(57)【要約】【課題】流体を膨張させて動力を発生させる膨張機構を備えた膨張機において、ロータリピストンの内側から流体室に漏れる冷凍機油を減らす。【解決手段】出力軸（32）の内部には、その外周面と膨張機構（31）とが摺接する摺接面に供給する潤滑油が流通する給油通路（89）が形成されている。出力軸（32）では、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給する潤滑油が流出する給油通路（89）の出口が１箇所だけである。その１箇所の出口は、リアヘッド（62）との摺接面に開口している。また、フロントヘッド（61）は、その上面に供給された潤滑油をフロントヘッド（61）の下側へ排出可能に構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸部と、該主軸部に対して偏心した偏心部（65,70）とを有するシャフト（32）と、
閉塞部材（61,62,63）によって上端及び下端がそれぞれ閉塞されたシリンダ（71,81）と、上記偏心部（65,70）が嵌め込まれた状態で上記シリンダ（71,81）内に配置されて、上面及び下面がそれぞれ上記閉塞部材（61,62,63）に対面するロータリピストン（75,85）とを１組又は複数組有し、上記シリンダ（71,81）と上記ロータリピストン（75,85）との間の流体室（72,82）で流体を膨張させて上記シャフト（32）を回転させる膨張機構（31）とを備え、
上記シャフト（32）の内部には、その外周面と上記膨張機構（31）とが摺接する摺接面に供給する潤滑油が流通する給油通路（89）が形成された膨張機であって、
複数の閉塞部材（61,62,63）のうち最も上側の閉塞部材（62）が上側閉塞部材（62）を構成し、複数の閉塞部材（61,62,63）のうち最も下側の閉塞部材（61）が下側閉塞部材（61）を構成する一方、
上記シャフト（32）では、上記偏心部（65,70）と上記ロータリピストン（75,85）との間に供給する潤滑油が流出する上記給油通路（89）の出口が１箇所だけであり、該１箇所の出口が上記上側閉塞部材（62）との摺接面に開口し、
上記下側閉塞部材（61）は、その上面に供給された潤滑油を該下側閉塞部材（61）の下側へ排出可能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、
上記シャフト（32）は上側閉塞部材（62）を貫通する一方、
上記給油通路（89）の出口から供給された潤滑油が上記シャフト（32）と上記上側閉塞部材（62）との間を通って該上側閉塞部材（62）の上側へ流出することを阻止する流出阻止部材（80）を備えていることを特徴とする膨張機。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記膨張機構（31）は、上記シリンダ（71,81）及び上記ロータリピストン（75,85）を２組備え、
上記膨張機構（31）では、一方の組の第１シリンダ（71）と第１ロータリピストン（75）との間の流体室（72）が、高圧流体が導入される第１流体室（72）を構成し、他方の組の第２シリンダ（81）と第２ロータリピストン（85）との間の流体室（82）が、上記第１流体室（72）から流体が導入される第２流体室（82）を構成し、該第２流体室（82）の容積は該第１流体室（72）の容積よりも大きく、該第１流体室（72）から該第２流体室（82）へ流入する過程で流体が膨張する一方、
上記第２シリンダ（81）及び上記第２ロータリピストン（85）の方が、上記第１シリンダ（71）及び上記第１ロータリピストン（75）よりも下側に配置されていることを特徴とする膨張機。
【請求項４】
主軸部と、該主軸部に対して偏心した偏心部（65,70）とを有するシャフト（32）と、
閉塞部材（61,62）によって上端及び下端がそれぞれ閉塞されたシリンダ（71）と、上記偏心部（65,70）が嵌め込まれた状態で上記シリンダ（71）内に配置されて、上面及び下面がそれぞれ上記閉塞部材（61,62）に対面するロータリピストン（75）とを１組又は複数組有し、上記シリンダ（71）と上記ロータリピストン（75）との間の流体室（72）で流体を膨張させて上記シャフト（32）を回転させる膨張機構（31）とを備え、
上記シャフト（32）の内部には、その外周面と上記膨張機構（31）とが摺接する摺接面に供給する潤滑油が流通する給油通路（89）が形成された膨張機であって、
複数の閉塞部材（61,62）のうち最も下側の閉塞部材（61）が下側閉塞部材（61）を構成し、該下側閉塞部材（61）には上記シャフト（32）を摺動自在に支持する下側軸受部（61a）が形成される一方、
上記下側閉塞部材（61）には、該下側閉塞部材（61）の上面から該下側閉塞部材（61）の下側へ潤滑油を排出するための油排出孔（101a,101b）が形成され、
上記下側閉塞部材（61）の上面では、上記油排出孔（101a,101b）の入口が、上記ロータリピストン（75）が偏心回転している状態でも常に該ロータリピストン（75）の外周面よりも内側に位置していることを特徴とする膨張機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
上記ロータリピストン（75,85）には、該ロータリピストン（75,85）の端面に潤滑油を保持するための油保持部（102）が形成されていることを特徴とする膨張機。
【請求項６】
請求項５において、
上記油保持部（102）は、上記ロータリピストン（75,85）の上端面と下端面との間を貫通する貫通孔により構成され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、流体を膨張させて動力を発生させる膨張機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体を膨張させて動力を発生させる膨張機が知られている。この種の膨張機の一例が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１には、冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構を有する膨張機が記載されている。膨張機では、膨張機構で発生した動力が出力軸を介して発電機に伝達される。出力軸の内部には、その外周面と膨張機構とが摺接する摺接面へ潤滑油を供給するための給油通路が形成されている。
【特許文献１】特開２００８−２２４０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の膨張機では、ロータリピストンの上端面とその上端面に対面する閉塞部材との間、ロータリピストンの下端面とその下端面に対面する閉塞部材との間とに隙間があるので、その隙間を通って、ロータリピストンの内側へ供給された潤滑油が流体室へ漏れてしまう。すなわち、いわゆるＣＲ漏れによって潤滑油が流体室に漏れてしまう。流体室に漏れた潤滑油は、流体と共に膨張機から吐出されてしまう。このため、例えば膨張機内の潤滑油が供給される場合には、潤滑油が不足するおそれがある。また、圧縮機内から高温の潤滑油が供給される場合には、潤滑油によって流体が加熱されることによって生じる熱ロスが大きくなってしまう。
【０００５】
