止機構（36）とが配設された部分には、前記冷凍サイクルの高圧が作用しており、
前記固定スクロール（21）には、前記可動スクロール（26）のスラスト荷重を受け止めるスラスト軸受（25）が設けられ、
前記可動スクロール（26）には、前記スラスト軸受（25）と摺接するスラスト面（29）が形成される一方、
前記スラスト軸受（25）と前記スラスト面（29）との間には、該スラスト軸受（25）と該スラスト面（29）との間をシールして前記背圧空間（39,41）を前記膨張室（33）から気密に区画する第１シールリング（31）が配設され、
前記ジャーナル軸受（32）及び前記自転防止機構（36）に供給された潤滑油を前記背圧空間（39,41）から排出する排油部（88）をさらに備えていることを特徴とするスクロール型膨張機。 The expansion mechanism (20) in which the working fluid expands in an expansion chamber (33) formed by the fixed scroll (21) and the movable scroll (26), and the movable scroll (26) via a journal bearing (32). A scroll type expander including a crankshaft (70) to be coupled , a casing (10) for housing the expansion mechanism (20) and the crankshaft (70), and connected to a refrigerant circuit for performing a refrigeration cycle ,
The expansion mechanism (20) includes a housing (80) disposed on the back side of the movable scroll (26), and a rotation prevention mechanism (36) for preventing rotation of the movable scroll (26), The movable scroll (26) is configured to press the movable scroll (26) toward the fixed scroll (21) by the back pressure of the back pressure space (39, 41) formed between the movable scroll (26) and the housing (80). Has been
The journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) are disposed in the back pressure space (39, 41) and are supplied with lubricating oil ,
The high pressure of the refrigeration cycle acts on the portion of the back pressure space (39, 41) where the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) are disposed,
The fixed scroll (21) is provided with a thrust bearing (25) for receiving the thrust load of the movable scroll (26),
The movable scroll (26) is formed with a thrust surface (29) in sliding contact with the thrust bearing (25),
Between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29), the space between the thrust bearing (25) and the thrust surface (29) is sealed to form the back pressure space (39, 41). A first seal ring (31) that is hermetically partitioned from the expansion chamber (33) is disposed;
The scroll further comprising an oil drainage part (88) for discharging the lubricating oil supplied to the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) from the back pressure space (39, 41). Mold expander.
前記ケーシング（10）には、前記冷凍サイクルの高圧が作用する油溜まり部（18）が設けられており、 The casing (10) is provided with an oil reservoir (18) on which the high pressure of the refrigeration cycle acts,
前記ジャーナル軸受（32）と前記自転防止機構（36）とは、前記油溜まり部（18）からの潤滑油が供給され、 The journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) are supplied with lubricating oil from the oil reservoir (18),
前記排油部（88）は、前記油溜まり部（18）と通じていて、潤滑油を油溜まり部（18）へ排出することを特徴とするスクロール型膨張機。 The scroll-type expander characterized in that the oil drainage part (88) communicates with the oil reservoir part (18) and discharges lubricating oil to the oil reservoir part (18).
前記第１シールリング（31）は、樹脂製であることを特徴とするスクロール型膨張機。 In claim 1 ,
The scroll-type expander, wherein the first seal ring (31) is made of resin.
前記可動スクロール（26）と前記ハウジング（80）との間には、該可動スクロール（26）と該ハウジング（80）との間をシールする環状の第２シールリング（37）と、該第２シールリング（37）の外周側に位置し且つ該可動スクロール（26）と該ハウジング（80）との間をシールする環状の第３シールリング（38）とが設けられており、
前記可動スクロール（26）、前記ハウジング（80）、前記第２シールリング（37）及び第３シールリング（38）によって、前記背圧空間（39,41）の背圧よりも低圧状態の低圧空間（40）が区画形成されていることを特徴とするスクロール型膨張機。 In claim 1,
Between the movable scroll (26) and the housing (80), an annular second seal ring (37) for sealing between the movable scroll (26) and the housing (80), and the second An annular third seal ring (38) is provided on the outer peripheral side of the seal ring (37) and seals between the movable scroll (26) and the housing (80),
The movable scroll (26), the housing (80), the second seal ring (37), and the third seal ring (38) are in a low pressure space in a lower pressure state than the back pressure of the back pressure space (39, 41). A scroll type expander characterized in that (40) is partitioned.
前記低圧空間（40）は、膨張後の作動流体の圧力が導入されていることを特徴とするスクロール型膨張機。 In claim 4 ,
The scroll type expander is characterized in that the pressure of the working fluid after expansion is introduced into the low pressure space (40).
