(57)【要約】【課題】冷媒回路に接続される膨張機について、流入する冷媒量を変更可能としつつ信頼性を確保する。【解決手段】冷媒回路に接続される圧縮膨張ユニット（30）では、ケーシング（31）内に収容された圧縮機構（50）と電動機（45）と膨張機構（60）がシャフト（40）によって互いに連結される。膨張機構（60）は、ロータリ式流体機械である。膨張機構（60）には、シリンダ空間（90）が形成される。シリンダ空間（90）は、ピストン部材（93）によって補助用空間（91）と駆動用空間（92）に仕切られる。補助用空間（91）は、膨張室を構成する第１流体室（72）に接続される。駆動用空間（92）には、駆動用空間（92）へ冷凍機油を供給するための油流入管（101）と、駆動用空間（92）から冷凍機油を排出するための油流出管（102）とが接続される。駆動用空間（92）に対して冷凍機油を流入出させると、ピストン部材（93）が移動して補助用空間（91）の容積が変化する。【選択図】図２
2010163934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）に接続される膨張機であって、
流体室（72）を形成する容積型流体機械により構成されて該流体室（72）内で冷媒が膨張する膨張機構（60）を備える一方、
上記膨張機構（60）には、上記流体室（72）に連通する補助用空間（91）と、非圧縮性流体によって満たされた駆動用空間（92）と、上記補助用空間（91）と上記駆動用空間（92）とを仕切る移動自在のピストン部材（93）とが設けられ、
上記駆動用空間（92）への非圧縮性流体の供給と該駆動用空間（92）からの非圧縮性流体の排出とを行って上記ピストン部材（93）を移動させることにより、上記補助用空間（91）の容積を変化させるように構成されている
ことを特徴とする膨張機。
【請求項２】
請求項１において、
上記駆動用空間（92）を満たす非圧縮性流体は、上記冷媒回路（20）内に存在する冷凍機油である
ことを特徴とする膨張機。
【請求項３】
請求項２において、
上記冷媒回路（20）のうち該冷媒回路（20）の圧縮機（50）から吐出された高圧ガス冷媒が存在する部分に貯留された冷凍機油を上記駆動用空間（92）へ流入させるための油流入通路（101）と、
上記駆動用空間（92）内の冷凍機油を上記冷媒回路（20）のうち上記圧縮機（50）に吸入される低圧冷媒が流れる部分へ流出させるための油流出通路（102）とを備えている
ことを特徴とする膨張機。
【請求項４】
請求項１において、
上記駆動用空間（92）を満たす非圧縮性流体は、上記冷媒回路（20）内に存在する液冷媒である
ことを特徴とする膨張機。
【請求項５】
請求項４において、
上記冷媒回路（20）のうち上記膨張機構（60）の流入側に接続する部分を流れる膨張前の高圧液冷媒を上記駆動用空間（92）へ流入させるための冷媒流入通路（111）と、
上記駆動用空間（92）内の液冷媒を上記冷媒回路（20）のうち上記膨張機構（60）の流出側に接続して膨張後の低圧冷媒が流れる部分へ流出させる冷媒流出通路（112）とを備えている
ことを特徴とする膨張機。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
上記ピストン部材（93）に対して上記駆動用空間（92）向きの力を作用させるための弾性部材（94）を備えている
ことを特徴とする膨張機。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一つにおいて、
冷媒を圧縮するための流体機械であって上記冷媒回路（20）の圧縮機を構成する圧縮機構（50）と、
上記圧縮機構（50）を上記膨張機構（60）と連結する回転軸（40）とを備えている
ことを特徴とする膨張機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続される膨張機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続される膨張機が知られている。この膨張機は、流体機械によって構成され、冷媒回路内の高圧冷媒が持つエネルギを動力として回収するためのものである。膨張機において発生した動力は、冷媒回路の圧縮機を駆動したり、発電機を駆動するために利用される。特許文献１には、この種の膨張機が開示されている。この膨張機は、流体室を形成する膨張機構を備えている。この膨張機構は、容積型流体機械の一種であるロータリ式流体機械によって構成されている。
【０００３】
ここで、冷媒回路における冷媒の循環量は、冷凍サイクルの運転条件によって変化する。このため、冷媒回路に接続される膨張機については、単位時間当たりに膨張機を通過する冷媒の量を変更可能であることが望ましい。そこで、特許文献１に開示された膨張機では、一回の流入行程において膨張機構へ流入する冷媒の体積を変化させることによって、単位時間当たりに膨張機を通過する冷媒の量を可変としている。
【０００４】
具体的に、特許文献１に開示された膨張機では、流体室に連通する補助室が膨張機構に形成されている。そして、この膨張機では、補助室を形成するピストンを移動させて補助室の容積を変更することによって、一回の流入行程において膨張機構へ流入する冷媒の体積を変化させている。
【特許文献１】特開２００６−０４６２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された膨張機では、補助室を形成するピストンにロッドを連結し、ロッドを介してピストンを駆動することによってピストンを移動させている。このような機械的な機構によってピストンを駆動する場合は、ピストンの駆動機構の故障等のトラブルの可能性が高まるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒回路に接続される膨張機について、流入する冷媒量を変更可能としつつ信頼性を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）に接続される膨張機を対象としている。そして、流体室（72）を形成する容積型流体機械により構成されて該流体室（72）内で冷媒が膨張する膨張機構（60）を備える一方、上記膨張機構（60）には、上記流体室（72）に連通する補助用空間（91）と、非圧縮性流体によって満たされた駆動用空間（92）と、上記補助用空間（91）と上記駆動用空間（92）とを仕切る移動自在のピストン部材（93）とが設けられ、上記駆動用空間（92）への非圧縮性流体の供給と該駆動用空間（92）からの非圧縮性流体の排出とを行って上記ピストン部材（93）を移動させることにより、上記補助用空間（91）の容積を変化させるように構成されるものである。
【０００８】
第１の発明の膨張機構（60）には、流体室（72）と、流体室（72）に連通する補助用空間（91）とが形成される。膨張機構（60）へ冷媒が流入する流入行程では、流体室（72）と補助用空間（91）へ冷媒が流入する。また、膨張機構（60）には駆動用空間（92）が形成され、補助用空間（91）と駆動用空間（92）の間がピストン部材（93）によって仕切られる。駆動用空間（92）は、非圧縮性流体によって満たされている。駆動用空間（92）へ非圧縮性流体を供給すると、ピストン部材（93）が移動して補助用空間（91）の容積が減少する。また、駆動用空間（92）から非圧縮性流体を排出すると、ピストン部材（93）が移動して補助用空間（91）の容積が増加する。補助用空間（91）の容積が変化すると、一回の流入行程で膨張機構（60）へ流入する冷媒の量が変化する。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記駆動用空間（92）を満たす非圧縮性流体として、上記冷媒回路（20）内に存在する冷凍機油を用いるものである。
【００１０】
第２の発明では、ピストン部材（93）を駆動するための非圧縮性流体として冷凍機油が用いられる。この発明の膨張機構（60）では、駆動用空間（92）に対して冷凍機油を流入出させることによってピストン部材（93）が駆動される。