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、流体を膨張させて動力を発生させる膨張機構を備えた膨張機において、ロータリピストンの内側から流体室に漏れる潤滑油を減らすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、主軸部と、該主軸部に対して偏心した偏心部（65,70）とを有するシャフト（32）と、閉塞部材（61,62,63）によって上端及び下端がそれぞれ閉塞されたシリンダ（71,81）と、上記偏心部（65,70）が嵌め込まれた状態で上記シリンダ（71,81）内に配置されて、上面及び下面がそれぞれ上記閉塞部材（61,62,63）に対面するロータリピストン（75,85）とを１組又は複数組有し、上記シリンダ（71,81）と上記ロータリピストン（75,85）との間の流体室（72,82）で流体を膨張させて上記シャフト（32）を回転させる膨張機構（31）とを備え、上記シャフト（32）の内部には、その外周面と上記膨張機構（31）とが摺接する摺接面に供給する潤滑油が流通する給油通路（89）が形成された膨張機を対象とする。そして、この膨張機は、複数の閉塞部材（61,62,63）のうち最も上側の閉塞部材（61,62,63）が上側閉塞部材（62）を構成し、複数の閉塞部材（61,62,63）のうち最も下側の閉塞部材（61,62,63）が下側閉塞部材（61）を構成する一方、上記シャフト（32）では、上記偏心部（65,70）と上記ロータリピストン（75,85）との間に供給する潤滑油が流出する上記給油通路（89）の出口が１箇所だけであり、該１箇所の出口が上記上側閉塞部材（62）との摺接面に開口し、上記下側閉塞部材（61）は、その上面に供給された潤滑油を該下側閉塞部材（61）の下側へ排出可能に構成されている。
【０００７】
第１の発明では、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給する潤滑油が流出する給油通路（89）の出口が１箇所だけである。その１箇所の給油通路（89）の出口は、シャフト（32）の外周面のうち上側閉塞部材（62）との摺接面に開口している。この給油通路（89）の出口から流出した潤滑油の多くは、シャフト（32）と上側閉塞部材（62）との間を下方に流れて、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される。そして、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給された潤滑油は、下側閉塞部材（61）の上面に供給された後に、下側閉塞部材（61）の下側へ排出される。給油通路（89）の出口から流出した潤滑油は、上側の摺接面から潤滑して、最終的に、下側閉塞部材（61）の下側へ排出される。この第１の発明の給油通路（89）では、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される潤滑油が流出する出口が、１箇所だけである。このため、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される潤滑油が少なくなる。そして、その１箇所の出口から流出した潤滑油が、全ての摺接面にゆき亘るように、その出口が最も上側の摺接面に位置している。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記シャフト（32）が上側閉塞部材（62）を貫通する一方、上記給油通路（89）の出口から供給された潤滑油が上記シャフト（32）と上記上側閉塞部材（62）との間を通って該上側閉塞部材（62）の上側へ流出することを阻止する流出阻止部材（80）を備えている。
【０００９】
第２の発明では、流出阻止部材（80）によって、給油通路（89）の出口からシャフト（32）と上側閉塞部材（62）との間へ供給された潤滑油が上側閉塞部材（62）の上側へ流出することが阻止される。このため、給油通路（89）の出口から流出した潤滑油は、全てが下方へ流れて、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される。
【００１０】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記膨張機構（31）は、上記シリンダ（71,81）及び上記ロータリピストン（75,85）を２組備え、上記膨張機構（31）では、一方の組の第１シリンダ（71）と第１ロータリピストン（75）との間の流体室（72）が、高圧流体が導入される第１流体室（72）を構成し、他方の組の第２シリンダ（81）と第２ロータリピストン（85）との間の流体室（82）が、上記第１流体室（72）から流体が導入される第２流体室（82）を構成し、該第２流体室（82）の容積は該第１流体室（72）の容積よりも大きく、該第１流体室（72）から該第２流体室（82）へ流入する過程で流体が膨張する一方、上記第２シリンダ（81）及び上記第２ロータリピストン（85）の方が、上記第１シリンダ（71）及び上記第１ロータリピストン（75）よりも下側に配置されている。
【００１１】
第３の発明では、第１流体室（72）から流体が導入される第２流体室（82）を形成する第２シリンダ（81）及び第２ロータリピストン（85）が、高圧流体が導入される第１流体室（72）を形成する第１シリンダ（71）及び第１ロータリピストン（75）より下側に配置されている。このため、給油通路（89）の出口から流出した潤滑油は、シャフト（32）と上側閉塞部材（62）との間を下方に流れて、偏心部（65,70）と第１ロータリピストン（75）との間に供給される。そして、偏心部（65,70）と第１ロータリピストン（75）との間に供給された潤滑油は、偏心部（65,70）と第２ロータリピストン（85）との間に供給され、下側閉塞部材（61）の上面に供給された後に、下側閉塞部材（61）の下側へ排出される。ここで、第１流体室（72）と第２流体室（82）とでは、第２流体室（82）の方が圧力が低くなる。このため、ロータリピストン（75,85）の内側との圧力差は、第１流体室（72）よりも第２流体室（82）の方が大きい。従って、第２ロータリピストン（85）の内側からの方が潤滑油が漏れやすい。この第３の発明では、給油通路（89）の出口から流出した潤滑油が、潤滑油が漏れにくい方の第１ロータリピストン（75）の内側を通った後に、潤滑油が漏れやすい方の第２ロータリピストン（85）の内側を通るようにしている。
【００１２】
第４の発明は、主軸部と、該主軸部に対して偏心した偏心部（65,70）とを有するシャフト（32）と、閉塞部材（61,62）によって上端及び下端がそれぞれ閉塞されたシリンダ（71）と、上記偏心部（65,70）が嵌め込まれた状態で上記シリンダ（71）内に配置されて、上面及び下面がそれぞれ上記閉塞部材（61,62）に対面するロータリピストン（75）とを１組又は複数組有し、上記シリンダ（71）と上記ロータリピストン（75）との間の流体室（72）で流体を膨張させて上記シャフト（32）を回転させる膨張機構（31）とを備え、上記シャフト（32）の内部には、その外周面と上記膨張機構（31）とが摺接する摺接面に供給する潤滑油が流通する給油通路（89）が形成された膨張機を対象とする。そして、この膨張機は、複数の閉塞部材（61,62）のうち最も下側の閉塞部材（61）が下側閉塞部材（61）を構成し、該下側閉塞部材（61）には上記シャフト（32）を摺動自在に支持する下側軸受部（61a）が形成される一方、上記下側閉塞部材（61）には、該下側閉塞部材（61）の上面から該下側閉塞部材（61）の下側へ潤滑油を排出するための油排出孔（101a,101b）が形成され、上記下側閉塞部材（61）の上面では、上記油排出孔（101a,101b）の入口が、上記ロータリピストン（75）が偏心回転している状態でも常に該ロータリピストン（75）の外周面よりも内側に位置している。
【００１３】
第４の発明では、下側閉塞部材（61）には、下側閉塞部材（61）の上面から下側閉塞部材（61）の下側へ潤滑油を排出するための油排出孔（101a,101b）が形成されている。下側閉塞部材（61）の上面では、油排出孔（101a,101b）の入口が、ロータリピストン（75）が偏心回転している状態でも常に、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側に位置している。油排出孔（101a,101b）の入口は、ロータリピストン（75）が偏心回転している状態でも流体室（72）に繋がることがない。このため、油排出孔（101a,101b）からは、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の潤滑油が下側閉塞部材（61）の下側へ排出される。
