[0001]本发明，涉及一种包括通过高压流体的膨胀产生动力的膨胀机 构的容积型膨胀机、和包括这个膨胀机的流体机械。

[0002]迄今为止，作为由高压流体的膨胀产生动力的膨胀机，例如旋 转式膨胀机等的容积型膨胀机已为所知(参照专利文献1)。这样的膨 胀机，使用在蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程中(参照专利文献2)。

[0003]上述膨胀机，包括气缸、和沿着这个气缸的内周面公转的活塞， 气缸和活塞之间形成的膨胀室被分隔为吸入/膨胀一侧和排出一侧。 并且，伴随着活塞的公转，膨胀室的吸入/膨胀一侧部分转变为排出 一侧，原为排出一侧的部分转变为吸入/膨胀一侧，高压气流的吸入 /膨胀作用和排出作用同时并行。采用以上的做法，这个膨胀机，回 收通过流体膨胀产生的旋转动力，将这个动力作为如压缩机的驱动 源而利用。

[0004]尚，上述膨胀机，吸入流体和排出流体的密度比的膨胀比作为 设计膨胀比预先被设定。这个设计膨胀比，基于用于膨胀机的蒸气 压缩式冷冻循环的高压压力和低压压力比而决定。

[0005]然而，实际运行中，因为冷却对象的温度或放热(加热)对象的温 度发生变化，所以，上述冷冻循环的压力比有可能会比设计时设定 的值小。具体地讲，例如蒸气压缩式冷冻循环的低压压力升高了的 情况，由设计膨胀比计算得到的膨胀了的流体压力(以下称为膨胀压 力)就有可能会比上述低压压力低。这种情况下，膨胀机中，流体过 度膨胀，将一旦压力降至上述膨胀压力的流体升压至上述低压压力 排出。因此，由于膨胀机过度膨胀的工作量，为了排出进一步被升 压了的流体就要消耗多余的动力。如此，迄今为止一直希望能有降 低由于这样的理由而产生的过膨胀损失的膨胀机。为了解决这样的 问题，本申请的申请人，研究出将膨胀室流入一侧的液体(高压流体) 的一部分旁通到膨胀室吸入/膨胀过程位置的膨胀机。具体地讲，这 个膨胀机，包括从向膨胀室流入的流体流入一侧分枝连通到膨胀室 的吸入/膨胀过程位置的连接通路。还有，连接通路上，设置了作为 调整旁通该连接通路的高压流体流量的流通控制机构的电磁阀。

[0006]在以上那样构成的膨胀机中，如上所述那样的冷冻循环低压压 力比膨胀机的膨胀压力高的情况下，将电磁阀打开所规定的开度， 使高压流体能够介于连接通路旁通到膨胀室的吸入/膨胀过程位置。 并且，通过将膨胀机的膨胀压力升压至上述低压压力附近，就能够 降低如上所述那样的过膨胀损失(参照专利文献3)。(专利文献1)专利公开平8-338356号公报
(专利文献2)专利公开2001-116371号公报
(专利文献3)专利公开2004-197640号公报
(发明所要解决的课题)

[0007]然而，在如上所述的降低过膨胀损失的膨胀机中，冷冻循环的 低压压力和膨胀机的膨胀压力几乎相等的情况下，电磁阀处于全闭 状态，进行通常的膨胀运行。在此，电磁阀处于全闭状态的情况下， 连接通路中从电磁阀到膨胀室之间的空间成为了连通膨胀室的死容 积，其结果，就会出现这个膨胀机的动力回收率降低的问题。

[0008]有关这一点，参照图13及图14进行详细说明。图13，是表示 没有上述那样的死容积的理想状态下膨胀室的容积变化和压力变化 的关系的曲线图。这个曲线图，是表示作为被膨胀气体的比临界压 力还高的二氧化碳(CO2)作为冷媒的情况的图。

[0009]首先，从图13的a点到b点膨胀室的容积增大的话，高压流体 供给膨胀室内。接下来，超过b点的话，与停止高压流体的供给的 同时开始高压流体的膨胀。膨胀室内的高压流体，其压力急剧降至 c点成饱和状态。其后，这个流体，一部分蒸发成气液两相状态， 压力缓缓降至d点。并且，在d点膨胀室的气缸容积到达最大以后， 这个膨胀室到达排出一侧的话，膨胀室的气缸容积缩小到e点，低 压流体从膨胀室排出。其后，返回a点，再一次高压流体供给膨胀 室。

[0010]对此，连接通路中从电磁阀到膨胀室之间的空间成为死容积的 情况，如图14所示，从b点高压流体开始膨胀的话，高压流体中只 有死容积部分膨胀。为此，b点的流体到d点为止的流体压力，就 成为b点至c’点至d点那样的下降，以比上述理想条件的b点至c 点至d点那样的压力下降动态还要低的动态膨胀。因此，通过这个 膨胀机的流体的膨胀所得到的动力回收量，也就是S1的面积，与理 想条件相比减少了S2的面积部分。因此，这个膨胀机的动力回收效 率降低了。

[0011]本发明，是鉴于这样的问题点而研究出来的，其目的在于，在 包括连接通路以及流通控制机构的容积型膨胀机中，抑制了由于连 接通路上形成的膨胀室的死容积而引起的动力回收率的下降。(解决课题的方法)

[0012]本发明，是在具有膨胀室的膨胀机构上，设置了防止从该膨胀 室向连接通路一侧流出流体的逆流防止机构的冷冻装置。

[0013]具体地讲，第一发明，是以包括高压流体在膨胀室(62)膨胀后产 生动力的膨胀机构(60)、从膨胀室(62)的流体流入一侧分枝连通到该 膨胀室(62)的吸入/膨胀过程位置的连接通路(72)、设置在该连接通 路(72)上的调整流体流量的流通控制机构(73、75、76)的容积型膨胀 机为前提。并且，这个容积型膨胀机，还具有在上述膨胀机构(60) 上设置了防止流体从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧流出的逆流防 止阀机构(80)的特征。在此，“逆流防止机构”，是防止流体从膨胀 室(62)向连接通路(72)一侧流出的逆流防止机构，但是允许与这个流 向相反的方向，也就是从连接通路(72)向膨胀室(62)一侧流入流体的 “逆流防止机构”。

[0014]上述第一发明中，例如当由膨胀机构(60)膨胀了的从膨胀室(62) 排出前的流体压力(膨胀压力)比冷冻循环的低压压力小的情况下， 可以打开流通控制机构(73、75、76)成开放状态。这样将流通控制 机构(73、75、76)打开成开放状态的话，从流体流入一侧分枝流过 连接通路(72)的高压流体被引导至吸入/膨胀过程位置。其结果，膨 胀室(62)内的膨胀压力被升压。因此，膨胀室(62)的膨胀压力与冷冻 循环的低压压力差减小，降低了如上所述的过膨胀损失。

[0015]另一方面，例如当膨胀室(62)的膨胀压力和冷冻循环的低压压力 几乎相等的情况，可以将流通控制机构(73、75、76)关闭成切断状 态。这种情况下，流体流入一侧的高压流体，不在连接通路(72)分 枝，直接被导入膨胀室(62)的吸入一侧。并且，膨胀机构(60)，进行 通常的运行膨胀流体。

[0016]在此，本发明中，在膨胀机构(60)上设置了防止流体从膨胀室(62) 向连接通路(72)一侧流出的逆流防止阀机构(80)。因此，假设流通控 制机构(73、75、76)即便是全关闭的切断状态，也可以防止向连接 通路(72)中从该流通控制机构(73、75、76)到膨胀室(62)之间的空间 流入膨胀室(62)内的流体。因此，就可以抑制连接通路(72)内的空间 的一部分成为膨胀室(62)的死容积。

[0017]第二发明，是在第一发明的容积型膨胀机中，逆流防止机构(80)， 兼流通控制机构的功能为特征。上述第二发明中，逆流防止机构(80)具备流通控制机构的功能。也 就是，通过使逆流防止机构(80)处于开通状态可以进行从连接通路 (72)向膨胀室(62)导入高压流体，而另一方面，又可以通过使逆流防 止机构(80)处于全关闭的切断状态停止从连接通路(72)向膨胀室(62) 导入高压流体，同时还能防止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧流出 流体。
第三发明，是在第一发明的容积型膨胀机中，逆流防止机构(80)， 设置在比连接通路(72)中的上述流通控制机构(73、75、76)更靠近膨 胀室(62)的位置为特征。在此，设置在连接通路(72)上的逆流防止机 构(80)，离膨胀室(62)越近越好。

[0018]上述第三发明中，与第二发明不同，逆流防止机构(80)与流通控 制机构(73、75、76)是分别设置的。在此，逆流防止机构(80)，因为 设置在连接通路(72)中比流通控制机构(73、75、76)更靠近膨胀室(62) 的位置，就以前的膨胀机中连接通路(72)上形成的死容积成为从流 通控制机构(73、75、76)到膨胀室(62)的空间而言，本发明的膨胀机 中，上述死容积成为从逆流防止机构(80)到膨胀室(62)的空间。为此， 可以将连接通路(72)上形成的死容积缩小的比以前的膨胀机的小。

