(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクロール台板(61,71)の鏡面(61a,71a)に渦巻き状のスクロールラップ(62,72)を形成してなる固定スクロール(51)と揺動スクロール(52)とを、互いのスクロールラップ(62,72)が噛み合うように軸方向に対向配置し、両スクロール(51,52)の鏡面(61a,71a)とスクロールラップ(62,72)により膨張室(40)を形成し、略水平な駆動軸(5)を有する前記揺動スクロール(52)を、前記固定スクロール(51)に対して偏芯配置し、前記固定スクロール(51)に形成された主作動媒体入口(11)から前記膨張室(40)内に供給された気相の作動媒体の膨張により、前記揺動スクロール(52)を駆動軸芯回りに公転し、前記駆動軸(5)を回転させるスクロール形膨張機において、
前記固定スクロールラップ(62)の軸心方向の先端面(62a)に、前記固定スクロールラップ(62)の渦巻き形状に沿って延びると共に、延び方向の両端部が閉じられた第１の液相作動媒体供給溝(120)を形成し、
前記揺動スクロールラップ(72)の軸心方向の先端面(72a)に、前記揺動スクロールラップ(72)の渦巻き形状に沿って延びると共に、延び方向の両端部が閉じられた第２の液相作動媒体供給溝(121)を形成し、
前記第１の液相作動媒体供給溝(120)は、前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(113)を介して液相作動媒体供給部に連通し、
前記第２の液相作動媒体供給溝(121)は、前記揺動スクロール(52)内の液相作動媒体通路(133,134)及び前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(131)を介して液相作動媒体供給部に連通し、
前記固定スクロールラップ(62)の中心部付近の位置で、前記第１の液相作動媒体供給溝(120)に前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(113)が連通していることを特徴とするスクロール形膨張機。
【請求項２】
スクロール台板(61,71)の鏡面(61a,71a)に渦巻き状のスクロールラップ(62,72)を形成してなる固定スクロール(51)と揺動スクロール(52)とを、互いのスクロールラップ(62,72)が噛み合うように軸方向に対向配置し、両スクロール(51,52)の鏡面(61a,71a)とスクロールラップ(62,72)により膨張室(40)を形成し、略水平な駆動軸(5)を有する前記揺動スクロール(52)を、前記固定スクロール(51)に対して偏芯配置し、前記固定スクロール(51)に形成された主作動媒体入口(11)から前記膨張室(40)内に供給された気相の作動媒体の膨張により、前記揺動スクロール(52)を駆動軸芯回りに公転し、前記駆動軸(5)を回転させるスクロール形膨張機において、
前記固定スクロールラップ(62)の軸心方向の先端面(62a)に、前記固定スクロールラップ(62)の渦巻き形状に沿って延びると共に、延び方向の両端部が閉じられた第１の液相作動媒体供給溝(120)を形成し、
前記揺動スクロールラップ(72)の軸心方向の先端面(72a)に、前記揺動スクロールラップ(72)の渦巻き形状に沿って延びると共に、延び方向の両端部が閉じられた第２の液相作動媒体供給溝(121)を形成し、
前記第１の液相作動媒体供給溝(120)は、前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(113)を介して液相作動媒体供給部に連通し、
前記第２の液相作動媒体供給溝(121)は、前記揺動スクロール(52)内の液相作動媒体通路(133,134)及び前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(131)を介して液相作動媒体供給部に連通し、
前記揺動スクロールラップ(72)の外周端部付近の位置で、前記第２の液相作動媒体供給溝(121)に前記揺動スクロール(52)内の液相作動媒体通路(133,134)が連通していることを特徴とするスクロール形膨張機。
【請求項３】
前記第２の液相作動媒体供給溝(121)に連通する前記揺動スクロール(52)内の液相作動媒体通路(134)は、固定スクロール台板側に向いて開口する連通孔(136)を有し、
一方、前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(131)は、前記連通孔(136)に対応する位置に、揺動スクロール台板側に向いて開口する媒体溜まり(135)を有し、
該媒体溜まり(135)の開口領域は、前記揺動スクロール(52)の公転中に、前記連通孔(136)が常時媒体溜まり(135)に連通した状態を保てる大きさとしていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール形膨張機。
【請求項４】
前記媒体溜まり(135)の開口は円形状に形成され、該開口の直径は、前記連通孔(136)の直径に、前記揺動スクロール(52)の公転半径の２倍の値を加えた値以上に設定していることを特徴とする請求項３に記載のスクロール形膨張機。
【請求項５】
前記固定スクロール(51)の主作動媒体入口(11)に予混合装置(101)を設け、
該予混合装置(101)には、気相作動媒体供給部に連通する気相作動媒体取入口(104)と、液相作動媒体供給部に連通する液相作動媒体取入口(105)とを設け、
前記予混合装置(101)内で気相作動媒体に液相作動媒体を混入して、前記主作動媒体入口(11)から膨張室(40)に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のスクロール形膨張機。
【請求項６】
前記予混合装置(101)は、前記固定スクロール(51)の前記主作動媒体入口(11)に連通する円筒形の混合通路(103)を備えており、
該混合通路(103)に対し、前記気相作動媒体取入口(104)に連通する気相作動媒体通路(110)を、前記混合通路(103)内で前記駆動軸(5)の回転方向と同じ方向に旋回流が生じる方向に開口すると共に、前記液相作動媒体取入口(105)に連通する液相作動媒体通路(111)を、前記気相作動媒体通路(110)よりも下流側で開口していることを特徴とする請求項５に記載のスクロール形膨張機。
【請求項７】
発電機駆動用の膨張機(2)と、該膨張機(2)の膨張室(40)に高温の気相作動媒体を供給する蒸気発生器(7)と、前記膨張室(40)から排出される膨張後の作動媒体を凝縮する凝縮器(9)と、該凝縮器(9)から前記蒸気発生器(7)に液相作動媒体を供給する作動媒体供給ポンプと、を備えたランキンサイクル発電システムにおいて、
