JP7122112B2 - スクロール流体機械及びランキンサイクル - Google Patents

Description

本開示は、一対のスクロール部材を相対的に回転させることで流体の圧縮又は膨張を行うためのスクロール流体機械、及び、当該スクロール流体機械を利用したランキンサイクルに関する。

一対のスクロール部材を相対的に回転させることで流体の圧縮又は膨張を行うためのスクロール流体機械が知られている。スクロール流体機械のような容積型機器は比較的小型に構成できるため、例えばランキンサイクルを構成する膨張機としてスクロール流体機械を用いた場合、効率のよい発電が可能である。

このようなスクロール流体機械では、ケーシング内の潤滑性やシール性を確保するために、ケーシング内に潤滑用のグリースを封入するものが知られている（特許文献１、２）。

特開２００５－２８２４９６号公報 特開２０１２－０７７６７０号公報

上記特許文献１、２のようにケーシング内に潤滑用のグリースを封入するスクロール流体機械では、運転中に軸受に作用する遠心力によってグリースが外周方向に偏りがちである。そのため、内側に配置された軸受に対してグリースが到達しにくく、潤滑不足による焼きつき等の不具合を生じることがある。

またスクロール流体機械では、上述のグリース封入型の他にも、エアコンなどの冷凍機と同様に、作動媒体に潤滑油を混合する方式も採用可能である。この場合も同様に、運転中に遠心力が作用するため、潤滑油がケーシング全体に行き渡りにくくなるおそれがある。これを解決するために、作動媒体に含まれる潤滑油の量を増やすことが考えられるが、作動媒体の純度が低下するため、スクロール流体機械の動作効率が低下してしまうおそれがある。

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、十分な潤滑作用と動作効率を両立可能なスクロール流体機械及びランキンサイクルを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るスクロール流体機械は上記課題を解決するために、
流体の圧縮又は膨張を行う一対のスクロールと、
前記一対のスクロールを収容するケーシングと、
前記一対のスクロールの少なくとも一方と前記ケーシングとの間に配置された少なくとも１つの軸受と、
前記ケーシングの外部に配置された潤滑油供給部と、
前記ケーシングを貫通するように設けられ、前記潤滑油供給部から前記軸受に潤滑油を供給可能な第１の連通路と、
を備える。

上記（１）の構成によれば、ケーシング内に配置された少なくとも１つの軸受には、ケーシングの外部に位置する潤滑油供給部から第１連通路を介して潤滑油が供給される。これにより、ケーシング内に配置された軸受では、圧縮又は膨張の対象となる流体とは独立した流路を流れる潤滑油を用いて、十分な潤滑作用が得られる。その結果、潤滑油を含む流体を用いる場合であっても、流体に含まれる潤滑油の量を軽減でき、良好な動作効率が得られる。

（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記第１連通路の出口側開口は、前記軸受に対向するように設けられている。

上記（２）の構成によれば、第１連通路の出口側開口が軸受に対向するように設けられているので、第１連通路からの潤滑油を軸受に直接的に供給できる。

（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記少なくとも１つの軸受は、前記一対のスクロールの回転軸の軸方向に沿った異なる位置に配置された複数の軸受を含み、
前記第１連通路の出口側開口は、前記複数の軸受のうち前記ケーシングの最内側に配置された軸受に対応するように設けられている。

上記（３）の構成によれば、一対のスクロールの回転軸の軸方向に沿って配列された複数の軸受のうち最内側に配置された軸受に対して、第１連通路を介して潤滑油を的確に供給できる。

（４）幾つかの実施形態では上記（１）から（３）のいずれか一構成において、
前記第１連通路は前記一対のスクロールの回転軸と平行に形成されている。

上記（４）の構成によれば、ケーシングに形成される第１連通路の長さを短く抑えることができるため、潤滑油が第１連通路を通過する際に生じる圧損が少なく済む。これにより潤滑油供給部から潤滑油を供給するための動力を抑制することができ、運転効率を好適に向上できる。

（５）幾つかの実施形態では上記（１）から（４）のいずれか一構成において、
前記ケーシングは分割可能に構成されている。

第１連通路の出口側開口から軸受に対する潤滑油の供給量は、例えば、第１連通路の出口側開口と潤滑対象となる軸受との間の隙間サイズを変更することによって調整可能である。上記（５）の構成によれば、ケーシングが分割可能に構成されているため、ケーシングの構成部材のサイズを変更することにより、上記隙間サイズを容易に変更でき、軸受の潤滑量の調整ができる。

（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか一構成において、
前記スクロール流体機械は前記流体を膨張させるための膨張機である。

上記（６）の構成によれば、流体を膨張させるための膨張機において好適な潤滑構造が実現できる。

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るランキンサイクルは上記課題を解決するために、
上記（６）に記載の膨張機と、
前記膨張機に供給される前記流体を凝縮するための凝縮機と、
を含むランキンサイクルであって、
前記潤滑油供給部は、前記凝縮機から排出された前記流体に含まれる前記潤滑油として供給する。