[0019]第四发明，是在第三发明的容积型膨胀机中，逆流防止机构(80) 是由逆止阀构成为特征的。

[0020]上述第四发明中，逆流防止机构(80)由逆止阀构成。并且，由这 个逆止阀，防止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。

[0021]第五发明，是在第一至第四的任何一项发明的容积型膨胀机中， 流通控制机构(73、75、76)，由开度可以调整的电动阀(73)构成为特 征的。

[0022]上述第五发明中，通过调整电动阀(73)的开度，介于连接通路(72) 向膨胀室(62)旁通的高压流体的流量调整为所规定流量。在此，电 动阀(73)为全关闭的切断状态，由逆流防止机构(80)阻止从膨胀室 (62)向连接通路(72)一侧的流体流出。因此，在连接通路(72)中，可 以避免从上述电动阀(73)到膨胀室(62)之间的空间成为死容积。

[0023] 第六发明，是在第一至第四的任何一项发明的容积型膨胀机中， 流通控制机构(73、75、76)，由可以开关的电磁开关阀(75)构成为特 征的。

[0024]上述第六发明中，通过控制电磁开关阀(75)的开关时刻，介于连 接通路(72)向膨胀室(62)旁通的高压流体流量调整为所规定流量。在 此，当电磁开关阀(75)全关闭为切断状态下，由逆流防止机构(80) 阻止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。因此，在连接通 路(72)中，可以避免从上述电磁开关阀(75)到膨胀室(62)之间的空间 成为死容积。

[0025]第七发明，是在第一至第四的任何一项发明的容积型膨胀机中， 流通控制机构(73、75、76)，由在膨胀室(62)的膨胀过程中流体的压 力和流体流出一侧的压力的压差比所规定的值大就开放的压差阀 (76)构成为特征的。

[0026]上述第七发明中，检测在膨胀室(62)的膨胀过程中流体的压力和 流体流出一侧的压力的压差，当这个压差比所规定的值大时压差阀 (76)就开放。其结果，介于连接通路(72)高压流体导入膨胀室(62)。 因此，可以使上述膨胀过程中流体的压力接近流体流出一侧的压力。 所以，可以降低这个膨胀机构(60)中的过膨胀损失。

[0027]另一方面，在膨胀室(62)的膨胀过程中流体的压力和流体流出一 侧的压力的压差比所规定的值小的情况下，压差阀(76)关闭成切断 状态。其结果，介于连接通路(72)进行的向膨胀室(62)的高压流体供 给就停止。在此，压差阀(76)全关闭成切断状态下，由逆流防止机 构(80)阻止从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。因此，在 连接通路(72)中，可以避免从上述电磁开关阀(75)到膨胀室(62)之间 的空间成为死容积。

[0028]第八发明，是在第一至第七的任何一项发明的容积型膨胀机中， 构成为膨胀机构(60)进行蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程为特征 的。

[0029]上述第八发明中，在进行蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程的容 积型膨胀机中，从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出，由逆 流防止机构(80)防止。

[0030]第九发明，是在第一至第七的任何一项发明的容积型膨胀机中， 膨胀机构(60)，构成为进行高压压力成为超临界压力的蒸气压缩式 冷冻循环的膨胀行程为特征的。

[0031]上述第九发明中，高压压力比临界压力大，也就是在进行超临 界循环的膨胀行程的容积型膨胀机中，从膨胀室(62)向连接通路(72) 一侧的流体流出，由逆流防止机构(80)防止。

[0032]第十发明，在第九发明的容积型膨胀机中，构成为膨胀机构(60)， 进行用二氧化碳(CO2)冷媒的蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程为特 征的。

[0033]上述第十发明中，在进行用二氧化碳(CO2)冷媒的蒸气压缩式冷 冻循环的膨胀行程的容积型膨胀机中，从膨胀室(62)向连接通路(72) 一侧的流体流出，由逆流防止机构(80)防止。

[0034]第十一发明，是在第一至第十的任何一项发明的容积型膨胀机 中，构成为膨胀机构(60)是旋转式膨胀机构，通过流体的流体的膨 胀回收旋转动力为特征的。在此，“旋转式膨胀机构”，意味着是由 摆动式、旋转式、涡旋式等流体机械构成的膨胀机构。

[0035]上述第十一发明，在具有旋转式膨胀机构的容积型膨胀机中， 从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出，由逆流防止机构(80) 防止。第十二发明，是以外壳(31)内包含：容积型膨胀机(60)、电动机(40)、 和由上述容积型膨胀机(60)及电动机(40)驱动来压缩流体的压缩机 (50)的流体机械为前提。并且，这个流体机械是以容积型膨胀机(60) 由第一至第十一的任何一项发明的容积型膨胀机构成为特征的。

[0036]上述第十二发明中，从第一至第十一发明的容积型膨胀机(60) 的旋转动力及电动机(40)的旋转动力传递给压缩机(50)，驱动压缩机 (50)。—发明的效果—

[0037]根据上述第一发明，流通控制机构(73、75、76)成全闭状态，膨 胀机中进行通常运行之际，由逆流防止机构(80)防止了从膨胀室(62) 向连接通路(72)一侧的流体流出。因此，抑制了连接通路(72)的一部 分成为膨胀室(62)的死容积。为此，就能够抑制如图14所示那样的， 膨胀过程中流体压力如b至c’至d那样的降低，其结果，也就抑制 了由这个膨胀机得到的回收动力减少为S1面积那样。所以，这个膨 胀机就能够进行如图13所示的接近理想状态的流体膨胀，也就可以 提高由这个膨胀机得到的动力回收效率。

[0038]根据上述第二发明，是使逆流防止机构(80)上具有流通控制机构 的功能。因此，由逆流防止机构(80)，在可以调整从连接通路(72) 向膨胀室(62)的吸入/膨胀过程位置的旁通流量的同时，还可以防止 从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体流出。所以能够减少这个膨 胀机的零件数。根据上述第三发明，通过在连接通路(72)上比流通控制机构(73、75、 76)更靠近膨胀室(62)的位置设置逆流防止机构(80)，就能够确实缩 小连接通路(72)的死容积。还有，通过将逆流防止机构(80)设置在比 流通控制机构(73、75、76)更靠近膨胀室(62)一侧，无论将上述流通 控制机构(73、75、76)设置在连接通路(72)的什么位置，连接通路(72) 的死容积都不会增大。所以，例如连接通路(72)与形成在膨胀机构(60) 内部的膨胀室(62)连通的情况下，在位于膨胀机构(60)外部的连接通 路(72)的位置还可以设置上述流通控制机构(73、75、76)。这样做的 话，具有较复杂构造的流通控制机构(73、75、76)就容易更换或维 修。

[0039]根据上述第四发明，使用逆止阀作为逆流防止机构(80)。因此， 由简单的构造就可以抑制从膨胀室(62)向连接通路(72)一侧的流体 流出的同时，还可以有效的抑制连接通路(72)的一部分成为膨胀室 (62)的死容积。

[0040]根据上述第五发明，通过由电动阀(73)构成流通控制机构(73、 75、76)，就可以容易的调整连接通路(72)中高压流体的旁通量。因 此，这个膨胀机使用于冷冻循环的膨胀行程的情况下，当冷冻循环 的低压压力比膨胀室(62)的膨胀压力低的时候，将所规定流量的高 压流体从连接通路(72)导入膨胀室(62)，就可以使上述膨胀压力接近 冷冻循环的低压压力。所以，就可以进一步提高这个膨胀机的动力 回收效率。

[0041]根据上述第六发明，通过由电磁开关阀(75)构成流通控制机构(7 3、75、76)，改变该电磁开关阀(75)的开关时刻，就可以容易的调整 高压流体的旁通量。所以，可以用较简单的构造构成流通控制机构 的同时，还可以得到与第五发明同样的作用效果。

[0042]根据上述第七发明，在膨胀室(62)的膨胀过程中当流体的压力与 流体流出一侧的压力的压差比所规定的值大的情况下，通过打开压 差阀(76)，可以将高压流体从连接通路(72)导入膨胀室(62)。并且， 在上述膨胀过程中可以使流体的压力和流体流出一侧的压力接近。 所以，例如将这个膨胀机用于冷冻循环的膨胀行程的情况下，可以 使膨胀室(62)的膨胀压力和冷冻循环的低压压力基本相同。所以， 确实可以减少这个膨胀机的过膨胀损失，提高动力回收效率。

[0043]根据上述第八发明，将本发明的膨胀机利用于蒸气压缩式冷冻 循环的膨胀行程中。因此，就可以有效的减少上述压缩式冷冻循环 中膨胀机的过膨胀损失。还有，确实可以由逆流防止机构(80)减小 连接通路(72)中的死容积，有效的回收上述压缩式冷冻循环的膨胀 行程所得到的动力。

[0044]根据上述第九发明，将本发明的膨胀机利用于超临界循环的膨 胀行程。然而，超临界循环的膨胀行程中，因为向膨胀机流入的冷 媒压力较高，所以很容易发生因膨胀室(62)的死容积引起的动力回 收量降低。另一方面，本发明中，因为是极力减少这样的膨胀室(62) 的死容积，所以，就可以有效的提高这个膨胀机的动力回收效率。

