WO2013084618A1 - スクロール膨張機 - Google Patents

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WO2013084618A1
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expansion
suction
valve
sub
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耕二郎 田丸
井口　雅夫
英文 森
榎島　史修
裕之 武井
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Toyota Industries Corp
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Toyota Industries Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/0207—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F01C1/0215—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C20/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines
    • F01C20/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by using valves for controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Definitions

  • the present invention relates to a variable-capacity scroll expander, and in particular, to a type in which the two expansion chambers have different suction volumes.
  • the scroll expander is used to expand the refrigerant in the Rankine cycle or the like, sucks the refrigerant from the suction port, expands it in the expansion chamber, and discharges it from the discharge port.
  • the variable capacity type includes a sub suction port as a suction port in addition to the main suction port, and changes the capacity by opening and closing the sub suction port.
  • Patent Document 1 An example of a scroll expander having a plurality of sub suction ports and changing the capacity in multiple stages is described in Patent Document 1.
  • Patent Documents 2 and 3 describe examples of scroll compressors that change capacity by opening and closing a plurality of bypass ports.
  • the ratio of the discharge volume to the suction volume can be designed for each expansion chamber.
  • the discharge volumes of the two expansion chambers may be different from each other.
  • the volume ratio can be kept the same.
  • An example of such a configuration relates to a scroll compressor, but is described in Patent Document 4.
  • the fluid in the expansion chamber acts in the direction of peeling the movable scroll due to the pressure. Therefore, in order to properly expand the fluid in the expansion chamber, it is necessary to apply a back pressure of an appropriate magnitude from the side of the movable scroll opposite to the expansion chamber.
  • the appropriate back pressure is determined by the equivalent load and the load point determined by the pressure distribution in the expansion chamber.
  • the load point is away from the center of the fixed scroll, the moment for peeling the movable scroll increases, so that a larger back pressure is required than when the load point is at the center of the fixed scroll. Therefore, when the suction volumes of the two expansion chambers are different, the degree of unbalance, which is the ratio of the suction volumes, is important as an appropriate back pressure index.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a scroll expander that can reduce the required back pressure and improve the efficiency of the expander.
  • a scroll expander includes at least one expansion chamber, a main suction port provided in common to the two expansion chambers, and at least one expansion chamber.
  • a scroll expander that includes two sub-suction ports and a sub-port valve that opens and closes the sub-suction port, and the sub-port valve opens and closes to change the suction volume of the corresponding expansion chamber.
  • the subport valve In at least one opening / closing operation of the subport valve, When opening the subport valve, open the subport valve provided in the smaller one of the two expansion chambers just before the opening / closing operation, When closing the subport valve, the subport valve provided on the larger one of the two expansion chambers immediately before the opening / closing operation is closed.
  • the two expansion chambers may have different suction volumes. Regardless of whether the subport valve is open or closed, the two expansion chambers may have different suction volumes.
  • opening / closing operation of all sub-port valves When opening the subport valve, open the subport valve provided in the smaller one of the two expansion chambers just before the opening / closing operation, When closing the subport valve, the subport valve provided on the larger one of the two expansion chambers immediately before the opening / closing operation may be closed.
  • Each of the two expansion chambers may include at least one sub suction port.
  • Each of the two expansion chambers may include a plurality of sub suction ports. With all the subport valves closed, the two expansion chambers may have an equal expansion ratio.
  • the degree of unbalance between the suction volumes in the two expansion chambers can be kept relatively small, the required back pressure can be reduced, and the expander efficiency can be improved.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • 3 is a diagram showing a state in which the movable scroll is in a position different from that in FIG. 3 in the cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • 3 is a figure which shows the specific example of the control regarding the suction
  • FIG. 3 shows the structure which provided multiple subport valves in each expansion chamber.
  • FIG. 1 shows a configuration of a Rankine cycle R including an expander 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Rankine cycle R is mounted on a vehicle, for example.
  • the expander 100 is a scroll-type variable capacity expander, and sucks, expands and discharges the refrigerant flowing through the Rankine cycle R.
  • the Rankine cycle R forms a circulation path that connects the pump 1, the boiler 2, the expander 100, and the condenser 3 in this order in an annular manner, and a refrigerant as a working fluid flows therethrough.
  • the pump 1 is driven by a motor 4 to pump a liquid refrigerant to the boiler 2.
  • the boiler 2 heats the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant sent by the pump 1 and the exhaust gas of the exhaust system 6 of the engine 5 of the vehicle.
  • the expander 100 expands the high-temperature and high-pressure refrigerant after being heated by the boiler 2 in the inside thereof, thereby taking out the rotational driving force.
  • This rotational driving force is transmitted to the engine 5 through the power transmission mechanism 7 and assists the rotational driving force of the engine 5.
  • the power transmission mechanism 7 is constituted by a pulley and a belt, for example.
  • the condenser 3 circulates the refrigerant discharged from the expander 100 and exchanges heat with the air around the condenser 3 to cool and condense the refrigerant.
  • the pump 1 pumps the condensed liquid refrigerant again and circulates the Rankine cycle R.
  • FIG. 2 shows the configuration of the expander 100.
  • the expander 100 includes an expansion unit 101 and a power generation unit 102.
  • the expander 100 includes an expansion unit housing 10 that forms a housing of the expansion unit 101 and a power generation unit housing 20 that forms a housing of the power generation unit 102.
  • the expansion part housing 10 includes a first expansion part housing 10a and a second expansion part housing 10b. The first expansion section housing 10a and the power generation section housing 20 are connected to both sides of the second expansion section housing 10b.
  • the inflating part 101 has a fixed scroll 11 inside the first inflating part housing 10a.
  • the fixed scroll 11 is fixed to the first expansion portion housing 10a.
  • the fixed scroll 11 is formed by a plate-like substrate 11a and a spiral wall 11b.
  • the spiral wall 11b is formed in a spiral shape on the substrate 11a and protrudes in the direction from the substrate 11a toward the second expansion portion housing 10b.
  • the inflating portion 101 has a movable scroll 12 so as to face the fixed scroll 11 from the inside of the second inflating portion housing 10b to the inside of the first inflating portion housing 10a.