上記（７）の構成によれば、凝縮器から排出された流体が、潤滑油としてスクロール流体機械である膨張機の軸受に供給される。特に前記凝縮機で凝縮された流体を潤滑油として供給すれば、このような流体は凝縮によって温度が低下しているため、軸受の冷却にも有利である。

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るスクロール流体機械は上記課題を解決するために、
流体の圧縮又は膨張を行う一対のスクロールと、
前記一対のスクロールを収容するケーシングと、
前記一対のスクロールの少なくとも一方に固定された駆動軸と、
前記ケーシングに対して前記駆動軸を支持する軸受と、
前記ケーシングの外部に配置された潤滑油供給部と、
前記ケーシングに設けられ、前記駆動軸の少なくとも一部を内部に有する筒部と、
前記筒部に設けられ、前記潤滑油供給部から前記軸受に潤滑油を供給可能な第２の連通路と、
を備える。

上記（８）の構成によれば、駆動軸の少なくとも一部を内部に有する筒部に設けられた第２の連通路を介して、潤滑油供給部から軸受に潤滑油を供給できる。これにより、ケーシング内に配置された軸受では、圧縮又は膨張の対象となる流体とは独立した流路を流れる潤滑油を用いて、十分な潤滑作用が得られる。その結果、潤滑油を含む流体を用いる場合であっても、流体に含まれる潤滑油の量を軽減でき、良好な動作効率が得られる。

（９）幾つかの実施形態では上記（８）の構成において、
前記ケーシングは分割可能に構成されている。

第２連通路の出口側開口から軸受に対する潤滑油の供給量は、例えば、第２連通路の出口側開口と潤滑対象となる軸受との間の隙間サイズを変更することによって調整可能である。上記（９）の構成によれば、ケーシングが分割可能に構成されているため、ケーシングの構成部材のサイズを変更することにより、上記隙間サイズを容易に変更でき、軸受の潤滑量の調整ができる。

（１０）幾つかの実施形態では上記（８）又は（９）の構成において、
前記スクロール流体機械は前記流体を膨張させるための膨張機である。

上記（１０）の構成によれば、流体を膨張させるための膨張機において好適な潤滑構造が実現できる。

（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係るランキンサイクルは上記課題を解決するために、
上記（１０）に記載の膨張機と、
前記膨張機に供給される前記流体を凝縮するための凝縮機と、
を含むランキンサイクルであって、
前記潤滑油供給部は、前記凝縮機から排出された前記流体に含まれる前記潤滑油として供給する。

上記（１１）の構成によれば、凝縮器から排出された流体が、潤滑油としてスクロール流体機械である膨張機の軸受に供給される。特に前記凝縮機で凝縮された流体を潤滑油として供給すれば、このような流体は凝縮によって温度が低下しているため、軸受の冷却にも有利である。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、十分な潤滑作用と動作効率を両立可能なスクロール流体機械及びランキンサイクルを提供できる。

本発明の一実施形態に係るスクロール流体機械を示す縦断面図である。 図１中の１つの第１旋回ユニットの近傍を示す拡大断面図である。 図１のスクロール流体機械を備えるランキンサイクルの全体構成を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るスクロール流体機械１を示す縦断面図である。スクロール流体機械１は、一対のスクロールを相対的に回転させることで流体の圧縮又は膨張を行う流体機械である。本実施形態では、このようなスクロール流体機械１の一例として、両回転型のダブルラップのスクロール膨張機が示されている。

スクロール流体機械１は、作動媒体ｗとして水や冷媒等の流体を採用しており、高圧の作動媒体ｗを膨張させることにより、回転力を出力する。スクロール流体機械１は、図１中に２点鎖線で示した発電機１０に接続され、発電機１０とともに発電装置を構成する。発電装置では、スクロール流体機械１が作動媒体ｗを動力源として発電機１０を駆動し、発電機１０に発電させる。

スクロール流体機械１は略円筒形状のケーシング１２を有する。ケーシング１２は、それぞれ略円形状の第１端壁１４及び第２端壁１６、並びに、第１端壁１４及び第２端壁１６の間に配置された周壁１８と、を含む。第１端壁１４、第２端壁１６及び周壁１８は相互に気密に接続されることで、ケーシング１２内に中空空間が規定されている。

第１端壁１４及び第２端壁１６の中央には、段付きの筒部１４ａ，１６ａがそれぞれ一体的に設けられる。筒部１４ａ，１６ａは第１端壁１４及び第２端壁１６を貫通する第１シャフト孔１４ｂ及び第２シャフト孔１６ｂをそれぞれ規定する。

第１シャフト孔１４ｂを貫通して、第１駆動軸２０が設けられている。第１駆動軸２０は、その一部が筒部１４ａ内に配置されており、第１駆動軸２０と筒部１４ａとの間に配置された第１駆動軸受２１によって、ケーシング１２に対して、第１駆動軸受２１の軸線Ｃ１を中心として回転可能に支持される。第１駆動軸２０は、ケーシング１２の内側に位置する内端（第１内端）及びケーシング１２の外側に位置する外端を有し、第１駆動軸２０の外端には発電機１０が接続されている。

