KR100840048B1 - Displacement fluid machine - Google Patents

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마사끼 고야마
마사히꼬 곰모리
다다시 마스다
게이이찌 미즈따니
가쯔야 모리모또
마리 미야따
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히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
간사이 덴료쿠 가부시키가이샤
쥬우부덴료꾸가부시기가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 팽창기부와 압축기부를 갖는 유체 기계에 있어서 보조 모터를 이용하지 않고 안정된 기동을 실현하는 것이다.An object of the present invention is to realize stable startup without using an auxiliary motor in a fluid machine having an inflator section and a compressor section.

고정 스크롤 및 선회 스크롤로 작동실을 형성하는 스크롤형 팽창기부와, 실린더, 롤러 및 폐색판으로 형성되는 공간을 구획하는 베인부를 갖는 롤링 피스톤형 압축 기구부를 갖는 용적형 유체 기계이며, 선회 스크롤의 회전 위치를, 고정 스크롤 중앙부의 유입구에 연통하는 작동실의 용적이 최대로 되는 회전 위치를 한도로 하여, 이 회전 위치로부터 -45도까지의 범위가 되도록 했다.A volumetric fluid machine having a scroll-type inflator portion that forms an operating chamber with fixed scrolls and swing scrolls, and a rolling piston-type compression mechanism portion having a vane portion that partitions a space formed by cylinders, rollers, and occlusion plates, and the rotation of the swing scroll. The position was made into the range from -45 degree from this rotation position to the limit of the rotation position which maximizes the volume of the operation chamber which communicates with the inflow port of a fixed scroll center part.

팽창기부, 압축기부, 고정 스크롤, 선회 스크롤, 흡입구, 크랭크 샤프트 Inflator section, compressor section, fixed scroll, pivoting scroll, suction port, crankshaft

Description

용적형 유체 기계{DISPLACEMENT FLUID MACHINE}Volumetric Fluid Machine {DISPLACEMENT FLUID MACHINE}

도1은 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계의 단면도.1 is a cross-sectional view of a fluid machine made by applying the present invention.

도2는 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계를 구비한 냉동 사이클의 모식도.2 is a schematic diagram of a refrigeration cycle with a fluid machine according to the present invention.

도3은 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계를 구비한 냉동 사이클의 모리엘 선도.3 is a Moriel diagram of a refrigeration cycle with a fluid machine made in accordance with the present invention.

도4는 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계의 팽창기부 및 압축기부의 횡단면도.4 is a cross-sectional view of the inflator and compressor sections of a fluid machine in accordance with the present invention.

도5는 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계의 크랭크각마다의 팽창기부 및 압축기부의 동작도.Fig. 5 is an operation diagram of an inflator portion and a compressor portion for each crank angle of a fluid machine according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 팽창기부1: Inflator part

3 : 압축기부3: compressor unit

5 : 고정 스크롤5: fixed scroll

7 : 선회 스크롤7: turning scroll

13 : 흡입구13: inlet

21 : 크랭크 샤프트21: crankshaft

21a : 팽창기 편심축21a: Inflator Eccentric Shaft

21b : 압축기 편심축21b: compressor eccentric shaft

31 : 실린더31: cylinder

33 : 롤러33: roller

35 : 베인35: vane

43 : 스프링43: spring

[문헌 1] 일본 특허 공개 평8-82296호 공보[Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-82296

본 발명은 용적형 유체 기계에 관한 것으로, 특히 냉동 사이클에 있어서 냉매를 팽창 및 압축시키는 기능을 구비한 유체 기계에 관한 것이다.The present invention relates to a volumetric fluid machine, and more particularly to a fluid machine having a function of expanding and compressing a refrigerant in a refrigeration cycle.

종래부터, 예를 들어 냉동 사이클에 접속하여 이용되는 유체 기계로서, 팽창기부와 압축기부를 구비한 유체 기계가 알려져 있다.Background Art Conventionally, a fluid machine including an expander section and a compressor section has been known, for example, as a fluid machine used in connection with a refrigeration cycle.

예를 들어, 동일한 용기 내에 각각 롤링 피스톤식의 팽창기부와 압축기부를 수납하는 동시에, 팽창기부와 압축기부의 주축을 동축으로 결합하고, 팽창기부에 유입되는 냉매의 팽창 에너지를 이용하여 주축을 회전 구동시키고, 이것에 의해 압축기부를 구동시키는 기술이 개시되어 있다(특허 문헌 1 참조).For example, the rolling piston type inflator portion and the compressor portion are accommodated in the same container, and the main shaft is coaxially coupled to the inflator portion and the compressor portion, and the main shaft is rotated by using the expansion energy of the refrigerant flowing into the expander portion. The technique which drives a compressor part by this is disclosed (refer patent document 1).

이와 같이, 냉동 사이클의 팽창 과정에 있어서 동력을 회수하고, 압축 과정 에 이용함으로써 냉동 사이클의 COP을 향상시킬 수 있다.In this way, the COP of the refrigeration cycle can be improved by recovering power in the expansion process of the refrigeration cycle and using it for the compression process.

그런데, 특허 문헌 1의 유체 기계는, 팽창기부와 압축기부와의 사이에 보조 모터가 설치되고, 보조 모터와 팽창기부 및 압축기부의 주축이 서로 연결하여 구성된다. 이들의 주축은, 팽창기부의 최대 토크 발생시의 회전 위치와 압축기부의 최대 부하 토크 발생시의 회전 위치가 일치하도록 위상차가 형성되어 있다.By the way, in the fluid machine of patent document 1, an auxiliary motor is provided between an expander part and a compressor part, and the auxiliary motor, the expander part, and the main shaft of a compressor part are comprised mutually. These main shafts are provided with a phase difference so that the rotational position at the time of generating the maximum torque of the expander portion coincides with the rotational position at the time of generating the maximum load torque of the compressor portion.

이와 같이, 특허 문헌 1에서는, 유체 기계의 기동시에 보조 모터로부터 주축에 회전 토크를 부여하고 있기 때문에, 유체 기계의 기동 토크를 충분히 확보할 수 있다.As described above, in Patent Document 1, since the rotational torque is applied to the main shaft from the auxiliary motor at the start of the fluid machine, the starting torque of the fluid machine can be sufficiently secured.

그러나, 이와 같이 보조 모터를 용기 내에 수납하는 구성의 경우, 유체 기계의 구조가 복잡화되고, 예를 들어 제조 비용이 고가가 되는 동시에 장치 자체가 대형화된다는 문제가 있다.However, in such a configuration in which the auxiliary motor is accommodated in the container, there is a problem that the structure of the fluid machine is complicated, for example, the manufacturing cost is high, and the apparatus itself is enlarged.

