JP6769201B2 - Scroll fluid machine - Google Patents

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本発明は、スクロール流体機械に関するものである。 The present invention relates to a scroll fluid machine .

従来、固定スクロール及び旋回スクロールを備えるスクロール流体機械において、固定スクロールに設けられる外周ラップの先端に溝を設け、該溝にシール部材を配置して旋回スクロールとの隙間を塞ぐ構成が知られている。この種のスクロール流体機械を開示するものとして例えば特許文献1がある。特許文献1には、固定スクロール外周ラップの先端に、複列の外部シールを設けるスクロール流体機械について記載されている。 Conventionally, in a scroll fluid machine provided with a fixed scroll and a swivel scroll, a configuration is known in which a groove is provided at the tip of an outer peripheral wrap provided on the fixed scroll and a seal member is arranged in the groove to close a gap with the swivel scroll. .. Patent Document 1 discloses, for example, a scroll fluid machine of this type. Patent Document 1 describes a scroll fluid machine in which a double-row external seal is provided at the tip of a fixed scroll outer peripheral wrap.

特開2015−124739号公報JP-A-2015-124739

特許文献1のように、外周ラップの先端にシール部材を配置することにより、外周ラップと旋回スクロールの基板部の間の隙間を埋めることができるものの、膨張対象の流体(例えば、蒸気)が溝の隙間からシール部材の背面側に回り込み、シール部材を旋回スクロール側に押し込む力を作用させることがある。流体の圧力を受けたシール部材は、通常よりも早く摩耗するため、流体の外部漏出や交換時期を早める原因になる。シール部材の異常摩耗を防止する観点から従来のシール構造には改善の余地があった。 As in Patent Document 1, by arranging the sealing member at the tip of the outer peripheral wrap, the gap between the outer peripheral wrap and the substrate portion of the swivel scroll can be filled, but the fluid to be expanded (for example, steam) is grooved. A force may be applied to push the seal member toward the swivel scroll side by wrapping around to the back side of the seal member through the gap. The sealing member that receives the pressure of the fluid wears faster than usual, which causes the fluid to leak to the outside and to accelerate the replacement period. There was room for improvement in the conventional seal structure from the viewpoint of preventing abnormal wear of the seal member.

本発明は、外周ラップの先端に配置されるシール部材の背面側に流体(例えば、蒸気)が回り込むことによって当該シール部材の先端が異常摩耗する事態を回避できるスクロール流体機械を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a scroll fluid machine capable of avoiding a situation in which the tip of the sealing member is abnormally worn due to fluid (for example, steam) wrapping around the back side of the sealing member arranged at the tip of the outer peripheral wrap. And.

本発明は、蒸気を作動流体とするスクロール流体機械であって、旋回側基板部の板面に渦巻き状の旋回ラップが設けられる旋回スクロールと、固定側基板部の板面に前記旋回ラップに噛み合う渦巻き状の固定ラップ及び前記固定ラップを取り囲む筒状の外周ラップが設けられる固定スクロールと、前記外周ラップの先端に設けられる凹状の収容部に周方向に沿って配置されるシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記収容部に収容された状態で前記旋回側基板部に接触して前記旋回側基板部と前記外周ラップの隙間を埋める第1シール部と、前記収容部の内側において、前記旋回側基板部と非接触の状態で前記第1シール部の内周側と前記収容部の隙間を埋める第2シール部と、を有するスクロール流体機械に関する。 The present invention is a scroll fluid machine using steam as a working fluid, in which a swirling scroll provided with a spiral swirling lap on the plate surface of the swirling side substrate portion and the swirling lap meshing with the swirling lap on the plate surface of the fixed side substrate portion. A fixed scroll provided with a spiral fixed wrap and a tubular outer wrap surrounding the fixed wrap, and a seal member arranged along the circumferential direction in a concave accommodating portion provided at the tip of the outer wrap. The seal member is contained in a first seal portion that contacts the swivel side substrate portion in a state of being accommodated in the accommodating portion and fills a gap between the swivel side substrate portion and the outer peripheral wrap, and inside the accommodating portion . The present invention relates to a scroll fluid machine having a second seal portion that fills a gap between the inner peripheral side of the first seal portion and the accommodating portion in a non-contact state with the swivel side substrate portion .

前記シール部材は、前記収容部に配置され、前記第1シール部のみを前記旋回側基板部に付勢する付勢部材を更に備えることが好ましい。 It is preferable that the seal member is further provided with an urging member that is arranged in the accommodating portion and biases only the first seal portion to the swivel side substrate portion.

前記第2シール部は、Oリングであり、前記収容部の内周側の内壁には前記第2シール部を嵌め込む嵌合溝が設けられることが好ましい。 The second seal portion is an O-ring, and it is preferable that the inner wall on the inner peripheral side of the accommodating portion is provided with a fitting groove into which the second seal portion is fitted.

また、前記第1シール部と前記第2シール部は、一体的な成形品であってもよい。 Further, the first seal portion and the second seal portion may be integrally molded products.

本発明のスクロール流体機械によれば、外周ラップの先端に配置されるシール部材の背面側に流体(例えば、蒸気)が回り込むことによって当該シール部材の先端が異常摩耗する事態を回避できる。 According to the scroll fluid machine of the present invention, it is possible to avoid a situation in which the tip of the seal member is abnormally worn due to fluid (for example, steam) wrapping around the back side of the seal member arranged at the tip of the outer peripheral wrap.

本発明の一実施形態に係るスクロール流体機械(スクロール膨張機)が用いられる蒸気利用システムの概略図である。It is the schematic of the steam utilization system which uses the scroll fluid machine (scroll expansion machine) which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態のスクロール膨張機及びスクロール膨張機に接続される蒸気配管の取り回しの一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the arrangement of the scroll expander of this embodiment, and the steam pipe connected to the scroll expander. 本実施形態のスクロール膨張機の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the scroll expander of this embodiment. 本実施形態の蒸気シール部材及びその近傍を示す拡大断面図である。It is an enlarged sectional view which shows the steam seal member of this embodiment and its vicinity. 第1変形例の蒸気シール部材及びその近傍を示す拡大断面図である。It is an enlarged sectional view which shows the steam seal member of the 1st modification and its vicinity. 第2変形例の蒸気シール部材及びその近傍を示す拡大断面図である。It is an enlarged sectional view which shows the steam seal member of the 2nd modification and the vicinity thereof. 本実施形態のクランク軸の配置及び換気構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the arrangement of the crankshaft and the ventilation structure of this embodiment.

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<システム構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るスクロール流体機械(スクロール膨張機)が用いられる蒸気利用システム1の概略図である。本実施形態の蒸気利用システム1は、蒸気から駆動力を取り出し、その駆動力を利用して空気圧縮を行う空気圧縮装置でもある。
<System configuration>
FIG. 1 is a schematic view of a steam utilization system 1 in which a scroll fluid machine (scroll expander) according to an embodiment of the present invention is used. The steam utilization system 1 of the present embodiment is also an air compression device that extracts a driving force from steam and performs air compression using the driving force.

図1に示すように、本実施形態の蒸気利用システム1は、蒸気を供給する蒸気発生装置2と、蒸気発生装置から供給された蒸気により作動するスクロール膨張機3と、スクロール膨張機3から供給される駆動力によって駆動され、圧縮空気を吐出する圧縮機4と、ブロワ7と、各種の制御を行う制御装置5と、を主要な構成として備える。 As shown in FIG. 1, the steam utilization system 1 of the present embodiment is supplied from a steam generator 2 that supplies steam, a scroll expander 3 that is operated by steam supplied from the steam generator, and a scroll expander 3. A compressor 4 that is driven by the driving force to be generated and discharges compressed air, a blower 7, and a control device 5 that performs various controls are provided as a main configuration.