前記膨張機(2)として、請求項１〜６のいずれか一つに記載のスクロール形膨張機を備えていることを特徴とするランキンサイクル発電システム。
【請求項８】
前記主作動媒体入口(11)に連通する前記液相作動媒体取入口(105)と前記第１の液相作動媒体溝(120)に連通する液相作動媒体通路(113)とは、前記蒸気発生器(7)の高温の液相作動媒体収納部(7c)に連通し、
前記第２の液相作動媒体供給溝(121)に連通する液相作動媒体通路(131)は、前記蒸気発生器(7)の入口側の通路に連通していることを特徴する請求項７に記載のランキンサイクル発電システム。
【請求項９】
前記主作動媒体入口(11)に連通する液相作動媒体取入口(105)は、前記蒸気発生器(7)の高温の液相作動媒体収納部(7c)に連通し、
前記第１及び第２の液相作動媒体供給溝(120,121)にそれぞれ連通する液相作動媒体通路(113,131)は、前記蒸気発生器(7)の入口側の通路に連通していることを特徴する請求項７に記載のランキンサイクル発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール形膨張機及びスクロール形膨張機を備えたランキンサイクル発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、水（水蒸気）等の作動媒体の相変化を伴うランキンサイクル発電システムは、事業用発電として大形のもので実用化されており、その膨張機としては、一般に、蒸気タービンが使用されている。図１３は、発電機３００の駆動部として蒸気タービン３０１を備えたランキンサイクル発電システムの概念図であり、蒸気タービン３０１に高温高圧の気相の作動媒体、たとえば水蒸気を供給するための作動媒体循環経路には、蒸気発生器３０３と、復水ポンプ３０４と、凝縮器３０５が配設されている。なお、図１３において、水蒸気（気体）が通過する循環通路は白抜きの太い矢印で示し、水（液体）が通過する循環通路は太い実線の矢印で示している。
【０００３】
蒸気発生器３０３で発生する高温高圧の水蒸気は蒸気タービン３０１に供給され、該蒸気タービン３０１を駆動することより発電に利用され、その後、凝縮器３０５で冷却されて水に凝縮される。この凝縮水は、復水ポンプ３０４により蒸気発生器３０３に供給され、加熱されることにより、水蒸気に変化し、再び発電機３００の蒸気タービン３０１に供給される。
【０００４】
蒸気タービン３０１は、大形のものであれば効率良く作動するが、小形のものになると効率が低下するため、小出力のランキンサイクル発電システムには、不向きである。
【０００５】
このような蒸気タービン３０１に替えて、スクロール形流体機械を膨張機として利用した場合、小形のものであっても効率良く発電できることが知られている（特許文献１）。スクロール形膨張機を、ランキンサイクル発電システム以外のシステムに、膨張機として利用した具体的な例としては、特許文献２がある。
【特許文献１】特開２００１−２４８５３９号公報
【特許文献２】特開平８−２８４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、スクロール形流体機械で高効率を得ようとすれば、固定スクロールと揺動スクロールとで形成される膨張室の摺動部、具体的には固定スクロール台板の鏡面と揺動スクロールラップの先端面との間の摺動部（隙間）、固定スクロールラップの先端面と揺動スクロール台板の鏡面との間の摺動部（隙間）及び両スクロールラップ同士の径方向の摺動部（隙間）に、液膜を介在させることにより、シール性と潤滑性を確保する必要がある。また、揺動スクロールの駆動軸を可変クランク式とすることにより、前記各摺動部の隙間を一定に保ち、シール性及び潤滑性を安定させることができる。このことは、ランキンサイクル発電システムにおいても、スクロール形流体機械を、蒸気発生器（飽和蒸気ボイラ）からの蒸気を膨張させて、膨張後、湿り状態で排出する膨張機として利用する場合、蒸気タービンよりも有利に働く。
【０００７】
商品化されているスクロール形流体機械は、現在、多くは圧縮機として利用されており、代表的なものとして空調用のスクロール形圧縮機があり、このような圧縮機において、圧縮室の各摺動部のシール性と潤滑性を確保するための液膜として、媒体（冷媒）と潤滑油の混合物を用いている。すなわち、媒体と潤滑油を混ぜた状態でスクロールの圧縮室内に供給することにより、圧縮室のシール性と潤滑性を確保している。圧縮後、圧縮機出口では、媒体（冷媒）は気体の状態であり、一方、潤滑油は液体の状態となっているので、圧縮機出口にて、金網等で潤滑油を捕集することにより、気体状態の冷媒と潤滑油を簡単に分離することができる。
【０００８】
ところが、スクロール形流体機械を膨張機として利用し、膨張後に湿り状態となる場合には、膨張機出口では、作動媒体は液相と気相とが混じった状態となり、液相の作動媒体と共に液体の潤滑油が排出される。作動媒体に潤滑油が混じり合った状態で凝縮器に入れば、両者の凝縮温度の相違から、作動媒体の熱交換機能が阻害されることになる。そのため、膨張機出口において、液体状態の作動媒体から潤滑油を分離する必要が生じる。すなわち、膨張室から排出される潤滑油及び作動媒体全体を、適当な分離手段に通し、作動媒体全体から潤滑油を分離する必要性が生じ、大形の分離装置が必要となり、不経済である。
【０００９】
なお、前記特許文献１には、ランキンサイクル発電システムに用いられているスクロール形膨張機の潤滑及びシール構造については、全く記載されておらず、また、前記特許文献２に記載されているスクロール形膨張機は、他の気体の圧縮機の駆動部として利用しているが、膨張室には、作動媒体とは別に潤滑油を供給し、該潤滑油で膨張室の各摺動部をシールし、潤滑している。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、次の目的を有している。
（１）スクロール形膨張機において、膨張に利用される気相作動媒体と同じ媒体で、液相状態のものを、膨張室の各摺動部に強制的に供給し、シール及び潤滑に利用することにより、膨張室のシール性及び潤滑性を維持しながらも、潤滑油の使用量を減らすと共に、作動媒体及び潤滑油の管理を及び処理を容易にする。
【００１１】