尚、筒部１４ａは、その外端に設けられた第１カバー部材２２を含む。第１カバー部材２２には筒部１４ａと同様に第１駆動軸２０が貫通しており、その内周面と第１駆動軸２０の外周面との隙間にシール部材２３が配置されることによって、該隙間の気密性が確保されている。

第２シャフト孔１６ｂを貫通して、第２駆動軸２４が設けられている。第２駆動軸２４は、その一部が筒部１６ａ内に配置されており、第２駆動軸２４と筒部１６ａとの間に配置された第２駆動軸受２５によって、ケーシング１２に対して、第１駆動軸２０と同軸に設けられる。第２駆動軸２４はケーシング１２の内側を延び、第１駆動軸２０側に位置する内端（第２内端）と、筒部１６ａの内側に位置する外端を有する。第２駆動軸２４は、第２駆動軸２４と筒部１６ａとの間に配置された第２駆動軸受２５によって、ケーシング１２に対して回転可能に支持される。第２駆動軸受２５は第１駆動軸受２１と同軸に配置されており、第２駆動軸２４は、第１駆動軸２０と同様に軸線Ｃ１を中心として回転可能に支持される。

尚、筒部１６ａは、その外端に設けられた第２カバー部材２６を含む。第２カバー部材２６には筒部１６ａと同様に第２駆動軸２４が貫通しており、その内周面と第２駆動軸２４の外周面との隙間にシール部材２７が配置されることによって、該隙間の気密性が確保されている。

第２駆動軸２４には作動媒体流路２８が形成されている。作動媒体流路８は、第２駆動軸２４の径方向中央部を軸線方向に貫通し、第２駆動軸２４の内端面及び外端面にて開口している。

第１駆動軸２０の内端と第２駆動軸２４の内端との間には、第１駆動スクロール３０及び第２駆動スクロール３２によって構成される駆動スクロール、及び、従動スクロール３４が配置されている。本実施形態においては、駆動スクロール及び従動スクロールによって一対のスクロールが構成されている。

第１駆動スクロール３０及び第２駆動スクロール３２は、略円形状の第１駆動端板３０ａ及び第２駆動端板３２ａをそれぞれ有する。第１駆動端板３０ａ及び第２駆動端板３２ａの中央に対し、第１駆動軸２０の内端及び第２駆動軸２４の内端が一体的に回転可能にそれぞれ固定されている。なお、第１駆動端板３０ａ及び第２駆動端板３２ａの法線方向は軸線Ｃ１にそれぞれ平行である。

第１駆動端板３０ａ及び第２駆動端板３２ａには、それぞれ一体的に第１駆動ラップ３０ｂ及び第２駆動ラップ３２ｂが設けられている。第１駆動ラップ３０ｂは、第１駆動軸２０とは反対側の第１駆動端板３０ａの内面から一体的に突出し、第２駆動ラップ３２ｂは、第２駆動軸２４とは反対側の第２駆動端板３２ａの内面から一体的に突出している。

つまり、第１駆動端板３０ａ及び第２駆動端板３２ａは、所定の間隔を存して相互に対向しており、第１駆動ラップ３０ｂは第１駆動端板３０ａから第２駆動端板３２ａに向けて突出し、第２駆動ラップ３２ｂは第２駆動端板３２ａから第１駆動端板３０ａに向けて突出している。第１駆動ラップ３０ｂの先端と第２駆動ラップ３２ｂの先端とは、所定の間隔を存して離隔している。

従動スクロール３４は、略円形状の従動端板３４ａを有する。従動端板３４ａは、第１駆動ラップ３０ｂの先端と第２駆動ラップ３２ｂの先端との間に位置し、従動端板３４ａの両面に対し、第１駆動ラップ３０ｂの先端及び第２駆動ラップ３２ｂの先端がそれぞれ摺接する。そして、従動端板３４ａの両面からは、それぞれ従動ラップ３４ｂが一体的に突出している。従動ラップ３４ｂの先端は、第１駆動端板３０ａの内面及び第２駆動端板３２ａの内面にそれぞれ摺接する。

第１駆動ラップ３０ｂ、第２駆動ラップ３２ｂ及び従動ラップ３４ｂは、第１駆動軸２０及び第２駆動軸２４の軸線方向に沿ってみたとき、渦巻き形状、即ちインボリュート形状の平面形状を有し、第１駆動ラップ３０ｂと従動ラップ３４ｂ、及び、第２駆動ラップ３２ｂと従動ラップ３４ｂはそれぞれ噛み合うように配置されている。