蒸気発生装置2は、蒸気ボイラ11及び蒸気ボイラ11から蒸気が送られるスチームヘッダ12を備える。蒸気ボイラ11は、水道管や地下水源等から供給される水を加熱し、蒸気を生成する。スチームヘッダ12では、蒸気の凝縮水に起因する配管(蒸気・復水配管)の腐食を防止するために、復水処理剤添加装置13から復水処理剤が添加される。なお、本実施形態では、スチームヘッダ12に復水処理剤を添加する構成であるが、ボイラ給水に添加し、ボイラ缶体と蒸気・復水配管の両方を復水処理剤で保護する構成としてもよい。 The steam generator 2 includes a steam boiler 11 and a steam header 12 to which steam is sent from the steam boiler 11. The steam boiler 11 heats water supplied from a water pipe, a groundwater source, or the like to generate steam. In the steam header 12, a condensate treatment agent is added from the condensate treatment agent addition device 13 in order to prevent corrosion of the pipe (steam / condensate pipe) caused by condensed water of steam. In the present embodiment, the condensate treatment agent is added to the steam header 12, but it is added to the boiler water supply to protect both the boiler can body and the steam / condensate pipe with the condensate treatment agent. May be good.

スクロール膨張機3は、スチームヘッダ12から給蒸気管15を通じて供給される蒸気を膨張して駆動力を取り出す原動機である。スクロール膨張機3で駆動力を取り出された蒸気は、回収用のスチームヘッダ(図示省略)に送られる。スクロール膨張機3は、減圧弁としても機能するので、前述の回収用のスチームヘッダに送られた減圧後(膨張後)の蒸気は、低圧蒸気として各種の蒸気使用装置でそのまま利用することもできる。 The scroll expander 3 is a prime mover that expands the steam supplied from the steam header 12 through the steam supply pipe 15 to extract the driving force. The steam whose driving force is extracted by the scroll expander 3 is sent to a steam header (not shown) for recovery. Since the scroll expander 3 also functions as a pressure reducing valve, the steam after depressurization (after expansion) sent to the above-mentioned recovery steam header can be used as it is as low pressure steam in various steam-using devices. ..

圧縮機4は、スクロール膨張機3から伝達機構6を通じて伝達された駆動力によって駆動する被動機であり、スクロール膨張機3と略同様の構造を有するスクロール式流体機械である。 The compressor 4 is a driven machine driven by a driving force transmitted from the scroll expander 3 through the transmission mechanism 6, and is a scroll type fluid machine having substantially the same structure as the scroll expander 3.

ブロワ7は、給気ダクト240を介してスクロール膨張機3に冷却風を送る換気装置の給気源である。スクロール膨張機3を冷却した空気(冷却風)は排気ダクト250を介して外部に排出される。給気ダクト240には給気温度を検出する給気温度センサ241が配置されるとともに、排気ダクト250には排気温度を検出する排気温度センサ251が配置される。 The blower 7 is an air supply source of a ventilation device that sends cooling air to the scroll expander 3 via the air supply duct 240. The air (cooling air) that has cooled the scroll expander 3 is discharged to the outside through the exhaust duct 250. An air supply temperature sensor 241 for detecting the supply air temperature is arranged in the air supply duct 240, and an exhaust temperature sensor 251 for detecting the exhaust temperature is arranged in the exhaust duct 250.

制御装置5は、蒸気利用システム1の各種の制御を行うコンピュータであり、各種センサや開閉弁17等に電気的に接続されている。 The control device 5 is a computer that controls various types of the steam utilization system 1, and is electrically connected to various sensors, an on-off valve 17, and the like.

<蒸気の供給経路及び排出経路>
図2は、本実施形態のスクロール膨張機3及びスクロール膨張機3に接続される蒸気配管及び換気構造の一例を示す正面図である。図3は、本実施形態のスクロール膨張機3の縦断面図である。図2に示すスクロール膨張機3は、旋回軸が横方向を向く縦置き型のスクロール膨張機3である。以下の説明において、スクロール膨張機3の厚み方向であってクランク軸70の向く水平方向と平行な方向を「軸方向」として説明することがある。
<Steam supply path and discharge path>
FIG. 2 is a front view showing an example of a steam pipe and a ventilation structure connected to the scroll expander 3 and the scroll expander 3 of the present embodiment. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the scroll expander 3 of the present embodiment. The scroll expander 3 shown in FIG. 2 is a vertical scroll expander 3 in which the turning axis faces in the horizontal direction. In the following description, the thickness direction of the scroll expander 3 and the direction parallel to the horizontal direction of the crankshaft 70 may be described as the "axial direction".

<給蒸気管>
スクロール膨張機3に蒸気を供給する給蒸気管15について説明する。給蒸気管15は、スチームヘッダ12から送られるスクロール膨張機3に蒸気を供給する配管である。給蒸気管15には、上流側から順に、蒸気から水分を分離する給蒸気セパレータ16、蒸気の経路を開閉する開閉弁17等が配置される。
<Steam supply pipe>
The steam supply pipe 15 for supplying steam to the scroll expander 3 will be described. The steam supply pipe 15 is a pipe that supplies steam to the scroll expander 3 sent from the steam header 12. In the steam supply pipe 15, in order from the upstream side, a steam supply separator 16 that separates water from steam, an on-off valve 17 that opens and closes a steam path, and the like are arranged.

給蒸気管15は、給蒸気セパレータ16の上部から上方に延びる直上配管151と、直上配管151の上端部から水平方向に延びるとともに開閉弁17が配置される水平配管152と、水平配管152から下方に傾斜してスクロール膨張機3に接続される接続配管153と、を含んで構成される。本実施形態では、給蒸気セパレータ16から蒸気を取り出す位置となる直上配管151と給蒸気セパレータ16の接続位置が、給蒸気管15がスクロール膨張機3に接続される接続位置よりも低い位置になっている。なお、本実施形態の接続配管153は屈曲部を有するL字状の配管である。 The steam supply pipe 15 includes a direct pipe 151 extending upward from the upper part of the steam supply separator 16, a horizontal pipe 152 extending horizontally from the upper end of the direct pipe 151 and an on-off valve 17 being arranged, and a horizontal pipe 152 downward. It is configured to include a connecting pipe 153 that is inclined to and connected to the scroll expander 3. In the present embodiment, the connection position between the directly above pipe 151 and the steam supply separator 16 which is the position where steam is taken out from the steam supply separator 16 is lower than the connection position where the steam supply pipe 15 is connected to the scroll expander 3. ing. The connection pipe 153 of the present embodiment is an L-shaped pipe having a bent portion.

<排蒸気管>
スクロール膨張機3から減圧後(膨張後)の蒸気を取り出す排蒸気管18について説明する。排蒸気管18は、固定スクロール50と接続配管153の接続部分の下方で固定スクロール50に接続される第1排蒸気管181と、固定スクロール50と接続配管153の接続部分の上方で固定スクロール50に接続される第2排蒸気管182と、を含む。
<Steam exhaust pipe>
The exhaust steam pipe 18 for taking out the steam after decompression (after expansion) from the scroll expander 3 will be described. The steam exhaust pipe 18 has a first steam exhaust pipe 181 connected to the fixed scroll 50 below the connection portion between the fixed scroll 50 and the connecting pipe 153, and the fixed scroll 50 above the connecting portion between the fixed scroll 50 and the connecting pipe 153. Includes a second steam exhaust pipe 182 connected to.

第1排蒸気管181及び第2排蒸気管182は、何れも固定スクロール50から水平方向に延出しており、排蒸気セパレータ19に接続される。第1排蒸気管181及び第2排蒸気管182を通じて蒸気が排蒸気セパレータ19に送られ、排蒸気セパレータで蒸気と水分が分離された後、回収用のスチームヘッダ(図示省略)に送られる。 Both the first exhaust steam pipe 181 and the second exhaust steam pipe 182 extend horizontally from the fixed scroll 50 and are connected to the exhaust steam separator 19. Steam is sent to the exhaust steam separator 19 through the first exhaust steam pipe 181 and the second exhaust steam pipe 182, and after the steam and water are separated by the exhaust steam separator, it is sent to a steam header for recovery (not shown).