  • the movable scroll 12 is disposed on the second expansion portion housing 10b side with respect to the fixed scroll 11, and is formed by a substrate 12a disposed substantially parallel to the substrate 11a of the fixed scroll 11 and a spiral wall 12b.
  • the spiral wall 12 b is formed in a spiral shape on the substrate 12 a and protrudes from the substrate 12 a toward the substrate 11 a of the fixed scroll 11.
  • the cylindrical shaft support part 12d protrudes and is formed in the opposite side to the spiral wall 12b from the board
  • the movable scroll 12 is arranged such that the spiral wall 12b is fitted between the spiral walls 11b of the fixed scroll 11.
  • the spiral wall 12 b of the movable scroll 12 can form a crescent-shaped expansion chamber 40 that is a closed space by contacting the spiral wall 11 b of the fixed scroll 11.
  • a suction chamber 10 c is formed on the opposite side of the movable scroll 12 with respect to the fixed scroll 11 inside the first expansion portion housing 10 a.
  • the suction chamber 10c communicates with the outside of the expander 100 via a suction passage 10d that penetrates the first expansion portion housing 10a.
  • a discharge passage 10e extending through the outermost portion of the spiral wall 11b and the first expansion portion housing 10a is formed in the first expansion portion housing 10a and the spiral wall 11b.
  • the expansion chamber 40 communicates with the outside of the expander 100 via the discharge passage 10e.
  • the discharge passage 10e is actually located at a position that does not appear in the cross section of FIG. 2 (see FIGS. 3 and 4), but is shown as being located at a position passing through this cross section for convenience of explanation.
  • the inflating portion 101 has a drive shaft 13 on the shaft support portion 12d side of the movable scroll 12.
  • the drive shaft 13 includes a diameter-expanded portion 13b that is rotatably supported by a bearing 14 in the second expansion portion housing 10b, a main shaft portion 13a that extends from the diameter-expanded portion 13b toward the power generation unit housing 20, and a diameter-expanded portion 13b.
  • an eccentric shaft portion 13c extending into the shaft support portion 12d of the movable scroll 12 from the same.
  • the main shaft portion 13a, the enlarged diameter portion 13b, and the eccentric shaft portion 13c are all substantially cylindrical, and the central axis of the main shaft portion 13a and the central axis of the enlarged diameter portion 13b are on the same straight line. Further, the central axis of the eccentric shaft portion 13c is arranged at a position that is parallel to the central axes of the main shaft portion 13a and the enlarged diameter portion 13b but not on the same straight line. That is, the central axis of the eccentric shaft portion 13c is eccentric.
  • the eccentric shaft portion 13c is rotatably fitted to the shaft support portion 12d via the bush 15 and the outer peripheral bearing 16 thereof.
  • the eccentric shaft portion 13c can rotate so as to turn around the central axes of the main shaft portion 13a and the enlarged diameter portion 13b.
  • the movable scroll 12 revolves around the central axes of the main shaft portion 13a and the enlarged diameter portion 13b, thereby moving the main shaft portion 13a and the enlarged diameter portion 13b around the central axis via the eccentric shaft portion 13c. Can be rotated. Further, when the movable scroll 12 revolves, the expansion chamber 40 is formed so as to communicate with the main suction port 30, and is then isolated from the main suction port 30 and moved to the peripheral edge of the substrate 11 a of the fixed scroll 11. Increase.
  • An end portion of the main shaft portion 13a is rotatably supported by a bearing 20b provided in the power generation unit housing 20, and further protrudes from the power generation unit housing 20 and is connected to a pulley (see FIG. 1) of the power transmission mechanism 7. .
  • a rotor 21 is provided around the main shaft portion 13a, and is fixed so as to rotate integrally with the main shaft portion 13a.
  • a stator 22 having a coil 22 a is fixed to the inner peripheral surface of the power generation unit housing 20 so as to surround the rotor 21.
  • the power generation unit housing 20, the main shaft portion 13a, the rotor 21, and the stator 22 constitute a power generation unit 102.
  • the power generation unit 102 is a coil of the stator 22 by rotating the main shaft portion 13a and rotating the rotor 21. A current can be generated in 22a.
  • FIG. 3 and 4 are sectional views taken along line III-III in FIG. 3 and FIG. 4 are different in the position of the movable scroll 12 and are not necessarily aligned with the position of the movable scroll 12 in FIG.
  • the substrate 11a of the fixed scroll 11 is formed with a single main suction port 30 and a plurality of sub suction ports 31a and 31b as suction ports for communicating the suction chamber 10c and the expansion chamber 40.
  • the main suction port 30 is provided, for example, through the center of the substrate 11a.
  • the main suction port 30 is always open at least during the expansion operation of the expander 100.
  • At least two expansion chambers 40 are defined by the fixed scroll 11 and the movable scroll 12. Some of these expansion chambers 40 can be regarded as having the same expansion chamber in different phases during the expansion stroke. For example, in FIG. 3, two expansion chambers 40a corresponding to the sub suction ports 31a and two expansion chambers 40b corresponding to the sub suction ports 31b are formed.
  • the main suction port 30 is provided in common for both expansion chambers.
  • the sub suction ports 31a and 31b are respectively provided with corresponding sub port valves (not shown), and the sub suction ports 31a and 31b are opened and closed by opening and closing these sub port valves.
  • the sub suction port 31a is a first sub suction port
  • the sub suction port 31b is a second sub suction port
  • the sub port valve of the sub suction port 31a is a first sub port valve
  • the sub suction port 31b This subport valve is defined as a second subport valve.
  • All the subport valves are connected to the ECU 8 (FIG. 1) and open and close in response to a control signal from the ECU 8.
  • the specific configuration of the subport valve is not particularly shown, but those skilled in the art can configure an appropriate subport valve using a known technique.
  • a subport valve as described in Patent Documents 1 to 3 may be used.
  • FIG. 3 shows a state in which the outer one of the expansion chambers 40a (that is, the most advanced phase in the expansion stroke) is in the discharge start phase (that is, the expansion stroke completion phase).
  • FIG. 4 shows a state in which the outer one of the expansion chambers 40b is in the discharge start phase. Since the number of scroll turns is different between the fixed scroll 11 and the movable scroll 12, the volumes (discharge volumes) of the two expansion chambers in the discharge start phase are different, and the discharge volume (FIG. 4) of the expansion chamber 40b is the same as that of the expansion chamber 40a. It is larger than the discharge volume (FIG. 3).