[0045]根据上述第十发明，将本发明的膨胀机利用于使用二氧化碳(CO 2)冷媒的超临界循环的膨胀行程中。所以，可以得到第九发明的以 上所述的效果。

[0046]根据上述第十一发明，将本发明的膨胀机，适用于摆动式、旋 转式、涡旋式等代表性的旋转式膨胀机。所以，就可以提高由这个 旋转式膨胀机的流体膨胀得到的旋转动力的回收效率。

[0047]根据上述第十二发明，将本发明的容积型膨胀机(60)，适用于包 括压缩机(50)、电动机(40)的流体机械。所以，通过提高容积型膨胀 机(60)的动力回收效率，即可以降低电动机(40)所负担的上述压缩机 (50)的动力又可以有效的驱动这个压缩机(50)。还有，将这个流体机 械的容积型膨胀机(60)利用于蒸气压缩式冷冻循环的膨胀行程的同 时，还通过将这个流体机械的压缩机(50)利用于压缩行程，就可以 进行良好的节能冷冻循环。附图说明

[0048]图1，是实施方式1的空调机配管系统图。图2，是实施方式1的压缩/膨胀单元的概略剖面图。
图3，是表示膨胀机构动作的概略剖面图。
图4，是表示旋转轴的旋转角度为0°或360°时的实施方式1的 膨胀机构主要部位的概略剖面图。
图5，是表示旋转轴的旋转角度为45°时的实施方式1的膨胀机 构主要部位的概略剖面图。
图6，是表示旋转轴的旋转角度为90°时的实施方式1的膨胀机 构主要部位的概略剖面图。
图7，是表示旋转轴的旋转角度为135°时的实施方式1的膨胀 机构主要部位的概略剖面图。
图8，是表示旋转轴的旋转角度为180°时的实施方式1的膨胀 机构主要部位的概略剖面图。
图9，是表示旋转轴的旋转角度为225°时的实施方式1的膨胀 机构主要部位的概略剖面图。
图10，是表示旋转轴的旋转角度为270°时的实施方式1的膨胀 机构主要部位的概略剖面图。
图11，是表示旋转轴的旋转角度为315°时的实施方式1的膨胀 机构主要部位的概略剖面图。
图12，是实施方式1的逆流防止机构的主要部位的扩大剖面图。 表示设计压力的运行条件下的膨胀室的容积和压力关系的曲线图。
图13，是表示理想状态下膨胀室的容积和压力关系的曲线图。
图14，是表示在连接通道上形成固定容积的情况下膨胀室的容 积和压力的关系的曲线图。
图15，是表示实施方式2的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图16，是表示实施方式3的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图17，是表示实施方式3的差压阀的构造和动作的概略剖面图。
图18，是表示实施方式4的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图19，是表示实施方式4的膨胀机构的动作的概略剖面图。
图20，是表示实施方式5的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图21，是表示实施方式5的膨胀机构的内部构造的概略剖面图。
图22，是表示实施方式5的膨胀机构的动作的概略剖面图。
图23，是表示实施方式6的膨胀机构的主要部位的概略剖面图。
图24，是表示实施方式6的膨胀机构的内部的概略剖面图。
图25，是表示实施方式6的膨胀机构的动作的概略剖面图。
图26，是表示其他实施方式的逆流防止机构的第一例的扩大剖 面图。
图27，是表示其他实施方式的逆流防止机构的第二例的扩大剖 面图。
图28，是表示其他实施方式的逆流防止机构的第三例的扩大剖 面图。
(符号说明)

[0049](10)    空调机      (20)    冷媒回路
      (30)    压缩/彭胀单元(流体机械)
      (31)    外壳
      (40)    电动机
      (50)    压缩机
      (60)    膨胀机构(容积型膨胀机)
      (61)    气缸
      (72)    连接管(连接通路)
      (73)    电动阀(流通控制机构)
      (75)    电磁阀(流通控制机构)
      (76)    差压阀(流通控制机构)
      (80)    逆止阀(防止逆流机构)

[0050]以下，基于图面详细说明本发明的实施方式。

[0051](第一实施方式)第一实施方式，是构成使用本发明的流体机械的空调机(10)。

[0052]《空调机的整体构成》如图1所示那样，上述空调机(10)，也就是所谓的分离式空调 机，包括设置在屋外的室外机(11)、和设置在屋内的室内机(13)。室 外机(11)中，收纳有室外风扇(12)、室外热交换器(23)、第一四通转 向阀(21)、第二四通转向阀(22)以及压缩/膨胀单元(30)。另一方面， 在室内机(13)中，收纳了室内风扇(14)及室内热交换器(24)。并且， 上述室外机(11)和上述室内机(13)，由一对连接配管(15、16)连接。

[0053]上述空调机(10)上，设置了冷媒回路(20)。上述冷媒回路(20)， 是连接了压缩/彭胀单元(30)及室内热交换器(24)等的封闭回路。还 有，这个冷媒回路(20)上，填充了作为冷媒的二氧化碳(CO2)。

[0054]上述室外热交换器(23)和室内热交换器(24)，任何一个都是由横 向肋片式管片型热交换器构成的。室外热交换器(23)中，冷媒回路(20) 中循环的冷媒与室外空气进行热交换。室内热交换器(24)中，冷媒 回路(20)中循环的冷媒与室内空气进行热交换。

[0055]上述第一四通转向阀(21)，包括四个孔。这个第一四通转向阀(2 1)，第一孔通过配管与压缩/彭胀单元(30)的喷出孔(35)连接，第二孔 通过配管介于连接配管(15)与室内热交换器(24)的一端连接，第三孔 通过配管与室外热交换器(23)的一端连接，第四孔通过配管与压缩/ 膨胀单元(30)的吸入孔(34)连接。并且，第一四通转向阀(21)，构成 为：第一孔和第二孔连通且第三孔和第四孔连通的状态(图1中实线 所示状态)，与，第一孔和第三孔连通且第二孔和第四孔连通的状态 (图1中虚线所示状态)能够互相转换的形式。

[0056]上述第二四通转向阀(22)，包括四个孔。这个第二四通转向阀(2 2)，第一孔通过配管与压缩/膨胀单元(30)的流出孔(37)连接，第二孔 通过配管与室外热交换器(23)的另一端连接，第三孔通过配管介于 连接配管(16)与室内热交换器(24)的另一端连接，第四孔通过配管与 压缩/膨胀单元(30)的流入孔(36)连接。并且，第二四通转向阀(22)， 构成为：第一孔和第二孔连通且第三孔和第四孔连通的状态(图1中 实线所示状态)，与，第一孔和第三孔连通且第二孔和第四孔连通的 状态(图1中虚线所示状态)能够互相转换的形式。

[0057]《压缩/膨胀单元的构成》如图2所示，压缩/膨胀单元(30)，构成本发明的流体机械。这 个压缩/膨胀单元(30)，是在横长的圆筒形密封容器的外壳(31)内部 收纳了压缩机构(50)、膨胀机构(60)以及电动机(40)。还有，在这个 外壳(31)内，在图2中从左向右按顺序设置了压缩机构(50)、电动机 (40)和膨胀机构(60)。尚，在参照图2的说明中所使用的“左”“右”， 分别意味着图2中的左右的意思。

[0058]上述电动机(40)，设置在外壳(31)长方向的中央部。这个电动机 (40)，由定子(41)和转子(42)构成。定子(41)，固定在上述外壳(31) 内。转子(42)，设置在定子(41)的内侧。还有，转子(42)上，贯穿着 与该转子(42)同轴的旋转轴(45)的主轴部(48)。

[0059]上述旋转轴(45)，在它的右端一侧形成了大直径偏心部(46)，在 它的右端一侧形成了小直径偏心部(47)。大直径偏心部(46)，形成的 比主轴部(48)的直径还大，从主轴部(48)的轴心偏心所规定的量。另 一方面，小直径偏心部(47)，形成为比主轴部(48)的直径小，从主轴 部(48)的轴心偏心所规定的量。并且，这个旋转轴(45)，构成旋转轴。

[0060]上述旋转轴(45)上，尽管未图示，连接着油泵。还有，上述外壳 (31)的底部储留着润滑油。这儿的润滑油，由油泵吸起，供给压缩 机构(50)以及膨胀机构(60)起润滑作用。

[0061]上述压缩机构(50)，构成所谓的涡旋式压缩机。这个压缩机构(5 0)，包括固定涡旋部(51)、可动涡旋部(54)、机架(57)。还有，压缩 机构(50)上，设置了上述吸入孔(34)和喷出孔(35)。

[0062]上述固定涡旋部(51)中，在镜板(52)上突设了涡旋状固定侧齿板 (53)。这个固定涡旋部(51)的镜板(52)，固定在外壳(31)上。另一方 面，上述可动涡旋部(54)中，板状的镜板(55)上突设了涡旋状可动侧 齿板(56)。固定涡旋部(51)和可动涡旋部(54)，设置为相对的形式。 并且，通过固定侧齿板(53)和可动侧齿板(56)的啮合，分隔压缩室(5 9)。

[0063]上述吸入孔(34)，它的一端连接在固定侧齿板(53)及可动侧齿板 (56)的外周一侧。另一方面，上述喷出孔(35)，连接在固定涡旋部(51) 的镜板(52)中央，另一端向着压缩室(59)开口。