図3に示すように、本実施形態のスクロール膨張機3は、旋回スクロール30の両側面に1又は複数の旋回ラップ32が配置されており、この旋回スクロール30の両側には固定スクロール50がそれぞれ配置される構成である。上述の給蒸気管15及び排蒸気管18は、左右対称な形状となっており、図2において図示されない紙面奥側の固定スクロール50にも、同じ形状、本数(同様の構成)で接続されている。 As shown in FIG. 3, in the scroll expander 3 of the present embodiment, one or a plurality of swivel laps 32 are arranged on both side surfaces of the swivel scroll 30, and fixed scrolls 50 are arranged on both sides of the swivel scroll 30. It is a configuration to be arranged. The steam supply pipe 15 and the steam exhaust pipe 18 described above have a symmetrical shape, and are connected to a fixed scroll 50 on the back side of the paper surface, which is not shown in FIG. 2, with the same shape and number (similar configuration). There is.

<スクロール膨張機の構成>
次に、スクロール膨張機3の構成について説明する。図3に示すように、スクロール膨張機3は、ハウジング20と、このハウジング20に旋回可能に保持される旋回スクロール30と、旋回スクロール30を挟むようにハウジング20に固定される一対の固定スクロール50と、旋回スクロール30を旋回させる複数のクランク軸70と、を主要な構成として備える。
<Structure of scroll expander>
Next, the configuration of the scroll expander 3 will be described. As shown in FIG. 3, the scroll expander 3 includes a housing 20, a swivel scroll 30 rotatably held in the housing 20, and a pair of fixed scrolls 50 fixed to the housing 20 so as to sandwich the swivel scroll 30. A plurality of crankshafts 70 for turning the swivel scroll 30 are provided as a main configuration.

<ハウジング>
ハウジング20は、その両側面のそれぞれに軸方向(水平方向)に貫通する開口穴21が形成される。ハウジング20両側の開口穴21は、ハウジング20の内の中空部を介して連通している。各開口穴21の周壁の内側端部には、径方向内側に延出する円環状のフランジ22が設けられる。
<Housing>
The housing 20 is formed with opening holes 21 penetrating in the axial direction (horizontal direction) on both side surfaces thereof. The opening holes 21 on both sides of the housing 20 communicate with each other through a hollow portion inside the housing 20. An annular flange 22 extending inward in the radial direction is provided at the inner end of the peripheral wall of each opening hole 21.

ハウジング20の内部に旋回スクロール30が配置される、また、各固定スクロール50がフランジ22を介して旋回スクロール30の両側に固定される。ハウジング20の内部には、旋回スクロール30及び固定スクロール50を取り囲む環状の中空部が形成されており、この中空部がクランク軸70の偏芯軸部71の収容空間23となる。 The swivel scroll 30 is arranged inside the housing 20, and each fixed scroll 50 is fixed to both sides of the swivel scroll 30 via the flange 22. An annular hollow portion surrounding the swivel scroll 30 and the fixed scroll 50 is formed inside the housing 20, and this hollow portion serves as an accommodation space 23 for the eccentric shaft portion 71 of the crankshaft 70.

ハウジング20の下部には収容空間23のクランク軸70を冷却するための給気口24が設けられ、上部には冷却後の空気が排気される排気口25が設けられる。 An air supply port 24 for cooling the crankshaft 70 of the accommodation space 23 is provided in the lower part of the housing 20, and an exhaust port 25 for exhausting the cooled air is provided in the upper part.

<旋回スクロール>
旋回スクロール30は、円板状の旋回側基板部31と、旋回側基板部31の両面にそれぞれ設けられる旋回ラップ32と、旋回側基板部31が着脱可能に固定されるとともに複数のクランク軸70が連結される旋回スクロールベース33と、を備える。
<Swirl scroll>
The swivel scroll 30 has a disc-shaped swivel side substrate portion 31, swivel laps 32 provided on both sides of the swivel side substrate portion 31, and a swivel side substrate portion 31 detachably fixed and a plurality of crankshafts 70. The swivel scroll base 33 to which is connected is provided.

旋回ラップ32は、旋回側基板部31の板面から垂直(軸方向)に延出するとともに、旋回側基板部31の中央部から外周部へ向けてインボリュート曲線の渦巻き状に湾曲する板状に構成される。両側の旋回ラップ32は、互いに対応した形状となっている。各旋回ラップ32の先端には、固定スクロール50の固定側基板部51との隙間を埋めるためのチップシール34が設けられる。チップシール34は、旋回ラップ32の渦巻きに沿って配置される。 The swivel lap 32 extends vertically (axially) from the plate surface of the swivel side substrate portion 31 and has a plate shape that curves in a spiral shape of an involute curve from the central portion to the outer peripheral portion of the swivel side substrate portion 31. It is composed. The swivel laps 32 on both sides have shapes corresponding to each other. At the tip of each swivel lap 32, a tip seal 34 for filling a gap between the fixed scroll 50 and the fixed side substrate portion 51 is provided. The tip seal 34 is arranged along the swirl of the swirl lap 32.

旋回スクロールベース33は、旋回側基板部31を取り囲む略三角形の枠状に形成されており、その内側に旋回側基板部31がボルト等の締結部材によって固定される。旋回スクロールベース33の略三角形の頂点部分(角部)に相当する位置には、クランク軸70の偏芯軸部71を連結する旋回軸受部35が配置される。 The swivel scroll base 33 is formed in a substantially triangular frame shape surrounding the swivel side substrate portion 31, and the swivel side substrate portion 31 is fixed to the inside thereof by a fastening member such as a bolt. A swivel bearing portion 35 connecting the eccentric shaft portion 71 of the crankshaft 70 is arranged at a position corresponding to the apex portion (corner portion) of the substantially triangular shape of the swivel scroll base 33.

<固定スクロール>
旋回スクロール30の両側に配置される各固定スクロール50は、円板状の固定側基板部51と、固定側基板部51における旋回側基板部31に対向する板面(片面)に設けられる1又は複数の固定ラップ52と、固定ラップ52を取り囲む環状の外周ラップ55と、を備える。
<Fixed scroll>
Each of the fixed scrolls 50 arranged on both sides of the swivel scroll 30 is provided on a disk-shaped fixed side substrate portion 51 and a plate surface (one side) of the fixed side substrate portion 51 facing the swivel side substrate portion 31. A plurality of fixed wraps 52 and an annular outer peripheral wrap 55 surrounding the fixed wraps 52 are provided.

各固定側基板部51は、その中央に厚み方向に貫通する中央開口部60が設けられる。中央開口部60は、スクロール膨張機3の外側と膨張室90を連通する貫通孔である。また、各固定側基板部51の外周側には第1開口部61及び第2開口部62が設けられる。第1開口部61と第2開口部62は、中央開口部60を挟んで径方向で対向する位置関係にある。本実施形態では、第1開口部61は固定側基板部51の下部に配置され、第2開口部62は固定側基板部51の上部に配置される。 Each fixed-side substrate portion 51 is provided with a central opening 60 penetrating in the thickness direction at the center thereof. The central opening 60 is a through hole that communicates the outside of the scroll expander 3 with the expansion chamber 90. Further, a first opening 61 and a second opening 62 are provided on the outer peripheral side of each fixed-side substrate portion 51. The first opening 61 and the second opening 62 are in a positional relationship of facing each other in the radial direction with the central opening 60 in between. In the present embodiment, the first opening 61 is arranged below the fixed-side substrate portion 51, and the second opening 62 is arranged above the fixed-side substrate portion 51.

本実施形態では、中央開口部60には上述の給蒸気管15の下流側端部が接続され、第1開口部61には第1排蒸気管181が接続され、第2開口部62には第2排蒸気管182が接続される。 In the present embodiment, the downstream end of the above-mentioned steam supply pipe 15 is connected to the central opening 60, the first steam exhaust pipe 181 is connected to the first opening 61, and the second opening 62 is connected to the first exhaust pipe 181. The second steam exhaust pipe 182 is connected.