  • the suction volume of the expander 100 is variable by opening / closing the subport valve corresponding to each subport.
  • FIG. 1 during operation of the vehicle engine 5, exhaust gas discharged from the engine 5 to the exhaust system 6 flows through the boiler 2 and then is discharged to the outside of the vehicle. At this time, the rotational driving force of the engine 5 is transmitted to the expander 100 via the power transmission mechanism 7, whereby the expansion unit 101 and the power generation unit 102 are rotationally driven.
  • the pump 1 is driven by the motor 4 while the engine 5 is operating. As a result, the pump 1 pumps the liquid refrigerant toward the boiler 2.
  • the refrigerant subjected to the adiabatic pressurizing action by the pump 1 is heated at the same pressure by exchanging heat with the exhaust gas in the boiler 2 to become high-temperature and high-pressure superheated steam, and is sucked into the expander 100 and adiabatically expanded and flows out. .
  • the refrigerant that has flowed out flows into the condenser 3, where it is cooled by isobaric cooling by exchanging heat with the surrounding air, that is, outside air, and condensed to flow out. Further, the refrigerant flowing out of the condenser 3 is sucked into the pump 1 and pumped again, and circulates through the Rankine cycle R.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant that has flowed out of the boiler 2 flows into the suction chamber 10 c through the suction passage 10 d of the expansion portion 101. Furthermore, it flows into the expansion chamber 40 from the suction chamber 10c through the main suction port 30 (and the sub suction ports 31a and 31b when opened).
  • the refrigerant in the expansion chamber 40 imparts a rotational driving force to the movable scroll 12 in the direction of increasing the volume of the expansion chamber 40 by the expansion force, so that the expansion chamber 40 is centered on the substrate 11a of the fixed scroll 11.
  • the volume of the movable scroll 12 is increased with the rotation of the movable scroll 12, and it moves toward the peripheral edge of the substrate 11 a to communicate with the discharge passage 10 e. Then, the refrigerant expanded in the expansion chamber 40 whose volume has been increased is discharged to the outside of the expansion unit 101.
  • the rotational driving force of the movable scroll 12 due to the expansion force of the refrigerant is transmitted via the drive shaft 13, thereby rotating the rotor 21 of the power generation unit 102 and assisting the rotational driving force of the engine 5.
  • an alternating current is generated in the coil 22a of the stator 22, and the generated alternating current is converted into a direct current by a converter (not shown) and then charged to a battery or the like.
  • FIG. 5 shows a specific example of control related to the suction volumes of the expansion chambers 40a and 40b and the opening / closing operations of the subport valves.
  • the ECU 8 controls the suction volume of the expander 100 in three stages: state 1 (suction volume: small), state 2 (suction volume: medium), and state 3 (suction volume: large).
  • state 1 suction volume: small
  • state 2 suction volume: medium
  • state 3 suction volume: large
  • the positions and shapes of the main suction port 30 and the sub suction ports 31a and 31b are designed to realize the suction volume shown in FIG. In a state where the subport valves of both the expansion chambers are closed (state 1), the suction volume 0.9 of the first expansion chamber 40a is smaller than the suction volume 1.1 of the second expansion chamber 40b.
  • the suction volume in state 1 is designed to correspond to the discharge volume of each expansion chamber, and the expansion ratio of the expansion chamber 40a and the expansion ratio of the expansion chamber 40b are equal to each other.
  • “equal” is not necessarily limited to a strictly equal configuration, and may be within a predetermined error range. For example, it may be within an error range of ⁇ 10% based on the smaller expansion ratio. As a specific example, even when the expansion ratio of the expansion chamber 40a is 10.0 and the expansion ratio of the expansion chamber 40b is 11.0, these expansion ratios can be regarded as being equal to each other.
  • the suction volume 1.8 of the first expansion chamber 40a is greater than the suction volume 1.1 of the second expansion chamber 40b.
  • the suction volume ratio (degree of unbalance) is [1.8 / 1.1 ⁇ 1.6].
  • the degree of unbalance is suppressed to a lower level as compared with the state in which the second subport valve is opened first (reference state not realized in the present embodiment; degree of unbalance 2.4). For this reason, compared with the reference state, a suction volume of substantially the same degree can be realized with a lower back pressure, and the efficiency of the expander can be improved.
  • the suction volume 1.8 of the first expansion chamber 40a is smaller than the suction volume 2.2 of the second expansion chamber 40b.
  • the suction volume in the state 3 is designed corresponding to the discharge volume of each expansion chamber, and the expansion ratio of the expansion chamber 40a and the expansion ratio of the expansion chamber 40b are equal to each other.
  • “equal” is not necessarily limited to an exactly equal configuration, and may be within an error range of ⁇ 10% based on, for example, a smaller expansion ratio.
  • the ECU 8 opens and closes each subport valve in order to increase or decrease the suction volume of the expander 100 as appropriate according to the operating state of the expander 100. Note that the conditions for triggering the opening / closing operation can be determined as appropriate by those skilled in the art, and a specific description thereof will be omitted.
  • the ECU 8 increases the suction volume of the expander 100, that is, when one of the subport valves is opened, the subport valve provided in the smaller one of the two expansion chambers immediately before the opening / closing operation is opened.
  • the suction volume of the first expansion chamber 40a is smaller in the state 1
  • the first subport valve is opened when shifting from the state 1 to the state 2.
  • the second expansion chamber 40b has a smaller suction volume, so the second subport valve is opened when shifting from the state 2 to the state 3.
  • the ECU 8 decreases the suction volume of the expander 100, that is, when one of the subport valves is closed, the subport valve provided in the larger one of the two expansion chambers immediately before the opening / closing operation. Close.
  • the second expansion chamber 40b has a larger suction volume. Therefore, when the state 3 is shifted to the state 2, the second subport valve is closed.
  • the first expansion chamber 40a has a larger suction volume. Therefore, when the state 2 is shifted to the state 1, the first subport valve is closed.
  • the expansion chamber 40a and the expansion chamber 40b have different suction volumes regardless of the open / closed state of each subport valve.