[0064]上述可动涡旋部(54)的镜板(55)，在它的右面一侧中央部形成了 突出部分，这个突出部分中插入了旋转轴(45)的小直径偏心部(47)。还有，上述可动涡旋部(54)，介于轴承(58)支撑在机架(57)上。这个 轴承(58)，是为限制可动涡旋部(54)自转的。并且，可动涡旋部(54) 不自转，以所规定的旋转半径公转。这个可动涡旋部(54)的旋转半 径，与小直径偏心部(47)的偏心量相同。

[0065]上述膨胀机构(60)，是所谓的摇动活塞型膨胀机构，构成本发明 的容积型膨胀机。这个膨胀机构(60)，包括气缸(61)、前冒头(front hea t)(63)、后冒头(rear heat)(64)、活塞(65)。还有，膨胀机构(60)上，设 置了上述流入孔(36)和流出孔(37)。

[0066]上述气缸(61)，它的左侧端面由前冒头(63)封堵，它的右侧端面 由后冒头(64)封堵。也就是，前冒头(63)和后冒头(64)，分别构成封 闭部件。

[0067]上述活塞(65)，收纳在两端由前冒头(63)和后冒头(64)封闭的气 缸(61)的内部。并且，如图4所示那样，气缸(61)内形成膨胀室(62) 的同时，活塞(65)的外周面实际上和气缸(61)内表面滑动接触的。

[0068]如图4(a)所示那样，上述活塞(65)，形成为圆环或圆筒状。活塞 (65)的内径，基本和大直径偏心部(46)的外径相等。并且，旋转轴(45) 的大直径偏心部(46)设置为贯穿活塞(65)，活塞(65)的内周面和大直 径偏心部(46)的外周面几乎是全表面滑动接触。

[0069]还有，上述活塞(65)上，整体设置了叶片(66)。这个叶片(66)， 形成为板状，从活塞(65)的外周面向外突出。夹在气缸(61)的内表面 和活塞(65)的外表面之间的膨胀室(62)，由这块叶片(66)分隔为高压 一侧(吸入/膨胀一侧)和低压一侧(排出一侧)。

[0070]上述气缸(61)上，设置了一对衬套(67)。各衬套(67)，各自形成 为半月状态。这个衬套(67)，夹着叶片(66)设置，与叶片(66)一起滑 动。还有，衬套(67)，在夹着叶片(66)的状态下相对于气缸(61)自由 旋转。

[0071]如图4所示那样，上述流入孔(36)，形成在前冒头(63)上，构成 导入通道。流入孔(36)的终端，在前冒头(63)的内侧面中，在流入孔 (36)不直接与膨胀室(62)连通的位置开口。具体地讲，流入孔(36)的 终端，在前冒头(63)内侧面中与大直径偏心部(46)的端面滑动部分，图4(a)的主轴部(48)的轴心稍稍偏左的位置开口。

[0072]前冒头(63)上，还行成了槽状通道(69)。如图4(b)所示那样，这 个槽状通道(69)，是通过将前冒头(63)从它的内表面开槽，形成为向 前冒头(63)的内侧面开口的凹槽状。

[0073]在前冒头(63)内侧面的槽状通道(69)的开口部分，在图4(a)中上 下细长的长方形状。槽状通道(69)，在同图(a)的主轴部(48)的比轴心 靠左侧的位置。还有，这个槽状通道(69)，在同图(a)中，位于下端 与前冒头(63)的内侧面中大直径偏心部(46)的端面滑动接触的位置。 并且，这个槽状通道(69)，是可能与膨胀室(62)连通的。

[0074]旋转轴(45)的大直径偏心部(46)上，形成了连通路(70)。如图4(b) 所示那样，这个连通路(70)，是通过将大直径偏心部(46)的端面一侧 开槽形成的，是对着前冒头(63)在大直径偏心部(46)的端面上开口形 成的凹槽状。

[0075]还有，如图4(a)所示的那样，连通路(70)，形成为沿着大直径偏 心部(46)的外周延伸的圆弧状。再有，连通路(70)中在它周长方向的 中央，连接主轴部(48)的轴心和大直径偏心部(46)的轴心的连线上， 位于相对于大直径偏心部(46)的轴心的与主轴部(48)轴心相反一侧 的位置。并且，旋转轴(45)旋转的话，随之大直径偏心部(46)的连通 路(70)也移动，介于这个连通路(70)流入孔(36)和槽状通道(69)间断 性连通。

[0076]如图4(a)所示那样，上述流出孔(37)，形成在气缸(61)上。这个 流出孔(37)的始端，开口在面临膨胀室(62)的气缸(61)的内周面上。 还有，流出孔(37)的始端，开口在同图(a)中叶片(66)右侧附近。

[0077]再有，上述膨胀机构(60)上，作为连接于从膨胀室(62)的流体流 入一侧的流入孔(36)分枝的该膨胀室(62)的吸入/膨胀过程位置的连 接通路，设置了连接管(72)。这个连接管(72)上，设置了进行转换流 通/停止以及流量调整流过该连接管(72)的冷媒的流通控制机构(7 3)、和防止从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的流体流出的逆流防止机 构(80)。

[0078]上述连接管(72)，连接于图4(a)的叶片(66)左侧附近。具体地讲， 上述连接管(72)，以旋转轴(45)的旋转中心为基准以衬套(67)转动中 心所处位置为0°，在图4(a)中逆时针旋转20°至30°的位置时，一部 分贯穿气缸(61)连通。

[0079]上述流通控制机构(73)，设置在位于上述连接管(72)中气缸(61) 外部的位置。这个流通控制机构(73)，由开度可调整的电动阀(喷射 阀)构成。并且，电动阀(73)，构成为通过调整它的开度，就能够调 整流过上述连接管(72)的冷媒流量。

[0080]上述逆流防止机构，由逆止阀(80)构成。这个逆止阀(80)，设置 在位于连接管(72)中气缸(61)内部的位置。并且，逆止阀(80)，比电 动阀(73)更靠膨胀室(62)一侧，且设置在该膨胀室(62)附近。

[0081]更具体地讲，逆止阀(80)，如图12所示那样，是由支撑台(81)、 螺旋弹簧(82)、阀体(83)、以及阀座(84)构成。支撑台(81)，固定支 撑在连接管(72)的内壁中。这个支撑台(81)上，形成了多个流通孔(8 5)。螺旋弹簧(82)，它的一端支撑(固定)在上述支撑台(81)的与膨胀 室(62)相反一侧的面上，同时，另一端上支撑着上述阀体(83)。阀体 (83)，是由形成为近似半球状至台型圆柱状的球形阀体构成。阀座(8 4)，以位于阀体(83)先端部附近的形式固定支撑在连接管(72)上。阀 体(83)，由于上述螺旋弹簧(82)的弹性能够接触到这个阀座(84)上。 通过以上的构成，逆止阀(80)在允许从连接管(72)向膨胀室(62)一侧 的流体流过的同时，阻止从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的流体流 过。

[0082]如图4所示那样，本实施方式1的空调机(10)上，在一般设置于 冷媒回路(20)的高压感应器(74a)及低压感应器(74b)的基础上，还设 置了检测膨胀室(62)的压力的过膨胀压力感应器(74c)。还有，这个 空调机(10)的控制器(74)，基于由这些感应器(74a、74b、74c)检测的 压力，控制上述电动阀(73)。

[0083]—运行动作—说明上述控制器(81)的动作。在此，说明空调机(10)的冷房运行 时和暖房运行时的动作，接着还说明膨胀机构(60)的动作。

[0084]《冷房运行》冷房运行时，第一四通转向阀(21)及第二四通转向阀(22)转换成 如图1虚线所表示的状态。在这个状态下向压缩/膨胀单元(30)的电 动机(40)通电的话，在冷媒回路(20)中循环二氧化碳(CO2)冷媒进行 蒸气压缩式的冷冻循环(超临界循环)。

[0085]由压缩机构(50)压缩了的冷媒，通过喷出孔(35)从压缩/彭胀单元 (30)喷出。这种状态下，冷媒的压力，比它的临界压力高。这个喷 出冷媒，通过第一四通转向阀(21)送到室外热交换器(23)。在室外热 交换器(23)中，流入的冷媒与由室外风扇(12)送来的室外空气进行热 交换。通过这个热交换，冷媒向室外空气放热。

[0086]由室外热交换器(23)放热后的冷媒，通过第二四通转向阀(22)， 再通过流入孔(36)流入压缩/膨胀单元(30)的膨胀机构(60)。在膨胀机 构(60)中，高压冷媒膨胀，它内部的能量转换为旋转轴(45)的旋转动 力。膨胀后的低压冷媒，通过流出孔(37)从压缩/膨胀单元(30)流出， 再通过第二四通转向阀(22)送到室内热交换器(24)。

[0087]在室内热交换器(24)中，流入的冷媒与由室内风扇(14)送来的室 内空气进行热交换。通过这个热交换，冷媒从室内空气吸热蒸发， 冷却室内空气。从室内热交换器(24)流出的低压冷媒，通过第一四 通转向阀(21)，再通过吸入孔(34)吸入到压缩/膨胀单元(30)的压缩机 构(50)。压缩机构(50)，压缩吸入的冷媒后喷出。