【００１１】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記冷媒回路（20）のうち該冷媒回路（20）の圧縮機（50）から吐出された高圧ガス冷媒が存在する部分に貯留された冷凍機油を上記駆動用空間（92）へ流入させるための油流入通路（101）と、上記駆動用空間（92）内の冷凍機油を上記冷媒回路（20）のうち上記圧縮機（50）に吸入される低圧冷媒が流れる部分へ流出させるための油流出通路（102）とを備えるものである。
【００１２】
第３の発明では、膨張機（30）に油流入通路（101）と油流出通路（102）とが設けられる。冷媒回路（20）のうち該圧縮機（50）から吐出された高圧ガス冷媒が存在する部分は、冷媒回路（20）内で最も高圧となっている。つまり、この部分の圧力は、駆動用空間（92）の圧力よりも高くなる。従って、この部分に貯留された冷凍機油は、油流入通路（101）を通って駆動用空間（92）へ流入する。一方、冷媒回路（20）のうち圧縮機（50）に吸入される低圧冷媒が流れる部分は、冷媒回路（20）内で最も低圧となっている。つまり、この部分の圧力は、駆動用空間（92）の圧力よりも低くなる。従って、駆動用空間（92）内の冷凍機油は、油流出通路（102）を通って駆動用空間（92）から排出されてゆく。
【００１３】
第４の発明は、上記第１の発明において、上記駆動用空間（92）を満たす非圧縮性流体として、上記冷媒回路（20）内に存在する液冷媒を用いるものである。
【００１４】
第４の発明では、ピストン部材（93）を駆動するための非圧縮性流体として液冷媒が用いられる。この発明の膨張機構（60）では、駆動用空間（92）に対して液冷媒を流入出させることによってピストン部材（93）が駆動される。
【００１５】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記冷媒回路（20）のうち上記膨張機構（60）の流入側に接続する部分を流れる膨張前の高圧液冷媒を上記駆動用空間（92）へ流入させるための冷媒流入通路（111）と、上記駆動用空間（92）内の液冷媒を上記冷媒回路（20）のうち上記膨張機構（60）の流出側に接続して膨張後の低圧冷媒が流れる部分へ流出させる冷媒流出通路（112）とを備えるものである。
【００１６】
第５の発明では、膨張機（30）に冷媒流入通路（111）と冷媒流出通路（112）とが設けられる。冷媒回路（20）のうち膨張機構（60）の流入側に接続する部分では膨張前の高圧液冷媒（即ち、非圧縮性の高圧液冷媒）が流通しており、この高圧液冷媒が冷媒流入通路（111）を通って駆動用空間（92）へ流入する。一方、冷媒回路（20）のうち上記膨張機構（60）の流出側に接続する部分では膨張後の低圧冷媒が流通しており、この部分へ向かって駆動用空間（92）内の冷媒が冷媒流出通路（112）を通って流出してゆく。
【００１７】
第６の発明は、上記第１〜第５の何れか一つの発明において、上記ピストン部材（93）に対して上記駆動用空間（92）向きの力を作用させるための弾性部材（94）を備えるものである。
【００１８】
ここで、膨張機構（60）の流体室（72）内で冷媒が膨張する膨張行程では、流体室（72）内の圧力が次第に低下し、それに伴って流体室（72）と連通する補助用空間（91）の圧力も次第に低下する。このため、膨張機（30）の運転中には、ピストン部材（93）に作用する補助用空間（91）の圧力が周期的に変化し、それに起因してピストン部材（93）が振動するおそれがある。
【００１９】
一方、第６の発明において、ピストン部材（93）は、弾性部材（94）から受ける力によって、駆動用空間（92）を満たす非圧縮性流体に押し付けられた状態となる。このため、膨張機（30）の運転中に補助用空間（91）の圧力が変動しても、ピストン部材（93）は、弾性部材（94）によって駆動用空間（92）内の非圧縮性流体に押し付けられた状態に保たれる。
【００２０】
第７の発明は、上記第１〜第６の何れか一つの発明において、冷媒を圧縮するための流体機械であって上記冷媒回路（20）の圧縮機を構成する圧縮機構（50）と、上記圧縮機構（50）を上記膨張機構（60）と連結する回転軸（40）とを備えるものである。
【００２１】
第７の発明では、膨張機構（60）と圧縮機構（50）が回転軸（40）に連結される。膨張機構（60）において生じた動力は、回転軸（40）によって圧縮機構（50）へ伝達され、圧縮機構（50）を駆動するために利用される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の膨張機（30）では、膨張機構（60）に形成された駆動用空間（92）に対して非圧縮性流体を流入出させることによってピストン部材（93）を移動させている。つまり、本発明の膨張機（30）では、補助用空間（91）の容積を変化させるためのピストン部材（93）を、機械的な機構を用いることなく、非圧縮性流体の流れを制御することによって駆動している。従って、本発明によれば、機械的な機構を用いてピストン部材（93）を駆動する場合に比べて膨張機（30）のトラブルの原因を減らすことができ、膨張機（30）の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
上記第２及び第３の発明では、ピストン部材（93）を駆動するための非圧縮性流体として冷凍機油が用いられる。つまり、これらの発明では、圧縮機（50）や膨張機（30）を潤滑するために冷媒回路（20）内に必然的に存在する冷凍機油を利用して、ピストン部材（93）を駆動することができる。従って、これらの発明によれば、膨張機（30）の構成を簡素に保ちつつ、流体を利用してピストン部材（93）を駆動することが可能となる。
【００２４】
特に、上記第３の発明では、油流入通路（101）を通じて冷媒回路（20）内で最も高圧となる部分から駆動用空間（92）へ冷凍機油を供給し、油流出通路（102）を通じて駆動用空間（92）から冷媒回路（20）内で最も低圧となる部分へ冷凍機油を排出している。従って、この発明によれば、駆動用空間（92）への冷凍機油の供給と駆動用空間（92）からの冷凍機油の排出とを確実に行うことができ、ピストン部材（93）を確実に移動させることが可能となる。
【００２５】
上記第４及び第５の発明では、ピストン部材（93）を駆動するための非圧縮性流体として液冷媒が用いられる。つまり、これらの発明では、冷媒回路（20）内に必然的に存在する液冷媒を利用して、ピストン部材（93）を駆動することができる。従って、これらの発明によれば、膨張機（30）の構成を簡素に保ちつつ、流体を利用してピストン部材（93）を駆動することが可能となる。
【００２６】
特に、上記第５の発明では、冷媒回路（20）のうち確実に非圧縮性の高圧冷媒が存在する部分である膨張機（30）の流入側の部分から駆動用空間（92）へ冷媒を供給し、膨張機構（60）を通過する際に膨張して圧力が低下した冷媒の流れる部分へ駆動用空間（92）から冷媒を排出している。従って、この発明によれば、駆動用空間（92）への液冷媒の供給と駆動用空間（92）からの液冷媒の排出とを確実に行うことができ、ピストン部材（93）を確実に移動させることが可能となる。
【００２７】
上記第６の発明において、ピストン部材（93）は、弾性部材（94）によって駆動用空間（92）内の非圧縮性流体に押し付けられた状態となる。このため、膨張機（30）の運転中に補助用空間（91）の圧力が変動しても、それに起因するピストン部材（93）の振動を抑えることができ、ピストン部材（93）の破損や騒音の発生等を未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態は、膨張機である圧縮膨張ユニット（30）を備えた空調機（10）である。
【００３０】
〈空調機の全体構成〉
