渦旋流體機(jī)械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及禍旋流體機(jī)械(scroll fluid machine) O
【背景技術(shù)】
[0002]渦旋流體機(jī)械通過(guò)使具有螺旋狀的卷的渦旋體彼此相對(duì)地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)從而能夠使工作介質(zhì)壓縮或者膨脹。渦旋膨脹機(jī)是渦旋流體機(jī)械的一種。渦旋膨脹機(jī)具有由一對(duì)渦旋體形成的膨脹室。渦旋膨脹機(jī)通過(guò)在膨脹室內(nèi)使高壓的工作介質(zhì)膨脹從而將該膨脹時(shí)的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能量。作為這樣的領(lǐng)域的技術(shù)，眾所周知有專利文獻(xiàn)I所記載的渦旋膨脹機(jī)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)公開2011-252434號(hào)公報(bào)
[0006]渦旋流體機(jī)械的渦旋體圍繞各自的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。一方的渦旋體相對(duì)于另一方的渦旋體進(jìn)行相對(duì)地回旋。例如，專利文獻(xiàn)I的渦旋流體機(jī)械具備用于相對(duì)的回旋運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)。容許回旋運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)其結(jié)構(gòu)比容許旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)(例如軸承)更復(fù)雜。另外，容許回旋運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)處于機(jī)械性的接觸部位變多的趨勢(shì)。因此，在回旋運(yùn)動(dòng)的時(shí)候容易發(fā)生力的變動(dòng)或力矩的變動(dòng)，所以難以維持良好的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是有鑒于上述課題而完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種能夠維持良好的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的渦旋流體機(jī)械。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的渦旋流體機(jī)械，具備:驅(qū)動(dòng)渦旋體，具有一對(duì)驅(qū)動(dòng)端板以及從驅(qū)動(dòng)端板豎立設(shè)置的驅(qū)動(dòng)卷(lap)并且將第I軸線作為旋轉(zhuǎn)軸線；從動(dòng)渦旋體，具有從動(dòng)端板以及從從動(dòng)端板豎立設(shè)置的從動(dòng)卷，被配置于一對(duì)驅(qū)動(dòng)端板之間并且將相對(duì)于第I軸線偏心的第2軸線作為旋轉(zhuǎn)軸線；軸承板，被配置于從動(dòng)渦旋體的兩側(cè)且具有被連結(jié)于從動(dòng)渦旋體的一對(duì)板，將第2軸線作為旋轉(zhuǎn)軸線；圓筒狀的驅(qū)動(dòng)銷，被安裝于驅(qū)動(dòng)渦旋體并從驅(qū)動(dòng)端板向軸承板突出；圓筒狀的導(dǎo)向環(huán)，被安裝于軸承板并且具有大于驅(qū)動(dòng)銷的外徑的內(nèi)徑；驅(qū)動(dòng)銷在將第I軸線作為中心的圓周上以等間隔被配置有η個(gè)(η多4)以上，導(dǎo)向環(huán)在將第2軸線作為中心的圓周上以對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)銷的方式以等間隔被配置有m個(gè)(m =η彡4)以上。
[0009]在上述渦旋流體機(jī)械中，驅(qū)動(dòng)銷圍繞第I軸線進(jìn)行公轉(zhuǎn)。該驅(qū)動(dòng)銷的一端向?qū)颦h(huán)內(nèi)配置。因此，驅(qū)動(dòng)銷一邊推壓導(dǎo)向環(huán)的內(nèi)周面一邊圍繞第I軸線進(jìn)行公轉(zhuǎn)。伴隨著該公轉(zhuǎn)的力(以下也稱之為“銷輸入”)的方向一直是將第I軸線作為中心的圓的切線方向。于是，從驅(qū)動(dòng)銷向?qū)颦h(huán)作用銷輸入的垂直方向成分(以下也稱之為“向?qū)颦h(huán)的作用力”)。另一方面，銷輸入的方向由驅(qū)動(dòng)銷的公轉(zhuǎn)位置而發(fā)生變化。例如，在銷輸入的垂直方向成分為垂直向下的情況下，力作用于導(dǎo)向環(huán)。相對(duì)于此，在銷輸入的垂直方向成分為垂直向上的情況下，力不作用于導(dǎo)向環(huán)。在此，驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)以等間隔被配置有4個(gè)以上。如果這樣的話，則以推壓導(dǎo)向環(huán)的方式使垂直向下的力發(fā)生的驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)的組合存在2個(gè)。因此，在渦旋體的回旋運(yùn)動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)渦旋體被至少2組驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)支撐。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)渦旋體的支撐力被圓滑地交接，所以在回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)的支撐力的變動(dòng)被抑制。