JP6121233B2 - 無給油型スクロール膨張機及び動力発生装置 - Google Patents
無給油型スクロール膨張機及び動力発生装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6121233B2 JP6121233B2 JP2013099721A JP2013099721A JP6121233B2 JP 6121233 B2 JP6121233 B2 JP 6121233B2 JP 2013099721 A JP2013099721 A JP 2013099721A JP 2013099721 A JP2013099721 A JP 2013099721A JP 6121233 B2 JP6121233 B2 JP 6121233B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- working medium
- scroll
- housing
- expander
- scroll body
- 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.)
- Active
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 37
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 19
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 29
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- MSSNHSVIGIHOJA-UHFFFAOYSA-N pentafluoropropane Chemical compound FC(F)CC(F)(F)F MSSNHSVIGIHOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 206010010904 Convulsion Diseases 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Description
しかし、本来、純度の高い作動媒体を使用したほうが膨張効率が良くなる。しかし、潤滑油量を減らした場合には、潤滑不良による焼き付きや必要動力の増大に至るおそれがある。そのため、冷凍機と同様に作動媒体に潤滑油を混合して使用する場合が多い。
あるいは、逆に、駆動室内の潤滑油が閉鎖空間に侵入し、作動媒体の純度を低下させ、膨張効率を低下させるおそれがある。さらには、作動媒体や潤滑油がハウジング外に漏れ出て、環境汚染やスクロール膨張機の機能低下を起こすおそれがある。
また、一対のスクロール体のラップ部を囲むこれらスクロール体の摺接面に環状シール部材を設けることで、閉鎖空間とハウジング内の密閉空間とを分離し、作動媒体が閉鎖空間から漏れ出るのを極力抑えることができる。これによって、作動媒体の膨張効率の低下を防止できる。
これによって、ハウジングに潤滑油を供給するための機構が不要になり、低コスト化できる。環状シール部材は動的シール構造であり、閉鎖空間が高圧のとき環状シール部材から微量の作動媒体がハウジング内に漏れることもある。しかし、ハウジングの内部は密閉空間であるため、軸受に封入されたグリースや作動媒体がハウジング外へ漏れることはない。
このタイプは、固定スクロール体はハウジングに固定され、旋回スクロール体のみが公転運動を行うので、両スクロール体のラップ部を囲む摺接面のシールが容易である。
本発明は、前記両方のタイプのスクロール膨張機に適用できるが、特に、前者のタイプに適用されて好適である。
前記クランク軸を回転自在に支承する自己潤滑型の第1の転がり軸受と、
前記クランク軸に一体に形成されると共に、前記旋回スクロール体に固定された第2の軸収納部に収納され、軸線が前記クランク軸の軸線と平行でかつ偏心した偏心ピンと、
前記偏心ピンを回転自在に支承する自己潤滑型の第2の転がり軸受とを有するピンクランク機構とすることができる。かかる構成のピンクランク機構を用いることで、ハウジング内に潤滑油を供給する必要がなく、潤滑油供給機構が不要となり低コストとなる。
なお、受動機は、発電機以外に、例えば、スクロール膨張機を駆動するモータであってもよく、この場合、スクロール膨張機で発生した駆動力(トルク)をモータの補助動力として用いることもできる。
蒸発して高圧となった作動媒体wは、作動媒体循環路12から無給油型スクロール膨張機16に入る。作動媒体wは、無給油型スクロール膨張機16で断熱膨張し、その膨張力で発電機18のロータ軸を駆動し、電力を回生する。凝縮器20には冷却媒体cが循環する冷却媒体循環路26が接続されている。無給油型スクロール膨張機16で断熱膨張した後の作動媒体wは、凝縮器20で冷却媒体cと熱交換し、冷却媒体cによって冷却されて凝縮する。凝縮した作動媒体wは、循環ポンプ22で蒸発器14に送られる。
両ラップ部42及び54の半径方向外側で、旋回スクロール体50の台板52が摺接する固定スクロール体36の外周側正面に、両ラップ部42及び54を囲む環状のシール溝60が刻設され、シール溝60に環状シール62が挿入されている。環状シール62によって複数の閉鎖空間c1に供給された作動媒体wがハウジング32の内部に形成された密閉空間c2に漏れるのを防止している。
なお、密閉空間c2に潤滑油は供給されない。そして、閉鎖空間c1では、閉鎖空間c1に供給される作動媒体wの液相部分により、シール性及び潤滑性が保持される。
摺動部材116は固定スクロール体36の外周側正面36aからわずかに突出するように配置することで、旋回スクロール体50の台板52に押圧される。これによって、旋回スクロール体50と摺接する外周側正面36aの良好なシール性能を得ることができる。
なお、シール溝60は、外周側正面36aと摺接する旋回スクロール体50の台板52の正面に形成してもよい。