（２）小形のランキンサイクル発電システムにおいて、潤滑油の使用量を低減しながら、発電効率を向上させることができるシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、スクロール台板(61,71)の鏡面(61a,71a)に渦巻き状のスクロールラップ(62,72)を形成してなる固定スクロール(51)と揺動スクロール(52)とを、互いのスクロールラップ(62,72)が噛み合うように軸方向に対向配置し、両スクロール(51,52)の鏡面(61a,71a)とスクロールラップ(62,72)により膨張室(40)を形成し、略水平な駆動軸(5)を有する前記揺動スクロール(52)を、前記固定スクロール(51)に対して偏芯配置し、前記固定スクロール(51)に形成された主作動媒体入口(11)から前記膨張室(40)内に供給された気相の作動媒体の膨張により、前記揺動スクロール(52)を駆動軸芯回りに公転し、前記駆動軸(5)を回転させるスクロール形膨張機において、前記固定スクロールラップ(62)の軸心方向の先端面(62a)に、前記固定スクロールラップ(62)の渦巻き形状に沿って延びると共に、延び方向の両端部が閉じられた第１の液相作動媒体供給溝(120)を形成し、前記揺動スクロールラップ(72)の軸心方向の先端面(72a)に、前記揺動スクロールラップ(72)の渦巻き形状に沿って延びると共に、延び方向の両端部が閉じられた第２の液相作動媒体供給溝(121)を形成し、前記第１の液相作動媒体供給溝(120)は、前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(113)を介して液相作動媒体供給部に連通し、前記第２の液相作動媒体供給溝(121)は、前記揺動スクロール(52)内の液相作動媒体通路(133,134)及び前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(131)を介して液相作動媒体供給部に連通し、前記固定スクロールラップ(62)の中心部付近の位置で、前記第１の液相作動媒体供給溝(120)に前記固定スクロール(51)内の通路(113)が連通している。
ている。
【００１３】
上記構成によると、スクロール形膨張機において、スクロール台板の鏡面と相手側スクロールラップの先端面との摺動部の隙間に、積極的に液相作動媒体を供給し、液膜をつくるようにしているので、固体接触を防止して、膨張室の各摺動部のシール及び潤滑を行うことができ、潤滑油の使用量を減らしながらも、膨張機の効率を高く維持でき、かつ、膨張に利用後の作動媒体全体から、潤滑油を分離する必要もなく、作動媒体及び潤滑油の管理及び処理が容易になる。
【００１５】
膨張室内は、中心部から外周端部に行くにしたがい膨張すると共に圧力が低下するが、上記のように、固定スクロールの中心部の近傍位置で、第１の液相作動媒体供給溝に液相作動媒体を供給することにより、中心部から外周端部への圧力低下に伴って、第１の液相作動媒体供給溝内の液相作動媒体は、円滑に径方向の外方に流れ、固定スクロールラップの略全長に亘って、その先端面のシール及び潤滑を行うことができる。
【００１６】
請求項２に係る発明は、スクロール台板(61,71)の鏡面(61a,71a)に渦巻き状のスクロールラップ(62,72)を形成してなる固定スクロール(51)と揺動スクロール(52)とを、互いのスクロールラップ(62,72)が噛み合うように軸方向に対向配置し、両スクロール(51,52)の鏡面(61a,71a)とスクロールラップ(62,72)により膨張室(40)を形成し、略水平な駆動軸(5)を有する前記揺動スクロール(52)を、前記固定スクロール(51)に対して偏芯配置し、前記固定スクロール(51)に形成された主作動媒体入口(11)から前記膨張室(40)内に供給された気相の作動媒体の膨張により、前記揺動スクロール(52)を駆動軸芯回りに公転し、前記駆動軸(5)を回転させるスクロール形膨張機において、前記固定スクロールラップ(62)の軸心方向の先端面(62a)に、前記固定スクロールラップ(62)の渦巻き形状に沿って延びると共に、延び方向の両端部が閉じられた第１の液相作動媒体供給溝(120)を形成し、前記揺動スクロールラップ(72)の軸心方向の先端面(72a)に、前記揺動スクロールラップ(72)の渦巻き形状に沿って延びると共に、延び方向の両端部が閉じられた第２の液相作動媒体供給溝(121)を形成し、前記第１の液相作動媒体供給溝(120)は、前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(113)を介して液相作動媒体供給部に連通し、前記第２の液相作動媒体供給溝(121)は、前記揺動スクロール(52)内の液相作動媒体通路(133,134)及び前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(131)を介して液相作動媒体供給部に連通し、前記揺動スクロールラップ(72)の外周端部付近の位置で、前記第２の液相作動媒体供給溝(121)に前記揺動スクロール(52)内の液相作動媒体通路(133,134)が連通している。
【００１７】
上記のように、揺動スクロール内の液相作動媒体通路を、外周端部付近の位置に設けていると、膨張機作動中、公転している揺動スクロール内の液相作動媒体通路と、固定スクロール内の液相作動媒体通路との連通部を、両スクロールの外周端部付近で容易に確保することができ、前記通路及び連通部の加工が容易になる。ちなみに、中心部付近で揺動スクロールの液相作動媒体通路と固定スクロール内の液相作動媒体とを連通しようとすれば、たとえば一方のスクロールラップの先端面と他方のスクロールの鏡面との間の隙間を介して連通しなければならず、実質的に不可能である。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のスクロール形膨張機において、前記第２の液相作動媒体供給溝(121)に連通する前記揺動スクロール(52)内の液相作動媒体通路(134)は、固定スクロール台板側に向いて開口する連通孔(136)を有し、一方、前記固定スクロール(51)内の液相作動媒体通路(131)は、前記連通孔(136)に対応する位置に、揺動スクロール台板側に向いて開口する媒体溜まり(135)を有し、該媒体溜まり(135)の開口領域は、前記揺動スクロール(52)の公転中に、前記連通孔(136)が常時媒体溜まり(135)に連通した状態を保てる大きさとしている。
【００１９】
上記構成により、膨張機作動中、固定スクロール内の液相作動媒体通路から公転中の揺動スクロール内の液相作動媒体通路へ、途切れることなく、液相作動媒体を流すことができる。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のスクロール形膨張機において、前記媒体溜まり(135)の開口は円形状に形成され、該開口の直径は、前記連通孔(136)の直径に、前記揺動スクロール(52)の公転半径の２倍の値を加えた値以上に設定している。