  • the expander 100 when the suction volume is increased, the expansion chamber having a small suction volume is expanded, and when the suction volume is decreased, the suction volume is reduced. Shrink large expansion chamber. As a result, the degree of unbalance between the suction volumes in the two expansion chambers can be kept relatively small, the required back pressure can be reduced, and the efficiency of the expander can be improved.
  • the sub suction port is provided at a position where the suction volume is doubled by opening the sub suction port.
  • the position of the sub suction port is not limited to this.
  • an operation of “increase the smaller one when increasing the suction volume and reduce the larger one when decreasing the suction volume” is performed. However, this need not be performed for every opening and closing operation. If the opening / closing operation is performed at least once, the effect of the present invention can be obtained for that portion. For example, when the suction volume is increased, control is performed from state 1 to state 3 via state 2 as in the first embodiment, while when the suction volume is decreased, the reference state is changed from state 3. Control may be performed to transition to the state 1 via, or control may be performed to transition directly to the state 1 by closing both subport valves simultaneously from the state 3.
  • the expansion chamber 40a and the expansion chamber 40b have different suction volumes regardless of the open / closed state of each subport valve.
  • the suction volumes of the expansion chamber 40a and the expansion chamber 40b may be equal depending on the open / closed state of each subport valve.
  • the suction volumes may be different when all subport valves are closed or when all subport valves are open. Even in such a case, the control according to the present invention can be performed in a state where the suction volumes are different.
  • the number of sub suction ports is two, but the number of sub suction ports may be one or three or more.
  • the control state of the expander is only two states corresponding to the state 1 and the state 2 in FIG. 5, or 2 corresponding to the state 2 and the state 3 in FIG. There will be only one state. In any case, this corresponds to the control described in the first embodiment: “when the suction volume is increased, the smaller one is enlarged, and when the suction volume is reduced, the larger one is reduced”.
  • the plurality of sub-suction ports may be simultaneously opened and closed by one valve body for a part of the plurality of sub-suction ports.
  • a plurality of subport valves may be provided in each expansion chamber.
  • the position and shape of these subport valves may be designed in any way, but for example, they can be arranged so that the magnitude relationship of the suction volume of each expansion chamber is reversed each time one subport valve is opened.