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的渦旋流體機(jī)械，能夠維持良好的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0010]在一個(gè)方式中，驅(qū)動(dòng)銷的數(shù)量(η)以及導(dǎo)向環(huán)的數(shù)量(m)也可以是偶數(shù)。將驅(qū)動(dòng)端板的中心作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。從驅(qū)動(dòng)渦旋體向從動(dòng)渦旋體，除了向上述導(dǎo)向環(huán)的作用力之外，力矩也進(jìn)行作用。該力矩基于直到從第I軸線向?qū)颦h(huán)的作用力被輸入的位置為止的距離(以下也稱之為“作用距離”)和向?qū)颦h(huán)的作用力的大小。驅(qū)動(dòng)銷被配置于將第I軸線作為中心的圓周上。另一方面，被驅(qū)動(dòng)銷推壓的導(dǎo)向環(huán)被配置于將第2軸線作為中心的圓周上。根據(jù)該驅(qū)動(dòng)銷的配置，力矩會(huì)周期性地進(jìn)行變化。在此，驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)的數(shù)量為偶數(shù)。這樣的話，則使垂直向下方向的向?qū)颦h(huán)的作用力發(fā)生的驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)的組合的數(shù)量不管公轉(zhuǎn)角度如何而均為一定。因此，因?yàn)榱氐闹芷谛宰儎?dòng)被抑制，所以在回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力矩的周期性變動(dòng)被抑制。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的渦旋流體機(jī)械，能夠維持更良好的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0011]在一個(gè)方式中，驅(qū)動(dòng)銷的數(shù)量(η)以及導(dǎo)向環(huán)的數(shù)量(m)也可以是6 (n = m = 6)。因?yàn)轵?qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)的數(shù)量是偶數(shù)，所以在回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力矩的周期性的變動(dòng)被抑制。另外，在驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)的數(shù)量為6的情況下，在相對(duì)于驅(qū)動(dòng)渦旋體的從動(dòng)渦旋體的回旋運(yùn)動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)渦旋體一直由2組以上的驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)來(lái)支撐。因此，本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的渦旋流體機(jī)械因?yàn)槟軌蜻m當(dāng)?shù)匾种圃诨匦\(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力矩的周期性變動(dòng)以及作用于導(dǎo)向環(huán)的力的變動(dòng)，所以能夠維持更良好的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0012]發(fā)明的效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的渦旋流體機(jī)械，能夠維持良好的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的渦旋膨脹機(jī)的截面圖。
[0015]圖2是表示在沿著圖1的I1-1I線的截面上驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)的配置的正面圖。
[0016]圖3是放大表示驅(qū)動(dòng)銷以及導(dǎo)向環(huán)的截面圖。
[0017]圖4A、圖4B、圖4C、圖4D、圖4E以及圖4F是表示實(shí)施方式所涉及的渦旋膨脹機(jī)中的銷輸入、向?qū)颦h(huán)的作用力以及分力的概念圖。
[0018]圖5A是表不向?qū)颦h(huán)的作用力的圖表。圖5B是表不輸入力矩的圖表。圖5C是表不分力的圖表。圖f5D是表不分力力矩的圖表。
[0019]圖6A是表示變形例I所涉及的渦旋膨脹機(jī)的向?qū)颦h(huán)的作用力的圖表。圖6B是表示變形例I所涉及的渦旋膨脹機(jī)的輸入力矩的圖表。圖6C是表示變形例I所涉及的渦旋膨脹機(jī)的分力的圖表。圖6D是表示變形例I所涉及的渦旋膨脹機(jī)的分力力矩的圖表。
[0020]圖7A是表示變形例2所涉及的渦旋膨脹機(jī)的輸入力矩的圖表。圖7B是表示變形例2所涉及的渦旋膨脹機(jī)的分力力矩的圖表。