【００１４】
第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１つの発明において、上記ロータリピストン（75,85）には、該ロータリピストン（75,85）の端面に潤滑油を保持するための油保持部（102）が形成されている。
【００１５】
第５の発明では、ロータリピストン（75,85）に油保持部（102）が形成されている。ロータリピストン（75,85）の端面では、油保持部（102）によって潤滑油が保持される。
【００１６】
第６の発明は、上記第５の発明において、上記油保持部（102）が、上記ロータリピストン（75,85）の上端面と下端面との間を貫通する貫通孔により構成されている。
【００１７】
第６の発明では、ロータリピストン（75,85）の上端面と下端面との間が貫通している。このため、ロータリピストン（75,85）の上端面の潤滑に利用された潤滑油の一部が、流体室（72,82）へ漏れずに、油保持部（102）を下方へ流れて、ロータリピストン（75,85）の内側へ戻る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される潤滑油が流出する出口が、１箇所だけであるため、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される潤滑油が少なくなる。そして、その１箇所の出口から流出した潤滑油が、全ての摺接面にゆき亘るように、その出口が最も上側の摺接面に位置している。従って、全ての摺接面の潤滑を行いつつ、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される潤滑油を少なくすることができる。このため、ロータリピストン（75,85）の内側から流体室（72,82）に漏れる潤滑油を減らすことができる。
【００１９】
また、上記第２の発明では、給油通路（89）の出口から流出した潤滑油が全て偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給されるようにしている。ここで、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される潤滑油を減らすために、給油通路（89）の出口を１箇所にしたものの、１箇所の出口から流出する潤滑油が上側閉塞部材（62）の上側へ漏れてしまうと、かえって、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される潤滑油が少なくなり過ぎて、潤滑不良が生じるおそれがある。このため、この第２の発明では、１箇所の出口から流出した潤滑油が全て偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給されるようにすることで、１箇所の出口から流出する潤滑油だけで、各摺接面における潤滑を良好に行うことができるようにしている。従って、潤滑不良が生じることなく、ロータリピストン（75,85）の内側から流体室（72,82）に漏れる潤滑油を減らすことができる。
【００２０】
また、上記第３の発明では、給油通路（89）の出口から流出した潤滑油が、潤滑油が漏れにくい方の第１ロータリピストン（75）の内側を通った後に、潤滑油が漏れやすい方の第２ロータリピストン（85）の内側を通るようにしている。第２ロータリピストン（85）の内側には、第１ロータリピストン（75）の内側を通る際に、圧力損失によって圧力が低下した潤滑油が流入する。このため、第２シリンダ（81）及び第２ロータリピストン（85）が第１シリンダ（71）及び第１ロータリピストン（75）より上側に配置された逆の配置の場合に比べて、第２ロータリピストン（85）の内側に流入する潤滑油の圧力が低くなる。従って、潤滑油が漏れやすい方の第２ロータリピストン（85）から第２流体室（82）へ漏れる潤滑油を減らすことができるので、２つの流体室（72,82）に漏れる潤滑油の総量を減らすことができる。
【００２１】
また、上記第４の発明では、下側閉塞部材（61）に油排出孔（101a,101b）を形成し、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の潤滑油が、油排出孔（101a,101b）から下側閉塞部材（61）の下側へ排出されるようにしている。ここで、従来の膨張機では、下側軸受部とシャフト（32）との間の隙間が、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の潤滑油を下側閉塞部材（61）の上側から下側へ排出するための通路になっている。しかし、シャフト（32）の安定性を考慮すると、下側軸受部とシャフト（32）との間の隙間は比較的狭くなる。このため、従来の膨張機では、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の潤滑油を下側閉塞部材（61）の上側から下側へそれほど多く排出することができず、ロータリピストン（75）の内側から流体室（72）へ漏れる潤滑油が多くなっていた。これに対して、この第４の発明では、下側軸受部（61a）とシャフト（32）との間の隙間とは違って、制約をそれほど受けることがなく、油排出孔（101a,101b）の流路面積を確保できる。このため、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の潤滑油を下側閉塞部材（61）の上側から下側へ多く排出することが可能になり、ロータリピストン（75）の内側から流体室（72）に漏れる潤滑油を減らすことができる。
【００２２】
また、上記第５の発明では、ロータリピストン（75,85）に油保持部（102）を形成して、ロータリピストン（75,85）の端面に潤滑油が保持されるようにしている。ここで、ロータリピストン（75,85）の内側から流体室（72,82）に漏れる潤滑油が減少すると、それに伴ってロータリピストン（75,85）の端面に供給される潤滑油も減少する。このため、この第６の発明では、ロータリピストン（75,85）の端面に潤滑油が保持されるようにして、ロータリピストン（75,85）の端面で潤滑油が不足することがないようにしている。従って、ロータリピストン（75,85）の端面における潤滑不良を抑制することができる。
【００２３】
また、上記第６の発明では、ロータリピストン（75,85）の上端面と下端面との間が貫通しているので、ロータリピストン（75,85）の上端面の潤滑に利用された潤滑油の一部が、流体室（72,82）へ漏れずに、油保持部（102）を下方へ流れて、ロータリピストン（75,85）の内側へ戻る。従って、ロータリピストン（75,85）の内側から流体室（72,82）へ漏れる潤滑油をさらに減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
《発明の実施形態１》
本実施形態１は、本発明に係る膨張機（30）を備えた冷凍装置（10）である。この冷凍装置（10）は、冷房運転と暖房運転を行う空調機（10）により構成されている。
【００２６】
〈空調機の全体構成〉
図１に示すように、本実施形態１の空調機（10）は、冷媒回路（11）を備えている。この冷媒回路（11）には、圧縮機（20）と膨張機（30）と室外熱交換器（14）と室内熱交換器（15）と第１四路切換弁（12）と第２四路切換弁（13）とが接続されている。冷媒回路（11）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が充填されている。
【００２７】