固定ラップ52は、旋回ラップ32と対応した個数、形状及び大きさで設けられ、固定側基板部51の板面から垂直(軸方向)に延出するとともに、固定側基板部51の中央部から外周部へ向けて、インボリュート曲線の渦巻き状に湾曲して構成される。各固定ラップ52の先端には、旋回スクロール30の旋回側基板部31との隙間を埋めるためのチップシール54が設けられる。チップシール54は、固定ラップ52の渦巻きに沿って配置される。 The fixed laps 52 are provided in a number, shape, and size corresponding to the swirl laps 32, extend vertically (axially) from the plate surface of the fixed-side substrate portion 51, and extend from the central portion of the fixed-side substrate portion 51. It is configured to be curved in a spiral shape of an involute curve toward the outer periphery. At the tip of each fixed lap 52, a tip seal 54 for filling a gap between the swivel scroll 30 and the swivel side substrate portion 31 is provided. The tip seal 54 is arranged along the spiral of the fixed wrap 52.

外周ラップ55は、固定ラップ52を取り囲む円筒状に形成される。外周ラップ55の高さは、固定ラップ52の高さに略対応している。旋回側基板部31、固定側基板部51及び外周ラップ55に囲まれた空間が蒸気を膨張させる膨張室90として機能する。 The outer peripheral wrap 55 is formed in a cylindrical shape surrounding the fixed wrap 52. The height of the outer peripheral wrap 55 substantially corresponds to the height of the fixed wrap 52. The space surrounded by the swivel-side substrate portion 31, the fixed-side substrate portion 51, and the outer peripheral wrap 55 functions as an expansion chamber 90 for expanding steam.

<蒸気シール部材>
次に、膨張室90に導入された蒸気の漏出を防ぐ蒸気シール部材80について説明する。蒸気シール部材80は、外周ラップ55の先端に配置され、膨張室90を取り囲む環状のシール部材である(図3及び図7参照)。
<Steam seal member>
Next, the steam seal member 80 for preventing the leakage of steam introduced into the expansion chamber 90 will be described. The steam seal member 80 is an annular seal member arranged at the tip of the outer peripheral wrap 55 and surrounding the expansion chamber 90 (see FIGS. 3 and 7).

図4は、本実施形態の蒸気シール部材80及びその近傍を示す拡大断面図である。図4に示すように、外周ラップ55の先端面551には、蒸気シール部材80を収容する収容部56が設けられる。収容部56は、円筒状の外周ラップ55の形状に応じて環状の溝であり、蒸気シール部材80を周方向に沿って配置可能に構成される。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the steam seal member 80 of the present embodiment and its vicinity. As shown in FIG. 4, the tip surface 551 of the outer peripheral wrap 55 is provided with an accommodating portion 56 for accommodating the steam seal member 80. The accommodating portion 56 is an annular groove according to the shape of the cylindrical outer peripheral wrap 55, and is configured so that the vapor seal member 80 can be arranged along the circumferential direction.

本実施形態の蒸気シール部材80は、第1シール部81と、第1シール部81の内周側に配置される第2シール部82と、第1シール部81の基端側(背面側)に配置されるバネ83と、を備える。 The steam seal member 80 of the present embodiment includes a first seal portion 81, a second seal portion 82 arranged on the inner peripheral side of the first seal portion 81, and a base end side (rear side) of the first seal portion 81. A spring 83, which is arranged in, is provided.

第1シール部81は、例えばPTFE(polytetrafluoroethylene)を主成分とする樹脂材料により、膨張室90を取り囲む環状に形成される。第1シール部81は、その先端が旋回側基板部31の板面(固定側基板部51との対向面)に接触することにより、旋回側基板部31と外周ラップ55の隙間を塞いでいる。 The first seal portion 81 is formed in an annular shape surrounding the expansion chamber 90 by, for example, a resin material containing PTFE (polytetrafluoroethylene) as a main component. The tip of the first seal portion 81 is in contact with the plate surface of the swivel side substrate portion 31 (the surface facing the fixed side substrate portion 51) to close the gap between the swivel side substrate portion 31 and the outer peripheral wrap 55. ..

第2シール部82は、例えばフッ素ゴムによって形成されるOリングであり、膨張室90側から第1シール部81側への蒸気(図4における鎖線)の侵入を防ぐためのものである。収容部56の内周側の内壁561には、第2シール部82を嵌め込む嵌合溝57が設けられる。嵌合溝57は、収容部56の内周側の内壁561の全周にわたって形成される。第2シール部82は、嵌合溝57に嵌め込まれた状態で第1シール部81の内周面811に接触して弾性変形し、第1シール部81の内周面811と収容部56の内壁561の隙間をシールする。 The second seal portion 82 is, for example, an O-ring formed of fluororubber, and is for preventing the intrusion of steam (chain line in FIG. 4) from the expansion chamber 90 side to the first seal portion 81 side. The inner wall 561 on the inner peripheral side of the accommodating portion 56 is provided with a fitting groove 57 into which the second seal portion 82 is fitted. The fitting groove 57 is formed over the entire circumference of the inner wall 561 on the inner peripheral side of the accommodating portion 56. The second seal portion 82 comes into contact with the inner peripheral surface 811 of the first seal portion 81 in a state of being fitted in the fitting groove 57 and elastically deforms, so that the inner peripheral surface 811 of the first seal portion 81 and the accommodating portion 56 The gap of the inner wall 561 is sealed.

収容部56の底面562(第1シール部81の背面812と対向する面)には、バネ83を収容するためのバネ収容部58が形成される。バネ83は、第1シール部81の基端側の面である背面812に接触し、第1シール部81の先端面813を旋回側基板部31側に付勢する付勢部材である。旋回スクロール30の旋回によって摺動する旋回側基板部31と第1シール部81の先端面813との接触が維持されるように、バネ83の付勢力が調整されている。バネ83を構成する材料としては、金属又はフッ素ゴム等のゴム材料を用いることができ、例えば、環状の弾性部材に加工して使用される。 A spring accommodating portion 58 for accommodating the spring 83 is formed on the bottom surface 562 of the accommodating portion 56 (the surface of the first seal portion 81 facing the back surface 812). The spring 83 is an urging member that comes into contact with the back surface 812, which is the surface on the base end side of the first seal portion 81, and urges the tip surface 813 of the first seal portion 81 toward the swivel side substrate portion 31. The urging force of the spring 83 is adjusted so that the contact between the swivel side substrate portion 31 sliding by the swivel of the swivel scroll 30 and the tip surface 813 of the first seal portion 81 is maintained. As a material constituting the spring 83, a rubber material such as metal or fluororubber can be used, and for example, it is processed into an annular elastic member and used.

