(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（20）および膨張機（30）が接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、
上記圧縮機（20）は、密閉状の圧縮機ケーシング（24）と、該圧縮機ケーシング（24）に収容され、吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する圧縮機構（21）とを備え、上記圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油を上記圧縮機構（21）へ供給するように構成され、
上記膨張機（30）は、密閉状の膨張機ケーシング（34）と、該膨張機ケーシング（34）に収容され、該膨張機ケーシング（34）の外部から直に流入した冷媒を膨張させて該膨張機ケーシング（34）の外部へ直に流出させる膨張機構（31）とを備えた冷凍装置であって、
上記圧縮機ケーシング（24）と上記膨張機構（31）との間に接続され、上記圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油が上記膨張機構（31）へ供給される油供給通路（41）と、
上記膨張機ケーシング（34）の内圧を規制するための規制手段（42,43,44）とを備え、
上記規制手段（42,43,44）は、上記圧縮機（20）の吸入側と上記膨張機ケーシング（34）内とを連通させる連通管（42）と、該連通管（42）に設けられ、該連通管（42）の流路を絞るための絞り機構（43,44）とを備え、
上記絞り機構は、開度可変の絞り弁（43）であり、
上記膨張機ケーシング（34）の内圧を検出するための圧力センサ（4P）と、
上記膨張機ケーシング（34）内の温度を検出するための温度センサ（4T）と、
上記圧力センサ（4P）の圧力が上記温度センサ（4T）の温度に相当する飽和圧力よりも低くなるように、上記絞り弁（43）の開度を調節する弁制御手段（130）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
圧縮機（20）および膨張機（30）が接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、
上記圧縮機（20）は、密閉状の圧縮機ケーシング（24）と、該圧縮機ケーシング（24）に収容され、吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する圧縮機構（21）とを備え、上記圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油を上記圧縮機構（21）へ供給するように構成され、
上記膨張機（30）は、密閉状の膨張機ケーシング（34）と、該膨張機ケーシング（34）に収容され、該膨張機ケーシング（34）の外部から直に流入した冷媒を膨張させて該膨張機ケーシング（34）の外部へ直に流出させる膨張機構（31）とを備えた冷凍装置であって、
上記圧縮機ケーシング（24）と上記膨張機構（31）との間に接続され、上記圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油が上記膨張機構（31）へ供給される油供給通路（41）と、
上記膨張機ケーシング（34）の内圧を規制するための規制手段（42,43,44）とを備え、
上記規制手段（42,43,44）は、上記圧縮機（20）の吸入側と上記膨張機ケーシング（34）内とを連通させる連通管（42）と、該連通管（42）に設けられ、該連通管（42）の流路を絞るための絞り機構（43,44）とを備え、
上記絞り機構は、開度可変の絞り弁（43）であり、
上記膨張機ケーシング（34）の内圧を検出するための圧力センサ（4P）と、
上記膨張機ケーシング（34）内の温度を検出するための温度センサ（4T）と、
上記温度センサ（4T）の温度が上記圧力センサ（4P）の圧力に相当する飽和温度よりも高くなるように、上記絞り弁（43）の開度を調節する弁制御手段（130）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記連通管は、上記膨張機構（31）から漏出して上記膨張機ケーシング（34）内に溜まった潤滑油に連通し、該潤滑油を上記圧縮機（20）へ戻すための油戻し通路（42）を構成している
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記温度センサ（4T）は、上記油戻し通路（42）の上記絞り弁（43）の上流側に設けられ、上記油戻し通路（42）を流れる潤滑油の温度を上記膨張機ケーシング（34）内の温度として検出するように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
圧縮機（20）および膨張機（30）が接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、
上記圧縮機（20）は、密閉状の圧縮機ケーシング（24）と、該圧縮機ケーシング（24）に収容され、吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する圧縮機構（21）とを備え、上記圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油を上記圧縮機構（21）へ供給するように構成され、
上記膨張機（30）は、密閉状の膨張機ケーシング（34）と、該膨張機ケーシング（34）に収容され、該膨張機ケーシング（34）の外部から直に流入した冷媒を膨張させて該膨張機ケーシング（34）の外部へ直に流出させる膨張機構（31）とを備えた冷凍装置であって、
上記圧縮機ケーシング（24）と上記膨張機構（31）との間に接続され、上記圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油が上記膨張機構（31）へ供給される油供給通路（41）と、
上記膨張機ケーシング（34）の内圧を規制するための規制手段（42,43,44）とを備え、
上記規制手段（42,43,44）は、上記圧縮機（20）の吸入側と上記膨張機ケーシング（34）内とを連通させる連通管（42）と、該連通管（42）に設けられ、該連通管（42）の流路を絞るための絞り機構（43,44）とを備え、
上記絞り機構（44）は、上記膨張機ケーシング（34）の内圧が上記冷凍サイクルの高圧と低圧の間の所定値以下となるように、一定の絞り度に固定されているものである
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項５において、
上記連通管は、上記膨張機構（31）から漏出して上記膨張機ケーシング（34）内に溜まった潤滑油に連通し、該潤滑油を上記圧縮機（20）へ戻すための油戻し通路（42）を構成している
ことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機と膨張機とが別体に設けられた冷凍装置に関し、特に、膨張機ケーシング内の圧力規定に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られており、空調機等の用途に広く利用されている。例えば特許文献１には、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させる動力回収用の膨張機とを備えた冷凍装置が開示されている。具体的に、特許文献１の図１に記載された冷凍装置では、膨張機が圧縮機と１本の軸で連結され、膨張機で得られた動力が圧縮機の駆動に利用される。また、特許文献１の図６に記載された冷凍装置では、圧縮機には電動機が、膨張機には発電機がそれぞれ連結されている。この冷凍装置は、圧縮機が電動機により駆動されて冷媒を圧縮する一方、発電機が膨張機より駆動されて発電を行っている。
【０００３】
また、特許文献２には、いわゆる密閉式高圧ドーム型の圧縮機が開示されている。この圧縮機は、圧縮機構と電動機が１つのケーシング内に収容されている。この圧縮機では、冷媒が吸入管を通じて圧縮機構へ直に吸入される一方、該圧縮機構で圧縮された高圧冷媒がケーシング内へ吐出される。そのため、ケーシング内が高圧雰囲気となる。ケーシング内に吐出された高圧冷媒は、吐出管から流出する。また、この圧縮機では、ケーシングの底部に貯留されている潤滑油が圧力差によってクランク軸の給油通路に流入し、各摺動部へ供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４１０３３号公報
【特許文献２】特開２００５−００２８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されているような互いに別体の圧縮機と膨張機が冷媒回路に接続された冷凍装置において、特許文献２に開示されているような密閉型圧縮機を用いることができる。その場合、圧縮機では、ケーシング内に貯留されている潤滑油を用いて圧縮機構の潤滑が行われる。
【０００６】
そして、膨張機の膨張機構は、圧縮機の圧縮機構と同様に流体機械で構成されるため、同様に潤滑油による潤滑が必要である。そこで、圧縮機のケーシング内の潤滑油を用いて膨張機の膨張機構へ直に供給することが考えられる。
【０００７】
一方、膨張機のケーシング内の温度が高い場合、膨張機構を通過する冷媒が加熱されて熱損失（いわゆる熱ロス）が生じるという問題があった。そこで、膨張機のケーシング内の圧力を低くしケーシング内の雰囲気温度を下げることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、圧縮機のケーシング内の潤滑油を用いて膨張機の膨張機構へ直に供給すると共に、膨張機のケーシング内圧を低くする場合、圧縮機のケーシング内から供給される潤滑油が高温且つ高圧であるため、次のような問題があった。膨張機構に供給された高温の潤滑油は潤滑の間に膨張機構を通過する低温の冷媒と熱交換して冷媒が加熱されるため、熱損失（熱ロス）が生じる。ここで、膨張機構へ供給された潤滑油はケーシング内へ多量に漏れ出てしまう。これは、膨張機構内の潤滑油の圧力が膨張機のケーシング内圧よりも高いため、その圧力差によって潤滑油が膨張機構から漏れやすくなるためである。そして、膨張機構から潤滑油が漏れると、その分循環する潤滑油量が増加するため熱ロスが一層増大してしまうという問題があった。また、上述した膨張機構（潤滑油）とケーシング内との圧力差によって、膨張機構の摺動部の摺動荷重（スラスト荷重）が増大し、機械損失（いわゆるメカロス）が生じるという問題もあった。これらの結果、冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が低下してしまう。
