本發(fā)明涉及驅(qū)動渦旋體和從動渦旋體同步旋轉(zhuǎn)的雙旋轉(zhuǎn)型渦旋膨脹機(jī)。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有的發(fā)電系統(tǒng)以數(shù)百kW以上的大型設(shè)備為主，小型發(fā)電中以簡單構(gòu)造的發(fā)動機(jī)驅(qū)動式發(fā)電機(jī)等為主流。但是，最近因節(jié)能意愿增強(qiáng)、再生能量特別措施法成立等使小型發(fā)電的需要和市場增大。一方面，太陽能發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電還未提高性價比。另一方面，開發(fā)出將75～150℃的熱水或蒸汽用于熱源，經(jīng)由低沸點的工作介質(zhì)驅(qū)動小型發(fā)電機(jī)的雙燃料發(fā)電系統(tǒng)。在這樣的應(yīng)對措施中，渦旋膨脹機(jī)為向膨脹室供給高壓的工作介質(zhì)而獲得驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，由于轉(zhuǎn)矩變動少，所以作為適合于小型發(fā)電系統(tǒng)的膨脹機(jī)而受到矚目。渦旋型流體機(jī)械是通過一對渦旋體的端板和螺旋形狀的卷板形成壓縮室或膨脹室的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1中公開了一種單側(cè)回旋方式的渦旋膨脹機(jī)，其一方為固定渦旋體，另一方為回旋渦旋體，使回旋渦旋體相對于固定渦旋體回旋，從而形成膨脹室。在所述結(jié)構(gòu)的渦旋型流體機(jī)械中，由于成為動態(tài)密封，所以呈在形成膨脹室的端板或卷板的接觸部位產(chǎn)生明顯的噪音或磨損的趨勢。由此，膨脹室的密封性可能會受損。專利文獻(xiàn)2中公開了一種雙旋轉(zhuǎn)型渦旋型流體機(jī)械。雙旋轉(zhuǎn)型渦旋型流體機(jī)械通過使驅(qū)動渦旋體和從動渦旋體經(jīng)由連動機(jī)構(gòu)同步旋轉(zhuǎn)而能夠降低在接觸部位的噪音或磨損。在雙旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)中，相對于驅(qū)動渦旋體使從動渦旋體偏心旋轉(zhuǎn)來形成壓縮室或膨脹室。專利文獻(xiàn)2中公開的雙旋轉(zhuǎn)型渦旋型流體機(jī)械具有在從動渦旋體的端板的兩面形成有壓縮室或膨脹室的所謂“雙卷板·渦旋構(gòu)造”。如此，通過在兩側(cè)形成壓縮室或膨脹室，能夠增加工作流體的處理容量或輸出(轉(zhuǎn)矩)。另外，由于能夠使施加在驅(qū)動渦旋體和從動渦旋體上的推力方向載荷抵消，所以具有能夠使驅(qū)動渦旋體和從動渦旋體的支承構(gòu)造簡化的優(yōu)點。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-299653號公報專利文獻(xiàn)2：日本特開平6-341381號公報發(fā)明概要發(fā)明所要解決的問題但是，在采用雙旋轉(zhuǎn)型渦旋膨脹機(jī)的情況下，由于使驅(qū)動渦旋體及從動渦旋體同步旋轉(zhuǎn)，所以與單側(cè)回旋方式相比，需要較大的驅(qū)動力。因此，為了獲得高輸出，需要防止向膨脹室供給前的工作介質(zhì)的泄漏或溫度下降所引起的事先膨脹而向膨脹室供給。但是，在雙旋轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)中，與單側(cè)回旋方式相比，難以確保符合所述條件的工作介質(zhì)供給路。在專利文獻(xiàn)2中公開的雙旋轉(zhuǎn)型渦旋型流體機(jī)械中，驅(qū)動軸在軸向上分割成兩個。因此，存在分割后的兩個驅(qū)動軸的軸心對位困難的問題。