이것에 반해, 보조 모터 등의 동력원을 구비하고 있지 않은 유체 기계의 경우, 팽창기부 및 압축기부의 부하 토크(정지 마찰력)를 상회하는 크기의 기동 토크를 팽창기부로부터 발생시킬 수 없으면, 유체 기계를 기동시킬 수 없다.On the other hand, in the case of a fluid machine that is not equipped with a power source such as an auxiliary motor, if the starter torque having a magnitude greater than the load torque (stop frictional force) of the inflator section and the compressor section cannot be generated from the expander section, You cannot start it.

본 발명은, 팽창기부와 압축기부를 갖는 유체 기계에 있어서 보조 모터를 이용하지 않고 안정된 기동을 실현하는 것을 과제로 한다.An object of the present invention is to realize stable startup without using an auxiliary motor in a fluid machine having an expander section and a compressor section.

본 발명의 유체 기계는, 팽창기부와 압축기부를 용기 내에 수납하고, 팽창기부에 유입되는 유체를 팽창시켜 팽창기부를 구동시키고, 그 구동력에 의해 압축기부를 구동시키는 것이다.The fluid machine of the present invention accommodates the expander section and the compressor section in a container, expands the fluid flowing into the expander section to drive the expander section, and drives the compressor section by the driving force.

여기서, 팽창기부는, 각각 판재에 소용돌이형의 날개가 직립하여 형성되고, 서로 맞물려 복수의 작동실을 형성하는 고정 스크롤 및 선회 스크롤과, 고정 스크롤의 중앙부에 개방하는 유체의 유입구와, 고정 스크롤의 외주부에 개방하는 유체의 토출구와, 선회 스크롤과 연결하는 제1 편심축부를 구비한 스크롤형 팽창기부인 것으로 하고, 압축기부는, 실린더와, 이 실린더의 양단부를 폐색하는 폐색판과, 실린더의 내측에서 편심 회전하는 원통형의 롤러와, 이 롤러의 외주면에 접하여 실린더와 롤러와 폐색판에 의해 형성되는 공간을 구획하는 베인부와, 이 베인부를 압박하여 롤러에 압박하는 스프링과, 롤러에 연결하는 제2 편심축부를 구비한 롤링 피스톤형 압축기부인 것으로 한다.Here, the inflator portion is formed by vortex wings standing upright on the plate, respectively, the fixed scroll and the swing scroll which are engaged with each other to form a plurality of operating chambers, the inlet of the fluid opening in the center of the fixed scroll, and the fixed scroll It is a scroll type expander part provided with the discharge port of the fluid opening to an outer peripheral part, and the 1st eccentric shaft part connected with a turning scroll, The compressor part is a cylinder, the blocking plate which closes the both ends of this cylinder, and an eccentric inside the cylinder. A rotating cylindrical roller, a vane portion contacting the outer circumferential surface of the roller and partitioning a space formed by the cylinder, the roller and the closing plate, a spring for pressing the vane portion against the roller and a second eccentricity connected to the roller It is assumed that it is a rolling piston type compressor part provided with a shaft part.

이러한 유체 기계의 팽창기부를, 예를 들어 냉동 사이클의 압축기의 후류측에 접속하여 압축기를 기동시킨 경우, 고압의 냉매가 고정 스크롤의 중앙의 유입구를 통해 최내주의 작동실에 유입된다. 이때, 팽창기부의 토출구측의 작동실은 유입구측의 작동실보다도 저압이기 때문에, 이 압력차에 의해 선회 스크롤은 주축의 회전 중심으로부터 직경 방향의 힘이 작용하여, 회전 토크를 발생한다.When the inflator portion of such a fluid machine is connected to, for example, the downstream side of the compressor of the refrigeration cycle to start the compressor, the high-pressure refrigerant flows into the innermost operating chamber through the inlet port in the center of the fixed scroll. At this time, since the operation chamber on the discharge port side of the inflator portion has a lower pressure than the operation chamber on the inlet side, the turning scroll acts as a radial force from the rotational center of the main shaft due to this pressure difference, thereby generating a rotational torque.

여기서, 유입구에 연통하는 작동실은, 그 용적이 최대일 때 가장 냉매에 의한 직경 방향의 힘이 유효하게 작용한다. 단, 작동실의 용적은 선회 스크롤의 공전과 함께 변화되고, 용적이 최대로 된 직후는 급격하게 감소한다. 이로 인해, 선회 스크롤의 회전 위치는 유입구에 연통하는 작동실의 용적이 최대로 되는 회전 위치로 설정하고, 이 위치를 한도로 하여, 그것으로부터 -45도까지의 범위로 함으로써, 팽창기부에 있어서 최대 혹은 그것에 가까운 회전 토크를 발생시킬 수 있다.Here, in the operation chamber communicating with the inlet, the radial force by the coolant acts most effectively when the volume thereof is maximum. However, the volume of the operating chamber changes with the revolution of the revolving scroll, and decreases immediately after the volume becomes maximum. For this reason, the rotational position of the revolving scroll is set to the rotational position at which the volume of the operating chamber communicating with the inlet is maximized, and this position is limited to the range of -45 deg. Or the rotation torque close to it can be generated.

한편, 압축기부는, 예를 들어 팽창기부의 토출구측과 압축기의 흡입구측과의 사이에 접속된다. 이로 인해, 압축기부는 실린더 내에서 베인에 의해 구획된 흡입구측의 작동실보다도 토출구측의 작동실의 쪽이 저압으로 된다. 즉, 흡입구로부터 실린더 내에 유입된 냉매는, 작동실간의 압력차에 수반하여, 흡입구측의 작동실이 최대 용적으로 되는 위치까지 롤러를 이동시키고, 이때 주축에 회전 토크를 발생시킨다. 이 팽창기부와 압축기부로부터 발생하는 기동 토크는 회전 방향이 일치하고 있다.On the other hand, the compressor part is connected between the discharge port side of the expander part and the suction port side of the compressor, for example. For this reason, the pressure of the operation chamber on the discharge port side is lower than that of the operation chamber on the suction port side partitioned by vanes in the cylinder. That is, the refrigerant flowing into the cylinder from the suction port moves the roller to the position where the operating chamber on the suction port side becomes the maximum volume with the pressure difference between the operating chambers, and generates a rotational torque on the main shaft at this time. The starting torque generated from the expander section and the compressor section coincides with the rotation direction.

따라서, 팽창기부의 제1 편심축부와 압축기부의 제2 편심축부에 소정의 위상차를 형성함으로써 팽창기부와 압축기부로부터 동시에 기동 토크를 취출할 수 있다. 단, 이 기동 토크에 의해 주축을 회전시키기 위해서는, 항상 이들의 기동 토크가 팽창기부와 압축기부의 부하 토크(정지 마찰력)를 상회하는 위치에 선회 스크롤과 롤러가 정지하고 있을 필요가 있다.Therefore, by forming a predetermined phase difference between the first eccentric shaft portion of the expander portion and the second eccentric shaft portion of the compressor portion, it is possible to simultaneously extract the starting torque from the expander portion and the compressor portion. However, in order to rotate the main shaft by this starting torque, the turning scroll and the roller must be stopped at a position where these starting torques always exceed the load torques (stop frictional force) of the expander section and the compressor section.