【０００９】
以上の問題は、膨張機のケーシング内圧を高くして膨張機構との圧力差をできるだけ低くすることで抑制することができる。ところが、膨張機のケーシング内の温度が低いまま膨張機のケーシング内圧を高くすると、次のような新たな問題が発生する。膨張機においては、膨張機構からケーシング内へ潤滑油以外にも冷媒も幾分漏れ出る。ここで、ケーシング内圧を高くすると、ケーシング内の冷媒の密度が増大し、膨張機構の回転軸やそれに繋がっている発電機などの回転体の回転抵抗が増大してしまう。つまり、風損が増大するという問題があった。その結果、膨張機による回収動力が減少し、これまた冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が低下する。
【００１０】
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、膨張機と高圧ドーム型の圧縮機とが別体に設けられ、圧縮機の高温高圧の潤滑油を用いて膨張機の膨張機構へ直に供給する冷凍装置において、膨張機における冷媒の熱損失、機械損失および風損を抑制してＣＯＰを向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、圧縮機（20）および膨張機（30）が接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、上記圧縮機（20）は、密閉状の圧縮機ケーシング（24）と、該圧縮機ケーシング（24）に収容され、吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する圧縮機構（21）とを備え、上記圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油を上記圧縮機構（21）へ供給するように構成され、上記膨張機（30）は、密閉状の膨張機ケーシング（34）と、該膨張機ケーシング（34）に収容され、該膨張機ケーシング（34）の外部から直に流入した冷媒を膨張させて該膨張機ケーシング（34）の外部へ直に流出させる膨張機構（31）とを備えた冷凍装置を前提としている。そして、本発明の冷凍装置は、上記圧縮機ケーシング（24）と上記膨張機構（31）との間に接続され、上記圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油が上記膨張機構（31）へ供給される油供給通路（41）と、上記膨張機ケーシング（34）の内圧を規制するための規制手段（42,43,44）とを備えているものである。そして、上記規制手段（42,43,44）は、上記圧縮機（20）の吸入側と上記膨張機ケーシング（34）内とを連通させる連通管（42）と、該連通管（42）に設けられ、該連通管（42）の流路を絞るための絞り機構（43,44）とを備え、上記絞り機構は、開度可変の絞り弁（43）であり、上記膨張機ケーシング（34）の内圧を検出するための圧力センサ（4P）と、上記膨張機ケーシング（34）内の温度を検出するための温度センサ（4T）と、上記圧力センサ（4P）の圧力が上記温度センサ（4T）の温度に相当する飽和圧力よりも低くなるように、上記絞り弁（43）の開度を調節する弁制御手段（130）とを備えているものである。
【００１２】
上記の発明では、圧縮機ケーシング（24）の内部空間が高圧雰囲気となる。つまり、圧縮機（20）がいわゆる高圧ドーム型のものである。したがって、圧縮機ケーシング（24）内の圧力が圧縮機構（21）から吐出された冷媒と等しくなる。膨張機構（31）では、流入した高圧冷媒が膨張し、それにより動力が回収される。圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油は、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。また、圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油は、油供給通路（41）を通じて膨張機構（31）へも供給され、膨張機構（31）の潤滑に利用される。この膨張機構（31）に供給される潤滑油は、圧縮機構（21）から圧縮機ケーシング（24）内に吐出された冷媒とほぼ等しい高温高圧になっている。
【００１３】
ここで、上記の通り膨張機ケーシング（34）の内圧が低くなると、その膨張機ケーシング（34）内と膨張機構（31）に供給された潤滑油との圧力差が増大し、膨張機構（31）から膨張機ケーシング（34）内へ漏れる潤滑油が増加する。そのため、熱損失（熱ロス）が増大する。また、膨張機ケーシング（34）内と膨張機構（31）に供給された潤滑油との圧力差が増大すると、膨張機構（31）内の摺動部の摺動荷重（スラスト荷重）が増大し、機械損失（スラスト損失）が増大する。これらの結果、冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が低下する（図５および図６参照）。
【００１４】
逆に、膨張機ケーシング（34）の内圧が高くなると、その膨張機ケーシング（34）内の冷媒（膨張機構（31）から漏れ出た冷媒）の密度が増大し、膨張機構（31）の出力軸（回転軸）などの回転体の回転抵抗が増大する。これにより、いわゆる風損が増大するため、膨張機構（31）による回収動力が低下し、冷凍サイクルのＣＯＰが低下する（図７参照）。
【００１５】
そこで、この発明では、膨張機ケーシング（34）の内圧を規制手段（42,43,44）によって適切な圧力以下に規制する。つまり、熱損失、スラスト損失および風損の影響を考慮して、ＣＯＰが高くなる圧力領域（例えば、図８において６ＭＰａ以下）に膨張機ケーシング（34）の内圧が規制される。このように、ＣＯＰは、高圧と低圧の間の所定圧力で最大となり、その所定圧力以下では比較的高い値を維持するが、所定圧力を超えると、低領域となる。
【００１６】
さらに、上記の発明では、絞り機構（43,44）がないと、膨張機ケーシング（34）の内圧が圧縮機（20）の吸入圧力（即ち、冷凍サイクルの低圧）と等しくなるが、絞り機構（43,44）を設けることで、膨張機ケーシング（34）の内圧が上述した適切な圧力領域となる。
【００１７】
上記の発明では、絞り弁（43）の開度によって膨張機ケーシング（34）の内圧が変動する。絞り弁（43）の開度が大きくなると、膨張機ケーシング（34）の内圧が低くなるが、圧縮機（20）の吸入圧力（冷凍サイクルの低圧）より低くなることはない。逆に、絞り弁（43）の開度が小さくなると、膨張機ケーシング（34）の内圧が高くなるが、圧縮機構（21）の吐出冷媒の圧力（冷凍サイクルの高圧）より高くなることはない。
【００１８】
上記の発明では、膨張機ケーシング（34）の内圧が膨張機ケーシング（34）内の温度に相当する飽和圧力（温度相当飽和圧力）よりも低くなるため、膨張機構（31）から膨張機ケーシング（34）内に漏れ出た冷媒が凝縮することはない。冷媒が凝縮液化すると、膨張機構（31）の出力軸等の回転抵抗が著しく増大して風損が顕著となるが、これが防止される。つまり、本発明では、膨張機ケーシング（34）内の冷媒が凝縮しない圧力領域に膨張機ケーシング（34）の内圧が規制される。
【００１９】
第２の発明は、圧縮機（20）および膨張機（30）が接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、上記圧縮機（20）は、密閉状の圧縮機ケーシング（24）と、該圧縮機ケーシング（24）に収容され、吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する圧縮機構（21）とを備え、上記圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油を上記圧縮機構（21）へ供給するように構成され、上記膨張機（30）は、密閉状の膨張機ケーシング（34）と、該膨張機ケーシング（34）に収容され、該膨張機ケーシング（34）の外部から直に流入した冷媒を膨張させて該膨張機ケーシング（34）の外部へ直に流出させる膨張機構（31）とを備えた冷凍装置を前提としている。そして、本発明の冷凍装置は、上記圧縮機ケーシング（24）と上記膨張機構（31）との間に接続され、上記圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油が上記膨張機構（31）へ供給される油供給通路（41）と、上記膨張機ケーシング（34）の内圧を規制するための規制手段（42,43,44）とを備えているものである。そして、上記規制手段（42,43,44）は、上記圧縮機（20）の吸入側と上記膨張機ケーシング（34）内とを連通させる連通管（42）と、該連通管（42）に設けられ、該連通管（42）の流路を絞るための絞り機構（43,44）とを備え、上記絞り機構は、開度可変の絞り弁（43）であり、上記膨張機ケーシング（34）の内圧を検出するための圧力センサ（4P）と、上記膨張機ケーシング（34）内の温度を検出するための温度センサ（4T）と、上記温度センサ（4T）の温度が上記圧力センサ（4P）の圧力に相当する飽和温度よりも高くなるように、上記絞り弁（43）の開度を調節する弁制御手段（130）とを備えているものである。
【００２０】
上記の発明では、膨張機ケーシング（34）の温度が膨張機ケーシング（34）内の圧力に相当する飽和温度（圧力相当飽和温度）よりも高くなるため、膨張機構（31）から膨張機ケーシング（34）内に漏れ出た冷媒が凝縮することはない。冷媒が凝縮液化すると、膨張機構（31）の出力軸等の回転抵抗が著しく増大して風損が顕著となるが、これが防止される。つまり、本発明では、圧力相当飽和温度が膨張機ケーシング（34）内の実際の温度よりも低くなるように、膨張機ケーシング（34）の内圧が規制される。
【００２１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記連通管は、上記膨張機構（31）から漏出して上記膨張機ケーシング（34）内に溜まった潤滑油に連通し、該潤滑油を上記圧縮機（20）へ戻すための油戻し通路（42）を構成しているものである。