図１に示すように、上記空調機（10）は、いわゆるセパレート型のものであって、室外機（11）と室内機（13）とを備えている。室外機（11）には、室外ファン（12）、室外熱交換器（23）、第１四路切換弁（21）、第２四路切換弁（22）、及び圧縮膨張ユニット（30）が収納されている。室内機（13）には、室内ファン（14）及び室内熱交換器（24）が収納されている。室外機（11）は屋外に設置され、室内機（13）は屋内に設置されている。また、室外機（11）と室内機（13）とは、一対の連絡配管（15,16）で接続されている。なお、圧縮膨張ユニット（30）の詳細は後述する。
【００３１】
空調機（10）には、冷媒回路（20）が設けられている。この冷媒回路（20）は、圧縮膨張ユニット（30）や室内熱交換器（24）などが接続された閉回路である。また、この冷媒回路（20）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）が充填されている。
【００３２】
室外熱交換器（23）と室内熱交換器（24）とは、何れも冷媒を空気と熱交換させるためのフィン・アンド・チューブ熱交換器である。室外熱交換器（23）では、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室外空気と熱交換する。室内熱交換器（24）では、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室内空気と熱交換する。
【００３３】
第１四路切換弁（21）は、４つのポートを備えている。この第１四路切換弁（21）は、その第１のポートが圧縮膨張ユニット（30）の吐出管（36）に、第２のポートが連絡配管（15）を介して室内熱交換器（24）の一端に、第３のポートが室外熱交換器（23）の一端に、第４のポートが圧縮膨張ユニット（30）の吸入ポート（32）にそれぞれ接続されている。そして、第１四路切換弁（21）は、第１のポートと第２のポートとが連通し且つ第３のポートと第４のポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第３のポートとが連通し且つ第２のポートと第４のポートとが連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。
【００３４】
第２四路切換弁（22）は、４つのポートを備えている。この第２四路切換弁（22）は、その第１のポートが圧縮膨張ユニット（30）の流出ポート（35）に、第２のポートが室外熱交換器（23）の他端に、第３のポートが連絡配管（16）を介して室内熱交換器（24）の他端に、第４のポートが圧縮膨張ユニット（30）の流入ポート（34）にそれぞれ接続されている。そして、第２四路切換弁（22）は、第１のポートと第２のポートとが連通し且つ第３のポートと第４のポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第３のポートとが連通し且つ第２のポートと第４のポートとが連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。
【００３５】
〈圧縮膨張ユニットの構成〉
図２に示すように、圧縮膨張ユニット（30）は、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング（31）を備えている。このケーシング（31）の内部には、下から上に向かって順に、圧縮機構（50）と、電動機（45）と、膨張機構（60）とが配置されている。
【００３６】
ケーシング（31）には、吐出管（36）が取り付けられている。この吐出管（36）は、電動機（45）と膨張機構（60）の間に配置され、ケーシング（31）の内部空間に連通している。
【００３７】
電動機（45）は、ケーシング（31）の長手方向の中央部に配置されている。この電動機（45）は、ステータ（46）とロータ（47）とにより構成されている。ステータ（46）は、上記ケーシング（31）に固定されている。ロータ（47）は、ステータ（46）の内側に配置されている。また、ロータ（47）には、該ロータ（47）と同軸にシャフト（40）の主軸部（44）が貫通している。
【００３８】
シャフト（40）は、回転軸を構成している。このシャフト（40）では、その下端側に２つの下側偏心部（58,59）が形成され、その上端側に２つの大径偏心部（41,42）が形成されている。
【００３９】
２つの下側偏心部（58,59）は、主軸部（44）よりも大径に形成されており、下側のものが第１下側偏心部（58）を、上側のものが第２下側偏心部（59）をそれぞれ構成している。第１下側偏心部（58）と第２下側偏心部（59）とでは、主軸部（44）の軸心に対する偏心方向が逆になっている。
【００４０】
２つの大径偏心部（41,42）は、主軸部（44）よりも大径に形成されており、下側のものが第１大径偏心部（41）を構成し、上側のものが第２大径偏心部（42）を構成している。第１大径偏心部（41）と第２大径偏心部（42）とは、何れも同じ方向へ偏心している。第２大径偏心部（42）の外径は、第１大径偏心部（41）の外径よりも大きくなっている。また、主軸部（44）の軸心に対する偏心量は、第２大径偏心部（42）の方が第１大径偏心部（41）よりも大きくなっている。
【００４１】
圧縮機構（50）は、揺動ピストン型のロータリ圧縮機を構成している。この圧縮機構（50）は、シリンダ（51,52）とピストン（57）を２つずつ備えている。圧縮機構（50）では、下から上へ向かって順に、リアヘッド（55）と、第１シリンダ（51）と、中間プレート（56）と、第２シリンダ（52）と、フロントヘッド（54）とが積層された状態となっている。
【００４２】
第１及び第２シリンダ（51,52）の内部には、円筒状のピストン（57）が１つずつ配置されている。図示しないが、ピストン（57）の側面には平板状のブレードが突設されており、このブレードは揺動ブッシュを介してシリンダ（51,52）に支持されている。第１シリンダ（51）内のピストン（57）は、シャフト（40）の第１下側偏心部（58）と係合する。一方、第２シリンダ（52）内のピストン（57）は、シャフト（40）の第２下側偏心部（59）と係合する。各ピストン（57,57）は、その内周面が下側偏心部（58,59）の外周面と摺接し、その外周面がシリンダ（51,52）の内周面と摺接する。そして、ピストン（57,57）の外周面とシリンダ（51,52）の内周面との間に圧縮室（53）が形成される。
【００４３】
第１及び第２シリンダ（51,52）には、それぞれ吸入ポート（33）が１つずつ形成されている。各吸入ポート（33）は、シリンダ（51,52）を半径方向に貫通し、その終端がシリンダ（51,52）の内周面に開口している。また、各吸入ポート（33）は、配管によってケーシング（31）の外部へ延長されている。
【００４４】
フロントヘッド（54）及びリアヘッド（55）には、それぞれ吐出ポートが１つずつ形成されている。フロントヘッド（54）の吐出ポートは、第２シリンダ（52）内の圧縮室（53）をケーシング（31）の内部空間と連通させる。リアヘッド（55）の吐出ポートは、第１シリンダ（51）内の圧縮室（53）をケーシング（31）の内部空間と連通させる。また、各吐出ポートは、その終端にリード弁からなる吐出弁が設けられており、この吐出弁によって開閉される。尚、図２において、吐出ポート及び吐出弁の図示は省略する。そして、圧縮機構（50）からケーシング（31）の内部空間へ吐出されたガス冷媒は、吐出管（36）を通って圧縮膨張ユニット（30）から送り出される。
【００４５】
ケーシング（31）の内部空間には、冷凍機油が貯留されている。この冷凍機油は、ケーシング（31）の内部空間の底部に溜まっている。上述したように、ケーシング（31）の内部空間には、圧縮機構（50）において圧縮された高圧ガス冷媒が吐出される。このため、ケーシング（31）内に貯留された冷凍機油の圧力は、圧縮機構（50）から吐出された高圧ガス冷媒の圧力と等しくなる。ケーシング（31）内に貯留された高圧の冷凍機油は、シャフト（40）内に形成された給油通路を通って圧縮機構（50）と膨張機構（60）へ供給される。