以上説明したように、本実施形態のスクロール膨張機3は、冷却風の給気口24が設けられるとともに冷却風の排気口25が設けられるハウジング20と、ハウジング20の内部に配置され、旋回側基板部31の板面に渦巻き状の旋回ラップ32が設けられ、その軸方向が横向きの旋回スクロール30と、ハウジング20の内部で旋回スクロール30に対向配置され、固定側基板部51の板面に旋回ラップ32に噛み合う渦巻き状の固定ラップ52及び固定ラップ52を取り囲む筒状の外周ラップ55が設けられる固定スクロール50と、外周ラップ55の先端に設けられる凹状の収容部56に周方向に沿って配置されるシール部材としての蒸気シール部材80を備える。
蒸気シール部材80は、収容部56に収容された状態で旋回側基板部31に接触して旋回側基板部31と外周ラップ55の隙間を埋める第1シール部81と、収容部56の内側で第1シール部81の内周側と収容部56の隙間を埋める第2シール部82と、を有する。
これにより、第1シール部81の背面側への蒸気の侵入を第2シール部82によって確実に防止できる。背面側に回り込んだ蒸気によって第1シール部81が旋回側基板部31側に押し込まれて異常摩耗が生じる事態を回避できるので、蒸気シール部材80のシール性能を安定的に維持できる。
As described above, the scroll expander 3 of the present embodiment is arranged inside the housing 20 and the housing 20 provided with the air supply port 24 for the cooling air and the exhaust port 25 for the cooling air, and is on the turning side. A spiral swirl lap 32 is provided on the plate surface of the substrate portion 31, and is arranged on the plate surface of the fixed side substrate portion 51 so as to face the swivel scroll 30 whose axial direction is lateral and the swivel scroll 30 inside the housing 20. A fixed scroll 50 provided with a spiral fixed wrap 52 that meshes with the swivel wrap 32 and a tubular outer peripheral wrap 55 that surrounds the fixed wrap 52, and a concave accommodating portion 56 provided at the tip of the outer peripheral wrap 55 along the circumferential direction. A steam seal member 80 is provided as a seal member to be arranged.
The steam seal member 80 comes into contact with the swivel side substrate portion 31 in a state of being accommodated in the accommodating portion 56 to fill the gap between the swivel side substrate portion 31 and the outer peripheral wrap 55, and inside the accommodating portion 56. It has a second seal portion 82 that fills a gap between the inner peripheral side of the first seal portion 81 and the accommodating portion 56.
As a result, the second seal portion 82 can reliably prevent the intrusion of steam into the back surface side of the first seal portion 81. Since it is possible to avoid a situation in which the first seal portion 81 is pushed toward the swivel side substrate portion 31 side by the steam wrapping around to the back side and abnormal wear occurs, the sealing performance of the steam seal member 80 can be stably maintained.

また、本実施形態では、蒸気シール部材80は、収容部56に配置され、第1シール部81を旋回側基板部31に付勢する付勢部材としてのバネ83を更に備える。
これにより、第1シール部81の背面側への蒸気の回り込みを第2シール部82によって防ぎつつ、第1シール部81の押圧力をバネ83によって調整して第1シール部81の押圧力が強く過ぎるために生じる異常摩耗や押圧力が弱すぎるために生じる蒸気漏れをより確実に防止できる。
Further, in the present embodiment, the steam seal member 80 is arranged in the accommodating portion 56, and further includes a spring 83 as an urging member for urging the first seal portion 81 to the swivel side substrate portion 31.
As a result, the pressing force of the first sealing portion 81 is adjusted by the spring 83 while the pressing force of the first sealing portion 81 is adjusted by the spring 83 while the second sealing portion 82 prevents steam from sneaking into the back surface side of the first sealing portion 81. Abnormal wear caused by being too strong and steam leakage caused by too weak pressing force can be prevented more reliably.

また、本実施形態では、第2シール部82は、Oリングであり、収容部56の内周側の内壁561には第2シール部82を嵌め込む嵌合溝57が設けられる。
これにより、Oリングである第2シール部82が嵌合溝57に嵌り込むことにより、第2シール部82を収容部56の適切な位置に容易に組み付けることができる。また、嵌合溝57によって第2シール部82が適切な位置で保持されるので、大きな圧力にも十分対抗できる。
Further, in the present embodiment, the second seal portion 82 is an O-ring, and the inner wall 561 on the inner peripheral side of the accommodating portion 56 is provided with a fitting groove 57 into which the second seal portion 82 is fitted.
As a result, the second seal portion 82, which is an O-ring, is fitted into the fitting groove 57, so that the second seal portion 82 can be easily assembled at an appropriate position of the accommodating portion 56. Further, since the second seal portion 82 is held at an appropriate position by the fitting groove 57, it can sufficiently withstand a large pressure.

以上説明した蒸気シール部材80は、第1シール部81と第2シール部82が別体で構成される例を説明したが、第1シール部と第2シール部を一体的に構成することもできる。図5は、第1変形例の蒸気シール部材280及びその近傍を示す拡大断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。 In the steam seal member 80 described above, an example in which the first seal portion 81 and the second seal portion 82 are formed separately has been described, but the first seal portion and the second seal portion may be integrally formed. it can. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the steam seal member 280 of the first modification and its vicinity. The same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図5に示すように、第1変形例の蒸気シール部材280は、第1シール部281と第2シール部282が一体的に成形されて構成される。第1シール部281はリング状に形成されており、第2シール部282は第1シール部281の内周面から径方向内側に突出する環状のリブである。蒸気シール部材280は、第2シール部282の先端が内周側の内壁561に接触した状態で収容部56に収容される。第1変形例は、嵌合溝57が内壁561に形成されていない点も上記実施形態と異なる。 As shown in FIG. 5, the steam seal member 280 of the first modification is configured by integrally molding the first seal portion 281 and the second seal portion 282. The first seal portion 281 is formed in a ring shape, and the second seal portion 282 is an annular rib protruding radially inward from the inner peripheral surface of the first seal portion 281. The steam seal member 280 is housed in the housing portion 56 in a state where the tip of the second sealing portion 282 is in contact with the inner wall 561 on the inner peripheral side. The first modification is also different from the above embodiment in that the fitting groove 57 is not formed on the inner wall 561.

以上説明したように、第1変形例の蒸気シール部材280は、第1シール部281と第2シール部282が一体的な成形品として構成される。この構成によっても、上記実施形態の蒸気シール部材80と同様に、第1シール部281の背面側への蒸気の侵入を確実に防止できる。また、部品点数を削減して組付けの工数を削減できる。 As described above, the steam seal member 280 of the first modification is configured as a molded product in which the first seal portion 281 and the second seal portion 282 are integrally formed. Even with this configuration, it is possible to reliably prevent steam from entering the back surface side of the first seal portion 281 as in the steam seal member 80 of the above embodiment. In addition, the number of parts can be reduced to reduce the man-hours for assembly.

図6は、第2変形例の蒸気シール部材380及びその近傍を示す拡大断面図である。図6に示すように、第2変形例の蒸気シール部材380は、第1シール部381と第2シール部382の形状が上記実施形態及び第1変形例と異なっている。なお、第2変形例の蒸気シール部材380は、異種ゴム同士や樹脂とゴムの一体成形等、異なる部材を組み合せて一体成形したものであってもよいし、第1シール部381と第2シール部382を別々に用意し、組み合せて第2変形例の蒸気シール部材380とすることもできる。 FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the steam seal member 380 of the second modification and its vicinity. As shown in FIG. 6, in the steam seal member 380 of the second modification, the shapes of the first seal portion 381 and the second seal portion 382 are different from those of the above embodiment and the first modification. The steam seal member 380 of the second modification may be integrally molded by combining different members such as different rubbers or integrally molding resin and rubber, or the first seal portion 381 and the second seal. The parts 382 may be prepared separately and combined to form the steam seal member 380 of the second modification.

第2変形例の第2シール部382は、その断面形状が略V字状に形成されており、V字の一側(径方向外側)が第1シール部381の内側に埋設され、V字の他側(径方向内側)の先端が第1シール部381の内周面から径方向内側に飛び出して内周側の内壁561に接触している。この第2変形例においても、内壁561に接触する第2シール部382により、第1シール部381の背面側への蒸気の侵入を確実に防止できる。V字の溝の部分が蒸気の侵入側となっているので、溝の部分に侵入した蒸気によって第2シール部382が内壁561側に押し付けられ良好なシール性を発揮できる。また、第1変形例と同様に、部品点数を削減して組付けの工数を削減できる。なお、第2変形例においても第1変形例と同様に同じ材料で成形することもできる。 The second seal portion 382 of the second modification has a substantially V-shaped cross section, and one side (diameter outside) of the V-shape is embedded inside the first seal portion 381, resulting in a V-shape. The tip of the other side (inner in the radial direction) protrudes inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the first seal portion 381 and is in contact with the inner wall 561 on the inner peripheral side. Also in this second modification, the second seal portion 382 in contact with the inner wall 561 can reliably prevent steam from entering the back surface side of the first seal portion 381. Since the V-shaped groove portion is on the intrusion side of steam, the second seal portion 382 is pressed against the inner wall 561 side by the steam invading the groove portion, and good sealing performance can be exhibited. Further, as in the first modification, the number of parts can be reduced and the assembling man-hours can be reduced. In the second modification, the same material can be used for molding as in the first modification.