前記ジャーナル軸受（32）及び前記自転防止機構（36）に供給された潤滑油を前記背圧空間（39,41）から排出する排油部（88）をさらに備え、
前記背圧空間（39,41）は、前記低圧空間（40）と、前記第２シールリング（37）の内側に区画形成されて前記ジャーナル軸受（32）が位置するジャーナル空間（39）と、前記第３シールリング（38）の外側に区画形成されて前記自転防止機構（36）が位置するオルダム空間（41）とで構成されており、
前記クランク軸（70）には、潤滑油を前記ジャーナル軸受（32）に導く給油路（74）が形成されており、
前記可動スクロール（26）には、一端が前記ジャーナル軸受（32）内に開口する一方、他端が前記スラスト面（29）に開口する導油路（42）が形成されており、
前記排油部（88）は、前記ハウジング（80）に形成されて前記ジャーナル空間（39）に流入した潤滑油を排出するための第１排油路（85）と、前記ハウジング（80）に形成されて前記ジャーナル軸受（32）から前記導油路（42）及び前記スラスト軸受（25）を介して前記オルダム空間（41）に流入した潤滑油を排出するための第２排油路（86）とを有していることを特徴とするスクロール型膨張機。 In claim 5 ,
An oil drainage part (88) for discharging the lubricating oil supplied to the journal bearing (32) and the rotation prevention mechanism (36) from the back pressure space (39, 41);
The back pressure space (39, 41) includes the low pressure space (40), a journal space (39) that is defined inside the second seal ring (37) and in which the journal bearing (32) is located, An Oldham space (41) that is partitioned and formed on the outside of the third seal ring (38) and in which the rotation prevention mechanism (36) is located,
The crankshaft (70) is formed with an oil supply passage (74) for guiding lubricating oil to the journal bearing (32),
The movable scroll (26) has an oil guide passage (42) having one end opened in the journal bearing (32) and the other end opened in the thrust surface (29).
The oil drainage part (88) is formed in the housing (80) and is formed in the first oil drainage path (85) for discharging the lubricating oil flowing into the journal space (39) and the housing (80). A second oil discharge passage (86) for discharging the lubricating oil that is formed and flows from the journal bearing (32) into the Oldham space (41) through the oil guide passage (42) and the thrust bearing (25). ) -Type expander.
前記ケーシング（10）内には、前記クランク軸（70）により駆動されて圧縮した作動流体を該ケーシング（10）内に吐出する圧縮機構（50）と、前記クランク軸（70）を回転駆動する電動機（60）とが収容され、
前記ケーシング（10）には、前記圧縮機構（50）から吐出された作動流体を該ケーシング（10）の外部へ導出するための吐出ポート（17）が設けられ、
前記圧縮機構（50）及び前記膨張機構（20）には、前記ケーシング（10）内に貯留された潤滑油が供給されるように構成されていることを特徴とするスクロール膨張機。 In claim 1,
In the casing (10), a compression mechanism (50) that discharges the compressed working fluid driven by the crankshaft (70) into the casing (10), and the crankshaft (70) is driven to rotate. The electric motor (60) is housed,
The casing (10) is provided with a discharge port (17) for leading the working fluid discharged from the compression mechanism (50) to the outside of the casing (10),
A scroll expander characterized in that the compression mechanism (50) and the expansion mechanism (20) are configured to be supplied with lubricating oil stored in the casing (10).
前記電動機（60）は、外周にコアカット部（63）が形成されたステータ（61）を有すると共に、前記ケーシング（10）内において前記膨張機構（20）と前記圧縮機構（50）との間に配設され、
前記吐出ポート（17）は、前記ケーシング（10）における前記膨張機構（20）と前記電動機（60）との間の部分に配設され、
前記ハウジング（80）には、上流端が前記排油部（88）と連通する一方、下流端が前記コアカット部（63）に位置して、潤滑油を前記背圧空間（39,41）から該コアカット部（63）へ戻すための排油管（87）が設けられていることを特徴とするスクロール型膨張機。 In claim 7 ,
The electric motor (60) includes a stator (61) having a core cut portion (63) formed on the outer periphery thereof, and between the expansion mechanism (20) and the compression mechanism (50) in the casing (10). Arranged in
The discharge port (17) is disposed in a portion of the casing (10) between the expansion mechanism (20) and the electric motor (60),
In the housing (80), an upstream end communicates with the oil drainage part (88), while a downstream end is located in the core cut part (63), and lubricant is supplied to the back pressure space (39, 41). A scroll-type expander characterized in that an oil drain pipe (87) is provided for returning to the core cut part (63).
前記膨張機構（20）へ供給される作動流体は、二酸化炭素であることを特徴とするスクロール型膨張機。 In claims 1 to 8 ,
The scroll-type expander characterized in that the working fluid supplied to the expansion mechanism (20) is carbon dioxide.
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