尚、第１駆動ラップ３０ｂ及び第２駆動ラップ３２ｂは、相互に同じ渦巻き形状を有し、第１駆動軸２０の軸線方向に沿ってみたときに相互に重なる。同様に、従動端板３４ａの両側の従動ラップ３４ｂも相互に同じ渦巻き形状を有し、第１駆動軸２０の軸線方向に沿ってみたときに相互に重なる。

このようにして、第１駆動スクロール３０と従動スクロール３４との間には第１膨張室ｅ１が形成され、第２駆動スクロール３２と従動スクロール３４との間には第２膨張室ｅ２が形成される。つまり、第１駆動スクロール３０、第２駆動スクロール３２及び従動スクロール３４は、互いに協働して従動端板３４ａの両側に第１膨張室ｅ１及び第２膨張室ｅ２を形成している。

第１膨張室ｅ１及び第２膨張室ｅ２の容積は、従動端板３４ａの径方向中央に位置しているときに最も小さく、第１膨張室ｅ１及び第２膨張室ｅ２がそれぞれ２つの三日月形状のポケットに分かれて従動ラップ３４ｂの内面及び外面に沿って従動端板３４ａの径方向外側に向かうに連れて、徐々に大きくなる。

従動端板３４ａの中央には、第２駆動軸２４と同軸に従動貫通孔３６が形成されており、第１膨張室ｅ１及び第２膨張室ｅ２は、第２駆動軸２４の軸線Ｃ１上に位置しているとき、則ち従動端板３４ａの径方向にて中央に位置しているときに、従動貫通孔３６を通じて相互に連通する。

また、第２駆動端板３２ａの中央には、第２駆動軸２４と同軸に駆動貫通孔３８が形成されており、駆動貫通孔３８は作動媒体流路２８と連通している。従って、第２膨張室ｅ２は、第２駆動端板３２ａの径方向にて中央に位置しているときに、作動媒体流路２８及び駆動貫通孔３８を通じて流入孔４０と連通する。このとき、第１膨張室ｅ１は、従動端板３４ａの径方向にて中央に位置して従動貫通孔３６を通じて第２膨張室ｅ２と連通し、更に、第２膨張室ｅ２を通じて流入孔４０と連通する。

第１膨張室ｅ１及び第２膨張室ｅ２は、従動端板３４ａの外周部に到達すると、ケーシング１２内における、第１駆動スクロール３０、第２駆動スクロール３２及び従動スクロール３４を囲む囲繞空間４２と連通する。囲繞空間４２は、ケーシング１２の第２端壁１６に設けられた流出孔（不図示）に連通している。

第１駆動スクロール３０及び第２駆動スクロール３２において、外周側に位置する第１駆動ラップ３０ｂ及び第２駆動ラップ３２ｂの第１外周部３０ｃ及び第２外周部３２ｃは、内周側よりも厚肉に形成されている。そして、第１外周部３０ｃ及び第２外周部３２ｃは、駆動連結螺子４４によって相互連結されている。駆動連結螺子４４は、第１駆動スクロール３０と第２駆動スクロール３２とを一体的に回転可能に連結する連結部材である。

このようにして、第１駆動軸２０、第１駆動スクロール３０、第２駆動スクロール３２、及び、第２駆動軸２４は同軸にて一体に連結され、第１駆動スクロール３０及び第２駆動スクロール３２を挟む２つの第１駆動軸受２１及び第２駆動軸受２５によって、両持ち状態で回転可能に支持されている。

従動スクロール３４は、第１駆動スクロール３０及び第２駆動スクロール３２と同期して回転可能であるが、従動スクロール３４の回転中心は、第１駆動軸２０及び第２駆動軸２４の回転中心から従動端板３４ａの径方向に所定距離だけ離間している。そして、従動スクロール３４は、第１駆動スクロール３０及び第２駆動スクロール３２と同期して回転しながら、第１駆動スクロール３０及び第２駆動スクロール３２に対して旋回可能である。

具体的には、従動スクロール３４を同期回転可能に支持する回転機構は、従動スクロール３４を挟む第１回転ユニット及び第２回転ユニットを有する。第１回転ユニットは、第１従動軸受４６ａ、第１従動ボス４８ａ、第１従動アーム５０ａ、及び、第１従動連結螺子５２ａを有し、第２回転ユニットは、第２従動軸受４６ｂ、第２従動ボス４８ｂ、第２従動アーム５０ｂ、及び、第２従動連結螺子５２ｂを有する。

第１従動ボス４８ａ及び第２従動ボス４８ｂは、それぞれ円筒形状をなし、筒部１４ａ及び筒部１６ａによってそれぞれ囲まれている。第１従動ボス４８ａと筒部１４ａとの間、及び、第２従動ボス４８ｂと筒部１６ａとの間には、それぞれ転がり軸受からなる第１従動軸受４６ａ及び第２従動軸受４６ｂがそれぞれ配置されている。第１従動軸受４６ａ及び第２従動軸受４６ｂは互いに同軸に配置されている。