【００２１】
上記構成により、膨張機作動中、固定スクロール内の液相作動媒体通路から、公転中の揺動スクロール内の液相作動媒体通路へ、常時、安定して、所定量の液相作動媒体を流すことができる。
【００２２】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載のスクロール形膨張機において、前記固定スクロール(51)の主作動媒体入口(11)に予混合装置(101)を設け、該予混合装置(101)には、気相作動媒体供給部に連通する気相作動媒体取入口(104)と、液相作動媒体供給部に連通する液相作動媒体取入口(105)とを設け、前記予混合装置(101)内で気相作動媒体に液相作動媒体を混入して、前記主作動媒体入口(11)から膨張室(40)に供給するように構成されている。
【００２３】
上記構成によると、主作動媒体入口から気相作動媒体と共に膨張室に供給される液相作動媒体により、主として、両スクロールラップ同士の径方向の摺動部に液膜を形成し、シール及び潤滑を行うことができ、膨張室全体のシール性及び潤滑性が一層向上する。
【００２４】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のスクロール形膨張機において、前記予混合装置(101)は、前記固定スクロール(51)の前記主作動媒体入口(11)に連通する円筒形の混合通路(103)を備えており、該混合通路(103)に対し、前記気相媒体取入口(104)に連通する気相作動媒体通路(110)を、前記混合通路(103)内で前記駆動軸(5)の回転方向と同じ方向に旋回流が生じる方向に開口すると共に、前記液相媒体取入口(105)に連通する液相作動媒体通路(111)を、前記気相作動媒体通路(110)よりも下流側で開口している。
【００２５】
上記構成により、中心部付近の膨張室内に供給される液相作動媒体は、気相作動媒体と共に旋回していることにより、膨張過程の膨張室内に速やかに拡散し、両スクロールラップ間の径方向の摺動部の全体に亘り、均一に、隈無く供給され、効率が向上する。
【００２６】
請求項７に係る発明は、膨張機を備えたランキンサイクル発電システムに関し、発電機駆動用の膨張機(2)と、該膨張機(2)の膨張室(40)に高温の気相作動媒体を供給する蒸気発生器(7)と、前記膨張室(40)から排出される膨張後の作動媒体を凝縮する凝縮器(9)と、該凝縮器(9)から前記蒸気発生器(7)に液相作動媒体を供給する作動媒体供給ポンプと、を備えたランキンサイクル発電システムにおいて、前記膨張機(2)として、前記請求項１〜６のいずれか一つに記載のスクロール形膨張機を備えている。
【００２７】
上記構成によると、スクロール形膨張機は、液相作動媒体を、膨張室の各摺動部の隙間に積極的に供給し、膨張室のシールと潤滑を行うようにしているので、かかるスクロール形膨張機を、ランキンサイクル発電システムの駆動部として利用した場合に、従来のスクロール形膨張機のように、膨張に利用後、膨張機から排出される液相を含む作動媒体全体から潤滑油を分離するための大がかりな分離装置は必要無くなり、膨張機から排出される作動媒体を凝縮器で凝縮する際に、従来のように潤滑油を含む場合よりも効率良く凝縮させることができる。
【００２８】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載のランキンサイクル発電システムにおいて、前記主作動媒体入口(11)に連通する前記液相作動媒体取入口(105)と前記第１の液相作動媒体溝(120)に連通する液相作動媒体通路(113)とは、前記蒸気発生器(7)の高温の液相作動媒体収納部(7c)に連通し、前記第２の液相作動媒体供給溝(121)に連通する液相作動媒体通路(131)は、前記蒸気発生器(7)の入口側の通路に連通している。
【００２９】
上記構成によると、飽和蒸気を使ったランキンサイクル発電システムであれば、主作動媒体入口に導入される液相作動媒体は、主作動媒体入口に導入される蒸気発生器からの蒸気と略同じ温度であるので、両者を混合することにより、気相作動媒体の温度を下げることはなく、出力低下や効率低下にはならない。
【００３０】
また、固定スクロールラップの先端面の第１の液相作動媒体供給溝に、高温の液相作動媒体を供給することになるので、スクロール中心部が高温に保たれ、熱損失が少なくなり、効率が向上する。
【００３１】
一方、スクロール外周端部は、中心部よりも低温になっているので、蒸気発生器に入る前の低温の液相作動媒体を導入しても、出力低下や効率低下にはならない。
【００３２】
請求項９に係る発明は、請求項７に記載のランキンサイクル発電システムにおいて、前記主作動媒体入口(11)に連通する液相作動媒体取入口(105)は、前記蒸気発生器(7)の高温の液相作動媒体収納部(7c)に連通し、前記第１及び第２の液相作動媒体供給溝(120,121)にそれぞれ連通する液相作動媒体通路(113,131)は、前記蒸気発生器(7)の入口側の通路に連通している。
【００３３】
上記構成は、より高温の作動媒体を膨張用に使用する場合に適しており、低温の液相作動媒体をスクロール中心部に供給することにより、スクロール中心部を冷却する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
［発明の第１の実施の形態］
図１〜図９は本発明の第１の実施の形態であり、本発明に係るスクロール形膨張機及びこのスクロール形膨張機を備えたランキンサイクル発電システムを示しており、また、図１０は、該実施の形態におけるＴ−Ｓ（温度−エントロピ）線図を示している。
）線図いる。
【００３５】
（ランキンサイクル発電システムの全体の概要）
図８は、ランキンサイクル発明システムの概要を示しており、発電機１の駆動部としてスクロール形膨張機２を備えており、該スクロール形膨張機２に設けられた水平な駆動軸５は発電機１の発電機軸４に連結し、スクロール形膨張機２で駆動軸５及び発電機軸４を回転することにより、発電を行うようになっている。
【００３６】
スクロール形膨張機２を駆動するための作動媒体としては、たとえば水（水蒸気）が用いられており、この作動媒体の循環経路には、蒸気発生器７と、逆止弁１１４と、作動媒体供給ポンプ（復水ポンプ）８と、凝縮器９が配置されている。スクロール形膨張機２の中心部に形成された主作動媒体入口１１は、後で詳しく説明する予混合装置１０１の混合通路１０３、気相作動媒体通路１１０，気相作動媒体取入口１０４及び膨張機外の作動媒体通路１２を介して蒸気発生器７の蒸気出口７ｂに接続し、蒸気発生器７の入口７ａは、逆止弁１１４及び作動媒体通路１３を介して作動媒体供給ポンプ８の吐出口８ｂに接続し、作動媒体供給ポンプ８の吸込口８ａは、作動媒体通路１４を介して凝縮器９の出口９ｂに接続し、凝縮器９の入口９ａは、作動媒体通路１５を介してスクロール形膨張機２の外周端部近傍に形成された作動媒体出口１６に接続している。