【００４６】
膨張機構（60）は、いわゆる揺動ピストン型の流体機械で構成されている。この膨張機構（60）には、対になったシリンダ（71,81）及びピストン（75,85）が二組設けられている。また、膨張機構（60）には、フロントヘッド（61）と、中間プレート（63）と、リアヘッド（62）とが設けられている。
【００４７】
膨張機構（60）では、下から上へ向かって順に、フロントヘッド（61）、第１シリンダ（71）、中間プレート（63）、第２シリンダ（81）、リアヘッド（62）が積層された状態となっている。この状態において、第１シリンダ（71）は、その下側端面がフロントヘッド（61）により閉塞され、その上側端面が中間プレート（63）により閉塞されている。一方、第２シリンダ（81）は、その下側端面が中間プレート（63）により閉塞され、その上側端面がリアヘッド（62）により閉塞されている。また、第２シリンダ（81）の内径は、第１シリンダ（71）の内径よりも大きくなっている。上記シャフト（40）は、積層された状態のフロントヘッド（61）、第１シリンダ（71）、中間プレート（63）、第２シリンダ（81）、及びリアヘッド（62）を貫通している。
【００４８】
図３，図４に示すように、第１シリンダ（71）内には第１ピストン（75）が、第２シリンダ（81）内には第２ピストン（85）がそれぞれ設けられている。第１及び第２ピストン（75,85）は、何れも円環状あるいは円筒状に形成されている。第１ピストン（75）の外径と第２ピストン（85）の外径とは、互いに等しくなっている。そして、第１ピストン（75）には第１大径偏心部（41）が、第２ピストン（85）には第２大径偏心部（42）がそれぞれ貫通している。第１シリンダ（71）内には、その内周面と第１ピストン（75）の外周面との間に第１流体室（72）が形成される。第２シリンダ（81）内には、その内周面と第２ピストン（85）の外周面との間に第２流体室（82）が形成される。
【００４９】
上記第１及び第２ピストン（75,85）のそれぞれには、ブレード（76,86）が１つずつ一体に設けられている。ブレード（76,86）は、ピストン（75,85）の半径方向へ延びる板状に形成されており、ピストン（75,85）の外周面から外側へ突出している。
【００５０】
上記各シリンダ（71,81）には、一対のブッシュ（77,87）が一組ずつ設けられている。各ブッシュ（77,87）は、内側面が平面となって外側面が円弧面となるように形成された小片である。一対のブッシュ（77,87）は、ブレード（76,86）を挟み込んだ状態で設置されている。各ブッシュ（77,87）は、その内側面がブレード（76,86）と、その外側面がシリンダ（71,81）と摺動する。そして、ピストン（75,85）と一体のブレード（76,86）は、ブッシュ（77,87）を介してシリンダ（71,81）に支持され、シリンダ（71,81）に対して回動自在で且つ進退自在となっている。尚、上記第１シリンダ（71）と第２シリンダ（81）とは、それぞれの周方向におけるブッシュ（77,87）の位置が一致する姿勢で配置されている。
【００５１】
第１シリンダ（71）内の第１流体室（72）は、第１ピストン（75）と一体の第１ブレード（76）によって仕切られており、図３，図４における第１ブレード（76）の左側が高圧側の第１高圧室（73）となり、その右側が低圧側の第１低圧室（74）となっている。第２シリンダ（81）内の第２流体室（82）は、第２ピストン（85）と一体の第２ブレード（86）によって仕切られており、図３，図４における第２ブレード（86）の左側が高圧側の第２高圧室（83）となり、その右側が低圧側の第２低圧室（84）となっている。
【００５２】
第１シリンダ（71）には、流入ポート（34）が形成されている。流入ポート（34）は、第１シリンダ（71）の内周面のうち、図３，図４におけるブッシュ（77）のやや左側の箇所に開口している。流入ポート（34）は、第１高圧室（73）と連通可能となっている。一方、上記第２シリンダ（81）には、流出ポート（35）が形成されている。流出ポート（35）は、第２シリンダ（81）の内周面のうち、図３，図４におけるブッシュ（87）のやや右側の箇所に開口している。流出ポート（35）は、第２低圧室（84）と連通可能となっている。
【００５３】
中間プレート（63）には、連通路（64）が形成されている。この連通路（64）は、中間プレート（63）を厚み方向へ貫通している。中間プレート（63）における第１シリンダ（71）側の面では、第１ブレード（76）の右側の箇所に連通路（64）の一端が開口している。中間プレート（63）における第２シリンダ（81）側の面では、第２ブレード（86）の左側の箇所に連通路（64）の他端が開口している。この連通路（64）は、中間プレート（63）の厚み方向に対して斜めに延びており、第１低圧室（74）と第２高圧室（83）とを互いに連通させている。
【００５４】
以上のように構成された上記膨張機構（60）では、第１シリンダ（71）と、そこに設けられたブッシュ（77）と、第１ピストン（75）と、第１ブレード（76）とが第１ロータリ機構部（70）を構成している。また、第２シリンダ（81）と、そこに設けられたブッシュ（87）と、第２ピストン（85）と、第２ブレード（86）とが第２ロータリ機構部（80）を構成している。また、この膨張機構（60）では、第１ロータリ機構部（70）の押しのけ容積（即ち第１流体室（72）の最大容積）に比べて、第２ロータリ機構部（80）の押しのけ容積（即ち第２流体室（82）の最大容積）の方が大きくなっている。
【００５５】
上述のように、上記膨張機構（60）では、第１ブレード（76）が第１シリンダ（71）の外側へ最も退くタイミングと、第２ブレード（86）が第２シリンダ（81）の外側へ最も退くタイミングとが同期している。つまり、第１ロータリ機構部（70）において第１低圧室（74）の容積が減少してゆく過程と、第２ロータリ機構部（80）において第２高圧室（83）の容積が増加してゆく過程とが同期している（図４を参照）。また、上述のように、第１ロータリ機構部（70）の第１低圧室（74）と、第２ロータリ機構部（80）の第２高圧室（83）とは、連通路（64）を介して互いに連通している。そして、第１低圧室（74）と連通路（64）と第２高圧室（83）とによって１つの閉空間が形成され、この閉空間が膨張室（66）を構成する。
【００５６】
図２に示すように、膨張機構（60）では、そのフロントヘッド（61）にシリンダ空間（90）が形成されている。このシリンダ空間（90）は、フロントヘッド（61）の外周面からその中心へ向かって延びる有底の穴によって形成されている。このシリンダ空間（90）を形成する有底の穴は、その断面形状が円形となっており、フロントヘッド（61）の外周面における開口端がケーシング（31）によって塞がれている。
【００５７】
シリンダ空間（90）には、ピストン部材（93）が収容されている。このピストン部材（93）は、やや厚肉の円板状に形成されており、シリンダ空間（90）の軸方向へ移動自在となっている。シリンダ空間（90）は、ピストン部材（93）によって二つの空間に区画されている。ピストン部材（93）によって区画された二つの空間は、シリンダ空間（90）を形成する穴の底面側（図２におけるピストン部材（93）の左側）の空間が補助用空間（91）を構成し、残りの空間が駆動用空間（92）を構成している。
【００５８】