따라서, 본 발명에서는, 압축기부에 있어서 롤러는 베인부의 압박력에 의해 항상 스프링의 전체 길이가 최대로 되는 회전 위치에서 정지하는 것에 착안하고, 스프링이 가장 신장했을 때의 롤러의 회전 위치에 대해, 선회 스크롤의 회전 위치는 유입구에 연통하는 작동실의 용적이 최대로 되는 회전 위치를 한도로 하고, 이 회전 위치로부터 -45도까지의 범위로 되도록, 제1 편심축부와 제2 편심축부와의 사이에 위상차를 형성하는 것을 특징으로 한다.Therefore, in the present invention, the roller is focused on the compressor to always stop at the rotational position at which the entire length of the spring is maximized by the pressing force of the vane, and pivots about the rotational position of the roller when the spring is most extended. The rotational position of the scroll is between the first eccentric shaft portion and the second eccentric shaft portion so as to limit the rotational position at which the volume of the operating chamber communicating with the inlet is maximized, and to be within a range from -45 degrees from this rotational position. It is characterized by forming a phase difference.

이것에 따르면, 유체 기계의 정지시에 있어서 제1 편심축부와 제2 편심축부의 회전 위치를 거의 동일하게 할 수 있기 때문에, 기동시에, 팽창기부와 압축기부 로부터 발생하는 기동 토크를 거의 최대로 하여 취출할 수 있고, 보조 모터를 이용하지 않아도 안정된 기동을 실현할 수 있다.According to this, the rotational positions of the first eccentric shaft portion and the second eccentric shaft portion can be made substantially the same at the time of stopping the fluid machine. Therefore, the starting torque generated from the inflator portion and the compressor portion at the time of starting is almost maximized. It can take out and a stable start can be achieved, without using an auxiliary motor.

또한, 본 발명의 유체 기계는, 예를 들어 냉동 사이클의 작동 냉매를 이산화탄소로 할 때, 팽창 과정의 동력을 회수함으로써 COP의 대폭적인 향상을 실현할 수 있다.In addition, the fluid machine of the present invention can realize a significant improvement in COP by recovering the power of the expansion process when the working refrigerant of the refrigeration cycle is carbon dioxide, for example.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 도1은 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계의 단면도이다. 도2는 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계를 구비한 냉동 사이클의 모식도이다. 도3은 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계를 구비한 냉동 사이클의 모리엘 선도이다. 도4는 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계의 팽창기부 및 압축기부의 횡단면도이다. 도5는 본 발명을 적용하여 이루어지는 유체 기계의 크랭크각마다의 팽창기부 및 압축기부의 동작도이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described based on drawing. 1 is a cross-sectional view of a fluid machine according to the present invention. 2 is a schematic diagram of a refrigeration cycle with a fluid machine according to the present invention. Fig. 3 is a Moriel diagram of a refrigeration cycle with a fluid machine according to the present invention. 4 is a cross-sectional view of an inflator section and a compressor section of the fluid machine according to the present invention. Fig. 5 is an operation diagram of the inflator portion and the compressor portion for each crank angle of the fluid machine according to the present invention.

본 실시 형태의 냉동 사이클은 작동 유체(이하, 적절하게 냉매라 약칭)로서 이산화탄소(R744)를 이용하고 있다. 냉매로서의 이산화탄소(R744)는, 지구 온난화계수(GWP)가 프론계 냉매의 몇천 분의 일로 작아 지구 환경 보전의 점에서 우수하다. 그 반면, 고압 냉매의 모리엘 선도 상의 이론적 COP(성적 계수)가 낮다는 결점이 있지만, R744는 팽창 과정의 에너지 손실이 프론계 냉매에 비해 크기 때문에, 이 팽창 과정의 동력을 회수함으로써 COP를 대폭 개선할 수 있다.The refrigeration cycle of this embodiment uses carbon dioxide R744 as the working fluid (hereinafter, appropriately referred to as refrigerant). Carbon dioxide (R744) as a refrigerant has an excellent global warming coefficient (GWP) of only a few thousandths of a prone-based refrigerant, and is excellent in terms of global environmental conservation. On the other hand, although the theoretical COP (coefficient of performance) on the Moriel diagram of the high pressure refrigerant is low, the R744 has a large energy loss in the expansion process compared to the pron refrigerant, and thus greatly reduces the COP by recovering the power of the expansion process. It can be improved.

본 실시 형태의 유체 기계는, 동일한 밀폐 용기(9) 내에 스크롤형의 팽창기 부(1)와 롤링 피스톤형의 압축기부(3)를 수납하고, 팽창기부(1)와 압축기부(3)는 각각의 구동축(주축)을 동축으로 결합함으로써, 팽창기부(1)에서 냉매가 팽창할 때에 발생하는 동력을 회수하여 압축기부(3)를 구동시켜, 압축 작업을 행하는 팽창/압축기로 되어 있다.The fluid machine of this embodiment accommodates the scroll type expander part 1 and the rolling piston type compressor part 3 in the same airtight container 9, and the inflator part 1 and the compressor part 3 are each, respectively. By coaxially coupling the drive shafts (main shafts), the power generated when the refrigerant expands in the expander section 1 is recovered, and the compressor section 3 is driven to form an expansion / compressor for performing a compression operation.

팽창기부(1)는, 각각 원판형의 경판(鏡板)에 소용돌이형의 랩을 직립시켜 형성되는 고정 스크롤(5)과 선회 스크롤(7)을 서로 대향하는 자세로 배치하고, 고정 스크롤(5)과 선회 스크롤(7)을 맞물리게 함으로써, 이들의 사이에 복수의 작동실을 형성한다. 고정 스크롤(5)은 밀폐 용기(9)에 고정된 프레임(11)에 고정된다.The inflator part 1 arrange | positions the fixed scroll 5 and the revolving scroll 7 which are formed by making a spiral wrap upright on the disk-shaped hard board, respectively, in a posture facing each other, and fixed scroll 5 And the swinging scroll 7 are engaged to form a plurality of operating chambers therebetween. The fixed scroll 5 is fixed to the frame 11 fixed to the closed container 9.