【００３７】
このランキンサイクル発電システムは、液相作動媒体をスクロール形膨張機２の膨張室４０のシール及び潤滑に利用するために、前記膨張用の作動媒体の循環経路に加え、シール及び潤滑用の液相作動媒体循環経路を備えている。すなわち、スクロール形膨張機２及び予混合装置１０１には、第１の液相作動媒体入口１０６、第２の液相作動媒体入口１０７及び前記混合通路１０３に連通する液相作動媒体取入口１０５等を有しており、前記液相作動媒体取入口１０５及び第１の液相作動媒体入口１０６は、液相作動媒体通路１７を介して蒸気発生器７の高温液相作動媒体収納部７ｃに接続し、第２の液相作動媒体入口１０７は、液相作動媒体通路１８を介して蒸気発生器７の入口７ａと作動媒体供給ポンプ８との間の作動媒体通路１３に接続している。
【００３８】
さらに、スクロール形膨張機２は、前記膨張用及びシール等用の作動媒体循環経路とは別に、駆動室４２内の各摺動部を潤滑するために、潤滑油供給装置５９、潤滑油ポンプ２１及び潤滑油タンク２２等からなる潤滑油循環経路を備えており、潤滑油供給装置５９はスクロール形膨張機２の駆動室４２内に配置され、スクロール形膨張機２の上端部に形成された潤滑油入口２０は、潤滑油通路２５を介して潤滑油ポンプ２１の吐出口２１ｂに接続し、潤滑油ポンプ２１の吸込口２１ａは、潤滑油通路２６を介して潤滑油タンク２２の潤滑油出口２２ｂに接続し、潤滑油タンク２２の入口２２ａは、潤滑油通路２７を介してスクロール形膨張機２の下端部近傍に形成された潤滑油出口２８に接続している。
【００３９】
また、膨張機２の前記作動媒体出口１６及び潤滑油出口２８よりもさらに下方位置に、スクロール形膨張機２の膨出室４０内から漏出する液相の作動媒体を排出するための作動媒体排出口３１と、膨張機２の駆動室４２内から漏出する潤滑油を排出するための潤滑油排出口３２を備えている。前記作動媒体排出口３１は、作動媒体通路３３を介して、前記凝縮器９の入口側の作動媒体通路１５に接続し、前記潤滑油排出口３２は、前記潤滑油タンク２２に併設された比重分離方式の分離タンク部３５に接続している。分離タンク部３５の底壁にはドレン弁３６が設けられている。
【００４０】
（スクロール形膨張機の構造）
図１はスクロール形膨張機２の縦断面拡大図であり、この図１において、スクロール形膨張機２は、軸方向に対向配置された固定スクロール５１及び揺動スクロール５２と、環状のスラスト軸受５３と、揺動軸部（偏芯軸部）５ａを一体に有するクランク状の前記駆動軸５と、該駆動軸５を回転自在に支持するころ軸受５６と、該ころ軸受５６及び前記スラスト軸受５３を支持する軸受ハウジング５７と、バランサ５８と、前記潤滑油供給装置５９と、から主構成されている。
【００４１】
説明の都合上、軸芯方向の固定スクロール配置側を、矢印のように「前方」として、以下説明する。固定スクロール５１は、円板状の台板６１と、該台板６１の鏡面（後面）６１ａに形成された渦巻き状の固定スクロールラップ６２と、台板６１の外周端部に形成された環状外周壁６４とを一体に備えており、環状外周壁６４は外向きフランジ部６４ａを一体に有している。前記固定スクロールラップ６２は鏡面６１ａから後方へ突出している。
【００４２】
揺動スクロール５２は、円板状の台板７１と、該台板７１の鏡面（前面）７１ａに形成された渦巻き状の揺動スクロールラップ７２とを一体に備えている。前記揺動スクロールラップ７２は鏡面７１ａから前方に突出している。
【００４３】
両スクロール５１，５２は、両スクロールラップ６２，７２が互いに噛み合うように軸方向に対向配置され、各スクロールラップ６２，７２の軸方向の先端面６２ａ，７２ａは、それぞれ相手スクロール５１，５２の鏡面６１ａ，７１ａに微小隙間を置いて対向しており、これにより、両スクロールラップ６２，７２と鏡面６１ａ，７１ａとの間で、複数の三日月状の膨張室４０を形成している。
【００４４】
スラスト軸受５３は、外周端部が、固定スクロール５１の環状外周壁６４のフランジ部６４ａと軸受ハウジング５７の外向きフランジ部５７ａとの間に挟持され、複数のボルト６６により締結されており、内周端部には前方に突出する環状のランド部６７が形成され、該ランド部６７により、揺動スクロール５２の背面の外周端部近傍を摺動自在に支持している。前記環状のランド部６７の径方向の外方側には、径方向の外方に向かって後方に傾斜するテーパ面６８が形成されている。
【００４５】
揺動スクロール５２の後面の中央部には、後方に突出するボス部７５が一体に形成されており、該ボス部７５の内周面に、ニードル軸受（又は軸受メタル）７６を介して前記駆動軸５の揺動軸部５ａが回転自在に嵌合している。揺動軸部５ａの軸芯Ｏ2は、駆動軸５の軸芯Ｏ1から一定量εだけ変位しており、揺動軸部５ａが揺動スクロール５２と共に駆動軸芯Ｏ1回りに公転することにより、駆動軸５及び発電機軸４を回転するようになっている。揺動スクロール５２の背面と、軸受ハウジング５７の内周面に固着された潤滑油供給装置５９の環状ノズル本体７７との間には、揺動スクロール５２の公転時に、揺動スクロール５２が自転するのを防止するために、リング状のオルダム継手８０が介装されている。
【００４６】
図７はオルダム継手８０の分解斜視図であり、オルダム継手８０には、前面の上下端部に前方に突出する第１の突起８０ａが形成され、後面の左右端部に後方に突出する第２の突起８０ｂが形成されている。一方、揺動スクロール台板７１の背面には、補強用の環状突起（環状リブ）８１が形成され、該環状突起８１の上下端部に、上下方向に貫通する係合溝８１ａがそれぞれ形成され、該係合溝８１ａに前記オルダム継手８０の第１の突起８０ａが上下方向移動可能に係合している。また、環状ノズル本体７７の前面の左右端部には、左右に貫通する係合溝７７ａがそれぞれ形成され、該係合溝７７ａにオルダム継手８０の第２の突起８０ｂが左右方向移動可能に係合している。
【００４７】
（膨張機内の作動媒体の通路構造）
図１において、前記主作動媒体入口１１は、固定スクロール５１の台板６１の中心部（略駆動軸芯Ｏ1上）に形成され、中心部近傍の膨張室４０に連通しており、前記作動媒体出口１６は、固定スクロール５１の外周壁６４に形成されている。
【００４８】
固定スクロールラップ６２の先端面６２ａには、シール及び潤滑のために、図２に示すように、固定スクロールラップ６２の渦巻き形状に沿って延びる第１の液相作動媒体供給溝１２０が形成され、揺動スクロールラップ７２の先端面７２ａ（図３）には、揺動スクロールラップ７２の渦巻き形状に沿って延びる第２の液相作動媒体供給溝１２１が形成されており、前記両液相作動媒体供給溝１２０，１２１は、それぞれ長さ方向の両端部が閉塞されている。