[0021]圖8A是表示比較例所涉及的渦旋膨脹機(jī)的向?qū)颦h(huán)的作用力的圖表。圖SB是表示比較例所涉及的渦旋膨脹機(jī)的輸入力矩的圖表。圖SC是表示比較例所涉及的渦旋膨脹機(jī)的分力的圖表。圖8D是表示比較例所涉及的渦旋膨脹機(jī)的分力力矩的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下，參照附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。在附圖的說(shuō)明中將相同符號(hào)標(biāo)注于相同要素，省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0023]如圖1所示，具有渦旋膨脹機(jī)I的發(fā)電系統(tǒng)100將渦旋膨脹機(jī)I作為動(dòng)力源并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)101。從工作介質(zhì)供給部102將作為工作介質(zhì)的蒸汽V提供給渦旋膨脹機(jī)I。作為該蒸汽V，例如可以列舉水蒸汽或用于蘭金循環(huán)(Rankine cycle)的制冷劑。禍旋膨脹機(jī)I通過(guò)在渦旋膨脹機(jī)I的內(nèi)部使被提供的蒸汽V膨脹，從而將在膨脹時(shí)所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能量。渦旋膨脹機(jī)I通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸而將旋轉(zhuǎn)能量傳遞到發(fā)電機(jī)101。膨脹后的蒸汽V向渦旋膨脹機(jī)I的外部排出。被排出的蒸汽V的溫度低于被提供的蒸汽V的溫度。渦旋膨脹機(jī)I將對(duì)應(yīng)于在供給時(shí)的蒸汽V的溫度與在排出時(shí)的蒸汽V的溫度的溫度差的能量作為旋轉(zhuǎn)能量來(lái)進(jìn)行取出。
[0024]渦旋膨脹機(jī)I具備作為主要構(gòu)成部件的外殼(housing) 2、輸入驅(qū)動(dòng)軸3、輸出驅(qū)動(dòng)軸4、驅(qū)動(dòng)渦旋體6、從動(dòng)渦旋體7、軸承板8、以及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)9。
[0025]外殼2具有一對(duì)殼體(case) 11，12。外殼2形成容納空間SI。在容納空間SI中容納驅(qū)動(dòng)渦旋體6、從動(dòng)渦旋體7、軸承板8、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)9。殼體11具有軸孔11a。輸入驅(qū)動(dòng)軸3被插入到軸孔11a。軸孔Ila的中心軸線規(guī)定第I軸線Al。在殼體11中配置驅(qū)動(dòng)軸承I lb、從動(dòng)軸承11c。驅(qū)動(dòng)軸承Ilb旋轉(zhuǎn)支撐輸入驅(qū)動(dòng)軸3。從動(dòng)軸承Ilc旋轉(zhuǎn)支撐軸承板8。驅(qū)動(dòng)軸承Ilb的中心軸線與第I軸線Al相一致。另一方面，從動(dòng)軸承Ilc的中心軸線與第2軸線A2相一致。第2軸線A2相對(duì)于第I軸線Al僅偏心距離t。第2軸線A2被軸承保持部Ilf的中心軸線規(guī)定。從動(dòng)軸承Ilc被嵌入到軸承保持部Hf。蓋13被安裝于殼體11的開口端lid。蓋13是與工作介質(zhì)供給部102的接口(interface)。在第I軸線Al的方向上，油封14被配置于驅(qū)動(dòng)軸承Ilb與開口端Ild之間。殼體12具有與殼體11大致相同的結(jié)構(gòu)。即，殼體12具有軸孔11a。在殼體12配置驅(qū)動(dòng)軸承Ilb以及從動(dòng)軸承Ilc0另外，殼體12具有排出口 lie。排出口 lie排出膨脹后的蒸汽V。
[0026]輸入驅(qū)動(dòng)軸3被插入到殼體11的軸孔11a。因此，輸入驅(qū)動(dòng)軸3的旋轉(zhuǎn)軸線與第I軸線Al相一致。輸入驅(qū)動(dòng)軸3的一端被安裝于驅(qū)動(dòng)渦旋體6。輸入驅(qū)動(dòng)軸3具有工作介質(zhì)導(dǎo)入孔3a。工作介質(zhì)導(dǎo)入孔3a導(dǎo)入蒸汽V。工作介質(zhì)導(dǎo)入孔3a從輸入驅(qū)動(dòng)軸3的一端貫通到另一端。輸出驅(qū)動(dòng)軸4被插入到殼體12的軸孔11a。因此，輸出驅(qū)動(dòng)軸4的旋轉(zhuǎn)軸線與第I軸線Al相一致。輸出驅(qū)動(dòng)軸4的一端被安裝于驅(qū)動(dòng)渦旋體6。另外，輸出驅(qū)動(dòng)軸4的另一端被連結(jié)于發(fā)電機(jī)101。
[0027]驅(qū)動(dòng)渦旋體6被容納于容納空間SI。驅(qū)動(dòng)渦旋體6能夠圍繞第I軸線Al進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)渦旋體6具有一對(duì)驅(qū)動(dòng)端板16、一對(duì)驅(qū)動(dòng)卷17。一對(duì)驅(qū)動(dòng)端板16分別具有圓盤形狀。在一方的驅(qū)動(dòng)端板16的外周邊緣部16c上連結(jié)有另一方的驅(qū)動(dòng)端板16的外周邊緣部16c。輸入驅(qū)動(dòng)軸3被安裝于在一方的驅(qū)動(dòng)端板16上的外表面16a。另外，一方的驅(qū)動(dòng)端板16具有工作介質(zhì)導(dǎo)入孔16b。工作介質(zhì)導(dǎo)入孔16b導(dǎo)入蒸汽V。工作介質(zhì)導(dǎo)入孔16b與輸入驅(qū)動(dòng)軸3的工作介質(zhì)導(dǎo)入孔3a相連通。在另一方的驅(qū)動(dòng)端板16的外表面16a上安裝輸出驅(qū)動(dòng)軸4。在驅(qū)動(dòng)端板16的內(nèi)表面16d上豎立設(shè)置驅(qū)動(dòng)卷17。驅(qū)動(dòng)卷17具有螺旋形狀或者漩渦形狀。即，驅(qū)動(dòng)卷17被配置于一對(duì)驅(qū)動(dòng)端板16之間。上述的輸入驅(qū)動(dòng)軸3以及輸出驅(qū)動(dòng)軸4通過(guò)驅(qū)動(dòng)渦旋體6而被一體化。輸入驅(qū)動(dòng)軸3、輸出驅(qū)動(dòng)軸4以及驅(qū)動(dòng)渦旋體6圍繞第I軸線Al成為一體地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。