고정 스크롤(5)의 중앙부에 개방하는 흡입구(13)에는 유입 파이프(15)가 천공 설치되는 한편, 고정 스크롤(5)의 외주부에 개방하는 토출구(17)에는 유출 파이프(19)가 천공 설치된다. 선회 스크롤(7)에는 랩과 반대측의 면의 중앙에 베어링(23)이 형성된다. 이 베어링(23)에는 중심축(L1)을 중심으로 하여 회전 가능한 크랭크 샤프트(21)의 일단부에 연결된 팽창기 편심축(21a)이 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어지고, 선회 스크롤(7)은 팽창기 편심축(21a)에 지지된다. 이것에 의해, 선회 스크롤(7)은, 고정 스크롤(5)에 대해, 중심축(L1)을 중심으로 하여 소정의 편심량으로 공전 운전하고, 작동실을 외주측으로 이동시키는 동시에 작동실의 용적을 확대시킨다. 또한, 선회 스크롤(7)은 올덤 링(25)에 의해 공전 운동이 규제된다.Inlet pipes 15 are perforated in the inlet 13 opening in the center of the fixed scroll 5, while outlet pipes 19 are perforated in the outlet 17 opening in the outer periphery of the fixed scroll 5. . The revolving scroll 7 is formed with a bearing 23 in the center of the surface opposite to the wrap. The bearing 23 is slidably fitted with an inflator eccentric shaft 21a connected to one end of the crankshaft 21 rotatable about the central axis L1, and the swinging scroll 7 is inflator eccentric. It is supported by the shaft 21a. As a result, the swing scroll 7 idles with respect to the fixed scroll 5 at a predetermined eccentricity about the center axis L1, moves the operating chamber to the outer circumferential side and enlarges the volume of the operating chamber. Let's do it. In addition, the orbiting movement of the turning scroll 7 is controlled by the Oldham ring 25.

압축기부(3)는, 원통 내주면을 갖는 실린더(31)와, 실린더(31)의 양단부면을 폐색하는 단부판(27) 및 프레임(11)과, 실린더(31) 내에서 편심 회전 운동을 행하는 원통형의 롤러(33)와, 롤러(33)의 외주면에 단부면을 접하면서 실린더(31)에 형 성되는 홈(37) 내를 왕복 운동하고, 실린더(31)와 롤러(33)에 의해 형성되는 공간을 흡입실(39)과 압축실(41)로 분할하는 판형의 베인(35)과, 베인(35)의 후단부에 설치되어 롤러(33)의 외주면에 베인(35)을 압박하는 스프링(43)으로 구성된다. 또한, 롤러(33)에는 크랭크 샤프트(21)의 타단부에 연결된 압축기 편심축(21b)이 회전 가능하게 끼워 넣어진다.The compressor unit 3 includes an cylinder 31 having a cylindrical inner circumferential surface, an end plate 27 and a frame 11 that block both end surfaces of the cylinder 31, and an eccentric rotational movement in the cylinder 31. The cylindrical roller 33 and the outer circumferential surface of the roller 33 are reciprocated in the grooves 37 formed in the cylinder 31 while being in contact with the end surface thereof, and formed by the cylinder 31 and the roller 33. Plate-shaped vanes 35 for dividing the space into the suction chamber 39 and the compression chamber 41, and springs provided on the rear end of the vanes 35 to press the vanes 35 on the outer circumferential surface of the roller 33. It consists of 43. In addition, the compressor eccentric shaft 21b connected to the other end of the crankshaft 21 is rotatably fitted in the roller 33.

실린더(31)에는 냉매의 흡입구(45)와 토출구(47)가 형성되어 있고, 흡입구(45)에는 흡입 파이프(49)가 천공 설치되는 한편, 토출구(47)에는 토출판(51) 및 토출 파이프(53)가 접속된다.The cylinder 31 is formed with a suction port 45 and a discharge port 47 of the refrigerant, and a suction pipe 49 is perforated in the suction port 45, while the discharge plate 47 and the discharge pipe 51 are formed in the discharge port 47. 53 is connected.

이와 같이, 팽창기부(1)의 선회 스크롤(7)과 압축기부(3)의 롤러(33)는, 팽창기 편심축(21a), 압축기 편심축(21b) 및 크랭크 샤프트(21)에 의해 소정의 회전각도로 연결되어 있다.In this way, the turning scroll 7 of the expander section 1 and the roller 33 of the compressor section 3 are defined by the expander eccentric shaft 21a, the compressor eccentric shaft 21b, and the crank shaft 21. It is connected to the rotation angle.

다음에, 상기한 유체 기계에 작동 유체가 유입되었을 때의 동작에 대해 설명한다.Next, an operation when a working fluid flows into the fluid machine will be described.

우선, 팽창기부(1)의 유입 파이프(15)를 통해 최내주에 형성되는 작동실에 고압의 작동 유체가 유입되면, 작동 유체의 감압 팽창에 의해 선회 스크롤(7)이 중심축(L1)을 중심으로 하여 공전 운동한다. 이 선회 스크롤(7)의 공전 운동에 의해 작동실이 용적을 확대하면서 외주측으로 이동하고, 유출 파이프(19)로부터 감압된 상태로 유출된다. 또한, 선회 스크롤(7)이 공전 운동하면 팽창기 편심축(21a)을 일단부로 하는 크랭크 샤프트(21)가 회전한다.First, when a high-pressure working fluid flows into the operating chamber formed at the innermost circumference through the inlet pipe 15 of the inflator part 1, the turning scroll 7 moves the central axis L1 by the reduced pressure expansion of the working fluid. Orbit around the center. By the revolving movement of the revolving scroll 7, the operating chamber moves to the outer circumferential side while enlarging the volume, and flows out from the outlet pipe 19 in a reduced pressure state. In addition, when the orbiting scroll 7 orbits, the crankshaft 21 which rotates the inflator eccentric shaft 21a one end rotates.

한편, 크랭크 샤프트(21)의 타단부에 배치되는 압축기부(3)에 있어서는, 팽 창기부(1)에 의해 크랭크 샤프트(21)가 회전하면, 압축기 편심축(21b)을 통해 롤러(33)가 실린더(31) 내에서 편심 회전한다. 롤러(33)의 편심 회전에 수반하여, 베인(35)은, 스프링(43)에 의해 롤러(33)의 외주면에 압박되면서 홈(37) 내를 왕복 운동한다.On the other hand, in the compressor part 3 arrange | positioned at the other end of the crankshaft 21, when the crankshaft 21 rotates by the expander part 1, the roller 33 through the compressor eccentric shaft 21b. Rotates eccentrically in the cylinder 31. With the eccentric rotation of the roller 33, the vane 35 reciprocates in the groove 37 while being pressed against the outer circumferential surface of the roller 33 by the spring 43.

실린더(31) 내에서 베인(35)에 의해 구획된 2개의 작동실, 즉 흡입실(39)과 압축실(41)은 롤러(33)의 편심 회전에 수반하여 용적이 변화된다. 흡입 파이프(49)를 통해 저압의 작동 유체가 흡입실(39) 내에 흡입되면 흡입실(39)은 용적의 감소에 수반하여, 소정의 압력까지 압축된다. 압축된 작동 유체는 토출판(51)을 통해 토출 파이프(53)로부터 외부로 토출된다.The two working chambers defined by the vanes 35 in the cylinder 31, that is, the suction chamber 39 and the compression chamber 41, change in volume with eccentric rotation of the roller 33. When a low pressure working fluid is sucked into the suction chamber 39 through the suction pipe 49, the suction chamber 39 is compressed to a predetermined pressure with a decrease in volume. The compressed working fluid is discharged from the discharge pipe 53 to the outside through the discharge plate 51.