以上説明したように、第1変形例のように第1シール部281と第2シール部282を同じ材料で構成することもできるし、第2変形例のように異種ゴム同士や樹脂とゴムの一体成形等、異なる部材を組み合せて蒸気シール部材280を一体成形することもできる。また、蒸気シール部材80,280,380の径方向内側又は外側に蒸気シール部材を更に配置し、二重のシール構造とすることもできる。また、第2シール部82,282,382の断面形状も適宜変更することができる。第2シール部82の断面形状を円やV字状以外の形状として例えば矩形状のものに変更することもできる。このように、蒸気シール部材の構成は事情に応じて適宜変更できる。 As described above, the first seal portion 281 and the second seal portion 282 can be made of the same material as in the first modification, or different types of rubber or resin and rubber can be used as in the second modification. It is also possible to integrally mold the steam seal member 280 by combining different members such as integral molding. Further, the steam seal member may be further arranged inside or outside in the radial direction of the steam seal members 80, 280, 380 to form a double seal structure. Further, the cross-sectional shape of the second seal portion 82, 282, 382 can be changed as appropriate. The cross-sectional shape of the second seal portion 82 can be changed to a shape other than a circle or a V shape, for example, a rectangular shape. In this way, the configuration of the steam seal member can be appropriately changed depending on the circumstances.

<複数のクランク軸>
図3に示すように、クランク軸70は、偏芯軸部71と、この偏芯軸部71の両側に配置される基軸部72と、を備える。本実施形態では、基軸部72には、旋回スクロール30の回転を円滑にするウェイトバランサ75が設けられる。ウェイトバランサ75は、その形状や重さがクランク軸70の取り付ける位置によって適宜調整されている。
<Multiple crankshafts>
As shown in FIG. 3, the crankshaft 70 includes an eccentric shaft portion 71 and base shaft portions 72 arranged on both sides of the eccentric shaft portion 71. In the present embodiment, the base shaft portion 72 is provided with a weight balancer 75 that facilitates the rotation of the swivel scroll 30. The shape and weight of the weight balancer 75 are appropriately adjusted according to the mounting position of the crankshaft 70.

偏芯軸部71が旋回スクロールベース33(旋回スクロール30)に連結されるとともに基軸部72がハウジング20のハウジング軸受部26に回転可能に支持される。ハウジング軸受部26は、クランク軸70の数に応じて開口穴21の周囲に配置される。各ハウジング軸受部26は、いずれも転がり軸受であり、同心円状に配置された略円筒状の内輪と外輪との間に、その周方向へ配列されて多数の転動体が保持されて構成される。 The eccentric shaft portion 71 is connected to the swivel scroll base 33 (swivel scroll 30), and the base shaft portion 72 is rotatably supported by the housing bearing portion 26 of the housing 20. The housing bearing portion 26 is arranged around the opening hole 21 according to the number of crankshafts 70. Each housing bearing portion 26 is a rolling bearing, and is configured by being arranged in the circumferential direction between a substantially cylindrical inner ring and an outer ring arranged concentrically and holding a large number of rolling elements. ..

図7は、本実施形態のクランク軸70の配置及び換気構造を模式的に示す図である。図7に示すように、クランク軸70は、周方向で等間隔に合計3本配置されており、正面視で下向きの三角形の頂点に相当する位置に配置される。3本のクランク軸70は、同一の構造となっており、偏芯軸部71の位置を揃えた状態で、タイミングベルト又は歯車等によって構成される回転同期機構(図示省略)により同期回転する。3本のクランク軸70のうち、最も下側に位置するクランク軸70が圧縮機4に駆動力を伝達する駆動軸となっている。残り2本の上側クランク軸70Bは、出力を直接には行わない従動軸である。 FIG. 7 is a diagram schematically showing the arrangement and ventilation structure of the crankshaft 70 of the present embodiment. As shown in FIG. 7, a total of three crankshafts 70 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and are arranged at positions corresponding to the vertices of the downward triangle in the front view. The three crankshafts 70 have the same structure, and with the positions of the eccentric shaft portions 71 aligned, the three crankshafts 70 are synchronously rotated by a rotation synchronization mechanism (not shown) composed of a timing belt, gears, or the like. Of the three crankshafts 70, the crankshaft 70 located at the lowermost side serves as a drive shaft for transmitting a driving force to the compressor 4. The remaining two upper crankshafts 70B are driven shafts that do not directly output.

開閉弁17が開状態になると、給蒸気管15の給蒸気セパレータ16から直上配管151、水平配管152及び接続配管153を通って蒸気がスクロール膨張機3の中央開口部60から膨張室90に流入する(図2参照)。本実施形態では、給蒸気セパレータ16から分岐する給蒸気管15により、左右両側の各固定スクロール50の中央開口部60に蒸気がそれぞれ供給される(図3参照)。膨張室90に流入した蒸気の圧力によって旋回スクロール30が旋回し、この旋回スクロール30の回転駆動力が回収動力として下側クランク軸70Aから取り出され、伝達機構6を介して圧縮機4に伝達される(図1参照)。 When the on-off valve 17 is opened, steam flows from the steam supply separator 16 of the steam supply pipe 15 into the expansion chamber 90 through the central opening 60 of the scroll expander 3 through the pipe 151 directly above, the horizontal pipe 152, and the connection pipe 153. (See Fig. 2). In the present embodiment, steam is supplied to the central openings 60 of the fixed scrolls 50 on both the left and right sides by the steam supply pipe 15 branching from the steam supply separator 16 (see FIG. 3). The swivel scroll 30 is swiveled by the pressure of the steam flowing into the expansion chamber 90, and the rotational driving force of the swivel scroll 30 is taken out from the lower crankshaft 70A as recovery power and transmitted to the compressor 4 via the transmission mechanism 6. (See Fig. 1).

膨張室90で膨張した蒸気は、膨張しながら各固定スクロール50の第1開口部61から第1排蒸気管181を通じてスクロール膨張機3の外部に排出されるとともに、第2開口部62から第2排蒸気管182を通じてスクロール膨張機3の外部に排出される。第1排蒸気管181及び第2排蒸気管182を通過した蒸気は排蒸気セパレータ19で合流した後、水分が分離されて回収用のスチームヘッダに送られる。 The steam expanded in the expansion chamber 90 is discharged to the outside of the scroll expander 3 from the first opening 61 of each fixed scroll 50 through the first exhaust steam pipe 181 while expanding, and is discharged from the second opening 62 to the second. It is discharged to the outside of the scroll expander 3 through the steam exhaust pipe 182. The steam that has passed through the first exhaust steam pipe 181 and the second exhaust steam pipe 182 merges with the exhaust steam separator 19, and then the moisture is separated and sent to the steam header for recovery.

<停止時のドレン水排出構造>
開閉弁17が閉状態になると、給蒸気管15からの蒸気の供給が停止される。本実施形態では、開閉弁17が下方に傾斜する接続配管153ではなく、水平方向に延びる水平配管152に配置されているので、停止時にドレン水が上流から流れてきて開閉弁17の内部に溜まるような事態を防止できる。また、本実施形態の水平配管152は、給蒸気セパレータ16の上方に位置するので、直上配管151から水平配管152にドレン水が流れ込むことがなく、開閉弁17にドレン水が溜まり難い構造となっている。
<Drain water discharge structure when stopped>
When the on-off valve 17 is closed, the supply of steam from the steam supply pipe 15 is stopped. In the present embodiment, since the on-off valve 17 is arranged not in the connecting pipe 153 inclined downward but in the horizontal pipe 152 extending in the horizontal direction, drain water flows from the upstream and collects inside the on-off valve 17 when stopped. Such a situation can be prevented. Further, since the horizontal pipe 152 of the present embodiment is located above the steam supply separator 16, drain water does not flow from the directly above pipe 151 to the horizontal pipe 152, and the drain water does not easily collect in the on-off valve 17. ing.