另外，在作為渦旋膨脹機(jī)而使用的情況下，由于是從分割后的一方的驅(qū)動軸上設(shè)置的高壓流體導(dǎo)入孔首先向一方的膨脹室供給高壓的工作介質(zhì)，接著通過在膨脹室的隔壁上設(shè)置的孔而向另一方的膨脹室供給工作介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，所以存在工作介質(zhì)通過該孔時產(chǎn)生壓力損失，工作介質(zhì)無法向兩膨脹室均等地供給的問題。另外，從動渦旋體具備覆蓋膨脹室形成部的殼體，所以重量增加，使從動渦旋體旋轉(zhuǎn)需要較大的驅(qū)動力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出，其目的在于在雙旋轉(zhuǎn)型且具有雙膨脹室的渦旋膨脹機(jī)中，不需要驅(qū)動軸的軸心對位，并且形成沒有工作介質(zhì)的泄漏或溫度下降所引起的事先膨脹的工作介質(zhì)供給路，且能夠向雙膨脹室均等地供給工作介質(zhì)。解決方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的渦旋膨脹機(jī)包括：驅(qū)動軸；在該驅(qū)動軸上一體地設(shè)置的驅(qū)動渦旋體；具有相對于該驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸偏心的旋轉(zhuǎn)軸線的從動渦旋體；使該驅(qū)動渦旋體和該從動渦旋體同步旋轉(zhuǎn)的連動機(jī)構(gòu)；將驅(qū)動軸及從動渦旋體旋轉(zhuǎn)自如地支承于固定框架的軸承。通過所述連動機(jī)構(gòu)使驅(qū)動渦旋體和從動渦旋體同步旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而，驅(qū)動渦旋體具有在從動渦旋體的兩側(cè)配置的兩片第一端板、從該兩片第一端板向內(nèi)方突出的螺旋形狀的第一卷板，從動渦旋體具有配置在驅(qū)動渦旋體的兩片第一端板間的第二端板、從第二端板的兩面突出的第二卷板。通過驅(qū)動渦旋體及從動渦旋體的端板和卷板在第二端板的兩側(cè)形成從中心部朝向半徑方向的膨脹室。如此，通過形成雙膨脹室，能夠增大輸出(轉(zhuǎn)矩)，并且能夠使施加在驅(qū)動渦旋體及從動渦旋體上的推力方向載荷抵消，從而能夠簡化驅(qū)動渦旋體及從動渦旋體的支承構(gòu)造。驅(qū)動軸由在雙膨脹室中貫通的單一的驅(qū)動軸構(gòu)成，在該驅(qū)動軸上設(shè)有向雙膨脹室的徑向中心部開口的工作介質(zhì)導(dǎo)入孔。如此，由于驅(qū)動軸由在雙膨脹室中貫通的單一的驅(qū)動軸構(gòu)成，所以不需要軸心對位。另外，由于在上述結(jié)構(gòu)的驅(qū)動軸上設(shè)有工作介質(zhì)導(dǎo)入孔，所以密封性良好且能夠消除溫度下降所引起的事先膨脹。另外，在雙膨脹室中設(shè)置的工作介質(zhì)導(dǎo)入孔的開口的定位變得容易，并且通過適當(dāng)選擇開口位置能夠向兩膨脹室均等地供給工作介質(zhì)。在本發(fā)明中，從動渦旋體可以具備旋轉(zhuǎn)支承于所述軸承的轂部、從該轂部向外側(cè)延伸設(shè)置且與第二端板結(jié)合的臂。由此，能夠消除設(shè)置在專利文獻(xiàn)2的從動渦旋體上的覆蓋整個膨脹室形成部的殼體。因此，能夠減輕從動渦旋體的重量，減少從動渦旋體的旋轉(zhuǎn)所需的驅(qū)動力，所以相應(yīng)地能夠增大渦旋膨脹機(jī)的輸出。在本發(fā)明中，可以在從動渦旋體的第二端板與驅(qū)動軸之間形成容許從動渦旋體的偏心運動的間隙，將工作介質(zhì)導(dǎo)入孔的開口配置在面向該間隙且均等地跨著第二端板的位置。由此，能夠通過一個開口向雙膨脹室均等地供給工作介質(zhì)，從而能夠降低該開口的加工工時。