  • a specific example of control in such a configuration is as follows. With all subport valves closed, first the first subport valve of the first expansion chamber is opened, then the first subport valve of the second expansion chamber is opened, and then the second subport valve of the first expansion chamber is opened. The subport valve is opened, then the second subport valve of the second expansion chamber is opened, and the subport valves are alternately opened in the same manner.
  • the expander 100 may be configured only by the expansion unit 101 and may not include the power generation unit 102.

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Abstract

　可変容量型のスクロール膨張機において、要求される背圧を低減して効率を向上させることができるものを提供する。　膨張室４０ａおよび４０ｂには、それぞれサブ吸入ポート３１ａおよび３１ｂが設けられる。サブ吸入ポート３１ａおよび３１ｂには、それぞれ対応するサブポート弁が設けられる。ＥＣＵ８は、吸入容積を増加させる場合には、吸入容積が小さい膨張室のサブポート弁を開いて吸入容積を拡大し、吸入容積を減少させる場合には吸入容積が大きい膨張室のサブポート弁を閉じて吸入容積を縮小する。

Description

スクロール膨張機
　本発明は可変容量型のスクロール膨張機に関し、とくに２つの膨張室の吸入容積が異なるものに関する。
　スクロール膨張機は、ランキンサイクル等において冷媒を膨張させるために用いられ、吸入ポートから冷媒を吸入し、これを膨張室で膨張させて吐出ポートから吐出する。可変容量型のものは、吸入ポートとして、メイン吸入ポートの他にサブ吸入ポートを備え、サブ吸入ポートを開閉することによって容量を変更する。複数のサブ吸入ポートを備え、容量を多段階に変更するスクロール膨張機の例は、特許文献１に記載される。また、複数のバイパスポートを開閉することによって容量を変更するスクロール圧縮機の例が、特許文献２、３に記載される。
　また、スクロール膨張機において、吸入容積に対する吐出容積の比（容積比）は、膨張室ごとに設計可能である。吐出ポート周辺のデッドスペースを減少させる等の目的で、２つの膨張室の吐出容積を互いに異ならせる場合があるが、このような場合にそれぞれの吐出容積に合わせて吸入容積を決定することにより、容積比を同一に維持することができる。このような構成の例は、スクロール圧縮機に関するものであるが、特許文献４に記載される。
　なお、スクロール膨張機の動作時には、膨張室内の流体がその圧力により可動スクロールを引き剥がす方向に作用する。そのため膨張室内の流体を適切に膨張させるためには可動スクロールの反膨張室側から適切な大きさの背圧を与える必要がある。ここで適正な背圧は膨張室内の圧力分布によって定まる等価荷重と荷重点によって決定する。特に荷重点が固定スクロール中心から離れた場合には可動スクロールを引き剥がすモーメントが大きくなるために荷重点が固定スクロール中心にある場合に比べ大きな背圧を必要とする。そのため２つの膨張室の吸入容積が異なる状態では、吸入容積の比であるアンバランス度が適正な背圧の指標として重要となる。
特開２００５－３０３８６号公報 特開昭５９－１０５９９４号公報 特開昭６２－２９１４９１号公報 特開２０００－４５９６９号公報
　しかしながら、従来のスクロール膨張機で、膨張室の容積を可変とし、かつ２つの膨張室の容積比を異ならせた構成において、アンバランス度について特段の配慮をしていない。このため、背圧の設計圧力が必ずしも最適とはならず、結果としてより大きな背圧が要求され膨張機全体の効率が悪化するという問題があった。
　この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、要求される背圧を低減して膨張機の効率を向上させることができるスクロール膨張機を提供することを目的とする。
　上述の問題点を解決するため、この発明に係るスクロール膨張機は、２つの膨張室と、２つの膨張室に共通して設けられるメイン吸入ポートと、いずれかの膨張室に設けられる、少なくとも１つのサブ吸入ポートと、サブ吸入ポートを開閉するサブポート弁とを備え、サブポート弁が開閉することにより、対応する膨張室の吸入容積を変更するスクロール膨張機において、
　少なくとも１回のサブポート弁の開閉動作において、
　　　サブポート弁を開く場合に、２つの膨張室のうち、開閉動作直前において吸入容積が小さい方に設けられたサブポート弁を開き、
　　　サブポート弁を閉じる場合に、２つの膨張室のうち、開閉動作直前において吸入容積が大きい方に設けられたサブポート弁を閉じる。
　このような構成によれば、吸入容積を増加させる場合には吸入容積が小さい膨張室を拡大し、吸入容積を減少させる場合には吸入容積が大きい膨張室を縮小する。
　サブポート弁がすべて閉じた状態において、２つの膨張室は互いに異なる吸入容積を有してもよい。
　サブポート弁の開閉状態に関わらず、２つの膨張室は互いに異なる吸入容積を有してもよい。
　すべてのサブポート弁の開閉動作において、
　サブポート弁を開く場合には、２つの膨張室のうち、開閉動作直前において吸入容積が小さい方に設けられたサブポート弁を開き、
　サブポート弁を閉じる場合には、２つの膨張室のうち、開閉動作直前において吸入容積が大きい方に設けられたサブポート弁を閉じてもよい。
　２つの膨張室は、それぞれ少なくとも１つのサブ吸入ポートを備えてもよい。
　２つの膨張室は、それぞれ複数のサブ吸入ポートを備えてもよい。
　サブポート弁がすべて閉じた状態において、２つの膨張室は互いに等しい膨張比を有してもよい。
　この発明に係るスクロール型膨張機によれば、２つの膨張室における吸入容積のアンバランス度を比較的小さく維持し、要求される背圧を低減して膨張機の効率を向上させることができる。
本発明の実施の形態１に係る膨張機を含むランキンサイクルの構成を示す図である。 図１の膨張機の構成を示す図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線による断面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線による断面図において、可動スクロールが図３とは異なる位置にある状態を示した図である。 各膨張室の吸入容積と、各サブポート弁の開閉動作とに関する制御の具体例を示す図である。 サブポート弁をそれぞれの膨張室に複数設けた構成を示す図である。
　以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る膨張機１００を含むランキンサイクルＲの構成を示す。ランキンサイクルＲはたとえば車両に搭載される。膨張機１００はスクロール式の容量可変型膨張機であり、ランキンサイクルＲに流通する冷媒を吸入し、膨張して吐出する。
　ランキンサイクルＲは、ポンプ１、ボイラー２、膨張機１００、コンデンサ３をこの順に環状に接続する循環路を形成しており、作動流体としての冷媒が流通するようになっている。