【００２２】
上記の発明では、膨張機構（31）から膨張機ケーシング（34）内に漏れ出た潤滑油が油戻し通路（42）を通じて圧縮機（20）の吸入側へ流入し、低圧冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸入される。圧縮機構（21）へ吸入された潤滑油は、圧縮された冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出される。つまり、本発明では、連通管を油戻し機構として利用している。
【００２３】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記温度センサ（4T）は、上記油戻し通路（42）の上記絞り弁（43）の上流側に設けられ、上記油戻し通路（42）を流れる潤滑油の温度を上記膨張機ケーシング（34）内の温度として検出するように構成されているものである。
【００２４】
上記の発明では、膨張機ケーシング（34）内の温度として油戻し通路（42）の潤滑油の温度が代用される。
【００２５】
第５の発明は、圧縮機（20）および膨張機（30）が接続され、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、上記圧縮機（20）は、密閉状の圧縮機ケーシング（24）と、該圧縮機ケーシング（24）に収容され、吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機ケーシング（24）内へ吐出する圧縮機構（21）とを備え、上記圧縮機ケーシング（24）内に貯留された潤滑油を上記圧縮機構（21）へ供給するように構成され、上記膨張機（30）は、密閉状の膨張機ケーシング（34）と、該膨張機ケーシング（34）に収容され、該膨張機ケーシング（34）の外部から直に流入した冷媒を膨張させて該膨張機ケーシング（34）の外部へ直に流出させる膨張機構（31）とを備えた冷凍装置を前提としている。そして、本発明の冷凍装置は、上記圧縮機ケーシング（24）と上記膨張機構（31）との間に接続され、上記圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油が上記膨張機構（31）へ供給される油供給通路（41）と、上記膨張機ケーシング（34）の内圧を規制するための規制手段（42,43,44）とを備えているものである。そして、上記規制手段（42,43,44）は、上記圧縮機（20）の吸入側と上記膨張機ケーシング（34）内とを連通させる連通管（42）と、該連通管（42）に設けられ、該連通管（42）の流路を絞るための絞り機構（43,44）とを備え、絞り機構（44）は、上記膨張機ケーシング（34）の内圧が上記冷凍サイクルの高圧と低圧の間の所定値以下となるように、一定の絞り度に固定されているものである。
【００２６】
上記の発明では、キャピラリチューブ等の絞り度が一定に固定された絞り機構（44）によって膨張機ケーシング（34）の内圧が上述した適切な圧力領域となる。つまり、絞り機構（44）の絞り度は、運転条件が変化しても、例えば膨張機ケーシング（34）内の冷媒が凝縮しない圧力領域に膨張機ケーシング（34）の内圧が規制されるように、設定されている。
【００２７】
第６の発明は、上記第５の発明において、上記連通管は、上記膨張機構（31）から漏出して上記膨張機ケーシング（34）内に溜まった潤滑油に連通し、該潤滑油を上記圧縮機（20）へ戻すための油戻し通路（42）を構成しているものである。
【００２８】
上記の発明では、膨張機構（31）から膨張機ケーシング（34）内に漏れ出た潤滑油が油戻し通路（42）を通じて圧縮機（20）の吸入側へ流入し、低圧冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸入される。圧縮機構（21）へ吸入された潤滑油は、圧縮された冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出される。つまり、本発明では、連通管を油戻し機構として利用している。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、規制手段（42,43,44）によって膨張機ケーシング（34）の内圧を熱損失、スラスト損失および風損の影響を考慮した圧力に規制することができる。これにより、高いＣＯＰを得ることができる。
【００３０】
さらに、本発明によれば、圧縮機（20）の吸入側と膨張機ケーシング（34）内とを連通させる連通管（42）を設けると共に、該連通管（42）に絞り機構（43,44）を設けるようにした。したがって、簡易に膨張機ケーシング（34）の内圧を高圧と低圧との間の適切な圧力に調整することができる。
【００３１】
また、第１および第２の発明によれば、絞り弁（43）の開度を調節するだけで、容易に膨張機ケーシング（34）の内圧を適切な値に調節することができる。
【００３２】
また、第１および第２の発明によれば、膨張機ケーシング（34）内の冷媒が凝縮しない圧力領域に膨張機ケーシング（34）の内圧を規制するようにした。したがって、冷媒が凝縮液化することによる風損の著しい増大を防止することができる。よって、確実に高いＣＯＰを得ることができる。
【００３３】
また、第３および第６の発明によれば、膨張機ケーシング（34）内に溜まった潤滑油が油戻し通路（42）を通って圧縮機（20）へと戻される。圧縮機構（21）の吸入側は、冷媒回路（11）内で最も低圧となる部分である。つまり、この発明では、潤滑油が溜まり込む膨張機ケーシング（34）の内部空間と潤滑油の戻し先との間に確実に圧力差ができる。したがって、膨張機ケーシング（34）内に溜まった潤滑油を確実に圧縮機（20）へ送り返すことができ、圧縮機ケーシング（24）内の潤滑油の貯留量を確保することができる。その結果、圧縮機構（21）や膨張機構（31）の潤滑不良を確実に防止することができる。
【００３４】
また、第４の発明によれば、膨張機ケーシング（34）内の温度を容易に且つ正確に検出することができる。膨張機ケーシング（34）内において、冷媒が二相状態になっていると、その温度を計測するのが困難となるが、本発明では容易に膨張機ケーシング（34）内の温度を把握することができる。これにより、確実に膨張機ケーシング（34）内の圧力規制（圧力制御）を行うことができる。その結果、確実に高いＣＯＰを得ることができる。
【００３５】
また、第５の発明によれば、一定の絞り度に固定された絞り機構（44）によって膨張機ケーシング（34）の内圧を規制するようにしたので、温度センサや弁制御が不要となり、冷凍装置（10）を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１に係る空調機の構成を示す冷媒回路図である。
【図２】実施形態１に係る膨張機の要部を示す概略の縦断面図である。
【図３】実施形態１に係る膨張機構の要部拡大図である。
【図４】実施形態１に係る膨張機構の回転角９０°毎の状態を示す概略の横断面図である。
【図５】膨張機ドーム内圧力と熱損失との関係を示すグラフである。
【図６】膨張機ドーム内圧力とスラスト損失との関係を示すグラフである。
【図７】膨張機ドーム内圧力と風損失との関係を示すグラフである。
【図８】膨張機ドーム内圧力とＣＯＰとの関係を示すグラフである。
【図９】コントローラの制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態２に係る空調機の構成を示す冷媒回路図である。
【図１１】実施形態３に係る空調機の構成を示す冷媒回路図である。
【図１２】実施形態４に係る空調機の構成を示す冷媒回路図である。
【図１３】実施形態５に係る膨張機の要部を示す概略の縦断面図である。
【図１４】実施形態５に係る膨張機構の回転角９０°毎の状態を示す概略の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。なお、以下の実施形態は、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。
【００３８】
《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、本発明に係る冷凍装置によって構成された空調機（10）である。
【００３９】
〈空調機の全体構成〉
図１に示すように、本実施形態の空調機（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１四方切換弁（12）と、第２四方切換弁（13）とが接続されている。冷媒回路（11）には、ＨＦＣ系の冷媒が充填されている。また、冷媒回路（11）には、給油用配管（41）と、油戻し用配管（42）と、冷却用熱交換器（46）とが設けられている。
【００４０】
上記冷媒回路（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１四方切換弁（12）の第１のポートに接続され、その吸入管（25）が第１四方切換弁（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２四方切換弁（13）の第１のポートに接続され、その流入管（35）が第２四方切換弁（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１四方切換弁（12）の第３のポートに接続され、その他端が第２四方切換弁（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２四方切換弁（13）の第３のポートに接続され、その他端が第１四方切換弁（12）の第４のポートに接続されている。この冷媒回路（11）では、圧縮機（20）の吸入管（25）と第１四方切換弁（12）の第２のポートとを繋ぐ配管が吸入側配管（16）を構成している。
【００４１】
上記室外熱交換器（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。第１四方切換弁（12）と第２四方切換弁（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２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。