在本發(fā)明中，可以是使驅(qū)動渦旋體和從動渦旋體同步旋轉(zhuǎn)的連動機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)自如地安裝在驅(qū)動渦旋體或從動渦旋體的一方上的圓筒體、固定在這些渦旋體的另一方上的軸體，軸體與圓筒體的相對于該圓筒體的旋轉(zhuǎn)中心偏心的位置結(jié)合，軸體相對于圓筒體的偏心量與驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸線和從動渦旋體的旋轉(zhuǎn)軸線之間的偏心量相同。通過采用上述結(jié)構(gòu)的連動機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⑦B動機(jī)構(gòu)簡化且實現(xiàn)輕量化。因此，能夠?qū)⑿D(zhuǎn)部位的結(jié)構(gòu)簡化且實現(xiàn)輕量化。因此，能夠相應(yīng)地增大渦旋膨脹機(jī)的輸出。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的渦旋膨脹機(jī)，由于驅(qū)動軸由在雙膨脹室中貫通的單一的驅(qū)動軸構(gòu)成，所以不需要軸心對位，并且由于在該驅(qū)動軸上設(shè)有工作介質(zhì)導(dǎo)入孔，所以能夠形成密封性良好且沒有溫度下降所引起的事先膨脹的供給路。另外，在雙膨脹室中設(shè)置的工作介質(zhì)導(dǎo)入孔的開口的定位變得容易，并且通過適當(dāng)選擇開口位置能夠向兩膨脹室均等地供給工作介質(zhì)。附圖說明圖1是本發(fā)明裝置的第一實施方式涉及的渦旋膨脹機(jī)的正面觀察剖視圖。圖2是圖1中的局部放大圖。圖3是本發(fā)明裝置的第二實施方式涉及的渦旋膨脹機(jī)的正面觀察剖視圖。具體實施方式以下，利用附圖示出的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。其中，該實施方式中記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對配置等只要沒有特別的特定性的記載，就不是將該發(fā)明的范圍僅限定于此的意思。(實施方式1)根據(jù)圖1及圖2對本發(fā)明裝置的第一實施方式進(jìn)行說明。本實施方式的渦旋膨脹機(jī)例如可應(yīng)用于所述的雙燃料發(fā)電系統(tǒng)。在該發(fā)電系統(tǒng)中，將加壓后的低沸點的工作介質(zhì)導(dǎo)入渦旋膨脹機(jī)，利用工作流體的膨脹力使渦旋膨脹機(jī)的驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，通過與該驅(qū)動軸連接的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。在圖1中，渦旋膨脹機(jī)10A的殼體12包括呈空心圓筒形的一對外殼12a及12b。外殼12a及12b的端部相互對接，在內(nèi)部形成有空心空間。在外殼12b的端面外周側(cè)部位設(shè)有將膨脹后的工作介質(zhì)w向殼體12的外部噴出的噴出口14。在外殼12a及12b的中心軸線上形成有開口16及18，在該開口中貫通配置有具有圓形截面、單一且一體的驅(qū)動軸20。驅(qū)動軸20的一端設(shè)有發(fā)電機(jī)22，通過驅(qū)動軸20的旋轉(zhuǎn)能夠進(jìn)行發(fā)電。在開口16及18與驅(qū)動軸20之間插入有密封用的墊圈24。在開口16、18附近的外殼12a、12b上形成有階梯部26a、28a及26b、28b，在所述階梯部26a、28a及26b、28b的內(nèi)側(cè)配置有滾動軸承30a、32a及30b、32b。在驅(qū)動軸20上一體地結(jié)合有驅(qū)動渦旋體34。驅(qū)動渦旋體34包括一對分割渦旋體34a及34b。分割渦旋體34a包括環(huán)狀的端板36a和從端板36a沿垂直方向豎立設(shè)置的螺旋形狀的卷板38a，端板36a的內(nèi)周緣與驅(qū)動軸20結(jié)合。