　ポンプ１は、モータ４によって駆動され、液体の冷媒をボイラー２に圧送する。ボイラー２は、ポンプ１によって送られた冷媒と、車両のエンジン５の排気系統６の排気ガスとを内部で互いに熱交換させ、冷媒を加熱する。
　膨張機１００は、その内部で、ボイラー２で加熱された後の高温高圧の冷媒を膨張させ、これによって回転駆動力を取り出す。この回転駆動力は、動力伝達機構７を介してエンジン５に伝達され、エンジン５の回転駆動力を補助する。動力伝達機構７はたとえばプーリおよびベルトによって構成される。コンデンサ３は、膨張機１００から吐出された冷媒を内部に流通させてコンデンサ３の周囲の空気と熱交換させ、冷媒を冷却・凝縮させる。そして、ポンプ１は、凝縮した液体の冷媒を再び圧送し、ランキンサイクルＲを循環させる。
　図２は膨張機１００の構成を示す。膨張機１００は、膨張部１０１と、発電部１０２とを含んでいる。
　膨張機１００は、膨張部１０１の筐体を構成する膨張部ハウジング１０と、発電部１０２の筐体を構成する発電部ハウジング２０とを有している。膨張部ハウジング１０は、第一膨張部ハウジング１０ａおよび第二膨張部ハウジング１０ｂからなる。第二膨張部ハウジング１０ｂの両側に、第一膨張部ハウジング１０ａおよび発電部ハウジング２０が連結されている。
　膨張部１０１は、第一膨張部ハウジング１０ａの内部に固定スクロール１１を有している。固定スクロール１１は、第一膨張部ハウジング１０ａに固定されている。また、固定スクロール１１は、板状の基板１１ａと渦巻壁１１ｂとによって形成されている。渦巻壁１１ｂは基板１１ａ上に渦巻き状に形成され、基板１１ａから第二膨張部ハウジング１０ｂに向かう方向に突出する。
　また、膨張部１０１は、第二膨張部ハウジング１０ｂの内部から第一膨張部ハウジング１０ａの内部にわたって、固定スクロール１１と対向するように、可動スクロール１２を有している。可動スクロール１２は、固定スクロール１１に対して第二膨張部ハウジング１０ｂ側に配置されており、固定スクロール１１の基板１１ａと略平行に配置される基板１２ａと、渦巻壁１２ｂとによって形成されている。渦巻壁１２ｂは基板１２ａ上に渦巻き状に形成され、基板１２ａから固定スクロール１１の基板１１ａに向かって突出する。また、可動スクロール１２では、基板１２ａから渦巻壁１２ｂと反対側に、筒状のシャフト支持部１２ｄが突出して形成されている。
　そして、可動スクロール１２は、その渦巻壁１２ｂが固定スクロール１１の渦巻壁１１ｂ同士の間にはまりこむようにして、配置されている。可動スクロール１２の渦巻壁１２ｂは、固定スクロール１１の渦巻壁１１ｂと当接することによって、閉鎖された空間である三日月状の膨張室４０を形成することができる。
　また、第一膨張部ハウジング１０ａの内部では、固定スクロール１１に対して可動スクロール１２の反対側に、吸入室１０ｃが形成されている。吸入室１０ｃは、第一膨張部ハウジング１０ａを貫通する吸入通路１０ｄを介して、膨張機１００の外部と連通する。
　また、第一膨張部ハウジング１０ａおよび渦巻壁１１ｂには、渦巻壁１１ｂの最も外側の部分と第一膨張部ハウジング１０ａとを貫通して延びる吐出通路１０ｅが形成されている。可動スクロール１２の位置に応じて、膨張室４０と膨張機１００の外部とが吐出通路１０ｅを介して連通する。なお、吐出通路１０ｅは実際には図２の断面には現れない位置にあるが（図３および図４参照）、説明の便宜上この断面を通る位置にあるものとして図示している。
　また、膨張部１０１は、可動スクロール１２のシャフト支持部１２ｄ側に、駆動シャフト１３を有している。駆動シャフト１３は、第二膨張部ハウジング１０ｂ内の軸受１４によって回転可能に支持される拡径部１３ｂと、拡径部１３ｂから発電部ハウジング２０側に延びるメインシャフト部１３ａと、拡径部１３ｂから可動スクロール１２のシャフト支持部１２ｄ内に延びる偏心シャフト部１３ｃとを一体に有している。
　メインシャフト部１３ａ、拡径部１３ｂおよび偏心シャフト部１３ｃはいずれも略円柱状であり、メインシャフト部１３ａの中心軸と拡径部１３ｂの中心軸とは同一直線上にある。また、偏心シャフト部１３ｃの中心軸は、メインシャフト部１３ａおよび拡径部１３ｂの中心軸と平行であるが同一直線上にはない位置に配置される。すなわち、偏心シャフト部１３ｃの中心軸は偏心している。また、偏心シャフト部１３ｃは、ブッシュ１５およびその外周の軸受１６を介して、シャフト支持部１２ｄと回転自在に嵌合している。
　よって、偏心シャフト部１３ｃは、メインシャフト部１３ａおよび拡径部１３ｂの中心軸の周りを旋回するように回転することができる。そして、可動スクロール１２は、メインシャフト部１３ａおよび拡径部１３ｂの中心軸の周りを公転運動することによって、偏心シャフト部１３ｃを介して、メインシャフト部１３ａおよび拡径部１３ｂをその中心軸周りに回転させることができる。また、可動スクロール１２が公転運動することによって、膨張室４０がメイン吸入ポート３０と連通して形成され、その後メイン吸入ポート３０から隔絶されて固定スクロール１１の基板１１ａの周縁に移動しつつ、容積を増大させる。
　メインシャフト部１３ａの端部は、発電部ハウジング２０に設けられた軸受２０ｂによって回転可能に支持され、さらに発電部ハウジング２０から突出して動力伝達機構７のプーリ（図１参照）に連結されている。また、発電部ハウジング２０の内部において、メインシャフト部１３ａの周りにロータ２１が設けられ、メインシャフト部１３ａと一体に回転するように固定されている。さらに、発電部ハウジング２０の内周面には、ロータ２１を取り囲むようにして、コイル２２ａを有するステータ２２が固定されている。そして、発電部ハウジング２０、メインシャフト部１３ａ、ロータ２１およびステータ２２は、発電部１０２を構成し、発電部１０２は、メインシャフト部１３ａが回転されてロータ２１が回転することによってステータ２２のコイル２２ａに電流を発生することができる。
　図３および図４は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線による断面図である。なお、図３と図４とでは、可動スクロール１２の位置が異なっており、いずれも必ずしも図２における可動スクロール１２の位置とは整合しない。
　固定スクロール１１の基板１１ａには、吸入室１０ｃと膨張室４０とを連通する吸入ポートとして、単一のメイン吸入ポート３０と、複数のサブ吸入ポート３１ａおよび３１ｂとが形成されている。メイン吸入ポート３０はたとえば基板１１ａの中央を貫通して設けられる。メイン吸入ポート３０は、少なくとも膨張機１００の膨張動作中は常に開いている。
　可動スクロール１２の位置に応じて、少なくとも２つの膨張室４０が固定スクロール１１と可動スクロール１２とによって画定される。これらの膨張室４０の一部は、同一の膨張室が膨張行程において異なる位相にあるものとみなせる。たとえば図３では、サブ吸入ポート３１ａに対応する膨張室４０ａと、サブ吸入ポート３１ｂに対応する膨張室４０ｂとがそれぞれ２つずつ形成されている。なお、メイン吸入ポート３０は双方の膨張室に共通して設けられる。
　サブ吸入ポート３１ａおよび３１ｂには、それぞれ対応するサブポート弁（図示せず）が設けられ、これらのサブポート弁が開閉することによりサブ吸入ポート３１ａおよび３１ｂが開閉する。本実施形態では、サブ吸入ポート３１ａを第１のサブ吸入ポートとし、サブ吸入ポート３１ｂを第２のサブ吸入ポートとし、サブ吸入ポート３１ａのサブポート弁を第１のサブポート弁とし、サブ吸入ポート３１ｂのサブポート弁を第２のサブポート弁とする。これらのサブポート弁が開閉することにより、それぞれ対応する膨張室４０ａおよび４０ｂの吸入容積を変更することができる。
　サブポート弁はすべてＥＣＵ８（図１）に接続されており、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。なお、サブポート弁の具体的な構成はとくに示さないが、当業者であれば公知技術を用いて適切なサブポート弁を構成することができる。たとえば特許文献１～３に記載されるようなサブポート弁を用いてもよい。
　図３は、膨張室４０ａのうち外側のもの（すなわち膨張行程において最も進行した位相にあるもの）が、吐出開始位相（すなわち膨張行程完了位相）にある状態を示す。図４は、膨張室４０ｂのうち外側のものが吐出開始位相にある状態を示す。固定スクロール１１と可動スクロール１２とでスクロール巻き数が異なるため、吐出開始位相における２つの膨張室の容積（吐出容積）は異なっており、膨張室４０ｂの吐出容積（図４）は膨張室４０ａの吐出容積（図３）よりも大きい。
　サブ吸入ポート３１ａおよび３１ｂが開いている場合には、これらが閉じている場合と比較して各膨張室の吸入行程の完了が遅くなるので、吸入容積がより大きくなる。このように、膨張機１００の吸入容積は、各サブポートに対応するサブポート弁の開閉により可変となる。
　次に、図１～図４を用いて、この発明の実施の形態１に係る膨張機１００およびその周辺の動作を説明する。
　図１を参照すると、車両のエンジン５の稼動中、エンジン５から排気系統６に排出された排気ガスは、ボイラー２の内部を流通した後、車両の外部に排出される。このとき、エンジン５の回転駆動力が動力伝達機構７を介して膨張機１００に伝達され、それによって、膨張部１０１および発電部１０２が回転駆動される。
　また、エンジン５の稼動中、ポンプ１がモータ４によって駆動される。これによって、ポンプ１は、液体状態の冷媒をボイラー２に向かって圧送する。ポンプ１によって断熱加圧作用を受けた冷媒は、ボイラー２において排気ガスと熱交換を行うことによって等圧加熱されて高温高圧の過熱蒸気となり、膨張機１００に吸入され、断熱膨張して流出する。流出した冷媒は、コンデンサ３に流入し、コンデンサ３では周囲の空気すなわち外気と熱交換を行うことによって等圧冷却されて凝縮し液体状態となって流出する。さらに、コンデンサ３から流出した冷媒は、ポンプ１に吸入されて再度圧送され、ランキンサイクルＲを循環する。
　図２をあわせて参照すると、ボイラー２から流出した高温高圧の冷媒は、膨張部１０１の吸入通路１０ｄを通って吸入室１０ｃに流入する。さらに、吸入室１０ｃからメイン吸入ポート３０（および、開いている場合にはサブ吸入ポート３１ａおよび３１ｂ）を通って膨張室４０に流入する。膨張室４０内の冷媒は、その膨張力によって膨張室４０の容積を増大させる方向への回転駆動力を可動スクロール１２に付与し、それにより、膨張室４０は、固定スクロール１１の基板１１ａの中央のメイン吸入ポート３０近傍で形成された後、可動スクロール１２の回転に伴ってその容積を増加させつつ基板１１ａの周縁に向かって移動し、吐出通路１０ｅと連通するようになる。そして、容積を増加させた膨張室４０内で膨張した冷媒は、膨張部１０１の外部に排出される。
　このとき、冷媒の膨張力による可動スクロール１２の回転駆動力が、駆動シャフト１３を介して伝達されることで、発電部１０２のロータ２１を回転駆動すると共にエンジン５の回転駆動力を補助する。
　ロータ２１が回転することによって、ステータ２２のコイル２２ａに交流電流が発生し、発生した交流電流は、図示しないコンバータで直流電流に変換された後、バッテリ等に充電される。
　図５に、膨張室４０ａおよび４０ｂの吸入容積と、各サブポート弁の開閉動作とに関する制御の具体例を示す。ＥＣＵ８は、膨張機１００の吸入容積を、状態１（吸入容積：小）、状態２（吸入容積：中）、状態３（吸入容積：大）の３段階に制御する。図５において、第１の膨張室は膨張室４０ａに対応し、第２の膨張室は膨張室４０ｂに対応する。
　なお、メイン吸入ポート３０ならびにサブ吸入ポート３１ａおよび３１ｂの位置および形状は、図５に示す吸入容積を実現するように設計されているものとする。双方の膨張室のサブポート弁が閉じている状態（状態１）において、第１の膨張室４０ａの吸入容積０．９は、第２の膨張室４０ｂの吸入容積１．１よりも小さい。
　状態１における吸入容積は、それぞれの膨張室の吐出容積に対応して設計されており、膨張室４０ａの膨張比と膨張室４０ｂの膨張比とは互いに等しいものとする。ここで、「等しい」とは、必ずしも厳密に等しい構成に限らず、所定の誤差範囲内であればよい。たとえば膨張比が小さい方を基準として±１０％の誤差範囲内であればよい。具体例として、膨張室４０ａの膨張比が１０．０であり、膨張室４０ｂの膨張比が１１．０であるような場合にも、これらの膨張比は互いに等しいとみなすことができる。
　第１のサブポート弁が開き第２のサブポート弁が閉じている状態（状態２）では、第１の膨張室４０ａの吸入容積１．８は、第２の膨張室４０ｂの吸入容積１．１よりも大きく、吸入容積比（アンバランス度）は［１．８／１．１≒１．６］となる。なお、この状態は、第２のサブポート弁を先に開いた状態（本実施形態では実現しない参考状態。アンバランス度２．４）と比較すると、アンバランス度がより低く抑えられている。このため、参考状態と比較すると、より低い背圧でほぼ同程度の吸入容積を実現することができ、膨張機の効率を向上させることができる。
　双方のサブポート弁が開いている状態（状態３）では、第１の膨張室４０ａの吸入容積１．８は、第２の膨張室４０ｂの吸入容積２．２よりも小さい。また、状態１と同様に、状態３における吸入容積も、それぞれの膨張室の吐出容積に対応して設計されており、膨張室４０ａの膨張比と膨張室４０ｂの膨張比とは互いに等しいものとする。ここでも、「等しい」とは、必ずしも厳密に等しい構成に限らず、たとえば膨張比が小さい方を基準として±１０％の誤差範囲内であればよい。
　ＥＣＵ８は、膨張機１００の運転状態に応じ、適宜膨張機１００の吸入容積を増減させるために各サブポート弁の開閉動作を行う。なお、開閉動作をトリガするための条件については、当業者が適宜決定可能であるので具体的な記載を省略する。
　ＥＣＵ８が膨張機１００の吸入容積を増加させる場合、すなわちサブポート弁のいずれかを開く場合には、２つの膨張室のうち、開閉動作直前において吸入容積が小さい方に設けられたサブポート弁を開く。図５において、状態１では第１の膨張室４０ａのほうが吸入容積が小さいので、状態１から状態２に移行する際には第１のサブポート弁を開く。また、状態２では第２の膨張室４０ｂのほうが吸入容積が小さいので、状態２から状態３に移行する際には第２のサブポート弁を開く。
　同様に、ＥＣＵ８が膨張機１００の吸入容積を減少させる場合、すなわちサブポート弁のいずれかを閉じる場合には、２つの膨張室のうち、開閉動作直前において吸入容積が大きい方に設けられたサブポート弁を閉じる。図５において、状態３では第２の膨張室４０ｂのほうが吸入容積が大きいので、状態３から状態２に移行する際には第２のサブポート弁を閉じる。また、状態２では第１の膨張室４０ａのほうが吸入容積が大きいので、状態２から状態１に移行する際には第１のサブポート弁を閉じる。