[0088]《暖房运行》暖房运行时，第一四通转向阀(21)及第二四通转向阀(22)转换成 如图1实线所表示的状态。在这个状态下向压缩/膨胀单元(30)的电 动机(40)通电的话，在冷媒回路(20)中循环二氧化碳(CO2)冷媒进行 蒸气压缩式的冷冻循环(超临界循环)。

[0089]由压缩机构(50)压缩了的冷媒，通过喷出孔(35)从压缩/膨胀单元 (30)喷出。这种状态下，冷媒的压力，比它的临界压力高。这个喷 出冷媒，通过第一四通转向阀(21)送到室内热交换器(24)。在室内热 交换器(24)中，流入的冷媒与室内空气进行热交换。通过这个热交 换，冷媒向室内空气放热。

[0090]由室内热交换器(24)放热后的冷媒，通过第二四通转向阀(22)， 再通过流入孔(36)流入压缩/彭胀单元(30)的膨胀机构(60)。在膨胀机 构(60)中，高压冷媒膨胀，它内部的能量转换为旋转轴(45)的旋转动 力。膨胀后的低压冷媒，通过流出孔(37)从压缩/膨胀单元(30)流出， 再通过第二四通转向阀(22)送到室外热交换器(23)。

[0091]在室外热交换器(23)中，流入的冷媒与室外空气进行热交换，冷 媒从室外空气吸热蒸发。从室外热交换器(23)流出的低压冷媒，通 过第一四通转向阀(21)，再通过吸入孔(34)吸入到压缩/膨胀单元(30) 的压缩机构(50)。压缩机构(50)，压缩吸入的冷媒后喷出。

[0092]《膨胀机构的动作》接下来，参照图3至图11说明膨胀机构(60)的动作。尚，图3， 是表示相对于大直径偏心部(46)的中心轴旋转轴(45)每旋转45°的垂 直于膨胀机构(60)的断面。还有，在图4至图11各图中，各图(a)， 是扩大表示图3中每个旋转角的膨胀机构(60)的剖面，各图(b)，是 表示沿着大直径偏心部(46)的中心轴的膨胀机构(60)的剖面。尚，在 图4至图11各图中，各图(b)中省略了主轴部(48)的剖面表示。

[0093]向膨胀机构(60)导入冷媒的话，旋转轴(45)在图3至图11各图中 沿逆时针方向旋转。

[0094]旋转轴(45)的旋转角度在0°时，如图3、图4所示，流入孔(36) 的终端由大直径偏心部(46)的端面覆盖。也就是，流入孔(36)，由大 直径偏心部(46)成闭塞状态。另一方面，大直径偏心部(46)的连通路 (70)，只由槽状通路(69)成连通状态。这个槽状通道(69)，由活塞(65) 和大直径偏心部(46)的端面覆盖，成不与膨胀室(62)连通的状态。还 有，膨胀室(62)，由于连通于流出孔(37)，所以，它的整体都成为低 压一侧。在这时，膨胀室(62)与流入孔(36)成切断状态，高压冷媒不 流入膨胀室(62)。

[0095]旋转轴(45)的旋转角度在45°时，如图3、图5所示，流入孔(36) 成连通于大直径偏心部(46)的连通路(70)的状态。这个连通路(70)， 槽状通道(69)也连通。槽状通道(69)，在图3或图5(a)中上端部分成 偏离活塞(65)的端面的状态，与膨胀室(62)的高压一侧连通。在这时， 膨胀室(62)介于连通路(70)及槽状通道(69)成为与流入孔(36)连通的 状态，高压冷媒流入膨胀室(62)的高压一侧。也就是，向膨胀室(62) 的高压冷媒的导入，在旋转轴(45)的旋转角度从0°到45°之间开始。

[0096]旋转轴(45)的旋转角度为90°时，如图3、图6所示，依然是膨 胀室(62)介于连通路(70)及槽状通道(69)成为与流入孔(36)连通的状 态。为此，在旋转轴(45)的旋转角度从0°到45°之间，向膨胀室(62) 的高压一侧流入高压冷媒在继续。

[0097]旋转轴(45)的旋转角度为135°时，如图3、图7所示，大直径偏 心部(46)的连通路(70)成偏离槽状通道(69)及流入孔(36)双方的状 态。在这时，膨胀室(62)与流入孔(36)成切断状态，高压冷媒不流入 膨胀室(62)。因此，向膨胀室(62)的高压冷媒的导入，在旋转轴(45) 的旋转角度从90°到135°之间结束。

[0098]向膨胀室(62)的高压冷媒的导入结束后，膨胀室(62)的高压一侧 成为封闭空间，流入那儿的冷媒膨胀。也就是，如图3、图8至图 11所示，旋转轴(45)旋转膨胀室(62)高压一侧的容积渐渐增大。还 有，在这期间，从连通流出孔(37)的膨胀室(62)的低压一侧，膨胀后 的低压冷媒通过流出孔(37)不断排出。

[0099]膨胀室(62)中的冷媒膨胀，在旋转轴(45)的旋转角度从315°至36 0°之间，也就是活塞(65)与气缸(61)接触的部分到达流出孔(37)为止 一直继续。并且，活塞(65)与气缸(61)的接触部分横切流出孔(37)时， 膨胀室(62)与流出孔(37)连通，膨胀后的冷媒开始排出。

[0100]在以上那样的膨胀机构(60)动作时，上述冷媒回路(20)的冷房运 行和暖房运行的转换，或者是由于外界空气温度的变化等，冷冻循 环的低压压力有可能上升。在这样的条件下，由膨胀室(62)膨胀了 的冷媒的压力(图11(a)中的低压冷媒压力)，比冷冻循环的低压压力 还低，在低压冷媒排出时产生过膨胀损失。因此，在本实施方式的 膨胀机构(60)中，上述控制器(74)，基于上述感应器(74a、74b、74c) 检测的压力进行以下那样的运行控制。

[0101]具体地讲，例如低压感应器(74b)和过膨胀压力感应器(74c)的压 差比所规定的值大的话，连接管(72)的电动阀(73)开放到所规定的开 度。其结果，从流入孔(36)分枝的高压冷媒流过连接管(72)。并且， 通过了电动阀(73)的高压冷媒到达逆止阀(80)。

[0102]高压冷媒到达逆止阀(80)的话，如图12(a)所示，逆止阀(80)的阀 体(81)被这个高压冷媒推向膨胀室(62)一侧。其结果，阀体(81)从阀 座(84)分离，在两者间通过高压冷媒。并且，高压冷媒，通过支撑 台(81)的流通孔(85)后，被导入膨胀室(62)。其结果，膨胀室(62)的 冷媒压力上升。为此，在膨胀室(62)膨胀了的冷媒的压力和冷冻循 环的低压压力基本相等，降低了如上所述的过膨胀损失。

[0103]另一方面，在冷媒回路(20)中进行理想状态的冷冻循环的情况 下，进行从连接管(72)向膨胀室(62)的高压冷媒注入就不再必要，膨 胀室(62)进行通常的运行。因此，这种状态中连接管(72)的电动阀(73) 成为全关闭状态。其结果，逆止阀(80)的阀体(83)上，来自流入孔(36) 一侧的高压冷媒的压力不起作用，阀体(83)，如图12(b)所示那样， 处于由螺旋弹簧(82)的弹力压到阀座(84)上的状态。因此，膨胀机构 (60)通常运行时，从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的冷媒流出，由逆 止阀(80)阻止。

[0104]—实施方式1的效果—如以上所说明了的那样，根据上述实施方式1，在膨胀室(62) 中产生过膨胀的条件中，通过将连接管(72)的电动阀(73)开放到所规 定的开度，将从流入孔(36)分枝了的高压冷媒从连接管(72)导入膨胀 室(62)。因此，使膨胀室(62)中膨胀的冷媒压力升高，就可以解除过 膨胀。所以，也就可以提高这个膨胀机的动力回收效率。

[0105]另一方面，膨胀机构(60)中进行理想的膨胀，在将电动阀(73)关 闭进行运行之际，逆止阀(80)防止从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的 冷媒的流出。为此，连接管(72)中从电动阀(73)到膨胀室(62)为止的 之间的容积成为膨胀室(62)的死容积，其结果，在如图14所示的膨 胀行程中能够抑制冷媒压力的降低。因此，如以前的在连接管(72) 上没有设置逆止阀(80)的情况下，动力回收量成为如图14的S1那 样，于此向对，通过本发明那样的在连接管(72)上设置逆止阀(80)， 可以使动力回收量成为S1+S2的面积。也就是，本发明的膨胀机中， 在电动阀(73)处于全闭的通常运行状态下，可以由逆止阀(80)抑制如 上所述的死容积，这样就可以提高通常运行时的动力回收效率。

[0106]还有，上述实施方式1中，是将逆止阀(80)设置在位于气缸(61) 内部的连接管(72)上且膨胀室(62)的附近。因此，就可以极力抑制连 接管(72)的死容积。还有，上述实施方式1中，将电动阀(73)设置在 位于气缸(61)外部的连接管(72)上。因此，可以在膨胀机构(60)的外 部容易的进行构造较复杂的电动阀(73)的交换或维修。