分割渦旋體34b包括環(huán)狀的端板36b和從端板36b沿垂直方向豎立設(shè)置的螺旋形狀的卷板38b，端板36b的內(nèi)周緣與驅(qū)動軸20結(jié)合。分割渦旋體34a及34b的外周部彼此通過螺栓40結(jié)合。在卷板38a及38b的前端設(shè)有能夠供后述的從動渦旋體42的端板44插入的間隔。從動渦旋體42包括：配置在卷板38a、38b間的圓形的端板44；從端板44的兩面向垂直方向豎立設(shè)置的兩個螺旋形狀的卷板46a及46b；在端板36a、36b的外側(cè)配置在驅(qū)動軸20的周圍的轂部48a及48b。在轂部48a上一體地設(shè)有從轂部48a向一方向延伸設(shè)置的臂49a，臂49a和卷板46a的外周部通過螺栓50a結(jié)合。同樣，在轂部48b上一體地設(shè)有從轂部48b向一方向延伸設(shè)置的臂49b，臂49b和卷板46b的外周部通過螺栓50b結(jié)合。如此一來，通過驅(qū)動渦旋體34及從動渦旋體42的端板36a、36b、44和卷板38a、38b、46a、46b，在端板44的兩面?zhèn)认驓んw12的半徑方向形成膨脹室e1及e2。驅(qū)動軸20被滾動軸承30a及30b支承為旋轉(zhuǎn)自如。從動渦旋體42的轂部48a被滾動軸承32a支承為旋轉(zhuǎn)自如，轂部48b被滾動軸承32b支承為旋轉(zhuǎn)自如。轂部48a及48b的旋轉(zhuǎn)軸線C2相對于驅(qū)動軸20的旋轉(zhuǎn)軸線C1偏心t，從動渦旋體42在相對于驅(qū)動軸20偏心t的位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動渦旋體34和從動渦旋體42經(jīng)由連動機(jī)構(gòu)52連動并相互同步旋轉(zhuǎn)。連動機(jī)構(gòu)52例如在驅(qū)動軸20的周圍以等間隔設(shè)有4個。以下，根據(jù)圖2，以設(shè)置在臂49a與分割渦旋體34a間的連動機(jī)構(gòu)52為例，對連動機(jī)構(gòu)52的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在圖2中，在與分割渦旋體34a面對的臂49a上劃刻設(shè)有圓筒形的凹部54。在凹部54中插入短軸圓筒體56，在短軸圓筒體56與凹部54之間夾設(shè)安裝有滾動軸承58。短軸圓筒體56通過滾動軸承58的作用在凹部54內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如。在短軸圓筒體56上，在從中心軸線C3偏心的區(qū)域貫穿設(shè)有圓形的孔56a，在該孔56a中壓入構(gòu)成銷構(gòu)造體60的圓形的銷60a。銷構(gòu)造體60包括一體的銷60a、大徑的圓板60b和圓筒形的基部60c。在與短軸圓筒體56面對的端板36a的外表面形成有轂部62，在轂部62上形成有圓筒形狀的凹部64。在該凹部64中壓入銷構(gòu)造體60的基部60c。銷60a的中心軸線C4與短軸圓筒體56的中心軸線C3以偏心量t偏心。該偏心量t與驅(qū)動軸20的旋轉(zhuǎn)軸線C1和轂部48a的旋轉(zhuǎn)軸線C2之間的偏心量t相同。在驅(qū)動軸20上，沿軸向貫穿設(shè)有工作介質(zhì)導(dǎo)入孔66。工作介質(zhì)導(dǎo)入孔66的一端向驅(qū)動軸20的端面20a開口，并且另一端連接設(shè)有徑向孔68，徑向孔68的開口68a向膨脹室e1及e2的半徑方向中心部開口。在端板44上，為了容許從動渦旋體42相對于驅(qū)動軸20的偏心運動，在與驅(qū)動軸20面對的部位形成有凹部44a，在凹部44a與驅(qū)動軸20之間形成有間隙s。徑向孔68的開口68a在端板36a與36b的中間，在均等地跨著端板44的位置朝向間隙s開口。另外，在驅(qū)動軸20的端面20a設(shè)有罩70，罩70上設(shè)有工作介質(zhì)導(dǎo)入孔72。