冷媒回路（11）の構成について説明する。圧縮機（20）は、その吐出管（26）が第１四路切換弁（12）の第１のポートに接続され、その吸入管（25）が第１四路切換弁（12）の第２のポートに接続されている。膨張機（30）は、その流出管（36）が第２四路切換弁（13）の第１のポートに接続され、その流入管（35）が第２四路切換弁（13）の第２のポートに接続されている。室外熱交換器（14）は、その一端が第１四路切換弁（12）の第３のポートに接続され、その他端が第２四路切換弁（13）の第４のポートに接続されている。室内熱交換器（15）は、その一端が第１四路切換弁（12）の第４のポートに接続され、その他端が第２四路切換弁（13）の第３のポートに接続されている。
【００２８】
室外熱交換器（14）は、冷媒を室外空気と熱交換させるための空気熱交換器である。室外熱交換器（14）の近傍には室外ファンが設けられている（図示省略）。室内熱交換器（15）は、冷媒を室内空気と熱交換させるための空気熱交換器である。室内熱交換器（15）の近傍には室内ファンが設けられている（図示省略）。
【００２９】
第１四路切換弁（12）と第２四路切換弁（13）は、それぞれ、第１のポートと第３のポートが連通し且つ第２のポートと第４のポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが連通し且つ第２のポートと第３のポートが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。
【００３０】
圧縮機（20）は、いわゆる高圧ドームタイプの全密閉型に構成されている。この圧縮機（20）は、縦長の円筒形に形成された圧縮機ケーシング（24）を備えている。圧縮機ケーシング（24）の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構（21）と、圧縮機構（21）を駆動する電動機（23）と、圧縮機構（21）と電動機（23）を連結する駆動軸（22）とが収容されている。圧縮機ケーシング（24）内では、圧縮機構（21）の上方に電動機（23）が配置されている。圧縮機構（21）は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。
【００３１】
圧縮機ケーシング（24）には、吸入管（25）と吐出管（26）が設けられている。吸入管（25）は、圧縮機ケーシング（24）の胴部の下端付近を貫通しており、その終端が圧縮機構（21）に接続されている。吐出管（26）は、圧縮機ケーシング（24）の胴部の上端付近を貫通しており、その始端が圧縮機ケーシング（24）内における電動機（23）の上側の空間に開口している。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。
【００３２】
圧縮機ケーシング（24）の底部には、潤滑油としての冷凍機油が貯留されている。冷凍機油には、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）が用いられている。圧縮機ケーシング（24）内には、油溜まり（27）が形成されている。油溜まり（27）の冷凍機油には、高圧ガス冷媒の圧力が作用する。
【００３３】
駆動軸（22）は、上下方向へ延びる姿勢で配置されている。駆動軸（22）は、油溜まり（27）から圧縮機構（21）へ冷凍機油を供給する給油機構を構成している。駆動軸（22）の内部には、図示しないが、その軸方向へ延びる給油通路が形成されている。この給油通路は、駆動軸（22）の下端に開口すると共に、いわゆる遠心ポンプを構成している。駆動軸（22）の下端は、油溜まり（27）に浸かった状態となっている。駆動軸（22）が回転すると、遠心ポンプ作用によって油溜まり（27）から給油通路へ冷凍機油が吸い込まれる。給油通路へ吸い込まれた冷凍機油は、圧縮機構（21）へ供給されて圧縮機構（21）の潤滑に利用される。
【００３４】
膨張機（30）は、いわゆる低圧ドームタイプの全密閉型に構成されている。膨張機（30）は、縦長の円筒形に形成された膨張機ケーシング（34）を備えている。膨張機ケーシング（34）の下部には、圧縮機（20）の吸入側に接続された冷媒配管が接続されている（図示省略）。図２に示す膨張機ケーシング（34）内の下側空間（51）は、圧縮機（20）の吸入側に連通している。なお、圧縮機（20）が低圧ドームタイプであれば、下側空間（51）を圧縮機ケーシング（24）内の低圧空間に連通させてもよい。
【００３５】
膨張機ケーシング（34）の内部には、冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構（31）と、膨張機構（31）で発生した動力を電力に変換する発電機（33）と、膨張機構（31）と発電機（33）を連結する出力軸（32）とが収容されている。膨張機ケーシング（34）内では、膨張機構（31）の下方に発電機（33）が配置されている。膨張機構（31）は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。膨張機構（31）の詳細は後述する。
【００３６】
膨張機ケーシング（34）には、流入管（35）と流出管（36）が設けられている。流入管（35）と流出管（36）は、いずれも膨張機ケーシング（34）の胴部の上端付近を貫通している。流入管（35）は、その終端が膨張機構（31）へ接続されている。流出管（36）は、その始端が膨張機構（31）へ接続されている。膨張機構（31）は、流入管（35）を通って流入した冷媒を膨張させ、膨張後の冷媒を流出管（36）へ送り出す。つまり、膨張機（30）を通過する冷媒は、膨張機ケーシング（34）の内部空間へは流れ込まずに膨張機構（31）だけを通過する。
【００３７】
膨張機ケーシング（34）の底部には、潤滑油としての冷凍機油が貯留されている。つまり、膨張機ケーシング（34）内には、油溜まり（37）が形成されている。
【００３８】
出力軸（32）は、シャフト（32）により構成され、上下方向へ延びる姿勢で配置されている。出力軸（32）は、油溜まり（37）から膨張機構（31）へ冷凍機油を供給する給油機構を構成している。出力軸（32）の内部には、その軸方向へ延びる給油通路（89）が形成されている。この給油通路（89）は、出力軸（32）の下端に開口すると共に、いわゆる遠心ポンプを構成している。出力軸（32）の下端は、油溜まり（37）に浸かった状態となっている。出力軸（32）が回転すると、遠心ポンプ作用によって油溜まり（37）から給油通路（89）へ冷凍機油が吸い込まれる。給油通路（89）へ吸い込まれた冷凍機油は、膨張機構（31）へ供給されて膨張機構（31）の潤滑に利用される。
【００３９】
〈膨張機の構成〉
膨張機構（31）は、上述したように、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成している。この膨張機構（31）には、図２に示すように、対になったシリンダ（71,81）及びロータリピストン（75,85）が二組設けられている。また、膨張機構（31）には、フロントヘッド（61）とミドルプレート（63）とリアヘッド（62）とが設けられている。
【００４０】
膨張機構（31）では、上から下へ向かって順に、リアヘッド（62）、第１シリンダ（71）、ミドルプレート（63）、第２シリンダ（81）、フロントヘッド（61）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、その上側端面がリアヘッド（62）により閉塞され、その下側端面がミドルプレート（63）により閉塞されている。一方、第２シリンダ（81）は、その上側端面がミドルプレート（63）により閉塞され、その下側端面がフロントヘッド（61）により閉塞されている。フロントヘッド（61）とミドルプレート（63）とリアヘッド（62）とは、閉塞部材を構成している。フロントヘッド（61）は下側閉塞部材を構成し、リアヘッド（62）は上側閉塞部材を構成してる。
【００４１】