[0107]再有，上述实施方式1中，将膨胀机构(60)利用于超临界循环的 膨胀行程。然而，超临界循环的膨胀行程中，因为流向膨胀机的冷 媒压力比较高，因为膨胀室(62)的死容积而引起的动力回收量就容 易降低。另一方面，本实施方式中，因为用逆止阀(80)极力降低了 这样的膨胀室(62)的死容积，就可以有效的提高这个膨胀机的动力 回收效果。

[0108]《发明的实施方式2》本发明的实施方式2，是在实施方式1的流体机械中，如图15 所示那样，在膨胀机构(60)的连接管(72)上，设置的不是电动阀(73) 而是可以开闭的电磁阀(75)。还有，上述控制器(74)，构成为由膨胀 室(62)的过膨胀产生的条件在所规定的时刻开闭上述电磁阀(75)。在 这个实施方式2中，其他部分，包括上述逆流防止机构与实施方式 1的构成相同。

[0109]在这个实施方式2中，当发生过膨胀时，通过在所规定的时刻 打开连接管(72)的电磁阀(75)，使膨胀室(62)的冷媒压力上升就能够 解除过膨胀状态。还有，在本实施方式2中也是，在电磁阀(75)为 全闭状态的通常运行时，可以由逆止阀(80)防止从膨胀室(62)向连接 管(72)的冷媒流出。因此，在本实施方式中，也抑制了因为膨胀室(62) 的死容积引起的动力回收效率的下降。

[0110]《发明的实施方式3》本发明的实施方式3，如图16所示那样，作为设置在连接管(72) 上的流通控制机构，取代实施方式1中的电动阀(73)或实施方式2 中的电磁阀(75)，使用压差阀(76)。这个压差阀(76)，是在膨胀室(62) 的膨胀过程中间位置时流体的压力和流体流出一侧的压力产生了所 规定的压差时而动作。这些压力直接作用于该压差阀(76)上。还有， 在实施方式3中也是，与以上所述的相同，逆流防止机构的逆止阀 (80)设置在连接管(72)上。

[0111]上述压差阀(76)，如图17所示那样，是由固定在上述连接管(72) 上的阀合(91)、可动的设置在阀合(91)中的阀体(92)、将阀体(92)向 一个方向回弹的弹簧(93)(参照图17(b))构成的。阀合(91)，是能够将 阀体(92)活动可能的支撑的并形成了收纳凹部(91a)的中空部件，包 括连通该收纳凹部(91a)的四个孔。上述阀体(92)，是可以改变关闭 上述连接管(72)的关闭位置、和开通该连接管(72)的开通位置的可变 位阀体，由上述弹簧(93)从开通位置回弹到关闭位置。

[0112]上述连接管(72)，是以与上述阀合(91)中的阀体(92)移动方向交 叉的方向固定在上述阀合(91)上。阀体(92)，嵌合在阀体(91)的收纳 凹部(91a)中，形成为可在上述关闭位置和开通位置间滑动。还有， 阀体(92)，具有在上述开通位置使上述连接管(72)开口，在上述关闭 位置使上述连接管(72)关闭的连通孔(92a)。

[0113]上述阀合(91)上，连接着连通膨胀室(62)膨胀过程的中间位置的 第一连通管(95)、连通流体流出一侧的流出孔(37)的第二连通孔(96)。 第一连通孔(95)，在与弹簧(93)相反一侧的端部，也就是阀体(92)的 开通位置一侧的端部，连接于上述阀合(91)，使来自膨胀室(62)的压 力P1作用于阀体(92)上。还有，第二连通管(96)，在弹簧(93)一侧， 也就是阀体(92)的关闭位置一侧端部，连接于上述阀体(91)，使来自 流体流出一侧的压力P2(冷冻循环的低压压力)作用于阀体(92)。通 过这样，流体流出一侧的压力比膨胀室(62)的压力升高，两压力P1、 P2之间产生了比所规定值大的压差时，上述压差阀(76)动作。

[0114]这个实施方式3中，例如当冷冻循环低压的流出孔(37)的压力 P2比膨胀室(62)的压力P1高，而两压力P1、P2的差变得比所规定 值大时，压差阀(76)开通。因此，流入一侧的冷媒的一部分介于连 接管(72)导入膨胀室(62)。其结果，升高了膨胀室(62)的压力，消除 了过膨胀。

[0115]另一方面，膨胀机构(60)在理想状态下运行的情况，膨胀机构(60) 流出孔(37)和膨胀室(62)之间实际上并不产生压差，压差阀(76)成关 闭状态。在此，即便是在实施方式3中，如图16所示那样，逆流防 止机构的逆止阀(80)，防止了从膨胀室(62)向连接管(72)一侧的冷媒 的流出。因此，可以缩小膨胀室(62)的死容积，也就可以进行动力 回收率高的运行。

[0116]《发明的实施方式4》本发明的实施方式4，是在上述实施方式1的基础上改变了膨 胀机构(60)的构成。具体地讲，相对于实施方式1的膨胀机构(60) 为摇动活塞型的构成，本实施方式的膨胀机构(60)，为滚动活塞型 的构成。在此，就本实施方式的膨胀机构(60)，说明与上述实施方 式1不同的点。

[0117]如图18所示那样，在本实施方式中，叶片(66)与活塞(65)分体形 成。也就是，本实施方式的活塞(65)，形成为单纯的圆环状或圆筒 状。还有，本实施方式的气缸(61)上，形成了叶片槽(68)。

[0118]上述叶片(66)，进退自由地设置在气缸(61)的叶片槽(68)中。还 有，叶片(66)，由图外的弹簧回弹，它的先端(图18的下端)被压紧 在活塞(65)的外周面上。并且，如图19(省略逆流防止机构(80)的图 示)所表示的顺序，即便是在气缸(61)内活塞(65)移动，这个叶片(66) 沿着叶片槽(68)在同图的上下移动，它的先端保持与活塞(65)接触的 状态。并且，通过将叶片(66)的先端压紧到活塞(65)的外周面上，膨 胀室(62)分隔为高压一侧和低压一侧。

[0119]这个实施方式4中，也是由连接管(72)连接流入孔(36)和膨胀室 (62)的吸入/彭长过程内的位置，在连接管(72)上设置电动阀(73)。因 此，在膨胀机构(60)的过膨胀时，可以将流入孔(36)一侧冷媒的一部 分导入到膨胀室(62)内，所以就能解除上述过膨胀。

[0120]再有，这个实施方式4中，也是在连接管(72)中比电动阀(73)更 靠近膨胀室(62)一侧设置了逆流防止机构的逆止阀(80)。因此，在电 动阀(73)全关闭状态的通常运行时，就可以防止从膨胀室(62)向连接 管(72)一侧的冷媒流出，也就可以缩小膨胀室(62)的死容积。因此， 可以提高这个膨胀机构(60)的动力回收效率。

[0121]《发明的实施方式5》本发明的实施方式5，是改变了上述实施方式1的膨胀机构(60) 的构成。具体地讲，相对于实施方式1的膨胀机构(60)为摇动活塞 型的构成，本实施方式的膨胀机构(60)，为涡旋型的构成。还有， 相对于上述实施方式1的流体机械，如图2所示那样，左右方向横 长，也就是横卧式构成，本实施方式的流体机械，是将实施方式1 的流体机械旋转90°(在图2中逆时针旋转90°)，上下成长方向，也 就是所谓的纵向式。在此，就本实施方式的膨胀机构(60)，说明与 上述实施方式1不同的点。尚，参照图20进行的以下说明中所使用 的“上”“下”，分别意味着图20的上下。

[0122]如图22所示，膨胀机构(60)，包括固定在外壳(31)上的上部机 架(131)、固定在上部机架(131)上的固定涡旋齿(132)、介于轴承(133) 支撑在上部机架(131)上的可动涡旋齿(134)。

[0123]固定涡旋齿(132)，包括平板状固定侧镜板部(135)、竖立在该固 定侧镜板部(135)前表面(同图中下表面)涡旋壁状固定侧齿板(136)。 另一方面，可动涡旋齿(134)，包括平板状可动侧镜板部(137)、竖立 在该可动侧镜板部(137)前表面(同图中上表面)的涡旋状可动侧齿板 (138)。膨胀机构(60)中，通过固定涡旋齿(132)的固定侧齿板(136)和 可动涡旋齿(134)的可动侧齿板(138)相互啮合，形成了多个流体室 (膨胀室)(62a、62b)(参照图21)。具体地讲，固定侧齿板(136)的内侧 面和可动侧齿板(138)的外侧面所夹空间，构成作为第一膨胀室的A 室(62a)。另一方面，固定侧齿板(136)的外侧面和可动侧齿板(138) 的内侧面所夹空间，构成作为第二膨胀室的B室(62b)。

[0124]如图20所示那样，旋转轴(45)中，它的上端形成了涡旋齿连接 部(118)。这个涡旋齿连接部(118)上，在从旋转轴(45)旋转中心偏心 的位置形成了连接孔(119)。可动涡旋齿(134)上，在可动侧镜板部(13 7)的背面(图20中的下表面)上凸起设置了连接轴(139)。这个连接轴 (139)，被可自由旋转地支撑在涡旋齿连接部(118)的连接孔(119)。还 有，旋转轴(45)的涡旋齿连接部(118)，可自由旋转地支撑在上部机 架(131)上。