본 실시 형태의 유체 기계는, 팽창기부(1)에 있어서 작동 유체가 팽창할 때에 발생하는 팽창 에너지를 이용하여 압축기부(3)를 구동시키고, 이 구동하는 압축기부(3)에 있어서 작동 유체를 압축시키기 위해 전동기 등을 이용하지 않고 작동 유체를 팽창, 압축시킬 수 있다.The fluid machine of this embodiment drives the compressor part 3 using the expansion energy which arises when the working fluid expands in the expander part 1, and operates the working fluid in the compressor part 3 which drives this. The working fluid can be expanded and compressed without using an electric motor or the like to compress it.

다음에, 상기한 유체 기계를 구비한 냉동 사이클의 구성 및 동작에 대해 도2 및 도3을 이용하여 설명한다.Next, the configuration and operation of the refrigeration cycle with the fluid machine described above will be described with reference to Figs.

본 실시 형태의 냉동 사이클은, 압축 장치(61), 방열기(가스 쿨러)(63), 유체 기계(65), 증발기(67), 팽창 밸브(69)를 각각 냉매 배관으로 접속하여 구성된다. 압축 장치(61)는 밀폐 용기 내에 주 압축기(71)와 전동기(73)를 수납하여 구성된다. 유체 기계(65)는 팽창기부(1)와 압축기부(3)(부 압축기라고도 함)와의 사이에 증발기(67)가 접속된다. 팽창 밸브(69)는, 팽창기부(1)와 증발기(67)를 접속 하는 경로를 바이패스하는 바이패스 경로에 배치된다. 또한, 팽창 밸브(69)는 사이클의 운전 조건 변화시의 유량(압력) 조정 등을 행하는 것 이외에는 폐쇄하고 있다.The refrigeration cycle of this embodiment is comprised by connecting the compression apparatus 61, the radiator (gas cooler) 63, the fluid machine 65, the evaporator 67, and the expansion valve 69, respectively, with refrigerant piping. The compression apparatus 61 is comprised by accommodating the main compressor 71 and the electric motor 73 in a sealed container. In the fluid machine 65, an evaporator 67 is connected between the expander section 1 and the compressor section 3 (also called a subcompressor). The expansion valve 69 is disposed in a bypass path that bypasses the path connecting the inflator portion 1 and the evaporator 67. In addition, the expansion valve 69 is closed except for adjusting flow rate (pressure) when the operating condition of the cycle changes.

주 압축기(71)에 있어서 압축된 고온ㆍ고압 냉매(도3의 점 C의 상태)는 압축 장치(61)의 토출구로부터 토출되고, 방열기(63)를 통과하여 방열에 의해 감온된 후(도3의 점 D), 유입 파이프(15)를 통해 유체 기계(65)의 팽창기부(1)에 들어간다. 팽창기부(1)에 유입된 냉매는, 팽창 과정에 있어서 팽창 에너지를 기계 에너지로 변환하여 압축기부(3)를 구동시키고, 유출 파이프(19)로부터 저온ㆍ저압의 기액 이상 냉매(도3의 점 E)로 되어 토출된다.After the high temperature / high pressure refrigerant (state of point C in FIG. 3) compressed in the main compressor 71 is discharged from the discharge port of the compression device 61, passes through the radiator 63, and is cooled by heat radiation (FIG. 3). Point D), enters the inflator portion 1 of the fluid machine 65 via the inlet pipe 15. The refrigerant introduced into the expander section 1 converts the expansion energy into mechanical energy in the expansion process to drive the compressor section 3, and the low-temperature / low pressure gas-liquid refrigerant from the outlet pipe 19 (dotted point in Fig. 3). E) and discharged.

팽창기부(1)로부터 토출된 냉매는, 증발기(67)에 들어가 흡열에 의해 가스화된 후, 유체 기계(65)의 압축기부(3)에 흡입 파이프(49)를 통해 흡입된다(도3의 점 A). 압축기부(3)에 유입된 냉매는 약간 승압되고, 토출 파이프(53)를 통해 토출된다(도3의 점 B). 압축기부(3)로부터 토출된 가스 냉매는 주 압축기(71)로 복귀되어 다시 압축되고, 고온ㆍ고압의 가스 냉매로 된다. 이상의 사이클이 반복되어 냉동 작용을 이룬다.The refrigerant discharged from the expander section 1 enters the evaporator 67 and gasifies by endotherm, and is then sucked into the compressor section 3 of the fluid machine 65 through the suction pipe 49 (dot in Fig. 3). A). The refrigerant flowing into the compressor section 3 is slightly boosted and discharged through the discharge pipe 53 (point B in Fig. 3). The gas refrigerant discharged from the compressor unit 3 is returned to the main compressor 71 and compressed again to become a high temperature and high pressure gas refrigerant. The above cycle is repeated to achieve the freezing action.

이와 같이 본 실시 형태의 유체 기계(65)를 냉동 사이클에 이용한 경우, 팽창기부(1)의 팽창 에너지를 동력으로서 회수하고, 이 회수된 동력을 압축기부(3)의 구동원으로서, 압축 공정의 일부(도3의 AB 사이)에 이용할 수 있기 때문에, 그만큼, 주 압축기(71)에 있어서의 작업량을 저감할 수가 있어, 냉동 사이클의 COP를 향상시킬 수 있다.Thus, when the fluid machine 65 of this embodiment is used for a refrigeration cycle, the expansion energy of the inflator part 1 is recovered as a power, and this recovered power is used as a driving source of the compressor part 3 to form part of the compression process. Since it can be used for (between AB in FIG. 3), the amount of work in the main compressor 71 can be reduced by that amount, and the COP of the refrigerating cycle can be improved.

또한, 본 실시 형태에서는, 냉동 사이클의 냉매로서 이산화탄소를 이용하고 있지만, 프론계의 냉매에 있어서도, 이산화탄소의 개선 비율 정도는 아니지만, COP의 향상을 도모할 수 있다.In addition, although carbon dioxide is used as a refrigerant | coolant of a refrigerating cycle in this embodiment, even if it is not about the improvement rate of carbon dioxide in a fron system refrigerant | coolant, COP can be improved.

다음에, 상기한 냉동 사이클의 기동시의 동작에 대해 상세하게 설명한다.Next, the operation at the start of the above-mentioned refrigeration cycle will be described in detail.