フロントヘッド（61）には、補助用空間（91）を第１ロータリ機構部（70）の第１流体室（72）に連通させるための接続通路（95）が形成されている。この接続通路（95）は、その一端がシリンダ空間（90）を形成する穴の底面付近に開口し、その他端がフロントヘッド（61）の前面（図２における上面）に開口している。図３に示すように、フロントヘッド（61）の前面では、接続通路（95）が、第１シリンダ（71）の内周面に沿った位置に開口している。また、フロントヘッド（61）の前面において、接続通路（95）は、第１ブレード（76）の位置から図３における反時計方向へ約２７０°進んだ位置に開口している。なお、フロントヘッド（61）の前面における接続通路（95）の開口位置は、第１ブレード（76）の位置から図３における反時計方向へ約１８０°進んだ位置から、図３における連通路（64）の開口部の右側近傍の位置までの間に設定されるのが望ましい。
【００５９】
補助用空間（91）には、弾性部材であるコイルばね（94）が収容されている。このコイルばね（94）は、その一端がピストン部材（93）に固着され、その他端がケーシング（31）に固着されている。コイルばね（94）は、ピストン部材（93）に対して、ピストン部材（93）を駆動用空間（92）側へ引き込む方向の力を付与する。
【００６０】
図２に示すように、圧縮膨張ユニット（30）には、油流通配管（100）と、油流入通路を構成する油流入管（101）と、油流出通路を構成する油流出管（102）とが設けられている。
【００６１】
油流通配管（100）は、その一端がケーシング（31）を貫通して駆動用空間（92）に開口している。油流通配管（100）の他端には、油流入管（101）の一端と油流出管（102）の一端とが接続されている。油流通配管（100）の途中には、キャピラリチューブ（103）が設けられている。このキャピラリチューブ（103）は、油流通配管（100）を流れる流体（冷凍機油）の流速を抑えるために設けられている。
【００６２】
油流入管（101）は、その他端がケーシング（31）の底部を貫通し、ケーシング（31）の内部空間に開口している。この油流入管（101）の他端は、ケーシング（31）の底部に貯留された冷凍機油に浸っている。油流入管（101）の途中には、流入側電磁弁（104）が設けられている。
【００６３】
油流出管（102）の他端は、圧縮機構（50）の吸入ポート（32）に接続する配管（即ち、圧縮機構（50）へ吸入される低圧ガス冷媒が流れる配管）に接続されている。油流出管（102）の途中には、流出側電磁弁（105）が設けられている。
【００６４】
−運転動作−
上記空調機（10）の動作について説明する。ここでは、空調機（10）の冷房運転時及び暖房運転時の動作について説明し、続いて膨張機構（60）の動作について説明する。
【００６５】
〈冷房運転〉
冷房運転時には、第１四路切換弁（21）及び第２四路切換弁（22）が図１に破線で示す状態に切り換えられる。この状態で圧縮膨張ユニット（30）の電動機（45）に通電すると、冷媒回路（20）で冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
【００６６】
圧縮機構（50）で圧縮された冷媒は、吐出管（36）を通って圧縮膨張ユニット（30）から吐出される。この状態で、冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなっている。この吐出冷媒は、第１四路切換弁（21）を通って室外熱交換器（23）へ送られる。室外熱交換器（23）では、流入した冷媒が室外空気へ放熱する。
【００６７】
室外熱交換器（23）で放熱した冷媒は、第２四路切換弁（22）を通過し、流入ポート（34）を通って圧縮膨張ユニット（30）の膨張機構（60）へ流入する。膨張機構（60）では、高圧冷媒が膨張してシャフト（40）が駆動される。膨張後の低圧冷媒は、流出ポート（35）を通って圧縮膨張ユニット（30）から流出し、第２四路切換弁（22）を通過して室内熱交換器（24）へ送られる。
【００６８】
室内熱交換器（24）では、流入した冷媒が室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却される。室内熱交換器（24）から出た低圧ガス冷媒は、第１四路切換弁（21）を通過し、吸入ポート（32）を通って圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
【００６９】
〈暖房運転〉
暖房運転時には、第１四路切換弁（21）及び第２四路切換弁（22）が図１に実線で示す状態に切り換えられる。この状態で圧縮膨張ユニット（30）の電動機（45）に通電すると、冷媒回路（20）で冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
【００７０】
圧縮機構（50）で圧縮された冷媒は、吐出管（36）を通って圧縮膨張ユニット（30）から吐出される。この状態で、冷媒の圧力は、その臨界圧力よりも高くなっている。この吐出冷媒は、第１四路切換弁（21）を通過して室内熱交換器（24）へ送られる。室内熱交換器（24）では、流入した冷媒が室内空気へ放熱し、室内空気が加熱される。
【００７１】
室内熱交換器（24）で放熱した冷媒は、第２四路切換弁（22）を通過し、流入ポート（34）を通って圧縮膨張ユニット（30）の膨張機構（60）へ流入する。膨張機構（60）では、高圧冷媒が膨張してシャフト（40）が駆動される。膨張後の低圧冷媒は、流出ポート（35）を通って圧縮膨張ユニット（30）から流出し、第２四路切換弁（22）を通過して室外熱交換器（23）へ送られる。
【００７２】
室外熱交換器（23）では、流入した冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（23）から出た低圧ガス冷媒は、第１四路切換弁（21）を通過し、吸入ポート（32）を通って圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
【００７３】
〈膨張機構の動作〉
膨張機構（60）の動作について、図４を参照しながら説明する。
【００７４】
先ず、第１ロータリ機構部（70）の第１高圧室（73）へ超臨界状態の高圧冷媒が流入する過程について説明する。
【００７５】
回転角が０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第１ピストン（75）と第１シリンダ（71）の接触位置が流入ポート（34）の開口部を通過し、流入ポート（34）から第１高圧室（73）へ高圧冷媒が流入し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなるにつれて、第１高圧室（73）へ高圧冷媒が流入してゆく。この第１高圧室（73）への高圧冷媒の流入は、シャフト（40）の回転角が３６０°に達するまで続く。また、シャフト（40）の回転角が２７０°から３６０°に達するまでの間は、接続通路（95）を介して補助用空間（91）が第１高圧室（73）に連通する。従って、この間は、補助用空間（91）へも高圧冷媒が流入する。
【００７６】
次に、膨張機構（60）において冷媒が膨張する過程について説明する。
【００７７】
回転角が０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第１低圧室（74）と第２高圧室（83）が連通路（64）を介して互いに連通し、第１低圧室（74）から第２高圧室（83）へと冷媒が流入し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなるにつれ、第１低圧室（74）の容積が次第に減少すると同時に第２高圧室（83）の容積が次第に増加し、結果として膨張室（66）の容積が次第に増加してゆく。この膨張室（66）の容積増加は、シャフト（40）の回転角が３６０°に達する直前まで続く。
【００７８】
膨張室（66）内の冷媒は、膨張室（66）の容積が増加する過程で圧力降下しながら膨張する。そして、第１高圧室（73）と第１低圧室（74）の内圧差によって第１ピストン（75）が駆動される一方、第２高圧室（83）と第２低圧室（84）の内圧差によって第２ピストン（85）が駆動され、その結果、シャフト（40）が回転駆動される。このように、第１低圧室（74）内の冷媒は、連通路（64）を通って第２高圧室（83）へ膨張しながら流入してゆく。また、シャフト（40）の回転角が０°から２７０°に至るまでの間は、補助用空間（91）が膨張室（66）を構成する第１低圧室（74）に連通している。このため、補助用空間（91）内の冷媒は、膨張室（66）の内圧の低下に伴って第１低圧室（74）へ流出して膨張する。