在所述結(jié)構(gòu)中，若高壓的工作介質(zhì)w從工作介質(zhì)導(dǎo)入孔72及66導(dǎo)入膨脹室e1及e2，則在工作介質(zhì)w的膨脹力的作用下驅(qū)動渦旋體34和從動渦旋體42同步旋轉(zhuǎn)，且驅(qū)動軸20旋轉(zhuǎn)。通過驅(qū)動軸20的旋轉(zhuǎn)，與驅(qū)動軸20連接的發(fā)電機(jī)22進(jìn)行發(fā)電。在膨脹室e1、e2內(nèi)膨脹后的工作介質(zhì)w從噴出口14向殼體12的外部噴出。根據(jù)本實施方式，由于形成有雙膨脹室e1及e2，所以能夠增加工作介質(zhì)w的供給量，由此，能夠增大施加在驅(qū)動軸20上的轉(zhuǎn)矩，從而能夠增大發(fā)電機(jī)22的發(fā)電量。另外，由于在端板44的兩側(cè)形成有膨脹室e1、e2，所以能夠使施加在驅(qū)動渦旋體34和從動渦旋體42上的推力抵消，因此，能夠簡化驅(qū)動渦旋體34和從動渦旋體42的支承構(gòu)造。此外，由于采用了簡單結(jié)構(gòu)的連動機(jī)構(gòu)52，所以能夠降低驅(qū)動渦旋體34和從動渦旋體42的旋轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩，相應(yīng)地能夠增加發(fā)電機(jī)22的發(fā)電量。另外，由于驅(qū)動軸20由貫通雙膨脹室e1、e2的單一且一體的驅(qū)動軸構(gòu)成，所以不需要軸心對位，并且由于在所述貫通軸上設(shè)有工作介質(zhì)導(dǎo)入孔66，所以能夠形成密封性良好且不會發(fā)生溫度下降所引起的事先膨脹的導(dǎo)入孔。由此，能夠向雙膨脹室e1、e2供給高壓的工作介質(zhì)w，渦旋膨脹機(jī)10A的輸出不會下降。另外，由于驅(qū)動軸20由單一的貫通軸構(gòu)成，所以徑向孔68的定位變得容易，并且由于徑向孔68的開口68a在均等地跨著端板44的位置朝向間隙s開口，所以能夠向膨脹室e1及e2均等地供給工作介質(zhì)w。因此，由于只設(shè)置一個開口68a即可，所以能夠減少徑向孔68的加工工時。另外，由于從動渦旋體42的轂部48a、48b與端板36a、36b經(jīng)由臂49a、49b結(jié)合，所以不需要專利文獻(xiàn)2那樣的覆蓋整個膨脹室形成部的殼體。因此，能夠減輕從動渦旋體42的重量。因此，能夠減少從動渦旋體42的旋轉(zhuǎn)所需的驅(qū)動力，所以相應(yīng)地能夠增加發(fā)電機(jī)22的發(fā)電量。需要說明的是，在本實施方式中，由于驅(qū)動軸20為貫通軸，所以膨脹室e1、e2的膨脹比無法取得大值，而在雙燃料發(fā)電系統(tǒng)中不需要大的膨脹比。(實施方式2)接著，根據(jù)圖3對本發(fā)明裝置的第二實施方式進(jìn)行說明。在本實施方式的渦旋膨脹機(jī)10B中，在工作介質(zhì)導(dǎo)入孔66上連接設(shè)有分別向膨脹室e1及e2開口的兩個徑向孔74及76。徑向孔74的開口74a向膨脹室e1的軸向中央開口，徑向孔76的開口76a向膨脹室e2的軸向中央開口。開口74a的開口面積與開口76a的開口面積相同。其他結(jié)構(gòu)與第一實施方式相同。根據(jù)本實施方式，能夠使從徑向孔74向膨脹室e1供給的工作介質(zhì)w的供給量和從徑向孔76向膨脹室e2供給的工作介質(zhì)w的供給量均勻。另外，無需像第一實施方式那樣朝向間隙s配置開口68，對于徑向孔74、76及上述開口74a、76a的配置位置及配置方向來說，能夠提高設(shè)計的自由度。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，在雙旋轉(zhuǎn)型且具有雙膨脹室的渦旋膨脹機(jī)中，能夠形成密封性良好的工作介質(zhì)供給路，并且不需要驅(qū)動軸的軸心對位，能夠向雙膨脹室均等地供給工作介質(zhì)。