냉동 사이클의 기동 직전은 사이클 내의 압력이 거의 일정한 균형 압력으로 되어 있고, 이 압력적으로 균형된 상태로부터 주 압축기(71)의 운전을 개시하여 냉동 사이클을 기동시킨다.Just before the start of the refrigeration cycle, the pressure in the cycle is at a substantially constant balance pressure, and the operation of the main compressor 71 is started from this pressure balanced state to start the refrigeration cycle.

우선, 주 압축기(71)의 운전 개시와 동시에 팽창 밸브(69)를 폐쇄한다. 이것에 의해, 주 압축기(71)의 회전수의 상승과 함께 주 압축기(71)의 흡입측 압력이 저하되고, 토출측 압력이 상승한다. 그리고, 압력이 상승한 고압 냉매가 방열기(63)를 경유하고, 유입 파이프(15)를 통해 팽창기부(1)의 최내주의 작동실(도4의 부호 71a)에 도달한다. 이때 최내주의 작동실의 주위의 작동실은 정지시의 밸런스 압력의 상태로 유지되어 있기 때문에, 작동실 사이의 압력차에 의해 선회 스크롤(7)에는 크랭크 샤프트(21)의 중심축(L1)에 대한 직경 방향력이 발생하고, 회전 토크가 발생한다.First, the expansion valve 69 is closed simultaneously with the start of the operation of the main compressor 71. As a result, the suction side pressure of the main compressor 71 decreases with the increase in the rotational speed of the main compressor 71, and the discharge side pressure increases. Then, the high-pressure refrigerant having risen in pressure passes through the radiator 63 and reaches the innermost inner working chamber (reference numeral 71a in FIG. 4) through the inflow pipe 15. At this time, since the operating chamber around the innermost operating chamber is maintained at the state of the balance pressure at the time of stopping, the turning scroll 7 is connected to the central axis L1 of the crank shaft 21 due to the pressure difference between the operating chambers. Radial force is generated, and rotational torque is generated.

이 기동시의 회전 토크(기동 토크)가 유체 기계(65)의 팽창기부(1)나 압축기부(3)의 각 미끄럼 이동부에 있어서의 정지 마찰력을 상회하면, 크랭크 샤프트(21)는 회전을 개시한다. 여기서, 정지시의 선회 스크롤(7)의 회전 위치에 따라서 작동실의 크기는 결정되고, 특히 흡입구(13)에 연통하는 최내주의 작동실(71a)은 그 용적이 클수록, 냉매의 직경 방향에 걸리는 힘이 커지고, 그 결과, 기동 토크가 증 가한다. 이로 인해, 최내주의 작동실(71a)은 흡입구(13)에 연통하고, 또한 각 미끄럼 이동부의 정지 마찰력을 상회하는 데 충분한 기동 토크를 발생시키기 위해, 정지시에 있어서 소정의 용적이 확보되어 있을 필요가 있다.When the starting torque (starting torque) exceeds the static frictional force in the inflator 1 of the fluid machine 65 and the sliding parts of the compressor 3, the crankshaft 21 stops rotating. To start. Here, the size of the operating chamber is determined according to the rotational position of the swinging scroll 7 at the time of stopping, and in particular, the innermost operating chamber 71a communicating with the suction port 13 has a larger volume, which is in the radial direction of the refrigerant. The applied force increases, and as a result, the starting torque increases. For this reason, in order to generate | occur | produce starting torque sufficient to communicate with the suction port 13, and to exceed the static frictional force of each sliding part, the predetermined | prescribed volume may be ensured at the time of stop. There is a need.

한편, 주 압축기(71)의 흡입측 압력이 저하됨으로써, 유체 기계(65)의 압축기부(3)의 압축실(41)과 이것에 연통하는 공간의 압력이 저하된다. 이때, 압축기부(3)의 흡입실(39)은 정지시의 균형 압력의 상태로 유지되어 있기 때문에, 흡입실(39)과 압축실(41)과의 양 작동실 사이에는 압력차가 발생한다. 이 압력차에 의해 흡입실(39)의 용적이 최대로 되는 회전 위치까지 롤러(33)가 이동하고, 동시에 크랭크 샤프트(21)에는 회전 토크가 발생한다. 이 회전 토크가 걸리는 방향은 팽창기부(1)의 회전 방향과 동일하기 때문에, 유체 기계(65)의 기동시의 회전 토크는 증가하는 것이 된다.On the other hand, when the suction side pressure of the main compressor 71 decreases, the pressure of the compression chamber 41 of the compressor part 3 of the fluid machine 65 and the space which communicates with this falls. At this time, since the suction chamber 39 of the compressor part 3 is maintained in the state of the balance pressure at the time of stop, the pressure difference generate | occur | produces between both the operation chambers of the suction chamber 39 and the compression chamber 41. FIG. Due to this pressure difference, the roller 33 moves to the rotation position where the volume of the suction chamber 39 becomes the maximum, and rotational torque is generated in the crankshaft 21 at the same time. Since the direction in which this rotation torque is applied is the same as the rotation direction of the expander part 1, the rotation torque at the time of starting of the fluid machine 65 will increase.

이와 같이, 본 냉동 사이클의 유체 기계(65)는, 기동시에 있어서 선회 스크롤(7) 및 롤러(33)가 소정의 회전 위치에 정지하고 있으면, 팽창기부(1) 및 압축기부(3)의 각각으로부터 기동 토크가 발생한다. 즉, 유체 기계(65)는, 그 정지시에 있어서, 다음의 기동시에 구비하여, 기동 토크가 정지 마찰력을 상회하는 위치에 선회 스크롤(7) 및 롤러(33)를 상시 정지시켜 둘 필요가 있다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 팽창기부(1)와 압축기부(3)와의 사이의 회전 각도를 규정하기 위해, 크랭크 샤프트(21)의 중심축(L1)에 대해 팽창기 편심축(21a) 및 압축기 편심축(21b)의 회전 위상을 규정하고 있다.In this way, the fluid machine 65 of the present refrigeration cycle, when the turning scroll 7 and the roller 33 are stopped at a predetermined rotational position at the time of starting, respectively, the inflator portion 1 and the compressor portion 3, respectively. Starting torque is generated. That is, the fluid machine 65 should be provided at the next start-up at the time of its stop, and should always stop the turning scroll 7 and the roller 33 at a position where the starting torque exceeds the static frictional force. . Therefore, in this embodiment, in order to define the rotation angle between the inflator part 1 and the compressor part 3, the inflator eccentric shaft 21a and the compressor with respect to the central axis L1 of the crankshaft 21 are therefore. The rotational phase of the eccentric shaft 21b is defined.