上記出力軸（32）は、積層された状態のリアヘッド（62）、第１シリンダ（71）、ミドルプレート（63）、第２シリンダ（81）、フロントヘッド（61）のそれぞれを貫通している。また、出力軸（32）は、その第１大径偏心部（65）が第１シリンダ（71）内に位置し、その第２大径偏心部（70）が第２シリンダ（81）内に位置している。また、出力軸（32）は、両大径偏心部（65,70）の上側の主軸部が、リアヘッド（62）の上側軸受部（62a）によって摺動自在に支持され、両大径偏心部（65,70）の下側の主軸部が、フロントヘッド（61）の下側軸受部（61a）によって摺動自在に支持されている。
【００４２】
第１シリンダ（71）内には第１ロータリピストン（75）が、第２シリンダ（81）内には第２ロータリピストン（85）がそれぞれ設けられている。第１及び第２ロータリピストン（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ロータリピストン（75）の内径は第１大径偏心部（65）の外径と、第２ロータリピストン（85）の内径は第２大径偏心部（70）の外径とそれぞれ概ね等しくなっている。そして、第１ロータリピストン（75）には第１大径偏心部（65）が、第２ロータリピストン（85）には第２大径偏心部（70）がそれぞれ嵌め込まれている。
【００４３】
上記第１ロータリピストン（75）は、その外周面が第１シリンダ（71）の内周面に、その内周面が第１大径偏心部（65）の外周面に、上端面がリアヘッド（62）に、下端面がミドルプレート（63）にそれぞれ摺接する。第１シリンダ（71）内には、その内周面と第１ロータリピストン（75）の外周面との間に第１流体室（72）が形成される。
【００４４】
一方、上記第２ロータリピストン（85）は、その外周面が第２シリンダ（81）の内周面に、その内周面が第２大径偏心部（70）の外周面に、上端面がミドルプレート（63）に、下端面がフロントヘッド（61）にそれぞれ摺接する。第２シリンダ（81）内には、その内周面と第２ロータリピストン（85）の外周面との間に第２流体室（82）が形成される。
【００４５】
図２及び図３に示すように、上記第１及び第２ロータリピストン（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、板状に形成され、ロータリピストン（75,85）の半径方向へ延びている。ブレード（76,86）は、ロータリピストン（75,85）の外周面から外側へ突出している。第１ロータリピストン（75）のブレード（76）は第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）に、第２ロータリピストン（85）のブレード（86）は第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）にそれぞれ挿入されている。各シリンダ（71,81）のブッシュ孔（78,88）は、シリンダ（71,81）を厚み方向へ貫通すると共に、シリンダ（71,81）の内周面に開口している。
【００４６】
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。各シリンダ（71,81）において、一対のブッシュ（77,87）は、ブッシュ孔（78,88）に挿入されてブレード（76,86）を挟み込んだ状態となっている。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、ロータリピストン（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）に対して揺動自在で且つ進退自在となっている。
【００４７】
第１シリンダ（71）内の第１流体室（72）は、第１ブレード（76）によって仕切られており、図３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ブレード（86）によって仕切られており、図３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。
【００４８】
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。言い換えると、第２シリンダ（81）の第１シリンダ（71）に対する配置角度が０°となっている。上述のように、第１大径偏心部（65）と第２大径偏心部（70）とは、主軸部（96）の軸心に対して同じ方向へ偏心している。従って、第１ブレード（76）が第１シリンダ（71）の外側へ最も退いた状態では、第２ブレード（86）も第２シリンダ（81）の外側へ最も退いた状態になる。
【００４９】
上記第１シリンダ（71）には、流入ポート（67）が形成されている。流入ポート（67）は、第１シリンダ（71）の内周面のうち、図３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（67）は、第１高圧室（73）と連通可能となっている。流入ポート（67）には、流入管（35）が挿入されている。
【００５０】
上記第２シリンダ（81）には、流出ポート（68）が形成されている。流出ポート（68）は、第２シリンダ（81）の内周面のうち、図３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（68）は、第２低圧室（84）と連通可能となっている。流出ポート（68）には、流出管（36）が挿入されている。
【００５１】
上記ミドルプレート（63）には、図３に示すように、連通路（64）が形成されている。連通路（64）は、ミドルプレート（63）を厚み方向へ貫通している。連通路（64）は、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。
【００５２】
以上の構成により、出力軸（32）が回転すると、膨張機構（31）では、流入管（35）から流入した冷媒が第１流体室（72）から第２流体室（82）へ流入する過程で膨張して流出管（36）から流出する。
【００５３】
具体的に、回転角が０°の状態（図３の状態から出力軸（32）がさらに１８０°回転した状態）から、出力軸（32）が回転すると、流入管（35）を通じて高圧の冷媒が、第１シリンダ（71）の第１高圧室（73）に流入する。第１高圧室（73）への冷媒の流入が完了すると、第１高圧室（73）は第１低圧室（74）になる。第１低圧室（74）は、連通路（64）を通じて第２シリンダ（81）の第２高圧室（83）に連通する。第２高圧室（83）には、連通路（64）を通じて第１低圧室（74）の冷媒が流入する。
【００５４】
第２高圧室（83）へ冷媒が流入する過程では、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する。第２流体室（82）の容積は第１流体室（72）の容積よりも大きくなっている。このため、第２高圧室（83）へ冷媒が流入する過程では、第１低圧室（74）と第２高圧室（83）の合計容積が次第に増加し、それに伴って冷媒が膨張する。第１低圧室（74）と第２高圧室（83）は、膨張室（66）となる。冷媒が膨張する際には、出力軸（32）は冷媒によって回転駆動される。第２高圧室（83）への冷媒の流入が完了すると、第２高圧室（83）は第２低圧室（84）になる。第２低圧室（84）からは、流出管（36）を通じて膨張後の低圧冷媒が流出してゆく。
【００５５】
膨張機構（31）では、各大径偏心部（65,66）の外周面と各ロータリピストン（75,85）の内周面とが摺接面となる。また、出力軸（32）の外周面と各軸受部（61a,62a）の軸受面とが摺接面となる。また、各ロータリピストン（75,85）の外周面と各シリンダ（71,81）の内周面とが摺接面となる。また、各ロータリピストン（75,85）の上端面及び下端面と、フロントヘッド（61）、ミドルプレート（63）、及びリアヘッド（62）のうち各ロータリピストン（75,85）の上端面及び下端面と摺接する部分とが摺接面となる。
【００５６】
出力軸（32）の内部には、上述したように、給油通路（89）が形成されている。給油通路（89）は、図２に示すように、軸方向通路（90）と径方向油通路（91）とを備えている。軸方向通路（90）は、出力軸（32）の軸方向に延びている。径方向油通路（91）は、出力軸（32）の径方向に、軸方向通路（90）の上端から出力軸（32）の外周面まで延びている。径方向油通路（91）の出口は、出力軸（32）のうち上側軸受部（62a）との摺接面に開口している。