【００４２】
上記圧縮機（20）は、いわゆる高圧ドームタイプの全密閉型圧縮機である。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、圧縮機構（21）と電動機（23）と駆動軸（22）とが収容されている。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。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。駆動軸（22）は、上下方向へ延びる姿勢で配置され、圧縮機構（21）と電動機（23）を連結している。
【００４３】
上記圧縮機ケーシング（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）へ直に接続されている。吐出管（26）は、圧縮機ケーシング（24）の頂部を貫通しており、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。
【００４４】
上記圧縮機ケーシング（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。本実施形態では、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）が冷凍機油として用いられる。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。圧縮機ケーシング（24）内の冷凍機油は、駆動軸（22）の給油通路を通じて圧縮機構（21）へ供給される。
【００４５】
上記膨張機（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）の内部には、膨張機構（31）と発電機（33）と出力軸（32）とが収容されている。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。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。出力軸（32）は、上下方向へ延びる姿勢で配置され、膨張機構（31）と発電機（33）を連結している。
【００４６】
上記膨張機ケーシング（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、何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）へ直に接続されている。流出管（36）は、その始端が膨張機構（31）へ直に接続されている。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。
【００４７】
上記給油用配管（41）は、その始端が圧縮機（20）に接続され、その終端が膨張機（30）に接続されている。具体的に、給油用配管（41）の始端部は、圧縮機ケーシング（24）の底部を貫通し、圧縮機ケーシング（24）の内部空間に開口している。この給油用配管（41）の始端部は、圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油に浸かった状態となっており、駆動軸（22）の下端と概ね同じ高さに開口している。一方、給油用配管（41）の終端部は、膨張機ケーシング（34）内の膨張機構（31）に直に接続されている。膨張機構（31）に対する給油用配管（41）の接続位置については後述する。この給油用配管（41）は、油供給通路を構成している。圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油は、給油用配管（41）を通って膨張機構（31）へ供給される。
【００４８】
上記冷却用熱交換器（46）は、給油用配管（41）と吸入側配管（16）とに接続されている。この冷却用熱交換器（46）は、給油用配管（41）を流れる冷凍機油と、吸入側配管（16）を流れる冷媒とを熱交換させる。
【００４９】
上記油戻し用配管（42）は、その始端が膨張機（30）に接続され、その終端が吸入側配管（16）に接続されている。具体的に、油戻し用配管（42）の始端部は、膨張機ケーシング（34）の底部を貫通し、膨張機ケーシング（34）の内部空間に開口している。この油戻し用配管（42）の始端部は、膨張機ケーシング（34）の底面付近に開口している。一方、油戻し用配管（42）の終端部は、吸入側配管（16）における冷却用熱交換器（46）の下流側に接続されている。膨張機（30）では、膨張機構（31）から漏れ出た冷凍機油が膨張機ケーシング（34）内に溜まり込む。この膨張機ケーシング（34）内に溜まった冷凍機油は、油戻し用配管（42）を通って吸入側配管（16）へ導入され、吸入側配管（16）を流れる冷媒と共に圧縮機構（21）へ吸入される。なお、油戻し用配管（42）は、本発明に係る油戻し通路（連通管）を構成している。
【００５０】
そして、本発明の特徴として、上記油戻し用配管（42）には絞り弁（43）が設けられている。この絞り弁（43）は、開度可変の電動弁であり、絞り機構を構成している。つまり、絞り弁（43）は、油戻し用配管（42）を流れる冷凍機油の流量を絞ることにより減圧するものである。本実施形態では、油戻し用配管（42）および絞り弁（43）が本発明に係る規制手段を構成している。
【００５１】
また、上記油戻し用配管（42）における絞り弁（43）の上流側には、圧力センサ（4P）と温度センサ（4T）が設けられている。圧力センサ（4P）は、油戻し用配管（42）を流れる冷凍機油の圧力を検出する圧力検出手段を構成している。温度センサ（4T）は、油戻し用配管（42）を流れる冷凍機油の温度を検出する温度検出手段を構成している。圧力センサ（4P）の検出圧力は、膨張機ケーシング（34）内の圧力とほぼ同じとなるため、そのケーシング（34）内の圧力として代用する。温度センサ（4T）の検出温度は、膨張機ケーシング（34）内の温度とほぼ同じ温度であるため、そのケーシング（34）内の温度として代用する。
【００５２】
また、上記空調機（10）は、弁制御手段であるコントローラ（130）を備えている。コントローラ（130）は、絞り弁（43）の開度を調節して、膨張機ケーシング（34）内の圧力を制御するように構成されている。コントローラ（130）には、圧力センサ（4P）および温度センサ（4T）の各検出値が入力される。そして、コントローラ（130）は、入力された各検出値に基づいて、ドーム内圧力が所定の中間圧力（冷媒回路（11）における高圧と低圧の間の所定圧力）以下となるように、絞り弁（43）を制御する。このコントローラ（130）の詳細な制御動作については後述する。
【００５３】
〈膨張機の構成〉
上記膨張機（30）の構成について、図２〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００５４】
図２に示すように、出力軸（32）の上端部には、２つの偏心部（79,89）が形成されている。２つの偏心部（79,89）は、出力軸（32）の主軸部（38）よりも大径に形成されており、下側のものが第１偏心部（79）を、上側のものが第２偏心部（89）をそれぞれ構成している。第１偏心部（79）と第２偏心部（89）とは、何れも同じ方向へ偏心している。第２偏心部（89）の外径は、第１偏心部（79）の外径よりも大きくなっている。主軸部（38）の軸心に対する偏心量は、第２偏心部（89）の方が第１偏心部（79）よりも大きくなっている。
【００５５】
上記出力軸（32）には、給油通路（90）が形成されている。給油通路（90）は、出力軸（32）の軸心に沿って延びている。給油通路（90）の一端は、出力軸（32）の上端面に開口している。給油通路（90）の他端は、直角に屈曲して出力軸（32）の径方向へ延びており、出力軸（32）のうち第１偏心部（79）から幾分下がった部分の外周面に開口している。給油通路（90）には、出力軸（32）の径方向へ延びる分岐通路（91,92）が２つ形成されている。第１分岐通路（91）は、第１偏心部（79）の外周面に開口している。第２分岐通路（92）は、第２偏心部（89）の外周面に開口している。
【００５６】
上記膨張機構（31）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械で構成されている。この膨張機構（31）には、対になったシリンダ（71,81）およびピストン（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、中間プレート（63）と、リアヘッド（62）とが設けられている。
【００５７】
上記膨張機構（31）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）、上部プレート（65）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。
【００５８】
上記出力軸（32）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）を貫通している。また、出力軸（32）は、その第１偏心部（79）が第１シリンダ（71）内に位置し、その第２偏心部（89）が第２シリンダ（81）内に位置している。
【００５９】
図３および図４にも示すように、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および第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。第１ピストン（75）の内径は第１偏心部（79）の外径と、第２ピストン（85）の内径は第２偏心部（89）の外径とそれぞれ概ね等しくなっている。そして、第１ピストン（75）には第１偏心部（79）が、第２ピストン（85）には第２偏心部（89）がそれぞれ貫通している。
【００６０】
上記第１ピストン（75）は、その外周面が第１シリンダ（71）の内周面に、一方の端面がフロントヘッド（61）に、他方の端面が中間プレート（63）にそれぞれ摺接している。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。一方、上記第２ピストン（85）は、その外周面が第２シリンダ（81）の内周面に、一方の端面がリアヘッド（62）に、他方の端面が中間プレート（63）にそれぞれ摺接している。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。