여기서, 유체 기계(65)의 정지시의 압축기부(3)에 착안하면, 압축기부(3)의 롤러(33)는 베인(35)을 통해 스프링(43)에 의한 압박력을 항상 받고 있다. 이로 인해, 유체 기계(65)가 정지하면, 롤러(33)는 스프링(43)의 압박에 의해, 스프링 전체 길이가 최대로 되는 회전 위치(베인 하사점)까지 이동하여 정지한다. 즉, 롤러(33)는, 흡입실(39)과 압축실(41)이 거의 동일한 용적으로 되는 위치에 정지하는 것이 된다. 이로 인해, 롤러(33)가 베인 하사점의 위치로부터 냉동 사이클을 기동시키면, 압축기부(3)의 토출측 압력이 저하되어 흡입실(39)과 압축실(41)과의 사이에 압력차를 발생하고, 롤러(33)는 흡입실(39)의 용적이 최대로 되는 회전 위치까지 이동하는 것으로부터, 이 롤러(33)의 이동시에 기동 토크를 얻을 수 있다.Here, when focusing on the compressor part 3 at the time of the stop of the fluid machine 65, the roller 33 of the compressor part 3 always receives the pressing force by the spring 43 via the vane 35. As shown in FIG. For this reason, when the fluid machine 65 stops, the roller 33 moves to the rotation position (vane bottom dead center) which becomes the maximum length of a spring by the press of the spring 43, and stops. That is, the roller 33 stops at the position where the suction chamber 39 and the compression chamber 41 become substantially the same volume. For this reason, when the roller 33 starts a refrigerating cycle from the position of vane bottom dead center, the discharge side pressure of the compressor part 3 will fall, and a pressure difference will generate | occur | produce between the suction chamber 39 and the compression chamber 41. FIG. Then, the roller 33 moves to the rotational position where the volume of the suction chamber 39 is maximized, so that starting torque can be obtained at the time of movement of the roller 33.

이상의 점으로부터, 본 실시 형태에서는, 압축기부(3)가, 베인 하사점으로 되는 롤러(33)의 회전 위치일 때, 팽창기부(1)에 의해 발생하는 회전 토크가 최대로 되도록 선회 스크롤(7)의 회전 위치를 규정하고 있고, 구체적으로는, 팽창기부(1)의 유입구에 연통하는 최내주의 작동실(71a)의 용적이 최대로 되도록 팽창기 편심축(21a)의 회전 위치를 결정하고 있다.In view of the above, in this embodiment, when the compressor part 3 is the rotation position of the roller 33 which becomes a vane bottom dead center, the turning scroll 7 so that the rotation torque which the inflator part 1 may raise may become the maximum. ), And specifically, the rotational position of the inflator eccentric shaft 21a is determined so that the volume of the innermost working chamber 71a communicating with the inlet of the inflator 1 is maximized. .

도5에 크랭크각마다의 선회 스크롤(7)과 베인 위치 및 기동 토크의 관계의 일례를 나타내지만, 팽창기부(1)에 있어서는 흡입구(13)에 연통한 최내주의 작동실(71a)의 용적이 클수록 기동 토크는 크고, 그만큼 유체 기계는 기동하기 쉬워진다. 그로 인해 본 실시 형태의 유체 기계에서는, 팽창기부(1)의 흡입구(13)에 연통하는 최내주의 작동실(71a)의 용적이 최대로 될 때의 크랭크각과, 압축기부(3)의 베인 하사점으로 될 때의 크랭크각이 일치하도록, 팽창기 편심축(21a) 및 압축기 편심축(21b)을 크랭크 샤프트(21)의 중심축(L1)에 대해 소정의 위상으로 배치한다. 이것에 의해 선회 스크롤(7)은 유체 기계(65)의 정지시에 반드시 흡입구(13)에 연통하는 최내주의 작동실(71a)의 용적이 최대로 되는 회전 위치에 정지하고, 주 압축기(71)의 시동 후에는, 흡입구(13)에 연통하는 최내주의 작동실에 고압 냉매가 유입되도록 되어, 팽창기부(1)가 발생할 수 있는 최대의 기동 토크를 얻을 수 있다.Although an example of the relationship between the turning scroll 7 for each crank angle, vane position, and starting torque is shown in FIG. 5, in the inflator part 1, the volume of the innermost working chamber 71a which communicated with the suction port 13 is shown. The larger the starting torque is, the easier the fluid machine is to start. Therefore, in the fluid machine of this embodiment, the crank angle when the volume of the innermost circumference operation chamber 71a which communicates with the suction port 13 of the inflator part 1 becomes the maximum, and the vane lower thread of the compressor part 3 is lowered. The expander eccentric shaft 21a and the compressor eccentric shaft 21b are arranged in a predetermined phase with respect to the central axis L1 of the crank shaft 21 so that the crank angle at the point becomes the point. As a result, the turning scroll 7 stops at the rotational position at which the volume of the innermost operating chamber 71a which always communicates with the suction port 13 at the time of stopping the fluid machine 65 becomes the maximum, and the main compressor 71 ), The high-pressure refrigerant is introduced into the operating chamber of the innermost circumference communicating with the suction port 13, so that the maximum starting torque that the inflator section 1 can generate can be obtained.

또한, 일반적으로, 스크롤식 팽창기부의 최내주의 작동실(71a)은 흡입구(13)에 연통하기 시작한 후 작동실을 끝까지 폐쇄하기까지의 동안, 용적을 연속적으로 증가시키지만, 작동실을 끝까지 폐쇄한 직후에는 최내주의 작동실은 더 내주측에 형성되는 작동실로 이동하기 때문에, 용적이 급격하게 작아진다. 그로 인해, 정지시의 선회 스크롤(7)의 회전 위치가, 롤러(33)의 압박에 의한 스프링 길이 최대의 위치에 대해 어긋남을 발생하면, 작동실이 끝까지 폐쇄한 직후의 상태로 될 우려가 있다. 이 경우, 팽창기부(1)가 발생하는 기동 토크는 가장 작은 상태로 되어, 유체 기계를 구동시킬 수 없을 우려가 있다.Further, generally, the innermost operating chamber 71a of the scroll expander portion continuously increases in volume while starting to communicate with the inlet 13 and closing the operating chamber to the end, but closes the operating chamber to the end. Immediately after this, the innermost working chamber moves to the working chamber formed on the inner circumferential side, so that the volume is drastically small. Therefore, when the rotational position of the turning scroll 7 at the time of stop | deviation produces a shift | deviation with respect to the position of the maximum spring length by the press of the roller 33, there exists a possibility that it may be in the state just after the operation chamber is closed to the end. . In this case, the starting torque generated by the inflator section 1 is in the smallest state, and there is a fear that the fluid machine cannot be driven.