【００５７】
また、下側軸受部（61a）には、円形の貫通孔により構成された排油通路（103）が形成されている。排油通路（103）は、一端が下側軸受部（61a）の軸受面（内周面）に開口し、他端が下側軸受部（61a）の外周面に開口している。排油通路（103）は、複数（例えば２つ）設けられ、周方向に等角度間隔で配置されている。
【００５８】
また、下側軸受部（61a）には、シャフトシール（97）が設けられている。シャフトシール（97）は、ゴム製のＯリングにより構成されている。シャフトシール（97）は、下側軸受部（61a）の内周面に形成された環状溝に嵌め込まれて固定されている。シャフトシール（97）は、出力軸（32）の外周面に摺接し、下側軸受部（61a）の下端から冷凍機油が流出することを阻止する。
【００５９】
本実施形態１では、シャフトシール（97）が設けられているが、排油通路（103）を形成することで、フロントヘッド（61）が、その上面に供給された冷凍機油をフロントヘッド（61）の下側へ排出可能に構成されている。なお、シャフトシール（97）を設けない場合には、排油通路（103）を形成しなくてもよい。この場合、フロントヘッド（61）の上面へ供給された冷凍機油が、出力軸（32）と下側軸受部（61a）との間の隙間から排出される。また、シャフトシール（97）を設けない場合にも、排油通路（103）を形成してもよい。この場合、フロントヘッド（61）の上面へ供給された冷凍機油が、出力軸（32）と下側軸受部（61a）との間の隙間だけでなく、排油通路（103）からも排出される。
【００６０】
本実施形態１では、膨張機ケーシング（34）の底部の油溜まり（37）から吸い上げられた冷凍機油が、給油通路（89）の出口から流出して、出力軸（32）の外周面と上側軸受部（62a）の軸受面とが摺接する第１摺動部に供給される。第１摺動部へ供給された冷凍機油は、出力軸（32）の外周面と上側軸受部（62a）の軸受面との間を下側に流れて、第１大径偏心部（65）の外周面と第１ロータリピストン（75）の内周面とが摺接する第２摺動部に流入する。第２摺動部に流入した冷凍機油は、出力軸（32）とミドルプレート（63）との間を流れて、第２大径偏心部（70）の外周面と第２ロータリピストン（85）の内周面とが摺接する第３摺動部に流入する。第３摺動部に流入した冷凍機油は、出力軸（32）の外周面と下側軸受部（61a）の軸受面とが摺接する第４摺動部に流入する。そして、第４摺動部に流入した冷凍機油は、排油通路（103）を通って、低圧空間になっている下側空間（51）へ排出され、下方へ流れて油溜まり（37）に戻る。
【００６１】
本実施形態１では、第１大径偏心部（65）の外周面と第１ロータリピストン（75）の内周面との間、及び第２大径偏心部（70）の外周面と第２ロータリピストン（85）の内周面との間に供給される冷凍機油を流出する出口が、１箇所だけである。このため、大径偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に流入する冷凍機油が少なくなる。そして、その１箇所の出口から流出した冷凍機油が全ての摺動部に供給されるように、その出口が最も上側の摺動部に位置している。
【００６２】
また、本実施形態１では、給油通路（89）の出口から流出した全ての冷凍機油が下側へ流れるように、上側軸受部（62a）の上端を塞ぐ円柱状の柱状部材（80）が設けられている。このため、給油通路（89）の出口から流出した冷凍機油が全て摺動部側へ供給されるので、少量の冷凍機油で各摺動部の潤滑を行うことができる。柱状部材（80）は、給油通路（89）の出口から供給された冷凍機油が出力軸（32）と上側軸受部（62a）との間を通って上側軸受部（62a）の上側へ流出することを阻止する流出阻止部材（80）を構成している。
【００６３】
また、本実施形態１では、大径偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に流入する冷凍機油が少なくなるので、各ロータリピストン（75,85）の上下端面で冷凍機油が不足することがないように、図３及び図４に示すように、各ロータリピストン（75,85）の上下端面に冷凍機油を保持するための油保持部（102）が、各ロータリピストン（75,85）に形成されている。
【００６４】
具体的に、ロータリピストン（75,85）は、内側筒状部（75a）と外側筒状部（75b）とに分割される。内側筒状部（75a）の外周面には、図５に示すように、複数の突出部（75c）が内側筒状部（75a）の周方向において等角度間隔に形成されている。ロータリピストン（75,85）では、外側筒状部（75b）の内周面が各突出部（75c）の先端面に当接するように、外側筒状部（75b）が内側筒状部（75a）に嵌め込まれている。
【００６５】
ロータリピストン（75,85）では、内側筒状部（75a）の外周面と外側筒状部（75b）の内周面の間の隙間が、油保持部（102）となる。油保持部（102）は、一端がロータリピストン（75,85）の上面に開口し他端がロータリピストン（75,85）の下面に開口するリング状の隙間により構成されている。つまり、油保持部（102）は、ロータリピストン（75,85）の上端面と下端面との間を貫通する貫通孔により構成されている。
【００６６】
−運転動作−
上記空調機（10）の動作について説明する。
【００６７】
〈冷房運転〉
冷房運転時には、第１四路切換弁（12）及び第２四路切換弁（13）が第１状態（図１に実線で示す状態）に設定され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。
【００６８】
圧縮機（20）では、電動機（23）によって圧縮機構（21）が回転駆動される。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。圧縮機ケーシング（24）内の高圧冷媒は、吐出管（26）を通って圧縮機（20）から吐出される。圧縮機（20）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ送られて室外空気へ放熱する。室外熱交換器（14）で放熱した高圧冷媒は、膨張機（30）へ流入する。
【００６９】
膨張機（30）では、流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入した高圧冷媒が膨張し、それによって発電機（33）が回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、圧縮機（20）の電動機（23）へ供給される。膨張機構（31）で膨張した冷媒は、流出管（36）を通って膨張機（30）から送り出される。膨張機（30）から送出された冷媒は、室内熱交換器（15）へ送られる。室内熱交換器（15）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（15）から出た低圧冷媒は、圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入する。
【００７０】
〈暖房運転〉
暖房運転時には、第１四路切換弁（12）及び第２四路切換弁（13）が第２状態（図１に破線で示す状態）に設定され、冷媒回路（11）で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。冷房運転時と同様に、この冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。
【００７１】