【００６１】
上記第１および第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。第１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。
【００６２】
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る。各ブッシュ（77,87）は、その内側面がブレード（76,86）と摺接し、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。
【００６３】
上記第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。
【００６４】
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偏心部（79）と第２偏心部（89）とは、主軸部（38）（44）の軸心に対して同じ方向へ偏心している。したがって、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になるのと同時に、第２ブレード（86）が第２シリンダ（81）の外側へ最も退いた状態になる。
【００６５】
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，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（67）は、第１高圧室（73）と連通可能となっている。図示しないが、流入ポート（67）には、流入管（35）が接続されている。
【００６６】
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，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（68）は、第２低圧室（84）と連通可能となっている。図示しないが、流出ポート（68）には、流出管（36）が接続されている。
【００６７】
上記中間プレート（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。そして、図２に示すように、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。
【００６８】
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）を構成している。
【００６９】
上記フロントヘッド（61）は、その中央部が下方へ突出した形状となっている。また、フロントヘッド（61）の中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に出力軸（32）が挿通されている。フロントヘッド（61）は、出力軸（32）における第１偏心部（79）の下側の部分を支持する滑り軸受を構成している。フロントヘッド（61）では、出力軸（32）の主軸部（38）が挿通される貫通孔の下部に、円周溝が形成されている。この円周溝は、出力軸（32）の外周面に開口する給油通路（90）の端部と対向する位置に形成されており、下側油溜め室（102）を構成している。
【００７０】
上記リアヘッド（62）の中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に出力軸（32）の主軸部（38）が挿通されている。リアヘッド（62）は、出力軸（32）における第２偏心部（89）の上側の部分を支持する滑り軸受を構成している。
【００７１】
上記上部プレート（65）は、やや厚肉の円板状に形成されており、リアヘッド（62）の上に載置されている。上部プレート（65）では、その下面の中央部に円形の凹陥部が形成されている。上部プレート（65）は、その凹陥部が出力軸（32）の上端面と対面する位置に設けられる。上部プレート（65）には、給油用配管（41）の終端が接続されている。給油用配管（41）の終端は、上部プレート（65）を上方から下方へ向かって貫通して凹陥部に開口している。上部プレート（65）の凹陥部は、給油用配管（41）から供給された冷凍機油を溜めるための上側油溜め室（101）を構成している。また、上部プレート（65）では、その下面に凹溝（103）が形成されている。凹溝（103）は、上側油溜め室（101）の周縁から上部プレート（65）の外周方向へ延びている。
【００７２】
上記膨張機構（31）では、リアヘッド（62）に第１油通路（111）が形成され、中間プレート（63）に第２油通路（112）が形成され、フロントヘッド（61）に第３油通路（113）が形成されている。第１油通路（111）は、リアヘッド（62）を厚み方向へ貫通し、凹溝（103）の終端を第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）と連通させている。第２油通路（112）は、中間プレート（63）を厚み方向へ貫通し、第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）を第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）と連通させている。フロントヘッド（61）において、第３油通路（113）の一端は、フロントヘッド（61）の上面のうち第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）に臨む部分に開口している。また、フロントヘッド（61）において、第３油通路（113）の他端は、出力軸（32）が挿通される貫通孔の内周面に開口している。
【００７３】
以上のように構成された本実施形態の膨張機構（31）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。
【００７４】
−運転動作−
上記空調機（10）の動作について説明する。
【００７５】
〈冷房運転および暖房運転の動作〉
先ず、冷房運転時には、第１四方切換弁（12）および第２四方切換弁（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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）から送出された低圧冷媒は、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。
【００７８】
次に、暖房運転時には、第１四方切換弁（12）および第２四方切換弁（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。
【００７９】
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。
【００８０】
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）から送出された低圧冷媒は、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。
【００８１】
〈膨張機構の動作〉
膨張機構（31）の動作について、図４を参照しながら説明する。
【００８２】
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。回転角が０°の状態から出力軸（32）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（67）の開口部を通過し、流入ポート（67）から第１高圧室（73）へ高圧冷媒が流入し始める。その後、出力軸（32）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、出力軸（32）の回転角が３６０°に達するまで続く。
【００８３】
次に、膨張機構（31）において冷媒が膨張する過程について説明する。回転角が０°の状態から出力軸（32）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、出力軸（32）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、出力軸（32）の回転角が３６０°に達する直前まで続く。そして、膨張室（66）の容積が増加する過程で膨張室（66）内の冷媒が膨張し、この冷媒の膨張によって出力軸（32）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。
【００８４】
続いて、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。第２低圧室（84）は、出力軸（32）の回転角が０°の時点から流出ポート（68）に連通し始める。つまり、第２低圧室（84）から流出ポート（68）へと冷媒が流出し始める。その後、出力軸（32）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。
【００８５】
〈圧縮機および膨張機の潤滑動作〉
圧縮機（20）と膨張機（30）を冷凍機油により潤滑する動作について説明する。
【００８６】
圧縮機（20）では、圧縮機ケーシング（24）の内圧が、圧縮機構（21）から吐出された冷媒の圧力とほぼ同じになっている。このため、圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油の圧力も、圧縮機構（21）から吐出された冷媒の圧力とほぼ同じになっている。一方、圧縮機構（21）は、吸入管（25）から低圧冷媒を吸入する。したがって、圧縮機構（21）には、圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも低圧となる部分が存在する。このため、圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油は、駆動軸（22）内の給油通路を通って圧縮機構（21）へ流入し、圧縮機構（21）の潤滑に利用される。圧縮機構（21）へ供給された冷凍機油は、圧縮された冷媒と共に圧縮機ケーシング（24）内へ吐出され、再び圧縮機ケーシング（24）の底部へ戻ってくる。
【００８７】