[0125]还有，固定涡旋齿(132)上，形成了流入孔(36)和流出孔(37)。流 入孔(36)，穿通固定侧镜板部(135)，它的下端开口在固定侧齿板(136) 开始涡旋一侧端部的内侧面附近。流出孔(37)，穿通固定侧平板部 的厚度方向，它的下端开口在固定侧齿板(136)涡旋结束一侧端部附 近。

[0126]再有，固定涡旋齿(60)上，连接着从上述流入孔(36)分枝的连接 上述膨胀室(62)的连接管(连接配管)(72)。具体地讲，连接管(72)， 是由从流入孔(36)分枝的主连接管(72)、从该主连接管(72)再一次二 分的两枝连接管(72a、72b)构成。

[0127]分成两枝的的连接管(72a、72b)，穿通固定侧镜板部(135)的厚度 方向。这个两枝的连接管(72a、72b)中，连通上述A室(62a)的连接 管构成A室用连接管(72a)，连通上述B室(62b)的连接管构成B室 用连接管(72b)。并且，固定侧镜板部(135)的前表面上，沿着固定侧 齿板(136)从它的始端前进360°的位置的外侧面附近开口了B室用 连接管(72b)的通口，从这儿继续沿着固定侧齿板(136)再前进180° 位置的内侧面附近开口了A室用连接管(72a)的通口。

[0128]还有，上述主连接管(72)上，设置了作为调整从流入孔(36)向上 述膨胀室(62)的高压冷媒的流量的流通控制机构的电动阀(73)。再 有，A室用连接管(72a)以及B室用连接管(72b)中膨胀室(62)的附近， 分别形成了比各连接管(72a、72b)直径大的空间。并且，在这些空 间中，分别设置了作为逆流防止机构的逆止阀(80)。这个逆止阀(80)， 是由所谓的簧片阀构成，它的构成为在允许从连接管(72)向膨胀室 (62a、62b)的冷媒流通的同时，禁止从膨胀室(62a、62b)向连接管(72) 的冷媒流通。也就是，两逆止阀(80)，构成为防止从膨胀室(62a、62b) 向连接管(72)一侧的冷媒流出。

[0129]<膨胀机构的动作>接下来，参照附图20及22说明膨胀机构(60)的动作。

[0130]图22中，以固定侧齿板(136)的开始涡旋一侧端部和可动侧齿板 (138)的内侧面接触的同时可动侧齿板(138)的开始涡旋一侧端部和 固定侧齿板(136)的内侧面接触的状态为基准状态的0°。

[0131]导入流入孔(36)的高压冷媒，流入固定侧齿板(136)的开始涡旋 附近和可动侧齿板(138)的开始涡旋附近所夹的一个空间，伴随于此 可动涡旋齿(134)进行公转。可动涡旋齿(134)的公转角度到达360° 时，切断与A室(62a)、B室(62b)和流入孔(36)的连通成为封闭空间， 向A室(62a)和B室(62b)的高压冷媒的流入结束。

[0132]其后，A室(62a)及B室(62b)的内部冷媒膨胀，伴随于此，可动 涡旋齿(134)进行公转。A室(62a)及B室(62b)的容积伴随着可动涡 旋齿(134)的移动变大。并且，B室(62b)，在可动涡旋齿(134)公转角 度从840°转至900°的中途与流出孔(37)连通，其后，B室(62b)内的 冷媒向流出孔(37)流出。另一方面，A室(62a)，在可动涡旋齿(134) 公转角度从1020°转至1080°的中途与流出孔(37)连通，其后，A室 (62a)内的冷媒向流出孔(37)流出。

[0133]在以上这样的膨胀机构(60)中，膨胀室(62a、62b)成为过膨胀的 情况下，图20所示的主连接管(72)的电动阀(73)开放所规定的开度。 其结果，来自流入孔(36)在主连接管(72)分枝了的高压冷媒，在介于 A室用连接管(72a)流入A室(62a)的同时，也介于B室用连接管(72b) 流入B室(62b)。并且，在两膨胀室(62a、62b)中膨胀了的冷媒被升 压，消除了膨胀室(62)中的过膨胀。

[0134]另一方面，膨胀机构(60)中进行通常运行的情况下，电动阀(73) 成全关闭状态。在此，A室用连接管(72a)以及B室用连接管(72b) 上分别设置了逆止阀(80)。因此，防止了A室(62a)及B室(62b)的冷 媒流向连接管(72)一侧。所以，抑制了连接管(72)中从电动阀(73)到 A室(62a)为止的空间、再加上连接管(72)中从电动阀(73)到B室(62b) 为止的空间成为各膨胀室(62a、62b)的死容积。因此，在实施方式5 中，也防止了由于死容积引起的膨胀室内的压力降低，能够提高这 个容积型膨胀机的动力回收效率。

[0135]《发明的实施方式6》本发明的实施方式6，是改变了上述实施方式1中的膨胀机构(6 0)的构造的实施方式。具体地讲，相对于上述实施方式1的膨胀机 构(60)为一段摇动活塞型的构成，本实施方式的膨胀机构(60)为两段 摇动型活塞的构成。还有，相对于如图2所示那样的上述实施方式 1的左右方向横长型，也就是横置型流体机械，本实施方式的流体 机械，是将实施方式1的流体机械旋转90°(图2中逆时针旋转90°)， 成为上下方向的纵长方向状态，也就是所谓的纵置型流体机械。在 此，有关本实施方式的膨胀机构(60)，只说明与上述实施方式1不 同点。尚，参照图23进行的以下的说明中所适用的“上”“下”，分 别是图23中的“上”“下”之意。

[0136]压缩/膨胀单元(30)的旋转轴(45)上，在它的上端一侧形成了两个 大直径偏心部(46a、46b)。各大直径偏心部(46a、46b)，形成为比主 轴部(48)的直径还大。上下排列的两个大直径偏心部(46a、46b)中， 下侧的构成第一大直径偏心部(46a)，上侧的构成第二大直径偏心部 (46b)。第一大直径偏心部(46a)和第二大直径偏心部(46b)，都朝着同 一个方向偏心。第二大直径偏心部(46b)的外径，比第一大直径偏心 部(46a)的外径大。还有，相对于主轴部(48)的轴心的偏心量，第二 大直径偏心部(46b)比第一大直径偏心部(46a)的大。

[0137]膨胀机构(60)，是所谓的两段式摇动活塞式流体机械。这个膨胀 机构(60)上，设置了成对的两组气缸(61a、61b)和活塞(65a、65b)。 还设置了前冒头(63)、中间板(101)和后冒头(64)。

[0138]上述膨胀机构(60)中，如图23中的从下到上的顺序，以叠层的 方式排列着前冒头(63)、第一气缸(61a)、中间板(101)、第二气缸 (61b)、后冒头(64)。在这种状态下，第一气缸(61a)，它的下侧端面 被前冒头(63)封闭，它的上侧端面被中间板(101)封闭。另一方面， 第二气缸(61b)，它的下侧端面被中间板(101)封闭，它的上侧端面被 后冒头(64)封闭。还有，第二气缸(61b)的内径，比第一气缸(61a)的 内径大。再有，第二气缸(61b)的上下方向的厚度尺寸，比第一气缸 (61a)的上下方向的厚度尺寸大。

[0139]上述旋转轴(45)，贯穿叠层状态的前冒头(63)、第一气缸(61a)、 中间板(101)、第二气缸(61b)、后冒头(64)。还有，旋转轴(45)，它 的第一大直径偏心部(46a)位于第一气缸(61a)内，它的第二大直径偏 心部(46b)位于第二气缸(61b)内。

[0140]如图24及图25所示那样，在第一气缸(61a)内设置了第一活塞 (65a)，在第二气缸(61b)内设置了第二活塞(65b)。第一及第二活塞 (65a、65b)，任何一个都形成为圆环状或圆筒状。第一活塞(65a)的 外径和第二活塞(65b)的外径，相互相等。第一活塞(65a)的内径和第 一大直径偏心部(46a)的外径基本相等，第二活塞(65b)的内径和第二 大直径偏心部(46b)的外径基本相等。并且，第一活塞(65a)上贯穿着 第一大直径偏心部(46a)，第二活塞(65b)上贯穿着第二大直径偏心部 (46b)。

[0141]上述第一活塞(65a)，它的外周面与第一气缸(61a)的内周面滑动 接触，它的一个端面与前冒头(63)滑动接触，它的另一个端面与中 间板(101)滑动接触。在第一气缸(61a)内，它的内周面和第一活塞(65 a)的外周面之间形成了膨胀室的一部分的第一流体室(62a)。

[0142]另一方面，上述第二活塞(65b)，它的外周面与第二气缸(61b)的 内周面滑动接触，它的一个端面与后冒头(64)滑动接触，它的另一 个端面与中间板(101)滑动接触。在第二气缸(61b)内，它的内周面和 第二活塞(65b)的外周面之间形成了膨胀室的一部分的第二流体室(6 2b)。

[0143]上述第一及第二活塞(65a、65b)的每一个上，各自整体设置了一 个叶片(66a、66b)。叶片(66a、66b)，形成为沿着活塞(65a、65b)的 半径方向延伸的板状，从活塞(65a、65b)的外周面向外侧突出。