圧縮機（20）では、電動機（23）によって圧縮機構（21）が回転駆動される。圧縮機構（21）は、吸入管（25）から吸い込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する。圧縮機ケーシング（24）内の高圧冷媒は、吐出管（26）を通って圧縮機（20）から吐出される。圧縮機（20）から吐出された冷媒は、室内熱交換器（15）へ送られる。室内熱交換器（15）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。室内熱交換器（15）で放熱した高圧冷媒は、膨張機（30）へ流入する。
【００７２】
膨張機（30）では、流入管（35）を通って膨張機構（31）へ流入した高圧冷媒が膨張し、それによって発電機（33）が回転駆動される。発電機（33）で発生した電力は、圧縮機（20）の電動機（23）へ供給される。膨張機構（31）で膨張した冷媒は、流出管（36）を通って膨張機（30）から送り出される。膨張機（30）から送出された冷媒は、室外熱交換器（14）へ送られる。室外熱交換器（14）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（14）から出た低圧冷媒は、圧縮機（20）の吸入管（25）へ流入する。
【００７３】
−実施形態１の効果−
本実施形態１では、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される冷凍機油が流出する出口が、１箇所だけであるため、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される冷凍機油が少なくなる。そして、その１箇所の出口から流出した冷凍機油が、全ての摺接面にゆき亘るように、その出口が最も上側の摺接面に位置している。従って、全ての摺接面の潤滑を行いつつ、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される冷凍機油を少なくすることができる。このため、ロータリピストン（75,85）の内側から流体室（72,82）に漏れる冷凍機油を減らすことができる。
【００７４】
また、本実施形態１では、給油通路（89）の出口から流出した冷凍機油が全て偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給されるようにしている。ここで、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される冷凍機油を減らすために、給油通路（89）の出口を１箇所にしたものの、１箇所の出口から流出する冷凍機油がリアヘッド（62）の上側へ漏れてしまうと、かえって、偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給される冷凍機油が少なくなり過ぎて、潤滑不良が生じるおそれがある。このため、本実施形態１では、１箇所の出口から流出した冷凍機油が全て偏心部（65,70）とロータリピストン（75,85）との間に供給されるようにすることで、１箇所の出口から流出する冷凍機油だけで、各摺接面における潤滑を良好に行うことができるようにしている。従って、潤滑不良が生じることなく、ロータリピストン（75,85）の内側から流体室（72,82）に漏れる冷凍機油を減らすことができる。
【００７５】
また、本実施形態１では、給油通路（89）の出口から流出した冷凍機油が、冷凍機油が漏れにくい方の第１ロータリピストン（75）の内側を通った後に、冷凍機油が漏れやすい方の第２ロータリピストン（85）の内側を通るようにしている。第２ロータリピストン（85）の内側には、第１ロータリピストン（75）の内側を通る際に、圧力損失によって圧力が低下した冷凍機油が流入する。このため、第２シリンダ（81）及び第２ロータリピストン（85）が第１シリンダ（71）及び第１ロータリピストン（75）より上側に配置された逆の配置の場合に比べて、第２ロータリピストン（85）の内側に流入する冷凍機油の圧力が低くなる。従って、冷凍機油が漏れやすい方の第２ロータリピストン（85）から第２流体室（82）へ漏れる冷凍機油を減らすことができるので、２つの流体室（72,82）に漏れる冷凍機油の総量を減らすことができる。
【００７６】
また、本実施形態１では、膨張機ケーシング（34）内の下側空間（51）が圧縮機（20）の吸入側に連通しているので、下側空間（51）の圧力は第２シリンダ（81）内の圧力よりも低くなる。このため、下側空間（51）と第２シリンダ（81）内との圧力差によって、第２ロータリピストン（85）の内側へ供給された冷凍機油が排油通路（103）を通じて効率的に下側空間（51）へ排出される。従って、第２ロータリピストン（85）の内側から第２流体室（82）へ漏れる冷凍機油を減らすことができる。
【００７７】
また、本実施形態１では、ロータリピストン（75,85）に油保持部（102）を形成して、ロータリピストン（75,85）の端面に冷凍機油が保持されるようにしている。ここで、ロータリピストン（75,85）の内側から流体室（72,82）に漏れる冷凍機油が減少すると、それに伴ってロータリピストン（75,85）の端面に供給される冷凍機油も減少する。このため、本実施形態１では、ロータリピストン（75,85）の端面に冷凍機油が保持されるようにして、ロータリピストン（75,85）の端面で冷凍機油が不足することがないようにしている。従って、ロータリピストン（75,85）の端面における潤滑不良を抑制することができる。
【００７８】
また、本実施形態１では、ロータリピストン（75,85）の上端面と下端面との間が貫通しているので、ロータリピストン（75,85）の上端面の潤滑に利用された冷凍機油の一部が、流体室（72,82）へ漏れずに、油保持部（102）を下方へ流れて、ロータリピストン（75,85）の内側へ戻る。従って、ロータリピストン（75,85）の内側から流体室（72,82）へ漏れる冷凍機油をさらに減らすことができる。
【００７９】
−実施形態１の変形例−
この変形例の膨張機構（31）には、図６に示すように、対になったシリンダ（71）及びロータリピストン（75）が一組だけ設けられている。この膨張機構（31）では、流入ポート（67）を通じて高圧室（73）に流入した高圧の冷媒が、低圧の流出ポート（68）に連通する際に膨張して、流出ポート（68）から流出する。
【００８０】
また、柱状部材（80）の代わりに、流出阻止部材として、ゴム製のＯリングにより構成されたシャフトシール（97）が設けられている。シャフトシール（97）は、上側軸受部（62a）に設けられている。シャフトシール（97）は、出力軸（32）の外周面に摺接し、上側軸受部（62a）の上端から冷凍機油が流出することを阻止する。なお、この変形例では、下側軸受部（61a）にシャフトシールは設けられていない。
【００８１】
この変形例では、膨張機ケーシング（34）の油溜まり（37）から吸い上げられた冷凍機油が、給油通路（89）の出口から流出して、出力軸（32）の外周面と上側軸受部（62a）の軸受面とが摺接する第１摺動部に供給される。第１摺動部へ供給された冷凍機油は、出力軸（32）の外周面と上側軸受部（62a）の軸受面との間を下側に流れて、大径偏心部（65）の外周面とロータリピストン（75）の内周面とが摺接する第２摺動部に流入する。第２摺動部に流入した冷凍機油は、出力軸（32）の外周面と下側軸受部（61a）の軸受面とが摺接する第３摺動部に流入する。そして、第３摺動部に流入した冷凍機油は、排油通路（103）、又は出力軸（32）と下側軸受部（61a）との間から、低圧空間になっている下側空間（51）へ排出され、下方へ流れて油溜まり（37）に戻る。
【００８２】
《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。以下では、本実施形態１の変形例１と異なる点について説明する。
【００８３】
この実施形態２では、図７及び図８に示すように、給油通路（89）の出口が３箇所形成されている。そのうち１つは、上側軸受部（62a）との摺接面に開口し、別の１つが大径偏心部（65）の外周面に開口し、残りの１つが下側軸受部（61a）との摺接面に開口している。真ん中の出口は、大径偏心部（65）の３つの柱状部（65a,65b,65c）のうち最も上側の柱状部（65b）の外周面に開口している。３つの出口のうち上側の２つが、偏心部（65）とロータリピストン（75）との間に供給される冷凍機油が流出する出口となっている。