図3に示すように、スクロール膨張機3は旋回軸が横向きの縦置き型なので、停止時に内部に残る蒸気が凝縮して生じたドレン水は重力により膨張室90の下部に集まる。ドレン水は、蒸気シール部材80によって下側に漏れることなく、第1開口部61から第1排蒸気管181を介して外部に排出される。即ち、第1開口部61は、蒸気を排出する経路であるとともに停止時にはドレン水を排出する経路としても機能することになる。 As shown in FIG. 3, since the scroll expander 3 is a vertically installed type in which the swivel axis is horizontally oriented, the drain water generated by condensing the steam remaining inside when stopped is collected in the lower part of the expansion chamber 90 by gravity. The drain water is discharged from the first opening 61 to the outside through the first exhaust steam pipe 181 without leaking downward by the steam seal member 80. That is, the first opening 61 functions as a path for discharging steam and also as a path for discharging drain water when stopped.

以上説明したように、本実施形態のスクロール膨張機3は、固定側基板部51に接続され、旋回スクロール30と固定スクロール50によって形成される膨張室90に膨張対象の蒸気を導入する給蒸気管15(接続配管153)と、外周ラップ55の先端に設けられ、膨張室90の外周をシールする蒸気シール部材80と、固定側基板部51に接続され、膨張室90から排出される蒸気を送る第1排蒸気管181と、を備え、膨張室90における蒸気シール部材80の内側の空間と第1排蒸気管181を連通する排出口としての第1開口部61が、固定側基板部51の下部に形成される。
これにより、膨張室90の下限付近に低圧側のポートとして第1開口部61が配置されるので、稼動時には第1開口部61を蒸気の排出口として機能させ、停止時には膨張室90からドレン水を外部に排出するドレン水排出口として機能させることができる。これによって、停止時等にドレン水が膨張室90の内側に溜まる事態を効果的に防止できる。
As described above, the scroll expander 3 of the present embodiment is a steam supply pipe connected to the fixed side substrate portion 51 and introducing steam to be expanded into the expansion chamber 90 formed by the swivel scroll 30 and the fixed scroll 50. 15 (connection pipe 153), a steam seal member 80 provided at the tip of the outer peripheral wrap 55 to seal the outer periphery of the expansion chamber 90, and a steam sealing member 80 connected to the fixed side substrate portion 51 to send steam discharged from the expansion chamber 90. The first opening 61 as a discharge port for communicating the first exhaust steam pipe 181 with the space inside the steam seal member 80 in the expansion chamber 90 and the first exhaust steam pipe 181 is a fixed side substrate portion 51. Formed at the bottom.
As a result, the first opening 61 is arranged near the lower limit of the expansion chamber 90 as a port on the low pressure side. Therefore, the first opening 61 functions as a steam discharge port during operation, and drain water is drained from the expansion chamber 90 when stopped. Can function as a drain water outlet for discharging water to the outside. As a result, it is possible to effectively prevent the drain water from accumulating inside the expansion chamber 90 when the water is stopped.

また、本実施形態では、スクロール膨張機3は、第1排蒸気管181とともに第2排蒸気管182が接続される排蒸気セパレータ19を更に備え、第1排蒸気管181は、固定側基板部51から水平方向に延出して排蒸気セパレータ19に接続される。
これにより、第1開口部61から排出されるドレン水の逆流が生じ難くなり、安定してドレン水を膨張室90の外部に排出できる。なお、本実施形態の第1排蒸気管181は、水平方向に延出する構成であるが、下側に傾斜するように構成してもよい。
Further, in the present embodiment, the scroll expander 3 further includes an exhaust steam separator 19 to which the second exhaust steam pipe 182 is connected together with the first exhaust steam pipe 181, and the first exhaust steam pipe 181 is a fixed side substrate portion. It extends horizontally from 51 and is connected to the exhaust steam separator 19.
As a result, the backflow of the drain water discharged from the first opening 61 is less likely to occur, and the drain water can be stably discharged to the outside of the expansion chamber 90. The first steam exhaust pipe 181 of the present embodiment is configured to extend in the horizontal direction, but may be configured to be inclined downward.

また、本実施形態では、スクロール膨張機3は、給蒸気管15が接続される給蒸気セパレータ16と、給蒸気管15における給蒸気セパレータ16と固定側基板部51の間に配置される開閉弁17と、を更に備える。給蒸気管15は、水平方向に延びる水平部としての水平配管152及び水平配管152の下流側端部から固定側基板部51の接続部分である中央開口部60へ下側に傾斜する傾斜部としての接続配管153を有し、開閉弁17は、給蒸気管15の水平配管152に配置される。
これにより、開閉弁17の内部にドレン水が溜まる事態を効果的に防止でき、より一層安定的に蒸気をスクロール膨張機3に供給することができる。
Further, in the present embodiment, the scroll expander 3 has an on-off valve arranged between the steam supply separator 16 to which the steam supply pipe 15 is connected, the steam supply separator 16 in the steam supply pipe 15, and the fixed side substrate portion 51. 17 and are further provided. The steam supply pipe 15 is an inclined portion that inclines downward from the horizontal pipe 152 as a horizontal portion extending in the horizontal direction and the downstream end portion of the horizontal pipe 152 to the central opening 60 that is the connecting portion of the fixed side substrate portion 51. The on-off valve 17 is arranged in the horizontal pipe 152 of the steam supply pipe 15.
As a result, it is possible to effectively prevent the situation where drain water is accumulated inside the on-off valve 17, and it is possible to supply steam to the scroll expander 3 more stably.

なお、本実施形態の構成に加えてドレン水を排出するための構成を別途設ける構成としてもよい。例えば、固定スクロール50の固定側基板部51又は外周ラップ55にドレン水を排出するためのドレン水排出口を第1開口部61とは別に形成することもできる。 In addition to the configuration of the present embodiment, a configuration for discharging drain water may be separately provided. For example, a drain water discharge port for discharging drain water may be formed separately from the first opening 61 on the fixed side substrate portion 51 or the outer peripheral wrap 55 of the fixed scroll 50.

<スクロール膨張機の換気構造>
次に、スクロール膨張機3の換気構造について説明する。図7に示すように、ハウジング20の下部には冷却風の給気口24が設けられ、この給気口24に給気ダクト240が接続される。ハウジング20の上部には冷却風の排気口25が設けられ、この排気口25に排気ダクト250が接続される。本実施形態では、給気口24と排気口25は、固定スクロール50を挟んで上下方向に並んで配置される。
<Ventilation structure of scroll expander>
Next, the ventilation structure of the scroll expander 3 will be described. As shown in FIG. 7, an air supply port 24 for cooling air is provided in the lower part of the housing 20, and an air supply duct 240 is connected to the air supply port 24. An exhaust port 25 for cooling air is provided on the upper part of the housing 20, and an exhaust duct 250 is connected to the exhaust port 25. In the present embodiment, the air supply port 24 and the exhaust port 25 are arranged side by side in the vertical direction with the fixed scroll 50 interposed therebetween.

ブロワ7から給気ダクト240を通じて送られてきた冷却風は給気口24からハウジング20の内部(収容空間23)に送られる。給気口24からハウジング20の内部に入った冷却風は下側クランク軸70Aの冷却を行った後、固定スクロール50の外周を沿うように二手に分かれる。二手に分かれた冷却風は、上方に移動して左右の上側クランク軸70Bのそれぞれを冷却した後、排気口25を通じてハウジング20の外側に排気される。 The cooling air sent from the blower 7 through the air supply duct 240 is sent from the air supply port 24 to the inside of the housing 20 (accommodation space 23). The cooling air that has entered the inside of the housing 20 from the air supply port 24 cools the lower crankshaft 70A, and then splits into two hands along the outer circumference of the fixed scroll 50. The cooling air divided into two hands moves upward to cool each of the left and right upper crankshafts 70B, and then is exhausted to the outside of the housing 20 through the exhaust port 25.

