[发明专利]涡旋膨胀机

说明书

提供能够维持良好的旋转状态的涡旋膨胀机。作为工作介质而被供给蒸汽(V)的涡旋膨胀机(1)具备以第一轴线(A1)为旋转轴线的驱动涡旋体(6)、以相对于第一轴线(A1)偏心的第二轴线(A2)为旋转轴线的从动涡旋体(7)、具有与从动涡旋体(7)连结的一对板(21)且以第二轴线(A2)为旋转轴线的轴承板(8)、安装于驱动涡旋体(6)的圆筒状的驱动销(22)、安装于轴承板(8)且具有比驱动销(22)的外径大的内径的圆筒状的导向环(23)。驱动销(22)具有与导向环(23)的内周面(23a)接触的外周面(22s)。在外周面(22s)，形成有包含类金刚石碳的硬质膜(27)。导向环(23)的内周面(23a)由具有自润滑性的高分子树脂材料构成。

技术领域

本发明涉及作为工作介质而被供给蒸汽的涡旋(scroll)膨胀机。

背景技术

涡旋流体机械通过使具有螺旋状的卷(lap)的涡旋体彼此相对地运动而使工作介质压缩或膨胀。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，已知有专利文献1所记载的涡旋膨胀机。

专利文献1所记载的涡旋膨胀机具有固定涡旋和回旋涡旋。该回旋涡旋通过自转限制机构来限制自转运动，所以仅可以进行公转运动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-252434号公报

但是，近年来，研究探讨小型的发电设备。涡旋膨胀机由于扭矩变动少且装置结构比较简单，所以期待作为能够适当地应用于小型发电设备的装置。对于向小型发电设备输入的能量源来说，例如，有从工厂等排出的蒸汽。蒸汽在膨胀过程中一部分产生凝结。凝结液在利用了润滑油的旋转部件间有可能妨碍良好的旋转状态。另外，对于旋转部件的支承来说有时会利用轴承。在此，如果轴承的数量多，则有可能增大机械的能量损耗。于是，对于涡旋膨胀机这样的旋转机械来说，从减少能量损耗的观点出发，要求具有转动体的轴承数量的减少、旋转部件间的良好的旋转状态的维持。

发明内容

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膨胀机。

本发明的一个方式是一种涡旋膨胀机，是作为工作介质而被供给蒸汽的涡旋膨胀机，具备：驱动涡旋体，其具有一对驱动端板及自驱动端板竖立设置的驱动卷，以第一轴线为旋转轴线；从动涡旋体，其具有从动端板及自从动端板竖立设置的从动卷，配置于一对驱动端板之间并且以相对于第一轴线偏心的第二轴线为旋转轴线；轴承板，其具有以夹着从动涡旋体的方式配置且与从动涡旋体连结的一对板，以第二轴线为旋转轴线；圆筒状的驱动销，其安装于驱动涡旋体，从驱动端板朝向轴承板突出；圆筒状的导向环，其安装于轴承板，具有比驱动销的外径大的内径，在与导向环的内周面接触的驱动销的外周面，形成有包含类金刚石碳的膜，导向环的内周面由具有自润滑性的高分子树脂材料构成。

本发明的一个方式所涉及的涡旋膨胀机具备驱动销和导向环。驱动销和导向环限制从动涡旋体相对于驱动涡旋体的相对的自转运动。再有，在驱动销的外周面与导向环的内周面抵接的状态下，在驱动销的外周面和导向环的内周面之间产生向内周面或外周面的切线方向的滑动。该滑动容许从动涡旋体相对于驱动涡旋体的相对的公转运动。根据该结构，涡旋膨胀机没有必要为了规定驱动涡旋体和从动涡旋体的相对运动而使用包含转动体的轴承。因此，涡旋膨胀机能够抑制机械的能量损耗的增大。另外，在驱动销的外周面形成有包含类金刚石碳的膜。导向环的内周面由具有自润滑性的高分子树脂材料构成。根据包含类金刚石碳的膜和具有自润滑性的高分子树脂材料的接触，获得了良好的滑动状态。另外，在驱动销和导向环之间存在凝结液的情况下，驱动销和导向环之间的摩擦系数减小，所以进一步抑制了机械的能量损耗的增大。因此，根据本发明的一个方式所涉及的涡旋膨胀机，能够维持良好的旋转状态。