이것을 방지하기 위해, 선회 스크롤(7)의 정지시의 회전 위치(크랭크각)는 작동실이 끝가지 폐쇄하게 되는 회전 위치보다도 약간 전방으로 어긋나 있었던 쪽이 좋고, 예를 들어 베인 하사점에 대해, 팽창기부(1)의 흡입구(13)에 연통하는 작동실의 용적이 최대로 되는 회전 위치를 한도로 하여, 이 회전 위치로부터 -45도까지의 각도 범위에, 팽창기 편심축(21a)을 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 정지시의 크랭크 샤프트(21)의 회전 위치가 베인 하사점으로부터 어긋나도, 기동 토크의 저하를 방지하여, 안정된 기동을 행할 수 있다.In order to prevent this, the rotational position (crank angle) at the time of the stop of the turning scroll 7 may have shifted slightly forward than the rotational position at which the operation chamber is closed at the end, for example, inflation with respect to the vane bottom dead center. It is preferable to arrange the inflator eccentric shaft 21a in an angular range from this rotation position to -45 degrees to the limit of the rotational position at which the volume of the operating chamber communicating with the suction port 13 of the base 1 is the maximum. desirable. Thereby, even if the rotation position of the crankshaft 21 at the time of a shift | deviates from the vane bottom dead center, the fall of starting torque can be prevented and a stable starting can be performed.

이상 서술한 바와 같이, 본 실시 형태의 유체 기계에 따르면, 팽창기부(1)에 스크롤형 팽창기를, 압축기부(3)에 롤링 피스톤형 로터리 압축기를 구비하고, 롤링 피스톤형 압축기부의 롤러(33)를 베인(35)을 통해 스프링(43)에 의해 압박함으로써, 정지시의 크랭크 샤프트(21)의 회전 위치를 항상 거의 동일하게 할 수 있고, 또한, 그 회전 위치에서 팽창기부(1)에 의해 발생하는 기동 토크를 거의 최대로 할 수 있기 때문에, 예를 들어 보조 모터를 설치하지 않아도 항상 안정된 기동을 실현할 수 있어, 냉동 사이클의 신뢰성을 높이고, 효율적인 팽창 에너지 회수를 실현할 수 있다. 또한, 유체 기계에 있어서 보조 모터 등의 기동 수단을 특별히 설치할 필요가 없기 때문에, 기기의 비용 저하에 기여할 수 있다.As mentioned above, according to the fluid machine of this embodiment, the expander part 1 is equipped with the scroll type expander, and the compressor part 3 is provided with the rolling piston type rotary compressor, and the roller 33 of the rolling piston type compressor part is provided. ) By pressing the spring 43 through the vanes 35, the rotational position of the crankshaft 21 at the time of stationary can always be substantially the same, and also by the inflator section 1 at that rotational position. Since the generated starting torque can be made almost maximum, stable starting can always be realized, for example, without providing an auxiliary motor, thereby improving the reliability of the refrigerating cycle and achieving efficient expansion energy recovery. In addition, since it is not necessary to particularly provide starting means such as an auxiliary motor in a fluid machine, it can contribute to the cost reduction of an apparatus.

본 발명에 따르면, 팽창기부와 압축기부를 갖는 유체 기계에 있어서 보조 모터를 이용하지 않고 안정된 기동을 실현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to realize stable startup without using an auxiliary motor in a fluid machine having an inflator section and a compressor section.

Claims (3)

팽창기부와 압축기부가 용기 내에 수납되고, 상기 팽창기부에서 유체를 팽창시켜 상기 팽창기부를 구동시키고, 상기 팽창기부의 구동력에 의해 상기 압축기부를 구동시키는 용적형 유체 기계에 있어서,An inflator portion and a compressor portion housed in a container, inflating fluid in the inflator portion to drive the inflator portion, and the volumetric fluid machine for driving the compressor portion by a driving force of the inflator portion, 상기 팽창기부는, 각각 판재에 소용돌이형의 날개가 직립하여 형성되고, 서로 맞물려 복수의 작동실을 형성하는 고정 스크롤 및 선회 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 중앙부에 개방하는 상기 유체의 유입구와, 상기 고정 스크롤의 외주부에 개방하는 상기 유체의 토출구와, 상기 선회 스크롤과 연결하는 제1 편심축부를 구비한 스크롤형 팽창기부이고,Each of the inflator is formed by a spiral wing is upright in the plate, the fixed scroll and the swing scroll to form a plurality of operating chambers to interlock with each other, the inlet of the fluid opening in the center of the fixed scroll, and the fixed A scroll expander portion having a discharge port of the fluid opening to an outer circumference of a scroll, and a first eccentric shaft portion connected to the swing scroll; 상기 압축기부는, 실린더와, 상기 실린더의 양단부를 폐색하는 폐색판과, 상기 실린더의 내측에서 편심 회전하는 원통형의 롤러와, 상기 롤러의 외주면에 접하여 상기 실린더와 상기 롤러와 상기 폐색판에 의해 형성되는 공간을 구획하는 베인부와, 상기 베인부를 압박하여 상기 롤러에 압박하는 스프링과, 상기 롤러에 연결하는 제2 편심축부를 구비한 롤링 피스톤형 압축기부이고,The compressor unit is formed by a cylinder, a blocking plate for closing both ends of the cylinder, a cylindrical roller eccentrically rotating inside the cylinder, and the cylinder, the roller and the blocking plate in contact with an outer circumferential surface of the roller. It is a rolling piston type compressor part which has the vane part which partitions a space, the spring which presses the said vane part, and presses it to the said roller, and the 2nd eccentric shaft part connected to the said roller, 상기 제1 편심축부와 상기 제2 편심축부는 주축에 연결되고, 상기 스프링이 가장 신장했을 때의 상기 롤러의 회전 위치에 대해, 상기 선회 스크롤의 회전 위치는, 상기 유입구에 연통하는 상기 작동실의 용적이 최대로 되는 회전 위치를 한도로 하여 상기 회전 위치로부터 -45도까지의 범위로 되도록, 상기 제1 편심축부와 상기 제2 편심축부와의 사이에 위상차를 형성하는 것을 특징으로 하는 용적형 유체 기계.The first eccentric shaft portion and the second eccentric shaft portion are connected to the main shaft, and with respect to the rotational position of the roller when the spring is most extended, the rotational position of the pivoting scroll of the operating chamber communicates with the inlet. A volumetric fluid characterized by forming a phase difference between the first eccentric shaft portion and the second eccentric shaft portion so that the volume is in a range from the rotation position to -45 degrees with the maximum rotational position as a limit. machine. 제1항에 있어서, 상기 제1 편심축부와 상기 제2 편심축부와의 위상차는, 상기 스프링이 가장 신장했을 때의 상기 롤러의 회전 위치에 대해, 상기 선회 스크롤의 회전 위치가 상기 유입구에 연통하는 상기 작동실의 용적이 최대로 되는 회전 위치로 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 용적형 유체 기계.The phase difference between the first eccentric shaft portion and the second eccentric shaft portion is such that the rotational position of the pivoting scroll communicates with the inlet port with respect to the rotational position of the roller when the spring is most extended. A volumetric fluid machine, characterized in that it is set such that the volume of said operating chamber is at the maximum rotational position. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체가 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 용적형 유체 기계.3. The volumetric fluid machine of claim 1 or 2, wherein the fluid is carbon dioxide.
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