【００８４】
また、フロントヘッド（61）には、ロータリピストン（75）の上面から下側空間（51）へ冷凍機油を排出するための油排出孔（101a,101b）が複数形成されている。各排油孔（101a,101b）は、フロントヘッド（61）の上側を、低圧空間の下側空間（51）に連通させている。各排油孔（101a,101b）は、ロータリピストン（75）が偏心回転している状態でも、その入口が常にロータリピストン（75）の外周面よりも内側に位置するように形成されている。油排出孔（101a,101b）の入口は、ロータリピストン（75）が偏心回転している状態でも流体室（72）に繋がることがない。このため、油排出孔（101a,101b）からは、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の冷凍機油がフロントヘッド（61）の下側へ排出される。
【００８５】
この実施形態２では、膨張機ケーシング（34）の油溜まり（37）から吸い上げられた冷凍機油が、給油通路（89）の出口から流出して、大径偏心部（65）の外周面とロータリピストン（75）の内周面とが摺接する第１摺動部に流入する。第１摺動部に流入した冷凍機油は、一部が排油孔（101a,101b）から下側空間（51）へ排出される。第１摺動部に流入した残りの冷凍機油は、出力軸（32）の外周面と下側軸受部（61a）の軸受面とが摺接する第２摺動部に流入する。そして、第２摺動部に流入した冷凍機油は、下側軸受部（61a）の下端から、下側空間（51）へ排出される。下側空間（51）へ排出された冷凍機油は、下方へ流れて油溜まり（37）に戻る。
【００８６】
この実施形態２では、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の冷凍機油が、下側軸受部（61a）の下端からだけでなく、油排出孔（101a,101b）からも下側空間（51）へ排出される。従って、ロータリピストン（75）の外周面の内側から下側空間（51）へ排出される冷凍機油が増加し、ロータリピストン（75）の内側から流体室（72）に漏れる冷凍機油が減少する。
【００８７】
−実施形態２の効果−
本実施形態２では、フロントヘッド（61）に油排出孔（101a,101b）を形成し、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の冷凍機油が、油排出孔（101a,101b）からフロントヘッド（61）の下側へ排出されるようにしている。ここで、従来の膨張機では、フロントヘッドの軸受部と出力軸（32）との間の隙間が、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の冷凍機油をフロントヘッド（61）の上側から下側へ排出するための通路になっている。しかし、出力軸（32）の安定性を考慮すると、フロントヘッドの軸受部と出力軸（32）との間の隙間は比較的狭くなる。このため、従来の膨張機では、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の冷凍機油をフロントヘッド（61）の上側から下側へそれほど多く排出することができず、ロータリピストン（75）の内側から流体室（72）へ漏れる冷凍機油が多くなっていた。これに対して、本実施形態２では、下側軸受部（61a）と出力軸（32）との間の隙間とは違って、制約をそれほど受けることがなく、油排出孔（101a,101b）の流路面積を確保できる。このため、ロータリピストン（75）の外周面よりも内側の冷凍機油をフロントヘッド（61）の上側から下側へ多く排出することが可能になり、ロータリピストン（75）の内側から流体室（72）に漏れる冷凍機油を減らすことができる。
【００８８】
また、本実施形態２では、膨張機ケーシング（34）内の下側空間（51）が圧縮機（20）の吸入側に連通しているので、下側空間（51）の圧力はシリンダ（71）内の圧力よりも低くなる。このため、下側空間（51）とシリンダ（71）内との圧力差によって、ロータリピストン（75）の内側へ供給された冷凍機油が、油排出孔（101a,101b）及び下側軸受部（61a）の隙間を通じて、効率的に下側空間（51）へ排出される。従って、ロータリピストン（75）の内側から流体室（72）へ漏れる冷凍機油を減らすことができる。
【００８９】
なお、実施形態２について、膨張機構（31）が、実施形態１と同様に、対になったシリンダ（71）及びロータリピストン（75）を二組を備えていてもよい。この場合も、最も下側の閉塞部材となるフロントヘッド（61）に、油排出孔（101a,101b）が形成される。
【００９０】
《その他の実施形態》
上述した各実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００９１】
上記実施形態について、図９に示すように、油保持部（102）が、内側筒状部（75a）の外周面に形成された溝を外側筒状部（75b）で塞ぐことによって、構成されていてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態について、図１０に示すように、油保持部（102）が、１つの部材により構成されたロータリピストン（75）に貫通孔を形成することによって、構成されていてもよい。
【００９３】
また、上記実施形態について、冷媒回路（11）に充填される冷媒が二酸化炭素以外の冷媒（例えばフロン冷媒）であってもよい。
【００９４】
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】
【００９５】
以上説明したように、本発明は、流体を膨張させて動力を発生させる膨張機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。
【図２】実施形態１に係る膨張機構の縦断面図である。
【図３】実施形態１に係る膨張機構の横断面図である。
【図４】実施形態１に係るロータリピストンの斜視図である。
【図５】実施形態１に係るロータリピストンの内側筒状部の側面図である。
【図６】実施形態１の変形例に係る膨張機の縦断面図である。
【図７】実施形態２に係る膨張機構の横断面図である。
【図８】実施形態２に係る膨張機構の縦断面図である。
【図９】その他の実施形態に係るロータリピストンの斜視図である。
【図１０】その他の実施形態に係る別の形態のロータリピストンの斜視図である。
【符号の説明】
【００９７】
３０        膨張機
３１        膨張機構
６１        フロントヘッド（閉塞部材）
６２        リアヘッド（閉塞部材）
６３        ミドルプレート（閉塞部材）
３２        出力軸（シャフト）
６５        第１大径偏心部（偏心部）
７０        第２大径偏心部（偏心部）
７１        第１シリンダ
７２        第１流体室
７５        第１ロータリピストン
８１        第２シリンダ
８２        第２流体室
８５        第２ロータリピストン
８９        給油通路
【図１】
2010164029.tif 000003
【図２】
2010164029.tif 000004
【図３】
2010164029.tif 000005
【図４】
2010164029.tif 000006
【図５】
2010164029.tif 000007
【図６】
2010164029.tif 000008
【図７】
2010164029.tif 000009
【図８】
2010164029.tif 000010
【図９】
2010164029.tif 000011
【図１０】
2010164029.tif 000012