【００７９】
最後に、第２ロータリ機構部（80）の第２低圧室（84）から冷媒が流出してゆく過程について説明する。
【００８０】
第２低圧室（84）は、シャフト（40）の回転角が０°の時点から流出ポート（35）に連通し始める。つまり、第２低圧室（84）から流出ポート（35）へと冷媒が流出し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなってゆき、その回転角が３６０°に達するまでの間に亘って、第２低圧室（84）から膨張後の低圧冷媒が流出してゆく。
【００８１】
〈圧縮膨張ユニットの容積調節動作〉
圧縮膨張ユニット（30）では、補助用空間（91）の容積を変更するために流入側電磁弁（104）又は流出側電磁弁（105）を操作する動作が行われる。
【００８２】
具体的に、補助用空間（91）の容積を減少させる場合には、流入側電磁弁（104）が開かれる。流出側電磁弁（105）は、閉鎖状態に保持される。流入側電磁弁（104）が開いている状態では、ケーシング（31）内に貯留された高圧の冷凍機油が油流入管（101）と油流通配管（100）を順に通って駆動用空間（92）へ流入する。駆動用空間（92）へ冷凍機油が流入すると、ピストン部材（93）が補助用空間（91）側へ押し込まれ、その結果、補助用空間（91）の容積が減少する。
【００８３】
補助用空間（91）の容積を減少させる場合において、補助用空間（91）の容積の減少量は、流入側電磁弁（104）を開いている時間に応じて変化する。つまり、流入側電磁弁（104）を開いている時間を長くすると、駆動用空間（92）へ流入する冷凍機油の量が増えてピストン部材（93）の移動量が多くなるため、補助用空間（91）の容積の減少量が大きくなる。また、流入側電磁弁（104）を開いている時間を短くすると、駆動用空間（92）へ流入する冷凍機油の量が減ってピストン部材（93）の移動量が少なくなるため、補助用空間（91）の容積の減少量が小さくなる。
【００８４】
一方、補助用空間（91）の容積を増加させる場合には、流出側電磁弁（105）が開かれる。流入側電磁弁（104）は、閉鎖状態に保持される。流出側電磁弁（105）が開いている状態では、駆動用空間（92）内の冷凍機油が油流通配管（100）へ流出する。この冷凍機油は、油流通配管（100）から油流出管（102）へ流入し、その後に低圧ガス冷媒と共に圧縮機構（50）へ吸い込まれる。駆動用空間（92）から冷凍機油が流出すると、ピストン部材（93）が駆動用空間（92）側へ引き戻され、その結果、補助用空間（91）の容積が増加する。
【００８５】
補助用空間（91）の容積を増加させる場合において、補助用空間（91）の容積の増加量は、流出側電磁弁（105）を開いている時間に応じて変化する。つまり、流出側電磁弁（105）を開いている時間を長くすると、駆動用空間（92）から流出する冷凍機油の量が増えてピストン部材（93）の移動量が多くなるため、補助用空間（91）の容積の増加量が大きくなる。また、流出側電磁弁（105）を開いている時間を短くすると、駆動用空間（92）から流出する冷凍機油の量が減ってピストン部材（93）の移動量が少なくなるため、補助用空間（91）の容積の増加量が小さくなる。
【００８６】
補助用空間（91）の容積の調節が完了すると、流入側電磁弁（104）及び流出側電磁弁（105）は閉鎖状態に保持される。この状態において、駆動用空間（92）は、非圧縮性流体である冷凍機油で満たされた状態に保持され、しかも駆動用空間（92）に対して冷凍機油が流入出しない状態となる。このため、流入側電磁弁（104）及び流出側電磁弁（105）が閉鎖された状態では、ピストン部材（93）が実質的に固定された状態となり、補助用空間（91）の容積が一定に保持される。
【００８７】
補助用空間（91）の容積を変更すると、シャフト（40）が一回転する間に膨張機構（60）へ流入する高圧冷媒の体積が変化する。つまり、本実施形態の膨張機構（60）ではシャフト（40）が一回転する毎に一回の流入行程が行われるため、補助用空間（91）の容積を変更すると、一回の流入行程において膨張機構（60）へ流入する高圧冷媒の体積が変化する。
【００８８】
補助用空間（91）の容積を変更する必要性について、簡単に説明する。
【００８９】
膨張機構（60）から出力される動力が最大となるのは、膨張室（66）の容積が最大となった時点における膨張室（66）内の冷媒圧力が、膨張機構（60）の流出ポート（35）に接続する配管内の冷媒圧力（実質的には冷凍サイクルの低圧）と等しくなっている場合である。ところが、冷媒回路（20）において行われる冷凍サイクルの高圧や低圧の値は、空調機（10）の運転条件（例えば、室外や室内の気温）によって変化する。このため、空調機（10）の運転中において、膨張室（66）の容積が最大となった時点における膨張室（66）内の冷媒圧力は、膨張機構（60）の流出ポート（35）に接続する配管内の冷媒圧力に対して高くなり過ぎたり低くなり過ぎることがある。
【００９０】
膨張機構（60）の運転状態が膨張不足になっている場合は、膨張室（66）の容積が最大となった時点における膨張室（66）内の冷媒圧力が、膨張機構（60）の流出ポート（35）に接続する配管内の冷媒圧力よりも高くなる。この場合は、膨張室（66）内で冷媒の圧力が充分に下がりきっていないのに膨張機構（60）から冷媒が流出してゆくこととなり、膨張機構（60）において発生する動力が少なくなる。そこで、このような場合は、補助用空間（91）の容積を減少させ、一回の流入行程において膨張機構（60）へ流入する高圧冷媒の体積を減少させる。
【００９１】
一方、膨張機構（60）の運転状態が過膨張になっている場合は、膨張室（66）の容積が最大となった時点における膨張室（66）内の冷媒圧力が、膨張機構（60）の流出ポート（35）に接続する配管内の冷媒圧力よりも低くなる。この場合は、膨張室（66）内の冷媒圧力を流出ポート（35）の冷媒圧力よりも低い値にまで引き下げなければならず、膨張室（66）内の冷媒圧力を引き下げるために動力が消費されるため、膨張機構（60）から出力される動力が少なくなる。そこで、このような場合は、補助用空間（91）の容積を増加させ、一回の流入行程において膨張機構（60）へ流入する高圧冷媒の体積を増加させる。
【００９２】
−実施形態１の効果−
本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、膨張機構（60）に形成された駆動用空間（92）に対して非圧縮性流体である冷凍機油を流入出させることによってピストン部材（93）を移動させている。つまり、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、補助用空間（91）の容積を変化させるためのピストン部材（93）を、機械的な機構を用いることなく、冷凍機油の流れを制御することによって駆動している。従って、本実施形態によれば、機械的な機構を用いてピストン部材（93）を駆動する場合に比べて圧縮膨張ユニット（30）のトラブルの原因を削減することができ、圧縮膨張ユニット（30）の信頼性を向上させることができる。
【００９３】
また、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、上述したように、ピストン部材（93）を駆動するための非圧縮性流体として冷凍機油が用いられる。つまり、この圧縮膨張ユニット（30）では、圧縮機構（50）や膨張機構（60）を潤滑するために冷媒回路（20）内に必然的に存在する冷凍機油を利用して、ピストン部材（93）を駆動することができる。従って、本実施形態によれば、圧縮膨張ユニット（30）の構成を簡素に保ちつつ、流体を利用してピストン部材（93）を駆動することが可能となる。