従って、第１従動ボス４８ａ及び第２従動ボス４８ｂは、第１従動軸受４６ａ及び第２従動軸受４６ｂによって、第１従動軸受４６ａ及び第２従動軸受４６ｂの軸線Ｃ２を中心として回転可能に支持されている。軸線Ｃ２は、軸線Ｃ１と平行であるが、軸線Ｃ１から所定距離（偏心量）ｔだけ離間している。

第１従動アーム５０ａ及び第２従動アーム５０ｂは、第１従動ボス４８ａ及び第２従動ボス４８ｂとそれぞれ一体的に設けられ、第１従動ボス４８ａ及び第２従動ボス４８ｂから、その径方向外側に向かって延びている。

従動スクロール３４において、外周側に位置する従動ラップ３４ｂの外周部３４ｃは、内周側よりも厚肉に形成されている。そして、外周部３４ｃは、第１従動連結螺子５２ａ及び第２従動連結螺子５２ｂによって、第１従動アーム５０ａ及び第２従動アーム５０ｂにそれぞれ連結されている。つまり、第１従動連結螺子５２ａは、第１従動アーム５０ａと従動スクロール３４とを一体に回転可能に連結する連結部材であり、第２従動連結螺子５２ｂは、第２従動アーム５０ｂと従動スクロール３４とを一体に回転可能に連結する連結部材である。

また、第１駆動スクロール３０及び第２駆動スクロール３２に対し、従動スクロール３４を旋回させる旋回機構は、第１駆動スクロール３０と第１回転ユニットとの間に設けられた複数の第１旋回ユニット６０、及び、第２駆動スクロール３２と第２回転ユニットとの間に設けられた複数の第２旋回ユニット６２を有する。例えば、３つの第１旋回ユニット６０が、第１駆動軸２０の周りに周方向にて等間隔にて設けられ、３つの第２旋回ユニット６２が、第２駆動軸２４の周りに周方向にて等間隔にて設けられている。

図２は、図１中の１つの第１旋回ユニット６０の近傍を示す拡大断面図である。第１旋回ユニット６０は、金属製の円柱形状の旋回ピン６３を有し、旋回ピン６３の軸線Ｃ３は、第１駆動軸２０の軸線Ｃ１と平行に延びている。

第１回転ユニットの第１従動アーム５０ａには、第１駆動端板３０ａに向けて開口した円筒形状の凹部６４が設けられている。凹部６４内には、円盤形状の旋回ディスク６６が同心にて配置される。旋回ディスク６６は、凹部６４の深さと同程度の厚さを有する。旋回ディスク６６の外周面と凹部６４の周面との間には、金属製の転がり軸受からなる旋回軸受６８が配置されている。旋回ディスク６６は、第１駆動軸２０の軸線Ｃ１と平行な自身の中央を通る軸線Ｃ４の周りにて、凹部６４内で回転可能である。

旋回ディスク６６には、ピン挿入孔６６ａが設けられている。ピン挿入孔６６ａは、軸線Ｃ４から径方向に離間した位置にて、旋回ディスク６６を厚さ方向に貫通している。第１従動アーム５０ａ側の旋回ピン６３の一端は、ピン挿入孔６６ａ内に設けられた軸受６３ｃに支持されており、旋回ピン６３は、該旋回ピン６３に対応して設けられた旋回ディスク６６に偏心して連結されている。旋回ピン６３は、旋回ディスク６６が回転すると、旋回ディスク６６の軸線Ｃ４の周りで旋回する。尚、軸受６３ｃには、例えばニードルベアリングが適用される。

一方、第１駆動端板３０ａには、第１従動アーム５０ａに向けて開口した円筒形状のボス部７０が一体に形成されている。第１駆動端板３０ａ側の旋回ピン６３の他端は、一端側よりも大径の大径端部６３ａとして形成され、旋回ピン６３には大径端部６３ａに隣接して鍔部６３ｂが一体に形成されている。

鍔部６３ｂがボス部７０の先端に当接した状態で、旋回ピン６３の大径端部６３ａはボス部７０に圧入されており、旋回ピン６３はボス部７０に一体に固定されている。従って、ボス部７０は、旋回ディスク６６の軸線Ｃ４を中心として旋回可能であり、ひいては、従動スクロール３４は第１駆動スクロール３０に対して旋回可能である。

旋回ピン６３の軸線Ｃ３は、旋回ディスク６６の軸線Ｃ４と平行であるが、軸線Ｃ４から所定距離（偏心量）ｔだけ離間している。軸線Ｃ３からの軸線Ｃ４の偏心量ｔは、軸線Ｃ１からの軸線Ｃ２の偏心量ｔと同一である。