また、環状シール62は動的シール構造であり、閉鎖空間c1が高圧のとき環状シール62から微量の作動媒体がハウジング内に漏れることもある。しかし、ハウジング32の内部は密閉空間であるため、軸受に封入されたグリースや作動媒体wがハウジング外へ漏れることはない。そのため、環境汚染や無給油型スクロール膨張機16の機能低下を招かない。
また、環状シール62を設けることで、閉鎖空間c1と密閉空間c2とを分離し、作動媒体wが閉鎖空間c1から漏れ出るのを極力抑えることができる。これによって、作動媒体wの膨張効率の低下を防止できる。
また、連通路112及び逆止弁114が設けられているので、密閉空間c2に漏れ出たガス状の作動媒体wが排出口48の作動媒体wの排出圧力以上に上昇するのを防止でき、密閉空間c2が排出圧力以上となったときは排出口48に回収できる。
また、自転防止機構として、ピンクランク軸機構92を設け、ピンクランク軸機構92はグリース封入型の玉軸受98及び108を有しているので、潤滑性能を保持できると共に、潤滑油供給機構が不要となり低コストとなる。
さらに、バイナリー発電システム10は、ランキンサイクルを構成し、低温熱源を用いて効率良く発電できる。
12 作動媒体循環路(作動媒体供給部)
14 蒸発器
16 無給油型スクロール膨張機
18 発電機
20 凝縮器
22 循環ポンプ
24 熱媒体循環路
26 冷却媒体循環路
30、32 ハウジング
34 ケーシング
36 固定スクロール体
36a 外周側正面
38 Oリング
40、52 台板
42、54 ラップ部
44、56 冷却フィン
46 供給口
48 排出口
50 旋回スクロール体
58 チップシール
60 シール溝
62 環状シール
64 支持プレート
64a 背面
66 ボス部
68 偏心軸
70 ころ軸受
72、81、102、110 グリース漏れ止め用シール
74 出力軸
76 カウンタウェイト
78、94、104 軸収納部
80、88、90、98、108 玉軸受
82 ロータ軸
84 ロータ
86 ステータ
92 ピンクランク機構
96 クランク軸
100 ボルト
106 偏心ピン
112 連通路
114 逆止弁
116 摺動部材
118 バックアップチューブ
a1、a2 軸線
c 冷却媒体
c1 閉鎖空間
c2 密閉空間
h 熱媒体
w 作動媒体
Claims (5)
- 台板と該台板に立設された渦巻き形状のラップ部とを夫々有し、互いのラップ部が噛合するように対向配置されて作動媒体を封入する複数の閉鎖空間を形成し、前記複数の閉鎖空間のうち中心部に形成された閉鎖空間に供給された作動媒体の膨張作用によって相対的公転運動を行う一対のスクロール体と、
前記一対のスクロール体の相対的公転運動を出力軸に回転運動として伝達する駆動力変換機構とを備えた無給油型スクロール膨張機において、
前記複数の閉鎖空間のうち中心部に形成された閉鎖空間に作動媒体のみを供給する作動媒体供給部と、
前記一対のスクロール体及び前記駆動力変換機構を内蔵し、内部に密閉空間を形成するハウジングと、
前記一対のスクロール体のラップ部を囲む前記一対のスクロール体の摺接面に設けられた環状シール部材と、
前記ハウジング内部の密閉空間と前記閉鎖空間で膨張した後の作動媒体が排出される排出口とを連通させる連通路と、
前記連通路に設けられ、前記密閉空間の圧力が前記排出口の内圧より高くなったときのみ前記連通路を開放する逆止機構とを備え、
前記ハウジングの内部に設けられた軸受は自己潤滑型軸受であることを特徴とする無給油型スクロール膨張機。 - 前記一対のスクロール体の一方が、前記ハウジングに固定された固定スクロール体であると共に、前記一対のスクロール体の他方が前記作動媒体の膨張作用によって公転運動を行う旋回スクロール体であり、
前記駆動力変換機構は、前記旋回スクロール体に結合され前記旋回スクロール体と共に公転運動する公転軸を有し、該公転軸は該公転軸の軸線に対して平行でかつ偏心した軸線を中心に回転する前記出力軸に接続され、
前記旋回スクロール体と前記ハウジングとの間に、前記旋回スクロール体の自転を防止し、自己潤滑型軸受を有する自転防止機構が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の無給油型スクロール膨張機。 - 前記自転防止機構は、
前記ハウジングに固定された第1の軸収納部に収納されたクランク軸と、
前記クランク軸を回転自在に支承する自己潤滑型の第1の転がり軸受と、
前記クランク軸に一体に形成されると共に、前記旋回スクロール体に固定された第2の軸収納部に収納され、軸線が前記クランク軸の軸線と平行でかつ偏心した偏心ピンと、
前記偏心ピンを回転自在に支承する自己潤滑型の第2の転がり軸受とを有するピンクランク機構であることを特徴とする請求項2に記載の無給油型スクロール膨張機。 - 外部から供給される加熱媒体で作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
受動機が接続され、蒸発した作動媒体の膨張力を回転力に変換し、前記受動機を駆動させる膨張機と、
前記膨張機から排出された作動媒体を外部から供給される冷却媒体によって凝縮させる凝縮機構と、
凝縮した作動媒体を加圧して前記蒸発器に供給する循環ポンプとを備えた動力発生装置において、
前記膨張機が請求項1〜3のいずれかの項に記載の無給油型スクロール膨張機であり、前記出力軸が前記受動機に接続されていることを特徴とする動力発生装置。 - 前記受動機は、
前記出力軸が結合されたロータ軸を有し、前記出力軸の回転によって電力を回生する発電機であることを特徴とする請求項4に記載の動力発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013099721A JP6121233B2 (ja) | 2013-05-09 | 2013-05-09 | 無給油型スクロール膨張機及び動力発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013099721A JP6121233B2 (ja) | 2013-05-09 | 2013-05-09 | 無給油型スクロール膨張機及び動力発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014218960A JP2014218960A (ja) | 2014-11-20 |