【００９４】
ここで、圧縮膨張ユニット（30）のケーシング（31）の内部空間は、冷媒回路（20）内で最も高圧となる部分となる。また、圧縮機構（50）の吸入ポート（32）に接続する配管は、冷媒回路（20）内で最も低圧となる部分となる。そして、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、ケーシング（31）の内部空間に貯留された冷凍機油を、油流入管（101）を通じて駆動用空間（92）へ供給することができる。また、この圧縮膨張ユニット（30）では、駆動用空間（92）内の冷凍機油を、油流出管（102）を通じて吸入ポート（32）に接続する配管へ排出することができる。従って、本実施形態によれば、駆動用空間（92）への冷凍機油の供給と駆動用空間（92）からの冷凍機油の排出とを確実に行うことができ、ピストン部材（93）を確実に移動させることが可能となる。
【００９５】
ところで、膨張機構（60）の膨張室（66）内で冷媒が膨張する膨張行程では、膨張室（66）内の圧力が次第に低下し、それに伴って膨張室（66）と連通する補助用空間（91）の圧力も次第に低下する。このため、膨張機構（60）の運転中には、ピストン部材（93）に作用する補助用空間（91）の圧力が周期的に増減し、ピストン部材（93）が振動するおそれがある。
【００９６】
一方、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）において、ピストン部材（93）は、コイルばね（94）から受ける力によって、駆動用空間（92）を満たす冷凍機油に押し付けられた状態となる。このため、膨張機構（60）の運転中に補助用空間（91）の圧力が変動しても、ピストン部材（93）は、コイルばね（94）によって駆動用空間（92）内の冷凍機油に押し付けられた状態に保たれる。従って、本実施形態によれば、膨張機構（60）の運転中に補助用空間（91）の圧力が変動しても、それに起因するピストン部材（93）の振動を抑えることができ、ピストン部材（93）の破損や騒音の発生等を未然に防ぐことができる。
【００９７】
−実施形態１の変形例１−
図５に示すように、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、流入側電磁弁（104）に代えて流入側調節弁（106）を油流入管（101）に設け、流出側電磁弁（105）に代えて流出側調節弁（107）を油流出管（102）に設けてもよい。流入側調節弁（106）及び流出側調節弁（107）は、何れも開度可変の電動膨張弁である。本変形例では、流入側調節弁（106）及び流出側調節弁（107）を操作することにより、ピストン部材（93）を移動させて補助用空間（91）の容積を変化させる。
【００９８】
−実施形態１の変形例２−
冷媒回路（20）では、圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）の吐出側に油分離器が設けられる場合がある。この場合、油分離器は、配管を介して圧縮膨張ユニット（30）の吐出管（36）に接続され、吐出管（36）から吐出された高圧ガス冷媒と、それに含まれる冷凍機油とを分離する。油分離器においてガス冷媒から分離された冷凍機油は、圧縮機構（50）の吸入ポート（32）に接続する配管へ供給され、低圧ガス冷媒と共に圧縮機構（50）へ吸い込まれる。
【００９９】
このように、油分離器は、高圧ガス冷媒から冷凍機油を分離する。このため、油分離器の内部空間には高圧ガス冷媒が存在し、そこに一時的に貯留される冷凍機油の圧力は高圧ガス冷媒の圧力と等しくなる。従って、このような場合は、油流入管（101）を圧縮膨張ユニット（30）のケーシング（31）ではなく油分離器に接続し、油分離器内の高圧の冷凍機油を駆動用空間（92）へ供給してもよい。
【０１００】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、上記実施形態１の空調機（10）において、圧縮膨張ユニット（30）の構成を変更したものである。
【０１０１】
図６に示すように、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、上記実施形態１の油流通配管（100）、油流入管（101）、及び油流出管（102）に代えて、冷媒流通配管（110）、冷媒流入管（111）、及び冷媒流出管（112）が設けられている。冷媒流入管（111）は冷媒流入通路を構成し、冷媒流出管（112）は冷媒流出通路を構成している。そして、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）は、駆動用空間（92）に対して非圧縮性流体である液冷媒を流入出させることによってピストン部材（93）を移動させるように構成されている。
【０１０２】
冷媒流通配管（110）は、その一端がケーシング（31）を貫通して駆動用空間（92）に開口している。冷媒流通配管（110）の他端には、冷媒流入管（111）の一端と冷媒流出管（112）の一端とが接続されている。冷媒流通配管（110）の途中には、キャピラリチューブ（113）が設けられている。このキャピラリチューブ（113）は、冷媒流通配管（110）を流れる流体（液冷媒）の流速を抑えるために設けられている。
【０１０３】
冷媒流入管（111）の他端は、膨張機構（60）の流入ポート（34）に接続する配管（即ち、膨張機構（60）へ流入する膨張前の高圧液冷媒が流れる配管）に接続されている。冷媒流入管（111）の途中には、流入側電磁弁（114）が設けられている。
【０１０４】
冷媒流出管（112）の他端は、膨張機構（60）の流出ポート（35）に接続する配管（即ち、膨張機構（60）から流出した膨張後の低圧冷媒が流れる配管）に接続されている。冷媒流出管（112）の途中には、流出側電磁弁（115）が設けられている。
【０１０５】
−運転動作−
圧縮膨張ユニット（30）では、補助用空間（91）の容積を変更するために流入側電磁弁（114）又は流出側電磁弁（115）を操作する動作が行われる。
【０１０６】
具体的に、補助用空間（91）の容積を減少させる場合には、流入側電磁弁（114）が開かれる。流出側電磁弁（115）は、閉鎖状態に保持される。流入側電磁弁（114）が開いている状態では、膨張前の高圧液冷媒が冷媒流入管（111）と冷媒流通配管（110）を順に通って駆動用空間（92）へ流入する。駆動用空間（92）へ液冷媒が流入すると、ピストン部材（93）が補助用空間（91）側へ押し込まれ、その結果、補助用空間（91）の容積が減少する。
【０１０７】
補助用空間（91）の容積を減少させる場合において、補助用空間（91）の容積の減少量は、流入側電磁弁（114）を開いている時間に応じて変化する。つまり、流入側電磁弁（114）を開いている時間を長くすると、駆動用空間（92）へ流入する液冷媒の量が増えてピストン部材（93）の移動量が多くなるため、補助用空間（91）の容積の減少量が大きくなる。また、流入側電磁弁（114）を開いている時間を短くすると、駆動用空間（92）へ流入する液冷媒の量が減ってピストン部材（93）の移動量が少なくなるため、補助用空間（91）の容積の減少量が小さくなる。
【０１０８】
一方、補助用空間（91）の容積を増加させる場合には、流出側電磁弁（115）が開かれる。流入側電磁弁（114）は、閉鎖状態に保持される。流出側電磁弁（115）が開いている状態では、駆動用空間（92）内の液冷媒が冷媒流通配管（110）へ流出する。この液冷媒は、冷媒流通配管（110）から冷媒流出管（112）へ流入し、その後に膨張機構（60）から流出した低圧冷媒と合流する。駆動用空間（92）から液冷媒が流出すると、ピストン部材（93）が駆動用空間（92）側へ引き戻され、その結果、補助用空間（91）の容積が増加する。
【０１０９】