第２旋回ユニットの構成については、第２駆動端板３２ａと第２従動アーム５０ｂとの間に設けられている以外は第１旋回ユニットの構成と同じであるので説明を省略する。

上述したようにケーシング１２内には、第１駆動軸受２１、第２駆動軸受２５、第１従動軸受４６ａ、第２従動軸受４６ｂ、旋回軸受６８が収容されている。スクロール流体機械１の作動媒体として、例えば低沸点で安定した性状を有するＨＦＣ２４５ｆａなどのフロン系媒体が用いられているが、作動媒体ｗには、これらの軸受を含むケーシング１２内の各種構造を潤滑するための潤滑油が混合されている。このように作動媒体に含まれる潤滑油は、第１膨張室ｅ１及び第２膨張室ｅ２で膨張された作動媒体ｗがケーシング１２内の囲繞空間４２を介して外部に吐出される際に、気化した作動媒体ｗから分離し、囲繞空間４２に連通するケーシング１２内の隙間を通ることにより、各軸受に供給される。

尚、各軸受を潤滑した後の潤滑油は、ケーシング１２内の底部７５に貯留され、当該底部７５に設けられた排出口（不図示）から外部に排出可能になっている。

ここで各軸受は囲繞空間４２より第１駆動軸２０及び第２駆動軸２４側に近い位置に配置されているため、囲繞空間４２から供給される潤滑油は、運転中のスクロール流体機械１で発生する遠心力に抗しながら各軸受に到達することとなる。第１端壁１４側に配置された第１駆動軸受２１、第１従動軸受４６ａ、第１旋回ユニット６０の旋回軸受６８は、ケーシング１２内の隙間を介して互いに連通しているが、囲繞空間４２から離れるに従って潤滑油の到達量が不足がちになる。同様に第２端壁１６側に配置された第２駆動軸受２５、第２従動軸受４６ｂ、第２旋回ユニット６２の旋回軸受６８は、ケーシング１２内の隙間を介して互いに連通しているが、囲繞空間４２から離れるに従って潤滑油の到達量が不足がちになる。

そのため、各軸受への潤滑油の供給量を十分に確保するためには、作動媒体に含まれる潤滑油を増やすことが考えられる。しかしながら、作動媒体に含まれる潤滑油を増やすと、作動媒体の純度が低下し、スクロール流体機械１の膨張効率が低下してしまう。そこでスクロール流体機械１では、作動媒体ｗの流路とは独立した流路を介して、ケーシング１２の外部に配置された潤滑油供給部８０ａ、８０ｂから各軸受に潤滑油を供給する構造を採用することにより、十分な潤滑量を確保しながら、良好な膨張効率を達成した。

尚、潤滑油供給部８０ａ、８０ｂは潤滑油をスクロール流体機械１に対して供給可能な任意の構成を有しており、例えば潤滑油を貯留するタンクと、当該タンクに貯留された潤滑油を圧送するためのポンプとを含む。また本実施形態では潤滑油供給部８０ａ、８０ｂがそれぞれ別体である場合を例示しているが、潤滑油供給部８０ａ、８０ｂは一体的であってもよい。

ケーシング１２のうち第１端壁１４には、第１旋回ユニット６０の旋回軸受６８に対向するように設けられた第１連通路８２ａが形成されている。第１連通路８２ａは、第１端壁１４の外壁側において潤滑油供給部８０ａと接続しており、潤滑油供給部８０ａから送り込まれる潤滑油を、第１端壁１４の内壁側の開口から旋回軸受６８に対して供給可能に構成されている（図１及び図２の流路Ａを参照）。これにより、旋回軸受６８では、第１連通路８２ａから供給される潤滑油によって、十分な潤滑作用が得られる。

第１連通路８２ａの出口側開口は、旋回軸受６８に対向するように設けられている。これにより、第１連通路８２ａからの潤滑油は旋回軸受６８に直接的に供給される。

尚、第１連通路８２ａの出口側開口は、旋回軸受６８より上方に設けられていてもよい。この場合、第１連通路８２ａの出口側開口から吐出される潤滑油は、一度、旋回軸受６８の上方の壁面に供給された後、重力によって当該壁面を下方に伝うように流れて旋回軸受６８に到達する。

第１連通路８２ａの出口側開口から旋回軸受６８に対する潤滑油の供給量は、適宜調整可能である。このような潤滑油の供給量の調整は、例えば、潤滑油供給部８０ａからの潤滑油の流量（圧力）を変更することによって行われてもよいし、出口側開口と旋回軸受６８との間の隙間サイズを変更することによって行われてもよい。本実施形態では特に、ケーシング１２は第１端壁１４、第２端壁１６及び周壁１８に分割可能に構成されているため、周壁１８のサイズを変更することにより、上述の隙間サイズを容易に調整できるようになっている。

また第１連通路８２ａは第１駆動軸２０と略平行に形成されている。これによりケーシング１２に形成される第１連通路８２ａの長さを短く抑えることができ、潤滑油が第１連通路８２ａを通過する際に生じる圧損が少なく済む。これにより潤滑油供給部８０ａから潤滑油を供給するための動力を抑制することができ、運転効率を好適に向上できる。
尚、第１連通路８２ａの出口側開口は、第１駆動軸２０より下方に形成される。