このように、本実施形態のスクロール膨張機3は、旋回ラップ32の外側であって旋回中心又は中央開口部60よりも上側で旋回スクロール30に連結される2本の上側クランク軸70Bと、旋回ラップ32の外側であって旋回中心又は中央開口部60よりも下側で旋回スクロール30に連結され、給気口24に対向する下側クランク軸70Aと、を備える。
これにより、給気口24からハウジング20の収容空間23に導入された冷却風は、下側クランク軸70A及びハウジング軸受部26を冷却した後、固定スクロール50の外周に沿って移動し、旋回ラップ32の外側に位置する2本の上側クランク軸70B及びハウジング軸受部26の冷却を行う。つまり、1つの給気口24から3箇所の冷却を効率的に行う構成を実現できるのである。
As described above, the scroll expander 3 of the present embodiment has two upper crankshafts 70B connected to the swivel scroll 30 outside the swivel lap 32 and above the swivel center or the central opening 60, and swivel. A lower crankshaft 70A, which is outside the lap 32 and is connected to the swivel scroll 30 below the swivel center or the central opening 60 and faces the air supply port 24, is provided.
As a result, the cooling air introduced from the air supply port 24 into the accommodation space 23 of the housing 20 cools the lower crankshaft 70A and the housing bearing portion 26, and then moves along the outer periphery of the fixed scroll 50 to make a swivel lap. The two upper crankshafts 70B and the housing bearing portion 26 located outside the 32 are cooled. That is, it is possible to realize a configuration in which cooling is efficiently performed at three locations from one air supply port 24.

また、本実施形態では、2本の上側クランク軸70B及び下側クランク軸70Aは、下向きの正三角形の頂点位置に対応するように、旋回スクロール30の周方向で等間隔に配置され、下側クランク軸70Aは、給気口24の中央の直上に位置している。
これにより、給気口24からハウジング20の内部に入った冷却風が下側クランク軸70Aを冷却した後に、2本の上側クランク軸70Bにそれぞれ向かう冷却風の量を均等にすることができ、各軸受部の冷却を効率良く行うことができる。
Further, in the present embodiment, the two upper crankshafts 70B and the lower crankshaft 70A are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the swivel scroll 30 so as to correspond to the apex positions of the downward equilateral triangles, and are arranged on the lower side. The crankshaft 70A is located directly above the center of the air supply port 24.
As a result, after the cooling air entering the inside of the housing 20 from the air supply port 24 cools the lower crankshaft 70A, the amount of the cooling air directed to the two upper crankshafts 70B can be equalized. Cooling of each bearing can be performed efficiently.

また、本実施形態では、下側クランク軸70Aが動力を伝達する駆動軸である。
これにより、動力を伝達する下側クランク軸70Aを確実に冷却することができ、駆動力の伝達をより安定的にすることができる。
Further, in the present embodiment, the lower crankshaft 70A is a drive shaft that transmits power.
As a result, the lower crankshaft 70A that transmits power can be reliably cooled, and the transmission of driving force can be made more stable.

なお、本実施形態では、下向きの正三角形状にクランク軸70が配置されているが、場合によっては三角形の向きを斜めに配置することもできる。また、旋回スクロールベース33の形状が略三角形状に構成されているが、この形状に限定される訳ではなく、円形状等、その形状を適宜変更することもできる。 In the present embodiment, the crankshaft 70 is arranged in a downward regular triangle shape, but in some cases, the direction of the triangle may be arranged diagonally. Further, although the shape of the swivel scroll base 33 is configured to be substantially triangular, the shape is not limited to this shape, and the shape such as a circular shape can be appropriately changed.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態及びその変形例に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications, and can be appropriately modified.

1 蒸気利用システム
2 蒸気発生装置
3 スクロール膨張機(スクロール流体機械)
5 制御装置(判定部)
15 給蒸気管
16 給蒸気セパレータ
17 開閉弁
19 排蒸気セパレータ
20 ハウジング
24 給気口
25 排気口
30 旋回スクロール
31 旋回側基板部
32 旋回ラップ
50 固定スクロール
51 固定側基板部
52 固定ラップ
55 外周ラップ
56 収容部
57 嵌合溝
80,280,380 蒸気シール部材(シール部材)
81,281,381 第1シール部
82,282,382 第2シール部
83 バネ(付勢部材)
90 膨張室
60 中央開口部(接続部分)
61 第1開口部(排出口)
152 水平配管(水平部)
153 傾斜部(接続配管)
181 第1排蒸気管(排蒸気管)
241 給気温度センサ(給気温度検出部)
251 排気温度センサ(排気温度検出部)
1 Steam utilization system 2 Steam generator 3 Scroll expander (scroll fluid machine)
5 Control device (judgment unit)
15 Steam supply pipe 16 Steam supply separator 17 On-off valve 19 Exhaust steam separator 20 Housing 24 Air supply port 25 Exhaust port 30 Swivel scroll 31 Swivel side board part 32 Swivel wrap 50 Fixed scroll 51 Fixed side board part 52 Fixed wrap 55 Outer wrap 56 Accommodating part 57 Fitting groove 80, 280, 380 Steam seal member (seal member)
81,281,381 1st seal part 82,282,382 2nd seal part 83 Spring (biasing member)
90 Expansion chamber 60 Central opening (connection part)
61 First opening (exhaust port)
152 Horizontal piping (horizontal part)
153 Inclined part (connection piping)
181 First steam exhaust pipe (steam exhaust pipe)
241 Air supply temperature sensor (Supply air temperature detector)
251 Exhaust temperature sensor (exhaust temperature detector)

Claims (4)

蒸気を作動流体とするスクロール流体機械であって、
旋回側基板部の板面に渦巻き状の旋回ラップが設けられる旋回スクロールと、
固定側基板部の板面に前記旋回ラップに噛み合う渦巻き状の固定ラップ及び前記固定ラップを取り囲む筒状の外周ラップが設けられる固定スクロールと、
前記外周ラップの先端に設けられる凹状の収容部に周方向に沿って配置されるシール部材と、を備え、
前記シール部材は、
前記収容部に収容された状態で前記旋回側基板部に接触して前記旋回側基板部と前記外周ラップの隙間を埋める第1シール部と、
前記収容部の内側において、前記旋回側基板部と非接触の状態で前記第1シール部の内周側と前記収容部の隙間を埋める第2シール部と、を有するスクロール流体機械
A scroll fluid machine that uses steam as the working fluid.
A swirl scroll with a spiral swirl lap on the plate surface of the swivel side substrate,
A fixed scroll provided with a spiral fixed wrap that meshes with the swirl wrap and a tubular outer peripheral wrap that surrounds the fixed wrap on the plate surface of the fixed side substrate portion.
A sealing member arranged along the circumferential direction is provided in the concave accommodating portion provided at the tip of the outer peripheral wrap.
The seal member is
A first seal portion that contacts the swivel side substrate portion while being housed in the accommodating portion and fills a gap between the swivel side substrate portion and the outer peripheral wrap.
A scroll fluid machine having an inner peripheral side of the first seal portion and a second seal portion that fills a gap between the accommodating portions inside the accommodating portion in a state of non-contact with the swivel side substrate portion .
前記シール部材は、
前記収容部に配置され、前記第1シール部のみを前記旋回側基板部に付勢する付勢部材を更に備える請求項1に記載のスクロール流体機械
The seal member is
The scroll fluid machine according to claim 1, further comprising an urging member arranged in the accommodating portion and urging only the first seal portion to the swivel side substrate portion.
前記第2シール部は、Oリングであり、
前記収容部の内周側の内壁には前記第2シール部を嵌め込む嵌合溝が設けられる請求項1又は2に記載のスクロール流体機械
The second seal portion is an O-ring and has an O-ring.
The scroll fluid machine according to claim 1 or 2, wherein a fitting groove for fitting the second seal portion is provided on the inner wall on the inner peripheral side of the accommodating portion.
前記第1シール部と前記第2シール部が一体的な成形品である請求項1又は2に記載のスクロール流体機械The scroll fluid machine according to claim 1 or 2, wherein the first seal portion and the second seal portion are integrally molded products.
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