冷媒回路（11）を循環する冷媒の圧力は、圧縮機（20）から膨張機（30）へ至るまでの間に幾分低下する。このため、膨張機構（31）を通過する冷媒の圧力は、必然的に圧縮機ケーシング（24）の内圧よりも低くなる。このため、圧縮機ケーシング（24）の底に溜まった冷凍機油は、給油用配管（41）を通って膨張機構（31）へ流入する。その際、給油用配管（41）へ流入した冷凍機油は、冷却用熱交換器（46）で吸入側配管（16）内の冷媒と熱交換して冷却され、その後に膨張機構（31）へ流入する。
【００８８】
膨張機構（31）に流入した冷凍機油は、膨張機構（31）の潤滑に利用される。その後、この冷凍機油は、その一部は膨張機構（31）から漏れ出て膨張機ケーシング（34）の底に溜まり、残りは膨張後の冷媒と共に膨張機（30）から流出する。
【００８９】
具体的に、膨張機構（31）では、給油用配管（41）を通じて供給された冷凍機油が上側油溜め室（101）へ導入される。上側油溜め室（101）へ流入した冷凍機油は、出力軸（32）の給油通路（90）と、出力軸（32）とリアヘッド（62）の摺動部分と、凹溝（103）とに分配される。
【００９０】
出力軸（32）の給油通路（90）へ流入した冷凍機油は、その一部が各分岐通路（91,92）を通じて偏心部（79,89）とピストン（75,85）の摺動部分に供給され、残りが下側油溜め室（102）へ流入する。下側油溜め室（102）へ流入した冷凍機油は、出力軸（32）とフロントヘッド（61）の摺動部分へ供給される。
【００９１】
凹溝（103）へ流入した冷凍機油は、第１油通路（111）を通って第２シリンダ（81）のブッシュ孔（88）へ流入する。このブッシュ孔（88）へ流入した冷凍機油は、その一部が、第２シリンダ（81）とブッシュ（87）の摺動部分や、第２ブレード（86）とブッシュ（87）の摺動部分へ供給される。ブッシュ孔（88）へ流入した冷凍機油の残りは、第２油通路（112）を通って第１シリンダ（71）のブッシュ孔（78）へ流入する。このブッシュ孔（78）へ流入した冷凍機油は、その一部が、第１シリンダ（71）とブッシュ（77）の摺動部分や、第１ブレード（76）とブッシュ（77）の摺動部分へ供給される。ブッシュ孔（78）へ流入した冷凍機油の残りは、第３油通路（113）を通じてフロントヘッド（61）と出力軸（32）の隙間へ供給される。以上により、膨張機構（31）が冷凍機油によって潤滑される。
【００９２】
冷媒と共に膨張機（30）から流出した冷凍機油は、冷媒と共に冷媒回路（11）内を流れて圧縮機（20）へ吸入される。一方、膨張機ケーシング（34）の底に溜まった冷凍機油は、油戻し用配管（42）を通って吸入側配管（16）へ流入し、冷媒と共に圧縮機（20）へ吸入される。ここで、吸入側配管（16）を流れる冷媒の圧力は、冷媒回路（11）内で最も低くなっている。このため、膨張機ケーシング（34）内の冷凍機油は、油戻し用配管（42）を流れて吸入側配管（16）に流入する。圧縮機（20）の圧縮機構（21）へ冷媒と共に吸入された冷凍機油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機構（21）から圧縮機ケーシング（24）の内部空間へ吐出され、その後に圧縮機ケーシング（24）の底部へと流れ落ちてゆく。
【００９３】
〈コントローラの制御動作〉
コントローラ（130）による膨張機ケーシング（34）の内圧（以下、膨張機ドーム内圧力または単にドーム内圧力という。）の制御動作について説明する。
【００９４】
先ず、図５に示すように、ドーム内圧力が低くなるに従って、膨張機構（31）における冷媒の熱損失が増大し冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が低下する。逆に、ドーム内圧力が高くなるに従って、膨張機構（31）における冷媒の熱損失が低下しＣＯＰが向上する。つまり、給油用配管（41）を通じて膨張機構（31）に供給される冷凍機油とドーム内圧力との圧力差が大きくなるに従って、膨張機構（31）から膨張機ケーシング（34）内へ漏れ出る冷凍機油の量が増大し、その分熱損失（熱ロス）が増大する。
【００９５】
また、図６に示すように、ドーム内圧力が低くなるに従って、膨張機構（31）におけるスラスト損失が増大し冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が低下する。逆に、ドーム内圧力が高くなるに従って、膨張機構（31）におけるスラスト損失が低下しＣＯＰが向上する。つまり、給油用配管（41）を通じて膨張機構（31）に供給される冷凍機油とドーム内圧力との圧力差が大きくなるに従って、膨張機構（31）における各摺動部の摺動荷重（スラスト荷重）が増大し、それによりスラスト損失（機械損失）が増大する。
【００９６】
一方、図７に示すように、ドーム内圧力が低くなるに従って、膨張機（30）における風損が低下し冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が向上する。逆に、ドーム内圧力が高くなるに従って、膨張機（30）における風損が増大しＣＯＰが低下する。さらに、所定の中間圧力（図７では、６ＭＰａ）以下になると、風損が急激に低下する。この所定の中間圧力は、膨張機構（31）から膨張機ケーシング（34）内へ漏れ出た冷媒の凝縮する圧力である。つまり、この中間圧力以上になると、冷媒が凝縮液化する。このように、膨張機（30）では、ドーム内圧力が高くなると膨張機ケーシング（34）内の冷媒の密度が高くなり、膨張機構（31）の出力軸（32）や発電機（33）の回転抵抗が増大する。これにより、風損が増大する。特に、ドーム内圧力がさらに高くなり、冷媒が凝縮液化すると、出力軸（32）や発電機（33）の回転抵抗が著しく増大し、風損が顕著となる。
【００９７】
そして、図８に示すように、上述した熱損失、スラスト損失および風損による影響を全て考慮したＣＯＰは、ドーム内圧力が所定の中間圧力（図８では、６ＭＰａ）で最高となる。そして、その所定の中間圧力以下ではＣＯＰが比較的高い値で推移し、所定の中間圧力（６ＭＰａ）を超えるとＣＯＰが急激に低下する。また、所定の中間圧力より高い圧力領域（即ち、約６．１ＭＰａ以上の領域）では、ＣＯＰが比較的低い値で推移する。
【００９８】
本実施形態のコントローラ（130）は、図９に示すフローチャートに基づいて制御動作を行う。
【００９９】
先ず、ステップＳＴ１において、圧力センサ（4P）によってドーム内圧力（即ち、油戻し用配管（42）の冷凍機油の圧力）が検出され、コントローラ（130）に入力される。続いて、ステップＳＴ２では、コントローラ（130）において入力された圧力に相当する飽和温度（即ち、圧力相当飽和温度）が算出される。
【０１００】
次に、ステップＳＴ３に移行し、コントローラ（130）において、温度センサ（4T）によって検出された油戻し用配管（42）の冷凍機油の温度（即ち、膨張機ケーシング（34）内の温度であり、以下、ドーム内温度という。）と圧力相当飽和温度とが大小比較される。そして、ステップＳＴ４において、ドーム内温度が圧力相当飽和温度よりも高くなるようにコントローラ（130）が絞り弁（43）の開度を調節する。具体的に、ステップＳＴ３においてドーム内温度が圧力相当飽和温度よりも低いと判定されると、圧力相当飽和温度を低下させるために、絞り弁（43）の開度が大きくなる。そうすると、ドーム内圧力が低下し、その圧力相当飽和温度が低下する。つまり、ドーム内圧力が所定の中間圧力（例えば、６ＭＰａ）以下となる。これにより、冷凍装置（10）のＣＯＰを高くすることができる。なお、ステップＳＴ３においてドーム内温度が圧力相当飽和温度よりも高いと判定されると、ステップＳＴ４では絞り弁（43）の開度はそのままで維持される。
【０１０１】
このように、コントローラ（130）は、ドーム内圧力に相当する飽和温度よりも実際のドーム内温度が高くなるように、ドーム内圧力を規制するようにしている。言い換えれば、コントローラ（130）は、ドーム内圧力を実際のドーム内温度に相当する飽和圧力よりも低下させるように絞り弁（43）の開度調節を行う。
【０１０２】
なお、本実施形態では、ドーム内圧力を所定の中間圧力以下ではなく、所定の中間圧力（図８では、６ＭＰａ）そのものにするように、絞り弁（43）の開度調節を行うようにしてもよい。その場合、図８に示すように、最高のＣＯＰを得ることができる。
【０１０３】
−実施形態１の効果−
本実施形態によれば、ドーム内圧力（膨張機ケーシング（34）の内圧）を所定の中間圧力以下に規制するようにした。つまり、ドーム内圧力を冷媒が凝縮しない圧力領域となるように規制した。したがって、熱損失、スラスト損失および風損の影響を抑えて、高いＣＯＰを得ることができる。
【０１０４】
また、本実施形態によれば、膨張機ケーシング（34）内と圧縮機（20）の吸入側とを連通させる油戻し用配管（42）を設け、該油戻し用配管（42）に設けた絞り弁（43）の開度調節によってドーム内圧力を調整するようにした。したがって、簡易な構成により、容易にドーム内圧力を所定の中間圧力に規制することができる。
【０１０５】
また、圧力センサ（4P）および温度センサ（4T）を設けて、ドーム内圧力に相当する飽和温度よりも実際のドーム内温度（膨張機ケーシング（34）内の温度）が高くなるようにドーム内圧力を調節するようにした。したがって、確実にドーム内圧力を冷媒が凝縮しない圧力領域とすることができる。その結果、確実に高いＣＯＰを得ることができる。
【０１０６】
また、温度センサ（4T）を油戻し用配管（42）の絞り弁（43）の上流側に設けて冷凍機油の温度を検出し、その検出温度をドーム内温度として代用するようにした。したがって、確実に且つ正確にドーム内温度を把握することができる。その結果、確実にドーム内圧力を調整することができる。よって、冷凍装置（10）の信頼性が向上する。
【０１０７】