【００４９】
図３はスクロール形膨張機２の中心部付近の縦断面拡大図であり、前記第１の液相作動媒体供給溝１２０は、スクロール中心部付近の固定スクロールラップ６２の壁内に形成された液相作動媒体通路１１３に連通し、該液相作動媒体通路１１３は軸方向に延びると共に、前記予混合装置１０１の装置本体１０２内に形成された液相作動媒体通路１１２を介して前記第１の液相作動媒体入口１０６に連通している。
【００５０】
予混合装置１０１の混合通路１０３は円筒形に形成されており、該混合通路１０３の前端部近傍位置に前記気相作動媒体通路１１０が連通し、該気相作動媒体通路１１０よりも下流側（後方側）の位置に、前記液相媒体取入口１０５に連通する液相作動媒体通路１１１が連通している。該液相作動媒体通路１１１は、混合通路１０３に対して略直角に連通している。気相作動媒体通路１１０は、混合通路１０３の軸芯Ｏ3に対して前下がりに一定角度傾斜した姿勢で連通している。
【００５１】
図６は図３のVI-VI断面図であり、前記気相作動媒体通路１１０は、混合通路１０３内に揺動スクロール公転方向（駆動軸回転方向）Ｒと同じ方向の旋回流Ｇを生じさせるように、その軸芯Ｏ4が混合通路１０３の軸芯Ｏ3に対して一定量ε2だけ図６の左方に偏芯している。
【００５２】
図４は、スクロール形膨張機２の下端部付近の拡大図であり、揺動スクロールラップ７２の外周端部近傍には、前記第２の液相作動媒体供給溝１２１に連通する液相作動媒体通路１３３が形成され、該液相作動媒体通路１３３は、軸方向に延びると共に、後端が、揺動スクロール台板７１の下端部に形成された液相作動媒体通路１３４に連通している。該液相作動媒体通路１３４は、下方に延び、その途中に、前方に向いて開口する連通孔１３６が形成されている。一方、固定スクロール５１の外周壁６４には、前記第２の液相作動媒体入口１０７に連通する液相作動媒体通路１３１が形成されており、該液相作動媒体通路１３１は後方に延びて媒体溜まり１３５に連通している。該媒体溜まり１３５は、前記連通孔１３６に対応する位置に後向きに開口しており、その開口領域は、揺動スクロール５２の公転中において、常に連通孔１３６の全域が媒体溜まり１３５に連通した状態を保てるように設定されている。すなわち、図２において、媒体溜まり１３５の直径Ｄ１は、揺動スクロール５２の公転半径ｒ1の２倍の値に、連通孔１３６の直径ｄ１を加えた値以上の大きさに設定されており、これにより、揺動スクロール５２の公転中でも、連通孔１３６は、その開口全面が常に媒体溜まり１３５に連通した状態となる。
【００５３】
（漏出液相作動媒体の排出経路）
図４において、揺動スクロール５２の外周端面の径方向の外方部分には、環状外周空間Ｓ１が形成されており、固定スクロール５１の環状外周壁６４には、揺動スクロール台板７１の外周端面に径方向の外方から対向すると共に、前記揺動スクロール外周空間Ｓ１内へ径方向の内方に突出する環状突起８２が形成され、該環状突起８２の前面には環状のＵ字溝８３が形成されている。該環状のＵ字溝８３は、断面形状が径方向の外方に向かって前方に傾斜しており、固定スクロール５１のフランジ部６４ａの前面に形成された座繰り８４を介して前記作動媒体排出口３１に連通している。前記揺動スクロール外周空間Ｓ１は、図示しないが固定スクロール５１の作動媒体出口１６の圧力と略同じ圧力となるように、作動媒体出口１６と連通している。
【００５４】
また、固定スクロール５１の外周壁６４の後端面には、揺動スクロール台板７１の外周端部が揺動スクロール５２の公転により間欠的に摺動する位置に、環状の逃がし溝９１が形成されている。
【００５５】
（膨張機内の潤滑油の経路）
図１において、潤滑油供給装置５９のノズル本体７７には、周方向に間隔をおいて複数の噴油ノズル孔９３が形成されており、各噴油ノズル孔９３は、たとえばスラスト軸受５３のランド部６７の摺動面に向いて開口すると共に、前記潤滑油入口２０に環状油路８９を介して連通している。
【００５６】
図４において、環状突起８２の後側には、環状突起８２よりも下方へ広がる潤滑油排出室８５が形成されており、該潤滑油排出室８５は、スラスト軸受５３の下端部に形成された排油孔８６及び軸受ハウジング５７の下端部の排油孔８７を介して前記潤滑油排出口３２に連通している。軸受ハウジング５７の駆動室４２の下端部は、スラスト軸受５３のランド部６７まで亘る潤滑油溜まり９２となっており、該潤滑油溜まり９２は軸受ハウジング５７の下端部に形成された潤滑油通路９４を介して前記潤滑油出口２８に連通している。
【００５７】
（膨張機の基本的な作動）
図９の（ａ）〜（ｆ）は、膨張機の作動を段階的に示してものであり、説明を容易にするために、説明の対象としている膨張室４０をクロスハッチングで示しているが、対称位置にある膨張室４０も同様の作用を行う。図９の（ａ）の状態は、中心部の一対の膨張室４０に作動媒体入口１１から高温高圧の気相作動媒体（水蒸気）及び高温高圧の液相作動媒体（水）を導入した直後の状態である。図９の（ｂ）の状態は、図９の（ａ）の状態から揺動スクロール５２が矢印Ｒ方向へ少し公転し、作動媒体入口１１が閉じられた状態である。図９の（ｃ）〜図９の（ｅ）は、気相作動媒体の膨張により、膨張室４０が容積を広げながら径方向の外方に移動し、それより揺動スクロール５２が公転する過程を示している。そして、図９の（ｆ）の状態は、前記膨張室４０が最も径方向の外方まで移動し、作動媒体出口１６に連通し、膨張室４０内の作動媒体が作動媒体出口１６から排出される状態を示している。
【００５８】
このように、中心部の膨張室４０に導入された高温高圧の気相の作動媒体が膨張して行くことにより、膨張室４０は拡張しながら径方向の外方移動し、それにより揺動スクロールを矢印Ｒ方向の公転し、それにより、図１の駆動軸５を回転させて、発電を行うのである。
【００５９】
（ランキンサイクル発電システムのおける作動媒体の相変化）
図１０は本実施の形態におけるＴ−Ｓ線図（温度−エントロピ線図）であり、太い実線の矢印（Ａ１→Ａ２→Ａ３→Ａ４）が作動媒体（水及び水蒸気）のランキンサイクルを示している。温度Ｔ１は凝縮器入口温度、温度Ｔ２は高圧水蒸気温度であり、点Ａ１は蒸気発生器７の入口７ａ（凝縮器９の出口９ｂ）、点Ａ２は蒸気発生器７内での蒸発開始点、点Ａ３は蒸気発生器７の出口７ｂ（スクロール形膨張機２の作動媒体入口１１）、点Ａ４はスクロール形膨張機２の作動媒体出口１６（凝縮器９の入口９ａ）の状態を示している。区間Ａ３−Ａ４はスクロール形膨張機２内での膨張行程となり、飽和曲線Ｂの内方に位置しているので、この膨張行程において作動媒体は一部液相となる。