[0144]上述各气缸(61a、61b)中，各自分别设置了一对衬套(67a、67b)。 各衬套(67a、67b)，是形成为内侧面为平面而外侧面为圆弧面的小 片。一对衬套(67a、67b)，它的内侧面与叶片(66a、66b)滑动接触， 它的外侧面与气缸(61a、61b)滑动接触。并且，与活塞(65a、65b) 整体的叶片(66a、66b)，介于衬套(67a、67b)支撑于气缸(61a、61b)， 相对于气缸(61a、61b)既可以自由旋转又可以自由进退。

[0145]第一气缸(61a)内的第一流体室(62a)，由与第一活塞(65a)整体的 第一叶片(66a)分隔，成为图25中的第一叶片(66a)左侧的高压一侧 的第一高压室(102a)，以及它(第一叶片(66a))的右侧的低压一侧的第 一低压室(103a)。第二气缸(61b)内的第二流体室(62b)，由与第二活 塞(65b)整体的第二叶片(66b)分隔，成为图25中的第二叶片(66b)左 侧的高压一侧的第二高压室(102b)，以及它(第二叶片(66b))的右侧的 低压一侧的第二低压室(103b)。

[0146]如图23所示，上述第一气缸(61a)中，连接着流入孔(36)。这个 流入孔(36)形成在前冒头(63)中，构成导入通路。这个流入孔(36)的 终端，开口在第一气缸(61a)的内周面中，图24中衬套(67a)稍稍左 侧的位置。并且，流入孔(36)，可能与第一高压室(102a)(也就是第 一流体室(62a)的高压一侧)连通。另一方面，上述第二气缸(61b)中， 形成了流出孔(37)。流出孔(37)，开口在第二气缸(61b)的内周面中， 图24的衬套(67b)的稍稍右侧的位置。并且，流出孔(37)，可能与第 二低压室(103b)(也就是第二流体室(62b)的低压一侧)连通。

[0147]上述中间板(101)中，形成了连通路(70)。这个连通路(70)，形成 为贯穿中间板(101)的形式。中间板(101)的第一气缸(61a)一侧的面 上，连通路(70)一端的开口开在第一叶片(66a)右侧的位置。中间板 (101)的第二气缸(61b)一侧的面上，连通路(70)的另一端开口开在第 二叶片(66b)左侧的位置。并且，连通路(70)，尽管未图示，是相对 于中间板(101)的厚度方向斜向延伸，能够连通第一低压室(103a)(也 就是第一流体室(62a)的低压一侧)和第二高压室(102b)(也就是第二 流体室(62b)的高压一侧)双方。

[0148]再有，第一气缸(61a)中，连接着如图23及图24所示那样的连 接管(72)。连接管(72)，从流入孔(36)分枝，连通膨胀室的一部分的 第一流体室(62a)。这个连接管(72)，形成在前冒头(63)内部，从外壳 (31)向旋转轴(45)延伸后，朝上下方向弯曲，它的终端开口朝着第一 气缸(61a)的内部。这个连接管(72)的开口，位于第一气缸(61a)中上 述连通路(70)的一个开口的附近。

[0149]还有，这个连接管(72)上，与上述实施方式一样，设置了作为流 通控制机构的电动阀(73)、作为逆流防止机构的逆止阀(80)。电动阀 (73)，构成为通过调整它的开度，就可以调整从上述连接管(72)向第 一流体室(62a)导入冷媒的流量。另一方面，逆止阀(80)，设置在连 接管(72)的第一气缸(61a)附近，该连接管(72)的弯曲部分上。并且， 逆止阀(80)，构成为防止从作为膨胀室的一部分的第一流体室(62a) 向连接管(72)一侧的冷媒流出。

[0150]<膨胀机构的动作>接下来，说明实施方式6的膨胀机构(60)的动作。

[0151]首先，参照图25说明向第一气缸(61a)的第一高压室(102a)流入 高压冷媒的过程。尚，图25中，省略了连接管(72)、电动阀(73)以 及逆止阀(80)的图示。

[0152]从旋转角度为0°的状态稍稍旋转旋转轴(45)的话，在第一活塞 (65a)和第一气缸(61a)接触的位置通过流入孔(36)的开口部，开始从 流入孔(36)向第一高压室(102a)的高压冷媒流入。其后，随着旋转轴 (45)的旋转角度从90°、180°、270°的增大，不断向第一高压室(102a) 流入高压冷媒。向这个高压室(102a)的高压冷媒流入，持续到旋转 轴(45)旋转到旋转角度达到360°为止。

[0153]接下来，参照同图说明膨胀机构(60)中冷媒的膨胀过程。从旋转 角度为0°的状态稍稍旋转旋转轴(45)的话，第一低压室(103a)和第二 高压室(102b)双方与连通路(70)连通，开始从第一低压室(103a)向第 二高压室(102b)的冷媒流入。其后，随着旋转轴(45)的旋转角度从 90°、180°、270°的增大，第一低压室(103a)减小的同时第二高压室 (102b)的容积增大，其结果，膨胀室(62)的容积增大。这个膨胀室(62) 的容积增大，持续到旋转轴(45)旋转到旋转角度达到360°为止。并 且，在膨胀室(62)的容积增大过程中，膨胀室(62)内的冷媒膨胀，通 过这个冷媒的膨胀驱动旋转轴(45)的旋转。这样，第一低压室(103a) 内的冷媒，通过连通路(70)一边膨胀一边流向第二高压室(102b)。

[0154]接下来，参照同图说明从第二气缸(61b)的第二低压室(103b)流 出冷媒的过程。第二低压室(103b)，从旋转轴(45)的旋转角度为0° 时开始连通流出孔(37)。也就是，从第二低压室(103b)向流出孔(37) 的冷媒流出开始。其后，随着旋转轴(45)的旋转角度从90°、180°、 270°的增大，直至360°，从第二低压室(103b)膨胀后的冷媒一直流 出。

[0155]在以上这样的膨胀机构(60)中，膨胀室(62)达到过膨胀的情况， 图24中连接管(72)的电动阀(73)开到所规定的开度。其结果，从流 入孔(36)分枝到连接管(72)的高压冷媒导入到第一气缸(61a)的第一 低压室(103a)。并且，来自第一低压室(103a)在第二高压室(102b)膨 胀的冷媒被升压，消除了膨胀室(62)中的过膨胀。

[0156]另一方面，膨胀机构(60)中进行通常运行的情况下，电动阀(73) 成全关闭状态。在此，与上述实施方式一样，连接管(72)上设置了 逆止阀(80)。因此，防止了从第一流体室(62a)向连接管(72)一侧的冷 媒流出。所以，抑制了连接管(72)中从电动阀(73)到第一流体室(62a) 为止的空间成为膨胀室(62)的死容积。因此，实施方式6，也能够抑 制由于死容积引起的膨胀室(62)内的压力降低，也就可以提高这个 容积型膨胀机的动力回收效率。

[0157]《其他实施方式》本发明，上述的实施方式，还可以是以下的构成。

[0158]上述各实施方式中，说明了将膨胀机构(60)、压缩机构(50)和电 动机(40)收纳在一个外壳(31)内的压缩/膨胀单元(30)，但是，本发明 同样适用于和压缩机分体形成的膨胀机。

[0159]还有，上述实施方式1中，作为逆流防止机构(80)设置了图12 所示那样的逆止阀。然而，作为逆流防止机构(80)例如使用和实施 方式5一样如图26所示的由弹簧阀制成的逆止阀亦可。还有，例如 在将连接管(72)形成在前冒头或后冒头中的情况下，采用与实施方 式6一样的如图27所示的逆止阀亦可。如上所述，逆流防止机构(80) 的构成，对应于膨胀机构(60)或连接管(72)的形状采用什么样的构成 亦可。

[0160]还有，上述实施方式中，是将流通控制机构(73、75、76)和逆流 防止机构(80)分体构成的。然而，逆流防止机构(80)，兼有流通控制 机构功能的构成亦可。具体地讲，如图28所示，在连接管(72)的膨 胀室(62)附近，代替实施方式1的逆止阀设置电动阀(80)，同时省略 图4所示的电动阀(73)的构成亦可。在这个构成中，通过将作为逆 流防止机构(80)的电动阀开到所规定的开度，调整从连接管(72)向膨 胀室(62)的冷媒流入量从而消除过膨胀。另一方面，通过切断作为 逆流防止机构(80)的电动阀，停止了从连接管(72)向膨胀室(62)的冷 媒供给，所以进行通常的运行。在此，关闭了作为逆流防止机构(80) 的电动阀的情况下，因为能够防止从膨胀室(62)向连接管(72)的冷媒 流出，所以就能够有效的减少膨胀室(62)的死容积。所以，在这个 实施方式中，也能够抑制由于死容积引起的动力回收效率的降低。 还有，这个构成中，因为是用一个零件得到了流通控制机构和逆流 防止机构双方的功能，所以还能够减少这个膨胀机构(60)的零件数。—产业上的利用可能性—

[0161]正如以上所说明的那样，本发明，对于包括通过高压流体的膨 胀产生动力的膨胀机构的容积型膨胀机，和包括这个膨胀机的流体 机械是有用的。