[发明专利]涡旋膨胀机

说明书

技术领域

本发明涉及与驱动轴一体的驱动涡旋体和从动涡旋体同步旋转的双旋转型涡旋膨胀机。

背景技术

现有的发电系统以数百kW以上的大型设备为主，小型发电中以简单构造的发动机驱动式发电机等为主流。但是，最近因节能意愿增强、再生能量特别措施法成立等使小型发电的需要和市场增大。一方面，太阳能发电或风力发电还未提高性价比。另一方面，开发出将75～150℃的热水或蒸汽用于热源，经由低沸点的工作介质驱动小型发电机的双燃料发电系统。

在这样的应对措施中，涡旋膨胀机由于转矩变动少，所以作为适合于小型发电系统的膨胀机而受到瞩目。涡旋型流体机械是通过一对涡旋体的端板和螺旋形状的卷板形成月牙形的压缩室或膨胀室的结构。专利文献1中公开了一种单侧回旋方式的涡旋膨胀机，其一方为固定涡旋体，另一方为回旋涡旋体，使回旋涡旋体相对于固定涡旋体回旋，从而形成膨胀室。在所述结构的涡旋型流体机械中，由于成为动态密封，所以呈在形成膨胀室的端板或卷板的接触部位产生明显的噪音或磨损的趋势。由此，膨胀室的密封性可能会受损。

专利文献2中公开了一种双旋转型涡旋型流体机械。双旋转型涡旋型流体机械通过使驱动涡旋体和从动涡旋体经由连动机构同步旋转而能够降低接触部位的噪音或磨损。在双旋转型结构中，相对于驱动涡旋体使从动涡旋体偏心旋转来形成压缩室或膨胀室。

专利文献2中公开的双旋转型涡旋型流体机械具有在从动涡旋体的端板的两面形成有压缩室或膨胀室的所谓“双卷板·涡旋构造”。如此，通过在两侧形成压缩室或膨胀室，能够增加高压流体的供给量或输出(转矩)。另外，由于能够使施加在驱动涡旋体和从动涡旋体上的推力方向载荷抵消，所以具有能够使驱动涡旋体和从动涡旋体的支承构造简化的优点。

专利文献3公开了一种具备固定涡旋体和回旋涡旋体的涡旋型流体机械中在回旋涡旋体的端板埋设有绝热材料的结构。由此，防止压缩室或膨胀室的热量向支承回旋涡旋体的驱动轴的轴承传导。专利文献4中公开了如下结构，即，在驱动涡旋体的端板形成风扇叶片，通过该风扇叶片从外部向壳体内导入冷却空气，从而对壳体内进行冷却。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-299653号公报

专利文献2：日本特开平6-341381号公报

专利文献3：日本特开昭59-34494号公报

专利文献4：日本特开2004-286025号公报

发明概要

发明所要解决的问题

在涡旋膨胀机中，在向膨胀室供给的高温高压的工作介质的膨胀力的作用下使驱动轴旋转。因此，若在向膨胀室供给前发生工作介质的泄漏或温度下降所引起的事先膨胀，则驱动轴的输出(转矩)下降。因此，为了获得高输出，需要使向膨胀室供给的工作介质的供给路的密封性良好，防止事先膨胀。但是，在采用双旋转型涡旋膨胀机的情况下，由于驱动涡旋体和从动涡旋体都旋转，所以不容易确保工作介质的供给路。尤其是在双卷板·涡旋构造的涡旋膨胀机中，由于需要向双膨胀室导入工作介质，所以更加难以确保供给路。

在将专利文献2中公开的涡旋压缩机用作膨胀机的情况下，从驱动轴上设置的导入孔向膨胀室供给高温高压的工作介质。但是，在该供给机构中，支承驱动轴或从动涡旋体并使其能够旋转的轴承暴露在工作介质的热量中而劣化，可能会使轴承及轴承内封入的润滑脂的寿命下降。

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于，在双旋转型涡旋膨胀机中，当在驱动轴上设有工作介质导入孔时，保护对驱动轴等进行支承并使其旋转的轴承免受工作介质的热量的影响，防止该轴承及轴承内封入的润滑脂的劣化。

解决方案

为了实现上述目的，本发明的涡旋膨胀机包括：驱动轴；在该驱动轴上一体地设置的驱动涡旋体；具有相对于该驱动轴的旋转轴偏心的旋转轴线的从动涡旋体；使驱动涡旋体和该从动涡旋体同步旋转的连动机构；将驱动轴及从动涡旋体旋转自如地支承于固定框架的轴承。从动涡旋体通过所述连动机构与驱动涡旋体同步旋转，通过驱动涡旋体和从动涡旋体形成月牙形的膨胀室。