また、冷媒回路（11）内に存在する冷凍機油の量は一定であるため、膨張機ケーシング（34）内に溜まった冷凍機油の量が増えると、その分だけ圧縮機ケーシング（24）における冷凍機油の貯留量が減ることになり、圧縮機構（21）や膨張機構（31）へ冷凍機油が充分に供給されなくなるおそれがある。それに対し、本実施形態では、膨張機ケーシング（34）内の冷凍機油が油戻し用配管（42）を通じて圧縮機構（21）へ送り返される。したがって、圧縮機ケーシング（24）における冷凍機油の貯留量を充分に確保することができ、圧縮機構（21）や膨張機構（31）へ冷凍機油を確実に供給することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、膨張機ケーシング（34）内に溜まった冷凍機油が吸入側配管（16）へ送られる。圧縮機構（21）の吸入管（25）に接続する吸入側配管（16）は、冷媒回路（11）内で最も低圧となる部分である。つまり、冷凍機油が溜まり込む膨張機ケーシング（34）の内部空間と冷凍機油の戻し先との間に確実に圧力差ができる。したがって、膨張機ケーシング（34）内に溜まった冷凍機油を確実に圧縮機（20）へ送り返すことができ、圧縮機ケーシング（24）内の冷凍機油の貯留量を確保することができる。
【０１０９】
また、本実施形態では、油戻し用配管（42）に絞り弁（43）を設けてドーム内圧力を調整するようにした。つまり、ドーム内圧力の規制手段として油戻し用配管（42）を利用するようにした。したがって、冷媒回路（11）を簡素化することができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、圧縮機ケーシング（24）から流出して給油用配管（41）を流れる冷凍機油を、冷却用熱交換器（46）で冷却してから膨張機構（31）へ供給している。このため、圧縮機ケーシング（24）内に貯留された冷凍機油をそのまま膨張機構（31）へ導入する場合に比べ、給油用配管（41）を通じて供給された冷凍機油から膨張機構（31）を通過する冷媒へ侵入する熱量を削減することができる。したがって、本実施形態によれば、膨張機構（31）を通過する冷媒のエンタルピを低く抑えることができ、熱損失を抑制することができる。その結果、空調機（10）の冷房能力や暖房能力の低下を抑制することができる。
【０１１１】
特に、本実施形態では、圧縮機構（21）へ吸入される冷媒（即ち、冷媒回路（11）内を循環する冷媒のうちで最も低温の冷媒）と給油用配管（41）を流れる冷凍機油とを、冷却用熱交換器（46）において互いに熱交換させている。したがって、本実施形態によれば、給油用配管（41）を通じて膨張機構（31）へ導入される冷凍機油の温度を確実に低下させることができ、空調機（10）の能力低下を一層確実に抑えることができる。
【０１１２】
−実施形態１の変形例−
本変形例は、上記実施形態１において冷媒に二酸化炭素（ＣＯ２）を用いたものである。この場合、冷媒回路（11）で行われる冷凍サイクルは、その高圧が二酸化炭素の臨界圧力（７．４ＭＰａ）よりも高い値に設定されている。したがって、圧縮機構（21）において冷媒がその臨界圧力よりも高い圧力まで圧縮される。
【０１１３】
本変形例のコントローラ（130）は、ドーム内圧力が臨界圧力よりも幾分低い７．０ＭＰａ以下となるように、絞り弁（43）の開度調節を行う。
【０１１４】
上記膨張機ケーシング（34）内において、温度が臨界温度（約３０℃）以上で、圧力が臨界圧力以下になると、基本的に二酸化炭素はガス状態となる。ところが、臨界圧力付近では、二酸化炭素の密度が比較的高いため、その臨界圧力よりも幾分低い圧力（７．０ＭＰａ）以下とすることで、確実に二酸化炭素がガス状態となり、その密度が比較的低くなる。これにより、膨張機（30）における風損を確実に抑えることができる。よって、高いＣＯＰを得ることができる。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。
【０１１５】
《実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。図１０に示すように、本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態１において絞り弁（43）をキャピラリチューブ（44）に代えて、圧力センサ（4P）および温度センサ（4T）を省略したものである。
【０１１６】
このキャピラリチューブ（44）は、一定の絞り度に固定された絞り機構を構成している。キャピラリチューブ（44）は、常に、ドーム内圧力が上記実施形態１と同様の所定の中間圧力以下となるように、絞り度が設定されている。つまり、運転条件が変化しても、膨張機ケーシング（34）内の冷媒が凝縮しない圧力領域にドーム内圧力が規制される。これにより、熱損失、スラスト損失および風損を抑えて、高いＣＯＰを得ることができる。このように、キャピラリチューブ（44）によってドーム内圧力を適切な圧力領域にすることができるため、温度センサや弁制御が不要となり、冷凍装置（10）を簡易化することができる。
【０１１７】
なお、本実施形態では、キャピラリチューブ（44）に限らず、絞り度が一定に固定された他の絞り機構を用いてもよいことは勿論である。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。
【０１１８】
《実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。図１１に示すように、本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態１において、給油用配管（41）と油戻し用配管（42）に接続される冷却用熱交換器（47）を追加で設けたものである。この冷却用熱交換器（47）は、給油用配管（41）を流れる冷凍機油と、油戻し用配管（42）を流れる冷凍機油とを熱交換させるものである。なお、冷却用熱交換器（47）は油戻し用配管（42）における絞り弁（43）の下流側に接続されている。
【０１１９】
膨張機構（31）を通過する冷媒の温度は０℃〜３０℃程度である。このため、この膨張機構（31）から漏れ出て膨張機ケーシング（34）内に溜まる冷凍機油の温度は、膨張機構（31）を通過する冷媒の温度と同程度の比較的低い値となる。冷却用熱交換器（47）では、圧縮機ケーシング（24）から流出して給油用配管（41）を流れる比較的高温の冷凍機油が、膨張機ケーシング（34）から流出して油戻し用配管（42）を流れる比較的低温の冷凍機油と熱交換する。これにより、給油用配管（41）を流れる冷凍機油が冷却される。
【０１２０】
このように、給油用配管（41）を流れる冷凍機油は、２つの冷却用熱交換器（46,47）で順に冷却される。したがって、給油用配管（41）を通じて膨張機構（31）へ導入される冷凍機油の温度を一層低くすることができ、空調機（10）の能力低下を一層確実に抑えることが可能となる。なお、その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。
【０１２１】
《実施形態４》
本発明の実施形態４について説明する。図１２に示すように、本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態１において、給油用配管（41）の冷凍機油を室外空気と熱交換させる冷却用熱交換器（48）を追加で設けたものである。なお、給油用配管（41）において、この冷却用熱交換器（48）は、給油用配管（41）と吸入側配管（16）に接続する冷却用熱交換器（46）の上流側に配置される。
【０１２２】
圧縮機構（21）から吐出された直後の冷媒の温度は８０℃程度であるため、圧縮機ケーシング（24）内に貯留された冷凍機油の温度もそれと同程度となる。一方、室外空気の温度は、夏季でも３０℃〜４０℃程度であるのが通常であり、５０℃を超えることは殆ど無い。つまり、給油用配管（41）を流れる冷凍機油は、室外空気よりも高温となる。このため、冷却用熱交換器（48）では、給油用配管（41）を流れる冷凍機油が室外空気によって冷却される。
【０１２３】
このように、給油用配管（41）を流れる冷凍機油は、２つの冷却用熱交換器（48,46）で順に冷却される。したがって、給油用配管（41）を通じて膨張機構（31）へ導入される冷凍機油の温度を一層低くすることができ、空調機（10）の能力低下を一層確実に抑えることが可能となる。なお、その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。
【０１２４】
《実施形態５》
本発明の実施形態５について説明する。本実施形態の空調機（10）は、上記実施形態１において膨張機（30）の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の膨張機（30）について、上記実施形態１と異なる点を説明する。
【０１２５】
図１３に示すように、出力軸（32）の上端部には、１つの偏心部（59）が形成されている。この偏心部（59）は、出力軸（32）の主軸部（38）よりも大径に形成されている。出力軸（32）には、給油通路（90）が形成されている。給油通路（90）は、出力軸（32）の軸心に沿って延びている。給油通路（90）の一端は、出力軸（32）の上端面に開口している。給油通路（90）の他端は、直角に屈曲して出力軸（32）の径方向へ延びており、出力軸（32）のうち偏心部（59）から幾分下がった部分の外周面に開口している。給油通路（90）には、出力軸（32）の径方向へ延びる分岐通路（93）が１つ形成されている。この分岐通路（93）は、偏心部（59）の外周面に開口している。
【０１２６】
膨張機構（31）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械で構成されている。この膨張機構（31）には、フロントヘッド（61）と、シリンダ（51）と、ピストン（55）と、リアヘッド（62）と、上部プレート（65）とが１つずつ設けられている。
【０１２７】
膨張機構（31）では、下から上へ向かって順に、フロントヘッド（61）、シリンダ（51）、リアヘッド（62）、上部プレート（65）が積層された状態となっている。この状態において、シリンダ（51）は、その下側端面がフロントヘッド（61）により閉塞され、その上側端面がリアヘッド（62）により閉塞されている。
【０１２８】
出力軸（32）は、積層された状態のフロントヘッド（61）、シリンダ（51）、リアヘッド（62）を貫通している。また、出力軸（32）は、その偏心部（59）がシリンダ（51）内に位置している。
【０１２９】
図１４にも示すように、シリンダ（51）内にはピストン（55）が設けられている。このピストン（55）は、円環状あるいは円筒状に形成されている。ピストン（55）の内径は偏心部（59）の外径と概ね等しくなっている。そして、ピストン（55）には出力軸（32）の偏心部（59）が貫通している。
【０１３０】
