涡旋流体机械的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及祸旋流体机械(scroll fluid machine) O
【背景技术】
[0002]涡旋流体机械通过使具有螺旋状的卷的涡旋体彼此相对地进行运动从而能够使工作介质压缩或者膨胀。涡旋膨胀机是涡旋流体机械的一种。涡旋膨胀机具有由一对涡旋体形成的膨胀室。涡旋膨胀机通过在膨胀室内使高压的工作介质膨胀从而将该膨胀时的能量转换成旋转能量。作为这样的领域的技术，众所周知有专利文献I所记载的涡旋膨胀机。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利申请公开2011-252434号公报
[0006]涡旋流体机械的涡旋体围绕各自的旋转轴进行旋转。一方的涡旋体相对于另一方的涡旋体进行相对地回旋。例如，专利文献I的涡旋流体机械具备用于相对的回旋运动的自转限制机构。容许回旋运动的机构其结构比容许旋转运动的机构(例如轴承)更复杂。另外，容许回旋运动的机构处于机械性的接触部位变多的趋势。因此，在回旋运动的时候容易发生力的变动或力矩的变动，所以难以维持良好的旋转状态。
【发明内容】
[0007]本发明是有鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于，提供一种能够维持良好的旋转状态的涡旋流体机械。
[0008]本发明的一个方式所涉及的涡旋流体机械，具备:驱动涡旋体，具有一对驱动端板以及从驱动端板竖立设置的驱动卷(lap)并且将第I轴线作为旋转轴线；从动涡旋体，具有从动端板以及从从动端板竖立设置的从动卷，被配置于一对驱动端板之间并且将相对于第I轴线偏心的第2轴线作为旋转轴线；轴承板，被配置于从动涡旋体的两侧且具有被连结于从动涡旋体的一对板，将第2轴线作为旋转轴线；圆筒状的驱动销，被安装于驱动涡旋体并从驱动端板向轴承板突出；圆筒状的导向环，被安装于轴承板并且具有大于驱动销的外径的内径；驱动销在将第I轴线作为中心的圆周上以等间隔被配置有η个(η多4)以上，导向环在将第2轴线作为中心的圆周上以对应于驱动销的方式以等间隔被配置有m个(m =η彡4)以上。
[0009]在上述涡旋流体机械中，驱动销围绕第I轴线进行公转。该驱动销的一端向导向环内配置。因此，驱动销一边推压导向环的内周面一边围绕第I轴线进行公转。伴随着该公转的力(以下也称之为“销输入”)的方向一直是将第I轴线作为中心的圆的切线方向。于是，从驱动销向导向环作用销输入的垂直方向成分(以下也称之为“向导向环的作用力”)。另一方面，销输入的方向由驱动销的公转位置而发生变化。例如，在销输入的垂直方向成分为垂直向下的情况下，力作用于导向环。相对于此，在销输入的垂直方向成分为垂直向上的情况下，力不作用于导向环。在此，驱动销以及导向环以等间隔被配置有4个以上。如果这样的话，则以推压导向环的方式使垂直向下的力发生的驱动销以及导向环的组合存在2个。因此，在涡旋体的回旋运动中，驱动涡旋体被至少2组驱动销以及导向环支撑。根据该结构，因为驱动涡旋体的支撑力被圆滑地交接，所以在回旋运动时的支撑力的变动被抑制。因此，根据本发明的一个方式所涉及的涡旋流体机械，能够维持良好的旋转状态。
[0010]在一个方式中，驱动销的数量(η)以及导向环的数量(m)也可以是偶数。将驱动端板的中心作为旋转运动的基准来进行说明。从驱动涡旋体向从动涡旋体，除了向上述导向环的作用力之外，力矩也进行作用。该力矩基于直到从第I轴线向导向环的作用力被输入的位置为止的距离(以下也称之为“作用距离”)和向导向环的作用力的大小。驱动销被配置于将第I轴线作为中心的圆周上。另一方面，被驱动销推压的导向环被配置于将第2轴线作为中心的圆周上。根据该驱动销的配置，力矩会周期性地进行变化。在此，驱动销以及导向环的数量为偶数。这样的话，则使垂直向下方向的向导向环的作用力发生的驱动销以及导向环的组合的数量不管公转角度如何而均为一定。因此，因为力矩的周期性变动被抑制，所以在回旋运动时所产生的力矩的周期性变动被抑制。因此，根据本发明的一个方式所涉及的涡旋流体机械，能够维持更良好的旋转状态。
[0011]在一个方式中，驱动销的数量(η)以及导向环的数量(m)也可以是6 (n = m = 6)。因为驱动销以及导向环的数量是偶数，所以在回旋运动时所产生的力矩的周期性的变动被抑制。另外，在驱动销以及导向环的数量为6的情况下，在相对于驱动涡旋体的从动涡旋体的回旋运动中，驱动涡旋体一直由2组以上的驱动销以及导向环来支撑。因此，本发明的一个方式所涉及的涡旋流体机械因为能够适当地抑制在回旋运动时所产生的力矩的周期性变动以及作用于导向环的力的变动，所以能够维持更良好的旋转状态。
[0012]发明的效果
[0013]根据本发明的一个方式所涉及的涡旋流体机械，能够维持良好的旋转状态。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的一个方式所涉及的涡旋膨胀机的截面图。