【００６０】
（作動媒体の流れ）
（１）図８に示す膨張機外の作動媒体通路１２，１３，１４，１５，１７，１８，３３のうち、液相作動媒体が通過する通路１３，１４，１７，３３は実線で示し、気相作動媒体が通過する通路１２は白抜き線で示し、気相と液相が混じり合っている作動媒体が通過する通路１５は破線で示している。この図８において、蒸気発生器７で蒸発した高温高圧の気相作動媒体（水蒸気）は、予混合装置１０１の気相作動媒体取入口１０４から気相作動媒体通路１１０を経て円筒形の混合通路１０３内に供給され、混合通路１０３内で駆動軸回転方向Ｒと同方向に旋回する旋回流Ｇとなり、後方に流れる。一方、蒸気発生器７の液相作動媒体収納部７ｃ内の高温の液相作動媒体は、液相作動媒体通路１７を通り、一部は予混合装置１０１の液相作動媒体取入口１０５から液相作動媒体通路１１１に入り、図６のように、混合通路１０３内に供給される。混合通路１０３内に供給された液相作動媒体は、前記気相作動媒体の旋回流Ｇに混入し、旋回しながら後方へ移動し、図３に示すように固定スクロール５１の主作動媒体入口１１から、スクロール中心部の膨張室４０に供給される。
【００６１】
（２）図５は、図１のV-V断面拡大図であり、主作動媒体入口１１からスクロール中心部の膨張室４０に供給された液相と気相の混合作動媒体は、その旋回により、膨張室４０内において、揺動スクロール５２の公転方向（駆動軸回転方向）Ｒと同方向に旋回するように径方向の外方に拡散する。その拡散により、作動媒体中の液相部分は、図２の両スクロールラップ６２，７２同士の径方向の摺動部Ｋに積極的に侵入し、その摺動部Ｋの隙間に液膜を形成し、シール及び潤滑を行う。
【００６２】
（３）前記膨張室４０内に圧入された作動媒体の気相部分は、膨張室４０内で膨張することにより、揺動スクロール５２を公転させる。この時、膨張途中で、飽和状態の気相作動媒体は湿り域に入り、気相の作動媒体の一部は液相に変化し、この液相の作動媒体も前記摺動部Ｋのシール及び潤滑に利用される。
【００６３】
（４）図３において、前記主作動媒体入口１１からの作動媒体の供給と並行して、第１の作動媒体入口１０６にも、前記液相作動媒体通路１７から高温高圧の液相作動媒体が供給され、該高温の液相作動媒体は、予混合装置１０１及び固定スクロール５１の各液相作動媒体通路１１２，１１３を通り、スクロール中心部付近において、第１の液相作動媒体供給溝１２０に圧入され、固定スクロールラップ６２の先端面６２ａと揺動スクロール５２の鏡面７１ａとの摺動部（隙間）に液膜を形成し、該摺動部のシール及び潤滑を行う。
【００６４】
上記のように、図８の蒸気発生器７の液相作動媒体収納部７ｃの高温の液相作動媒体を、主作動媒体入口１１及び第１の液相作動媒体取入口１０６から、スクロール中心部の膨張室４０に供給することより、熱損失が少なく、出力及び効率を向上させることができる。
【００６５】
さらに、図４において、第２の作動媒体入口１０７には、前記液相作動媒体通路１８から蒸発作用前の低温の液相作動媒体が供給され、該低温の液相作動媒体は、固定スクロール外周壁６４の液相作動媒体通路１３１、媒体溜まり１３５、連通孔１３６、揺動スクロール台板７１の液相作動媒体通路１３４及び揺動スクロールラップ７２の液相作動媒体通路１３３を通り、揺動スクロールラップ７２の先端面７２ａの第２の液相作動媒体供給溝１２１に圧入され、揺動スクロールラップ７２の先端面７２ａと固定スクロール５１の鏡面６１ａとの摺動部（隙間）に液膜を形成し、該摺動部のシール及び潤滑を行う。スクロール形膨張機２の外周端部付近では、スクロール中心付近に比べて温度が下がっているので、上記にように、低温の液相作動媒体を供給しても、熱損失を来すことがない。
【００６６】
このように、スクロール形膨張機２内において、膨張室４０を構成するスクロールラップ６２，７２及び鏡面６１ａ，７１ａの各摺動部（隙間）は、第１及び第２の液相作動媒体入口１０６，１０７から第１及び第２の液相作動媒体供給溝１２０，１２１に供給された液相作動媒体により、シール及び潤滑がなされ、かつ、両スクロールラップ６２，７２同士の径方向の摺動部Ｋは、主作動媒体入口１１から気相作動媒体と共に供給された液相作動媒体により、シール及び潤滑がなされる。
【００６７】
（５）前記のように膨張室４０の各摺動部を潤滑した液相の作動媒体は、図４において、部分的には気相作動媒体と共に作動媒体出口１６から排出されるが、一部は、固定スクロール５１の外周壁６４の後端面と揺動スクロール台板７１の外周端部の鏡面７１ａとの隙間から外方に漏出し、そして、固定スクロール５１の外周壁６４の環状逃がし溝９１に一旦逃がされ、揺動する揺動スクロール台板７１の外周端部により、上記逃がし溝９１内から外方に掻き出され、環状突起８２及びＵ字溝８３にガイドされながら、座繰り８４を経て、液相作動媒体排出口３１から排出される。
【００６８】
この作動媒体排出作用において、揺動スクロール外周空間Ｓ１は、作動媒体出口１６と略同じ圧力に保たれているので、揺動スクロール台板７１の鏡面７１ａと固定スクロール５１の外周壁６４の後端面との隙間を通過した液相作動媒体は、揺動スクロール外周空間Ｓ１に噴出することなく、かつ、上記のように、逃がし溝９１に一旦蓄えられた後、揺動スクロール台板７１の外周端部にて、Ｕ字溝８３内に掻き落とされる。また、Ｕ字溝８３は、径方向の外方に向かって前方へ傾斜しているので、液相の作動媒体は、速やかに作動媒体排出口３１に導かれる。また、Ｕ字溝８３の入口に、揺動スクロール外周空間Ｓ１に向かって突出する環状突起８２を形成しているので、環状突起８２が堰の役目を果たし、前記液相の冷却媒体が、潤滑油排出口潤滑油排出室８５側へ流れ込むことはない。
【００６９】
（６）図４において、スクロール型膨張機２の作動媒体出口１６から排出される作動媒体は、液相と気相が混じり合っており、作動媒体通路１５を通り、図８の凝縮器９に供給され、凝縮される。この場合、潤滑油は混じっていないので、効率良く凝縮される。ちなみに、図８のランキンサイクル発電システムは、液相作動媒体出口１６から、かなり高温の液相作動媒体が排出される場合に適している。一方、スクロール形膨張機２の作動媒体排出口３１から液相作動媒体通路３３に排出された液相作動媒体は、前記液相作動媒体通路１５に合流し、前記作動媒体出口１６からの作動媒体（液相＋気相）と混じり合い、凝縮器９に供給される。
【００７０】
（７）凝縮器９で液相に凝縮された作動媒体は、作動媒体通路１４を通り、作動媒体供給ポンプ８に吸い込まれる。
【００７１】