補助用空間（91）の容積を増加させる場合において、補助用空間（91）の容積の増加量は、流出側電磁弁（115）を開いている時間に応じて変化する。つまり、流出側電磁弁（115）を開いている時間を長くすると、駆動用空間（92）から流出する液冷媒の量が増えてピストン部材（93）の移動量が多くなるため、補助用空間（91）の容積の増加量が大きくなる。また、流出側電磁弁（115）を開いている時間を短くすると、駆動用空間（92）から流出する液冷媒の量が減ってピストン部材（93）の移動量が少なくなるため、補助用空間（91）の容積の増加量が小さくなる。
【０１１０】
補助用空間（91）の容積の調節が完了すると、流入側電磁弁（114）及び流出側電磁弁（115）は閉鎖状態に保持される。この状態において、駆動用空間（92）は、非圧縮性流体である液冷媒で満たされた状態に保持され、しかも駆動用空間（92）に対して液冷媒が流入出しない状態となる。このため、流入側電磁弁（114）及び流出側電磁弁（115）が閉鎖された状態では、ピストン部材（93）が実質的に固定された状態となり、補助用空間（91）の容積が一定に保持される。
【０１１１】
−実施形態２の効果−
本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、ピストン部材（93）を駆動するための非圧縮性流体として液冷媒が用いられる。つまり、この圧縮膨張ユニット（30）では、冷媒回路（20）内に必然的に存在する液冷媒を利用して、ピストン部材（93）を駆動することができる。従って、本実施形態によれば、圧縮膨張ユニット（30）の構成を簡素に保ちつつ、流体を利用してピストン部材（93）を駆動することが可能となる。
【０１１２】
また、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、冷媒回路（20）のうち確実に非圧縮性の高圧冷媒が存在する部分である膨張機構（60）の流入側の部分から駆動用空間（92）へ液冷媒を供給し、膨張機構（60）から流出した膨張後の低圧冷媒の流れる部分へ駆動用空間（92）から液冷媒を排出している。従って、本実施形態によれば、駆動用空間（92）への液冷媒の供給と駆動用空間（92）からの液冷媒の排出とを確実に行うことができ、ピストン部材（93）を確実に移動させることが可能となる。
【０１１３】
−実施形態２の変形例−
図７に示すように、本実施形態の圧縮膨張ユニット（30）では、流入側電磁弁（114）に代えて流入側調節弁（116）を冷媒流入管（111）に設け、流出側電磁弁（115）に代えて流出側調節弁（117）を冷媒流出管（112）に設けてもよい。流入側調節弁（116）及び流出側調節弁（117）は、何れも開度可変の電動膨張弁である。本変形例では、流入側調節弁（116）及び流出側調節弁（117）を操作することにより、ピストン部材（93）を移動させて補助用空間（91）の容積を変化させる。
【０１１４】
《その他の実施形態》
上記の各実施形態では、圧縮膨張ユニット（30）の膨張機構（60）がスクロール型流体機械によって構成されていてもよい。
【０１１５】
図８に示すように、本変形例の膨張機構（60）には、固定スクロール（120）と可動スクロール（122）とが設けられる。固定スクロール（120）には、固定側ラップ（121）が形成されている。可動スクロール（122）には、可動側ラップ（123）が形成されている。固定側ラップ（121）と可動側ラップ（123）は、共に渦巻き壁状に形成されており、互いに噛み合わされて複数の膨張室（66a,66b）を形成している。具体的に、膨張機構（60）では、固定側ラップ（121）の内側面と可動側ラップ（123）の外側面とに挟まれた空間が、流体室としてのＡ室（66a）を構成し、固定側ラップ（121）の外側面と可動側ラップ（123）の内側面とに挟まれた空間が、流体室としてのＢ室（66b）を構成している。
【０１１６】
本変形例の膨張機構（60）において、流入ポート（34）と流出ポート（35）は、何れも固定スクロール（120）に形成されている。流入ポート（34）は、固定側ラップ（121）の内周側の端部（巻き始め側の端部）付近に開口しており、最内周側に形成されたＡ室（66a）及びＢ室（66b）と連通可能になっている。流出ポート（35）は、固定側ラップ（121）の外周側の端部（巻き終わり側の端部）付近に開口しており、最外周側に形成されたＡ室（66a）及びＢ室（66b）と連通可能になっている。
【０１１７】
本変形例の膨張機構（60）では、例えば固定スクロール（120）にシリンダ空間（90）が形成される。上記各実施形態と同様に、シリンダ空間（90）は、ピストン部材（93）によって補助用空間（91）と駆動用空間（92）に仕切られている。補助用空間（91）は、第１接続通路（96）を介して最内周側のＡ室（66a）と連通し、第２接続通路（97）を介して最内周側のＢ室（66b）と連通している。
【０１１８】
上記各実施形態と同様に、本変形例の膨張機構（60）では、駆動用空間（92）にコイルばね（94）が収容されており、このコイルばね（94）がピストン部材（93）に対して駆動用空間（92）向きの力を作用させる。また、駆動用空間（92）には、油流通配管（100）又は冷媒流通配管（110）が接続されている。
【０１１９】
本変形例の膨張機構（60）では、上記各実施形態と同様に、駆動用空間（92）に対して非圧縮性流体である冷凍機油または液冷媒を流入出させるとピストン部材（93）が移動し、それによって補助用空間（91）の容積が増減する。そして、補助用空間（91）の容積が変化すると、一回の流入行程において膨張機構（60）の流入ポート（34）へ流入する高圧冷媒の体積が変化する。
【０１２０】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
以上説明したように、本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続される膨張機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施形態１の空調機の概略構成を示す冷媒回路図である。
【図２】実施形態１の圧縮膨張ユニットの概略構成を示す縦断面図である。
【図３】実施形態１の各ロータリ機構部の要部を個別に示す横断面図である。
【図４】実施形態１の膨張機構におけるシャフトの回転角９０°毎の各ロータリ機構部の状態を示す横断面図である。
【図５】実施形態１の変形例の圧縮膨張ユニットの概略構成を示す縦断面図である。
【図６】実施形態２の圧縮膨張ユニットの概略構成を示す縦断面図である。
【図７】実施形態２の変形例の圧縮膨張ユニットの概略構成を示す縦断面図である。
【図８】その他の実施形態の膨張機構の概略構成を示す横断面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
20    冷媒回路
30    圧縮膨張ユニット（膨張機）
40    シャフト（回転軸）
50    圧縮機構（圧縮機）
60    膨張機構
66    膨張室
66a   Ａ室
66b   Ｂ室
72    第１流体室
91    補助用空間
92    駆動用空間
93    ピストン部材
94    コイルばね（弾性部材）
100    油流通配管
101    油流入管（油流入通路）
102    油流出管（油流出通路）
110    冷媒流通配管
111    冷媒流入管（冷媒流入通路）
112    冷媒流出管（冷媒流出通路）
【図１】
2010163934.tif 000003
【図２】
2010163934.tif 000004
【図３】
2010163934.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010163934.tif 000007
【図６】
2010163934.tif 000008
【図７】
2010163934.tif 000009
【図８】
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