尚、第１連通路８２ａの出口側開口は、第１駆動軸２０より上方に形成されてもよい。この場合、第１連通路８２ａから供給される潤滑油は、ケーシング１２内で重力によって下方に流れることで、ケーシング１２内の広範囲にわたって良好な潤滑作用をもたらすことができる。

スクロール流体機械１は軸方向に沿った異なる位置に配置された複数の軸受（第１駆動軸受２１、第２駆動軸受２５、第１従動軸受４６ａ、第２従動軸受４６ｂ、旋回軸受６８）を含むが、本実施形態では特に、第１連通路８２ａは、ケーシング１２の最内側に配置された旋回軸受６８に対向するように設けられている。

またスクロール流体機械１は、ケーシング１２の最外側に配置された第１駆動軸受２１に潤滑油供給部８０ｂから潤滑油を供給可能な第２連通路９０ａを、筒部１４ａの第１カバー部材２２に有する。第１カバー部材２２は第１駆動軸受２１とケーシング１２内で連通する内部空間９２を有しており、第２連通路９０ａは第１駆動軸２０と略垂直に延び、当該内部空間９２を外部と連通するように形成されている。第１駆動軸受２１には、このような第２連通路９０ａを介して、ケーシング１２の外部に配置された潤滑油供給部８０ｂから潤滑油が供給される（図１及び図２の流路Ｂを参照）。

第２連通路９０ａから第１駆動軸受２１に供給された潤滑油は、ケーシング１２内の隙間を介して、第１従動軸受４６ａを通過し、下流側にて第１連通路８２ａと合流するように構成される（図１及び図２の流路Ａ及びＢを参照）。このように第２連通路９０ａを設けることで、第１駆動軸受２１及び第１従動軸受４６ａを含む、ケーシング１２内の広範囲にわたって良好な潤滑作用が得られる。また第２連通路９０ａは第１連通路８２ａと合流することで、旋回軸受６８の潤滑も強化できる。

尚、第２連通路９０ａは、図１及び図２の流路Ｂに示されるように、第１連通路８２ａとの合流点より上流側から分岐することにより、ケーシング１２内の隙間を介して軸受６３ｃにも潤滑油が供給するように構成されている。軸受６３ｃを通過した潤滑油は、下流側において他の流路と合流する。ちなみに本実施形態では軸受６３ｃへの潤滑油が第２連通路９０ａから供給される場合について例示しているが、第１連通路８２ａからの潤滑油が軸受６３ｃに供給されるように構成してもよい。

尚、本実施形態では、第１連通路８２ａが、スクロール流体機械１が有する複数の軸受のうち旋回軸受６８に対応するように設けられた場合について例示したが、レイアウト変更によって、他の軸受（第１駆動軸受２１、第１従動軸受４６ａ）に対応するように設けられてもよい。

第２端壁１６側に設けられる第１連通路８２ｂ及び第２連通路９０ｂの構成については、それぞれ、第２旋回ユニット６２の旋回軸受６８、及び、第２駆動軸受２５に対向するように設けられている以外は第１端壁１４側に設けられる第１連通路８２ａ及び第２連通路９０ｂの構成と同じであるので説明を省略する。

また上記説明ではスクロール流体機械１が膨張機である場合について例示したが、同構成を有する圧縮機も同様の構成を有することができる。

続いて上記構成を有するスクロール流体機械１を膨張機として利用するランキンサイクル１００について説明する。ランキンサイクル１００は、例えば、低沸点の作動媒体ｗを使用し、温泉から得た熱源、エンジン排熱や工場排熱、太陽熱等、１００℃以下の低温熱源でも利用可能なバイナリー発電システムに利用される。

図３は図１のスクロール流体機械１を備えるランキンサイクル１００の全体構成を示す模式図である。ランキンサイクル１００は、作動媒体ｗが循環する閉ループ流路である循環路１０２上に、蒸発器１０４と、膨張機１０６と、凝縮器１０８と、循環ポンプ１１０と、を備える。膨張機１０６は上述のスクロール流体機械１として構成されており、第１駆動軸２０には発電機１０が接続されている。

循環路１０２を流れる作動媒体ｗは、蒸発器１０４において熱媒体ｈと熱交換することにより蒸発する。蒸発して高圧となった作動媒体ｗは膨張機１０６に送られ、断熱膨張がなされる。膨張機１０６では、その膨張力によって第１駆動軸２０から出力がなされ、発電機１０を駆動して発電が実施される。膨張機１０６で断熱膨張された後の作動媒体ｗは、凝縮器１０８で冷却媒体と熱交換し、凝縮される。凝縮器１０８から排出された、凝縮された作動媒体ｗは、循環ポンプ１１０で再び蒸発器１０４に送られる。