（８）作動媒体供給ポンプ８から吐出される液相作動媒体は、作動媒体通路１３及び逆止弁１１４を通り、蒸気発生器７に供給され、加熱され、蒸発する。蒸発時、蒸気発生器７の下部の液相作動媒体収納部７ｃには、飽和により蒸発しなかった高温の液相作動媒体が溜められる。そして、高温高圧の気相作動媒体は、前述のように、再び予混合装置１０１の気相作動媒体取入口１０４に供給され、液相作動媒体収納部７ｃの高温の液相作動媒体は、液相作動媒体取入口１０５及び第１の液相作動媒体入口１０６に供給される。
【００７２】
（潤滑油の流れ）
（１）図８において、潤滑油ポンプ２１から吐出される潤滑油は、スクロール形膨張機２の上端潤滑油入口２０から潤滑油供給装置５９に送られ、図１の噴油ノズル孔９３からスラスト軸受５３のランド部６７に向けて噴射される。
【００７３】
（２）潤滑油供給装置５９の噴油ノズル孔９３から噴出されてランド部６７を潤滑した潤滑油は、駆動室４２内の揺動軸部５ａのニードル軸受７６、駆動軸５のころ軸受５６及びオルダム継手８９等を潤滑した後、駆動室４２の底部の潤滑油溜まり９２に溜まり、潤滑油路９４を介して潤滑油出口２８から排出される。ただし、潤滑油溜まり９２の潤滑油の一部は、スラスト軸受５３のランド部６７と揺動スクロール台板７１との隙間を通り、外方に漏出する。この漏出した潤滑油は、スラスト軸受５３のテーパ面６８に沿って後方へとガイドされ、環状突起８２の後側に形成された潤滑油排出室８５に溜まり、そこから排出孔８６，８７を通り、潤滑油排出口３２から排出される。
【００７４】
スクロール形膨張機２の潤滑油出口２８から排出される潤滑油は、潤滑油タンク２２に貯められた後、潤滑油通路２６を介して潤滑油ポンプ２１に吸い込まれ、潤滑油通路２５を介して再度スクロール形膨張機２の潤滑油入口２０に供給される。また、潤滑油排出口３２から排出された潤滑油は、作動媒体が混合している可能性があるので、潤滑油と作動媒体との比重差を利用した分離タンク部３５により、比重の大きい作動媒体を潤滑油から分離し、分離後の潤滑油を潤滑油タンク２２に供給する。分離タンク部３５の下層に溜まる作動媒体（水）は、ドレン弁３６を介して外部に排出される。
【００７５】
［第２の実施の形態］
図１１は、本発明の第２の実施の形態であり、前記第１の実施の形態と異なる構造は、第１の液相作動媒体入口１０６は、液相作動媒体通路１７ａ、１８を介して、作動媒体供給ポンプ８と蒸気発生器７の入口７ａとの間の作動媒体通路１３に連通し、低温の液相作動媒体が供給されるようになっていることである。その他の構造は第１の実施の形態と同じであり、同じ部品には同じ符号を付している。勿論、スクロール形膨張機２内に構造も同様であるが、図面のスペース的な制限により、第１の実施の形態で付したすべての符号を記載することが困難であるので、主要な部品及び部材のみに、符号を付している。
【００７６】
該実施の形態は、膨張用の気相作動媒体として、前記第１の実施の形態よりもかなり高温の作動媒体を使用するランキンサイクル発電システムに適しており、第１の液相作動媒体入口１０６から低温の液相作動媒体をスクロール中心部に供給することにより、スクロール中心部を冷却し、スクロール中心部の温度の過上昇を防ぐことができる。
【００７７】
［その他の実施の形態］
（１）スクロール形膨張機を作動させる作動媒体としては、前述の水（水蒸気）の他に、アンモニアと水の混合媒体を用いることも可能である。
【００７８】
（２）図１２は、液相作動媒体供給溝１２０，１２１の変形例であり、各液相作動媒体供給溝１２０，１２１内に、それぞれ渦巻き状のシール部材１４０，１４１を配設している。各シール部材１４０，１４１の軸方向の寸法は、液相作動媒体供給溝１２０，１２１の底面との間に若干の軸方向の隙間Ｋ１を持たせる寸法とし、各シール部材１４０，１４１のスクロール径方向の寸法は、装着時、液相作動媒体供給溝１２０，１２１の側面との間に若干の隙間Ｋ２を持たせる寸法としている。各シール部材１４０，１４１は、自己潤滑性のあるポリフェニレンサルファイドやピーク樹脂でできている。
【００７９】
該実施の形態によると、液相作動媒体通路１３３等から各液相作動媒体供給溝１２０，１２１に圧入される液相作動媒体により、各シール部材１４０，１４１は相手側スクロールの鏡面７１ａ，６１ａに押し付けられ、それにより摺動部をシールする。また、液相作動媒体溝１２０１，１２１内の一部の液相作動媒体は、前記隙間Ｋ２から漏出し、シール部材１４０，１４１と鏡面７１ａ，６１ａとの間をシールし、かつ、潤滑する。なお、各液相作動媒体溝１２０１，１２１は、たとえば図８のように作動媒体供給ポンプ８の吐出側に連通しているので、作動媒体循環経路中で最も大きな圧力がかかり、前記シール及び潤滑機能として、大きな効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係るランキンサイクル発電システムに備えられるスクロール形膨張機の縦断面図である。
【図２】図１のII-II断面拡大図である。
【図３】図１のスクロール中心部の拡大図である。
【図４】図１のスクロール下端部の拡大図である。
【図５】図１のV-V断面拡大部分図である。
【図６】図３のVI-VI断面図である。
【図７】図１のオルダム継手の分解斜視図である。
【図８】図１のスクロール形膨張機を備えたランキンサイクル発電システムの第１の実施の形態の概要図である。
【図９】図１のスクロール形膨張機の作動説明図である。
【図１０】図８のランキンサイクル発電システムの作動媒体のＴ−Ｓ（温度−エントロピ）線図である。
【図１１】本発明のランキンサイクル発電システムの第２の実施の形態の概要図である。
【図１２】液相作動媒体の供給機構の変形例を示す断面図である。
【図１３】蒸気タービンを備えた従来のランキンサイクル発電システムの概要図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  発電機
２  スクロール形膨張機
５  駆動軸
５ａ  揺動軸部
７  蒸気発生器
８  作動媒体供給ポンプ
９  凝縮器
１１  主作動媒体入口
１６  作動媒体出口
４０  膨張室
５１  固定スクロール
５２  揺動スクロール
６１  固定スクロール台板
６１ａ  固定スクロールの鏡面
６２  固定スクロールラップ
７１  揺動スクロール台板
７１ａ  揺動スクロールの鏡面
７２  揺動スクロールラップ
１０１  予混合装置
１０４  気相作動媒体取入口
１０５  液相作動媒体取入口
１０６  第１の液相作動媒体入口
１０７  第２の液相作動媒体入口
１２０  第１の液相作動媒体供給溝
１２１  第２の液相作動媒体供給溝
１３５  媒体溜まり
１３６  連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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