JP6121233B2 true JP6121233B2 (ja) | 2017-04-26 |
Family
ID=51937641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013099721A Active JP6121233B2 (ja) | 2013-05-09 | 2013-05-09 | 無給油型スクロール膨張機及び動力発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6121233B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021021334A (ja) * | 2019-07-24 | 2021-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | スクロール型流体機械 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58124692U (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-24 | トキコ株式会社 | スクロ−ル式流体機械 |
JPS61294186A (ja) * | 1985-06-20 | 1986-12-24 | Tokico Ltd | スクロ−ル圧縮機 |
JPS6278494A (ja) * | 1985-10-02 | 1987-04-10 | Hitachi Ltd | スクロ−ル流体機械 |
JP2010043608A (ja) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Hitachi Ltd | スクロール式流体機械 |
JP5106464B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2012-12-26 | サンデン株式会社 | 流体機械、当該流体機械を用いた冷媒回路及び廃熱利用装置 |
JP5769332B2 (ja) * | 2010-06-02 | 2015-08-26 | アネスト岩田株式会社 | スクロール膨張機 |
-
2013
- 2013-05-09 JP JP2013099721A patent/JP6121233B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014218960A (ja) | 2014-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7861541B2 (en) | System and method of refrigeration | |
JP7266707B2 (ja) | 発電システム及びこのような発電システムの動作によって発電する方法 | |
Brasz et al. | Power production from a moderate-temperature geothermal resource | |
US20130177465A1 (en) | Compressor with compliant thrust bearing | |
EP2800913A1 (en) | Hybrid bearing turbomachine | |
JP2004150412A (ja) | スクリュ圧縮機 | |
CN111706404A (zh) | 带螺旋冷却结构的超临界二氧化碳干气密封装置及方法 | |
JP6070224B2 (ja) | 発電装置 | |
JPWO2014196465A1 (ja) | シール機構及びターボ冷凍機 | |
JP6121233B2 (ja) | 無給油型スクロール膨張機及び動力発生装置 | |
EP2639530B1 (en) | Screw expander liquid pump | |
US9932829B2 (en) | Expander | |
JP7398289B2 (ja) | レシプロ膨張機及びランキンサイクル装置 | |
JP2016125483A (ja) | 液体用ポンプ及びランキンサイクル装置 | |
JP2009270529A (ja) | 容積形流体機械 | |
JP2008128576A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
PL217172B1 (pl) | Elektrownia parowa z hermetycznym turbogeneratorem parowym | |
JP2008138572A (ja) | スクロール式流体機械 | |
JP4997462B2 (ja) | スターリング等熱再生式外燃システム及びそれを用いた冷凍機システム | |
JP2009001270A (ja) | エンジン/機械及びエキスパンダ型熱交換器ユニット | |
JP2009299653A (ja) | スクロール膨張機 | |
JP7122112B2 (ja) | スクロール流体機械及びランキンサイクル | |
JP6102292B2 (ja) | トロコイドポンプ | |
KR101244108B1 (ko) | 일체형 피드 펌프 스크롤 팽창기 | |
JP6731860B2 (ja) | スクロール式流体機械 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160411 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170217 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170303 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170329 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6121233 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |