WO2014092065A1 - スクロール型流体機械 - Google Patents

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WO2014092065A1
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scroll
wrap
expansion
movable scroll
compression
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高井　和彦
康臣 松本
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Sanden Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a scroll type fluid machine, and more particularly to a scroll type fluid machine suitable for use as a compressor-integrated expander.
  • a scroll type fluid machine described in Patent Document 1 includes a movable scroll in which a spiral wrap is formed, a fixed scroll in which a spiral wrap is formed that meshes with the wrap of the movable scroll, and a fixed scroll. And a support portion that supports a revolving and swinging motion, and the compression chamber and the expansion portion are formed by partitioning the working chamber between the spiral wrap of the fixed scroll and the spiral wrap of the movable scroll by a partition wall. It is configured.
  • This scroll type fluid machine is, for example, a low pressure working fluid connected to a refrigeration circuit, revolving and driving the movable scroll by the expansion energy of the high pressure working fluid taken from the refrigeration circuit to the expansion portion, and taken from the refrigeration circuit to the compression portion. Is compressed by the revolving turning driving force, and the compressed working fluid is discharged to a main compressor separately provided on the refrigeration circuit side. In this way, the working fluid is expanded to recover the power, and the recovered fluid is used to compress the working fluid.
  • the expansion ratio in the expansion portion is high.
  • the seal clearance (hereinafter referred to as “minimum clearance”) between the movable scroll wrap and the fixed scroll wrap in the expansion portion has a greater effect on the power recovery efficiency, which may adversely affect the power recovery efficiency. is there.
  • This invention is made in view of such a subject, and it aims at providing the scroll type fluid machine which reduced the influence on the power recovery efficiency of the minimum clearance in an expansion part.
  • the fixed scroll and the movable scroll in which the spiral wraps are respectively formed are arranged so that the wraps face each other, and the spiral wrap of the fixed scroll and the spiral wrap of the movable scroll are arranged.
  • a scroll type fluid machine that drives the compression unit with power recovered by the expansion unit, wherein a minimum clearance between the fixed scroll wrap and the movable scroll wrap in the expansion unit is set in the compression unit.
  • Minimum between the fixed scroll wrap and the movable scroll wrap A configuration that is set smaller than the clearance.
  • the minimum clearance between the fixed scroll wrap and the movable scroll wrap in the expansion portion is smaller than the minimum clearance between the fixed scroll wrap and the movable scroll wrap in the compression portion. Since it is set to be small, in the scroll type fluid machine that compresses the working fluid using the expansion energy of the working fluid, it is possible to reduce the influence of the minimum clearance on the power recovery efficiency in the expansion portion having a large expansion ratio.
  • FIG. 5A is a partially enlarged view of a portion A shown in FIG. 5, and FIG. FIG.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a compressor-integrated expander 100 that is a first embodiment of a scroll type fluid machine to which the present invention is applied.
  • a compressor-integrated expander 100 is connected to a refrigeration circuit (evaporator and condenser) (not shown), and revolves and drives the movable scroll with respect to the fixed scroll by the expansion energy of the taken-in high-pressure refrigerant.
  • the low-pressure refrigerant taken in from the refrigeration circuit is compressed by the generated turning driving force, and the compressed refrigerant is discharged to the main compressor of the refrigeration circuit.
  • the expansion section 1 and the compression section 2 as working chambers And the compression unit 2 is driven by the power recovered by the expansion unit 1.
  • the inflating part 1 and the compressing part 2 will be described in detail later.
  • the compressor-integrated expander 100 includes a housing 10.
  • the housing 10 mainly supports a scroll unit 20 including a fixed scroll 3 and a movable scroll 4, and the movable scroll 4.
  • the supporting part 30 is disposed.
  • the housing 10 includes a main frame 11 that fixes and supports the fixed scroll 3, a cap-shaped top shell 12 that closes the upper portion of the main frame 11, and a cap-shaped bottom shell 13 that closes the lower portion of the main frame 11.
  • the main frame 11 is sandwiched between the top shell 12 and the bottom shell 13.
  • an expansion side suction pipe 14 for allowing the refrigerant from the refrigeration circuit to flow into the expansion section 1 and the refrigerant expanded in the expansion section 1 are supplied to the refrigeration circuit.
  • An expansion-side discharge pipe 15 that discharges toward the outlet and a compression-side discharge pipe 16 that discharges the refrigerant compressed by the compression unit 2 toward the refrigeration circuit are disposed.
  • the expansion side suction pipe 14 and the expansion side discharge pipe 15 are respectively connected to the expansion side suction chamber 3d and the expansion side discharge chamber 3e formed in the fixed scroll 3, and the compression side discharge pipe 16 is connected to the top shell 12 and the main frame. 11 is connected to a compression-side discharge chamber 12a formed between them.
  • a compression side suction pipe 17 for allowing the refrigerant taken in from the refrigeration circuit to flow into the compression section 2 is arranged on the outer peripheral side of the main frame 11, and the compression side suction pipe 17 is formed in the fixed scroll 3. It is connected to the compression side suction chamber 3f.
  • the scroll unit 20 ensures a fixed clearance 3 and a movable scroll 4 formed with spiral wraps 3L and 4L (see FIGS. 2 and 3), respectively, so as to secure a minimum clearance described later between the wraps 3L and 4L.
  • the scroll unit 20 forms an expansion portion 1 and a compression portion 2 (see FIG. 1) that constitute a working chamber for working fluid between the wrap 3L of the fixed scroll 3 and the wrap 4L of the movable scroll 4.
  • the fixed scroll 3 is fixed to the uppermost seat surface 11a1 of a stepped recess 11a formed in the main frame 11 with the lap forming surface side facing downward.
  • the fixed scroll 3 is formed with an inner wrap 3La and an outer wrap 3Lb as spiral wraps 3L, and an annular intermediate partition wall 3a and an outer partition wall 3b are erected.
  • the inner wrap 3La is erected more centrally than the intermediate partition wall 3a
  • the outer wrap 3Lb is erected between the intermediate partition wall 3a and the outer partition wall 3b.
  • the fixed scroll 3 is formed with an annular groove 3c (see FIG. 2) into which the seal ring 5 (see FIG. 1) is inserted in the end face of the intermediate partition wall 3a.
  • the fixed scroll 3 has an expansion side suction chamber 3d formed in a central portion which is an inner peripheral end of the expansion portion 1, and an expansion side discharge chamber 3e is expanded inside the intermediate partition wall 3a.
  • the compression side suction chamber 3f is formed at the outer peripheral end of the compression part 2 inside the outer partition wall 3b, and the compression side discharge is formed at the inner peripheral end of the compression part 2 outside the intermediate partition wall 3a.
  • a hole 3g is formed therethrough.
  • the movable scroll 4 is placed on the intermediate pedestal surface 11a2 of the main frame 11 with the lap forming surface facing upward while being rotated by a rotation prevention mechanism 50 such as an Oldham ring. It is supported so as to be capable of revolving and turning around the axis of a fixed shaft 6 to be described later.
  • the movable scroll 4 is formed with an inner wrap 4La and an outer wrap 4Lb as spiral wraps 4L.
  • the wall surface of the inner wrap 4La faces the wall surface of the inner wrap 3La of the fixed scroll 3
  • the wall surface of the outer wrap 4Lb faces the wall surface of the outer wrap 3Lb of the fixed scroll 3
  • the wraps 4La and 4Lb have opposite spirals.
  • a concave portion 4 a into which an eccentric bush 31 (described later) is inserted so as to be rotatable relative to the movable scroll 4 is formed on the surface opposite to the wrap formation surface of the movable scroll 4.
  • the fixed scroll 3 and the movable scroll 4 are combined so that the wall surfaces of the respective wraps face each other, and the inflating portion 1 is provided between the inner wrap 3La of the fixed scroll 3 and the inner wrap 4La of the movable scroll 4.
  • the compression portion 2 is formed between the outer wrap 3Lb of the fixed scroll 3 and the outer wrap 4Lb of the movable scroll 4.
  • the scroll unit 20 is a so-called single-plate scroll in which the movable scroll 4 that forms the expansion portion 1 and the movable scroll 4 that forms the compression portion 2 are formed on the same surface of the same member. Is a unit.
  • the support portion 30 is pivotally supported by the fixed shaft 6 and supports the movable scroll 4 so as to be capable of revolving around the axis X1 of the fixed shaft 6.
  • the support portion 30 includes an eccentric bush 31, a needle bearing 32, a radial bearing 33, and a thrust bearing 34.
  • the eccentric bush 31 is pivotally supported by the fixed shaft 6 so as to be eccentric and rotatable with respect to the axis X 1 of the fixed shaft 6, and is relatively rotated with respect to the movable scroll 4 in a recess 4 a formed in the movable scroll 4. Interpolated as possible.
  • the eccentric bush 31 includes a flange portion 31 a having a diameter larger than the inner diameter of the recess 4 a of the movable scroll 4, a columnar portion 31 b erected from the flange portion 31 a, And a balance weight 31c integrally formed on a part of the outer periphery of the portion 31a.
  • the cylindrical portion 31b has a hole portion 31d having a central axis that is eccentric with respect to the axis X3 of the cylindrical portion 31b and coincides with the axis X1 of the fixed shaft 6, and is eccentric with respect to the axis X1 of the fixed shaft 6. It is formed so that it can be assembled with heart.
  • a shaft portion 6a (see FIG.
  • the fixed shaft 6 has a shaft portion 6 a on the upper end side, a base portion 6 b fitted into a hole portion 11 c formed so as to penetrate the bottom portion of the main frame 11, and a diameter expanded on the lower end side.
  • the shaft portion 6a and the base portion 6b are formed coaxially (X1).
  • the base 6b is fitted into the hole 11c and the flange 6c is bolted to the lower surface of the main frame 11 to fix the axis X1 of the fixed shaft 6 to the central axis X2 of the fixed scroll 3.
  • These are fixed and fixed to the main frame 11. That is, the fixed shaft 6 only supports the eccentric bush 31 so as to be rotatable, and does not rotate itself.
  • the support portion 30 including the eccentric bush 31, the needle bearing 32, the radial bearing 33, and the thrust bearing 34 fixes the cylindrical portion 31 b of the eccentric bush 31 that is pivotally supported on the fixed shaft 6 via the needle bearing 32.
  • 6 is eccentric with respect to the axial center X1
  • the cylindrical portion 31b is inserted into the concave portion 4a of the movable scroll 4 through the radial bearing 32 so as to be rotatable relative to the movable scroll 4, thereby moving the movable scroll. 4 is supported so as to be capable of revolving around the axis X1.
  • the scroll unit 20 is configured by meshing and combining a wrap 3L of the fixed scroll 3 and a wrap 4L of the movable scroll 4.
  • the expansion part 1 and the compression part 2 are set as the working chamber between the fixed scroll 3 and the movable scroll 4 during the revolution revolution of the movable scroll 4, the expansion part 1 and the compression part 2.
  • This interval is called the minimum clearance.
  • An oil film for lubrication is formed in the minimum clearance (in other words, the seal portion clearance), and the expansion portion 1 and the compression portion 2 as the working chamber are sealed.
  • the minimum clearance is set in each of the radial direction of the scroll unit 20 and the axial direction (the height direction of each lap).
  • the radial minimum clearance C is set on the expanding portion 1 side and the compressing portion 2 side, respectively, and is a partially enlarged view of the A portion and the B portion shown in FIG.
  • the radial minimum clearance C exp on the expanding portion 1 side is set smaller than the radial minimum clearance C comp on the compressing portion 2 side.
  • the axial minimum clearance CZ (that is, the clearance between the tip of the wrap and the groove bottom forming the wrap) is also set on the expanding portion 1 side and the compressing portion 2 side, as shown in FIG.
  • the axial minimum clearance CZ exp on the expansion part 1 side is set smaller than the axial minimum clearance CZ comp on the compression part side 2. ing.
  • both the radial and axial minimum clearances (C exp and CZ exp ) on the expanding portion 1 side are set smaller than the minimum clearances (C comp and CZ comp ) on the compressing portion 2 side.
  • the positional relationship in the radial direction of the wrap 3L (3La, 3Lb) of the fixed scroll 3 and the wrap 4L (4La, 4Lb) of the movable scroll 4 in the expansion part 1 and the compression part 2 will be described with reference to FIGS. This will be described in detail with reference to FIG. First, the expansion part 1 side will be described. As shown in FIG. 7, the pitch of the wraps 3La and 4La of the fixed scroll 3 and the movable scroll 4 in the expanding portion 1 is P exp, and the walls of the wraps 3La and 4La of the fixed scroll 3 and the movable scroll 4 in the expanding portion 1 are used. Let the thickness be t exp . Further, as shown in FIG.
  • the eccentric distance of the central axis (X1, X2 in FIG. 4) of the hole 31d with respect to the axis X3 of the cylindrical portion 31b is defined as a crank radius POR.
  • the wrap 4L (4La, 4Lb) of the movable scroll 4 is cranked in the radial direction of the scroll unit 20 in the groove that forms the wrap 3L (3La, 3Lb) of the fixed scroll 3. It is possible to move by a distance twice the radius POR.
  • the crank radius POR is expressed by the following formula (1).
  • POR P exp / 2 ⁇ C exp ⁇ t exp (1)
  • the pitch of the wraps 3Lb and 4Lb of the fixed scroll 3 and the movable scroll 4 in the compression unit 2 is P comp
  • the fixed scroll 3 and the movable scroll in the expansion unit 1 are used.
  • the crank radius POR is expressed by the following equation (2).
  • POR P comp / 2-C comp ⁇ t comp
  • the minimum radial clearances (C exp and C comp ) are specifically determined so that the pitches (P comp and P exp ) and the wall thicknesses (t comp ) are satisfied so as to satisfy Equation (5).
  • t exp ) may be set.
  • the pitches (P comp and P exp ) are made to coincide with each other, and the wall thickness t exp on the expansion part 1 side is formed thicker than the wall thickness t comp on the compression part 2 side, or the wall thicknesses (t comp and t exp).
  • each pitch (P comp and P comp. exp ) or the wall thicknesses t comp and t exp ) do not have to coincide on the expanding portion 1 side and the compressing portion 2 side.
  • the upper and lower limits of the dimensional tolerance of each pitch (P comp and P exp ) and each wall thickness (t comp and t exp ) can be expressed by the above formula (5) regardless of the size of the tolerance range. Is set to satisfy.
  • the positional relationship in the axial direction of the wrap 3L (3La, 3Lb) of the fixed scroll 3 and the wrap 4L (4La, 4Lb) of the movable scroll 4 in the expansion unit 1 and the compression unit 2 will be described in detail.
  • the groove depth forming the wrap 3L (inner wrap 3La) of the fixed scroll 3 in the inflating portion 1 is D exp
  • the wrap 4L (inner wrap 4La) of the movable scroll 4 in the inflating portion 1 is used.
  • the minimum clearances (CZ exp and CZ comp ) in the axial direction are specifically set to the groove depths (D comp and D exp ) of the fixed scroll 3 so as to satisfy the equation (8). What is necessary is just to set each lap height (h comp and h exp ) of the movable scroll 4. For example, the groove depths (D comp and D exp ) are made to coincide with each other, and the wrap height h exp of the movable scroll 4 on the expansion portion 1 side is made higher than the wrap height t comp of the movable scroll 4 on the compression portion 2 side.
  • the wrap heights (h comp and h exp ) of the movable scroll 4 are made to coincide with each other, and the groove depth D exp of the fixed scroll 3 on the expansion portion 1 side is shallower than the groove depth D comp on the compression portion 2 side.
  • the groove depth (D comp and D exp ) or the lap heights (h comp and h exp ) can be set to the expansion portion 1 side and the compression portion 2 if the above equation (8) is satisfied. It is not necessary to match with the side.
  • the upper and lower limits of the dimensional tolerances of each groove depth (D comp and D exp ) and each lap height (h comp and h exp ) are the above formulas regardless of the dimensions of the tolerance range. Each is set so as to satisfy (8).
  • the high-pressure refrigerant sucked from the expansion side suction pipe 14 is taken into the expansion section 1 through the expansion side suction chamber 3d.
  • the expansion unit 1 increases the volume between the scrolls 3 and 4, and continuously orbits the movable scroll 4 around the axis X ⁇ b> 1 of the fixed scroll 3 by the expansion energy of the refrigerant.
  • the refrigerant used for the revolving turning motion of the movable scroll 4 is discharged toward the refrigeration circuit via the expansion side discharge chamber 3e and the expansion side discharge pipe 15.
  • the low-pressure refrigerant sucked from the compression side suction pipe 17 is taken into the compression unit 2 through the compression side suction chamber 3f.
  • the compression unit 2 reduces the volume between the scrolls 3 and 4 by the revolving orbiting motion of the movable scroll 4 and compresses the refrigerant taken in along with this.
  • the compressed refrigerant is discharged toward the main compressor of the refrigeration circuit through the compression side discharge hole 3g, the compression side discharge chamber 12a, and the compression side discharge pipe 16.
  • the refrigerant is expanded by the expansion section 1 having a large expansion ratio, and the refrigerant is compressed by the compression section 2 having a small compression ratio using the expansion energy.
  • the minimum clearance (C exp and CZ exp ) on the expansion unit 1 side is set smaller than the minimum clearance (C comp and CZ comp ) on the compression unit 2 side. Therefore, in the scroll type fluid machine that compresses the working fluid using the expansion energy of the working fluid, the influence of the clearance in the expansion portion 1 having a large expansion ratio on the power recovery efficiency can be reduced, and the expansion energy can be efficiently used. The refrigerant can be recovered and compressed.
  • both the radial and axial minimum clearances (C exp and CZ exp ) on the expanding portion 1 side are set smaller than the minimum clearances (C comp and CZ comp ) on the compressing portion 2 side.
  • the minimum clearance which sets not only this but the expansion part 1 side smaller than the compression part 2 side should just be at least one clearance of radial direction and an axial direction.
  • the scroll unit 20 is a single-plate scroll unit in which the movable scroll 4 that forms the expanding portion 1 and the movable scroll 4 that forms the compressing portion 2 are formed on the same surface of the same member. Therefore, for example, the movable scroll 4 that forms the expanding portion 1 and the movable scroll 4 that forms the compressing portion 2 are formed on different members, and the back surfaces (that is, non-wrap forming surfaces) of the respective members are opposed to each other.
  • the unit can be made compact compared to a so-called back-type scroll unit that is arranged.
  • the thrust bearing is further formed with the recess 4a. You may comprise so that it may provide between the end surface of a boss
  • the eccentric bush 31 itself may be a sliding bearing that receives the relative rotation of the movable scroll 4 and the shaft portion 6a.
  • the fixed shaft 6 has been described as being fixed to the main frame 11 with its axis X1 substantially coincident with the center axis X2 of the fixed scroll 3, but this is not restrictive.
  • X1 may be fixed while being shifted from the central axis X2 of the fixed scroll 3.
  • the support portion 30 has been described as having a configuration in which the support portion 30 is supported by the fixed shaft 6 fixed to the main frame 11. You may comprise so that it may be supported by.
  • the scroll unit 20 was demonstrated in the case of the single-plate type scroll unit, it is not restricted to this, although illustration is abbreviate
  • the movable scroll 4 that forms the expanding portion 1 and the movable scroll 4 that forms the compressing portion 2 may be configured as an integral member provided with scrolls on both sides, or as separate members.
  • both movable scrolls may be connected to each other, and a connecting shaft that transmits the rotational driving force generated in the expansion part 1 by the expansion of the working fluid to the compression part 2 may be provided.

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Abstract

【課題】膨張部におけるクリアランスの動力回収効率への影響を低減したスクロール型流体機械を提供する。 【解決手段】渦巻き状のラップ３Ｌ，４Ｌがそれぞれ形成された固定スクロール３及び可動スクロール４を互いのラップ３Ｌ，４Ｌを対向配置し、ラップ３Ｌとラップ４Ｌとの間に作動流体の膨張部１及び圧縮部２を形成するスクロールユニット２０と、可動スクロール３を固定スクロール４に対して公転旋回運動可能に支持する支持部３０とを備え、膨張部１で回収された動力によって圧縮部２を駆動するスクロール型流体機械１００であって、膨張部１における固定スクロール３のラップ３Ｌと可動スクロール４のラップ４Ｌとの間の最小クリアランスを、圧縮部２における固定スクロール３のラップ３Ｌと可動スクロール４のラップ４Ｌとの間の最小クリアランスより小さく設定した構成とする。

Description

スクロール型流体機械
　本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、圧縮機一体型膨張機として用いて好適なスクロール型流体機械に関する。
　従来のスクロール型流体機械として、例えば、特許文献１に記載されたスクロール型流体機械が知られている。特許文献１に記載されたスクロール型流体機械は、渦巻き状のラップが形成された可動スクロールと、この可動スクロールのラップと噛合う渦巻き状のラップが形成された固定スクロールと、可動スクロールを固定スクロールに対して公転旋回運動可能に支持する支持部とを備え、この固定スクロールの渦巻きラップと可動スクロールの渦巻きラップとの間の作動室を仕切り壁により仕切って圧縮部と膨張部とを形成して構成されている。
　このスクロール型流体機械は、例えば、冷凍回路に接続され、この冷凍回路から膨張部に取り込んだ高圧作動流体の膨張エネルギーによって可動スクロールを公転旋回駆動させ、冷凍回路から圧縮部に取り込んだ低圧作動流体を上記公転旋回駆動力によって圧縮し、この圧縮した作動流体を冷凍回路側に別に設けた主圧縮機へ吐出させている。このようにして、作動流体を膨張させて動力を回収し、この回収動力を利用して作動流体を圧縮している。
特開２０１２－５２５２７号公報
　ここで、この種のスクロール型流体機械において、上記のように作動流体を膨張させて動力を回収し、この回収動力を利用して作動流体を圧縮する場合、膨張部における膨張比が高いため、膨張部における可動スクロールのラップと固定スクロールのラップとの間のシール部クリアランス（以下において、「最小クリアランス」と言う）が動力回収効率に与える影響が大きくなり、動力回収効率に悪影響を及ぼすおそれがある。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、膨張部における最小クリアランスの動力回収効率への影響を低減したスクロール型流体機械を提供することを目的とする。
　このため、本発明に係るスクロール型流体機械は、渦巻き状のラップがそれぞれ形成された固定スクロール及び可動スクロールを互いの前記ラップを対向配置し、前記固定スクロールの渦巻きラップと前記可動スクロールの渦巻きラップとの間に、作動流体を膨張させる膨張部及び作動流体を圧縮する圧縮部を形成するスクロールユニットと、前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して公転旋回運動可能に支持する支持部とを備え、前記膨張部で回収された動力によって前記圧縮部を駆動するスクロール型流体機械であって、前記膨張部における前記固定スクロールのラップと前記可動スクロールのラップとの間の最小クリアランスを、前記圧縮部における前記固定スクロールのラップと前記可動スクロールのラップとの間の最小クリアランスより小さく設定した構成とする。
　本発明のスクロール型流体機械によれば、膨張部における固定スクロールのラップと可動スクロールのラップとの間の最小クリアランスを、圧縮部における固定スクロールのラップと可動スクロールのラップとの間の最小クリアランスより小さく設定するので、作動流体の膨張エネルギーを利用して作動流体を圧縮するスクロール型流体機械において、膨張比の大きい膨張部における最小クリアランスの動力回収効率への影響を低減することができる。
本発明の一実施形態におけるスクロール型流体機械の縦断面図である。 本実施形態の固定スクロールを可動スクロール側からみた平面図である。 本実施形態の可動スクロールを固定スクロール側からみた平面図である。 本実施形態の偏心ブッシュの斜視図である。 本実施形態の膨張部側における可動スクロール及び固定スクロールの組合わされた状態を示した横断面図である。 図５に示すスクロールユニットの径方向の最小クリアランスを説明するための図で、（Ａ）は図５に示すＡ部の部分拡大図であり、（Ｂ）は図５に示すＢ部の部分拡大図である。 本実施形態の膨張部における可動スクロール及び固定スクロールの組合わされた状態を説明するための図であり、図５に示したＡ部の部分縦断面図である。 本実施形態の圧縮部における可動スクロール及び固定スクロールの組合わされた状態を説明するための図であり、図５に示したＢ部の部分縦断面図である。
　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明が適用されたスクロール型流体機械の第１実施形態である圧縮機一体型膨張機１００の縦断面図である。
　図１において、圧縮機一体型膨張機１００は、図示省略した冷凍回路（蒸発器及び凝縮器）に接続され、取り込んだ高圧冷媒の膨張エネルギーによって、可動スクロールを固定スクロールに対して公転旋回駆動させ、この発生させた旋回駆動力によって、冷凍回路から取り込んだ低圧冷媒を圧縮して、冷凍回路の主圧縮機へ圧縮した冷媒を吐出するものであり、作動室としての膨張部１及び圧縮部２を備え、膨張部１で回収された動力によって圧縮部２を駆動するように構成されている。この膨張部１及び圧縮部２については、後に詳述する。
　図１に示すように、圧縮機一体型膨張機１００はハウジング１０を備え、このハウジング１０内には、主に、固定スクロール３及び可動スクロール４を備えたスクロールユニット２０と、可動スクロール４を支持する支持部３０とが配設されている。
　前記ハウジング１０は、固定スクロール３を固定支持するメインフレーム１１と、メインフレーム１１の上部を閉止するキャップ状のトップシェル１２と、メインフレーム１１の下部を閉止するキャップ状のボトムシェル１３とを備え、トップシェル１２とボトムシェル１３との間にメインフレーム１１を挟み込むようにしている。
　前記トップシェル１２側には、図１に模式的に示すように、冷凍回路からの冷媒を膨張部１内へ流入させる膨張側吸入管１４と、膨張部１で膨張された冷媒を冷凍回路に向けて吐出する膨張側吐出管１５と、圧縮部２で圧縮された冷媒を冷凍回路に向けて吐出する圧縮側吐出管１６とが配置されている。膨張側吸入管１４、膨張側吐出管１５は、固定スクロール３に形成された、膨張側吸入室３ｄ、膨張側吐出室３ｅにそれぞれ接続され、圧縮側吐出管１６は、トップシェル１２とメインフレーム１１との間に形成された圧縮側吐出室１２ａに接続されている。また、メインフレーム１１の外周部側には、冷凍回路から取り込んだ冷媒を圧縮部２内へ流入させる圧縮側吸入管１７が配置され、この圧縮側吸入管１７は、固定スクロール３に形成された圧縮側吸入室３ｆに接続されている。
　前記スクロールユニット２０は、渦巻き状のラップ３Ｌ，４Ｌ（図２及び図３参照）がそれぞれ形成された固定スクロール３及び可動スクロール４を、互いのラップ３Ｌ，４Ｌを後述する最小クリアランスを確保するように対向配置して備えている。スクロールユニット２０は、固定スクロール３のラップ３Ｌと可動スクロール４のラップ４Ｌとの間に作動流体の作動室を構成する膨張部１及び圧縮部２（図１参照）を形成している。
　前記固定スクロール３は、図１に示すように、ラップ形成面側を下方に向けて、メインフレーム１１に形成された段付き状凹部１１ａの最上部座面１１ａ１に固定されている。図２に示すように、固定スクロール３には、渦巻き状のラップ３Ｌとしての内側ラップ３Ｌａ及び外側ラップ３Ｌｂが形成されると共に、環状の中間仕切り壁３ａ及び外側仕切り壁３ｂが立設されている。内側ラップ３Ｌａは中間仕切り壁３ａよりも中心側に立設され、外側ラップ３Ｌｂは中間仕切り壁３ａと外側仕切り壁３ｂとの間に立設される。また、固定スクロール３には、シールリング５（図１参照）が嵌挿される環状溝３ｃ（図２参照）が中間仕切り壁３ａの端面に形成されている。
　また、固定スクロール３には、図２に示すように、膨張側吸入室３ｄが膨張部１の内周端である中心部に形成され、膨張側吐出室３ｅが中間仕切り壁３ａの内側の膨張部１の外周端に形成され、圧縮側吸入室３ｆが外側仕切り壁３ｂの内側の圧縮部２の外周端に形成され、中間仕切り壁３ａの外側の圧縮部２の内周端に圧縮側吐出孔３ｇが貫通して形成されている。
　前記可動スクロール４は、オルダムリング等の自転阻止機構５０により自転を阻止された状態で、ラップ形成面側を上方に向けてメインフレーム１１の中間台座面１１ａ２に載置されつつ、支持部３０により後述する固定軸６の軸心周りに公転旋回運動可能に支持されている。可動スクロール４には、図３に示すように、渦巻き状のラップ４Ｌとしての内側ラップ４Ｌａ及び外側ラップ４Ｌｂが形成されている。内側ラップ４Ｌａの壁面は、固定スクロール３の内側ラップ３Ｌａの壁面と対向し、外側ラップ４Ｌｂの壁面は、固定スクロール３の外側ラップ３Ｌｂの壁面と対向し、各ラップ４Ｌａ，４Ｌｂは相反する渦巻の方向で立設されている。また、可動スクロール４のラップ形成面とは反対面には、図１に示すように後述する偏心ブッシュ３１が可動スクロール４に対して相対回動可能に内挿される凹部４ａが形成されている。
　これらの固定スクロール３及び可動スクロール４を、図１に示すように各ラップの壁面を対向させて組み合わせて、固定スクロール３の内側ラップ３Ｌａと可動スクロール４の内側ラップ４Ｌａとの間で膨張部１を形成し、固定スクロール３の外側ラップ３Ｌｂと可動スクロール４の外側ラップ４Ｌｂとの間で圧縮部２を形成する。このように、本実施形態のスクロールユニット２０は、膨張部１を形成する可動スクロール４と圧縮部２を形成する可動スクロール４とが同一部材の同一面上に形成される、いわゆる単板型スクロールユニットである。
　前記支持部３０は、固定軸６に回動可能に軸支され、可動スクロール４を固定軸６の軸心Ｘ１周りに公転旋回運動可能に支持するものである。支持部３０は、具体的には、偏心ブッシュ３１と、ニードルベアリング３２と、ラジアルベアリング３３、スラストベアリング３４とを備えて構成される。
　前記偏心ブッシュ３１は、固定軸６の軸心Ｘ１に対して偏心して回動可能に固定軸６に軸支され、可動スクロール４に形成される凹部４ａに、可動スクロール４に対して相対回動可能に内挿されている。
　具体的には、偏心ブッシュ３１は、図４に示すように、可動スクロール４の凹部４ａの内径より大きく拡径された鍔部３１ａと、鍔部３１ａから立設される円柱部３１ｂと、鍔部３１ａの外周部の一部に一体形成されるバランスウェイト３１ｃとを備える。円柱部３１ｂは、この円柱部３１ｂの軸心Ｘ３に対して偏心されて固定軸６の軸心Ｘ１と一致する中心軸を有する孔部３１ｄを有し、固定軸６の軸心Ｘ１に対し偏心して組み付け可能に形成されている。この孔部３１ｄに固定軸６の軸部６ａ（図１参照）がニードルベアリング３２を介して嵌挿され、偏心ブッシュ３１が固定軸６に回動可能に軸支される。円柱部３１ｂは、ラジアルベアリング３３を介して可動スクロール４の凹部４ａに内挿される。鍔部３１ａと、固定軸６の基部６ｂ（図１参照）との間にはスラストベアリング３４が配設される。
　前記固定軸６は、図１に示すように、上端側の軸部６ａと、メインフレーム１１の底部に貫通して形成される孔部１１ｃに嵌挿される基部６ｂと、下端側に拡径されて形成された鍔部６ｃとを有し、軸部６ａと基部６ｂは同軸（Ｘ１）で形成されている。固定軸６は、例えば、孔部１１ｃに基部６ｂを嵌挿させて、鍔部６ｃをメインフレーム１１の下面にボルト止め等することにより、その軸心Ｘ１を固定スクロール３の中心軸Ｘ２とほぼ一致させて、メインフレーム１１に固定される。つまり、固定軸６は、偏心ブッシュ３１を回動可能に支持するだけであり、自身が回転することはない。
　このように、偏心ブッシュ３１、ニードルベアリング３２、ラジアルベアリング３３及びスラストベアリング３４から成る支持部３０は、固定軸６にニードルベアリング３２を介して軸支される偏心ブッシュ３１の円柱部３１ｂを固定軸６の軸心Ｘ１に対して偏心させ、その円柱部３１ｂを可動スクロール４の凹部４ａに、可動スクロール４に対して相対回動可能に、ラジアルベアリング３２を介して内挿させることにより、可動スクロール４を軸心Ｘ１周りに公転旋回運動可能に支持する。
　次に、本実施形態における固定スクロール３のラップ３Ｌと可動スクロール４のラップ４Ｌとの間の最小クリアランスについて説明する。
　図５に示すように、スクロールユニット２０は、固定スクロール３のラップ３Ｌと可動スクロール４のラップ４Ｌとを噛合わせて組合せて構成されている。ここで、可動スクロール４の公転旋回中に固定スクロール３と可動スクロール４との間の作動室としての膨張部１及び圧縮部２の気密を維持させる必要があるため、膨張部１及び圧縮部２のそれぞれにおいて、可動スクロール４のラップ４Ｌと固定スクロール３のラップ３Ｌとが最も接近する間隔を極力小さく設定する必要がある。この間隔を最小クリアランスと呼ぶ。最小クリアランス（言い換えると、シール部クリアランス）内には、潤滑用の油膜が形成されて、作動室としての膨張部１及び圧縮部２がそれぞれシールされている。
　上記最小クリアランスは、スクロールユニット２０の径方向と、軸方向（各ラップの高さ方向）とでそれぞれ設定されている。そして、径方向の最小クリアランスＣは、膨張部１側と圧縮部２側とでそれぞれ設定されており、図５に示したＡ部及びＢ部の部分拡大図である図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、膨張部１側の径方向最小クリアランスＣexpは圧縮部２側の径方向最小クリアランスＣcompより小さく設定されている。また、軸方向最小クリアランスＣＺ（つまり、ラップの先端とラップを形成する溝底との間のクリアランス）についても、膨張部１側と圧縮部２側とでそれぞれ設定されており、図５に示したＡ部及びＢ部の拡大縦断面図である図７及び図８に示すように、膨張部１側の軸方向最小クリアランスＣＺexpは圧縮部側２の軸方向最小クリアランスＣＺcompより小さく設定されている。
　このように、膨張部１側の径方向及び軸方向の最小クリアランス（Ｃexp及びＣＺexp）のいずれも、圧縮部２側の最小クリアランス（Ｃcomp及びＣＺcomp）より小さく設定している。
　以下に、膨張部１及び圧縮部２における固定スクロール３のラップ３Ｌ（３Ｌａ，３Ｌｂ）及び可動スクロール４のラップ４Ｌ（４Ｌａ，４Ｌｂ）の、径方向についての位置関係を、図４、図７及び図８を参照して詳述する。
　まず、膨張部１側について説明する。図７に示すように、膨張部１における固定スクロール３及び可動スクロール４の各ラップ３Ｌａ，４ＬａのピッチをＰexpとし、膨張部１における固定スクロール３及び可動スクロール４の各ラップ３Ｌａ，４Ｌａの壁厚をｔexpとする。また、図４に示すように、円柱部３１ｂの軸心Ｘ３に対する孔部３１ｄの中心軸（図４ではＸ１、Ｘ２）の偏心距離をクランク半径ＰＯＲとする。なお、図７及び図８に示すように、可動スクロール４のラップ４Ｌ（４Ｌａ，４Ｌｂ）は、固定スクロール３のラップ３Ｌ（３Ｌａ，３Ｌｂ）を形成する溝内でスクロールユニット２０の径方向についてクランク半径ＰＯＲの２倍の距離分だけ移動可能となる。このクランク半径ＰＯＲは、下記の式（１）で示される。
　ＰＯＲ＝Ｐexp／２－Ｃexp－ｔexp・・・（１）
　一方、圧縮部２側については、図８に示すように、圧縮部２における固定スクロール３及び可動スクロール４の各ラップ３Ｌｂ，４ＬｂのピッチをＰcompとし、膨張部１における固定スクロール３及び可動スクロール４の各ラップ３Ｌｂ，４Ｌｂの壁厚をｔcompとしたとき、クランク半径ＰＯＲは、下記の式（２）で示される。
　ＰＯＲ＝Ｐcomp ／２－Ｃcomp－ｔcomp・・・（２）
　ここで、膨張部１及び圧縮部２におけるクランク半径ＰＯＲは同じであるため、上記式（１）及び式（２）より、下記の式（３）の関係式が成立する。
　Ｐexp／２－Ｃexp－ｔexp＝Ｐcomp ／２－Ｃcomp－ｔcomp・・・（３）
また、上記式（３）より、下記の式（４）の関係が成り立つ、
　Ｃcomp－Ｃexp＝（Ｐcomp ／２－ｔcomp ）－（Ｐexp ／２－ｔexp ）・・・（４）
　ここで、上記式（４）において、Ｃcomp－Ｃexp＞０（つまり、Ｃcomp ＞ Ｃexp ）と
なるためには、下記の式（５）を満足する必要がある。
　Ｐcomp ／２－ｔcomp ＞Ｐexp ／２－ｔexp・・・（５）
　このように、径方向の最小クリアランス（Ｃexp及びＣcomp）については、具体的には、式（５）を満足するように、各ピッチ（Ｐcomp及びＰexp）と各壁厚（ｔcomp及びｔexp）を設定すればよい。例えば、各ピッチ（Ｐcomp及びＰexp）を一致させると共に、膨張部１側の壁厚ｔexpを圧縮部２側の壁厚ｔcompより厚く形成したり、各壁厚（ｔcomp及びｔexp）を一致させると共に、膨張部１側のピッチＰexpを圧縮部２側のピッチＰcompより短く形成したりすればよく、また、上記式（５）を満たせば、各ピッチ（Ｐcomp及びＰexp）又は各壁厚ｔcomp及びｔexp）を膨張部１側と圧縮部２側とで一致させなくてもよい。なお、各ピッチ（Ｐcomp及びＰexp）及び各壁厚（ｔcomp及びｔexp）それぞれの寸法公差の上限及び下限値は、その公差範囲のいずれの寸法であっても、上記式（５）を満足するように設定されている。
　次に、膨張部１及び圧縮部２における固定スクロール３のラップ３Ｌ（３Ｌａ，３Ｌｂ）及び可動スクロール４のラップ４Ｌ（４Ｌａ，４Ｌｂ）の、軸方向についての位置関係を詳述する。
　図７及び図８に示すように、膨張部１における固定スクロール３のラップ３Ｌ（内側ラップ３Ｌａ）を形成する溝深さをＤexpとし、膨張部１における可動スクロール４のラップ４Ｌ（内側ラップ４Ｌａ）の高さをｈexpとし、圧縮部２における固定スクロール３のラップ３Ｌ（外側ラップ３Ｌｂ）を形成する溝深さをＤcompとし、圧縮部２における可動スクロール４のラップ４Ｌ（外側ラップ４Ｌｂ）の高さをｈcompとしたとき、下記の式（４）及び式（５）の関係式が成立する。
　ＣＺexp＝Ｄexp－ｈexp・・・（６）
　ＣＺcomp＝Ｄcomp－ｈcomp・・・（７）
　ここで、上記式（６）及び式（７）より、ＣＺcomp＞ＣＺexpとなるためには、下記の式（８）を満足する必要がある。
　Ｄcomp－ｈcomp ＞Ｄexp－ｈexp・・・（８）
　このように、軸方向の最小クリアランス（ＣＺexp及びＣＺcomp）については、具体的には、式（８）を満足するように、固定スクロール３の各溝深さ（Ｄcomp及びＤexp）と可動スクロール４の各ラップ高さ（ｈcomp及びｈexp）を設定すればよい。例えば、各溝深さ（Ｄcomp及びＤexp）を一致させると共に、膨張部１側の可動スクロール４のラップ高さｈexpを圧縮部２側の可動スクロール４のラップ高さｔcompより高く形成したり、可動スクロール４の各ラップ高さ（ｈcomp及びｈexp）を一致させると共に、膨張部１側の固定スクロール３の溝深さＤexpを圧縮部２側の溝深さＤcompより浅く形成したりすればよく、また、上記式（８）を満たせば、各溝深さ（Ｄcomp及びＤexp）又は各ラップ高さ（ｈcomp及びｈexp）を膨張部１側と圧縮部２側とで一致させなくてもよい。なお、各溝深さ（Ｄcomp及びＤexp）及び各ラップ高さ（ｈcomp及びｈexp）それぞれの寸法公差の上限及び下限値は、その公差範囲のいずれの寸法であっても、上記式（８）を満足するようにそれぞれ設定されている。
　次に、本実施形態の圧縮機一体型膨張機１００の動作について、図１を用いて概略説明する。
　膨張側吸入管１４から吸入された高圧の冷媒は、膨張側吸入室３ｄを経て膨張部１に取り込まれる。膨張部１は、各スクロール３，４の間の容積を増大させ、冷媒の膨張エネルギーによって可動スクロール４を固定スクロール３の軸心Ｘ１周りに継続して公転旋回運動させる。可動スクロール４の公転旋回運動に供した冷媒を、膨張側吐出室３ｅ及び膨張側吐出管１５を介して冷凍回路に向けて吐出させる。一方、圧縮側吸入管１７から吸入された低圧の冷媒は、圧縮側吸入室３ｆを経て圧縮部２に取り込まれる。圧縮部２は、可動スクロール４の公転旋回運動により各スクロール３，４の間の容積を減少させ、これに伴い取り込んだ冷媒を圧縮する。そして圧縮した冷媒を、圧縮側吐出孔３ｇ、圧縮側吐出室１２ａ及び圧縮側吐出管１６を介して冷凍回路の主圧縮機へ向けて吐出する。このように、膨張比の大きい膨張部１で冷媒を膨張させ、その膨張エネルギーを利用して冷媒を圧縮比の小さい圧縮部２で圧縮する。
　かかる本実施形態の圧縮機一体型膨張機１００によれば、膨張部１側の最小クリアランス（Ｃexp及びＣＺexp）を、圧縮部２側の最小クリアランス（Ｃcomp及びＣＺcomp）より小さく設定するので、作動流体の膨張エネルギーを利用して作動流体を圧縮するスクロール型流体機械において、膨張比の大きい膨張部１におけるクリアランスの動力回収効率への影響を低減することができ、膨張エネルギーを効率的に回収して冷媒を圧縮することができる。
　また、本実施形態においては、膨張部１側の径方向及び軸方向の最小クリアランス（Ｃexp及びＣＺexp）のいずれも、圧縮部２側の最小クリアランス（Ｃcomp及びＣＺcomp）より小さく設定したため、膨張部１において確実なシールを行うことができる。なお、これに限らず、圧縮部２側より膨張部１側を小さく設定する最小クリアランスは、径方向及び軸方向の少なくとも一方のクリアランスであればよい。
　そして、本実施形態においては、スクロールユニット２０は、膨張部１を形成する可動スクロール４と圧縮部２を形成する可動スクロール４とが同一部材の同一面上に形成される、単板型スクロールユニットとしたので、例えば、膨張部１を形成する可動スクロール４と圧縮部２を形成する可動スクロール４とがそれぞれ別の部材上に形成され、各部材の背面（つまり、非ラップ形成面）を対向させて配置する、いわゆる背面型スクロールユニットと比べて、ユニットをコンパクトにすることができる。
　なお、本実施形態では、可動スクロール４と偏心ブッシュ３１との間には、単にラジアルベアリング３３を設けた場合で説明したが、これに限らず、例えば、更にスラストベアリングを、凹部４ａを形成するボスの端面と偏心ブッシュ３１の鍔部３１ａとの間に設けるように構成してもよい。
　また、本実施形態では、偏心ブッシュ３１と、凹部４ａ及び軸部６ａとの間には、ニードルベアリング３２及びラジアルベアリング３３を設けた場合で説明したが、これに限らず、これらベアリング３２，３３を設けずに、偏心ブッシュ３１自体を可動スクロール４及び軸部６ａの互いの相対回転を受容する滑り軸受としても良い。
　さらに、本実施形態では、固定軸６は、その軸心Ｘ１を固定スクロール３の中心軸Ｘ２とほぼ一致させて、メインフレーム１１に固定される場合で説明したが、これに限らず、軸心Ｘ１を固定スクロール３の中心軸Ｘ２とずらして固定するようにしてもよい。
　また、本実施形態においては、支持部３０は、メインフレーム１１に固定された固定軸６に軸支される構成の場合で説明したが、これに限らず、図示省略するが、回転可能な軸に軸支されるように構成してもよい。また、スクロールユニット２０は、単板型スクロールユニットの場合で説明したが、これに限らず、図示省略するが、上述の背面型スクロールユニットであってもよい。この場合、例えば、膨張部１を形成する可動スクロール４と圧縮部２を形成する可動スクロール４とは、両面にスクロールを設けた一体の部材で構成しても良いし、別体の部材とする場合は、両可動スクロールを連結し、作動流体の膨張により膨張部１で発生する回転駆動力を圧縮部２に伝達する連結軸を設けて構成してもよい。
　以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
１００・・スクロール型流体機械
１・・・・膨張部（作動室）
２・・・・圧縮部（作動室）
３・・・・固定スクロール
３Ｌ・・・渦巻き状のラップ
４・・・・可動スクロール
４Ｌ・・・渦巻き状のラップ
６・・・・固定軸
２０・・・スクロールユニット
３０・・・支持部
Ｘ１・・・固定軸の軸心
Ｘ２・・・固定スクロールの中心軸

Claims (5)

  1. 　渦巻き状のラップがそれぞれ形成された固定スクロール及び可動スクロールを互いの前記ラップを対向配置し、前記固定スクロールの渦巻きラップと前記可動スクロールの渦巻きラップとの間に、作動流体を膨張させる膨張部及び作動流体を圧縮する圧縮部を形成するスクロールユニットと、前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して公転旋回運動可能に支持する支持部とを備え、前記膨張部で回収された動力によって前記圧縮部を駆動するスクロール型流体機械であって、
    　前記膨張部における前記固定スクロールのラップと前記可動スクロールのラップとの間の最小クリアランスを、前記圧縮部における前記固定スクロールのラップと前記可動スクロールのラップとの間の最小クリアランスより小さく設定した、スクロール型流体機械。
  2. 　前記最小クリアランスは、前記スクロールユニットの径方向及び軸方向の少なくとも一方のクリアランスである、請求項１に記載のスクロール型流体機械。
  3. 　前記膨張部を形成する可動スクロールと前記圧縮部を形成する可動スクロールとが同一部材の同一面上に形成される、請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
  4. 　前記膨張部を形成する可動スクロールと前記圧縮部を形成する可動スクロールとがそれぞれ別の部材上に形成され、前記各部材の非ラップ形成面を対向させて配置する構成とした、請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
  5. 　前記膨張部を形成する可動スクロールと前記圧縮部を形成する可動スクロールとを連結し、前記作動流体の膨張により前記膨張部で発生する回転駆動力を前記圧縮部に伝達する連結軸を設ける構成とした、請求項４に記載のスクロール型流体機械。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016124147A1 (zh) * 2015-02-06 2016-08-11 艾默生环境优化技术(苏州)有限公司 涡旋组件、涡旋式压缩及膨胀一体机器和循环系统
CN105986839A (zh) * 2015-02-06 2016-10-05 艾默生环境优化技术(苏州)有限公司 涡旋组件、涡旋式压缩及膨胀一体机器和循环系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6393115B2 (ja) * 2014-08-28 2018-09-19 サンデンホールディングス株式会社 スクロール型流体機械
JP6226002B2 (ja) * 2016-01-26 2017-11-08 ダイキン工業株式会社 スクロール圧縮機及びそれを備えた空気調和装置
ES2582011B2 (es) * 2016-05-11 2017-07-07 Manuel ÁLVAREZ LÓPEZ Máquina de fluido polivalente.
JP2021533303A (ja) * 2018-08-02 2021-12-02 ティアックス エルエルシーTiax Llc 液冷媒ポンプ
GB2583373A (en) * 2019-04-26 2020-10-28 Edwards Ltd Scroll pump crank sleeve

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0377083U (ja) * 1989-11-30 1991-08-01
WO2005080756A1 (ja) * 2004-02-20 2005-09-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha ブレイトンサイクル装置及び内燃機関の排気熱エネルギ回収装置
WO2006112262A1 (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 Sanden Corporation スクロール型流体機械
JP2007045682A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Sumco Corp シリコン単結晶の育成方法およびシリコンウェーハ
JP2009024621A (ja) * 2007-07-20 2009-02-05 Mitsubishi Electric Corp スクロール膨張機
JP2010077885A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Daikin Ind Ltd 膨張機

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4658381B2 (ja) * 2001-05-31 2011-03-23 三菱重工業株式会社 スクロール圧縮機
JP4031223B2 (ja) * 2001-09-27 2008-01-09 アネスト岩田株式会社 スクロール式流体機械
JP2011214484A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Toyota Industries Corp 廃熱利用装置及び廃熱利用装置における圧縮機制御方法
JP5209764B2 (ja) * 2010-08-04 2013-06-12 サンデン株式会社 スクロール型流体機械

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0377083U (ja) * 1989-11-30 1991-08-01
WO2005080756A1 (ja) * 2004-02-20 2005-09-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha ブレイトンサイクル装置及び内燃機関の排気熱エネルギ回収装置
WO2006112262A1 (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 Sanden Corporation スクロール型流体機械
JP2007045682A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Sumco Corp シリコン単結晶の育成方法およびシリコンウェーハ
JP2009024621A (ja) * 2007-07-20 2009-02-05 Mitsubishi Electric Corp スクロール膨張機
JP2010077885A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Daikin Ind Ltd 膨張機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016124147A1 (zh) * 2015-02-06 2016-08-11 艾默生环境优化技术(苏州)有限公司 涡旋组件、涡旋式压缩及膨胀一体机器和循环系统
CN105986839A (zh) * 2015-02-06 2016-10-05 艾默生环境优化技术(苏州)有限公司 涡旋组件、涡旋式压缩及膨胀一体机器和循环系统

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