ピストン（55）は、その外周面がシリンダ（51）の内周面に、一方の端面がフロントヘッド（61）に、他方の端面がリアヘッド（62）にそれぞれ摺接している。シリンダ（51）内には、その内周面とピストン（55）の外周面との間に流体室（52）が形成される。
【０１３１】
ピストン（55）には、ブレード（56）が一体に設けられている。ブレード（56）は、ピストン（55）の半径方向へ延びる板状に形成されており、ピストン（55）の外周面から外側へ突出している。このブレード（56）はシリンダ（51）のブッシュ孔（58）に挿入されている。シリンダ（51）のブッシュ孔（58）は、シリンダ（51）を厚み方向へ貫通すると共に、シリンダ（51）の内周面に開口している。
【０１３２】
シリンダ（51）には、一対のブッシュ（57）が設けられている。各ブッシュ（57）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。シリンダ（51）において、一対のブッシュ（57）は、ブッシュ孔（58）に挿入されてブレード（56）を挟み込んだ状態となる。ブッシュ（57）は、その内側面がブレード（56）と摺接し、その外側面がシリンダ（51）と摺動する。そして、ピストン（55）と一体のブレード（56）は、ブッシュ（57）を介してシリンダ（51）に支持され、シリンダ（51）に対して回動自在で且つ進退自在となっている。
【０１３３】
シリンダ（51）内の流体室（52）は、ピストン（55）と一体のブレード（56）によって仕切られており、図１４におけるブレード（56）の左側が高圧側の高圧室（53）となり、その右側が低圧側の低圧室（54）となっている。フロントヘッド（61）には流入ポート（67）が形成されている。流入ポート（67）は、フロントヘッド（61）の上面のうち高圧室（53）に臨む部分に開口している。また、流入ポート（67）の開口位置は、シリンダ（51）の内周面の近傍で且つ図１４におけるブレード（56）の左側近傍に設定されている。シリンダ（51）には流出ポート（68）が形成されている。流出ポート（68）は、シリンダ（51）の内周面のうち、図１４におけるブッシュ（57）のやや右側の箇所に開口している。この流出ポート（68）は、低圧室（54）と連通可能となっている。
【０１３４】
フロントヘッド（61）は、その中央部が下方へ突出した形状となっている。また、フロントヘッド（61）の中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に出力軸（32）の主軸部（38）が挿通されている。フロントヘッド（61）は、出力軸（32）における偏心部（59）の下側の部分を支持する滑り軸受を構成している。フロントヘッド（61）では、出力軸（32）が挿通される貫通孔の下部に、円周溝が形成されている。この円周溝は、出力軸（32）の外周面に開口する給油通路（90）の端部と対向する位置に形成されており、下側油溜め室（102）を構成している。フロントヘッド（61）の全体形状や、フロントヘッド（61）に下側油溜め室（102）が形成される点は、上記実施形態１と同様である。
【０１３５】
リアヘッド（62）の中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に出力軸（32）の主軸部（38）が挿通されている。リアヘッド（62）は、出力軸（32）における偏心部（59）の上側の部分を支持する滑り軸受を構成している。また、リアヘッド（62）の上面の中央部には、円形の凹陥部が貫通孔と同軸上に形成されている。この凹陥部は、給油用配管（41）から供給された冷凍機油を溜めるための上側油溜め室（101）を構成している。更に、リアヘッド（62）の上面には、凹溝（103）が形成されている。凹溝（103）は、上側油溜め室（101）の周縁からリアヘッド（62）の外周方向へ延びている。
【０１３６】
上部プレート（65）は、やや厚肉の円板状に形成されており、リアヘッド（62）の上に載置されている。上部プレート（65）には、給油用配管（41）の終端が接続されている。給油用配管（41）の終端は、上部プレート（65）を上方から下方へ向かって貫通して上側油溜め室（101）に開口している。
【０１３７】
膨張機構（31）では、リアヘッド（62）に第１油通路（121）が形成され、フロントヘッド（61）に第２油通路（122）が形成されている。第１油通路（121）は、リアヘッド（62）を厚み方向へ貫通し、凹溝（103）の終端をシリンダ（51）のブッシュ孔（58）と連通させている。フロントヘッド（61）において、第２油通路（122）の一端は、フロントヘッド（61）の上面のうちシリンダ（51）のブッシュ孔（58）に臨む部分に開口している。また、フロントヘッド（61）において、第２油通路（122）の他端は、出力軸（32）が挿通される貫通孔の内周面に開口している。
【０１３８】
−運転動作−
空調機（10）の冷房運転および暖房運転や、圧縮機構（21）および膨張機構（31）へ冷凍機油を供給する動作は、上記実施形態１の場合と同様である。ここでは、本実施形態の膨張機構（31）が冷媒から動力を回収する動作について、図１４を参照しながら説明する。
【０１３９】
出力軸（32）が同図(ａ)の状態（回転角が０°の状態）から同図の反時計方向へ僅かに回転すると、流入ポート（67）が高圧室（53）と連通し、流入ポート（67）から高圧室（53）へ高圧冷媒が流入する。この時、低圧室（54）は流出ポート（68）と連通しており、低圧室（54）の圧力は冷凍サイクルの低圧と概ね等しくなっている。このため、ピストン（55）は高圧室（53）へ流入した冷媒によって押し動かされ、出力軸（32）が同図の反時計方向へ回転を続ける。
【０１４０】
そして、同図(ｂ)〜(ｄ)に順次示すように、高圧室（53）の容積はピストン（55）が移動するのにつれて拡大する一方、低圧室（54）の容積はピストン（55）が移動するのにつれて縮小してゆく。その後、ピストン（55）は同図(ａ)の状態に戻るが、慣性力によって回転し続け、再び高圧室（53）に流入ポート（67）が連通すると同時に低圧室（54）に流出ポート（68）が連通する状態となり、出力軸（32）が継続的に回転駆動される。
【０１４１】
膨張機構（31）では、給油用配管（41）を通じて供給された冷凍機油が上側油溜め室（101）へ導入される。上側油溜め室（101）へ流入した冷凍機油は、出力軸（32）の給油通路（90）と、出力軸（32）とリアヘッド（62）の摺動部分と、凹溝（103）とに分配される。
【０１４２】
出力軸（32）の給油通路（90）へ流入した冷凍機油は、その一部が分岐通路（93）を通じて偏心部（59）とピストン（55）の摺動面に供給され、残りが下側油溜め室（102）へ流入する。下側油溜め室（102）へ流入した冷凍機油は、出力軸（32）とフロントヘッド（61）の摺動部分へ供給される。
【０１４３】
凹溝（103）へ流入した冷凍機油は、第１油通路（121）を通ってシリンダ（51）のブッシュ孔（58）へ流入する。このブッシュ孔（58）へ流入した冷凍機油は、その一部が、シリンダ（51）とブッシュ（57）の摺動部分や、ブレード（56）とブッシュ（57）の摺動部分へ供給される。ブッシュ孔（58）へ流入した冷凍機油の残りは、第２油通路（122）を通じてフロントヘッド（61）と出力軸（32）の隙間へ供給される。
【０１４４】
《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。
【０１４５】
例えば、上記各実施形態では、油戻し用配管（42）を利用してドーム内圧力を調整するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、油戻し用配管（42）とは別に、膨張機ケーシング（34）内と圧縮機（20）の吸入側とを連通させる連通管を設けるようにしてもよい。この連通管は、膨張機ケーシング（34）内の冷凍機油以外の内部空間に連通している。そして、この連通管に絞り弁（43）が設けられる。この場合でも、上記各実施形態と同様の作用および効果を奏する。なお、この場合、油戻し用配管（42）から絞り弁（43）が省略される。また、この場合、油戻し用配管（42）を省略するようにしてもよい。
【０１４６】
また、上記の各実施形態では冷凍装置によって空調機を構成しているが、冷凍装置によって給湯機を構成し、圧縮機（20）から吐出された冷媒によって水を加熱して温水を生成するようにしてもよい。
【０１４７】
また、上記実施形態３では、給油用配管（41）の冷凍機油を吸入側配管（16）の冷媒と熱交換させる冷却用熱交換器（46）を省略し、給油用配管（41）の冷凍機油を油戻し用配管（42）の冷凍機油と熱交換させる冷却用熱交換器（47）だけを空調機（10）に設けてもよい。
【０１４８】
また、上記実施形態４では、給油用配管（41）の冷凍機油を吸入側配管（16）の冷媒と熱交換させる冷却用熱交換器（46）を省略し、給油用配管（41）の冷凍機油を室外空気と熱交換させる冷却用熱交換器（48）だけを空調機（10）に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
以上説明したように、本発明は、互いに別体に形成された圧縮機と膨張機を備える冷凍装置について有用である。
【符号の説明】
【０１５０】
10        冷凍装置
11        冷媒回路
20        圧縮機
21        圧縮機構
24        圧縮機ケーシング
30        膨張機
31        膨張機構
34        膨張機ケーシング
41        給油用配管（油供給通路）
42        油戻し用配管（油戻し通路、連通管、規制手段）
43        絞り弁（絞り機構、規制手段）
44        キャピラリチューブ（絞り機構、規制手段）
46        冷却用熱交換器
47        冷却用熱交換器
48        冷却用熱交換器
130       コントローラ（制御手段）
4P        圧力センサ
4T        温度センサ
【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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【図１４】
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