　なお、図５から明らかなように、各サブポート弁の開閉状態に関わらず、膨張室４０ａと膨張室４０ｂとは互いに異なる吸入容積を有する。
　以上のように、本発明の実施の形態１に係る膨張機１００によれば、吸入容積を増加させる場合には吸入容積が小さい膨張室を拡大し、吸入容積を減少させる場合には吸入容積が大きい膨張室を縮小する。これによって、２つの膨張室における吸入容積のアンバランス度を比較的小さく維持し、要求される背圧を低減して膨張機の効率を向上させることができる。
　上述の実施の形態１において、以下のような変形を施すことができる。
　実施の形態１では、サブ吸入ポートが開くことによって吸入容積が２倍になる位置にサブ吸入ポートが設けられているが、サブ吸入ポートの位置はこれに限らない。
　実施の形態１では、サブポート弁の開閉動作すべてにおいて、「吸入容積を増加させる場合には小さいほうを拡大し、吸入容積を減少させる場合には大きいほうを縮小する」という動作を実施しているが、これはすべての開閉動作において実施する必要はない。少なくとも１回の開閉動作について実施すれば、その部分について本願発明の効果を得ることができる。たとえば、吸入容積を増加させる場合には実施の形態１と同様に状態１から状態２を経由して状態３に遷移する制御を行う一方で、吸入容積を減少させる場合には状態３から参考状態を経由して状態１に遷移する制御を行ってもよく、あるいは状態３から同時に双方のサブポート弁を閉じて直接的に状態１に遷移する制御を行ってもよい。
　実施の形態１では、各サブポート弁の開閉状態に関わらず、膨張室４０ａと膨張室４０ｂとは互いに異なる吸入容積を有する。変形例として、各サブポート弁の開閉状態によっては、膨張室４０ａと膨張室４０ｂとの吸入容積が等しくなる場合があってもよい。たとえば、すべてのサブポート弁が閉じている場合や、すべてのサブポート弁が開いている場合に吸入容積が異なっていればよい。このような場合であっても、吸入容積が異なっている状態においては本願発明に係る制御を実施することができる。
　実施の形態１ではサブ吸入ポートの数は２であるが、サブ吸入ポートの数は１であってもよく、また３以上であってもよい。
　サブ吸入ポートが１つである場合、膨張機の制御状態は、図５の状態１および状態２に相当する２つの状態のみとなるか、または、図５の状態２および状態３に相当する２つの状態のみとなる。いずれにしても、実施の形態１において説明した「吸入容積を増加させる場合には小さいほうを拡大し、吸入容積を減少させる場合には大きいほうを縮小する」という制御に該当することになる。また、複数のサブ吸入ポートにそれぞれサブポート弁を設ける代わりに、複数のサブ吸入ポートの一部について、複数のサブ吸入ポートの開閉を１つの弁体で同時に行なうようにしてもよい。
　また、図６に示すように、サブポート弁をそれぞれの膨張室に複数設けてもよい。これらのサブポート弁の位置および形状はどのように設計されてもよいが、たとえばサブポート弁が１つ開くごとに各膨張室の吸入容積の大小関係が逆転するように配置することができる。このような構成における制御の具体例は次のようになる。すべてのサブポート弁が閉じた状態から、まず第１の膨張室の最初のサブポート弁を開き、次に第２の膨張室の最初のサブポート弁を開き、次に第１の膨張室の２番目のサブポート弁を開き、次に第２の膨張室の２番目のサブポート弁を開き、以下同様に交互にサブポート弁を開いていく。
　膨張機１００は、膨張部１０１のみによって構成され、発電部１０２を含まないものであってもよい。

Claims (7)

  1. 　２つの膨張室と、
    　２つの前記膨張室に共通して設けられるメイン吸入ポートと、
    　いずれかの前記膨張室に設けられる、少なくとも１つのサブ吸入ポートと、
    　前記サブ吸入ポートを開閉するサブポート弁と
    を備え、前記サブポート弁が開閉することにより、対応する前記膨張室の吸入容積を変更するスクロール膨張機において、
    　少なくとも１回の前記サブポート弁の開閉動作において、
    　　　前記サブポート弁を開く場合に、２つの前記膨張室のうち、前記開閉動作直前において吸入容積が小さい方に設けられたサブポート弁を開き、
    　　　前記サブポート弁を閉じる場合に、２つの前記膨張室のうち、前記開閉動作直前において吸入容積が大きい方に設けられたサブポート弁を閉じる
    スクロール膨張機。
  2. 　前記サブポート弁がすべて閉じた状態において、２つの前記膨張室は互いに異なる吸入容積を有する、請求項１に記載のスクロール膨張機。
  3. 　前記サブポート弁の開閉状態に関わらず、２つの前記膨張室は互いに異なる吸入容積を有する、請求項１に記載のスクロール膨張機。
  4. 　すべての前記サブポート弁の開閉動作において、
    　前記サブポート弁を開く場合には、２つの前記膨張室のうち、前記開閉動作直前において吸入容積が小さい方に設けられたサブポート弁を開き、
    　前記サブポート弁を閉じる場合には、２つの前記膨張室のうち、前記開閉動作直前において吸入容積が大きい方に設けられたサブポート弁を閉じる、請求項１に記載のスクロール膨張機。
  5. 　２つの前記膨張室は、それぞれ少なくとも１つの前記サブ吸入ポートを備える、請求項１に記載のスクロール膨張機。
  6. 　２つの前記膨張室は、それぞれ複数の前記サブ吸入ポートを備える、請求項５に記載のスクロール膨張機。
  7. 　前記サブポート弁がすべて閉じた状態において、２つの前記膨張室は互いに等しい膨張比を有する、請求項１に記載のスクロール膨張機。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005030386A (ja) * 2003-06-20 2005-02-03 Denso Corp 流体機械
JP2008106668A (ja) * 2006-10-25 2008-05-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 膨張機、膨張機一体型圧縮機、およびそれを用いた冷凍サイクル装置
WO2008072575A1 (ja) * 2006-12-08 2008-06-19 Daikin Industries, Ltd. 冷凍装置及び膨張機

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005030386A (ja) * 2003-06-20 2005-02-03 Denso Corp 流体機械
JP2008106668A (ja) * 2006-10-25 2008-05-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 膨張機、膨張機一体型圧縮機、およびそれを用いた冷凍サイクル装置
WO2008072575A1 (ja) * 2006-12-08 2008-06-19 Daikin Industries, Ltd. 冷凍装置及び膨張機

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