ここで、スクロール流体機械１である膨張機１０６には、循環路１０２のうち凝縮器１０８の下流側（循環ポンプ１１０の下流側）から分岐するように形成された供給ライン１１２を介して、潤滑油を含む作動媒体ｗが供給可能に構成されている。供給ライン１１２は、スクロール流体機械１のうち第１連通路８２ａ、第２連通路９０ａに接続されている。これにより、凝縮器１０８で凝縮された低温の作動媒体ｗが第１連通路８２ａ、第２連通路９０ａに供給されるので、第１連通路８２ａ、第２連通路９０ａの潤滑対象となる軸受の冷却にも有利である。
尚、本実施形態において、供給ライン１１２は、循環ポンプ１１０と蒸発器１０４との間から分岐されている。しかしながら、供給ラインは、蒸発器１０４と膨張機１０６との間から分岐されてもよいし、凝縮器１０８と循環ポンプ１１０との間から分岐されてもよい。

以上説明したように上記実施形態によれば、十分な潤滑作用と動作効率を両立可能なスクロール流体機械１及びランキンサイクル１００を提供できる。

本発明の少なくとも一実施形態は、一対のスクロール部材を相対的に回転させることで流体の圧縮又は膨張を行うためのスクロール流体機械、及び、当該スクロール流体機械を利用したランキンサイクルに利用可能である。

１ スクロール流体機械
１０ 発電機
１２ ケーシング
２０ 第１駆動軸
２１ 第１駆動軸受
２２ 第１カバー部材
２４ 第２駆動軸
２５ 第２駆動軸受
２６ 第２カバー部材
２８ 作動媒体流路
３０ 第１駆動スクロール
３２ 第２駆動スクロール
３４ 従動スクロール
４２ 囲繞空間
４６ａ 第１従動軸受
４６ｂ 第２従動軸受
５０ａ 第１従動アーム
５０ｂ 第２従動アーム
６０ 第１旋回ユニット
６２ 第２旋回ユニット
６３ 旋回ピン
６６ 旋回ディスク
６８ 旋回軸受
８０ａ，８０ｂ 潤滑油供給部
８２ａ，８２ｂ 第１連通路
９０ａ，９０ｂ 第２連通路
９２ 内部空間
１００ ランキンサイクル
１０２ 循環路
１０４ 蒸発器
１０６ 膨張機
１０８ 凝縮器
１１０ 循環ポンプ
１１２ 供給ライン
ｅ１ 第１膨張室
ｅ２ 第２膨張室
ｈ 熱媒体
ｗ 作動媒体

Claims (10)

1. 流体の圧縮又は膨張を行う一対のスクロールと、
   前記一対のスクロールを収容するケーシングと、
   前記一対のスクロールの少なくとも一方と前記ケーシングとの間に配置された少なくとも１つの軸受と、
   前記ケーシングの外部に配置された潤滑油供給部と、
   前記ケーシングを貫通するように設けられ、前記潤滑油供給部から前記軸受に潤滑油を供給可能な第１の連通路と、
   を備え、
   前記第１の連通路は前記一対のスクロールの回転軸と平行に形成されている、スクロール流体機械。
2. 前記第１の連通路の出口側開口は、前記軸受に対向するように設けられている、請求項１に記載のスクロール流体機械。
3. 前記少なくとも１つの軸受は、前記一対のスクロールの回転軸の軸方向に沿った異なる位置に配置された複数の軸受を含み、
   前記第１の連通路の出口側開口は、前記複数の軸受のうち前記ケーシングの最内側に配置された軸受に対応するように設けられている、請求項１又は２に記載のスクロール流体機械。
4. 前記ケーシングは分割可能に構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール流体機械。
5. 前記スクロール流体機械は前記流体を膨張させるための膨張機である、請求項１から４のいずれか一項に記載のスクロール流体機械。
6. 請求項５に記載の膨張機と、
   前記膨張機に供給される前記流体を凝縮するための凝縮機と、
   を含むランキンサイクルであって、
   前記潤滑油供給部は、前記凝縮機から排出された前記流体に含まれる前記潤滑油として供給する、ランキンサイクル。
7. 流体の圧縮又は膨張を行う一対のスクロールと、
   前記一対のスクロールを収容するケーシングと、
   前記一対のスクロールの少なくとも一方に固定された駆動軸と、
   前記ケーシングに対して前記駆動軸を支持する軸受と、
   前記ケーシングの外部に配置された潤滑油供給部と、
   前記ケーシングに設けられ、前記駆動軸の少なくとも一部を内部に有する筒部と、
   前記筒部に設けられ、前記潤滑油供給部から前記軸受に潤滑油を供給可能な第２の連通路と、
   を備える、スクロール流体機械。
8. 前記ケーシングは分割可能に構成されている、請求項７に記載のスクロール流体機械。
9. 前記スクロール流体機械は前記流体を膨張させるための膨張機である、請求項７又は８に記載のスクロール流体機械。
10. 請求項９に記載の膨張機と、
    前記膨張機に供給される前記流体を凝縮するための凝縮機と、
    を含むランキンサイクルであって、
    前記潤滑油供給部は、前記凝縮機から排出された前記流体に含まれる前記潤滑油として供給する、ランキンサイクル。

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