[0015]图2是表示在沿着图1的I1-1I线的截面上驱动销以及导向环的配置的正面图。
[0016]图3是放大表示驱动销以及导向环的截面图。
[0017]图4A、图4B、图4C、图4D、图4E以及图4F是表示实施方式所涉及的涡旋膨胀机中的销输入、向导向环的作用力以及分力的概念图。
[0018]图5A是表不向导向环的作用力的图表。图5B是表不输入力矩的图表。图5C是表不分力的图表。图f5D是表不分力力矩的图表。
[0019]图6A是表示变形例I所涉及的涡旋膨胀机的向导向环的作用力的图表。图6B是表示变形例I所涉及的涡旋膨胀机的输入力矩的图表。图6C是表示变形例I所涉及的涡旋膨胀机的分力的图表。图6D是表示变形例I所涉及的涡旋膨胀机的分力力矩的图表。
[0020]图7A是表示变形例2所涉及的涡旋膨胀机的输入力矩的图表。图7B是表示变形例2所涉及的涡旋膨胀机的分力力矩的图表。
[0021]图8A是表示比较例所涉及的涡旋膨胀机的向导向环的作用力的图表。图SB是表示比较例所涉及的涡旋膨胀机的输入力矩的图表。图SC是表示比较例所涉及的涡旋膨胀机的分力的图表。图8D是表示比较例所涉及的涡旋膨胀机的分力力矩的图表。
【具体实施方式】
[0022]以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行详细的说明。在附图的说明中将相同符号标注于相同要素，省略重复的说明。
[0023]如图1所示，具有涡旋膨胀机I的发电系统100将涡旋膨胀机I作为动力源并驱动发电机101。从工作介质供给部102将作为工作介质的蒸汽V提供给涡旋膨胀机I。作为该蒸汽V，例如可以列举水蒸汽或用于兰金循环(Rankine cycle)的制冷剂。祸旋膨胀机I通过在涡旋膨胀机I的内部使被提供的蒸汽V膨胀，从而将在膨胀时所产生的能量转换成旋转能量。涡旋膨胀机I通过驱动轴而将旋转能量传递到发电机101。膨胀后的蒸汽V向涡旋膨胀机I的外部排出。被排出的蒸汽V的温度低于被提供的蒸汽V的温度。涡旋膨胀机I将对应于在供给时的蒸汽V的温度与在排出时的蒸汽V的温度的温度差的能量作为旋转能量来进行取出。
[0024]涡旋膨胀机I具备作为主要构成部件的外壳(housing) 2、输入驱动轴3、输出驱动轴4、驱动涡旋体6、从动涡旋体7、轴承板8、以及联动机构9。
[0025]外壳2具有一对壳体(case) 11，12。外壳2形成容纳空间SI。在容纳空间SI中容纳驱动涡旋体6、从动涡旋体7、轴承板8、联动机构9。壳体11具有轴孔11a。输入驱动轴3被插入到轴孔11a。轴孔Ila的中心轴线规定第I轴线Al。在壳体11中配置驱动轴承I lb、从动轴承11c。驱动轴承Ilb旋转支撑输入驱动轴3。从动轴承Ilc旋转支撑轴承板8。驱动轴承Ilb的中心轴线与第I轴线Al相一致。另一方面，从动轴承Ilc的中心轴线与第2轴线A2相一致。第2轴线A2相对于第I轴线Al仅偏心距离t。第2轴线A2被轴承保持部Ilf的中心轴线规定。从动轴承Ilc被嵌入到轴承保持部Hf。盖13被安装于壳体11的开口端lid。盖13是与工作介质供给部102的接口(interface)。在第I轴线Al的方向上，油封14被配置于驱动轴承Ilb与开口端Ild之间。壳体12具有与壳体11大致相同的结构。即，壳体12具有轴孔11a。在壳体12配置驱动轴承Ilb以及从动轴承Ilc0另外，壳体12具有排出口 lie。排出口 lie排出膨胀后的蒸汽V。
[0026]输入驱动轴3被插入到壳体11的轴孔11a。因此，输入驱动轴3的旋转轴线与第I轴线Al相一致。输入驱动轴3的一端被安装于驱动涡旋体6。输入驱动轴3具有工作介质导入孔3a。工作介质导入孔3a导入蒸汽V。工作介质导入孔3a从输入驱动轴3的一端贯通到另一端。输出驱动轴4被插入到壳体12的轴孔11a。因此，输出驱动轴4的旋转轴线与第I轴线Al相一致。输出驱动轴4的一端被安装于驱动涡旋体6。另外，输出驱动轴4的另一端被连结于发电机101。
[0027]驱动涡旋体6被容纳于容纳空间SI。驱动涡旋体6能够围绕第I轴线Al进行旋转。驱动涡旋体6具有一对驱动端板16、一对驱动卷17。一对驱动端板16分别具有圆盘形状。在一方的驱动端板16的外周边缘部16c上连结有另一方的驱动端板16的外周边缘部16c。输入驱动轴3被安装于在一方的驱动端板16上的外表面16a。另外，一方的驱动端板16具有工作介质导入孔16b。工作介质导入孔16b导入蒸汽V。工作介质导入孔16b与输入驱动轴3的工作介质导入孔3a相连通。在另一方的驱动端板16的外表面16a上安装输出驱动轴4。在驱动端板16的内表面16d上竖立设置驱动卷17。驱动卷17具有螺旋形状或者漩涡形状。即，驱动卷17被配置于一对驱动端板16之间。上述的输入驱动轴3以及输出驱动轴4通过驱动涡旋体6而被一体化。输入驱动轴3、输出驱动轴4以及驱动涡旋体6围绕第I轴线Al成为一体地进行旋转。